-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Leitfähigkeit durch die Membran hindurch gemessen wird. Bei Verwendung einer Membran
extrem geringen elektrischen Leitvermögens, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen,
ändert sich der von der Membran gebildete elektrische Widerstand schlagartig beim
Auftreten geringster Undichtigkeiten, durch welche die auf beiden Seiten der Membran
befindlichen, elektrisch leitenden Flüssigkeiten miteinander in Verbindung kommen.
Denn einerseits wird durch die Membranbewegung ein Fördereinfluß auf die Flüssigkeit
selbst im Bereich kleinster Membranporen ausgeübt. Und andererseits ändert sich
der von der Membran gebildete elektrische Widerstand um mehrere Größenordnungen,
sobald die beiderseits der Membran befindlichen Flüssigkeiten durch Poren miteinander
in Verbindung stehen. Die starke Änderung der überwachten, elektrischen Verhältnisse
ermöglicht die Verwendung unaufwenidger und trotzdem sehr zuverlässiger Überwachungsgeräte.
Die Anordnung von Elektroden
an oder in der Membran ist unaufwendig
und bezüglich des Raumbedarfs unproblematisch.
-
Wenn zumindest eine der von der Membran getrennten Betriebsflüssigkeiten
elektrisch leitend ist, kann die Messung stattfinden zwischen dem Inneren der mehrschichtig
ausgebildeten Membran und einer auf der Seite der elektrisch leitenden Betriebsflüssigkeit
außerhalb der Membran vorgesehenen Elektrode, die in einfachster Weise von einem
einen Betriebsraum umgrenzenden Gehäuse gebildet sein kann, sofern dies leitend
ist. Besteht es aus nicht leitendem Werkstoff, kann eine gesonderte Elektrode vorgesehen
werden.
-
Wenn man Wert auf die Feststellung legt, auf welcher Seite die Membran
undicht ist, kann man die beiden Betriebsräume bzw. deren Gehäuse elektrisch voneinander
trennen und voneinander gesondert mit dem Überwachungsgerät verbinden. Wenn dies
nicht möglich ist, werden erfindungsgemäß innerhalb der Membran zwei durch eine
Zwischenmembran elektrisch voneinander getrennte Elektroden vorgesehen, die auch
gesondert voneinander mit dem Überwachungsgerät verbunden werden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in der Weise ausgeführt
werden, daß zwischen zwei äußeren, beiderseits der Membran angeordneten Elektroden
gemessen wird. So ist es beispielsweise denkbar, daß die von der Membran getrennten
Betriebsräume von elektrisch gesonderten Gehäuseteilen umschlossen werden, die jeweils
eine der beiden Eiektroden bilden bzw. enthalten.
-
Die erläuterten Meßprinzipien setzen voraus, daß sich zwichen den
Meßelektroden elektrisch leitende Flüssigkeiten befinden. Auf der Seite der Treibflüssigkeit
läßt sich diese Bedingung leicht erfüllen, weil man Hydraulikflüssigkeit durch geeignete
Zusätze elektrisch leitend maschen kann. Wenn auch die andere Betriebsflüssigkeit,
nämlich die Föderflüssigkeit, elektrisch leitend ist, kann man mit einer innerhalb
der Membran vorgesehenen Elektrode und einer bzw. zwei im Bereich der Betriebsflüssigkeiten
untergebrachten Elektrode(n) eine Membranundichtigkeit bereits dann feststellen,
wenn sie lediglich zwischen einer Membranaußenseite und oder die Elektrode enthaltenden
Membranmitte besteht und bevor somit die Betriebsflüssigkeit von der einen Seite
der Membran zu anderen Seite hinüberdringen kann.
-
Auch wenn Betriebsflüssigkeit nicht leitend ist, können die bis hierher
erläuterten Meßverfahren Verwendung finden, wenn eine Feststellung einer Undichtigkeit
zwischen der Membranmitte und der Treibflüssigkeitsseite ausreicht und wenn somit
der Übertritt gewisser Flüssigkeitsmengen von der einen Seite der Membran auf die
andere Seite in Kauf genommen werden darf. Wenn jedoch beide Betriebsflüssigkeiten
nicht leitend sind oder wenn in dem Fall, daß eine der beiden Betriebsflüssigkeiten
leitend ist und ein Flüssigkeitsübetritt von der einen auf die andere Seite jedenfalls
verhindert werden muß. wird das Verfahren erfindungsgemäß dahingehend variiert,
daß zwischen zwei innerhalb der Membran beiderseits einer Zwischenmembran angeordneten
Elektroden gemessen wird, wobei zumindest auf einer Seite der Zwischenmembran eine
elektrisch leitende flüssige oder in Verbindung mit einer der von der Membran zu
trennenden Betriebsmedien fließfähige Substanz eingeschlossen ist. Wenn die Zwischenmembran
undieht wird, erhält man eine Leitfähigkeitsanzeige zwischen den beiden Elektroden,
weil die auf beiden Seiten der
Zwischenmembran vorhandenen. elektrisch leitenden
Flüssigkeiten miteinancer in Verbindung kommen bzw.
