DE19903052B4

DE19903052B4 - Membrankolbenpumpe

Info

Publication number: DE19903052B4
Application number: DE19903052A
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Ing. Thiem (FH); Dariusz Dr.-Ing. Paluchowski
Original assignee: EMMERICH JOSEF PUMPENFAB; JOSEF EMMERICH PUMPENFABRIK GmbH
Current assignee: JOSEF EMMERICH PUMPENFABRIK GMBH, 53506 HOENNI, DE; PALUCHOWSKI, DARIUSZ, DR.-ING., 54295 TRIER, DE
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: DE19903052A1

Abstract

Membrankolbenpumpe
mit mindestens einem über Ventile (14) an eine Saugleitung und eine Druckleitung angeschlossenen Förderraum (15),
mit einer Fördermembran (9),
mit einem alternierenden Antriebsmittel (7), das mit der Fördermembran (9) direkt verbunden ist und das auf die Fördermembran (9) einwirkt,
sowie einem mit der Förderseite der Fördermembran (9) verbundenen Flüssigkeitsaufnahmeraum (13) mit einem druckbeaufschlagbaren beweglichen Begrenzungsteil (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Membrankolbenpumpe.
Eine derartige Membrankolbenpumpe ist beispielsweise aus der DE 73 36 384 U1 bekannt. Bei dieser Pumpe wirken einerseits ein sich hin- und herbewegender Antriebskolben und andererseits ein mit Druck beaufschlagbares bewegliches Begrenzungsteil auf die Treibflüssigkeit ein. Der auf das bewegliche Begrenzungsteil einwirkende Druck kann entsprechend dem einzuhaltenden maximalen Fülldruck der angeschlossenen Filterpresse vorgegeben werden. Nähert sich dann beim Arbeiten der Filterpreßpumpe deren Föderdruck, der beim Druckhub mit dem Druck der Treibflüssigkeit übereinstimmt, dem maximalen Fülldruck der Filterpresse und geht dabei die Fördermenge der Pumpe aufgrund des Füllungsgrades der Filterpresse gegen Null, was einem immer kleiner werdenden Bewegungshub der Fördermembran entspricht, so wird beim Druckhub des Antriebskolbens das überschüssige Volumen der Treibflüssigkeit lediglich in den angeschlossenen Aufnahmeraum gedrückt, aus dem es beim nachfolgenden Saughub wieder in den Antriebsraum zurückkehrt. Die von dem druckbelasteten Begrenzungsteil des Aufnahmeraumes aufgenommene Energie wird beim Saughub wieder abgegeben.
Die wechselseitige Energieaufnahme und -abgabe zwischen der Treibflüssigkeit im Antriebsraum und im Aufnahmeraum bewirkt eine fast verlustfreie Regelung der Fördermenge der Pumpe nicht nur in der Nähe des maximalen Förderdruckes, sondern über den gesamten Bereich, in dem eine druckabhängige Veränderung der Menge der am Antriebsvorgang beteiligten Antriebsflüssigkeit zu erfolgen hat.
Dennoch hat sich diese seit langem bekannte Pumpe nicht durchsetzen können, da im Bereich des Antriebskolbens stets Undichtigkeiten auftraten.
Aus der CH 617 495 A5 ist eine pulsierende Flüssigkeitspumpe bekannt, die aus einem hermetisch verschlossenen Behälter besteht, in den eine Druckblase aus flexiblem Material eingesetzt ist. Die Druckblase ist mit einer Ansaugöffnung und einer Abgabeöffnung durch eine Wand des Behälters hindurch mit der Umwelt verbunden. In diesen beiden Öffnungen befinden sich druckgesteuerte Rückschlagventile. Über eine Leitung ist der mit Flüssigkeit gefüllte Innenraum des Behälters mit einem pulsierenden Antrieb verbunden, wodurch die Druckblase im Rhythmus des Antriebs komprimiert und expandiert wird.
Aus der US 2,827,853 A ist eine Pumpe zum Messen von Flüssigkeiten bekannt, die als Hauptpumpe alternierende Mittel in einer Kammer aufweist, welche wechseln Druck- und Saughübe ausüben sowie eine Betätigungskammer mit mindestens einer bewegbaren Wand, wobei die beiden Kammern miteinander verbunden und mit einer Flüssigkeit gefüllt sind. Weiterhin sind eine Abgabekammer vorgesehen, die mindestens eine bewegbare Wand aufweist und mit einer zweiten Flüssigkeit gefüllt ist und eine Pufferkammer, die mit einer dritten Flüssigkeit gefüllt ist, welche das Pulsieren von der Betätigungskammer auf die Abgabekammer überträgt.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, die Pumpe gemäß dem Oberbegriff so weiterzuentwickeln, daß sie zuverlässig betreibbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Membrankolbenpumpe
mit mindestens einem über Ventile an eine Saugleitung und eine Druckleitung angeschlossenen Förderraum,
mit einer Fördermembran,
mit einem alternierenden Antriebsmittel, das mit der Fördermembran direkt verbunden ist und das auf die Fördermembran einwirkt,
sowie einem mit der Förderseite der Fördermembran verbundenen Flüssigkeitsaufnahmeraum mit einem druckbeaufschlagbaren beweglichen Begrenzungsteil
gelöst.
Diese Pumpe kann ohne die geschilderten Nachteile betrieben werden. Zudem ist es möglich, den Grenzdruck im Flüssigkeitsaufnahmeraum auf einen beliebigen Wert einzustellen und somit die Pumpe an die Betriebsbedingungen schnell und einfach anzupassen und beliebige Pumpenkennlinien zu erreichen. Das klassische Nachholsystem mit Nachholbehälter, Nachholvorrichtung, Nachholventil und Überstromventil sowie der Membranteller kann entfallen, was derartige Pumpen wesentlich vereinfacht. Zudem wird eine direkte Steuerung der Membran bzw. des Schlauches möglich, was aufgrund des Fehlens einer definierten Endlage bisher nicht der Fall war.
Es ist vorteilhaft, daß die Druckbelastung des Aufnahmeraumes durch Preßluftaufgabe variabel ist.
Es ist zweckmäßig, daß der Aufnahmeraum mit einem Steuerventil versehen ist.
Durch die beiden letzteren Maßnahmen kann schnell und kostengünstig eine Änderung der Betriebsbedingungen der Pumpe erfolgen.
