DE1802976A1

DE1802976A1 - Pneumatischer Pulsator

Info

Publication number: DE1802976A1
Application number: DE19681802976
Authority: DE
Inventors: Palle-Finn Beer
Original assignee: Autokemi AB
Current assignee: Autokemi AB
Priority date: 1967-11-24
Filing date: 1968-10-14
Publication date: 1969-06-26
Also published as: SE324954B; GB1240530A; FR1589207A; US3556686A; JPS4820481B1

Description

Dipl.-Ing. H. Strohschänk

8 München 60 MusäusstraOe 5 K Okt. J968

19O,1-658P

AB Autokemi, Stockholm (Schweden), Karlavägen 83

Pneumatischer Pulsator

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Pulsator, dessen Gehäuse einen Ein- und einen Auslaß für das Antriebsdruckgas und eine mit dem Einlaß verbundene Steuerkammer mit einer als Membrane ausgebildeten Wand aufweist, wobei die Membrane einen von ihr aus zwischen zwei BetriebsStellungen hin- und herbeweglichen Ventilkörper trägt, der in seiner einen Betriebsstellung die Verbindung zwischen der Steuerkammer und dem Auslaß absperrt und dadurch in dieser Kammer einen Druckaufbau zuläßt, und der diese Verbindung in seiner anderen Betriebsstellung freigibt.

Bei solchen Pulsatoren strömt das Antriebsdruckgas bei geschlossenem Auslaß in die Steuerkammer hinein, wodurch in dieser ein Oberdruck erzeugt v/ird, der bei Erreichen eines bestimmten Wertes* über die Membrane den Ventilkörper im Sinne einer Öffnung des Auslasses betätigt. Mach dem Absinken des Druckes in der Steuerkammer auf einen bestimmten, noch oberhalb des atmosphärischen Druckes liegenden IJert schließt der Ventilkürper den Auslaß wieder ab und der beschriebene Vorgang des Druckaufbaues wiederholt sich.

Bei den bisher bekanntgewordener. Pulsatoren ist der Auslaß lediglich mit der Gteuerkammer verbunden, so daß das

909826/0856

Antriebsdruckgas bei geöffnetem Auslaß durch die Steuerkammer hindurchströmt. Dieses bringt verschiedene Mangel mit sich, die die Eignung solcher Pulsatoren zum Antrieb verschiedener pneumatischer oder mechanischer Vorrichtungen beeinträchtigen. Ein solcher Mangel liegt in der Schwierigkeit einer ausreichenden Steuerung der Arbeitsfrequenz der Pulsatoren. Ein weiterer Mangel liegt darin, daß die Pulsatoren verhältnismäßig groß und schwer ausfallen. ■:-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannter. Mangel zu vermeiden und die eingangs genannten Pulsatoren wirksamer -zu gestalten und insbesondere so zu vervollkommnen, daß sich ihre Arbeitsfrequenz in einem größeren, den praktisch auftretenden Erfordernissen entsprechenden Bereich verändern läßt.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgeirJiß im wesentliehen dadurch gelöst, daß der Einlaß des eingangs genannten Pulsators bei der anderen Betriebsstellung des Ventilkörpers auch unmittelbar mit dem Auslaß verbunden, diese Verbindung durch den Ventilkörper in dessen einer retrip.bsstellung jedoch unterbrochen ist.

Bei einer solchen Ausbildung des Pulsators entsteht bei mit dem Auslaß verbundener Steuerkarmer durch das unmittelbare Abströmen von Antriebsdruckgas vom F in laß nach deir Auslaß hin eine Injektorwirkung an der zum />uslaß führenden Verbindungsstelle der Steuerkammer3 so daß in dieser Kammer nach jeder Aufhebung des vorher darin vorhandenen Überdruckes sogar noch ein Unterdruck erzeugt wird. Auf ciese Weise wird nicht nur die Wirksamkeit der Pulsatoren verbessert, sondern es läßt sich auch deren Arbeitsfrequenz, verglichen mit entsprechenden bekannten Pulsatoren, wesentlich vergrößern.

BAD ORIGINAL 909826/085G

Ein erfindungsgemäßer Pulsator kann vielfach angewendet werden und beispielsweise mechanische, elektrische, pneumatische und hydraulische Vorrichtungen steuern.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Ventilkörper als in einer zylindrischen Bohrung längsverschiebbarer Kolben ausgebildet, wobei von dieser Bohrung in einer gemeinsamen Achsrichtung einerseits der Einlaß und anderseits der Auslaß ausgeht, und wobei die Steuerkammer über einen eine Drosselstelle aufweisenden Zweigkanal lediglich an den Einlaß angeschlossen ist.

