DE20014354U1

DE20014354U1 - Steuervorrichtung einer Förderpumpe

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Publication number: DE20014354U1
Application number: DE20014354U
Authority: DE
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2000-08-19
Filing date: 2000-08-19
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2010-08-20

Description

G 19324 - les 14.08.2000

FESTO AG & Co, 73 734 Esslinaen Steuervorrichtung einer Förderpumpe

Die Erfindung betrifft die Steuervorrichtung einer zum Fördern eines nicht-gasförmigen Mediums dienenden Förderpumpe, wobei die Förderpumpe ein mittels einer Steuerventileinrichtung pneumatisch zu einer oszillierenden Arbeitsbewegung antreibbares Förderorgan aufweist, das in mindestens einer Arbeitskammer einen Förderstrom des Mediums erzeugen kann, wobei der UmsehaltVorgang der Steuerventileinrichtung in Abhängigkeit von der Position des Förderorgans stattfindet.

Aus der Informationsschrift "DEPA", 12.98, der Alfa Laval Flow GmbH gehen Förderpumpen in Gestalt von Druckluft-Membranpumpen hervor, die zum Fördern vielfältiger nichtgasförmiger Medium geeignet sind, darunter beispielsweise flüssige, pulvrige oder pastöse Stoffe. Der Pumpvorgang wird von einem Förderorgan ausgeführt, das zwei Membranen aufweist, welche bei einer oszillierenden Arbeitsbewegung des Förderorgans in zwei zugeordneten Arbeitskammern einen Förderstrom erzeugen. Das zu fördernde Medium wird dabei im Gegentakt von der Saugseite in die Arbeitskammer eingesaugt und aus der Arbeitskammer zur Druckseite ausgestoßen. Der Antrieb des Förderorgans erfolgt pneumatisch, wobei die erforderliche Druckluft durch ein Steuerventil zugeführt wird, dessen Um-

- .2

schaltvorgang direkt von dem mechanisch gekoppelten Förderorgan ausgelöst wird.

Unter Last wird das Förderorgan mit einer gewissen Nennfrequenz betätigt. Treten jedoch saugseitig an der Förderpumpe Störungen in der Mediumzufuhr auf und wird dementsprechend ganz oder teilweise Luft angesaugt, verringert sich der Gegendruck in den Arbeitskammern, und die Oszillationsfrequenz des Förderorgans steigt an. Dementsprechend erhöht sich auch die Umschaltfrequenz des angekoppelten Steuerventils, was insgesamt zu einer hohen mechanischen Belastung und zu einem hohen Luftverbrauch führt.

Zur Behebung dieser Problematik hat man in der DE 19623718 Cl bereits vorgeschlagen, dem Steuerventil der Förderpumpe ein weiteres, nach Art eines Reglers aufgebautes Steuerventil vorzuschalten, das in der Lage ist, den Volumenstrom der zugeführten Druckluft ungeachtet der Arbeitslast des Förderorgans einer Membranpumpe konstant zu halten. Der Volumenstrom entspricht daher ständig demjenigen, der zur Erbringung der Nennleistung erforderlich ist, und zwar auch dann, wenn die Membranpumpe auf Grund eines saugseitigen Mangels an zu förderndem Medium keine oder nurmehr eine geringe Arbeit zu leisten hat. Weiterhin liegt jedoch der Luftverbrauch auf einem insgesamt noch immer recht hohen Niveau.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für eine zum Fördern eines nicht-

gasförmigen Mediums dienende Förderpumpe zu schaffen, die eine weitere Reduzierung des Luftverbrauches ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, bei der der Steuerventileinrichtung die für den Antrieb des Förderorgans erforderliche Druckluft in Abhängigkeit von dem in mindestens einer Arbeitskammer der Förderpumpe herrschenden Arbeitsdruck mit variablem Volumenstrom zuführbar ist, derart, daß bei im Vergleich zum Nenn-Arbeitsdruck reduziertem Arbeitsdruck eine Verringerung des Druckluft-Volumenstromes auf einen vorgegebenen Minimalwert erfolgen kann.

