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DoDpel twirkende Hembran-LuftpumPe Die Erfindung bezieht sich auf
eine doppeltwirkende Membran-Luftpumpe mit zwei Pumpenkammern.
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Doppeltwirkende Membran-Luftpumpen wurden bisher mit einer einfachen
Membran ausgefUhrt. Dabei wird durch das dauernde Umspringen der Mhmbransicke der
ungestörte Betrieb behindert. Der Einsats von vorgeformten Membranen ist problematisch,
da auch diese Membranen zum Umspringen der vorgeformten Mbmbransicke neigen. Auch
der Einbau eines besonders dicken Membranwerkstoffes befriedigt nicht, wenn hohe
Anforderungen an die konstanz des Druckes und der Fördermenge über eine lange Zeitdauer
gestellt werden. Nach einer gewissen Anzahl von Betriebsstunden oder auch nach längeren
Stillstandzeiten machen sich Veränderungen, insbesondere Formänderungen des Membranwerkstoffes,
zum Nachteil der Konstans des Druckes und der Fördermenge störend bemerkbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nembran-Luftpumpe zu
schaffen, die hohen Anforderungen hinsichtlich der Konstanz des Druckes und der
Fördermenge über lange Zeiträume hinweg genUgt. Insbesondere soll der negative Einfluß
des Medbranwerkstoffes, der Hembranform und der Membranalterung auf die Betriebsdaten
der Pumpe eliminiert werden.
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Die Lösung der Aufgaben wird dadurch erleichtert, daß eine mindestens
zweilagige Membran so angeordnet ist, daß zwischen den Einspannstellen des Puapenkolbens
und des Pumpengehäuses sein schein den Ne1branlaen ein Ringkanal vorhanden ist.
G-ß der Erfindung werden die Aufgaben dadurch gelöst daß Mittel und Vorrichtungen
vorhanden sind, die bewirken, daß der Ettelwert
des Luftdruckes
im Ringkanal etwa gleich groß oder größer ist als der Mittelwert des Druckes in
einer der beiden Pumpenkammern.
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Zweckmäßig wird ein direkter Verbindungskanal zwischen dem druckseitigen
Sammelraum der Luftpumpe und dem Ringkanal der Membran angeordnet. Besonders vorteilhaft
kommt die Erfindung dann zur Wirkung, wenn in den Verbindungskanal ein Rückschlagventil
eingesetzt ist, das eine Luftströmung nur in Richtung des Ringkanals erlaubt.
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mindestens Alternativ kannvzwischen einer der beiden Pumpenkammern
und dem Ringkanal der Membran ein Verbindungskanal angeordnet sein, wobei in diesen
Verbindungskanal zusätzlich ein Rückschlagventil eingestzt ist, das eine Luftströmung
nur in Richtung des Ringkanals erlaubt.
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In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, das Rückschlagventil mit
einer Bypaßöffnung geringen Querschnitts zu versehen. Eine solche Anordnung dient
unter anderem dem Druckabbau beim Stillstand der Pumpe.
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Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine komplette doppeltwirkende Membranpumpe gemäß
der Erfindung. Die Figuren 2 und 3 zeigen ebenfalls im Schnitt je eine Variante
der Erfindung.
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Das Gehäuse der Membranpumpe ist dreiteilig und besteht aus dem Gehäuseunterteil
11, dem Gehäusemittelteil 12 und dem Gehäuseoberteil 13. Der Gehäuseunterteil 11
besitzt einen angegossenen Stutzen 14 mit einer Bohrung zur Aufnahme des Pumpenstößels
15.
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Au unteren Ende trägt der Pumpenstößel 15 den Federteller 16.
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Eine Feder 17 ist konsentrisch um den Stutzen 14 herum angeordnet
und zwischen dem Federteller 16 und dem Gehäuseunterteil 11 eingespannt.
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Der wnsttSßel 15 trägt an seine oberen Ende die Meibranteller 18 und
19, wischen denen die zweilagige Membran mit den
Membran-lagen 20
und 21 eingespannt ist. Der äußere Rand der Membran~ lage 20 ist zwischen Gehäuseoberteil
3 und Gehäusemitteilteil 12 und der äußere Rand der Membranlage 21 zwischen Gehäusemittelteil
12 und Gehäuseunterteil 11 eingespannt.
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Zwischen den Membran J agen entsteht auf diese Weise der Ringkanal
22.
