DE1528474C - Hydraulische Steuereinrichtung an einer Membranpumpe - Google Patents
Hydraulische Steuereinrichtung an einer MembranpumpeInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuer- . Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es
einrichtung an einer Membranpumpe zur Steuerung somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Voreines
Entlastungsventils in einem von einem Kolben richtung zur Steuerung eines Entlastungsventils im
beaufschlagten, von dem Förderraum der Membran- Pumpraum einer Membranpumpe in Abhängigkeit
pumpe durch eine Membran getrennten Pumpraum 5 vom Druck im Förderraum der Membranpumpe
in Abhängigkeit des im Förderraum herrschenden vorzuschlagen, die ein rasches, von Trägheits- und
Druckes. Dämpfungskräften der Vorrichtung weitgehend un-Das Prinzip, bei Membranpumpen die Überlastung beeinflußtes Ansprechen des Entlastungsventils erder
empfindlichen Membran durch zu große Diffe- möglicht. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
renzdrücke zwischen dem Pumpraum und dem För- ίο ein Betätigungsglied der hydraulischen Steuereinrichderraum
dadurch zu verhindern, daß ein im Pump- tung mit dem Ventilkörper des Entlastungsventils
raum angeordnetes Entlastungsventil in Abhängigkeit über eine Ventilfeder verbunden ist.
vom Druck im Förderraum im Sinne einer Druck- Durch diese Art der Koppelung des Vehtilkörpers angleichung gesteuert wird, ist bereits bekannt. So des Entlastungsventils mit den Betätigungsteilen der zeigt z. B. die USA.-Patentschrift 1 651 964 eine 15 Hydraulikeinrichtung ist ein ausgesprochen rasches Hydraiilikeinrichtung mit einem in einem Zylinder Ansprechen des Entlastungsventils gewährleistet, da geführten Kolben, der von dem Druck im Förder- nur noch die Masse des Ventilkörpers und die raum der Membranpumpe beaufschlagt ist. Der KoI- anteilige Masse der Feder beschleunigt und der beim ben ist starr mit einem Ventilkörper verbunden, der öffnen des Ventils geringfügige Kraftzuwachs der zusätzlich durch eine Ventilfeder in die Schließ- 20 Feder überwunden werden muß.
Stellung eines Ventils gedrückt wird. Übersteigt der Zweckmäßigerweise besteht die Hydraulikeinrich-Druck im Förderraum der Membranpumpe eine be- tung in an sich bekannter Weise im wesentlichen aus stimmte vorgegebene Größe, so wird dadurch der einem Zylinder mit einem darin geführten Kolben Kolben gegen die Federwirkung verschoben, das und einer mit dem'Kolben verbundenen Kolben-Ventil öffnet und läßt Druckflüssigkeit aus dem 25 stange als Betätigungsglied, an deren Ende ein Pumpraum der Membranpumpe ausströmen. Auch Fedefsitz angeordnet ist. Außerdem sind der Kolbenaus der deutschen Patentschrift 953 489 ist eine stange und dem Kolben Anschläge zugeordnet, die hydraulische Steuereinrichtung der eingangs geschil- die Hubbewegung des Kolbens begrenzen,
derten Gattung bekannt, die im wesentlichen, aus Weitere Merkmale im Rahmen der Erfindung sind einer einerseits vom Druck im Förderraum, anderer- 30 in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ein Ausseits vom Druck im Pumpraum beaufschlagten Mem- führungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der bran besteht. Mit dieser Membran ist wiederum ein' Zeichnungen nachstehend beschrieben. Es zeigt