Auf diese Weise wird der der Steuerventileinrichtung zugeführte Druckluft-Volumenstrom in Abhängigkeit von dem sich in mindestens einer Arbeitskammer momentan einstellenden Arbeitsdruck variabel geregelt. Arbeitet die Förderpumpe unter Last, wobei das Förderorgan bezüglich des zu fördernden nicht-gasförmigen Mediums Förderarbeit verrichtet, stellt sich in der betreffenden Arbeitskammer ein Nenn-Arbeitsdruck ein, der den zum Speisen der Steuerventileinrichtung gewünschten Druckluft-Volumenstrom gewährleistet. Sinkt jedoch der Arbeitsdruck auf Grund reduzierter Arbeitslast ab, bewirkt dies eine Verringerung des zugeführten Druckluft-Volumenstroms, was zu einer Reduzierung der Oszillationsfrequenz des Förderorgans und somit auch des Luftverbrauches in dieser Leerlaufphase zur Folge hat. Dementsprechend wird in der Leerlaufphase, bei reduzierter Arbeitslast, der Luftverbrauch nicht nur konstant gehalten wie im Falle der DE

19623718 Cl, sondern sogar noch beträchtlich reduziert. Die Reduzierung erfolgt bis zu einem vorgegebenen Minimalwert, der eine Aufrechterhaltung der Arbeitsbewegung des Förderorgans mit geringer Oszillationsfrequenz gewährleistet, so daß zwar der Luftverbrauch nurmehr gering ist, gleichwohl jedoch die Förderpumpe selbsttätig wieder ihren Nennbetrieb aufnehmen kann, wenn der Arbeitsdruck wieder ansteigt. Man erhält auf diese Weise eine selbsttätige Regelung der Betriebsweise der Förderpumpe in Abhängigkeit vom saugseitigen Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein zu fördernden nicht-gasförmigen Mediums.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Zweckmäßigerweise ist die Steuerventilexnrichtung zur Versorgung mit der für den Antrieb des Förderorgans erforderlichen Druckluft an zwei parallelgeschaltete Druckluftstränge mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten angeschlossen, wobei ein Druckluftstrang einen Arbeitsstrang bildet, der einen maßgeblich für die Erbringung der Nenn-Arbeitsleistung der Förderpumpe verantwortlichen Arbeitsquerschnitt zur Verfügung stellt und durch die Steuereinrichtung wahlweise absperrbar oder freigebbar ist, und wobei der andere Druckluftstrang einen Leerlaufstrang bildet, der bei abgesperrtem Arbeitsstrang einen für eine Leerlauf-Oszillationsfrequenz des Förderorgans verantwortlichen, im Vergleich zum Arbeitsquerschnitt geringeren Leerlaufquerschnitt zur Verfügung stellt. Auf diese

Weise kann das gewünschte Betriebsverhalten mit konstruktiv relativ geringem Aufwand realisiert werden.

Der Leerlaufquerschnitt kann beispielsweise durch einen fest vorgegebenen Strömungsquerschnitt des Leerlaufstranges realisiert werden, beispielsweise durch Verwendung eines Fluidkanals entsprechender Querschnittsabmessungen. Vorzugsweise verfügt der Leerlaufstrang über eine Drosseleinrichtung, die zur Vorgabe unterschiedlicher Leerlaufquerschnitte und dementsprechend unterschiedlicher Minimalwerte des Druckluft-Volumenstroms einstellbar ausgebildet ist. Es ist auf diese Weise eine anwendungsbezogene Einstellung unmittelbar am Einsat zort der Förderpumpe möglich.

Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung der Steuervorrichtung ist eine in den Verlauf des Arbeitsstranges eingeschaltete Ventileinrichtung vorhanden, die direkt durch den ihr aufgeschalteten Arbeitsdruck betätigt wird. Als Ventileinrichtung kann hier ein einfaches Absperrventil in 2/2-Wege-Ausführung herangezogen werden.

Bei einer alternativen Ausführungsform enthält die Steuervorrichtung eine in den Verlauf des Arbeitsstranges eingeschaltete Hauptventileinrichtung, die mittels einer Vorsteuerventileinrichtung vorgesteuert ist, wobei die Vorsteuerventileinrichtung durch den Arbeitsdruck betätigt wird. Hierbei können der Arbeitsstrang, der Leerlaufstrang und die Vorsteuerventileinrichtung aus einer gemeinsamen Druckluftquelle gespeist werden. Die Vorsteuerventileinrichtung ist insbesonde-

re als Membranventil ausgebildet, das einen reibungsarmen Betrieb mit optimaler Abdichtung verknüpft.

In die Verbindung zwischen der Vorsteuerventileinrichtung und der Hauptventileinrichtung kann eine Drosseleinrichtung eingeschaltet sein, die zur Vorgabe der Umschaltzeit des Hauptventils dient und eine Soft-Start-Funktion ermöglicht. Das in diesem Zusammenhang insbesondere stetig arbeitende Hauptventil kann auf diese Weise bei nach einer Leerlaufsituation wieder ansteigendem Arbeitsdruck allmählich geöffnet werden, so daß Druckstöße vermieden werden. Bevorzugt ist die Drosseleinrichtung variabel einstellbar ausgeführt, so daß die Anlaufdauer individuell vorgegeben werden kann.

