DE1528513B2 - Membranpumpe mit mindestens zwei Membranen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit einem von einer Pumpmembran begrenzten Pumpraum, einem von einer Antriebsmembran begrenzten Antriebsraum, dem im Betrieb ständig ein pulsierender Druck zum Bewegen der Antriebsmembran zuführbar ist, und mindestens einem zwischen Pumpmembran und Antriebsmembran liegenden, von einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllten Raum.

Membranpumpen werden hauptsächlich dort verwendet, wo die Natur des zu pumpenden Mediums die Verwendung einer: Kolbenpumpe verbietet, also z. B. bei korrodierenden Flüssigkeiten, Farbe usw. So zeigt z. B. die USA.-Patentschrift 2 303 597 die Ver-Wendung einer mittels eines hin- und hergehenden Kolbens hydraulisch angetriebenen Membranpumpe zum Pumpen von Eisenchlorid. Dabei trennt eine »dünne weiche Gummimembran« das Hydrauliköl vom Eisenchlorid. Eine solche Membran wird naturgemäß mit der Zeit brüchig und undicht, weshalb bei dieser Pumpe eine elektrische Leckanzeige vorgesehen ist; die das Hydrauliksystem vor Korrosion schützen soll." Wenn eine Anzeige erfolgt, hat sich das Hydrauliköl aber bereits mit dem Eisenchlorid vermischt, so daß auf jeden Fall eine Reinigung der Pumpe erforderlich wird. Eine ähnliche Pumpe zum Pumpen von flüssigem Sauerstoff ist aus der USA.-Patefitschrift 2496 711 bekannt. ''·■

In vielen Fällen ist aber eine Vermischung der Flüssigkeiten unzulässig, z. B. beim Pumpen von radioaktiven Flüssigkeiten, wie das die USA.-Patentschriften 2915 016 und 3 080 820 zeigen. Man verwendet deshalb — wie^;m diesen beiden Patentschrif-.ten dargestellt — Systeme mit zwei Membranen, zwisehen denen sich eine inkompressible Flüssigkeit befindet. .--■·■■ -

Wird bei einem solchen System die Förderung auf der Druckseite der Pumpmeinbran abgesperrt^o entsteht dort ein sehr hoher Druck, der die Pumpmembran beaufschlagt und zu ihrer Beschädigung oder Zerstörung führen kann j da^J dierelativ dünneirMembranen keine größeren Druckunterschiede aushalten können. Dies gilt auch dann,, wenn für solche Fälle in der Pumpe ein siebärtiger Körper vorgesehen ist, gegen welchen sich die Membran in diesem Fall legen kann (USA.-Patentschriften 3 030 892 und 3 080 820), da bei hohem Druckunterschied die Membran in die Löcher dieses Siebs gepreßt wird. Die Verwendung von dicken Metallmembranen, wie sie die letztgenannte Patentschrift ^:zeigt, scheidet !in den meisten Fällen aus, da hierbei zum Erzeugen der erforderlichen Rückstellkraft eine relativ hohe Quecksilbersäule vorgesehen werden muß, was z. B. bei transportablen Pumpen, z. B. für Malerarbeiten, nicht

möglich ist/ '· ' ; . ■ ■ '

-';■ Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Membranen einer mindestens zwei Membranen aufweisenden Pumpe gegen Beschädigung durch Überdrücke zu schützen. , ;

Erfindungsgemäß wird dies bei einer eingangs genannten Membranpumpe dadurch erreicht, daß der von der inkompressiblen Flüssigkeit gefüllte Raum mindestens emen-Durchlaß-aufweist-und- daß-an diesem Durchlaß mindestens ein von der Lage wenigst stens^; einer der Membranen-gesteuertes Ventil vorgesehen ist, welches den Durchlaß schließt, wenn die es steuernde Membran eine vorgegebene Lage einnimmt. Die erfindungsgemäße Lösung ist also außerordentlich einfach, denn durch das Schließen des Ventils entsteht auf beiden Seiten der betreffenden Membran derselbe Druck, so daß sich diese Membran im hydrostatischen Gleichgewicht befindet und ihre weitere Auslenkung (und nachfolgende Beschädigung oder Zerstörung) sicher vermieden wird. Gleichzeitig werden hierdurch auch die übrigen Membranen der Pumpe vor Beschädigungen durch Überdrücke geschützt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung er-

geben sich aus den Unteransprüchen. In der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt .·..·.,.·.

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Au'sführangsbeispiel einer erfindungsgemäßen Membranpumpe und -.-...

F i g. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Membranpumpe. . ■-^:

Die in F i g. 1 gezeigte Membranpumpe 10 besteht aus drei scheibenartigen Gehäuseabschnitten 12, 14 und 16, die durch Bolzen 18 miteinander verbunden sind.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die beiden Ventilsitze58 und 60 auf der Wand 48 ausgebildet.

