DE1653577C3 - Membranpumpe - Google Patents

Description

mcr gelangenden kompressiblen Gase die gesamte Pumpenkimmer durchlaufen müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Pumpe so auszubilden, daß

dung stehenden Ein- und Auslaßkanal für das 20 diese kompressiblen Gase möglichst beim nächsten

primäre Medium und mit einem mit der Pumpen- Druckhub wieder aus der Pumpenkammer hmausbe-

kammer in Verbindung stehenden Ansaug- und Ausstoßkanal für das sekundäre Medium, d a -

der Membrane an deren Stirnseiten ausgebildeten Dichtungen /ur Abdichtung der Gehäusestirnabschnitte mit dem mittleren Gehäuseabschnitt, mit einem mit dem Inneren der Membrane in Verbin-

durch gekennzeichnet, daß der Ansaugfördert werden.
Erfindungsgemäß wird dies erhielt, daß der An-

^ ___{σ saU}g und Ausstoßkanal für das sekundäre Medium

und Ausstoßkanal (19) für das sekundäre Me- 25 als gemeinsamer Kanal angrenzend an eine Stirnseite dium als gemeinsamer Kanal angrenzend an einer in dem mittleren Gehäuseabschnitt unter einem Winkel schräg nach oben verlaufend angeordnet ist, daß die Membran an ihren Stirnseiten an sich bekannte.

mit der Innenfläche des mittleren Gehäuseabschnit-

Stirnseite in dem mittleren Gehäuseabschnitt (13) unter einem Winkel schräg nach oben verlaufend angeordnet ist, daß die Membrane (32) an ihren

Stirnseiten an sich bekannte, mit der Innenfläche 30 tcs zur Zentrierung der Membran in der Pumpen-

(17) des mittleren Gehäuseabschnittes (13) zur kammer in Eingriff stehende verstärkte Ränder hat,

daß der an den Ansaug- und Ausstoßkanal angrenzende Rand der Membran eine Stirnfläche hat, die eine mit dem Kanal übereinstimmende Neigung auf

Zentrierung der Membrane (32) in der Pumpenkammer (18) in Eingriff stehende verstärkte Ränder (33, 34) hat. daß der an den Ansaug- und

Ausstoßkanal (19) angrenzende Rand (33) der 35 weist und die an der Mündung des Kanals endet, daß Membrane eine Stirnfläche (35) hat, die eine mit die Dichtung der Membran als Ringe ausgebildet ist. dem Kanal (19) übereinstimmende Neigung auf- die von den Rändern in radialer Richtung nach weist und die an der Mündung des Kanals (19) außc-n einen Abstand haben und mit den Rändern endet, daß die Dichtung der Membrane (32) als durch Stege einstückig verbunden sind und daß die Ringe (36. 37) ausgebildet sind, die von den Rän- 40 Dichtungsringe mit ihren Stegen zwischen den pasdern (33, 34) in radialer Richtung nach außen senden Stirnflächen des mittleren Gehäuscabschnittes einen Abstand haben und mit den Rändern (33, und den zugehörigen beiden Gehäusestirnabschnitten 34) durch Stege (38. 39) einstückig verbunden eingespannt sind.

sind und daß die Dichtungsringe (36, 37) mit ih- Neben der Lösung der vorgenannten Aufgabe wird

ren Stegen (38, 39) zwischen den passenden 45 durch die ."ndung in vorteilhafter Weise erreicht, Stirnflächen des mittleren Gehäuseabschnittes daß durch s.c Zentrierung der Membran in der Pum-(13) und den zugehörigen beiden Gehäusestirn- penka;^r.; ":v sich in der Pumpenkammer befindabschnitten (12, 14) eingespannt sind. liehe M»ir«v*«teil an keiner Stelle mit der Innen-2. Membranpumpe nach Anspruch 1, gekenn- wand de> .':;■ Pumpenkammer umschließenden mittzeichnet durch einen Zapfen (42) des unteren Ge- 50 leren Gehauseabschnittes in Berührung kommt. Dahäusestirnteiles (12), der nach oben in die Mem- mit ist ein durch Reibung der Membranaußenfläche brane (32) vorsteht. an der Pumpenkammer bedingter Verschleiß der

