DE2840089A1

DE2840089A1 - Pumpenvorrichtung

Info

Publication number: DE2840089A1
Application number: DE19782840089
Authority: DE
Inventors: Rune Schmechtig
Original assignee: Tudor AB
Current assignee: Tudor AB
Priority date: 1977-09-12
Filing date: 1978-09-12
Publication date: 1979-03-22
Also published as: NO154975C; YU40344B; NO154975B; CA1111911A; NO783070L; US4269906A; IN150056B; YU210578A

Description

PFENNING · MAAS · SEILER · MEINIG

PATENTANWÄLTE BERLIN · MÜNCHEN · AUGSBURG

LEMKE · SPOTT

Patentanwälte · Kurfürstendamm170 ■ D1000 Berlin 15

Case 733

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Pf/St

J. Pfenning, Dipl.-lng. ■ Berlin Dr. I. Maas, Dipi.-Chem. - München H. Seiler, Dipl.-lng. · Berlin K. H. Meinig, Dipl.-Phys. -Berlin J. M. Lemke, Dipt.-Ing. - Augsburg Dr. G. Spott, Dipl.-Chem. · München

BÜRO BERLIN: Kurf ürstendamm 170 D1000 Berlin 15

Telefon:
030-8812008/8812009

Telegrammadresse: Seilwehrpatent

Berlin Date

12. September 1978

AKTIEBOLAGET TUDOR

S-T7281 Sundbyberg SCHWEDEN

Pumpenvorrichtung

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpenvorrichtung zur Erzielung eines intermittierenden Pumpvorganges jjzw. für die Zirkulation eines Fluids. Die Pumpenvorrichtung besteht aus einem Pumpengehäuse mit einem Primär- und einem Sekundärteil, sowie einer dazwischen liegenden elastischen Membrane. Darüberhinaus gibt es keine beweglichen Teile, Auf die eine Seite der Membrane, die Primärseite, wirkt ein variierender Druck ein.

Die vorliegende Pumpenvorrichtung soll insbesondere einen Umlauf, also eine Zirkulation von Gas oder Flüssigkeit herbeiführen. Besonders geeignet sind Pumpenvorrichtungen in den Fällen, wo eine Zirkulation gleichzeitig in mehreren Gefäßen oder Zellen aufrechterhalten werden muß, wobei das Fluid des jeweiligen Gefäßes mit keinem anderen Gefäß in Verbindung stehen darf. Einen Spezialfall gemäß der Erfindung stellt hierbei eine mehrzellige Akkumulatorenbatterie dar, wobei Luft in denElektrolyten hineingepumpt wird und durch diesen nach oben "blubbern" kann und auf diese Weise eine Elektrolyt-Zirkulation bewirkt. Eine bekannte Vorrichtung für diesen Zweck ist als Stand der Technik in dem schwedischen Patent 226 673 beschrieben.

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Akkumulatorenzellen sind auch ein Beispiel für den Fall, daß das zirkulierende Medium nicht von außerhalb, sondern innen im Gefäß genommen werden muß. Pumpenvorrichtungen gemäß der Erfindung haben eine elastische Membrane, auf deren Primärseite ein variierender Druck einwirkt und die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie bei Druckzunahme in der Weise funktioniert, daß die Sekundärseite der Membrane zuerst die Einlaßöffnungen abdeckt und danach das Fluid im Pumpengehäuse durch die Auslaßöffnungen hinauspreßt. Die Druckzunahme wird am einfachsten durch eine weitere Pumpe, eine Primärpumpe, welche Druckluft in regelmäßig variierenden Pulsionen erzeugt, erzielt. Die Druckvariationen können auch von einem anderen Medium, z.B. öl, übertragen oder auch durch mechanische Einwirkung erzielt werden. Die Membrane hat zweckmäßigerweise die Form einer Blase, wobei die Innenseite der Blase die Primärseite und die Außenseite der Membrane die Sekundärseite ist. Die Form des Plampengehäuses ist in einer bevorzugten Ausführungsform von der Art, daß der Abstand zwischen dessen Primär- und Sekundärteilen am Auslaß größer ist als beim Einlaß. Zweckmäßig kann es auch sein, daß die Membrane, die aus einem homogenen Material besteht, in dem Teil, der die Auslaß- Öffnungen abdecken toll, dicker ist als in dem Teil, der die Einlaßöffnungen abdecken soll.

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Die Erfindung soll nachstehend unter Hinweis auf die Abbildungen in einer bevorzugten Ausführungsform näher beschrieben werden;

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 2 ein Anwendungsbeispiel.

