DE1653384A1

DE1653384A1 - Membranpumpe mit einstellbarer Foerdermenge

Info

Publication number: DE1653384A1
Application number: DE19671653384
Authority: DE
Inventors: Richard Bauer; Werner Oelschig; Horst Scheffler
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1967-07-13
Filing date: 1967-07-13
Publication date: 1971-07-08

Description

BÖLKOW Gesellschaft mit beschränkter Haftung Ottobrunn bei München

Ottobrunn_r 4«7.1967 BP 651 SX 1 Me/st

Membranpumpe mit einstellbarer rg

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe zur genau einstellbaren dosierten Förderung einer Flüssigkeit oder eines Gases mit einem über einen Exzenter angetriebenen Stößel zur Betätigung der Membran, wie sie beispielsweise ihre Anwendung in Chemie- oder Arzneilaboratorien findet₉ in denen häufig die
Forderung besteht, kleinste Zuteilungsmengen über längere Zeit konstant zu fördern.

ORIGINAL

Membranpumpen mit fester oder einstellbarer Fördermenge sind bekannt. Bei diesen bekannten Membranpumpen werden eine oder mehrere in einem Pumpengehäuse zusammengefaßte Membranen über ein Arbeitsmedium pneumatisch oder hydraulisch angetrieben.

So ist (z.B. aus dem DBP 1 118 011) eine Membranpumpe bekannt, deren Membran über ein Arbeitsmedium betätigt wird. Das Arbeitsmedium selbst wird über einen Stößel, der an einem Exzenter stufenlos verstellbar angebracht ist, bewegt. Diese bekannte Membranpumpe ermöglicht auch die Förderung kleinerer Mengen eines Fördsrmediums, wobei allerdings durch Erwärmung oder Bildung von Lufteinsshlüssen im Arbeitsmedium Ungenauigkei ten bsi der Festlegung der jeweils zu fördernden Menge auftreten können« Um Temperaturerhöhungen oder die Bildung von Lufteinschlüssen im Arbeitsmedium auf ein Minimum zu beschränken, ist ein zusätzliches Druckregelventil vorgesehen, das bei einer bestimmten Stellung des Stößels den Arbeitsraum des Arbeitsmediums mit einem ebenfalls mit Arbeitsmedium gefüllten Vorratsbehälter verbindet«, Ein solches Druckregelventil vergrößert jedoch „den konstruktiven Aufwand an einer solchen Membranpumpe beträchtlich, ohne daß mit Sicherheit alle durch das Arbeitsmedium bedingten Ungenauigkeiten, die sich besonders bei klein©» zu fördernden Mengen eines Mediums auswirken, vermieden werden können«

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BAD ORIGINAL

Die Einlaß- und Auslaßventile zur Steuerung des zu fördernden Mediums sind als unmittelbar durch die Druckverhältnisse im Förderraum der Membranpumpe betätigte federbeaufschlagte Kugel- oder Plattenventile ausgebildet. Derartige Ventile haben jedoch den Nachteil, daß besonders bei sehr kleinen zu fördernden Mengen sich die Massenträgheit der Kugeln bzw. Platten bemerkbar macht und damit die Zeitpunkte des öffnens und Schließens der Ventile nicht exakt bestimmbar sind. Sind aber diese Zeitpunkte des öffnens und Schließens nicht genau festgelegt, so kann auch die Fördermenge nicht mit ausreichender Genauigkeit bestimmt bzw, eingestellt werden.

Bei anderen bekannten Membranpumpen (vgl, z.B. USA-Patentschrift 2 732 807>* werden durch das Arbeitsmedium betätigte Ein- und Auslaßventile angewendet. Eine derartig© Ventil« steuerung ist jedoch wiederum mit durch Erwärmung oder Luft» einschlösse im Arbeitsmedium bedxngten Ungenauigkeiten behaftet. * i

Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe es ist_s bekannte Membranpumpen zur Förderung auch sehr kleiner genau einstellbarer Fördermengen derart zu verbessern^ daß die durch Veränderungen des Arbeitsinediums und die dü^sh Massenträgheit der bisher verwendeten Ein- und Auslaßventile bedxngten Nachteile durch minimalen zusätzlichen konsimiktiven Aufwand vermieden werden·

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BAD

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Ausgehend von einer Membranpumpe zur Förderung genau einstellbarer, dosierter Mengen mit einem über einen Exzenter angetriebenen Stößel zur Betätigung der Membran ist diese Aufgabe bei einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Ein- und Auslaßventile für das zu fördernde Medium im Gleichlauf mit dem Stößel nockengesteuerte Ventile vorgesehen sind.

Bei einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Ein- und Auslaßventile für das zu fördernde Medium ein im Gleichlauf mit dem Stößel gesteuertes Drehschieberventil vorgesehen ist.