Membran verhindert. Gleichzeitig kann hierdurch auch das Volumen der Pumpenkammer gering gehal-

' 55 ten werden. Damit befindet sich nur eine geringe

Menge der zu fördernden Flüssigkeit in der Pumpenkammer, wodurch die Menge von eventuell aus der

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit Flüssigkeit austretenden Gasen vermindert ist. Dies einer rohrförmigen Membran aus elastomerem Mate- wiederum vermindert die nachteiligen Wirkungen rial, die zum Pumpen eines sekundären fließfähigen 60 einer Kompressibilität des zu pumpenden sekundären Mediums durch einen pulsierenden Druck eines pri- fließfähigen, sonst inkomprcssiblcn Mediums in dem mären fließfähigen Mediums betätigt wird, wobei Bereich der Membranpumpe. Da die verstärkten sich das primäre Medium innerhalb der Membran Ränder einen Teil der einstückig geformten Mem- und das sekundäre Medium in einer die Membran bran darstellen, wird dieser Vorteil auch ohne eine umgebenden Pumpenkammer befindet, die von 65 Erhöhung der Herstellkosten erreicht. Noch ein weieinem mittleren, rohrförmigen, die Membran um- terer Vorteil der erfindungsgemäßen Membranschließenden und von zwei auf den Stirnseiten der pumpe ist darin zu sehen, daß ein gemeinsamer AnMembran angeordneten Gehäuseabschnitten gebildet saug- und Ausstoßkanal für das sekundäre fließfä-

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hige Medium verwendet wird, der an einer Stirnseite der Pumpenkammer angeordnet ist und der eine schräg nach oben verlaufende Richtung hat.

In vorteilhafter Weise kann ein Zapfen am unteren Gehäusestirnteil vorgesehen sein, der nach oben in die Membran hervorsteht.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung bei-•spjelshalber erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Membranpumpe gemäß der Erfindung,

Fig.2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von F i g. 1 und

F i g. 3 einen vergrößerten Teilschnitt durch die mit Por:n versehene Lagerung für die Scheidewand.

Die Pumpe hat ein senkrechtes Gehäuse 11 mit drei auseinandernehmbaren Abschnitten 12, 13, 14, welche aneinander und an ucr Unterseite eines Lagerteilcs 15 mit Hilfe mehrerer Bolzen 16 gehalten sind, die durch Öffnungen hindurchführen, welche in den beiden, an den Enden befindlichen Abschnitten 12 und 14 ausgespart sind. Der mittlere Abschnitt 13 des Gehäuses ist mit einer durchführenden, kreisförmigen Bohrung 17 ausgebildet, welche die Außenwand einer Pumpenkammer 18 definiert und welche an ihrem oberen Ende von einem kombinierten Einlaß- und Austragkanal 19 gekreuzt wird. Der Kanal 19 führt zu einem Durchlaß 21, der durch einen Anschlußflansch 22 hindurchgeht, und von hier durch die umkehrbar eingestellten Rückschlagventile 23 und 24 zu den Einlaß- und Austragöffnungen 25 und 26, die sich in Gehäuseansätzen 27 bzw. 28 befinden. Die Rückschlagventile 23 und 24 sind in ihrer Lage zwischen dem Anschlußflansch 22 und den Gehäuseansätzen 27 bzw. 28 mit Hilfe von Bolzen 29 festgeklemmt.