Die Schließglieder 56 und 54 werden in ihren Stellungen auf den betreffenden Membranen durch Ringe 62 und 64 gehalten, die durch Schrauben 66 und 68 befestigt sind, welche durch die Membranen in die Schließglieder hindurchgehen.

Die Schließglieder 54 und 56 sind daher aus der gewöhnlich offenen Stellung in die Schließstellung ίο beweglich, um die Strömung der Flüssigkeit zwischen den Räumen 30 α und 30 & zu ermöglichen.

Keines der Schließglieder 54 oder 56 ist im Weg der Flüssigkeit angeordnet, die durch die Kammer 26 gepumpt wird. Wenn daher die durch die Kammer Wenn die Pumpe zusammengesetzt ist, begrenzen 15 26 hindurchströmende gepumpte Flüssigkeit korrodie Abschnitte 12, 14 und 16 einen Hohlraum, der dierend oder abschleifend wirkt, kann sie nicht auf

allgemein mit 20 bezeichnet ist und durch zwei im die Schließglieder einwirken.-

Abstand voneinander liegende Membranen 22 und - Im Betrieb wirkt die hin- und hergehende ·: Be-24 in drei Räume oder Kammern unterteilt wird, wegung des Kolbens 44 auf die Antriebs-oder Pumpnämlich eine Kammer26 für die gepumpte Flüssig- 20 flüssigkeit in der Kammer28 ein, unreine hin_: und keit, eine Kammer 28 für die pumpende Flüssigkeit hergehende Bewegung der Membran"24, eine hin- und eine Kammer 30, die zu einem nachstehend ge- und hergehende Bewegung der Flüssigkeit im Raum nauer beschriebenen Zweck zwischen den Kammern 30 zwischen den Räumen30a und'30b'durch den 26 und 28 liegt. Die Membranen 22 und 24 können auf Durchlaß 50 und eine hin- und hergehende Beweirgendeine übliche Weise angeordnet werden und sind 25 gung der Membran 22 zu bewirken, damit Flüssigkeit gemäß Fig. 1· zwischen den Gehäuseabschnitten ein- durch die Kammer 26 gepumpt wird.::■■; '■"■ .:■:■:■;:.! '":'■'■ gespannt, was ein leichtes-Auswechseln ermöglicht. Wenn aus irgendeinem Grunde der Druck^r itt der

. Die zu pumpende Flüssigkeit wird "durch die Pum- Kammer 28 ^für die" pumpende Flüssigkeit eine vorpenkammer26 durch einen Einlaß 32 und^: ein Ein- herbestimmte Druckschwelle überschreitet, "werden weg-Rückschlagventil 34 geführt, das in einem Ring 30 die Druckkräfte die Membran 24 nach links bewegen! 36 sitzt, welcher durch Bolzen 38 am Gehäuseab- Wenn "ein vorherbestimmter Maximaldruck erreicht schnitt 12 befestigt ist. ist, -wird sich die Membran 24 in eine Stellung bewe-

Die Pumpflüssigkeit, wie z. B. Öl, wird in die Kam- gen, in welcher das Schließglied 54 auf dem Vehtilmer28 für die pumpende Flüssigkeit durch einen sitz 58 aufsitzt, um eine Strömung -zwischen den Einlaß 42 eingeführt. Die Bewegung eines Kolbens 35 Räumen 30 a und 30 b zu verhindern. Nach dem 44, der in einem Zylinder 46 verschiebbar ist, wel- Aufsitzen des · Schließglieds 54 wird der Druck eher mit der Kammer 28 in Verbindung steht, ergibt im Raum 30 a und daher auf die ^Membran 22^: nicht die Pumpwirkung auf die Flüssigkeit in der Kam- weiter zunehmen. Die Membran 22 wird daher keiner mer28. ^: ■--.· '■ · ■· weiteren Druckzunähme ausgesetzt, welche sie ze'rrei-

Neben 'den im Abstand voneinander liegenden 40 ßen, beschädigen öder in den Auslaß. 40 drücken

Membranen 22 und 24 umfaßt das druckabhängige Ventilsteuersystem gemäß der Erfindung den Raum 30, der durch eine vom Gehäuseabschnitt 14 begrenzte innere Wand 48 in zwei Räume 30a und 30b unter-

könnte: Durch die Erfindung ist daher eine "wirksame Einrichtung vorgesehen, welche verhindert, daß der Druck in der Kammer 28 für die pumpende Flüssigkeit auf die Membran 22 einwirkt, wenn der Druck

teilt ist. Die Wand 48 ist mit einem Durchlaß 50 ver- 45 in der Kammer 28 eine vorherbestimmte Höhe übersehen, welcher die Räume 30 α und 30 b miteinander steigt.