Eine andere Ausbildung der Erfindung besteht in einer Membrankolbenpumpe
mit mindestens einem über Ventile an eine Saugleitung und eine Druckleitung angeschlossenen Förderraum,
mit einem Förderkolben, der in einer Geradführung angeordnet ist,
mit einem alternierenden Antriebsmittel, das mit dem Förderkolben direkt verbunden ist,
mit einer Fördermembran zwischen dem Förderraum und der Förderseite des Förderkolbens, wobei zwischen dem Förderkolben und der Fördermembran eine Treibflüssigkeit zur hydraulischen Kopplung vorliegt,
sowie einem mit der Förderseite des Förderkolbens verbundenen Flüssigkeitsaufnahmeraum mit einem druckbeaufschlagbaren beweglichen Begrenzungsteil,
wobei im Bereich der hydraulischen Kopplung ein Leckageergänzungssystem zwischen einer Kammer der Geradführung und der Förderseite des Förderkolbens, bestehend aus einer Sonde in der Kammer, einem Steuerventil und einem Rückschlagventil vorgesehen ist.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß das Begrenzungsteil eine Membran ist.
Erfindungsgemäß ist auch, daß das Begrenzungsteil ein Kolben ist.
Schließlich besteht eine weitere Ausbildung der Erfindung darin, daß das Begrenzungsteil ein Schlauch ist.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.
Es zeigt
1 eine erfindungsgemäße Membrankolbenpumpe mit zwei Fördermembranen,
2 eine erfindungsgemäße Membrankolbenpumpe mit einer Fördermembran,
3 eine erfindungsgemäße Membrankolbenpumpe mit zwei Fördermembranen und einem Kolben als Begrenzungsteil,
4 eine erfindungsgemäße Membrankolbenpumpe mit zwei Fördermembranen und einem Schlauch als Begrenzungsteil,
5 eine erfindungsgemäße Membrankolbenpumpe mit zwei Fördermembranen und hydraulischer Druckübertragung.
6 eine Detaildarstellung einer Membran.
Über einen Getriebemotor 1 wird ein in einem Exzentergehäuse 2 angeordneter Exzenter 4 mit einer Pleuelstange 3 angetrieben. Die Pleuelstange 3 treibt einen in einer Geradführung 6 angeordneten Geradführungskolben 5, welcher über eine Membranstange 7 mit der im Membrangehäuse 8 angeordneten Fördermembran 9 direkt verbunden ist.
Die Fördermembran 9 weist auf der der Membranstange 7 zugewandten Seite eine Öffnung auf, in die ein Vorsprung eingreift, an den sich ein mit der Membranstange 7 verbundener tellerförmiger Kolben anschließt, der an der Fördermembran direkt anliegt. Über diesen Kolben wird die Fördermembran 9 direkt angetrieben. Zwischen Membrangehäuse 8 und Geradführung 6 ist im Bereich der Membranstange 7 eine Dichtung 16 vorgesehen.
Der Bereich 11 ist über ein Verbindungsrohr mit einem Flüssigkeitsaufnahmeraum 13 verbunden, der ein druckbeaufschlagbares Begrenzungsteil 12 aufweist. Der Flüssigkeitsaufnahmeraum 13 weist ein Steuerventil 17 und ein Manometer 18 auf und kann mit Preßluft beaufschlagt werden.
Der eigentliche Förderraum 15 ist über Ventile 14 an eine Druck- und eine Saugleitung angeschlossen.
Die Vorrichtung funktioniert wie folgt:
Durch die Bewegung des Exzenterantriebs bewegt sich die Fördermembran 9 nach vorne. Solange der Druck im Flüssigkeitsaufnahmeraum 13 höher ist als der Betriebsdruck, bewegt sich auch die weitere Fördermembran 10 nach vorne und die Pumpe fördert das Medium im Förderraum 15. Wird der Betriebsdruck höher als der Druck im Flüssigkeitsaufnahmeraum 13, fließt die Treibflüssigkeit in den Flüssigkeitsaufnahmeraum 13. Dies hat zufolge, daß die Pumpe nicht mehr fördert. Der Grenzdruck im Flüssigkeitsaufnahmeraum 13 kann durch Preßluftaufgabe bzw. Druckablassen beliebig eingestellt werden. Damit hat der Pumpenbetreiber die Möglichkeit der flexiblen Anpassung (auch online und zentral) der Pumpe an die Betriebsbedingungen ohne Demontage der Pumpe.
Mit Hilfe des Steuerventils 17 sind beliebige Pumpenkennlinien realisierbar. Der Flüssigkeitsaufnahmeraum 13 wirkt zusätzlich als Stoßdämpfer.
In 2 ist eine Pumpe dargestellt, bei der nur eine Fördermembran 9 vorhanden ist. Hier fließt das Fördermedium in den Flüssigkeitsaufnahmeraum 13, wenn der Betriebsdruck höher als der Druck im Flüssigkeitsaufnahmeraum 13 ist. Diese Variante bringt zwar eine geringere Betriebssicherheit mit sich, ist jedoch einfacher gestaltet als die Vorrichtung mit doppelter Fördermembran.
3 zeigt, daß das druckbeaufschlagbare bewegliche Begrenzungsteil 12 nicht nur als Membran, sondern auch als Kolben ausgebildet sein kann. 4 stellt eine weitere Alternative dar, nämlich einen Schlauch als Begrenzungsteil 12. Auch die Fördermembran 9 kann durch einen derartigen Schlauch ersetzt werden.
5 zeigt schließlich eine Pumpe mit hydraulischem Antrieb der Fördermembran 9, der insbesondere bei hohen Drücken Anwendung findet. Die gezeigte Pumpe ist zudem mit einem Leckageergänzungssystem ausgestattet. Hierbei wird das Fluidniveau in der Kammer 6 von der Sonde 20 kontrolliert. Steigt das Fluidniveau, schaltet die Sonde 22 das Steuerventil 21 und die Hydraulikflüssigkeit kann zurückgeführt werden. Beim Druckhub verhindert das Rückschlagventil 23 das Austreten der Hydraulikflüssigkeit.
Wie aus den 1 bis 5 hervorgeht, ist es vorteilhaft, Membranen 31 gemäß der Detaildarstellung aus 6 zu verwenden, die sich einerseits großflächig auf dem tellerförmigen Kolben 32 und andererseits ebenfalls großflächig auf der abgeschrägten Behälterwand 33 abstützt. Beim Druckhub ist diese Abstützung nahezu vollständig. Dies reduziert die inneren Spannungen der Membran. Um ein Eindrücken der Membran 31 in den Spalt zu verhindern, weist diese einen Wulst 34 auf.