Die Hauptventileinrichtung ist vorzugsweise als Druckregler ausgebildet, der während des Lastbetriebes der Förderpumpe einen konstanten Versorgungsdruck der Steuerventileinrichtung gewährleistet.

Ist in die Verbindung zwischen dem Vorsteuerventil und dem Druckregler ein zweiter Druckregler eingeschaltet, der den Steuerdruck des ersten Druckreglers bestimmt, kann sehr einfach der vom ersten Druckregler eingeregelte Versorgungsdruck variabel vorgegeben werden. Auf diese Weise ist eine problemlose Anpassung der Steuervorrichtung an örtliche Gegebenheiten möglich, bei denen auf Grund eines vorhandenen Druckluftnetzes ein für den Betrieb der Förderpumpe zu hoher Netzdruck zur Verfügung gestellt wird. Es ist also eine Druckbegrenzung des Versorgungsdruckes möglich.

Wenngleich die Steuervorrichtung im Zusammenhang mit jedweder Art von Förderpumpen einsetzbar ist, bei denen das Förderorgan eine oszillierende Arbeitsbewegung ausführt, eignet sich die Steuervorrichtung vor allem für die Verwendung im Zusammenhang mit einer Membranpumpe.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine mit einer bevorzugten Ausführungsform der Steuervorrichtung ausgestattete Förderpumpe, das Ganze als Schaltbild, und

Fig. 2 eine abgewandelte Bauform der Steuervorrichtung in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellungsweise, wobei allerdings die Förderpumpe nicht abgebildet ist.

Die Fig. 1 zeigt eine Förderpumpe 1, die mit einer Steuerventi!einrichtung 2 und einer einen günstigen Luftverbrauch ermöglichenden erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 3 ausgestattet ist.

Die Förderpumpe 1 dient zum Fördern eines nicht-gasförmigen Mediums von einer Saugseite 4 zu einer Druckseite 5, wobei es sich bei dem nicht-gasförmigen Medium beispielsweise um eine Flüssigkeit, ein Pulver, eine pastöse Masse oder ein sonstiges pump- bzw. fließfähiges Medium handelt.

• · · O

Die Förderpumpe 1 des Ausführungsbeispiels ist als Membranpumpe ausgebildet und enthält ein zu einer linearen, oszillierenden Arbeitsbewegung 6 antreibbares Förderorgan 7. Der Antrieb des Förderorgans 7 erfolgt pneumatisch unter Vermittlung der Steuerventileinrichtung 2, die in der Lage ist, zwei mit dem Förderorgan 7 in Wirkverbindung stehende, entgegengesetzt orientierte Beaufschlagungsflächen 8a, 8b abwechselnd mit Druckluft zu beaufschlagen.

Das Förderorgan 7 verfügt zweckmäßigerweise über zwei Förderwände 12, die bei der Arbeitsbewegung 6 mitbewegt werden und die beim Ausführungsbeispiel jeweils zumindest partiell von einer Membran 13 gebildet sind, über die eine Abdichtung zum Pumpengehäuse 14 stattfindet, ohne die Beweglichkeit zu beeinträchtigen. Jede Förderwand 12 begrenzt zusammen mit dem Pumpengehäuse 14 eine Arbeitskammer 15a, 15b, deren Volumen bei der Arbeitsbewegung 6 des Förderörgans 7 abwechselnd verringert und vergrößert wird. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Verringerung des Volumens der jeweils einen Arbeitskammer gleichzeitig eine Vergrößerung des Volumens der anderen Arbeitskammer hervorruft.

Jede Arbeitskammer 15a, 15b ist unter Zwischenschaltung von Rückschlagventilen 16, 17 sowohl an die Saugseite 4 als auch an die Druckseite 5 angeschlossen. Die Durchlaßrichtung der Rückschlagventile 16, 17 geht dabei jeweils von der Saugseite 4 zur Druckseite 5.

Im Betrieb der Förderpumpe 1 wird durch die oszillierende Arbeitsbewegung 6 in den Arbeitskammern 15a, 15b abwechselnd ein Unterdruck und ein Überdruck erzeugt, woraus in den Arbeit skammern 15a, 15b ein Förderstrom 18 des zu fördernden Mediums von der Saugseite 4 zur Druckseite 5 resultiert. Der Überdruck sei nachfolgend als Arbeitsdruck P_A bezeichnet.

Die zur Saugseite 4 führenden Sauganschlüsse 22a, 22b der Arbeit skammern 15a, 15b sind zweckmäßigerweise zu einem gemeinsamen Saugkanal 22 zusammengeführt. In vergleichbarer Weise sind die Druckanschlüsse 23a, 23b der Arbeitskammern 15a, 15b zu einem gemeinsamen Druckkanal 23 der Druckseite 5 verschaltet.