federbeaufschlagter Kolben fest verbunden, der eine F i g. 1 eine Gesamtansicht einer Membranpumpe Überströmleitung freigibt, sobald der Druck im mit einer erfinduncsgemäßen Steuereinrichtung und Pumpraum um einen vorbestimmten Wert über dem 35 F i g. 2 eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung, Druck im Förderraum liegt. Zusätzlich ist zwischen gekoppelt mit einem Entlastungsventil,
dem Pumpraum und der vom Druck im Pumpraum Eine Membranpumpe besitzt ein Triebwerk 1, beaufschlagten Seite der Membran ein Rückschlag- gegebenenfalls eine Hubverstelleinrichtung 2 und ventil vorgesehen, das bei Überschreitung eines be- einen Membranpumpenkopf 3. Im Membranpumpenstimmten Druckes im Pumpraum in die öffnungs- 40 kopf 3 sind ein Förderraum 4 für Sie zu fördernde Stellung gedrückt werden muß. Flüssigkeit, ein Pumpraum 5, der eine Druckflüssig-Nachteilig an diesen bekannten Einrichtungen ist, keit enthält, und eine Vorratskammer 6 für weitere daß die auf den Ventilkörper des Entlastungsventils Druckflüssigkeit untergebracht,
wirkenden Schließkräftc der Hydraulikeinrichtung Eine Membran 7 trennt den Förderraum 4 bzw. und der Ventilfeder parallelgeschaltet sind, und zwar 45 eine Förderdruckleitung Aa vom Pumpraum 5. Zwiin einer Weise, daß die Hydraulikeinrichtung stets sehen dem Pumpraum 5 und der Vorratskammer 6 unmittelbar starr mit dem Ventilkörper verbunden sind ein Nachschnüffelventil 8 und ein Entlastungsist. Dadurch ergibt sich zwangläufig, daß bei An- ventil 9 angeordnet. Ein Verdrängerkolben 10 steht sprechen des Entlastungs'T oder Überströmventils mit dem Triebwerk 1 in Antriebsverbindung, durchsowohl die Masse des Ventilkörpers einschließlich 50 quert die Vorratskammer 6 und ragt in den Pumpder Feder als auch die Masse der Teile der Hydrau- raum 5 hinein. Zur Abdichtung des Pumpraums 5 likeinrichtung bewegt werden muß. Da insbesondere gegenüber άζχ Vorratskammer 6 ist eine Dichtung 11 bei sehr schnell laufenden Membranpumpen der für vorgesehen. Bei der oszillierenden Bewegung des das Ansprechen des Entlastungsventil zur Verfügung Verdrüngerkolbens 10 erhöht bzw. vermindert sich stellende Zeitraum außerordentlich kurz bemessen 55 der Druck im Pumpraum 5. so daß die Membran 7 ist, ist ein möglichst verzÖRcrungsfreies Ansprechen diesen Druckänderuneen folgt und die Druckände-, des F.ntlastungsventils im Sinne der Funktionssicher- rungen auf die zu fördernde Flüssigkeit überträgt, huit unbedingt Voraussetzung. Auf Grund der kon- für eine Umsetzung dieser Druckänderungen 12 struktiveii Ausbildung bei den bekannten Vorrich- und 13 für eine Umsetzung dieser Druckänderuntunjicn ist jedoch nicht nur eine größere Masse — 60 gen in die Pumpbewegung der zu fördernden FIüsniimlich zusätzlich die beweglichen Teile der Hydrau- sigkeit.
vom Druck im Förderraum im Sinne einer Druck- Durch diese Art der Koppelung des Vehtilkörpers angleichung gesteuert wird, ist bereits bekannt. So des Entlastungsventils mit den Betätigungsteilen der zeigt z. B. die USA.-Patentschrift 1 651 964 eine 15 Hydraulikeinrichtung ist ein ausgesprochen rasches Hydraiilikeinrichtung mit einem in einem Zylinder Ansprechen des Entlastungsventils gewährleistet, da geführten Kolben, der von dem Druck im Förder- nur noch die Masse des Ventilkörpers und die raum der Membranpumpe beaufschlagt ist. Der KoI- anteilige Masse der Feder beschleunigt und der beim ben ist starr mit einem Ventilkörper verbunden, der öffnen des Ventils geringfügige Kraftzuwachs der zusätzlich durch eine Ventilfeder in die Schließ- 20 Feder überwunden werden muß.
