DE19903061A1 - Verdrängerpumpe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit einem daran angeschlossenen hydraulischen Gestänge, das ein Kühlsystem umfaßt. DOLLAR A Auf vielen technischen Gebieten besteht ein Bedarf an Pumpen, die große Mengen von sehr heißen Fluiden zu fördern vermögen. DOLLAR A Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, daß in dem hydraulischen Gestänge ein frei beweglicher Trennkolben angeordnet ist, der den Wärmeübergang zwischen dem heißen Fördermedium und der Membran vermindert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit einem daran angeschlossenen hydraulischen Gestänge, das ein Kühlsystem umfaßt.

Derartige Systeme sind bekannt und werden beispielsweise dann eingesetzt, wenn das Fördermedium hohe Temperaturen aufweist. Häufig werden Membranpumpen als Verdrängerpumpen verwendet. Durch das Kühlsystem, das in der Regel als Wärmetauscher ausgebildet ist, wird die Temperatur des Förderfluides in Nähe der Pumpenmembran gering gehalten. Dennoch liegt bei üblichen Elastomermembranen die Temperaturgrenze für das zu fördernde Medium bei ca. 90°C. Grundsätzlich wäre es möglich, bei höheren Temperaturen des zu fördernden Mediums Metallmembranen zu verwenden, jedoch ist bei diesen wiederum die Fördermenge der limitierende Faktor.

Auf vielen technischen Gebieten besteht ein Bedarf an Pumpen, die große Mengen von sehr heißen Fluiden zu fördern vermögen. Beispielsweise werden in der Nickelaufbereitung Pumpen benötigt, die mehr als 600 m³/h Nickelaufschluß mit einer Temperatur von ca. 250°C fördern können.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Verdrängerpumpe gemäß dem Oberbegriff zu schaffen, mit der bei vertretbarem Kühlaufwand große Mengen von heißem Medium gefördert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem hydraulischen Gestänge ein frei beweglicher Trennkolben angeordnet ist, der den Wärmeübergang zwischen dem heißen Fördermedium und der Membran vermindert.

Durch diese Maßnahme wird der Wärmefluß in dem hydraulischen Gestänge zur Pumpe hin deutlich reduziert und somit um 150 bis 160°C höhere Temperaturen des zu fördernden Mediums möglich. Dennoch bleibt das (im wesentlichen von der Größe des Spaltes zwischen Trennkolben und Innenwand des hydraulischen Gestänges abhängige) Verhältnis Kühlwasserverbrauch zu Förderstrom mit ca. 1 : 100 bis 1 : 200 günstig.

Eine Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß der Trennkolben zumindest in einem Teilbereich des hydraulischen Gestänges frei beweglich ist.

Es nicht erforderlich, daß der Trennkolben sich innerhalb des gesamten hydraulischen Gestänges frei bewegen kann, sondern eine Beweglichkeit in einem Teilbereich ist ausreichend.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß der Trennkolben zwischen zwei Anschlägen angeordnet ist.

Die Anschläge dienen zur Begrenzung des Weges des Trennkolbens und sollen Schäden beim Anschlagen des Trennkolbens verhindern.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß mindestens einer der Anschläge als Feder ausgebildet ist.

Es hat sich im Rahmen von Versuchen gezeigt, daß durch den Einsatz einer Feder als Anschlag die Wirkung des Trennkolbens weiter verbessert werden kann.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Trennkolben eine der Geometrie des hydraulischen Gestänges entsprechende Außenkontur aufweist.

Hierdurch wird sichergestellt, daß im gesamten Umfangsbereich des Trennkolbens ein in etwa gleich breiter Spalt vorliegt. In aller Regel werden der Trennkolben und das hydraulische System einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Trennkolben mehrere parallel zueinander angeordnete Querschnittsverringerungen aufweist.

Diese Form hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.

Hierbei kann es zweckmäßig sein, daß der Übergang zwischen der Außenkante des Trennkolbens und einer Querschnittsverringerung stufenförmig ausgebildet ist.

Ebenso ist es erfindungsgemäß, daß der Übergang zwischen der Außenkante des Trennkolbens und einer Querschnittsverringerung viertelkreisförmig ausgebildet ist.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, daß der Übergang zwischen der Außenkante des Trennkolbens und einer Querschnittsverringerung als Schräge ausgebildet ist.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch, daß der Trennkolben aus schlecht wärmeleitendem, hochtemperaturbeständigem Material besteht.

Schließlich ist es vorteilhaft, daß der Trennkolben aus Polytetrafluorethylen besteht.

Polytetrafluorethylen (Teflon) eignet sich aufgrund seiner relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit, seiner guten Gleiteigenschaften besonders als Material für den Trennkolben. Zudem ist es chemisch weitgehend inert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2a und 2b Darstellungen von weiteren Formen des Trennkolbens.