Es versteht sich, daß die Förderpumpe auch nur eine Arbeitskammer oder mehr als zwei Arbeitskammern aufweisen kann. Allerdings hat sich die Zweifachausführung hinsichtlich baulichem Aufwand und erzielbarem Nutzen als besonders zweckmäßig erwiesen.

Die Steuerventileinrichtung 2 enthält beim Ausführungsbeispiel ein einziges Steuerventil und hat eine 4/2-Ventilfunktion. Je nach Schaltstellung ergeben sich an den Beaufschlagungsflächen 8a, 8b derart unterschiedliche Druckdifferenzen, daß das Förderorgan 7, vorzugsweise linear, entweder in die eine oder in die andere Richtung verlagert wird. Die Bewegungsumkehr des Förderorgans 7 in den Endlagen wird also durch einen Umschaltvorgang der Steuerventileinrichtung 2 be-

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• jj ;

wirkt, wobei der UmsehaltVorgang zum Erhalt einer automatischen Betriebsweise positionsabhängig direkt von der Position des Förderorgans 7 abgeleitet wird. In Fig. 1 ist die entsprechende Steuerverbindung strichpunktiert bei 24 angedeutet.

Zwar wäre es möglich, die Position des Förderorgans 7 durch entsprechende Sensoren zu erfassen und dementsprechend elektrische Stellsignale für eine elektrisch aktivierbare Steuerventileinrichtung 2 zu erzeugen. Bevorzugt wird jedoch zum Erhalt der Steuerverbindung 24 und zur Aktivierung der Steuerventileinrichtung 2 auf die Zufuhr von Fremdenergie und insbesondere von elektrischer Energie verzichtet, zu welchem Zweck die Steuerverbindung 24 als mechanische Verbindung zwischen dem Förderorgan 7 und der Steuerventileinrichtung 2 bzw. dem Ventilglied derselben ausgeführt ist.

Die für den Antrieb des Förderorgans 7 benötigte Druckluft stammt von einer Druckluftquelle P und wird dem Eingang der Steuerventileinrichtung 2 unter Vermittlung der Steuervorrichtung 3 zugeleitet. Dabei baut sich während des Normalbetriebes der Förderpumpe 1 in den Arbeitskammern 15a, 15b ein Nenn-Arbeitsdruck auf, der von der Antriebsleistung der Förderpumpe 1 und vom zu fördernden Medium abhängt. In Abhängigkeit von diesem Nenn-Arbeitsdruck stellt sich auch eine gewisse Nenn-Oszillationsfrequenz des Förderorganes 7 ein, woraus hinsichtlich der für den Antrieb erforderlichen Druckluft ein bestimmter Nenn-Luftverbrauch resultiert.

Es können nun Fälle eintreten, bei denen die Förderpumpe 1 saugseitig Luft ansaugt. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn das eigentlich zu fördernde Medium innerhalb eines Behältnisses unter einen gewissen Pegelstand fällt. Als Folge hiervon verringert sich der Arbeitsdruck P_A in den Arbeitskammern 15a, 15b, was ohne die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 3 einen Anstieg der Oszillationsfrequenz des Förderorgans 7 und dementsprechend einen Anstieg des Luftverbrauches zur Folge hätte. Die Steuervorrichtung 3 wirkt diesem Effekt entgegen und sorgt sogar noch dafür, daß während des Nichtförderns des eigentlich zu fördernden Mediums, nachfolgend als "Leerlaufbetrieb" bezeichnet, der Luftverbrauch im Vergleich zu den während des Normalbetriebes vorhandenen Verbrauchsdaten bis auf einen vorgegebenen Minimalwert absinkt .

Um diesen Effekt zu erzielen, ist die Steuervorrichtung 3 derart ausgebildet, daß sie den in einer Arbeitskammer 15a herrschenden Arbeitsdruck P_A erfassen kann und in Abhängigkeit von der Höhe dieses Arbeitsdruckes eine variable Steuerung des Volumenstromes der der Steuerventileinrichtung 2 zugeführten Druckluft bewirkt.

