DE2162320A1

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Publication number: DE2162320A1
Application number: DE19712162320
Authority: DE
Original assignee: RUPP CO WARREN
Current assignee: RUPP CO WARREN
Priority date: 1970-12-17
Filing date: 1971-12-15
Publication date: 1972-07-13
Also published as: GB1324343A; FR2118810A5; JPS536725B2; AU3618371A; CA953613A; US3741692A; JPS4849015A

Description

Die Erfindung betrifft eine Drucksperre bzw. einen Schwingungsdämpfer zur Verwendung in Pluidleitungen oder -rohren, welche Druckanstiegen oder Druckschwankungen unterworfen sind. Derartige Druckschwankungen sind z.B. auf Pumpen mit pulsierendem Auslaß oder auf Wasserschläge bzw. Druckstöße zurückzuführen, wie sie bei einem schnellen Schließen von Ventilen od.dgl. hervorgerufen werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Drucksperre mit einer Membran sowie die Kombination einer derartigen Drucksperre mit einer preßluftbetriebeneh Membranpumpe. In Verbindung mit einer derartigen Membranpumpt erweist sich

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die Drucksperre als besonders vorteilhaft.

Preßluftbetriebene Membranpumpen werden in weitem Umfang verwendet. Sie dienen insbesondere zum Pumpen von Flüssigkeiten, Lösungen, viskosen Materialien und Trüben oder Suspensionen, welche einen beträchtlichen Anteil von Peststoffen mit schmirgelnden Eigenschaften aufweisen. Alle diese Materialien werden unter dem hier verwendeten Begriff "Flüssigkeiten" zusammengefaßt. Preßluftbetriebene Membranpumpen arbeiten mit Druckstößen in der Auslaßleitung, und es ist daher wünschenswert, die Auslaßleitungen mit Schwingungsdämpfern oder Drucksperren zu versehen.

In Flüssigkeitssystemen hat man schon seit langer Zeit Luftkammern als Drucksperren angeordnet. Derartige Drucksperren besitzen lediglich eine Kammer zur Aufnahme von Luft, deren unteres, offenes Ende mit der Flüssigkeit des Systems in Verbindung steht. Tritt ein Druckanstieg in dem System auf, so fließt die Flüssigkeit in die Kammer hinein und preßt die Luft zusammen. Sobald der Druckimpuls vorbeigelaufen ist, dehnt sich die Luft aus und fördert die Flüssigkeit in das System zurück. Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Pumpflüssigkeit mittels einer Membran, einer Blase od.dgl. von der Luft in der Kammer abzutrennen, um zu verhindern, daß sich die Luft in der Flüssigkeit löst. Bei derartigen Vorrichtungen treten jedoch Schwierigkeiten auf. Wenn nämlich Druckschwankungen in dem Leitungssystem auftreten, mit welchem die Drucksperre verbunden ist, so verändert sich gleichzeitig das Luftvolumen oberhalb der Flüssigkeit. Übersteigt der Druck die normale Höhe, so kann die Luft in der Kammer auf ein sehr kleines Volumen reduziert werden. Wenn es dann zu einem weiteren Druckanstieg kommt, so erfolgt der weitere Druckaufbau in der Luftkammer sehr schnell. Die Luftkammer verliert dabei weitgehend ihre ausgleichende und

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dämpfende Wirkung. Bei Drucksperren, die ein bewegliches Trennelement, wie etwa eine Membran oder einen Kolben, zwischen der Luft und der Flüssigkeit des Systems aufweisen, ist die Bewegung des Trennelementes außerdem in der Regel begrenzt. Ist also der auf das Trennelement wirkende Luftdruck zu hoch oder zu niedrig im Vergleich zu dem Druck der Flüssigkeit, dann verbleibt das Trennelement in der einen oder der anderen Totpunktlage seines Hubes bzw. nahe einer der Totpunktlagen. Die Vorrichtung verliert dabei ihre Wirksamkeit als Drucksperre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Drucksperre für Flüssigkeitsleitungssysteme zu schaffen. Weiterhin soll nach der Erfindung eine Drucksperre mit einer Membran vorgesehen werden, die insbesondere für eine Verwendung in Verbindung mit einer druckluftbetätigten Membranpumpe geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung eine Drucksperre für Flüssigkeitssysteme, die Druckanstiegen oder Druckschwankungen unterworfen sind, mit einer Flüssigkeitskammer, die an das Flüssigkeitssystem angeschlossen und von dessen Druck beaufschlagt ist, mit einer Gaskammer und mit einem bewegbaren Trennelement, das die Flüssigkeitskammer von der Gaskammer trennt und auf einem Teil vom Druck in der Flüssigkeitskammer sowie auf einem anderen Teil vom Druck in der Gaskammer beaufschlagt ist, wobei das Trennelement in Abhängigkeit von Druckschwankungen in der Flüssigkeitskammer verschiebbar ist. Diese Drucksperre ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch Vorrichtungen, die von der Bewegung des Trennelementes gesteuert sind, um Gas unter Druck in die Gaskammer einzulassen, wenn sich das brennelement in der einen Richtung über einen vorbestimmten Punkt hinaus bewegt, sowie um

