DE3121103C2 - Membranpumpe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Membranpumpe, bei der das primäre Arbeitsmedium eine rohrförmig ausgebildete Schlauchmembrane innerhalb beaufschlagt und bei der sich das sekundäre Medium in einer die Membran umgebenden Pumpenkammer befindet, welche einerseits von einem vorzugsweise kugelförmigen Membrangehäuse und andererseits von der äußeren Mantelfläche der Schlauchmembran, die mit ihren beiderseitigen Enden im Gehäuse eingespannt ist, begrenzt ist. Die Erfindung stellt sicher, daß bei den gattungsmäßigen Membranpumpen in Mehrfachanordnung die zur Regelung des Haushalts an primärem Arbeitsmedium notwendigen Armaturen auf ein Mindestmaß, d.h. konkret auf jeweils eine einzige Anordnung für die gesamte Mehrfach anordnung reduziert werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß mindestens zwei Verbindungsarmaturen, von denen jede jeweils ein kugelförmiges Gehäuse mit einem Leistungsteil verbindet, mit einem Ventilgehäuse verbunden sind, in welchem für jedes kugelförmige Gehäuse ein Ventilsatz, bestehend aus einem Saugventil und einem Überdruckventil, angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe, ausgebildet als hydraulisch betätigte Verdrängungspumpe, insbesondere zum Pumpen eines dickflüssigen und abrasiven oder mit Festkörpern beladenen sekundären fließfähigen Mediums, mit einem von dem sekundären Medium durchströmten Pumpteil, welches als integraler Teil in eine Rohrleitung für das zu pumpende sekundäre Medium cinsetzbar ist und saug- und druckseitig mit je einem Rückschlagventil versehen ist, und mit einem als gesonderte Einheit ausgebildeten Leistungsteil, welches mit dem Piimpteil über eine ein primäres fließfähiges Arbeitsmedium führende VerbindungsarniaUir gekoppelt ist, wobei das primäre Arbeitsmedium eine rohrförmig ausgebildete, aus clastomercin Material bestehende Membran, die die Form eines zylindrischen Schlauchs

aufweist, innerhalb beaufschlagt und diese durch einen pulsierenden Druck betätigt und sich das sekundäre Medium in einer die Membran umgebenden Pumpenkammer befindet .

Aus der US-PS 18.32 259 und der US-PS 20 92 629 sind Membranpumpen der einleitend gekennzeichneten Galtung bekannt, bei denen die Membranen, die die Form eines zylindrischen Schlauches aufweisen, mit ihren beiderseitigen Enden in im wesentlichen zylinderförmigen Gehäusen eingespannt sind. Aufgrund der besonderen Geometrieverhältnisse zwischen Schlauchmembran und zylinderförmigem Gehäuse sind diese Membranpumpen nicht zur Förderung von Medien geeignet, die mit mehr oder weniger großen körnigen Festkörpern beladen sind, da diese, wenn sie nicht ausweichen können, insbesondere in der relativ engen Pumpenkammer im Bereich der Schlauchmembran-Einspannstelle in den Schlauchmantel getrieben werden.-

Insofern zeigt der aufgedeckte. Stand der Technik, daß zwar die prinzipielle Arbeitsweise der bekannten ■Mcmbranpui-npcn derjenigen der Membranpumpe der einleitend gekennzeichneten Gattung entsteht, daß aber die konstruktive Ausgestaltung der bekannten Pumpen die Förderung dickflüssiger und abrasiver oder mit Festkörpern beladener Flüssigkeiten nicht gestattet.