Die Pumpenvorrichtung besteht aus einem Pumpengehäuse mit zwei Teilen, einem Primärteil 2 und einem Sekundärteil 1. Die Teile werden durch ein Verbindungselement 4 zusammengehalten. Zwischen den beiden Teilen des Pumpengehäuses befindet sich eine Membrane 3 in Form einer Blase, die an ihrem Rand 10 zwischen den beiden Teilen des Pumpengehäuses festgeklemmt ist. Der Primärteil des Pumpengehäuses ist mit Kanälen 6 versehen für die Verbindung mit weiteren ähnlichen Pumpenvorrichtungen in einem System oder mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Druckluftpulsionen mit regelmäßiger Frequenz. Der Sekundärteil des Pumpengehäuses hat Einlaßöffnungen 8 sowie eine Auslaßöffnung 9. Die Abbildung zeigt die Pumpenvorrichtung in Ruhestellung, d.h., daß auf die Primärseite der Membrane keinerlei überdruck ausgeübt wird. Zwischen den beiden Teilen des Pumpengehäuses befindet seih ein Raum 7, in dem sich die Membrane ausdehnen kann. Der Spalt zwischen den Teilen des Pumpengehäuses

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ist am größten an der Auslaßöffnung 9 und wesentlich kleiner am Einlaß 8. Placierung und Anzahl der Auslaß- und Einlaßöffnungen können natürlich weitgehend variieren im Rahmen der Erfindung, und in der bes chriebenen Ausführungsform kann z.B.'eine Anzahl von Einlaßöffnungen in einem Ring rund um den Sekundärteil des Pumpengehäuses angebracht werden. Auch die Ausformung der Kanäle im Primärteil kann je nach Verwendungszweck und Ausführungsform variieren. Diese Variationen wirken sich in keiner Weise auf die prinzipielle Funktion der Pümpenvorrichtung aus.

Die Pumpenvorrichtung funktioniert wie folgt: Durch die Kanäle 6 im Primärteil des Pumpengehäuses werden Druckpulsionen mit einem überdruck von ca. 0,1 MPa und einer Frequenz in der Größenordnung von 0,5 - 1 Hz geliefert. Bei Steigerung des Drucks erfolgt eine ungefähr gleichmäßige Expansion der Membrane, was dazu führt, daß die Einlaßöffnungen 8 von der Sekundärseite der Membrane schnell abgedeckt werden. Die weitere Expansion hat dann zur Folge, daß die Flüssigkeit im Raum 7 innen im Pumpengehäuse durch die Auslaßöffnung 9 hinausgedrückt wird. An diese Auslaßöffnung kann z.B. ein Schlauch 5 angeschlossen sein. Das Gesamtvolumen der Auslaßöffnung und des Schlauches muß indessen wesentlich kleiner sein als das Volumen des

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Raumes 7. Wenn der Druck abnimmt und die Membrane in ihre Äusgangslage zurückgeht, d.h. dicht am Primärteil des Pumpengehäuses anliegt, erfolgt zuerst eine gewisse Wiederansaugung des ausgepumpten Materials, die jedoch aufhört, sobald die Einlaßöffnungen 8 wieder geöffnet sind. Um das Wiederansaugen zu verringern, kann die Auslaßöffnung oder der Schlauch mit einem Rückschlagventil versehen werden.

Fig. 2 zeigt den früher erwähnten Anwendungsfall, soweit es die Erzeugung einer Elektrolyt-Zirkulation in einer mehrzelligen Akkumulatorenbatterie betrifft. In der Abbildung sind nur zwei Zellen gezeigt, wohingegen bei der praktischen Anwendung eine Batterie aus mehr als 100 Zellen bestehen kann. Jede Zelle besteht aus einem Zellengefäß 11, in dem sich Elektroden 12 und Elektrolyt 13 befinden. Die Pumpenvorrichtung 14 gemäß der Erfindung befindet sich oberhalb des Elektrolytniveaus 15 und ist in diesem Beispiel als fest in den Deckel einmontierte Vorrichtung gezeigt. Die Einlaßöffnungen der Pumpenvorrichtung befinden sich dann in einem Gasraum über dem Elektrolyten, während die Mündung des an die Auslaßöffnung angeschlossener Schlauches sich nahe am Boden des Zellengefäßes befindet.

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Die Schläuche 5 können dann ihrerseits an Vorrichtungen angeschlossen sein, um eine größtmögliche Elektrolyt-Zirkulation zu erzielen. Durch diese Anordnung wird völlig vermieden, daß Luft von außerhalb des Zellengefäßes angesaugt wird zur Bewirkung der Zirkulation, sondern diesi erfolgt allein durch das Gas, das sich bereits in dem jeweiligen Zellengefäß befindet.