Die Innenwand der Pumpenkammer 18 ist durch eine rohrförmige Scheidewand 31 gebildet, die einen kreisförmigen Querschnitt hat und als einstückiges Teil eines Pumpenelemcntes 32 geformt ist. Das Pumpenelement 32, das aus L-incm elastomeren Material nach Art eines Polyäthylen mit der englischen Markenhezeichnung Hypalon chlorosulforated oder nach Art eines Gummi mit der englischen Markenbezeichnung Viton fluorocarbon besteht, hat auf seinem Außenumfang Stufen, welche die Scheidewand 31 von zwei verbreiterten Endabschnitten 33 und 34 trennen. Die Durchmesser dieser Endabschnitte 33 und 34 sind gerade etwas kleiner als der Durchmesser der Bohrung 17, und die Endabschnitte 33 und 34 bilden deshalb mit der Bohrung 17 einen Festsitz und dienen dazu, die Scheidewand 31 innerhalb der Pumpenkammer 18 zu zentrieren. Eine querliegende Endseite 35 des Endabschnittes 33 liegt in einer Ebene schräg zum Kanal 19, so daß Gase, die von der gepumpten Flüssigkeit freigegeben werden, sich nicht in der Pumpenkammer 18 ansammeln. Das Pumpenelcment 32 ist außerdem mit zwei O-Ringcn 36, bzw. 37 ausgebildet, die einen kreisförmigen Querschnitt haben und die mit den Seiten der verbreiterten Endabschnitte 33 bzw. 34 durch kurze, mittig angeordnete ringförmige Stege 38 bzw. 39 verbunden sind. Die O-Ringe 36 und 37 und die Stege 38 und 39 sitzen in Ausnehmungen, die durch die zueinander gehörigen Flächen der Gehäuseabschnittc 12, 15 und 14 gebildet sind, und sie werden beim Zusammenbau so zusammengepreßt, daß sie die Gehäusefugen gut abdichten.

Das Pumpenelement 32 und insbesondere seine Scheidewand 31 stützt sich innen an einem steifen, mit Poren versehenem Zylinder 41 ab, des:.en oberes Ende in einer im Gehäuseabschnitt 14 befindlichen Senkbohrung sitzt, und dessen unteres Ende einen Achszapfen 42 des Gehäuseabschnittes 12 umgibt und sich auf ihm abstützt. Der Zylinder 41 kann zwar von mannigfaltiger Art sein: gemäß dem Ausführungsbeispiel ist er jedoch ein Melallrand-Filterelcment, und er weist einen schraubenförmig gewickel-

»o ten, flachen Metalldraht 43 auf, der an der einen Seite im Abstand angeordnete, sich verjüngende Ansätze 44 trägt, welche bei der fertiggestellten Wicklung benachbarte Windungen voneinander trennen. Der Außendurchmesscr des Zylinders 41 ist größer als der Innendurchmesser des Pumpenclements 32, wenn sich dieses Pumpenelcment im Ruhezustand befindet, und die Scheidewand 31 wird folglich vorgespannt.

Die Scheidewand 31 wird stoßweise durch einen

ao Antriebskolben 45 in Schwingungen versetzt, der in einer durch den Gehäuseabschnitt 14 hindurchführenden Miltelbohrung geführt ist, und der ins Innere d(.s Zylinders 41 hineinragt. Der Antriebskolben 45 ist mit sich kreuzenden axialen und radialen Durch-Hissen 46 bzw. 47 ausgebildet, welche zu einem mit Flüssigkeit gefüllten, innerhalb des Lagerteils 15 befindlichen Speicher 48 führen. Der Antriebskolben 45 arbeitet hin- und hergehend mit Hilfe einer nicht dargestellten Kühlvorrichtung, die im oberen Teil ■ des Speichers 48 untergebracht ist. Der Antriebskolben 45 ist von einer Buchse 49 umgeben, deren obere Abschlußscite 51 mit den Radialdurchlässen 47 zusammenwirkt, so daß für die Puls,atorpumpe ein Überströmventil gegeben ist. Die Stellung der Buchse 49 längs des Laufs des Antriebskolbens 45 wird durch einen eingesenraubten Drehstift 52 eingestellt, und diese Stellung bestimmt denjenigen Punkt im Hub des Anlriebskolbens 45, bei welchem die Verbindung zwischen dem Inneren der Scheidewand 31 und dem Speicher 48 unterbrochen wird. Das Überströmventil bildet also eine Vorrichtung zur Veränderung der Menge der Betriebsflüssigkeit, welche in die Scheidewand bei jedem Hub des Antriebskolbcns 45 hincingedrückt wird. Das Überströmventil dient folglich dazu, die Menge der Sekundärflüssigkeit zu verändern, die aus der Pumpenkammer 18 während eines jeden derartigen Hubs verdrängt wird.