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Gas aus der Gaskammer abzublasen, wenn sich das Trennele_r ment in der anderen Richtung über einen vorbestimmten Punkt hinausbewegt.

Der Druckspeicher nach der Erfindung weist also eine abgeschlossene Kammer auf, in der sich Gas, normalerweise Luft, unter Druck befindet. An einem Ende der Kammer ist das Trennelement vorgesehen, das vorzugsweise aus einer flexiblen Membran besteht, jedoch auch als Kolben od.dgl* ausgebildet sein kann» Eine Seite des Trennelementes ist dem Gasdruck der Kammer ausgesetzt, während die andere Seite mit dem Flüssigkeitsdruck in derjenigen Leitung beaufschlagt wird, an welche die Vorrichtung angeschlossen

" ist. Die Gaskammer weist ein Einlaßventil auf, das an eine Leitung zum Zuführen von Druckgas angeschlossen ist. Weiterhin besitzt die Kammer ein Auslaßventil, durch das das Gas unter Druck abgeblasen werden kann. Diese beiden Ventile werden von dem Trennelement in folgender Weise betätigt. Wenn der Flüssigkeitsdruck in der Leitung einen Wert erreicht, bei dem sich das Trennelement seiner Bewegungsbegrenzung in Richtung auf die Gaskammer annähert, so wird kurzzeitig das Einlaßventil geöffnet, um Druckgas in die Gaskammer einströmen zu lassen. Nähert sich hingegen das Trennelement seiner Hubbegrenzung in der entgegengesetzten Richtung, so öffnet sich kurzzeitig das

| Auslaßventil, um ein Abblasen des Gases aus der Gaskammer zu ermöglichen. Auf diese Weise wird das Gasvolumen innerhalb der Gaskammer nahezu konstant gehalten, und zwar unabhängig von den Druckschwankungen im Flüssigkeitssystem. Das Trennelement hat daher die Möglichkeit, sich um annähernd gleiche Strecken in beiden Richtungen aus seiner Mittelstellung heraus auszulenken. Die Vorrichtung kann somit in wirksamer und zweckmäßiger Weise Druckschwankungen und Druckanstiege absorbieren,und zwar unabhängig von

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annehmbaren Druckschwankungen im Fiüssigkeitssystem. Für den Fall, daß das Trennelement als Membran ausgebildet ist, wird diese in keiner der beiden Richtungen unzulässigen Belastungen ausgesetzt,

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sieh aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in;

Fig. 1 einenVertikalschnitt durch eine Drucksperre nach der Erfindung;

Fig. 2 ein System mit einer Drucksperre nach der Erfindung in Kombination mit einer druckluftbetätigten Membranpumpe bekannter Art, wobei zu Erläuterungszwecken Teile der Pumpe im Schnitt dargestellt sindj

Fig. 3 einen vertikalen Axialschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Einlaßventils für die Drucksperre;

Fig. 4 in gleicher Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform eines zur Drucksperre gehörenden Auslaßventils;

Fig. 5 einen Querschnitt entsprechend der Linie 5-5 in Fig. 3.

Nach Fig. 1 weist eine bevorzugte Drucksperre 9 eine Luft- oder Gaskammer Io innerhalb eines Gehäuses 11 sowie eine Flüssigkeitskammer 12 innerhalb eines Gehäuses 13 auf. Die Gehäuse 11 und 13 können in der Regel als Gußteile mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sein. Am unteren Ende des Gehäuses 11 ist ein ringförmiger Flansch

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14 angeordnet. Ein ähnlicher Plansch 15 befindet sich am oberen Ende des Gehäuses 13· Zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen dieser beiden Flansche ist eine flexible Membran 16 von bekannter Konstruktion eingepreßt. Die beiden Gehäuse werden mittels einer gebräuchlichen, V-förmigen Klammer 17 zusammengehalten. Die Membran IS trennt auf diese Weise die Gaskammer Io von der Flüssigkeitskammer 12.