-
weil die auf einer Seite der Zwischenmembran vorgesehene, elektrisch
leitende Flüssigkeit auf die andere Seite der Zwischenmembran gelangt. Man kann
nämlich die die Membran bildenden Teilmembranen so auslegen, daß die Zwischenmembran
jedenfalls früher undicht wird, als gleichzeitig beide äußeren Teilmembranen, so
daß ein Austausch der Membran bei einer Fchleranzeige vorgenommen werden kann, bevor
die Membran in ihrer Gesamtheit undicht geworden ist.
-
Wenn im vorliegenden Zusammenhang von Membranen oder Teilmembranen
zwischen zwei Elektroden gesprochen wird, so ist jeweils vorausgesetzt, daß diese
Membranen bzw. Teilmembranen aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff bestehen.
-
Die Elektroden können zweckmäßigerweise eine feste, blattförmige
Gestalt haben, wobei sie selbstverständlich ausreichende Flexibilität aufweisen
müssen, um die mechanischen Eigenschaften der Gesamtmembran nicht zu beeinträchtigen.
Sie können beispielsweise von einem Drahtgewebe oder einer Metallfolie gebiet sein.
Statt dessen können sie auch von einer zwischen zwei Teilmembranen ausgebreiteten,
elektrisch leitenden Flüssigkeit gebildet sein, die ihrerseits mit einem elektrischen
Elektrodenanschluß verbunden ist Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnung erläutert, die vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Überwachungseinrichtung in Verbindung mit einer Membranpumpe veranschaulicht. Es
zeigt F i g. 1 eine Überwachungseinrichtung mit zwei jeweils außerhalb einer Membran
vorgesehenen Elektroden, Fig.2 eine Ausführung mit einer innerhalb der zu überwachenden
Membran vorgesehen Elektrode, wobei die zweite Elektrode von dem Pumpengehäuse gebildet
ist, Fig.3 eine Ausführung mit einer innerhalb der zu überwachenden Membran vorgesehenen
Elektrode und zwei elektrisch voneinander gesonderten Elektroden in den zugehörigen
Betriebsräumen.
-
Fig. 4 eine Ausführungsform mit zwei innerhalb der zu überwachenden
Membran vorgesehenen Elektroden und einer Gehäuse-Elektrode, Fig.5 eine Ausführungsform
mit zwei ausschließlich innerhalb der zu überwachenden Membran angeordneten Elektroden,
und F i g. 6 eine Ausführungsform mit zwei innerhalb der zu überwachenden Membran
vorgesehenen Elektroden mit einem gleichfalls innerhalb der Membran enthaltenen
Vorrat elektrisch leitender Substanz.
-
Die Membranpumpe gemäß Fig. 1 besteht aus zwei Gehäuseschalen 1,
2. die durch eine Reihe am Umfang angeordneter Schrauben zusammengehalten sind,
die durch strchpunktierte Linien 3 angedeutet sind. Die Gehäuseschalen 1, 2 spannen
zwischen sich den Rand einer insgesamt mit der Bezugsziffer 4 bezeichneten Membran.
Die Gehäuseschalen schließen mit der Membran Betnebsräune 5,6 ein. Der Betriebsraum
5 ist von einem Kolben 7 beaufschlagt, der abgedichtet in der Gehäuseschale 1 geführt
ist und in Pfeilrichtung hin- und herbewegt wird, wobei er die in dem Betriebsraum
5 befindliche Betriebsflüssigkeit unter entsrechender Asulenkung der Membran abwechselnd
nach links und nach rechts hin- und herschiebt. Der Betriebsraum 6 steht mit einem
Saugkanal 8 und einem Druckkanal 9 in Verbindung, die gemäß den darin schematisch
angedeuteten
Rückschlagventilen in Pfeilrichtung durchströmt werden.
Wird der Kolben 7 in F i g. 1 nach links bewegt, so verdrängt die sich gleichfalls
nach links bewegende Membran 4 die im Betriebsraum 6 befindliche Förderflüssigkeit,
die durch den Druckkanal 9 abfließt.