Nach weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist an der Membrane und dem beweglichen Ventilkörper eine mit einem Magneten zusammenwirkende Schnappvorrichtung vorgesehen, wobei die letztere noch einen aus dem Gehäuse nach außen ragenden Ansatz zum Anschluß einer Betätigungsvorrichtung, z.B. einer elektrischen Kontaktvorrichtung, aufweisen kann.

Gemäß einer anderen, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung führt die genannte zylindrische Bohrung zum Anschluß weiterer pneumatischer Vorrichtungen aus dem Gehäuse heraus, wobei der Kolben in seiner einen, den Auslaß absperrenden Stellung die Verbindung zwischen dem äußeren Teil der Bohrung und dem Einlaß frei läßt. Dabei können die genannten Ausgestaltungen selbstverständlich auch an ein und demselben Pulsator gemeinsam vorgesehen sein.

Der erfindungsgemäße Pulsator kann besonders vorteilhaft zum Antrieb einer oder mehrerer Pumpen zum Fördern von Flüssigkeiten oder Gasen verwendet werden. Insbesondere, wenn chemisch aggressive Flüssigkeiten oder Gase gefördert werden müssen, treten leicht Schwierigkeiten auf, weil die mit den aggressiven Medien in Berührung kommenden Teile aus einem

909826/085G

entsprechend widerstandsfähigen Material hergestellt sein müssen, welches oft nur mangelhafte andere mechanische Eigenschaften aufweist. Bei der durch einen erfindungsgemäßen Pulsator angetriebenen Membranpumpe kann ein solches chemisch widerstandsfähiges Material ohne Rücksicht auf seine weiteren mechanischen Eigenschaften verwendet werden.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß das ganze, den Pulsator und eine Pumpe umfassende Aggregat mit kleinen Abmessungen hergestellt und dementsprechend leicht gehandhabt werden kann, und daß es trotzdem leicht auf unterschiedliche Arbeitsfrequenzen eingestellt werden kann.

Nach einer wiederum anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der äußere Teil der zylindrischen Bohrung des Pulsators an den einerseits der vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Membrane befindlichen Teil der Kammer- einer Membranpumpe angeschlossen, an deren anderen Kammerteil das zu fördernde Medium über je einen Ein- und einen Auslaß angeschlossen ist. Polytetrafluoräthylen besitzt eine größtmögliche Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien und Lösungen aller Kunststoffe und besitzt außerdem eine überaus gute Biegefestigkeit, wenn seine übrigen mechanischen Eigenschaften auch nicht hervortretend sind. Bei Anwendung solcher Membranen aus Polytetrafluoräthylen in einer Pumpe zum Fördern verschiedener Medien, die durch ein Gas angetrieben wird und bei der die Membrane keine v/eitere mechanische Beanspruchung erfährt, treten an den Membranen praktisch überhaupt keine Abnutzungen ein.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:

909826./085G

l einen erfindungsgemäßen Pulsator in einem Längsschnitt;

Fig. 2 ein aus einem Pulsator und mehreren Membranpumpen bestehendes Pumpenaggregat in einer Seitenansicht (eine Membranpumpe ist geschnitten dargestellt).

Der in Fig. 1 dargestellte Pulsator 2 weist eine Steuerkaniner 211 auf, in der ein Pegelglied 212 in Verbindung mit einer nachstehend noch nilhcr beschriebenen Schnappvorrichtung hin- und herbeweglich ist.

Das Pegelglied 212 ist an einen Kolben 213 festgelegt, der in einer zylindrischen Bohrung 214 eines Gehäuseteils 223 des Pulsators längsverschiebbar ist. Von der Bohrung 21M- geht in einer goreinsamen Achsrichtung einerseits ein Einlaß 215 und anderseits ein Auslaß 216 einer gegenüber dem Einlaß kleineren lichten Weite aus. Der Hub des Kolbens 213 ist so gewählt, daß er in seiner einen Betriebsstellung den Auslaß 216 gegenüber der Bohrung 214 abschließt, zugleich aber die Verbindung zwischen der Bohrung 214 und dem Einlaß 215 offen läßt. Im übrigen ist die Steuerkamr.er 211 über einen eine Drosselstelle aufweisenden Zweigkanal 217 mit der Einlaß 215 verbunden.

Das Regelglied 212 ist mit der Uand der Steuerkammer 211 über eine Membrane 218 verbunden und trägt eine innerhalb der Ausnehmung eines ringförmigen Magneten 220 befindliche Schnappvorrichtung 219, die zwischen zwei Fin^schulter-Anschlagflächen 2 21 und 222 des Magneten 220 hin- und herbeweglich ist.