verbindet. Wenn aus irgendeinem Grunde der Druck in der

Die Räume 30 a und 30 b sind mit einer inkom- Kammer 26 für die gepumpte Flüssigkeit eine vorherpressiblen Flüssigkeit gefüllt, welche in diese Räume bestimmte Druckhöhe übersteigt, wird die Membran durch einen Einlaß 52 eingeführt wird, der mit dem ₅₀ 22 nach rechts bewegt, wie F i g. 1 zeigt. Wenn ein Durchlaß 50 verbunden ist. Die Menge der Flüssig- vorherbestimmter Maximaldruck erreicht ist, wird

diese Bewegung der Membran 22 nach rechts fortgesetzt, bis das Schließglied 56 mit dem Ventilsitz 60 in Eingriff kommt, um die Strömung zwischen den Räumen 30 a und 30 b zu sperren. Der Druck in der Kammer 26 wird daher nicht auf die Flüssigkeit im Raum 30 b oder im Raum 28 für die pumpende Flüssigkeit übertragen. Es kann daher verhindert werden, daß unerwünschte Drücke in der Kammer 26 die

Schließglied 54 von der Membran 24 und das andere 60 Tätigkeit der Kammer 28 für die pumpende Flüssig-Schließglied 56 von der Membran 22 getragen wird. keit störend beeinflussen. Gemäß der Erfindung ist Das Schließglied 54 wird von der Membran 24 in der daher eine einfache und wirksame kalibrierte Ventilgewöhnlichen Offenstellung und in einer Stellung ge- einrichtung vorgesehen, um die Möglichkeit der Betragen, in welcher der Durchlaß 50 durch Aufsitzen Schädigung der pumpenden Membran 22 auf ein auf einem Ventilsitz 58 geschlossen wird, während 65 Mindestmaß herabzusetzen, die durch Zunahme des das Schließglied 56 von der Membran 22 in einer Drucks entweder in der Kammer 26 für die gepumpte Stellung getragen wird, um den Durchlaß 50 durch Flüssigkeit oder in der Kammer 28 für die pumpende Aufsitzen auf einem Ventilsitz 60 zu verschließen. Flüssigkeit verursacht werden kann.

keit im Raum 30 wird vorzugsweise volumetrisch konstant gehalten. Diese Menge kann jedoch verändert werden, um eine Meßventilanordnung zu erhalten, die nachstehend genauer beschrieben wird.

Neben den Membranen 22 und 24, dem Raum 30 und der Flüssigkeit im Raum 30 umfaßt das druckabhängige Ventilsteuersystem gemäß der Erfindung noch zwei Ventil-Schließglieder, von denen das eine

Überdies sieht die Erfindung eine neue und verbesserte Einrichtung zur Anordnung der Ventileinrichtung an einer Stelle vor, an welcher sich dieselbe nicht in Berührung mit der gepumpten Flüssigkeit befindet, um die Korrosion oder das Abschleifen von Ventilteilen zu verhindern, wenn die gepumpte Flüssigkeit, wie z. B. bestimmte Farben, so beschaffen ist.

Wie F i g. 1 zeigt, besteht eine Luftauslaßeinrichtung mit einem Auslaß 60', der an das obere Ende der Kammer 28 an einer Stelle angrenzt, an welcher die etwa vorhandene Luft während des Betriebes der Pumpe oder des Motors eingeschlossen wird.

Unter Umständen kann es wünschenswert sein, die Kalibrierung der Druckabhängigkeit der Membranen 22 und 24 zu verändern, so daß die Schließglieder 54 und 56 aufsitzen, um den Durchlaß 50 unter verschiedenen Grenzdrücken zu verschließen, die von der Verwendung der Pumpe abhängen. Zu diesem Zweck kann der Einlaß 52 des Raums 30 verwendet werden, um verschiedene Flüssigkeitsvolumina in den Raum 30 einzuführen. Der ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen enthaltende Raum 30 kann daher zum Pumpen eines besonderen Materials benutzt werden. Durch Veränderung des Volumens der Flüssigkeit im Räum 30 kann die Pumpe zum Pumpen eines anderen Materials benutzt werden.

In F i g. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher statt zwei Membranen zwei im Abstand voneinander liegende Membranen 22, 24 und eine dritte Membran 25 verwendet werden und bei welcher nur die Membran 24 zwei Schließglieder trägt.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 wird das Schließglied 56 nicht von der Membran 22 getragen, sondern zusammen mit dem Schließglied 54 von der Membran 24. Die Membran 24 trägt das Schließglied 56 auf der Seite, auf welcher dieses auf einem Ventilsitz 70 aufsitzt, welcher von der Wand 72 eines vierten Gehäuseabschnitts 75 gebildet wird. Die Wand 72 ist mit einem Durchlaß 74 versehen, um zwei zusätzliche Teilräume 30 c und 3Od des Raums 30 miteinander zu verbinden, welcher bei dieser Ausführungsform eine andere Form als der Raum 30 nach Fig. 1 aufweist. Die Räume 30c, 3Od sind ebenso wie die Räume 30 α, 306 mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt.