Der untere Teil des Gehäuses 11 schließt mit dem oberen Teil des Gehäuses 15 eine Membrankammer I9 ein. Das Gehäuse 11 erstreckt sich vom Flansch 14 aus nach innen und oben, um eine im wesentlichen konoidische Fläche 2o zu bilden. Diese Fläche endet an einem nach innen gerichteten Flansch 21, der eine kreisförmige Öffnung 22 bildet. Diese Öffnung stellt die Verbindung zwischen der Membrankammer 19 und der Gaskammer Io her. In ähnlicher Weise erstreckt sich das Gehäuse I3 von dem Flansch 15 aus nach innen und unten, um eine im wesentlichen konoidische Fläche 24 von etwa der gleichen Ausdehnung wie die Fläche 2o zu bilden. Die Fläche 24 läuft in einer geneigten Fläche 25 aus, die an einem Ansatz 26 endet. Der Ansatz weist eine mit Gewinde versehene Öffnung 27 zur Aufnahme eines Anschlußstücks 28 auf. Das Anschlußstück 28 ist seinerseits an ein T-förmiges Verbindungsstück 29 angeschlossen, welches in ein Rohr oder eine Leitung 30 eingesetzt ist. Diese Leitung kann eine Auslaßleitung darstellen, die den Druckschwankungen oder Druckanstiegen unterworfen ist. Die Unterseite der Membran 16 wird von dem Flüssigkeitsdruck innerhalb der Leitung 3o und innerhalb der Flüssigkeitskammer 12 beaufschlagt, während die obere Seite der Membran der Wirkung des Gasdrucks in der Gaskammer Io ausgesetzt ist.

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Die Auslenkung der Membran aus ihrer Mittelstellung heraus wird nach oben hin von der Fläche 2o und nach unten hin von der Fläche 24 begrenzt. Der mittlere Abschnitt der Membran wird von kreisförmigen Platten 32 und 33 getragen, welche gegen die Membran verspannt sind, und zwar von einer Mutter 34, die auf eine Betätigungsstange 35 aufgeschraubt ist. Wie im weiteren noch erläutert wird, dient diese Betätigungsstange zum Betätigen von Ventilen, um das Volumen der Luft oder des Gases in der Gaskammer zu steuern. Die Platten 32 und 33 tragen Umfangsflansche 36 bzw. 37·» die jeweils an dem inneren Flansch 21 des Gehäuses 11 oder an der Fläche 25 des Gehäuses I3 anliegen können, um formschlüssig die Extremauslenkung der Membran in beiden Richtungen zu begrenzen und in Verbindung mit den Flächen 2o und 24 dafür zu sorgen, daß die Membran keinen unzulässigen Auslenkungen unterworfen werden kann. Aus der folgenden Beschreibung wird noch hervorgehen, daß der Maximalhub der Membran zwischen einer unteren Stellung, wie sie annähernd in voll ausgezogenen Linien in Fig. 1 dargestellt ist, und einer oberen Stellung liegt, die annähernd unterbrochenen Linien in Fig. 1 gezeigt ist.

Um eine Gaskammer zu erhalten, deren Volumen um ein Mehrfaches größer ist als das Verschiebungsvolumen der Membran bei einem normalen vollständigen Hub, erweitert sich das Gehäuse 11 oberhalb des Flansches 21 auf einen Durchmesser, der etwa dem Durchmesser der Membran entspricht. Außerdem ist das Gehäuse nach oben hin ausreichend langgestreckt, um das gewünschte Volumen sicherzustellen. Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß die Gaskammer ein erhebliches Volumen aufweist, um nämlich die Druckveränderungen zu vermindern, die sich bei hin und her gehenden Bewegungen der Membran über ihre volle Hublänge ergeben.

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Bei dieser Betriebsweise werden die Abweichungen des innerhalb der Leitung Jo herrschenden Drucks vom mittleren Abgabedruck vermindert.

Es ergibt sich, daß während des Betriebs der Drucksperre der Druck innerhalb der Gaskammer im wesentlichen gleich dem Flüssigkeitsdruck innerhalb der Leitung ^o sein sollte. Bei bekannten Drucksperren, etwa bei den seit langem verwendeten Luftkammern, stellen sich diese Verhältnisse automatisch ein. Man drückt nämlich einfach die Luft in der Luftkammer mittels der gepumpten Flüssigkeit zusammen, so daß die Flüssigkeit einen größeren Anteil des Kammervolumens einnimmt, wenn der Druck ansteigt. Läßt der Druck in der P Flüssigkeit nach, so dehnt sich die Luft in der Kammer aus und fördert einen Teil der Flüssigkeit aus der Luftkammer in das Flüssigkeitssystem zurück. Allerdings ergibt sich bei diesen bekannten Vorrichtungen, daß ein Druckanstieg innerhalb der gepumpten Flüssigkeit zu einer Volumenverminderung der Luft in der Luftkammer führt. Mit jedem Druckimpuls kommt es zu einem wesentlichen Druckaufbau in der Luftkammer, da das Luftvolumen vergleichsweise klein ist. Dieser Druckaufbau vermindert die Fähigkeit der bekannten Vorrichtungen dieser Art, Druckschwankungen unter wechselnden Betriebsbedingungen zu absorbieren.