Der Gehäuseteil 223 v/eist außer der zylindrischen Bohrung 214 auch den Einlaß 215, den Auslaß 216 und den Zweigkanal 217 auf, während der Hagnet 220 in einem anderen, deckeiförmig ausgebildeten Gehäuseteil 224 angeordnet ist. Die Membrane 218 ist entlang ihrem äußeren Umfang zwischen den beiden

BAD ORIGINAL 909826/085G

Gehäuseteilen 223 und 2 24 dicht eingespannt. Die Schnappvorrichtung 219 weist einen aus dem unteren Gehäuseteil 2 24 nach außen ragenden Ansatz 226 auf, der zum Anschluß einer mechanischen Betätigungsvorrichtung oder einer elektrischen Kontakt- · vorrichtung dient.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann eine Anzahl von Membranpumpen 1 vorteilhaft von einem einzigen pneumatischen Pulsator 2 aus angetrieben werden. Eine solche Anordnung ist besonders für automatische Analysatoren geeignet, die auf medizinischem Gebiet eine immer größere Verbreitung finden, es sind aber auch andere Anwendungen, z.B. in 'der chemischen Industrie, möglich.

Jede Membranpumpe 1 weist zwei Gehäusehälften 11 und 12 auf, zwischen denen eine Membrane 13 festgelegt ist. In der einen Gehäusehälfte 11 sind mit der einen Hälfte der Pumpenkammer 16 in Verbindung stehend ein Einlaß 14 und ein Auslaß 15 für das zu fördernde Medium vorgesehen, während die andere Gehäusehälfte 12 die andere Hälfte der Pumpenkammer 16 bildet und einen in diese Hälfte einmündenden Steuerkanal 17 aufweist, der anderseits mit dem Pulsator 2 in Verbindung steht.

Das in Fig. 2 dargestellte Pumpenaggregat arbeitet folgendermaßen :

Infolge der durch den pneumatischen Pulsator 2 hervorgerufenen hin- und hergehenden Bewegung der Membrane 13 wird das zu fördernde Medium durch den Einlaß 14 in den oberen Teil der Pumpenkammer 16 hineingesaugt und durch den Auslaß 15 weitergefördert. Dabei kann das Ausmaß der Kin- und Herbewegung der Membrane 13 durch das durch den Einlaß 215 des Pü-l^a·- sators 2 zugeführte Antriebsdruckgas gesteuert werden.

909826/085G

Bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung des Kolbens 213 ist der Auslaß 216 abgesperrt, so daß das durch die zylindrische Bohrung 211 der Membranpumpe 1 zugeführte Druckgas auf die Membrane 13 und über diese auf das zu fördernde Medium einwirkt. Außerdem strömt weiteres Druckgas über den Zweigkanal 217 in die Steuerkammer 211 ein. Sobald ein vorbestimmter, die Haltekraft der beschriebenen magnetischen Schnappvorrichtung 219 übersteigender Druck in der Steuerkammer 211 erreicht ist, schnappt das Regelglied 212 nach unten bis zu seinem Anschlag an der in Fig. 1 unteren Ringschulter-Anschlagfläche 222. Hierdurch wird der mit dem Regelglied 212 verbundene Kolben 213 so weit nach unten gezogen, daß nunmehr der Auslaß unmittelbar mit dem Einlaß 215 in Verbindung steht und das durch den Einlaß einströmende Antriebsdruckgas unmittelbar in den Auslaß 216 abströmen kann. Hierdurch wird sowohl im äußeren Teil der zylindrischen Bohrung 214 als auch im Zweigkanal eine Ejektorwirkung erzielt, durch welche das dort befindliche Gas sowohl aus dem unteren Teil der Pumpenkammer 16 der Membranpumpen 1 als auch aus der Eteuerkammer 211 herausgesaugt wird. Durch die hierdurch verursachte Abv?ärtsbewegung der Membrame 13 wird das zu fördernde Mediuir. in den entsprechend vergrößerten, oberhalb der Membrane 13 befindlichen Teil der Pumpenkammer 16 hineingesaugt. Sobald der in der Steuerkammer 211 hervorgerufene Unterdruck einen vorbestimmten V.'ert überschreitet, der die Anziehungskraft des Magneten 220 auf die Schnappvorrichtung 219 übersteigt, schnappt das Regelplied 212 wieder in seine in Fig. 1 dargestellte obere Endstellung zurück, womit auch der Kolben 213 wieder in seine den Auslaß 215 abschließende, in Fig. 1 dargestellte Betriebsstellung gelangt und der beschriebene Arbeitsablauf des Pumpenaggregates erneut beginnt.