Im Betrieb ist der Speicher 48 mit Betriebsflüssigkeit gefüllt, die Einlaßöffnung 25 ist mit einer Zufuhrstelle für die zu pumpende Sekundärflüssigkeit verbunden, und die Austragöffnung 26 ist mit derjenigen Anlage verbunden, welche mit der Sekundärflüssigkeit beliefert werden soll. Angenommen, die als Überströmventil dienende Buchse 49 befindet sich in einer Zwischen-Verdrängungsstellung, und der Antricbskolben 45 befindet sich in seiner oberen Totpunktlage. Das Primärdruckmittel, das während des ersten Teils des Abwärtshubs oder des Austragshubs des Antriebskolbens 45 aus dem Räume innerhalb der Scheidewand 31 verdrängt wird, entweicht frei durch die Axial- und Radialdurchlässe 46 und 47 zum Speicher 48. Während dieses Teils des Entladehubs bleibt also die Scheidewand 31 zusammengezogen. Erreicht jedoch der Antriebskolben 45 schließlich eine Stellung, in welcher die Radialdurchlässe 47 sich vollkommen innerhalb der Buchse 49 befinden und deshalb durch sie verschlossen sind, so erzeugt eine weitere Abwärtsbewegung des Antriebs-

kolbens 45 eine Ausdehnung der Scheidewand 31. Ist die l'umpcnkammcr 18 mit Flüssigkeit gefüllt, so wird durch diese Ausdehnung der Scheidewand 31 ein Teil der Sekundärflüssigkeit aus der Pumpcnkammcr 18 verdrängt, womit die Sekundärflüssigkeit durch das Rückschlagventil 24 und die Auslragöffnung 26 in die zu speisende Anlage fließt. Wenn der Antriebskolbcn 45 mit dem Saughub beginnt, d. h. mit seiner Aufwärtsbewegung, so zieht sich die Scheidewand 31 auf Grund ihrer Elastizität zusammen und saugt die Sekundärflüssigkeil durch die Einlaßöffnung 25, das Rückschlagventil 23, den Durchlaß 21 und den Kanal 19 in die Pumpenkammer 18. Schiebt sich der Antriebskolbcn 45 über die durch die Buchse 49 festgelegte Endstcllung hinaus und kommen die Radialdurchlässc 47 von neuem mit dem Speicher 48 in Verbindung, so wird jegliches Druckmittel automatisch wieder zurückgeführt, das vom Betriebskreis durch Leckverlust verlorengegangen ist. Auf diese Weise wird die Pumpe im wesentlichen gleiche Mengen von Sekundärflüssigkeit während aufeinanderfolgender Pumpzyklcn entladen, es sei denn, die Stellung der als Überströmventil dienenden Buchse 49 wurde verändert. Befindet sich die Buchse 49 in der in der Figur dargestellten untersten Stellung, so schließt sie die Radialdurchlässc 47 so lange nicht, bis der Antriebskolbcn 45 die untere Totpunktlagc erreicht hat. In diesem Falle strömt alle Primärflüssigkeit, die vom Antriebskolben 45 während seines Entladchubs verdrängt wird, zurück in den Speicher 48, und die Scheidewand 31 dehnt sich niemals aus. Der Ausstoß an Sckundärdruckmittcl ist folglich Null. Befindet sich die Buchse 49 in ihrer obersten Stellung, so werden die das Überströmen regelnden Radialdurchlässc 47 gerade kurz danach geschlossen, wenn der Antriebskolbcn 45 mit seinem Abwärtshub beginnt. Es ist folglich beinahe das ganze vom Antriebskolbcn 45 verdrängte Primärdruckmittel wirksam, um eine Ausdehnung der Scheidewand 31 zu erzeugen. In diesem Falle ist also der Ausstoß an Sckundärdruckmiltcl je Hub des Antricbskolbens 45 ein Maximum.