Claims

Membrankolbenpumpe mit mindestens einem über Ventile (14) an eine Saugleitung und eine Druckleitung angeschlossenen Förderraum (15), mit einer Fördermembran (9), mit einem alternierenden Antriebsmittel (7), das mit der Fördermembran (9) direkt verbunden ist und das auf die Fördermembran (9) einwirkt, sowie einem mit der Förderseite der Fördermembran (9) verbundenen Flüssigkeitsaufnahmeraum (13) mit einem druckbeaufschlagbaren beweglichen Begrenzungsteil (12).
Membrankolbenpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbelastung des Flüssigkeitsufnahmeraumes (13) durch Preßluftaufgabe variabel ist.
Membrankolbenpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsaufnahmeraum (13) mit einem Steuerventil (17) versehen ist.
Membrankolbenpumpe mit mindestens einem über Ventile (14) an eine Saugleitung und eine Druckleitung angeschlossenen Förderraum (15), mit einem Förderkolben (9), der in einer Geradführung (6) angeordnet ist, mit einem alternierenden Antriebsmittel (7), das mit dem Förderkolben (9) direkt verbunden ist, mit einer Fördermembran (10) zwischen dem Förderraum (15) und der Förderseite des Förderkolbens (9), wobei zwischen dem Förderkolben (9) und der Fördermembran (10) eine Treibflüssigkeit zur hydraulischen Kopplung vorliegt, sowie einem mit der Förderseite des Förderkolbens (9) verbundenen Flüssigkeitsaufnahmeraum (13) mit einem druckbeaufschlagbaren beweglichen Begrenzungsteil (12), wobei im Bereich der hydraulischen Kopplung ein Leckageergänzungssystem zwischen einer Kammer der Geradführung (6) und der Förderseite des Förderkolbens (9), bestehend aus einer Sonde (20) in der Kammer, einem Steuerventil (21) und einem Rückschlagventil (23) vorgesehen ist.
Membrankolbenpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzungsteil (12) eine Membran ist.
Membrankolbenpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzungsteil (12) ein Kolben ist.
Membrankolbenpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzungsteil (12) ein Schlauch ist.