DE2421487A1 - DIAPHRAGM PUMP - Google Patents
DIAPHRAGM PUMPInfo
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
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- F04B43/0009—Special features
- F04B43/0054—Special features particularities of the flexible members
Description
Membranpumpe
(Priorität: 24. Mai 1973, USA, Fr. 363 642)Diaphragm pump
(Priority: May 24, 1973, USA, Fr. 363 642)
Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe.The invention relates to a diaphragm pump.
Membranpumpen werden in weitem Maße zur Dosierung von fließfähigen Materialien in Prozessen verwendet. Sie dienen ferner zur Förderung korrosiver oder schmirgelnder Materialien, die durch die Membran von den beweglichen Teilen der Pumpe getrennt werden.Diaphragm pumps are widely used for metering flowable Materials used in processes. They also serve for promotion Corrosive or abrasive materials that are separated from the moving parts of the pump by the diaphragm.
Ein Beispiel für eine Membranpumpe ist in der US-PS 3 551 076 beschrieben. Diese Pumpe enthält eine hydraulisch hin- und herbewegte Membran, die ihrerseits eine rohrfö'rmige Membran antreibt, durch die das Material gepumpt wird. Diese Membran besteht aus einem flexiblen Schlauch mit zylindrische Form und gleichmäßigem Durchmesser. Diese Pumpe hat jedoch keinen optimalen Wirkungsgrad. Sie h.it ferner den Nachteil, daß die Wandbeanspruchungen verhältnismäßig hoch sind und somit verhältnismäßig schnell eine Ermüdung des Materials eintritt.An example of a diaphragm pump is described in US Pat. No. 3,551,076. This pump contains a hydraulically reciprocating membrane, which in turn drives a tubular membrane through which the material is pumped. This membrane consists of a flexible tube with a cylindrical shape and a uniform diameter. However, this pump does not have optimal efficiency. It also has the disadvantage that the wall loads are relatively are high and therefore fatigue of the material occurs relatively quickly.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe zu schaffen, deren Membran eine möglichst wirkungsvolle Form hat und bei der die Wandbeanspruchungen möglichst gering sind.The invention is based on the object of creating a diaphragm pump whose diaphragm has the most effective shape possible and where the wall loads are as low as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die schlauch- oder rohrförmige Membran elliptische Form hat. Die elliptische Form hat gegenüber der bekannten kreisförmigen Form verschiedene Vorteile. Sie nähert sich besser einerflachen Membran an, die die wirkungsvollste Form darstellt. Bei einer bestimmten Größe und Verdrängung wird der elliptische Schlauch weniger ausgelenkt als ein kreisförmiger. Daher werden die Wandbeanspruchungen verringert und die Lebensdauer erhöht. Ferner ist beim elliptischen Schlauch die Auslenkungsrichtung der Wand vorherbestimmt, während der kreisförmige Schlauch in Richtung der schwächsten Wandstelle ausgelenkt wird. Die Auslenkungsrichtung ist bei kreisförmigen Schläuchen also unbestimmt.According to the invention, this object is achieved in that the tubular or tubular membrane has an elliptical shape. the elliptical shape has various advantages over the known circular shape. It better approaches a flat one Membrane, which is the most effective form. At a certain size and displacement, the elliptical tube becomes less deflected than a circular one. Therefore, the wall stresses are reduced and the service life is increased. Furthermore is in the case of the elliptical hose the direction of deflection of the wall is predetermined, while the circular hose in the direction of the the weakest part of the wall is deflected. The direction of deflection is therefore indefinite in the case of circular hoses.
Der elliptische Schlauch wird'fast vollständig in einer Richtung nach innen ausgelenkt. Dagegen wird der kreisförmige Schlauch in einer Ebene nach innen und in der gegenüberliegenden Ebene nach außen ausgelenkt. Dies hat zur Folge, daß bei kreisförmigen Schläuchen verhältnismäßig größere Gehäuse notwendig sind, damit er die Gehäusewand nicht berühren kann. Schließlich kann sich der elliptische Schlauch verhältnismäßig leicht nach außen aufblähen, wenn er mit dem Kolben außer Tritt kommt. Der kreisförmige Schlauch widersteht dem Aufblähen unter gewissen Umständen.The elliptical tube is almost completely unidirectional deflected inwards. In contrast, the circular hose is inwardly in one plane and inward in the opposite plane deflected outside. This has the consequence that with circular hoses relatively larger housings are necessary so that he can Cannot touch the housing wall. Finally, the elliptical tube can inflate outward relatively easily when he gets out of step with the butt. The circular tube resists inflation under certain circumstances.
