DE19903061C2 - Verdrängerpumpe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit einem daran angeschlossenen hydraulischen
Gestänge, das ein Kühlsystem umfaßt.
Derartige Systeme sind bekannt, beispielsweise aus der DE 25 53 794 A1, und werden
beispielsweise dann eingesetzt, wenn das Fördermedium hohe Temperaturen aufweist oder stark
korrodierend ist. 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.
Aus der EP 0 036 945 A2 ist eine Vorrichtung zum Fördern von fließfähigen Medien, insbesondere
von abrasiven Flüssigkeiten, bekannt, bei der der Saug- und Druckhub einer Verdrängerpumpe über
ein Arbeitsmedium auf einen in einem Trennzylinder frei beweglichen, beidseitig durch Federn
belasteten Trennkolben übertragen wird, der das Fördermedium beaufschlagt und von der
Verdrängerpumpe fernhält.
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 Verdrängerpumpe vermindert und daß ein Spalt zwischen dem Trennkolben
und dem Gehäuse des hydraulischen Gestänges vorgesehen ist.
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 für heiße Fördermedien 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 Verdrängerpumpe (1) vermindert und daß ein
Spalt zwischen dem Trennkolben (4) und dem Gehäuse (8) des hydraulischen Gestänges (7)
vorgesehen ist.
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.
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Family
ID=7895455
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Cited By (1)
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- 1999-01-26 DE DE1999103061 patent/DE19903061C2/de not_active Expired - Fee Related
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JP 5-39775 A Patent abstract of Japan, M-1434 June23, 1993 Vol.17/No.330 * |
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CN105829713B (zh) * | 2013-12-18 | 2018-02-16 | 玫海伟尔特股份有限公司 | 热泥浆泵 |
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DE19903061A1 (de) | 2000-08-03 |
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