Bei dem in Fig. 1 abgebildeten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung 3 ist die Steuerventileinrichtung 2 zur Versorgung mit der für den Antrieb des Förderorgans 7 erforderlichen Druckluft an zwei parallelgeschaltete Druckluftstränge 25, 26 angeschlossen. Beide Druckluftstränge 25,

26 kommunizieren einenends mit dem Speiseanschluß der Steuerventileinrichtung 2 und andernends mit der Druckluftquelle P. Der eine Druckluftstrang 25, nachfolgend als Arbeitsstrang bezeichnet, ist maßgeblich für die Erbringung der Nenn-Arbeitsleistung der Förderpumpe verantwortlich und stellt einen dementsprechend hohen Arbeitsquerschnitt zur Verfügung. Allerdings ist dieser Arbeitsquerschnitt variabel und kann zwischen völliger Freigabe und komplettem Absperren variiert werden. Zu diesem Zweck ist in den Arbeitsstrang 25 ein erster Druckregler 27 eingeschaltet, der primärseitig mit der Druckluftquelle P und sekundärseitig mit dem Speiseanschluß 28 der Steuerventileinrichtung 2 verbunden ist. Die Einstellung des ersten Druckreglers 27 übernimmt ein vorzugsweise fluidisches Steuersignal, das über einen nachfolgend als Steuerstrang 32 bezeichneten weiteren Druckluftstrang zugeführt wird.

Der Steuerstrang 32 führt ausgehend vom Steuereingang 33 des ersten Druckreglers 27 zur Druckluftquelle P, wird also zusammen mit dem Arbeitsstrang 25 und dem diesem parallelgeschalteten weiteren Druckluftstrang 26 - nachfolgend als "Leerlaufstrang" bezeichnet - von einer gemeinsamen Druckluftquelle gespeist.

In den Verlauf des Steuerstranges 32 ist eine Vorsteuerventileinrichtung 34 eingeschaltet, beim Ausführungsbeispiel ein 3/2-Wegeventil, das zwischen einer Beaufschlagungsstellung und einer Entlüftungsstellung umschaltbar ist. In der Beaufschlagungsstellung gibt es den Fluiddurchgang von der Druck-

luftquelle P zum Steuereingang 33 des ersten Druckreglers 27 frei, in der Entlüftungsstellung ist die Verbindung abgesperrt und der Steuereingang 33 gleichzeitig entlüftet.

Die Schaltstellung der Vorsteuerventileinrichtung 34 hängt vom Arbeitsdruck P_A ab, der der Vorsteuerventileinrichtung 34 über einen Steuerkanal 35 aufgeschaltet ist. Der Steuerkanal 35 verbindet eine der Arbeitskammern 15a fluidisch mit einem Steuereingang 36 der Vorsteuerventileinrichtung 34.

Der oben erwähnte Leerlaufstrang 26 stellt einen als Leerlaufquerschnitt bezeichneten Strömungsquerschnitt zur Verfügung, der geringer ist als der Arbeitsquerschnitt des Arbeitsstranges 25 und der bei abgesperrtem Arbeitsstrang 25 einen nurmehr reduzierten Volumenstrom an Druckluft durchläßt, welcher für die im Vergleich zur Nenn-Oszillationsfrequenz geringere Leerlauf-Oszillationsfrequenz des Förderorgans 7 verantwortlich ist.

Der Leerlaufquerschnitt könnte durch Verwendung eines Fluidkanals entsprechenden Querschnitts zur Verfügung gestellt werden. Allerdings ist es zweckmäßiger, den Leerlaufquerschnitt durch eine in den Verlauf des Leerlaufstranges 2 6 eingeschaltete Drosseleinrichtung 37 vorzugeben, die insbesondere einstellbar ausgeführt ist, so daß sich der gewünschte Leerlaufquerschnitt nach Bedarf variabel vorgeben läßt. Der vorgegebene Leerlaufquerschnitt bestimmt den der Steuerventileinrichtung 2 zugeführten Minimalwert des Druckluft-Volumenstroms, der größer als Null ist. Bei einer bevorzugten

Anwendung ist eine Auslegung dahingehend gegeben, daß der unter Last vorhandene Volumenstrom etwa 950 l/Minute beträgt und der Minimalwert etwa 134 l/Minute. Es versteht sich, daß diese Werte nicht bindend sind und vor allem in Abhängigkeit von der Größe der Förderpumpe variieren können. Allerdings machen diese Werte den erheblichen Luftspareffekt sehr deutlich.

Während des Normalbetriebes der Förderpumpe 1 reicht der von einer Arbeitskammer 15a abgegriffene Nenn-Arbeitsdruck aus, um die Vorsteuerventileinrichtung 34 entgegen der Rückstellkraft einer insbesondere von einer Federeinrichtung gebildeten Vorspanneinrichtung 38 in der Beaufschlagungsstellung zu halten. In diesem Falle wird der Steuereingang 33 des ersten Druckreglers 27 mit einem Steuerdruck beaufschlagt, so daß der erste Druckregler 27 öffnet und dem Druckmedium der Arbeitsquerschnitt des Arbeitsstranges 25 zur Verfügung steht. Das Förderorgan 7 oszilliert hierbei mit der Nenn-Oszillationsfrequenz.