In Fig. 1 ist die Verdrängerpumpe 1 (Membranpumpe) an ein in etwa n-förmiges hydraulische Gestänge 7 angeflanscht. Dieses hydraulische Gestänge 7 umfaßt ein Kühlsystem 2, das hier als Wärmetauscher 2 in dem ersten, der Pumpe 1 zugewandten vertikalen Teil des hydraulischen Gestänges 7 ausgebildet ist. Dieses Kühlsystem 2 dient dazu, im Bereich der Pumpe 1 die Fluidtemperatur zu senken.

Im weiteren Verlauf des hydraulischen Gestänges 7 ist an dessen höchsten Punkt ein Entlüftungsventil 3 angeordnet. Im zweiten vertikalen Teil des hydraulischen Gestänges 7 ist ein zylindrisches Gehäuse 8 angeordnet, in dem sich ein Trennkolben 4 befindet.

Im Anschluß daran sind das Saugventil 5 und das Druckventil 6 angeflanscht.

Der Trennkolben 4 ist in dem Gehäuse 8 frei beweglich zwischen zwei Anschlägen 9 und 10 angeordnet, wobei der Anschlag 9 vorzugsweise durch eine Feder, z. B. eine Spiralfeder, ersetzt werden kann. Da der Trennkolben 4 aus einem im wesentlichen inerten Material mit schlechtem Wärmeleitungskoeffizienten, z. B. aus Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht, verhindert er den Wärmeübergang zwischen dem Bereich der Druck- und Saugventile 5 und 6 und der Pumpe 1. Lediglich durch Spalt zwischen dem Trennkolben 4 und der Innenwand des Gehäuses 8 kann ein Wärmeaustausch stattfinden, der jedoch durch eine sinnvolle Formgebung des Trennkolbens 4 und eine geringe Spaltbreite begrenzt werden kann.

Der Trennkolben 4 hat eine Außenkontur, die der Innenkontur des Gehäuses 8 möglichst entspricht, d. h. in aller Regel ist der Trennkolben 4 zylindrisch ausgebildet. Um das Gleitverhalten zu verbessern, kann der Trennkolben 4 mehrere (hier: 3) Querschnittsverringerungen 11 aufweisen, so daß sich der Trennkolben 4 als Aneinanderreihung von zylindrischen Scheiben mit abwechselnd großem und kleinerem Durchmesser darstellt.

Durch diese Maßnahme wird es möglich, bei einem noch günstigen Verhältnis von Kühlwasserverbrauch zu Förderstrom (1 : 100 bis 1 : 200) die Temperaturgrenze für Verdrängerpumpen mit Elastomermembran von derzeit 90°C um 150 bis 160°C auf 240 bis 250°C zu erhöhen.

In Fig. 2a und 2b sind andere Varianten von Trennkolben 4 dargestellt, bei denen der Übergang zu der Querschnittsverringerung 11 nicht als vertikaler Einschnitt, sondern in Form einer viertelkreisförmigen Rundung (Fig. 2a) bzw. als Schräge (Fig. 2b) ausgebildet ist.

Claims (12)

1. Verdrängerpumpe mit einem daran angeschlossenen hydraulischen Gestänge, das ein Kühlsystem umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem hydraulischen Gestänge (7) ein frei beweglicher Trennkolben (4) angeordnet ist, der den Wärmeübergang zwischen dem heißen Fördermedium und der Membran vermindert.

2. Verdrängerpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (4) zumindest in einem Teilbereich (8) des hydraulischen Gestänges (7) frei beweglich ist.

3. Verdrängerpumpe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (4) zwischen zwei Anschlägen (9, 10) angeordnet ist.

4. Verdrängerpumpe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Anschläge (9, 10) als Feder ausgebildet ist.

5. Verdrängerpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (4) eine der Geometrie des hydraulischen Gestänges (7) entsprechende Außenkontur aufweist.

6. Verdrängerpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (4) mehrere parallel zueinander angeordnete Querschnittsverringerungen (11) aufweist.

7. Verdrängerpumpe gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen der Außenkante des Trennkolbens (4) und einer Querschnittsverringerung (11) stufenförmig ausgebildet ist.

8. Verdrängerpumpe gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen der Außenkante des Trennkolbens (4) und einer Querschnittsverringerung (11) viertelkreisförmig ausgebildet ist.

9. Verdrängerpumpe gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen der Außenkante des Trennkolbens (4) und einer Querschnittsverringerung (11) als Schräge ausgebildet ist.

10. Verdrängerpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (4) aus schlecht wärmeleitendem, hochtemperaturbeständigem Material besteht.

11. Verdrängerpumpe gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (4) aus Polytetrafluorethylen besteht.

12. Verdrängerpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerpumpe eine Membranpumpe ist.