Eine Schlauchpumpe für Dickstoff, Beton oder Schüttgut, bei der Arbeitsmedium und Fördergut durch einen elastischen Schlauch.getrennt sind und sich das flüssige oder gasförmige Arbeitsmedium in diesem Schlauch, das Fördergut in dem zwischen diesem Schlauch und dem ihn umgebenden Pumpengehäuse gebildeten ringförmigen Raum befindet ist in der AT-PS 2 88 870 beschrieben. Diese allerdings ventillose Schlauchpumpe ist dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse in an sich bekannter Weise in mindestens drei hintereinander geschaltete Kammern unterteilt ist, in denen über konzentrische Innenkörper elastische Schläuche angeordnet sind und daß die Schläuche an ihren Enden dichtend auf den Innenkörpern befestigt sind und mn ihrem mittleren Teil durch das über Kammeranschlüsse und durch Zuführungen in den Innenkörpern zuströmende Arbeitsmedium gegen d^;e Kammerwände gepreßt werden bzw. nach Entlastung durch Kontraktion im Wege ihrer Elastizität wieder zum Anliegen gegen die Innenkörper kommen. Bei dieser bekannten Schlauchpumpe übernimir.t jede Schlauchmembran in Verbindung mit der sie umgebenden zylindrischen Gehäusewand zeitweilig die Aufgabe der fehlenden Rückschlagventile. Beim Einsatz einer derartigen Pumpe zur Förderurvg von Medien mit groben Festkörpern besteht allerdings beim Anpressen der Schlauchniembran an die sie umgebende zylindrische Gehäusewand die Gefahr, daß einzelne Festkörper, wenn sie nicht ausweichen können, in den Schlauchmantel getrieben werden und diesen bald zerstören.

Eine Lösung der gestellten Förderaufgabe, sowohl im Hinblick auf das zu fördernde Medium als auch unter dem Gesichtspunkt einer ausreichenden Lebensdauer, wird durch eine andere bekannte Membranpumpe erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß anstelle einer rohrförmigen elastomeren Membran eine Flachmembran verwendet wird. Bei den bekannten Standardbauarten gibt es kaum Probleme hinsichtlich der Förderung von Medien, die mit Festkörpern beladen sind, noch zeigen sich Lebcrisdauerprobleme, da die Flachmembranen ausschließlich aiisgcwölbt und damit auf Zug beansprucht werden. In jüngster Zeit werden insbesondere auf dem Gebiet des Umweltschutzes Bedarfs- und Anwendungsfälle für Membranpumpen erschlossen, wobei verlangt wird, daß die Pumpen dickflüssige und abrasive oder mit Festkörpern beladene Medien fördern können. Darüber hinaus wird jedoch die Forderung gestellt daß die Membranpumpen einerseits leistungsfähiger, andererseits jedoch kostengünstiger als diebisher gefertigten Bauarten sein sollen. Die Forderung nach höherer Leistung bedingt durchweg bei den bekannten Bauarten eine Vergrößerung der Abmessungen .des Membrangehäuses. Membranpumpen mit Flaehmembranen lassen sich zwar ohne weiteres in ihrer Bäugröße nach oben verändern. Dies führt jedoch beiden in der Regel kurzen zylindrischen Pumpengehäusen<;mit großen Durchmessern zu erheblichen Wandstärken, insbesondere im Bereich der kreisförmigen :_:DeckelfIächen. Grauguß-Gehäuse mit einem Durchmesser von etwa 500—600 mm haben beispielsweiseoDfeCkelwandstärken von 20 und mehr MillimeteniiMitdiesen Gehäuseabmessungen läßt sich aber die Forderung nach einer gleichermaßen leistungsfähigen wie kostengünstigen Membranpumpe nicht "^⁰^*·- »-»oi*. sieren.