Mit beiden Ausführungsformen der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß die Ein- und Auslaßventile im Gleichlauf mit dem die Membran betätigenden Stößel zwangsweise geöffnet und geschlossen werden. Dabei lassen sich sowohl nockengesteuerte Ventile als auch ein Drehschieberventil von der gleichen, auch den Stößel antreibenden Antriebsvorrichtung zu exakt festlegbaren Zeitpunkten öffnen und schließen.

Zwar ist bei Pumpen auch die zwangsläufige Steuerung der Pumpenventile bereits bekannt, (vgl. Deutsche Patentschrift 132 042) jedoch handelt es sich hier um Kolbenpumpen, die stets Leckverluste aufweisen» und wird eine Zwangssteuerung über eine konstruktiv aufwendige Kipphebelsteuerung erreicht.

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Diese Kxpphebelsteuerung bedingt durch ihre vielen bewegten Teile eine schlechte Justierbarkeit der Betätigungszextpunkte für die Ventile.

Die Nockensteuerung eines Ventils bei Membranpumpen ist grundsätzlich zwar ebenfalls bekannt_s (vgl. DBP 1 118 011) , jedoch wird diese bisher nur zur Steuerung eines zusätzlich vorgesehenen Druckregelventils für das Arbeitsmedium eingesetzt, während die Ein- und Auslaßventile zur Steuerung des Fördermediums als Kugelventile ausgebildet sind.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Teil der den Exzenter antreibenden Getriebewelle als eine die Ventile steuernde Nockenwelle oder Welle ausgebildet;

Bei der Steuerung der Ventile über Nocken oder aber bei Anwendung eines Drehschieberventils direkt über einen Teil der den Exzenter antreibenden Motorwelle wird eine einfache und genaue Betätigung der Ventile unabhängig von der durch Verstellung des Stößels am Exzenter einzustellenden jeweiligen Fördermenge erzielt.

Der Stößel ist zur Einstellung der jeweils gewünschten Fördermenge am Exzenter z.B. über eine mit einem Feingewinde versehene Schraube stufenlos einstellbar»

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«. b —

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Membran eine Balgmembran und derart zwischen zwei plattenförmigen Aufnehmern angebracht, daß sie leicht gegen gleichartige Membranen anderer Abmessungen austauschbar ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung betätigt der vom Exzenter angetriebene Stößel über einen Aufnehmer unmittelbar die Membran, so daß kein zusätzliches Arbeitsmedium zur Übertragung der Bewegung zwischen Stößel und Membran vorzusehen ist und damit der mit einem solchen Arbeitsmedium verbundene zusätzliche konstruktive Aufwand und die dadurch bedingten Nachteile vermieden werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung Ist im folgenden erläutert und in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigen: ' "

™ :. Figur 1 eine Seitenansicht einer erfindungsmäßigen Dosierpumpe, aus der der prinzipielle Aufbau hervorgeht;

Figur 2 einen Längsschnitt durch das Gehäuseder Tellerventile i

Figuren 3-6 eine Prinzipdarstellung einer durch einen Drehschieber gesteuerte Balgmembranpumpe.

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Das von einem Elektromotor 1 angetriebene Getriebe 2 hat zwei Wellenausgänge 3 und U, welche mit der gleichen Drehzahl umlaufen. Die Welle 3 treibt eine Exzenterkurbel 5, die von bekannter Bauart ist. Die Länge des Kurbelarms der Exzenterkurbel, an der eine Stößelstange 6 angelenkt ist, kann verstellt werden, so daß der Hub der Stößelstange veränderlich ist.

Die Stößelbewegung wird über einen unteren plattenförmigen Aufnehmer 7 auf eine Balgmembran 8 übertragen, die sich gegen einen feststehenden oberen Aufnehmer 9 abstützt.

Die Welle M- treibt die Ein»- und Auslaßventile an, die sich im Ventilgehäuse 10 befinden.

Eine Leitung 11 verbindet die Membran mit einer Ringleitung 12, deren Enden 13 und 15 über die Ventile mit einer Saugöfffnung

bzw. mit einer nicht sichtbaren Drucköffnung 16 (vgl.Fig.2) des ^ Gehäuses 10 verbunden sind. ' -

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für nockengesteuerte Tellerventile. Ein Einlaßventil 20 und ein Auslaßventil 21 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 22 angeordnet. Zugleich mit dem Saugtakt der Membran, die Über die hier nur angedeutete Leitung 11 über eine öffnung 23 mit einem Sammelraum 2¹I des Ge-

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häuses 22 verbunden ist, wird über einen auf der Antriebswelle 4 angeordneten ersten Steuernocken 25 das Einlaßventil angehoben. Dadurch wird der Weg von der Saugöffnung 14 zum Sammelraum 24 freigegeben. Beim Ausstoßtakt der Membran schließt das Einlaßventil 20 und öffnet das über einen zweiten Nocken 26 betätigte Auslaßventil 21, wodurch der in den Sammelraum gesaugte Teil des zu fördernden Mediums über die Drucköffnung 16 ausgestoßen wird. Durch Schraubenfedern 29 wird stets eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Schäften der Ventile und den Nocken gewährleistet.