Sinkt der Arbeitsdruck P_A unter einen vorbestimmten Grenzwert ab, reicht die daraus abgeleitete Stellkraft nicht mehr aus, um die Vorsteuerventileinrichtung 34 in der Beaufschlagungsstellung zu halten. Diese schaltet daher in die Entlüftungsstellung um. Dies hat zur Folge, daß der erste Druckregler den Arbeitsquerschnitt absperrt und das Druckmedium somit nur noch durch den Leerlaufstrang 26 zur Steuerventileinrichtung 2 strömen kann. Der damit verbundene Minimal-Volumenstrom verlängert den Druckaufbau in den den Beaufschlagungsflächen

8a, 8b zugeordneten Beaufschlagungsräumen der Förderpumpe 1, was eine Verringerung der Oszillationsfrequenz des Förderorgans 7 auf die Leerlauf-Oszillationsfrequenz zur Folge hat. Damit verbunden ist nicht nur ein geringerer Luftverbrauch, sondern auch eine Verringerung der mechanischen Beanspruchung der bewegten Teile der Förderpumpe 1 und der Steuerventileinrichtung 2.

Da die Förderpumpe 1 gleichwohl ständig in Betrieb bleibt, folgt eine automatische Reaktion auf wiederhergestellte Normalverhältnisse an der Saugseite 4. Es steigt dann der Arbeitsdruck P_A wieder an, so daß die Vorsteuerventileinrichtung 34 von neuem in die Beaufschlagungsstellung umschaltet, verbunden mit einem Öffnen des ersten Druckreglers 27 und einem Anstieg des zugeführten Volumenstroms auf den vom Arbeitsquerschnitt des Arbeitsstranges 25 zugelassenen Wert.

In Verbindung mit der Vorsteuerventileinrichtung 34 kann der erste Druckregler 27 als Hauptventileinrichtung 42 bezeichnet werden. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß zur Betätigung des ersten Druckreglers 27 der volle Druck der Druckluftquelle P zur Verfügung gestellt werden kann, wobei die Vorsteuerventileinrichtung 34 eine Art Relaisfunktion übernimmt.

Aus der Figur 2, in der vergleichbare Bauteile mit identischen Bezugszeichen versehen sind, geht hervor, daß als Hauptventileinrichtung 42 anstelle eines Druckreglers auch eine einfache Ventileinrichtung 43 ohne Reglerfunktion einge-

setzt werden kann. Das Ausführungsbeispiel zeigt exemplarisch eine Ventileinrichtung 43 mit 2/2-Ventilfunktion, die entsprechend
dem am Steuereingang 33 anstehenden Steuerdruck den Fluiddurchgang durch den Arbeitsstrang 25 entweder freigibt
oder absperrt.

Bei einer weiteren alternativen Bauform wird die in den Arbeit
sstrang 25 eingeschaltete Ventileinrichtung 43 nicht vorgesteuert betätigt, sondern direkt durch den ihr aufgeschalteten
Arbeitsdruck P_A, wobei ein entsprechend modifizierter
Verlauf des von der Arbeitskammer 15a kommenden Steuerkanals
strichpunktiert bei 35a angedeutet ist. Auf die Vorsteuerventileinrichtung 34 kann in diesem Falle verzichtet werden.

Die Ventileinrichtung 43 ist zweckmäßigerweise als Schaltventil ausgeführt, kann aber auch ein Stetigventil sein. Im Falle der Vorsteuerventileinrichtung 34 kommt vorzugsweise ebenfalls ein Schaltventil zur Anwendung.

Bei den Ausführungsbeispielen wird der erfaßte Arbeitsdruck
P_A direkt der zugeordneten Ventileinrichtung 34, 42, 43 aufgeschaltet.
Dies hat den Vorteil, daß auf elektrische Druckaufnehmer
und elektrische Ventilantriebe verzichtet werden
kann. Prinzipiell wäre es jedoch möglich, den Arbeitsdruck
durch elektrische bzw. elektronische Druckaufnehmer zu erfassen und darauf basierend eine elektrische Ansteuerung der den Arbeitsstrang freigebenden oder verschließenden Mittel vorzunehmen .

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Zu der Vorsteuerventileinrichtung 34 ist noch zu erwähnen, daß diese zweckmäßigerweise als Membranventil ausgeführt ist.