-
Bei der Gegenbewegung wird Förderflüssigkeit durch den Saugkanal 8
angesaugt. Die Betriebsräume 5 und 6 enthalten perforierte, der maximalen Durchbiegung
der Membran entsprechend geformte Anlagewände 10.
-
Diese legen die maximale Auslenkung der Membrane und deren Gestalt
in der Stellung maximaler Auslenkung fest und bestimmen damit das Hubvolumen. Die
Membran besteht aus geeignetem, flexiblem Material wie beispielsweise einem Fluor-Polymer
oder -Elastomer. Zur Erhöhung der Nachgiebigkeit kann sie mit Umfangswellen versehen
sein. Da dies für den Erfindungsgedanken ohne Bedeutung ist, ist es in der Zeichnung
- ebenso wie andere konstruktive Einzelheiten - nicht wiedergegeben. Die Vorrichtungsdarstellung
der Fig.2-6 ist gegenüber derjenigen der F i g. 1 noch weiter vereinfacht. Wohl
verstanden sollen jedoch die vorrichtungsmäßigen Voraussetzungen dieselben sein.
Die Membranen sind der besseren Anschaulichkeit halber übertrieben dick gezeichnet.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 sei vorausgesetzt, daß
die beiden Gehäuseschalen 1,2 nicht elektrisch leitend miteinander verbunden sind
und daß sowohl die Hydraulikflüssigkeit im Betriebsraum 5 als auch die Förderflüssigkeit
im Betriebsraum 6 elektrisch leitend sind. In jeden Betriebsraum 5, 6 ist eine Elektrode
11, 12 dicht und elektrisch isolierend eingeführt. Beide Elektroden sind über Leitungen
13 an ein Überwachungsgerät 14 angeschlossen. Die Membrane besteht - wie auch in
allen unten erläuterten Fällen, in denen nichts anderes vermerkt ist - aus elektrisch
isolierendem Werkstoff.
-
Solange die Membran dicht ist, besteht keine elektrische Verbindung
zwischen den Elektroden 11, 12.
-
Wenn jedoch eine Undichtigkeit auftritt und die Undichtigkeitsstellen
der Membran sich mit elektrisch leitender Flüssigkeit füllen und somit die beiden
Betriebsräume miteinander verbinden, gelangen auch die beiden Elektroden 11, 12
in elektrisch leitende Verbindung, die von dem Überwachungsgerät 14 festgestellt
wird und die Abgabe eines Undichtheitssignals veranlaßt.
-
In Abwandlung der in F i g. 1 dargestellten Ausführung können die
Gehäuseschalen 1, 2 als solche die Elektroden bilden, sofern sie aus elektrisch
leitendem Material bestehen.
-
Im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 ist vorausgesetzt, daß die
beiden Gehäuseschalen 1, 2 aus elektrisch leitendem Werkstoff bestehen und leitend
miteinander verbunden sind, wobei eine von ihnen über eine Leitung 15 mit dem Überwachungsgerät
verbunden ist. Die Membran ist dreischichtig aufgebaut, nämlich aus zwei äußeren,
elektrisch nicht leitenden Teilmembranen 16, 17 und einer inneren, elektrisch leitenden
Teilmembran 18, die über eine Leitung 19 mit dem Überwachungsgerät verbunden ist.
Die mittlere Teilmembran besteht beispielsweise aus einem Metallnetz oder einer
elektrisch leitenden Beschichtung einer oder beider Teilmembranen 16, 17. Wenn man
voraussetzt, daß sowohl die Hydraulikflüssigkeit im Betriebsraum 5 als auch die
Förderflüssigkeit im Betriebsraum 6 elektrisch leitend sind, gelangt beim Auftreten
einer Undichtigkeit in einer der beiden äußeren Teilmembranen die innere Teilmembran
18 in elektrisch leitende Verbindung mit der Flüssigkeit in demjenigen Betriebsraum,
auf dessen Seite die Undichtigkeit aufgetreten ist, und damit auch mit dem Gehäuse,
so daß das Überwachungsgerät anspricht. Diese Ausführung hat gegenüber derjenigen
gemäß F i g. 1 den Vorteil, daß das Uberwachungsgerät bereits dann anspricht, wenn
eine Teilmembran undicht wird, während die andere Teilmembran noch dicht ist.
-
Es ist daher ausgeschlossen, daß Betriebsflüssigkeit durch die angezeigte
Undichtigkeit von dem einen Betriebsraum in den anderen gelangt.