Die Förderung des Marktes nach einer kostengünstigen Membranpumpe mit hoher Förderleistung und hohem Förderdruck läßt sich prinzipiell — dies haben grundsatzliche Überlegungen ergeben — mit Hilfe der Menibränpumpen der einleitend gekennzeichneten Gattung dann erfüllen, wenn es gelingt, diese Pumpenbauart konstruktiv so auszubilden, daß dickflüssige und abrasive oder mit Festkörpern beladene Medien gefördert werden können. Ergebnis der vorgenannten grundsätzlichen Überlegungen zum Pumpverhalten war, daß bei etwa gleichen äußeren Pumpengehäuse-Abmessungen die Schlauchmembranpumpe mit vom Arbeitsmedium von innen beaufschlagter Schlauchmembran etwa das doppelte Hubvolumen liefert als die Membranpumpe mit Flachmembran, wobei als Randbedingung angenommen wurde, daß die jeweils notwenJigen Membranauslenkungen beim Druckhub etwa gleich groß sind. Die kinematische Umkehr der als besonders vortei".!aft erkannten Pumpenbauart, die zu einer Pumpe führt, bei der die Schlauchmembran von außen über das Arbeitsmedium zusammengedrückt wird, ist deshalb nicht geeignet weil zum einen die heute verwendeten elastomeren Werkstoffe stauchungsempfindlich sind und zum anderen höchste Förderleistungen nur mit einem aufgeblähten, gedehnten und nicht mit einem zusammengedrückten Schlauch realisiert werden können. Bei den Schlauchmembranpumpen kann das Arbeitsmedium entweder von außen oder, wie bei der gattungsgemäß ausgebildeten Membranpumpe, von innen auf die Schlauchmembran wirken. Die von außen mit Arbeitsmedium beaufschlagte Schlauchmembran wird beim Druckhub gestaucht. Ihre Rückverformung in die ursprüngliche Forn. erfolgt während des Saughubes und kann durch Absenkung des Druckes innerhalb der Arbeitsflüssigkeit beschleunigt werden. Die von innen mit Arbeitsmedium beaufschlagte Schlauchmembran wird beim Druckhub elastisch gedehnt; sie bildet sich wähoo rend des Saughubes durch elastische Kontraktion in ihre ursprüngliche Form zurück.

Die beiden bekannten Schlauchmembraiipumpen zeigen bei der bisher üblichen Betriebsweise während des Saughubes im Hinb'ick auf die auftretenden Drücke ö5 ähnliches Betriebsvernalten. Der Druck des primären Arbeitsmediums ist in der Regel kleiner als jener des zu pumpenden sekundären Mediums. Im Falle eines Membrandefektes gelangt daher während des Saughubes das

zu pumpende sekundäre Medium, welches in der Regel dickflüssig und abrasiv oder mit Festkörpern beladen ist, in den Leistungsteil der Membranpumpe. Die Verunreinigung des primären Arbeitsmedium* kann in kürzester Zeit zur Zerstörung des Leistungsteils, das in der Regel als Kolbenpumpe ausgebildet ist, führen und muß unter allen Umständen verhindert werden. Man führt daher die Schlauchmembran auch doppelwandig aus und versieht den Zwischenraum zwischen den beiden Schlauchmembranen mit einem Leckage-Auslauf, der über geeignete Einrichtungen überwacht wird. Diese Lösung ist konstruktiv sehr aufwendig und daher relativ teuer.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die Membranpumpe der einleitend gekennzeichneten Gattung so auszubilden, daß höchstmögliche Hubvolumen bzw. Förderströme und Förderdruck bei niedrigstrnöglichem Gewicht bzw. kleinstmöglichen Bauabmessungen erreicht werden können. Dabei üoll die Schlauchmembrandehnung zur Realisierung eines vorgegebenen Hubvolumens auf den niedrigstniöglichen Betrag reduziert werden.

Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, die Einspannung der Schlauchmembran im Kugelgehäuse einfach, betriebssicher und montageireundlich zu gestalten und bei Membranpumpen in Mehrfachanordnung die zur Regelung des Haushalts an primärem Arbeitsmedium notwendigen Armaturen auf ein Mindestmaß zu reduzieren.

Der Zweck wird dadurch erfüllt, daß die Pumpenkammer von einem kugelförmigen Gehäuse und der äußeren Mantelfläche der Schlauchrnembran begrenzt ist, die mit ihren beiden Enden im Gehäuse eingespannt ist.