Vorzugsweise hat die rohrförmige Membran kreisförmige Endquerrschnitte, durch die die Befestigung der Membran am Membrankopf erleichtert wird. Die elliptische Form hat zwar viele Vorteile, nachteilig ist jedoch, daß ein elliptisch geformter Schlauch nur schwer am Membrankopf zu befestigen und diesem gegenüber abzudichten ist. Daher ist erfindungsgemäß ein sänfter oder glatter Übergang vom elliptischen. Mittelabschnitt zu den kreisförmigen Abschnitten an beiden Enden des Schlauches vorgesehen.Preferably, the tubular membrane has circular end cross-sections, which makes it easier to attach the membrane to the membrane head will. Although the elliptical shape has many advantages, it is disadvantageous that an elliptically shaped hose is difficult to be attached to the membrane head and to be sealed against it. Therefore, according to the invention, a gentler or smooth transition from elliptical. Middle section to the circular sections provided at both ends of the hose.
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Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:Based on the embodiment shown in the drawing the invention is explained in more detail below. Show it:
Fig. 1 den Querschnitt einer Pumpe;1 shows the cross section of a pump;
Fig. 2 die zum Teil geschnittene Draufsicht auf das Ende der Pumpe;Fig. 2 is the partially sectioned plan view of the end of the Pump;
Fig. 3 die zum Teil geschnittene Draufsicht von oben; Fig. "4 den Querschnitt der elliptischen Schlauchmembran; Fig. 5 den Querschnitt 5-5 der Fig. 4; Fig. 6 die Draufsicht auf die Membran von oben; und Fig. 7 die Ansicht des Endes der Membran.3 shows the partially sectioned plan view from above; 4 shows the cross section of the elliptical tube membrane; Fig. 5 shows the cross section 5-5 of Fig. 4; 6 shows the plan view of the membrane from above; and Fig. 7 is a view of the end of the membrane.
Die in den Fig.■1 bis 3 gezeigte Membranpumpe enthält einen hin- und herbeweglichen Kolben 10, der durch einen nichtgezeigten Motor angetrieben wird. Eine flache Haupt-Scheibenmembran 12 wird hydraulisch zwischen Auflageblöcken 14 und 16 ausgebogen. Die Auflageblöcke 14 und 16 begrenzen die Bewegungsstrecke der Membran. Die flache Scheibenmembran 12 ist so klein wie möglich und erlaubt andererseits die maximal erforderliche Verschiebung, ohne daß sie bei der Dehnung übermäßigen Beanspruchungen ausgesetzt wird. Das Profil der Auflageblöcke 14 und 16 muß eine etwas größere Verschiebung erlauben, als'der Kolben erreichen kann, so daß die Pumpe während des Betriebs nicht entlastet werden kann.The diaphragm pump shown in Figs. ■ 1 to 3 contains a back and movable piston 10 driven by an engine not shown is driven. A main flat disc diaphragm 12 becomes hydraulic bent between support blocks 14 and 16. The support blocks 14 and 16 limit the range of movement of the membrane. the flat disc membrane 12 is as small as possible and allows on the other hand the maximum displacement required without being subjected to excessive stresses during elongation. The profile the support blocks 14 and 16 must have a slightly larger displacement allow, als'der piston can reach, so that the pump during operations cannot be relieved.
Die Treib- oder Steuerflüssigkeit verbindet den Kolben 10 mit der einen Seite der flachen Membran 12. Die Treibflüssigkeit wird durch ein nichtgezeigtes Öl-Nachfüllventil ergänzt. Während der Neufüllung werden ein Sicherheitsventil 18 und ein Entlüftungsventil. 20 benötigt. The driving or control fluid connects the piston 10 with the one side of the flat membrane 12. The propellant liquid is through an oil refill valve, not shown, added. During the refilling, a safety valve 18 and a vent valve. 20 required.