Bei den Ausführungsbeispielen erfolgt der Abgriff des Arbeitsdruckes an lediglich einer der beiden Arbeitskammern 15a, 15b. Es versteht sich, daß auch ein gleichzeitiger Abgriff an beiden Arbeitskammern möglich ist. Ferner kann der Arbeitsdruck selbstverständlich auch von den Fluidkanälen abgegriffen werden, die druckseitig an die Arbeitskammern 15a, 15b angeschlossen sind. Beispielsweise bietet sich ein Druckabgriff an dem gemeinsamen Druckkanal 23 an.

Zweckmäßigerweise ist in den Verlauf des Steuerkanals 35 noch ein Drosselrückschlagventil 48 eingeschaltet, also eine Drosseleinrichtung mit parallel geschaltetem Rückschlagventil, wobei das Rückschlagventil so installiert ist, dass es eine Fluidströmung von der angezapften Arbeitskammer 15a zur Vorsteuerventileinrichtung 34 zulässt und in Gegenrichtung verhindert. Die Drosseleinrichtung ist zweckmäßigerweise einstellbar ausgebildet. Durch das Drosselrückschlagventil 48 wird eine Glättung des Arbeitsdrucksignals erreicht, so dass eine stark pulsierende Beaufschlagung der Vorsteuerventileinrichtung 34 verhindert wird. So kann der Arbeitsdruck zwar ungehindert zum Steuereingang 36 der Vorsteuerventileinrichtung 34 gelangen, gleichzeitig ist aber ein rascher Druckabbau in dem zwischen dem Drosselrückschlagventil 48 und dem Vorsteuerventil 34 befindlichen Abschnitt des Steuerkanals verhindert. Es kann auf diese Weise eine relativ konstante

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Beaufschlagung der Vorsteuerventileinrichtung 34 mit dem Arbeitsdruck erfolgen, auch wenn der abgegriffene Arbeitsdruck, bedingt durch den oszillierenden Pumpvorgang des Förderorgans 7, stark pulsiert. Somit ist ungeachtet der im Normalbetrieb auftretenden Druckschwankungen des Arbeitsdruckes ein kontinuierlicher Betrieb der Steuerventileinrichtung 2 gewährleistet.

Die Anordnung gemäß Figur 1 zeigt noch weitere, für die Betätigung der Förderpumpe 1 vorteilhafte Maßnahmen. So kann in den Steuerstrang 32 eine Drosseleinrichtung 44 eingeschaltet sein, vorzugsweise als Bestandteil eines Drosselrückschlagventils mit in Richtung zur Vorsteuerventileinrichtung 34 durchlassendem Rückschlagventil 45, mit dem sich die Umschaltzeit der Hauptventileinrichtung zwischen der Schließstellung und der Offenstellung vorgeben läßt. Die Verwendung einer einstellbaren Drosseleinrichtung 44 ermöglicht eine variable Vorgabe dieser Umschaltzeit.

Als Effekt dieser Maßnahme ergibt sich ausgehend von einem den Arbeitsquerschnitt absperrenden ersten Druckregler 27 bei in die Beaufschlagungsstellung umschaltender Vorsteuerventileinrichtung 34 ein allmählicher Aufbau des Steuerdruckes bis zu dem durch die Druckluftquelle P vorgegebenen Maximalwert. Dementsprechend findet im Arbeitsstrang 25 eine allmähliche Vergrößerung des zur Verfügung gestellten Strömungsquerschnittes statt, und der Arbeitsquerschnitt wird zeitlich verzögert freigegeben. Dieser als "Soft-Start-Vorgang" bezeichenbare Effekt verhindert eine schlagartige Druckbeaufschla-

gung der Steuerventileinrichtung 2 und der angeschlossenen Förderpumpe 1.

Als weitere vorteilhafte Maßnahme kann in den Steuerstrang 32 ein zweiter Druckregler 46 eingeschaltet sein, der primärseitig mit dem Ausgang der Vorsteuerventileinrichtung 34 und sekundärseitig mit dem Steuereingang 33 des ersten Druckreglers 27 kommuniziert. Über diesen zweiten Druckregler 46 kann der am Steuereingang 33 des ersten Druckreglers 27 anstehende maximale Steuerdruck und dementsprechend auch die Höhe des durch den ersten Druckregler 27 freigebbaren Arbeitsquerschnittes beeinflußt werden. Die Einstellung des zweiten Druckreglers 46 kann vor Ort durch den Anwender und insbesondere manuell geschehen.

Es läßt sich auf diese Weise eine Druckbegrenzung des am Speiseanschluß 28 der Steuerventileinrichtung 2 anstehenden Versorgungsdruckes erzielen, was einen Betrieb der Anordnung in Verbindung mit Druckluftquellen P ermöglicht, die einen höheren Druck zur Verfügung stellen als derjenige, für den die Förderpumpe ausgelegt ist. Ferner kann dadurch auch die Frequenz und damit die Förderleistung der Pumpe begrenzt werden.