Durch die Ausbildung der Pampenkammer gemäß der Erfindung ist es möglich, das Gehäuse, das im Idealfall ein Kugelgehäuse sein wird, auch als Blechkonstruktion auszuführen. Bekanntlich erreicht man mit kugelförmigen Gehäusen höchstmögliche Stabilität bei geringstem Materialeinsatz. Darüber hinaus ermöglicht das Kugelgehäuse die Unterbringung einer Schlauchmembran mit möglichst großem Durchmesser, was wiederum ein möglichst großes Hubvolumen ergibt. Die beiderseitige Einspannung der Schlauchmembran im Kugelgehäuse erweist sich darüber hinaus als vorteilhaft, da das Kugelgehäuse dadurch über den Deckel geöffnet werden kann, ohne daß dabei gleichzeitig die Schlauchmembran demontien werden muß. Das Kugelgehäuse stellt darüber hinaus sicher, daß an der Stelle der größten Schlauchmembran-Auslenkung die größte lichte Weite des K · !gelgehäuses vorhanden ist.

Dadurch wird eine Anlage der Schlauchmembran an der Wandung des Kugelgehäuses vermieden und gleichzeitig erreicht, daß sowohl der in diesem Bereich angeordnete Saug- als auch der Druckstutzen frei zugänglich für das zu fördernde Medium bleiben.

Die heute in der Regel verwendeten Membran-Werkstoffe, die sogenannten Elastornere-Vulkanisate, sind äußerst dehnfähig. Sie sind demgegenüber relativ stauchungsempfindlich, so daß sich Falten- und Knitterbildung während des Saughubes lebensdauerverkürzend bO auswirken. Um derartige Beanspruchungen zu vermeiden und am Ende des Saughubes eine annähernd faitenfreie Ausbildung der Schlauchmembran zu erreichen, ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Membranpumpe gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die vi Schlauchmembran ein kreisförmig ausgebildetes Stützrohr umschließt. Aus dieser Anordnung ergeben sich relativ einfache und überschaubare Einspannbedingungen für die Schlauchmembran.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Membranpumpe gemäß der Erfindung sieht im Hinblick auf die Einspannung der Schlauchmembran vor, daß diese jeweils mit ihrem Ende kraft- und formschlüssig zwischen einem am Kugelgehäuse einerseits deckelseitig und andererseits an einem Anschlußflansch zu einem Leistungsteil in gleicher Form ausgebildeten und mit einer Spannut versehenen Aufnahmering außenseits und einem geteilten oder radial dehnfähigen Zwischenring inncnseits eingespannt ist, wobei jeweils ein axial zur Kugelgehäusemitte verschiebbarer konischer Spannring in jeweils einem Zwischenring angeordnet ist und daß die Schlauchmembran an ihren Enden im Bereich des Aufnahmeringes gegenüber ihrem Mittelteil eine verstärkte Wanddicke aufweist, welche sich auf die Wanddicke des Mittelteils durch ein konisches Übergangsteil stetig verjüngt.

Durch die identische Ausbildung der Einspannstellen wird der konstruktive Aufwand für diese Maßnahme erheblich reduziert. Darüber hinaus erreicht man durch die vorgeschlagene Ausbildung der Schlauchmembranenden, daß einerseits der Einspannbereich und der Bereich der Formveränderung durch Auswölbung voneinander getrennt werden und daß andererseits die Auswölbur/g der Schlauchmembran erst beginnt, wenn ihre Berührung mit der Wandung des kugelförmigen Gehäuses nicht mehr möglich ist. Durch das konische Übergangsteil nimmt die Biegesteifigkeit der Schlauchmembran allmählich zur Mitte hin ab, so daß im Bereich der Einspannstelle keine Verformung, damit keine Bewegung und damit kein Einwalken von Festkörpern in die Schlauchmembran zu beobachten ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Membranpumpe sieht vor, daß jeder Spannring mit jeweils einem im Bereich der Kugelgehäusemitte auf der Gehäuseacr se angeordneten Verstellring mittels mehrerer Zuganker verbunden ist, und daß der eine Verstellring mit links- und der andere mit rechtsgängigem Innengewinde versehen ist und beide auf einem Verstellbolzen angeordnet sind, der über die eine durch den Deckel hindurchgeführte Stange in axialer Richtung unverschiebbar, jedoch verdrehbar, angeordnet ist. Diese Ausführungsform stellt sicher, daß eine Einspannung oder ein Lösen der Schlauchmembran im kugelförmigen Gehäuse von außen möglich ist.