Bei einem praktisch hergestellten Pulsator gemäß Fig. 1 beträgt der auf die Membrane einwirkende, in seiner Größe im

909826/085G

übrigen vom Druck des Antriebsgases abhängige Druck etwa 4 kp, wogegen die an der Membrane wirksame Saugkraft durch die beschriebene Ejektorwirkung lediglich 0,3 kp beträgt. Der Magnet 220 ist für die größere der beiden Kräfte ausgelegt, damit seine Anzugskraft über die untere Ringschulter-Anschlagfläche 222 jedoch entsprechend der nur geringen Saugkraft erniedrigt wird, sind zwischen dem Magneten 220 und der Ringschulter-Anschlagfläche 222 noch Zwischenlagen 225 eingefügt, so daß die Anzugskraft an der Stelle der Ringschulter-Anschlagflache entsprechend dem herbeigeführten Abstand verringert wird.

Wenn in dem die Steuerkammer 211 mit dem Einlaß 215 verbindenden Zweigkanal eine in ihrem Querschnitt veränderbare Drosselstelle vorgesehen wird, kann die Arbeitsfrequenz des Pulsators in weiten Grenzen verändert werden. Die Membrane kann auch durch eine nach Art üblicher Barometer geschlossene Druckkammer ersetzt werden oder aus irgendeinem geeigneten Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material bestehen, ohne daß dadurch der in den nachstehenden Ansprüchen niedergelegte Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.

Patentansprüche:

909826/085G

Claims

Patentansprüche

1. pneumatischer Pulsator, dessen Gehäuse einen Lin- und einen Auslaß für das Antriebsdruckgas und eine mit dem Einlaß verbundene Steuerkammer mit einer als Membrane ausgebildeten V/and auf weist, wobei die Membrane einen von ihr aus zwischen zwei Betriebsstellungen hin- und herbeweglichen Ventilkörper trägt, der in seiner einen Betriebsstellung die Verbindung zwischen der Steuerkammer und dem Auslaß absperrt und dadurch in dieser Kammer einen Druckaufbau zuläßt, und der diese Verbindung in seiner anderen Betriebsstellung freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (215) bei der anderen Betriebsstellung des Ventilkörpers (Kolben 213) auch unmittelbar mit dem Auslaß (216) verbunden, diese Verbindung durch den Ventilkörper (Kolben 213) in dessen einer Betriebsstellung jedoch unterbrochen ist.

2. Pulsator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper als in einer zylindrischen Bohrung (214·) längsverschiebbarer Kolben (213) ausgebildet ist und von der Bohrung (21¹O in einer gemeinsamen Achsrichtung einerseits der Einlaß (215) und anderseits der Auslaß (216) ausgeht, und daß die Steuerkammer (211) über einen eine Drosselstelle aufweisenden Zweigkanal (217) lediglich an den Einlaß (215) angeschlossen ist.

3. Fulsator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Membrane (218) und dem beweglichen Ventilkörper (Kolben 213) eine mit einem Magneten (220) zusammenwirkende Schnappvorrichtung (219) vorgesehen ist.

909826/085G

4-, Pulsator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die¹ Schnappvorrichtung (219) axial innerhalb des ringförmig ausgebildeten Magneten (220) mit zwei inneren Ringschulter-Anschlagflächen (221 und 222) angeordnet ist.

5. Pulsator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gehäuse zwei durch die Membrane (218) voneinander getrennte Teile (223 raid 22%) aufweist, von denen der eine (223) den Ein- und Auslaß (215, 216) bildet und der andere, deckeiförmig ausgebildete den Magneten (220) aufnimmt.

B. Pulsator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappvorrichtung C213) einen aus den Gehäuse (223, 224·) nach außen ratenden Ansatz (226) zum Anschluß einer Betätigungsvorrichtung;, z.B. einer elektrischen Kontaktvorrichtung, aufweist.

7. Pulsator nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische BohningCZl¹*) zum Anschluß weiterer pneumatischer Vorrichtunger, aus dem Gehäuse (223, 22M-) herausführt und der Kolben (213) in seiner einen, den Auslaß (216) abschliefenden Stellung die Verbindtin,^ zwischen de^T-äußeren Teil der Bohrung (214·) und der. Einlaß C215) frei läßt.

8. Pulsator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den äußeren Teil der zylindrischen Eohrung; (21%) eine, oder mehrere Membranpumpen (1) zur Förderung eines oder mehrerer Strömungsmedien angeschlossen ist bzw. slndj Fig. 2.

9. Pulsator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil der zylindrischen Bohrung (21Ό an den einerseits

909826/085G

der vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Membrane (13) befindlichen Teil der Kanuner (16) einer Membranpumpe (1) angeschlossen ist, an deren anderen Kammerteil das zu fördernde Medium über je einen Ein- und einen Auslaß (IU, 15) angeschlossen ist.

909826/08SG