Stellung eines Ventils gedrückt wird. Übersteigt der Zweckmäßigerweise besteht die Hydraulikeinrich-Druck im Förderraum der Membranpumpe eine be- tung in an sich bekannter Weise im wesentlichen aus stimmte vorgegebene Größe, so wird dadurch der einem Zylinder mit einem darin geführten Kolben Kolben gegen die Federwirkung verschoben, das und einer mit dem'Kolben verbundenen Kolben-Ventil öffnet und läßt Druckflüssigkeit aus dem 25 stange als Betätigungsglied, an deren Ende ein Pumpraum der Membranpumpe ausströmen. Auch Fedefsitz angeordnet ist. Außerdem sind der Kolbenaus der deutschen Patentschrift 953 489 ist eine stange und dem Kolben Anschläge zugeordnet, die hydraulische Steuereinrichtung der eingangs geschil- die Hubbewegung des Kolbens begrenzen,
derten Gattung bekannt, die im wesentlichen, aus Weitere Merkmale im Rahmen der Erfindung sind einer einerseits vom Druck im Förderraum, anderer- 30 in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ein Ausseits vom Druck im Pumpraum beaufschlagten Mem- führungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der bran besteht. Mit dieser Membran ist wiederum ein' Zeichnungen nachstehend beschrieben. Es zeigt
federbeaufschlagter Kolben fest verbunden, der eine F i g. 1 eine Gesamtansicht einer Membranpumpe Überströmleitung freigibt, sobald der Druck im mit einer erfinduncsgemäßen Steuereinrichtung und Pumpraum um einen vorbestimmten Wert über dem 35 F i g. 2 eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung, Druck im Förderraum liegt. Zusätzlich ist zwischen gekoppelt mit einem Entlastungsventil,
dem Pumpraum und der vom Druck im Pumpraum Eine Membranpumpe besitzt ein Triebwerk 1, beaufschlagten Seite der Membran ein Rückschlag- gegebenenfalls eine Hubverstelleinrichtung 2 und ventil vorgesehen, das bei Überschreitung eines be- einen Membranpumpenkopf 3. Im Membranpumpenstimmten Druckes im Pumpraum in die öffnungs- 40 kopf 3 sind ein Förderraum 4 für Sie zu fördernde Stellung gedrückt werden muß. Flüssigkeit, ein Pumpraum 5, der eine Druckflüssig-Nachteilig an diesen bekannten Einrichtungen ist, keit enthält, und eine Vorratskammer 6 für weitere daß die auf den Ventilkörper des Entlastungsventils Druckflüssigkeit untergebracht,
wirkenden Schließkräftc der Hydraulikeinrichtung Eine Membran 7 trennt den Förderraum 4 bzw. und der Ventilfeder parallelgeschaltet sind, und zwar 45 eine Förderdruckleitung Aa vom Pumpraum 5. Zwiin einer Weise, daß die Hydraulikeinrichtung stets sehen dem Pumpraum 5 und der Vorratskammer 6 unmittelbar starr mit dem Ventilkörper verbunden sind ein Nachschnüffelventil 8 und ein Entlastungsist. Dadurch ergibt sich zwangläufig, daß bei An- ventil 9 angeordnet. Ein Verdrängerkolben 10 steht sprechen des Entlastungs'T oder Überströmventils mit dem Triebwerk 1 in Antriebsverbindung, durchsowohl die Masse des Ventilkörpers einschließlich 50 quert die Vorratskammer 6 und ragt in den Pumpder Feder als auch die Masse der Teile der Hydrau- raum 5 hinein. Zur Abdichtung des Pumpraums 5 likeinrichtung bewegt werden muß. Da insbesondere gegenüber άζχ Vorratskammer 6 ist eine Dichtung 11 bei sehr schnell laufenden Membranpumpen der für vorgesehen. Bei der oszillierenden Bewegung des das Ansprechen des Entlastungsventil zur Verfügung Verdrüngerkolbens 10 erhöht bzw. vermindert sich stellende Zeitraum außerordentlich kurz bemessen 55 der Druck im Pumpraum 5. so daß die Membran 7 ist, ist ein möglichst verzÖRcrungsfreies Ansprechen diesen Druckänderuneen folgt und die Druckände-, des F.ntlastungsventils im Sinne der Funktionssicher- rungen auf die zu fördernde Flüssigkeit überträgt, huit unbedingt Voraussetzung. Auf Grund der kon- für eine Umsetzung dieser Druckänderungen 12 struktiveii Ausbildung bei den bekannten Vorrich- und 13 für eine Umsetzung dieser Druckänderuntunjicn ist jedoch nicht nur eine größere Masse — 60 gen in die Pumpbewegung der zu fördernden FIüsniimlich zusätzlich die beweglichen Teile der Hydrau- sigkeit.