Die Maßnahmen zur Druckbegrenzung (zweiter Druckregler 46) und zur Beeinflussung der Umschaltzeit (Drosseleinrichtung 44) können nach Bedarf alternativ oder gleichzeitig vorgesehen sein. Bei gleichzeitiger Realisierung empfiehlt sich eine

Anordnungsreihenfolge, bei der die Drosseleinrichtung 44 zwischen den beiden Druckreglern 27, 46 plaziert ist.

Claims

1. Steuervorrichtung einer zum Fördern eines nicht- gasförmigen Mediums dienenden Förderpumpe (1), wobei die Förderpumpe (1) ein mittels einer Steuerventileinrichtung (2) pneumatisch zu einer oszillierenden Arbeitsbewegung (6) antreibbares Förderorgan (7) aufweist, das in mindestens einer Arbeitskammer (15a, 15b) einen Förderstrom (18) des Mediums erzeugen kann, wobei der Umschaltvorgang der Steuerventileinrichtung (2) in Abhängigkeit von der Position des Förderorgans (7) stattfindet, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung, bei der der Steuerventileinrichtung (2) die für den Antrieb des Förderorgans (7) erforderliche Druckluft in Abhängigkeit in dem von mindestens einer Arbeitskammer (15a) der Förderpumpe (1) herrschenden Arbeitsdruck mit variablem Volumenstrom zuführbar ist, derart, daß bei im Vergleich zum Nenn-Arbeitsdruck reduziertem Arbeitsdruck eine Verringerung des Druckluft-Volumenstromes auf einen vorgegebenen Minimalwert erfolgen kann.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung (2) zur Versorgung mit der für den Antrieb des Förderorgans (7) erforderlichen Druckluft an zwei parallelgeschaltete Druckluftstränge (25, 26) mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten angeschlossen ist, wobei ein Druckluftstrang einen Arbeitsstrang (25) bildet, der einen maßgeblich für die Erbringung der Nenn- Arbeitsleistung der Förderpumpe (1) verantwortlichen Arbeitsquerschnitt zur Verfügung stellt und in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck wahlweise absperrbar oder freigebbar ist, und wobei der andere Druckluftstrang einen Leerlaufstrang (26) bildet, der bei abgesperrtem Arbeitsstrang (25) einen für eine Leerlauf-Oszillationsfrequenz des Förderorgans (7) verantwortlichen, im Vergleich zum Arbeitsquerschnitt geringeren Leerlaufquerschnitt zur Verfügung stellt.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufstrang (26) zur Vorgabe des Leerlaufquerschnittes eine Drosseleinrichtung (37) aufweist, die zweckmäßigerweise zur Vorgabe unterschiedlicher Leerlaufquerschnitte einstellbar ausgebildet ist.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine in den Verlauf des Arbeitsstranges (25) eingeschaltete Ventileinrichtung, deren Betätigung direkt durch den Arbeitsdruck hervorgerufen wird.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine in den Verlauf des Arbeitsstranges (25) eingeschaltete Hauptventileinrichtung (42), die durch eine Vorsteuerventileinrichtung (34) betätigbar ist, deren Betätigung durch den Arbeitsdruck hervorgerufen wird.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsstrang (25), der Leerlaufstrang (26) und die Vorsteuerventileinrichtung (34) aus einer gemeinsamen Druckluftquelle (P) gespeist werden.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung zwischen der Vorsteuerventileinrichtung (34) und der Hauptventileinrichtung (42) eine zur Vorgabe der Umschaltzeit der Hauptventileinrichtung (42) dienende und vorzugsweise variabel einstellbare Drosseleinrichtung (44) eingeschaltet ist.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (44) Bestandteil eines Drosselrückschlagventils ist.

9. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptventileinrichtung (42) als Druckregler (27) ausgebildet ist.

10. Steuervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung zwischen der Vorsteuerventileinrichtung (34) und dem im Arbeitsstrang (25) angeordneten ersten Druckregler (27) ein den Steuerdruck des ersten Druckreglers (27) bestimmender zweiter Druckregler (46) eingeschaltet ist.

11. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerventileinrichtung (34) als Membranventil ausgebildet ist.

12. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Förderpumpe (1) um eine Membranpumpe handelt.

13. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (1) zwei Arbeitskammern (15a, 15b) aufweist, wobei der Steuerdruck an lediglich einer Arbeitskammer (15a) abgegriffen wird.

14. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung (2) zur Erzeugung ihrer Umschaltvorgänge mechanisch mit dem Förderorgan (7) bewegungsgekoppelt ist.