Die axiale Verschiebung der konischen Spannringe erfolgt ausschließlich durch auf Zug beanspruchte Zuganker, wobei deren Vcrstellbewegung von außerhalb der Pumpe bei jedem Betriebszustand vorgenor. /nen werden kann. Dies ermöglicht beispielsweise ein Nachspannen der Schlauchmembran während des Pumpbetriebes.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Membranpumpe sieht vor, eine Schlauchmembran beiderseits in ihrem gegenüber dem Mittelteil verstärkten Ende mittels einer die Schlauchmembran von außen umschließenden Spannvorrichtung auf der äußeren Mantelfläche an den Enden eines Stützrohres dicht zu befestigen und das Stützrohr jeweils an seinen Enden mit seiner inneren Mantelfläche mittels einer Dichtung einerseits gegen den Anschlußflansch und andererseits gegen einen Deckel des kugelförmigen Gehäuses abzudichten. Durch diese Ausgestaltung ist zwar eine Einspannung bzw. ein Lösen der Schlauchmembran im kugelförmigen Gehäuse von außen nicht mehr möglich, jedoch wird dafür die gesamte Schlauchmembran-Einspannung und -Befestigung erheblich konstruktiv ver-

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cinfiichl. Die konischen Spannringe nebst ihrem gesam- Aufbau und Wirkungsweise im folgenden näher beten Vcrstellmechanismus können entfallen. schrieben. Es zeigt

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Fig. 1 einen Mittelschnitt durch eine Ausführungs-Erfindung Lsi dadurch gekennzeichnet, daß vier kugel- form der F.inspannstelle der Schlauchmembran im Beförmige Gehäuse, in denen jeweils eine Schlauchmem- 5 reich des angeflanschten Leistungsteils gemäß der Erbran mil ihren beiderseitigen Enden eingespannt ist, ein findung.

Pumpenaggregat bilden, wobei die Gehäuse bezogen Fig. la einen Mittelschnitt durch eine andere Aus-

auf uis Achse der Schlauchmcmbran nahezu sternför- führungsform der Einspannstelle der Schlauchmembran

mig in einer waagerechten Ebene angeordnet sind und gemäß der Erfindung,

von jeweils zwei von jeweils einem der btiiden doppelt- 10 F i g. 2 einen Mittelschnitt durch einen aus Saug- und

wirkenden Leistungsteile abwechselnd mit primärem Überdruckventil bestehenden Ventilsatz gemäß der Er-

Arbeitsmedium beaufschlagt werden. Diese Lösung faßt findung,

vier mit zylindrischer Schlauchmembran ausgestattete F i g. 3 einen mittigen Teilschnitt durch die als Kugeln Kugelgehäuse zu einem gleichermaßen leistungsfähigen ausgebildeten Schließglieder im Bereich der Führungswie kompakten Pumpenaggregat zusammen, wobei 15 stange und der verstellbaren Drossel, durch die sternförmige Anordnung der einzelnen Ku- Fig.4 einen Mittelschnitt durch jeweils zwei benachgelgehäuse in einer Ebene äußerst kurze Verbindungs- barte Saug- und Überdruckventile innerhalb eines Venwege von den Kugelgehäusen zu den beiden Leistungs- tilgehäuses. welches auf zwei mit einem doppeltwirkenteilen erreicht werden. Durch die vorgeschlagene Lö- den Leistungsteil verbundenen Verbindungsarmaturen sung ist es weiterhin möglich geworden, den Vorratsbe- 20 angeordnet ist und

hälter für Arbeitsflüssigkeit relativ klein zu halten und Fig,5 einen Mittelschnitt durch ein Kugelgehäuse

unmittelbar auf die Verbindungsarmatur aufzusetzen. der Membranpumpe gemäß der Erfindung.