likeinrichliins — durch die der Druckdifferenz ent- Das Nachschnüffelventil 8 besteht in bekannter
sprechende Kraft zu beschleunigen, sondern es muß Weise aus einem Stößel mit Ventilkörper 14, einer
auch die Dämpfungskraft des die Hydraulikeinrich- Feder 15 und einer Einstellschraube 16. Sinkt der
tunii betätigenden Mediums überwunden werden. Die 65 Druck im Pumpraum 5 unter einen vorgegebenen
vorhandenen Massen- und Dämpfungskräfte wirken Wert, dann strömt Druckflüssigkeit aus der Vorrats-
insgesamt einem raschen Ansprechen des Entlastungs- kammer 6 über das Nachschnüffelventil 8 in den
ventils stark.entgegen. . Pumpraum 5 ein. Auf diese Weise wird die Menge
ergänzt, welche durch die Abdichtung 11 vom Pumpraum 5 in die Vorratskammer 6 gelangt ist.
Bei großer Saughöhe oder bei starker Drosselung der Ansaugleitung entsteht im Förderraum 4 ein
großer Unterdruck, woraus beim Saughub des Verdrängerkolbens 10 ebenfalls im Pumpraum 5 ein entsprechender
Unterdruck und damit ein Ansprechen des Nachschnüffelventils 8 resultiert. Es besteht
jedoch dann die Möglichkeit, daß zuviel Druckflüssigkeit aus der Vorratskammer 6 in den Pumpraum
5 einströmt und dadurch beim nachfolgenden Druckhub des Verdrängerkolbens die Membran 7
überbeansprucht. Diese Möglichkeit besteht selbst dann, wenn, wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt,
die Membran durch kalottenförmige Wände mit Bohrungen 21 bzw. 22 umgeben ist.
Um einer derartigen Überbeanspruchung der Membran 7 zu begegnen, ist das Entlastungsventil 9 im
Pumpraum 5 angeordnet, das einen Ventilraum 23, einen Ventilkörper 17. einen Ventilsitz 18, eine Ven- so
tilfeder 19 und eine Einstellschraube 20 zur Einstellung der Grundspannung der Ventilfeder 19 besitzt.
Die Grundspannung der Ventilfeder 19 ist zweckmäßigerweise so gewählt, daß das Entlastungsventil 9
bei Überschreiten des zulässigen Druckes anspricht und das Rückströmen der überschüssigen Druckflüssigkeit
aus dem Pumpraum 5 in die Vorratskammer 6 gestattet. Das Entlastungsventil 9 ist in
Abhängigkeit von Druck im Förderraum 4 bzw. in der Förderdruckleitung Aa gesteuert. Diese Steuerung
verfolgt unter anderem den Zweck, bei niedrigem Druck im Förderraum 4 die Membranbeanspruchung
in Grenzen zu halten, bei hohem Druck im Förderraum 4 dagegen die Förderhöhe nicht unnötig zu beschneiden.
Zum Zewecke dieser Steuerung ist eine Hydraulikeinrichtung 30 vorgesehen, die (vgl. F i g. 2)
einen über eine Druckleitung 31 mit dem Förderraum 4 in Verbindung stehenden Zylinder 32 besitzt, in dem
ein Kolben 33 mit einer Kolbenstange 34 geführt ist. Am Ende der Kolbenstange 34 ist ein Federsitz 35 an-'
geordnet, auf dem sich die mit dem Ventilkörper 17 verbundene Ventilfeder 19 des Entlastungsventils 9
abstützt. Zwischen dem Federsitz 35 und dem Kolben 33 sind Anschläge 36 und 37 in Gestalt von in das
Gehäuse der Membranpumpe bzw. der Hydraulikeinrichtung 30 einschraubbaren Hülsen angeordnet.