W Nach der Erfindung werden diese Schwierigkeiten vermieden, indem man automatisch Gas in die Gaskammer einführt oder aus der Gaskammer abbläst, um das Gasvolumen innerhalb der Kammer im wesentlichen konstant zu halten, und zwar unabhängig von Druckveränderungen innerhalb des gepumpten Fluids, sofern diese Druckveränderungen im normalen Bereich der Betriebsdrücke bleiben. Dies wird vorzugsweise dadurch erzielt, daß man im oberen Teil der Gaskammer Io ein Einlaßventil J>Q anordnet, welches über

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eine Leitung 39 an eine Druckluftquelle angeschlossen ist, und daß man weiterhin ein Abblas- oder Auslaßventil 4o vorsieht, welches das Gas aus der Gaskammer in die Atmosphäre ableitet. Die Ventile 38 und 4o sind in geeignete öffnungen eines Verschlußelementes 41 eingeschraubt. Letzteres ist am eingezogenen, oberen Abschnitt 42 des Gehäuses 11 befestigt, wobei eine geeignete Dichtung 43 vorgesehen ist, um für eine dichte Verbindungsstelle zu sorgen.

Um die Ventile 38 und 4o derart zu betätigen, daß das Gas innerhalb der Gaskammer 11 ein im wesentlichen konstantes Volumen besitzt, sind die Ventile jeweils mit einem Betatigungsbolzen oder Ventilstift 45 bzw. 46 versehen. Letztere dienen dazu, die Ventile bei einer einwärts gerichteten Bewegung relativ zu den Ventilgehäusen zu öffnen. Wie sich noch aus der weiteren Beschreibung ergibt, dienen Federn dazu, die Ventile zu schließen und die. Ventilstifte zurückzuführen. Zum automatischen Betätigen der Ventile im richtigen Zeitpunkt dient die Betätigungsstange 35. Sie besteht aus zwei Teilen, nämlich einem unteren Teil 35a, der an der Membran 16 befestigt ist, und aus einer Verlängerung 35b, die sich durch eine öffnung in einem Ansatz 48 des Verschlußelementes 41 hindurch erstreckt. Die Verlängerung gleitet in einer Lagerbüchse 49* die innerhalb des Ansatzes vorgesehen ist. Eine Lippendichtung 5o verhindert einen Austritt des Gases aus der Gaskammer. Eine runde Platte 5I zur Betätigung des Einlaßventils ist zwischen dem oberen Ende des unteren Abschnitts 35a und dem unteren Ende der Verlängerung 35b eingeklemmt. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, ist die Verlängerung 35b in den unteren Abschnitt 35a eingeschraubt. Eine runde Platte 52 zur Betätigung des Auslaßventils sitzt am oberen Ende der Verlängerung und ist dort über eine Mutter 53 festge-

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schraubt. Die Platten 51 und 52 sind an solchen Stellen der Betätigungsstange 35 angeordnet, daß die Platte 35 am Ventilstift 46 des Auslaßventils angreift und dieses Ventil öffnet, wenn die Membran annähernd ihre in voll ausgezogenen Linien in Fig. 1 dargestellte Position erreicht. Die Membran befindet sich dann ein kurzes Stück oberhalb ihrer unteren Hubbegrenzung. In gleicher Weise ergreift die Platte 51 den Ventilstift 45, um diesen in das Gehäuse des Einlaßventils 38 hineinzudrücken und das Einlaßventil zu öffnen, wenn die Membran annähernd die in unterbrochenen Linien in Fig. 1 dargestellte Lage erreicht. Diese Lage befindet sich ein kurzes Stück unterhalb der oberen Hubbegrenzung der Membran. Die Ventile schließen sich automatisch, wenn sich die Platten 5I und 52 unter der Wirkung der Membran von den Ventilen entfernen.