Beim Auslaßhub begrenzt und trägt der Auflageblock 16 die flache Membran 12, so daß sie nicht überdehnt werden und reißen kann. Übersteigt der Auslaßdruck den zulässigen Druck des Systems, so öffnet das Sicherheitsventil 18 zum Schutz der Bauteile der Pumpe.During the exhaust stroke, the support block 16 limits and carries the flat Membrane 12 so that it cannot be overstretched and tear. If the outlet pressure exceeds the permissible pressure of the system, the safety valve 18 opens to protect the components of the pump.
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242U87 -4- 242U87 -4-
Beim Saughub begrenzt und trägt der Auflageblock 14 die flache Kembran 12, so daS sie nicht überdehnt werden und reißen kann. Übersteigt der Unterdruck den am Öl-iTachfüllventil eingestellten Druck, so öffnet dieses und das Öl kann in die Yerschiebungskammer eintreten, so daß Ölverluste, beispielsweise an der Kolbendichtung oder am Entlüftungsventil ersetzt werden.During the suction stroke, the support block 14 limits and carries the flat membrane 12 so that it cannot be overstretched and tear. Exceeds the negative pressure is the pressure set on the oil-I refill valve, so this opens and the oil can enter the Yerschiebungskammer, so that oil losses, for example at the piston seal or replaced on the vent valve.
Eine rohr- oder schlauchf örmige Membran 22 ist im Membrankopfgehäuse 24 befestigt, das eine die Schlauchmembran 22 umschließende Zwischenkammer bildet. Zum Füllen und nachfüllen der Zwischenkammer mit Treibflüssigkeit, die mit der zu fördernden Flüssigkeit kompatibel ist, dienen ein Füllstopfen 26 und ein Ablaßstopfen 28. Als Zwischen-Treibflüssigkeit eignen sich Wasser oder andere mit der zu pumpenden Flüssigkeit kompatible Flüssigkeiten.A tubular or hose-shaped membrane 22 is in the membrane head housing 24 attached, which forms an intermediate chamber surrounding the hose membrane 22. For filling and refilling the intermediate chamber a filling plug 26 and a drain plug 28 are used for propellant liquid which is compatible with the liquid to be conveyed. Water or other liquids compatible with the liquid to be pumped are suitable as the intermediate driving liquid.
Die flexible Schlauchmembran bildet für das zu pumpende Material einen Kanal. Das Material tritt durch einen Einlaß 30 ein und verläßt die Pumpe durch einen Auslaß 32. Am Einlaß und Auslaß sind Kugel-Rückschlagventile 34 bzw. 36 angeordnet, die die Material— strömung durch die Schlauchmembran nur in einer Richtung zulassen.The flexible hose membrane forms a channel for the material to be pumped. The material enters and exits through inlet 30 the pump through an outlet 32. Ball check valves 34 and 36, respectively, are arranged at the inlet and outlet, which the material- only allow flow through the hose membrane in one direction.
Die Schlauchmeiabran 22 ist in den Fig. 4 bis 7 im einzelnen gezeigt. Sie enthält einen elliptischen Mittelabschnitt 38 und kreisförmige Endabschnitte 40 und 42. Der Mittelabschnitt und die Endabschnitte, sind jeweils durch glatte Übergangsbereiehe 44 und 46 miteinander verbunden.The hose meiabran 22 is shown in detail in FIGS. It includes an elliptical central section 38 and circular End sections 40 and 42. The middle section and the end sections, are connected to one another by smooth transition areas 44 and 46, respectively.
Die Pumpe arbeitet folgendermaßen. Zunächst werden die Membranen 12 und 22 synchronisiert, so daß die Schlauchmembran 22 vollständig entspannt ist, wenn die Scheibenmembran 12 am Auflageblock 14 anliegt. Dies erlaubt die Ausnutzung der vollen Ausbiegung beider Membranen bei minimaler Beanspruchung der Schlauchmembran- 22. Dabei besteht keine Gefahr, daß sie in der Stellung des vollen Hubs zusammenfällt .The pump works as follows. First, the membranes 12 and 22 are synchronized so that the hose membrane 22 is completely relaxed when the disk membrane 12 rests on the support block 14. This allows the full deflection of both membranes to be used with minimal stress on the tubular membrane 22 there is no danger of it collapsing in the full stroke position .