Um den Ventilantrieb gegen aggressive Medien zu schützen, sind Dichtungen 40 an den Ventilschäften unterhalb der Saug- und Drucköffnungen vorgesehen. Mittels einer den niveauhöchsten Punkt des Sammelraumes 24 mit den Außenraum verbindenden, durch eine Schraube 41 verschließbaren öffnung kann das gesamte Aggregat entlüftet werden.

Ein beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendeter und in den Figuren 3 bis 6 in verschiedenen Stellungen dargestellter Drehschieber erfüllt die gleiche Funktion wie die vorstehend beschriebenen Tellerventile.

In das bereits in Fig. 1 gezeigte Gehäuse 10 münden die Enden 13 und 15 der Ringleitung 12, sowie die Saug- und Drucköffnungen 14 und 16.

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Die Ringleitung 12 ist, wie schon erwähnt, über die Leitung 11 mit der Membran 8 verbunden*

In dem Gehäuse 10 ist ein zylindrischer Steuerschieber 38 drehbar angeordnet. Der Steuerschieber weist in der Ebene, in der die Enden 13 - 16 in das Gehäuse münden, eine derartige Ausnehmung auf, daß in den hier dargestellten Stellungen, den Winkellagen 0°, 90°, 180° und 270°, je- j)

weils drei Lextungsmündungen verschlossen, und eine geöffnet sind« In allen Zwischenlagen sind stets zwei der insgesamt vier Mündungen über den wegen der Ausnehmung nicht ausgefüllten Raum des Gehäuses 10 miteinander verbunden, wie aus den Figuren 3 bis 6 ersichtlich ist«

Die Fig,3 zeigt den Steuerschieber zu Beginn des Saugtaktes in seiner 0^o-Stellung. Bei einer Drehung des Steuerschiebers im Uhrzeigersinn saugt die Membran zwischen den ,& Stellungen von etwa 0° bis 90° über die Leitung 13, zwischen den Stellungen von etwa 90° bis 180° über die Leitung 15 an. Entsprechend wird das zu fördernde Medium zwischen den Winkellagen von etwa 180° bis 270° über die ι Leitung 15, zwischen den Winkellagen 270° bis 360 dagegen über die Leitung 13 ausgestoßen,

Drehschieber haben den Vorteil, daß sie weniger schnell verschleißen, keine Vibrationen hervorrufen und auch bei höheren Drehzahlen exakt arbeiten»

1 0A 8 7 fi / Ω L L 7 Patentansprüche:

BAD ORfGINAL „ ₁₀ _

Claims

BÜEKOW Gesellschaft Ottobrunn, 4.7*1967'

mit beschränkter Haftung /ß BP 651. Ottobrunn bei München ^Av SX 1 Me/st

Patentansprüche

Membranpumpe zur genau einstellbaren dosierten Förderung von gasförmigen oder flüssigen Medien mit einem über einen Exzenter angetriebenen Stößel zur Betätigung der Membran, dadurch gekennzeichnet, daß als Ein- und Auslaßorgane für das zu fördernde Medium im Gleichlauf mit dem Stößel (6) nockengesteuerte Ventile (20,21) vorgesehen sind.
2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch g e k en η zeich η et, daß die Ventile (20,21) federbeauf-

' schlagte Tellerventile sind.
3. Membranpumpe zur genau einstellbaren dosierten Förderung von gasförmigen oder flüssigen Medien mit einem über einen Exzenter angetriebenen Stößel zur Betätigung der Membran, dadurch g ek e η η ζ e 1 ohne t , daß als Ein- und Auslaßorgane für das zu fördernde Medium ein im Gleichlauf mit dem Stößel (β) gesteuertes Drehschieberventil (JO) vorgesehen ist; vgl. Fig. 3-6.
4. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Stößel (6) unmittelbar auf die Membran (8) wirkt.

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V BAD ORIGINAL
5. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2 und 3, dadurch ge.kennze i ohne t , daß ein Teil einer von einem Motor (.1) angetriebenen Getriebewelle als den Exzenter (5) antreibende Welle (>) ausgebildet ist.
6. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2 und 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t ",. daß eine zweite mit der den Exzenter (5) antreibenden Getriebewelle zwangsweise im Gleichlauf befindliche Welle (4) als eine, die Ein- und Auslaßorgane steuernde Nocken- oder Drehschieberwelle ausgebildet ist.
7. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch g e -

k e η η ζ e i c hn e t , daß die Membran (8) als Balgmembran ausgebildet und zwischen zwei plattenförmigen Aufnehmern (7,9) austauschbar angebracht ist.
8. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Membran (8) beaufschlagte Arbeitsraum aus die Membran (8) mit dem Ventilgehäuse (lo) verbindenden Leitungen (11,12) und einem von den Ventilen (20,21) abwechselnd mit der Druck- und Saugöffnung (14,16) verbundenen Sammelraum (24) gebildet ist«
9. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehzahl der Motorwelle elektrisch über den Motor (I) und/oder mechanisch über ein

' Getriebe (2) regelbar ist.

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