Steigt während des Betriebs der Druck in der Leitung aufgrund einer Druckwelle, eines Druckimpulses od.dgl. ausreichend an, um die Membran über ihre normale obere Max-imalstellung entsprechend den unterbrochenen Linien in Fig. 1 anzuheben, so wird das Einlaßventil 38 kurzzeitig geöffnet, um Druckgas aus der Leitung 39 einzulassen. Wenn andererseits der Druck in der Gaskammer den Flüssigkeitsdruck derart übersteigt, daß sich die Membran nach unten über ihre normale Hublänge entsprechend den voll ausgezogenen Linien in Fig. 1 hinaus bewegt, so drückt die Platte 32 den Ventilstift 46 nach unten und öffnet dabei äas kurzzeitig das Auslaßventil 4o, um Gas aus der Gaskammer Io abzublasen. Diese Vorgänge laufen jeweils unter den entsprechenden Betriebsbedingungen ab, bis sich wieder das richtige Druckgleichgewicht eingependelt hat. Auf diese Weise verändert sich der Druck innerhalb der Gaskammer Io in Abhängigkeit vom Druck der pulsierenden Flüssigkeit, um das Gasvolumen innerhalb der Gaskammer Io im wesentlichen

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konstant zu halten, und zwar auch dann, wenn der Druck innerhalb des durch die Leitung Jo gepumpten Fluids sich im Rahmen der normalen Betriebsgrenzen verändert. Es wird also ein wirksamer Betrieb der Drucksperre sichergestellt, wobei die Membran in der Mittelstellung ihres Hubes arbeitet. Damit besteht nicht die Möglichkeit, daß die Membran unzulässigen Beanspruchungen unterworfen wird.

Zwar kann man Ventile beliebiger gebräuchlicher Art verwenden, jedoch ist es besonders vorteilhaft, auf Ventile zurückzugreifen, wie sie in den Figuren j5 und 4 dargestellt sind. Gemäß Fig. 3 weist das Einlaßventil 38 ein Ventilgehäuse 55 mit einem konischen Rohrgewinde 56 auf, das in eine öffnung des Verschlußelementes 41 eingeschraubt ist. Das Ventilgehäuse ist mit einer zylindrischen Bohrung 57 versehen, die in einen konischen Ventilsitz 58 übergeht. Letzterer führt zu einer öffnung 59· Die zylindrische Bohrung 57 nimmt ein Ventilelement όο auf. Das Ventilelement ist mit einem sechseckigen Körperabschnitt 61 versehen, der zur Führung innerhalb der zylindrischen Bohrung dient. Auch weist das Ventilelement einen konischen Abschnitt 62 auf, der in seiner Form dem konischen Ventilsitz 58 entspricht und eine Nut zur Aufnahme eines O-Rings 63 aufweist. Das Ventilelement läuft in den Ventilstift 45 aus, Eine Feder 64 drückt das Ventilelement gegen den Ventilsitz 58. Sie wirkt zwischen dem Ende des Ventilelements 60 und einem Einlaßanschluß .66, welcher oben in das Ventilgehäuse 55 eingeschraubt ist und eine Verbindung mit der Leitung 39^ zur Zuführung von Druckgas oder Druckluft herstellt. Die Flächen des sechseckigen Körperabschnitts 51 des Ventilelements bilden Durchlaßöffnungen für die Luft, wenn das Ventil geöffnet ist. Außerdem wird ein freier Ringraum rund um den Ventilstift 45 gebildet, um der Luft die Möglichkeit zu geben, durch die öffnung 59 in die Gaskammer 11 einzuströmen. Wenn die

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Platte 51 mit dem Ventilstift 45 in Berührung gelangt, wird das Ventilelement von seinem Ventilsitz 58 abgehoben, wobei sich der O-Ring 63 von der konischen Fläche des Ventilsitzes trennt. Daraufhin kann dann Luft durch die Leitung 39 und den Einlaßanschluß 66 sowie durch das Ventilgehäuse in die Gaskammer Io einströmen.

Wie sich aus Pig. 4 ergibt, ist das Auslaßventil 4o grundsätzlich ähnlich ausgebildet wie das Einlaßventil 38, abgesehen davon, daß sein Ventilgehäuse 7o am unteren Ende mit einem Rohrgewinde 71 zum Einschrauben in das Verschlußelement 41 versehen ist. Auch liegt ein konischer Ventilsitz 73 am oberen Ende einer Bohrung 73. Ein

w Ventilelement 74 entspricht im wesentlichen dem bereits beschriebenen Ventilelement 60. Das Ventilelement 74 wird von einer Feder 75 in seiner normalen Schließstellung gehalten. Die Feder wirkt zwischen dem unteren Ende des Ventilelementes und einem Einsatz 76, der in das untere Ende der Bohrung 73 eingeschraubt ist. Wenn im Betrieb die Platte 52 am Ventilstift 4o" angreift und das Ventilelement nach unten drückt, wird ein O-Ring 77 von dem Ventilsitz 72 abgehoben. Daraufhin kann Luft durch die Öffnung in dem Einsatz 76, durch die zentrale Bohrung des Ventilgehäuses 70, rund um den sechseckigen Körperabschnitt des Ventilelements 74 und durch den Zwischen-

k raum, der rings um den Ventilstift 4'i gebildet ist, in die Atmosphäre abströmen.