Es ist, wie eingangs erwähnt, weiterhin Zweck der Das kugelförmige Gehäuse 1 (Fig. 1) ist an seinem vorliegenden Erfindung, bei Membranpumpen in Mehr- deckelseitigen Ende und auf der Seite des angeschlossefachanordnung die zur Regelung des Haushalts an pri- 2s nen Leistungsteils mit jeweils einem Aufnahmering Ie märem Arbeitsmedium notwendigen Armaturen auf ein verstärkt, in welchem jeweils eine umlaufende Spannut Mindestmaß, d. h. konkret auf jeweils eine einzige An- lit vorgesehen ist. Ein für die Aufnahme des Leistungsordnung für die gesamte Mehrfachanordnung zu redu- teils bestimmter Anschlußflansch \b ist mit dem Aufzieren, nahmering Xe des Kugelgehäuses 1 unter Zwischen-

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß 30 schaltung einer Dichtung 42 lösbar verbunden. Eine mindestens zwei modifizierte Verbindungsarmaturen, Schlauchmembran 3 umschließt ein Stützrohr 5 und envon denen jede jeweils ein kugelförmiges Gehäuse mil del mit einem verstärkten Schlauchmembranende 3b einem Leistungsteil verbindet, mit einem Ventilgehäuse zwischen dem außen angeordneten Aufnahmering Ie verbunden sind, in welchem für jedes kugelförmige Ge- und einem innen angeordneten geteilten oder radial häuse ein Ventilsatz, bestehend aus einem Saugventil 35 dehnfähigen Zwischenring 8, welcher mittels eines koni- und einem Überdruckventil, angeordnet ist, daß sämtli- sehen Spannringes 6b aufgeweitet werden kann. Die ehe kugelförmigen Gehäuse der Mehrfachanordnung axiale Verschiebung des konischen Spannringes 66 erüber ihr Saugventil mit einem einzigen Vorratsbehälter folgt über mehrere über seinen Umfang verteilte Zugverbunden sind und daß für alle kugelförmigen Gehäuse anker 7. Das eingespannte, verstärkte Schlauchmemder Mehrfachanordnung nur jeweils eine Düse mit Ver- 40 branende 3b verjüngt sich außerhalb der Einspannstelle lustbohrung, ein Druckregelventil, ein Windkessel und zwischen dem Aufnahmering Ie und dem Zwischenring ein Sicherheitsventil vorgesehen ist, die mit einem Raum 8 über ein konisches Obergangsteil 3a auf die gleichmäinnerhalb des Ventilgehäi-ses in Verbindung stehen, der ßige Wanddicke der Schlauchmembran 3 in ihrem mittdurch die Überdruckventile gegen die kugelförmigen leren Teil. Gehäuse verschließbar ist 45 In dem Maß, wie sich das konische Übergangsteil 3a

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfin- verjüngt, nimmt die Biegesteifigkeit der Schiauchmemdung sieht vor, die als Kugeln ausgebildeten Schließglie- bran 3 in axialer Richtung zur Mitte hin ab, so daß die der in ihrer Hubrichtung mittels einer Führungsstange, Stelle der beginnenden Schlauchmembran-Auswölbung welche mit dem einen Ende in einem der Schließglieder und die Einspannstelle räumlich voneinander getrennt befestigt und mit dem anderen Ende in dem jeweils 50 sind. In dem in F i g. 1 durch einen Kreis mit der Beanderen beweglich angeordnet ist, zueinander zu füh- zeichnung X gekennzeichneten Bereich, in welchem sich ren. Durch diese Maßnahme wird ein Verkanten und der allmähliche Obergang zwischen Einspannung und Verdrehen der relativ weichen Federn verhindert. Auswölbung der Schlauchmembran vollzieht, kommt es

Mit einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der zu keiner nennenswerten Schlauchmembran-Verfor- Erfindung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die 55 mung. Mithin fehlt die für ein gefährliches Einwalken

durch das bewegliche Ende der Führungsstange und die von Festkörpern in die Schlauchmembran notwendige