Wenn daher bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 der Druck in der Kammer 28 für die pumpende Flüssigkeit vorherbestimmte Grenzen übersteigt, werden die Membranen 25 und 24 bewegt, so daß das Schließglied 54 auf dem Ventilsitz 58 aufsitzt und verhindert, daß Flüssigkeitsdruck aus der Kammer 28 weiter auf die Membran 22 einwirkt. Wenn umgekehrt der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 26 für die gepumpte Flüssigkeit vorherbestimmte Grenzen übersteigt, werden die Membranen 22 und 24 bewegt, so daß das Schließglied 56 auf dem Ventilsitz 70 aufsitzt, um zu verhindern, daß der Druck in der Kammer 26 auf die pumpende Flüssigkeit in der Kammer 28 einwirkt. Die Verwendung dieses druckabhängigen Ventilsteuersystems nach F i g. 2 ist besonders vorteilhaft, wenn stark korrodierendes oder abschleifendes Material gepumpt wird, das die Werkstoffe der Ventile angreifen würde, da hier die Membran 22 keinen Ventilkopf trägt.

Die dritte Membran 25 und die Räume 30 c, 30d werden für die wirksame Benutzung des Luftauslasses 60' verwendet. Wenn jedoch die Abführung der Luft aus der Kammer für die pumpende Flüssigkeit kein wesentliches Problem darstellt, können die Membran 25 und die Flüssigkeit in den Räumen 30 c, 3Od entfallen.

Es können auch noch verschiedene andere Anordnungen von Ventilen auf den drei Membranen 22, 24 und 25 mit Ventilsitzen 58 und 60 sowie mit anderen Ventilen und Ventilsitzen auf der Wand 70 oder angrenzend an die Einlasse 80 und 82 wirksam verwendet werden, um die Wirkungen unerwünschter Druckzunahmen in der Kammer für die gepumpte Flüssigkeit und in der Kammer für pumpende Flüssigkeit der Pumpe zu überwachen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Membranpumpe mit einem von einer Pumpmembran begrenzten Pumpraum, einem von einer Antriebsmembran, begrenzten Antriebsraum, dem im Betrieb ständig ein pulsierender Druck zum Bewegen der Antriebsmembran zuführbar ist, und mindestens einem zwischen Pumpmembran und Antriebsmembran liegenden, von einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllten Raum, d a d u-r c h g e kennzeichnet, daß der von der inkompressiblen Flüssigkeit gefüllte Raum mindestens einen Durchlaß (50;' 74) aufweist und daß an diesem Durchlaß mindestens ein von der Lage wenigstens einer der Membranen gesteuertes Ventil (54, 58, 56, 60; 70) vorgesehen ist, welches den Durchlaß schließt, wenn die es steuernde Membran eine vorgegebene Läge einnimmt. ^: " · ^;

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (56) des Ventils an der Pumpmembran (22) angeordnet ist und daß am Durchlaß (50) ein Ventilsitz (60) für dieses Schließglied (56) ausgebildet ist (F i g. 1).

3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (54) des Ventils an der Antriebsmembran (24) angeordnet ist und daß am Durchlaß (50) ein Ventilsitz (58) für dieses Schließglied (54) ausgebildet ist (Fig. 1).

4. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Antriebsmembran (25) , und der PumpmembrärT(22) eine'' dritte Membran (24)" vorgesehen ist, die den von der inkompressiblen Flüssigkeit gefüllten Raum in zwei Räume (30 b, 30 c) unterteilt, daß der Durchlaß (50, 74) in einem dieser Teilräume angeordnet ist und daß an der dritten Membran (24) ein Schließglied (54, 56) angeordnet ist, welches mit einem an diesem Durchlaß angeordneten Ventilsitz (58, 70) zusammenarbeitet.

5. Membranpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Teilräumen (30 δ, 30 c) Durchlässe (50, 74) ausgebildet sind und daß die dritte Membran auf beiden Seiten je ein Schließglied (54, 56) trägt, welches mit einem am zugeordneten Durchlaß ausgebildeten Ventilsitz (58, 70) zusammenarbeitet. . · . ·■■

6. Membranpumpe nach eineürder Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gehäuse aus mehreren scheibenartigen Teilen (12, 14, 16; 72) aufgebaut ist und daß die Membranen (22, 24; 25) jeweils zwischen zwei scheibenartigen Teilen eingespannt sind.■ ^L ■ --■-■■■·^: ···'·■-..■-·-■.■·: ./. :--;.:^ ..::