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Oberhalb der Membran befindet sich die Pumpenkammer 23 und unterhalb
der Membran die Pumpentammer 24. Im Gehäuseoberteil 13 ist der druckseitige Sammelraum
25 angeordnet, von dem aus ein durch eine Regulierschraube 26 regulierter Kanal
zum druckseitigen Austrittsstutzen 27 führt. Von der Pumpenkammer 23 führt ein Kanal
28 und von der Pumpenkammer 24 ein Kanal 29 in den Sammelraum 25. Der Saugkanal
30 führt von der Atmosphäre in die Pumpenkammer 23 und der Saugkanal 31 in die Pumpenkammer
24.
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Die Pumpenventile sind als Blattfederventile mit Anschlägen aus gebildet.
Es sind dies die Einlanventile 32 und 33 und die Auslanventile 34 und 35.
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Die Drehbewegung der nicht gezeichneten Antriebsmaschine wird mittels
der Exzenterscheibe 36 in eine auf und ab gerichtete Bewegung des Pumpenstößels
und damit der Membran umgeformt.
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Beim Betrieb der Pumpe baut sich im Sammelraum 25 je nach der Stellung
der Regulierschraube 26 und der verbraucherseitigen Strömungswiderstände ein Druck
auf, der etwa dem Mittelwert des Druckes in einer der beiden Pumpenkammern entspricht.
Uber den Verbindungskanal 37 der Fig. 1 wird dieser Druck in den Ringkanal 22 übermittelt.
Die Nembranwände des Ringkanals werden dadurch aufgebläht und setzen jeder Formänderung
einen gleichbleibenden und stabilisierenden Widerstand entgegen.
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Bei der Erfindungsvariante gemäß Fig. 2 ist in den Vebindungskanal
37 ein RUckschlagventil 38 eingesetzt, das aus der Ventilplatte 39 und der Ventilfeder
40 besteht und eine LuftgtröPrmng nur in Richtung des Ringkanals erlaubt. Bei dieser
Variante herrscht im Ringkanal 22 ein höherer Druck als bei der Variante
gFmß
Fig. 1, weil die Spitzen der Druckwellen das Rückschlagventil passieren und der
dadurch im Ringkanal erhöhte Druck nicht wieder vermindert werden kann. Die Erhaltung
des Druckes im Ringkanal ist auch vorteilhaft beim Anfahren nach Betrieb pausen.
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Bei der Erfindungsvariante gemäß Pig. 3 ist zwischen der Pumpenkammer
23 und dem Ringkanal 22 der Verbindungskanal 41 angeordnet, in den das Rückschlagventil
42 eingesetzt ist, das aus der Ventilplatte 43 und der Ventilfeder 44 besteht und
eine Luftströmung ebenfalls nur in Richtung des Ringkanals erlaubt. Bei dieser Erfindungsvariante
herrscht im Ringkanal 22 der größtmögliche Druck, weil die größtmöglichen Druckspitzen
der Pumpenkammer das RUckschlagventil passieren und der dadurch im Ringkanal entsprechend
erhöhte Druck ebenfalls nicht wieder vermindert werden kann. Bei dieser Betriebsart
erreicht man neben hoher Konstanz der Betriebswerte vorteilhaft die größtmögliche
Förderleistung bei gleichem Hub.
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Mittels einer nicht dargestellten Bohrung in der Ventilplatte 39 bzw.
43 kann zum Rückschlagventil ein Bypaß geschaffen werden.
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Ein solcher Bypaß kann fallweise zweckmäßig sein zur Regulierung des
Druckes im Ringkanal 22 und zur Druckentlastung des Ringkanals in den Arbeitspausen.
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Mit der Erfindung wird eine Pumpe geschaffen, die hohen Anforderungen
hinsichtlich der Konstanz des Druckes und der Fördermenge über lange Zeiträume hinweg
genügt. Insbesondere wird der negative Einfluß des Membranwerkstoffes, der Membranform
und der Membranalterung auf die Betriebsdaten der Pumpe eliminiert. Es können weiche
und dünne Membranen verwendet werden, was sehr zur Kostensenkung und zur Erweiterung
des Einsatzbereiches bei niedrigen Betriebstemperaturen beiträgt. Außerdem wird
die Leistung gegenüber bekannten Pumpen gleicher Abmessung erhöht.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Beispiele
beschränkt. Im Rahmen der Erfindungslehre sind auch andere Anordnungen denkbar.