Wie bereits oben erwähnt, ist die erfindungsgemäße Drucksperre insbesondere für eine Verwendung im Zusammenhang mit druckluftbetätigten Membranpumpen geeignet. Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Anordnung einer derartigen Pumpe zusammen mit einer Drucksperre nach der Erfindung. Dabei wird eine Pumpe 3I, und zwar eine druckluftbetätigte Membranpumpe verwendet, die zwei Membrankammern 8d und

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aufweist. Das zu pumpende Fluid tritt durch eine Saugöffnung 82 ein, welche an eine Einlaßleitung 83 angeschlossen ist. Die Einlaßleitung führt zu beiden Membrankammern. Das Fluid wird durch eine Auslaßleitung 84 sowie über eine Druckleitung 85 abgegeben, wobei letztere in Verbindung mit der Leitung ;5o steht, an die die Drucksperre 9 angeschlossen ist.

Die Membrankammern weisen Einlaßventile 86 und Auslaßventile 87 auf ₃ die als Klappenventile ausgebildet sind« Außerdem sind die Membranen in den beiden Membrankammern über eine Stange 88 miteinander verbunden. Die Druckluft wird der Pumpe von irgendeiner gebräuchlichen Druckluftquelle aus durch einen Schlauch 89 zugeführt, welcher an einem Anschluß 90 befestigt ist, Der Luftdurchsatz zur Pumpe wird über ein VentüJ/gesteuert, das mittels eines Handgriffs 9I betätigbar ist. Ein weiteres, von der Bewegung der beiden Membranen betätigtes Ventil führt die Luft abwechselnd den beiden Membranen zu, so daß diese gemeinsam hin und her bewegt werden. Dabei führt die eine Membran den Saughub durch, während die andere Membran den Druckhub durchläuft.

Derartige Pumpen stellen zweckmäßige Konstruktionen mit langer Lebensdauer dar, da die Membranen während des Druckhubes von beiden Seiten mit etwa dem gleichen Druck beaufschlagt werden. Da Membranen und einfache Klappenventile zur Anwendung kommen, wird der Verschleiß der beweglichen Teile auf ein Minimum reduziert. Auch ist es möglich, Trüben, Lösungen mit äußerst Schmirgelfähigem Material und viele andere Fluide zu pumpen, welche von gewöhnlichen Kolben- oder Zentrifugalpumpen nicht in zweckmäßiger Weise behandelt werden können. Werden die Pumpen in Verbindung mit Drucksperren nach der Erfindung

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verwendet, so schließt man die Leitung 39* die die Drucksperre mit Druckluft versorgt, vorzugsweise an die Luftzufuhrleitung für die Pumpe selbst an. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel führt die Leitung 39 zum Anschluß 9o. Auf diese Weise wird die Drucksperre im wesentlichen mit dem gleichen Druck beaufschlagt wie die Pumpe. Daher steht der Drucksperre immer ein geeignet hoher Druck zur Verfügung, um den Gasdruck in der Gaskammer Io zu korrigieren, und zwar unabhängig davon, ob die Pumpe mit hohem Luftdruck oder mit niedrigem Luftdruck betrieben wird.

Weiterhin liegt ein vorteil darin, daß sowohl die Pumpe als auch die Drucksperre mit Membranen arbeiten, welche in beiden Fällen auf der einen Seite mit dem zu pumpenden Fluid und auf der anderen Seite mit Luft beaufschlagt werden. Dies führt zu einem sehr gleichmäßigen Betrieb und zu einer wirksamen Dämpfung der Schwingungen im Pumpenauslaß. Außerdem ist es vorteilhaft, eine Drucksperre zu verwenden, deren Membran von der gleichen Größe und von der gleichen Art ist wie die Membranen der mit der Drucksperre zusammengeschalteten Pumpe. Dann muß nämlich der Benutzer lediglich Membranen von einer Größe und einer Art für die erforderliche Wartung auf Lager halten. Jedoch stellt dies kein notwendigerweise erforderliches Merkmal dar, sofern nur die Drucksperre ausreichend groß ist, um ohne unzulässige Bewegungen der Membran die Druckstöße, denen sie unterworfen wird, in ausreichender Weise zu absorbieren.