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Die Treibflüssigkeit in der vom Membrankopfgehäuse 24 umschlossenen Zwischenkainmer wirkt als hydraulische Kupplung zwischen der Scheibenmembran 12 und der Schlauchmembran 22. Beim Auslaß- oder Arbeijbshub der Pumpe drückt der Kolben 10 die flache Membran 12 nach außen. Hierdurch wiederum wird die Schlauchmembran 22 nach innen ausgebogen, so daß sich ihr Querschnitt verringert. Beim Saughub ist die Verschiebungsrichtung umgekehrt, so daß die Schlauchmembran 22 in ihre normale entspannte Form zurückkehrt. Arbeiten beide Membranen nach richtiger Füllung synchron zueinander, so biegen sich die breiten Wände der Schlauchmembran aus ihrem entspannten Zustand nur nach innen. Wegen der elliptischen Form der Membran 22 kehrt sie mit Sicherheit in die entspannte elliptische Form zurück.The propellant fluid is enclosed in the membrane head housing 24 Zwischenkainmer acts as a hydraulic coupling between the disc membrane 12 and the hose membrane 22. During the exhaust or working stroke the pump pushes the piston 10 the flat membrane 12 outward. This, in turn, causes the hose membrane 22 to be bent inwards, so that their cross-section is reduced. During the suction stroke is the direction of displacement reversed so that the tubular membrane 22 returns to its normal relaxed shape. Work on both membranes If the filling is correct, synchronously with one another, the wide walls of the tubular membrane only bend inward from their relaxed state. Because of the elliptical shape of the diaphragm 22, it will surely return to the relaxed elliptical shape.
Die Prozeßflüssigkeit strömt durch die Schlauchmembran 22 vertikal nach oben. Mit Hilfe der Kugel-Rückschlagventile 34 und 36 kann die Flüssigkeit bei jedem Kolbenhub ebenso wie bei einer normalen Membranpumpe gepumpt werden.The process liquid flows through the hose membrane 22 vertically up. With the help of the ball check valves 34 and 36, the Liquid can be pumped with each piston stroke in the same way as with a normal diaphragm pump.
Die.Schlauchmembran 22 kann aus einem beliebigen elastomeren Material bestehen, das gegenüber derzu pumpenden Flüssigkeit beständig ist und eine hohe Biegefestigkeit aufweist. Derartige Materialien sind unter anderem Nitrilbutadien, chlorosulfoniertes Polyäthylen und Fluorelastomere. Die flache Membran 12 besteht aus geformtem Urethan oder einem ähnlichen, ebenso zähen, festen und biegefestem Material. Dies ist ein elastomeres Material, das sich wählend der Verdrängung dehnt. Daher kann die Membran 12 an ihren Kanten starr eingespannt werden. Bei anderen bekannten Verdrängungspumpen wird für die Häuptmembran ein flexibles, jedoch starreres Material verwendet, das mit dem zu pumpenden Fluid chemisch kompatibel ist. Deswegen müssen flache Membranen mit größerem Durchmesser verwendet werden, wobei dieses Material während des Biegens kaltfließt. Die erfindungsgemäße elastomere Scheibenmembran ist kleiner, biegsamer und hat bessere Dichtungseigenschaften, wobei kein Kaltfließen eintritt.Die.Schlauchmembran 22 can be made of any elastomeric material exist, which is resistant to the liquid to be pumped and has a high flexural strength. Such materials are including nitrile butadiene, chlorosulfonated polyethylene and Fluoroelastomers. The flat membrane 12 is made of molded urethane or a similar, just as tough, strong and flexurally resistant material. This is an elastomeric material that is chosen to be of displacement stretches. The membrane 12 can therefore be rigidly clamped at its edges will. In other known positive displacement pumps, a flexible, but more rigid material is used for the main diaphragm, that is chemically compatible with the fluid being pumped. Therefore, flat membranes with a larger diameter must be used, this material cold flowing during bending. The elastomeric disk membrane of the invention is smaller, more flexible, and has better sealing properties, with no cold flow occurring.
PatentansprücheClaims 409885/0348409885/0348
Claims (1)
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