Zusammenfassend ist nochmals festzustellen: Wenn die als ges chlossener Balgen ausgebildete Membrane 10 der Membranpumpe über die Leitung 6 mit einem Druckmittel beaufschlagt wird, wird der Balgen zunächst in der Druckritehtung gestreckt , so daß der kalottenförmige Teil abgehoben wird. Die Schließung der Öffnungen 8 erfolgt mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung, so daß ein Teil des in der Pumpe aufgenommenen Mediums über die Öffnungen 8 abgeführt wird und nach Schließung der Öffnungen 8 durch das Druckmedium der wenn auch größere restliche Teil der Flüssigkeit gegen den in dem Schlauch anstehenden hydrostatischen Druck ausgestoßen wird. Bei Druckentlastung der Leitung 6 hebt sich zunächst die Kalotte der Membran von der Öffnung 9 ab, so daß die Flüssigkeit durch die Bohrung 9 zurückströmt aufgrund der kommunizierenden Wirkung des höher liegenden Pegels der Flüssigkeit. Gleichzeitig erfolgt auch eine Ansaugung

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durch die sich elastisch zurückverformende Membrane, so daß der Puinpenrauiu zu einem erheblichen Teil über die Leitung 9 gefüllt wird, bevor die Öffnungen 8 bei endgültiger Zurückverformung der Membrane geöffnet werden. Der durch die öffnungen 8 eingesaugte Teil des Mediums wird daher geringer sein als der durch die Leitung 9 angesaugte Teil. Es besteht unter Umständen die Möglichkeit, daß beim Pumpen und Rücksaugen sich ein Gleichgewicht insoweit einstellen kann, als lediglich die durch die Leitung 9 angesaugte Flüssigkeit beim nächstfolgenden Hub wieder in die Leitung zurückgefördert wird, und der durch die öffnungen 8 angesaugte Teil auch beim Pumpenhub wieder ausgestoßen wird. Um dieses Gleichgewicht zu beseitigen, insbesondere bei Verwendung für Akkumulatoren, ist es gegebenenfalls erforderlich, in der Bohrung 9 ein Rückschlagventil anzuordnen, dessen Schließkraft natürlich beim Pumpenhub überwunden werden muß. Damit kann beim Pumpenhub eine sofortige Schließung der Öffnungen 8 erreicht werden, wenn Querbohrungen im Körper 2 zu den öffnungen 8 geführt werden, da bei Auftreten des Druckes die öffnungen 8 wenigstens gleichzeitig geschlossen werden mit dem Abheben der Kalotte der Membrane nach unten, was zur Folge hat, daß gegebenenfalls das . gesamte in der Pumpe aufgenommene Volumen auch gegen den

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in dem Schlauch 5 anstehenden Druck ausschließlich durch die Bohrung 9 ausgestoßen wird. Man kann auch in dem Körper 2 eine Ringnut 12 anordnen, so daß nur eine Querbohrung angebracht wzu werden braucht, was herstellungstechnisch keinerlei Schwierigkeiten bereiten dürfte. Auf diese Weise könnte man bei gleichzeitiger Anordnung eines Rückschlagventils erreichen, daß der gesamte Pumpenraum praktisch ausschließlich über die Leitungen 8 beim Saughub mit dem Gas gefüllt wird, so daß beim anschließenden Pumpenhub nur Gas durch die Bohrung 9 ausgestoßen wird, wodurch der angestrebte Zweck in vollkommener Weise sich erreichen läßt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.) Pumpvorrichtung zur Erzielung eines intermittierenden Pumpvorgäng's beziehungsweise Zirkulation eines Fluids (Gas oder Flüssigkeit), bestehend aus einem Pumpengehäuse mit zwei Teilen, Primär¹- und Sekundärteil, sowie einer dazwischen liegenden elastischen Membrane, auf deren eine Seite, die Primärseite, ein variierender Druck ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet , daß die andere Seite der Membrane, die Sekundärseite, bei jedem Pumpzyklus zuerst die Einlaßöffnungen abschließt und anschließend das Fluid durch die Auslaßöffnung . hinauspreßt. .

2. Pumpvorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane als eine Blase ausgebildet ist, wobei die Innenseite die Primärseite und die Außenseite die Sekundärseite ist.

3. Pumpvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Primär- und Sekundärteilen des Pumpengehäuses am Auslaß größer ist als am Einlaß.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Puinpenvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane aus homogenem Material besteht, wobei der Teil, der die Auslaßöffnungen abdecken soll, dicker ist als der Teil, der "die Einläßöffnungen abdecken soll. -

5. Verfahren zum Betrieb einer Pumpenvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Primärseite ausgeübte variierende Druck aus Druckpulsionen mit regelmäßiger Frequenz besteht.

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