Die Drucksperre nach der Erfindung vermindert in wirksamer Weise die Druckschwingungen im Auslaß der Pumpen. Die Tätigkeit der Drueksperre kann überwacht werden, sofern die Bewegungen der Verlängerung 35b der Betätigungsstange 35 sowie die Bewegungen der Platte 5² sichtbar sind.

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Wird die Pumpe gestartet, während die Gaskammer Io unter Atraosphärendruck steht, so berührt die Scheibe 51 das Ende des Ventilstiftes 45 unter gleichzeitiger öffnung des Einlaßventils 38 bei jedem Hub, und zwar so lange, bis sich ein ausreichender Druck in der Gaskammer aufgebaut hat, der den Aufwärtshub der Membran und der Scheibe 51 so stark behindert, daß es zu keiner Berührung zwischen der Scheibe und dem Ventilstift kommt. Solange die Betriebsbedingungen ausgeglichen bleiben, öffnen sich die Einlaß- und Auslaßventile 38 bzw. 4o, wenn überhaupt, nur selten. Steigt jedoch der Druck in der Leitung 30 an, so berührt die Scheibe 5I den Ventilstift 45 während einiger Hübe, so daß mehr Gas in die Gaskammer Io eintreten und einen Ausgleich gegenüber dem Abgabedruck schaffen kann. Sinkt der Druck in der Leitung 30, so preßt der Druck innerhalb der Gaskammer Io die Membran um ein größeres Stück nach unten. Bei ausreichender Drucksenkung in der Leitung 3o greift die Scheibe 52 während mehrerer Hübe am Ventilstift 46 an, so daß bei jedem Hub Luft aus der Gaskammer abgeblasen wird, und zwar ebenfalls so lange, bis sich wieder ein Gleichgewichtszustand eingestellt hat.

Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, daß die Erfindung eine einfache Drucksperre für Flüssigkeitssysteme schafft, die mit erträglichen Kosten hergestellt werden kann, und in wirksamer Weise dafür sorgt, daß die im zugehörigen Flüssigkeitssystem auftretenden Druckanstiege oder Druckschwingungen unter wechselnden Betriebsbedingungen absorbiert werden. Die Drucksperre bedarf in der Regel keiner Wartung hinsichtlich Überwachung und Einstellung. Da weiterhin beide Seiten der Membran im wesentlichen unter dem gleichen Druck stehen und da die Membran keine unzulässig langen Hübe ausführen kann, stellt die Drueksperre eine Vorrichtung mit langer Lebensdauer dar.

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Claims

Patentansprüche

1./ Druoksperre für Plüssigkeitssysteme, die Druckanstiegen oder Druckschwankungen unterworfen sind, mit einer Flüssigkeitskammer, die an das Plussigkeitssystem angeschlossen und von dessen Druck beaufschlagt ist, mit einer Gaskammer und mit einem bewegbaren Trennelement, das die Flüssigkeitskammer von der Gaskammer trennt und auf einem Teil vom Druck in der Flüssigkeitskammer sowie auf einem anderen Teil vom Druck in der Gaskammer beaufschlagt ist, wobei das Trennelement in Abhängigkeit von Druckschwankungen in der Flüssigkeitskammer verschiebbar ist, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (58, 4o), die von der Bewegung des Trennelements (16) gesteuert sind, um Gas unter Druck in die Gaskammer (Io) einzulassen, wenn sich das Trennelement (16) in der einen Richtung über einen vorbestimmten Punkt hinaus bewegt sowie um Gas aus der Gaskammer (Io) abzublasen, wenn sich das Trennelement (16) in der anderen Richtung über einen vorbestimmten Punkt hinaus bewegt.

2. Drucksperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Gaskammer (Io) ein Mehrfaches desjenigen Volumens beträgt, welches bei einer Bewegung des Trennelements (16) zwischen den beiden vorbestimmten Punkten verschoben wird.

J. Drucksperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskammer (Io) ein Einlaßventil 08) und ein Auslaßventil (4o) aufweist, wobei das Einlaßventil (38) an eine Druckgasquelle angeschlossen ist und in der Öffnungsstellung einen Eintritt

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von Gas in die Gaskammer (Io) gestattet, und wobei das Auslaßventil (4o) in seiner Auslaßstellung ein Abblasen des Gases aus der Gaskammer (Io) zuläßt; und daß Betätigungseinrichtungen (35, 51, 52) vorgesehen sind, die von dem Trennelement (16) in Betrieb gesetzt werden, um das Einlaßventil (38) zu öffnen und Gas in die Gaskammer (Io) eintreten zu lassen, wenn sich das Trennelement (16) in der einen Richtung über einen vorbestimmten Punkt hinaus bewegt, sowie um das Auslaßventil (4o) zu öffnen und ein Abblasen von Gas aus der Gaskammer (Io) zuzulassen, wenn sich das Trennelement (16) in der anderen Richtung über einen vorbestimmten Punkt hinaus bewegt.