Der dem Ventilkörper 17 zugewendete Anschlag 36 ist gleichzeitig als Federführung für die Ventilfeder
19 ausgebildet.
Im Zylinder 32 sind Aussparungen 40 vorgesehen, welche den Zugang zu Betätigungsstellen 43 und 44
der hülsenartigen Anschläge 36 und 37 erlauben. Durch diese Verstellung des Anschlages 36 kann
gleichzeitig die Federkraft der Ventilfeder 19 eingestellt
werden. ·
In der Druckleitung 31. der Hydraulikeinrichtung 30 sind, zueinander parallelgeschaltet, ein Drosselventil
45 und ein Rückschlagventil 46 angeordnet, das sich beim Einströmen von Flüssigkeit in den
Hydraulikzylinder 32 öffnet und beim Rückströmen dieser Flüssigkeit schließt. Das Drosselventil 45 ist
bezüglich seiner Drosselwirkung einstellbar. Es kann, wenn es auf die Einstellbarkeit nicht ankommt, als
gesondertes Bauteil entfallen und statt dessen ein etwas leckendes Rückschlagventil 46 eingebaut werden.
Das Rückschlagventil 46 sorgt für eine Druckaufladung des Zylinders 32, während das Drosselventil
45 eine Angleichung des Druckes im Zylinder an den Druck im Förderraum 4 bzw. in der Förderdruckleitung
Aa bewirkt. Falls die Druckleitung nicht, wie gezeichnet, in den Förderraum 4, sondern
in die Förderdruckleitung Aa mündet, übernimmt das Pumpenventil 13 die Funktion des Drosselventils
und des Rückschlagventils. Infolge der Wirkung des Rückschlagventils stellt sich im Zylinder
32 ein nur wenig schwankender Druck ein, der bei normalem Arbeiten der Pumpe in der Nähe des
größten Förderdruckes liegt, während· er bei stark abfallendem Druck, z. B. infolge auftretender Kavitation,
sich diesem verminderten Druck anpaßt.
Claims (6)
1. Hydraulische Steuereinrichtung an einer Membranpumpe zur Steuerung eines Entlastungsventils in einem von einem Kolben beaufschlagten;
von dem Förderraum der Membranpumpe durch eine Membran getrennten Pumpraum in Abhängigkeit des im Förderraum herrschenden
Druckes, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Betätigungsglied (34) der hydraulischen Steuereinrichtung (30) mit dem Ventilkörper (17) des
Entlastungsventils (9) über eine Ventilfeder (19) verbunden ist.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus einer
bekannten Kolben-Zylinderanordnung (32, 33) besteht, bei der das Ende einer Kolbenstange (34)
als Federsitz (35) für die Ventilfeder (19) ausge^ bildet ist und die zwei zwischen Federsitz (35)
und Kolben (33) angeordnete Anschläge (35, 37) besitzt, die die Bewegung des Kolbens (33) begrenzen.
· " .
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich des Federsitzes
(35) angeordnete Anschlag (36) als hülsenartiges Federgehäuse (38) sowie als Einstellschraube
(20) ausgebildet ist.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich des Kolbens
(33) angeordnete Anschlag (37) als rohrförmige Schraube (39) ausgebildet ist.
5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in
dem Zylinder (32) Aussparungen (40) vorgesehen sind, welche den Zutritt zu Betätigungsstellen
(43, 44) des hülsenartigen Federgehäuses (38) und der rohrförmigen Schraube (39) gestatten.
6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine
mit dem Zylinder (32) in Verbindung stehende Druckleitung (31) zueinander parallelgeschaltct
ein Drosselventil (45) und ein Rückschlagventil (46), das sich in Richtung auf den Zylinder (32)
öffnet, enthält.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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