Bei den Pumpen der beschriebenen Art ist die Kompressibilität des zwischen dem Antricbskolben 45 und den Einlaß- und Austragrückschlagventilcn 23 und 24 eingeschlossenen Druckmittels von großer Wichtigkeil. Wenn der Abgabedruck steigt, wird nämlich ein zunehmend größerer Teil des Kolbcnhubs zum Zusammenpressen der Druckmittel verbraucht. Die Abgabemenge aus der Austragöffnung 26 nimmt also ab. Bei der beschriebenen Pumpe sind Merkmale vorhanden, welche diese Wirkung verringern. Die schräge, auf dem verbreiterten Endabis schnitt 23 angebrachte Endseite 35 unterstützt das Ausströmen von Gasen aus dem Kreis des Sekundärdruckmitlels, und es ist folglich praktisch eine im hohen Maße komprcssible Komponente dieses Druckmittels beseitigt. Der Volumenspielraum des Sckundärdruckmittclkrcises, das ist das gesamte Volumen des Kanals 19 plus des Durchlasses 21 plus der Pumpenkammer 18, wenn sich die Scheidewand 31 im völlig ausgedehnten Zustand befindet, kann auf Grund der selbstzentricrcndcn Wirkung der verbrcitcrtcn Endabschnitte 33 und 34 sehr klein gemacht werden. Wäre dieses Merkmal nicht vorhanden, so müßte der Radialspielraum zwischen der ausgedehnten Scheidewand 31 und der Wand der Bohrung 17 vergrößert werden, so daß sichergestellt wäre, daß die Scheidewand die Wand der Bohrung beim Betrieb nicht berührt und auf diese Weise an ihr reibt, was eventuell durch schlechtes Ausrichten beim Zusammenbau vorkommen könnte. Der VoIumcnspielraum des Primärdruckmiltclkrciscs ist schließlich dadurch auf ein Minimum reduziert, daß der Achszapfen 42 vorgesehen wurde und daß zwischen dem Antriebskolbcn 45 und der Mittclbohrung im Gehäuseabschnill 14 ein eng tolerierter Paßsitz angebracht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüchc: ist, mit einstückig mit der Membran an deren Stirnseiten ausgebildeten Dichtungen zur Abdichtung der Gehäusestirnabschnittc mit dem mittleren Gehäuseabschnitt, mit einem mit dem Inneren der Membran in Verbindung stehenden Ein- und Auslaßkana! für das primäre Medium und mit einem mit der Pumpenkammer in Verbindung stehenden Ansaug- und Ausstoßkanal für das sekundäre Medium. Membranpumpen der im Vorstehenden erwähnten in einer dfe'Mcm- « Art sind beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 2 786419 und aus der britischen Patentschrift 837 656 bekannt. Diese Pumpen weisen den wesentlichen Nachteil auf, daß die sich in der Pumpenkam- w<iwi> ^1 „,,.„„„„,„, „.. .„„,„.„.„.„ VJW.„„ mer bildenden oder beim Ansaugen des zu pumpen- wäbschnVu^ »s den Mediums entstehenden bzw. in die Pumpenkam-

1. Membranpumpe mit einer rohrförmigen Membrane aus elastomcrcm Material, die zum Pumpen eines sekundären fließfähigen Mediums durch einen pulsierenden Druck eines primären fließfähigen Mediums betätigt wird, wobei sich das primäre Medium innerhalb der Membrane und

brane umgebenden Pumpenkammer befindet, die von einem mittleren, rohrförmigen, die Membrane umschließenden i'nd von zwei auf den Stirnseiten der Membrane angeordneten Gehäu-