4. Drucksperre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (38) und das Auslaßventil (4o) in der Normalstellung geschlossen sind und von den Betatigungseinrichtungen (35, 5I, 52) geöffnet werden.

5. Drucksperre nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtungen (35, 51, 52) eine Betätigungsstange (35) aufweisen, die an dem bewegbaren Trennelement (16) befestigt ist und von diesem hin und her geschoben wird.

6. Drucksperre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (lo) als Membran ausgebildet ist.

7. Drucksperre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitskammer (12) und die Gaskammer (lo) jeweils ein Gehäuse (11 bzw. 13) mit einem

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offenen Ende aufweisen, wobei die offenen Enden der Gehäuse unter Einschluß der Membran (16) zusammengeklammert sind.

8. Drucksperre nach Anspruch 5 oder ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) für die Gaskammer (Io) und das Gehäuse (13) für die Flüssigkeitskammer (12) benachbart der Membran (16) konoidische Flächen (2o bzw. 24) zur Anlage der Membran (16) aufweisen, um eine unzulässige Verschiebung der Membran (lo) in einer der beiden Richtungen zu verhindern.

9. Drucksperre nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeic hnet, daß die Gaskammer (Io) an dem der Membran (16) gegenüberliegenden Ende ein Verschlußelement (41) aufweist, an welchem die Einlaß- und Auslaßventile (38, 4o) befestigt sind.

Io. Drucksperre nach einem der Ansprüche 3 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (38) als Spindelventil mit einem Ventilstift. (45-J. ausgebildet ist, welcher innerhalb der Gaskammer (Io) gegen das Trennel-ement (16), wobei das Einlaßventil (38) durch eine Bewegung des Ventilstiftes (45) fort vom Trennelement (16) geöffnet wird und durch außerhalb der Gaskammer (Io) vorgesehene Einrichtungen (39* ^) an eine Druckgasquelle angeschlossen 1st.

11. Drucksperre nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (4o) als Spindelventil mit einem Ventilstift (46) ausgebildet ist, der nach außen aus der Gaskammer (lo) in einer vom Trennelement (16) abgewandten Richtung weist, wobei das Auslaßventil (4o) durch eine Bewegung des Ventilstiftes (46) in Richtung

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auf das Trennelement (16) geöffnet wird und eine öffnung (73) aufweist, die bei geöffnetem Auslaßventil (4o) ein Abblasen des Gases aus der Gaskammer (Io) naoh außen gestattet.

12. Drucksperre nach Anspruch 11, dadurch g e k e nnzeichnetj daß die am Trennelement (15) befestigte und aus der Gaskammer (Io) herausragende Betätigungsstange (35) innerhalb der Gaskammer (lo) eine Platte (51) trägt, die zum öffnen des Einlaßventiles (38) an dessen Ventilstift (45) angreift, wenn sich das Trennelement (15) mehr als ein vorbestimmtes Stück gegen die Gaskammer (Io) bewegt, und daß die Betätigungsstange weiterhin mit einer außerhalb der Gaskammer (Io) angeordneten Platte (52) versehen ist, die zum öffnen des Auslaßventils (4o) an dessen Ventilstift (46) angreift, wenn sich das Trennelement (16) mehr als ein vorbestimmtes Stück in Richtung auf die Flüssigkeitskammer (12) bewegt.

13· Drucksperre nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer preßluftbetätigten Membranpumpe 01) kombiniert ist, welche eine Einlaßleitung (83) und eine Auslaßleitung (84) aufweist, wobei die Membranpumpe (3I) an eine Druckluftquelle angeschlossen ist, und daß eine Einrichtung (28, 29, 30, 85) vorgesehen ist, um die Flüssigkeitskammer (12) der Drucksperre (9) mit der Auslaßleitung (84) der Membranpumpe (31) zu verbinden.

14. Drucksperre nach Anspruch 13, dadurch g e kennzeichne t, daß die Membranpumpe (3I) und die Drucksperre (9) gemeinsam an die gleiche Preßluftquelle angeschlossen sind.

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208829/ÜÜ91

ίο

15. Drucksperre nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennelemente der Membranpumpe und der Drucksperre von gleicher Größe und gleicher Art sind.

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