-
Wenn man die Gehäusehälften elektrisch voneinander trennt, wie dies
bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 vorausgesetzt ist, kann man unter sonst
gleichen Voraussetzungen wie im Fall der F i g. 2 auch eine Anzeige darüber gewinnen,
auf welcher Seite die Membran undicht ist. Zu diesem Zweck werden die beiden Gehäuseschalen
gesondert über Leitungen 20, 21 mit dem Überwachungsgerät verbunden, und es erfolgt
eine unterschiedliche Anzeige, je nachdem, ob die elektrisch leitende Teilmembran,
die mit der Leitung 19 verbunden ist, über eine entsprechende Undichtigkeit der
Teilmembran 16 mit der Gehäuseschale 2 und der Leitung 20 oder über eine Undichtigkeit
in der Teilmembran 17 mit der Gehäuseschale 1 und der Leitung 21 elektrisch verbunden
wird.
-
Bei der Ausführung gemäß F i g. 4 ist vorausgesetzt, daß die beiden
Gehäusehälften 1, 2 elektrisch leitend sind und auch elektrisch miteinander verbunden
sind.
-
Sie sind über eine Leitung 22 an das Überwachungsgerät angeschlossen.
Die Membran ist aus fünf Teilen aufgebaut, nämlich aus zwei äußeren und einer mittleren
Teilmembran 23, 24, 25 aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff und zwei im Einspannbereich
angeordneten, elektrisch nicht leitenden Ringen 26, 27, innerhalb deren scheibenförmige
Hohlräume 28,29 gebildet sind, die mit einer Elektrolytflüssigkeit gefüllt sind
und über Elektroden 30, 31 an das Überwachungsgerät angeschlossen sind. Die elektrolytitgefüllten
Räume 28, 29 bilden je eine der innerhalb der Membran gebildeten Elektroden zur
Feststellung einer Undichtheit. Wird beispielsweise die äußere Teilmembran 23 undicht,
so entsteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Leitungen 22 und 30,
und es kann gezielt eine Undichtigkeit dieser Teilmembran angezeigt werden. Entsprechendes
gilt für eine Undichtigkeit der äußeren Teilmembran 25 und eine Anzeige über die
Leitungen 22 und 31.
-
Fünfschichtig ist auch die Membran in dem Ausführungsbeispiel gemäß
F i g. 5 aufgebaut, nämlich aus drei in der Darstellung nicht schraffierten, nicht
elektrisch leitenden Teilmembranen und zwei durch Schwärzung hervorgehobenen, elektrisch
leitenden Teilmembranen 32, 33, die über Leitungen 34, 35 mit dem Überwachungsgerät
verbindbar sind. Eine weitere Leitung 36 ist mit dem Gehäuse verbunden, das aus
zwei elektrisch miteinander verbundenen Gehäuseschalen aus elektrisch leitendem
Material besteht. Die Funktionsweise ist dieselbe wie im Ausführungsbeispiel gemäß
F i g. 4.
-
Bei den bislang erläuterten Ausführungsbeispielen wurde vorausgesetzt,
daß sowohl die Hydraulikflüssigkeit als auch die Förderflüssigkeit elektrisch leitend
sind.
-
Wenn diese Voraussetzung nicht erfüllt ist, bietet sich die Ausführung
gemäß F i g. 6 an, die - soweit nicht ausdrücklich vermerkt - derjenigen gemäß F
i g. 4 gleicht. Lediglich die Leitungen 30, 31 sind an das Uberwachungsgerät angeschlossen.
Angezeigt wird eine Undichtigkeit in der mittleren Membran 24. Dies ist deshalb
möglich, weil innerhalb der Membran ein
Vorrat elektrisch leitender
Flüssigkeit in den Räumen 28,29 zur Verfügung steht.
-
Statt eines Vorrats elektrisch leitender Flüssigkeit innerhalb der
Membran können auch Stoffe verwendet werden, die durch Anwesenheit von Betriebsflüssigkeit
in den fließfähigen Zustand überführt werden. indem sie darin gelöst oder dispergiert
werden und sie dabei elektrisch leitend machen. Die auf diese Weise gewonnene Anzeige
einer etwaigen Undichtigkeit der mittleren Teilmembran 24 genügt in der Praxis im
allgemeinen
selbst dann, wenn ein Übertritt von Betriebsflüssigkeit aus einem Betriebsraum in
den anderen absolut verhindert werden muß, weil man die mittlere Teilmembran mit
einer etwas geringeren Dauerbiegewechselbeständigkeit ausstatten kann, als die beiden
äußeren Teilmembranen, so daß mit hinreichender Sicherheit davon ausgegangen werden
kann, daß die mittlere Teilmembran undicht wird, bevor beide äußeren Teilmembranen
undicht werden