Führungsbohrung innerhalb der Ansaug- bzw. Über- radiale Bewegung. Ein weiterer Vorteil ist durch die

druckkugel gebildete Kammer mittels einer verstellba- völlig identische Ausgestaltung der Einspannbereiche

ren Drossel mit der Umgebung des entsprechenden gegeben, von denen in F i g. 1 lediglich einer ausschnitts-

Schließgliedes verbunden ist, ist in Grenzen eine Beein- μ weise dargestellt ist

flussung des Pumpverhaltens der Membranpumpe und Eine äußerst einfache Schlauchmembran-Einspan-

des Geräuschpegels vorzugsweise der sich bewegenden nung und -Befestigung ist in Fig. la dargestellt. Die

Schließglieder möglich. einzige Schlauchmembran 3 ist mit ihrem gegenüber Für die Ansprüche 1, 2 und 6 wird die Priorität vom dem Mittelteil verstärkten Ende 3b mittels einer Spann-

31.5.1980, für die Ansprüche 3 bis 5,7 bis 9 die Priorität 65 vorrichtung 66, 68 auf der äußeren Mantelfläche am

vom 27.5.1981 beansprucht Ende des Stützrohres 5 dicht befestigt Die Abdichtung

Vorteilhafte Ausführungsformen gemäß der Erfin- der Räume gegeneinander, die das primäre bzw. sekun-

dung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nach däre Medium aufnehmen, erfolgt in diesem Fall über das

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Stützrohr 5, welches an seinen Enden mit seiner inneren gegenüberliegende Ansaugkanäle 47a stellen jeweils ei- Mantelfläche mittels einer Dichtung 67 einerseits gegen ne Verbindung au einer modifizierten Verbindungsar-

den Anschlußflansch \b und andererseits gegen einen malur 28' her. Zwischen dem Boden des Vorratsbehäl-

Deckel des kugelförmigen Gehäuses 1 abgedichtet ist. tcrs 35a und den einem doppeltwirkenden Leistungsteil Die verstärkte Ausbildung der Schlauchmembranenden ·5 zugeordneten modifizierten Verbindungsarmaturen 28'

in Verbindung nit einem konischen Übergangsteil 3a sind Dichtungen 45 vorgesehen. Symmetrisch zur Sym-

ergibt die unter F i g. 1 bereits beschriebenen Vorteile. metrieachsc des Ventilgehäuses ist ein Vcntilsatz vorge-

In Fig.2 isi innerhalb eines angedeuteten Ventilge- sehen, welcher jeweils aus einem Saugventil mit dem

häuses 47 ein Ventilsatz, bestehend aus einem Saugven- Saugventilsitz-Gehäuse 48, der Ansaugkugel 50 und der

til48,50,53 und einem Überdruckventil^!,54ange- io Ansaugfeder 53 und einem Überdruckventil mit dem

ordnet. Die Abdichtung des Ventilsatzes gegenüber Übcrdruckventilsitz-Gehäuse 49, der Überdruckkugel

dem Ventilgehäuse 47 erfolgt über Dichtringe 57. Das 51 und der Überdruckfeder 54 besteht. Der grundsätzli-

Saugventil besteht im einzelnen aus einem Saugventil- ehe Aufbau des Ventilsatzes wurde bereits unter F i g. 2

sitz-Gehäuse 48 mit einer Nachholöffnung 48a, einer beschrieben. Die Abdichtung des Ventilsatzes gegen das

Ansaugkugel 50 und einer Ansaugfeder 53. Die Ansaug- 15 Ventilgehäuse 47 erfolgt über die Dichtringe 57. Über

feder 53 stützt sich einerseits auf der Ansaugkugel 50 die im Saugventilsitz-Gehiiuse 48 angeordnete Nach·

und andererseits auf einem Überdruckventilsitz-Gehäu- holöffnung 48a ist eine Verbindung zwischen Saugventil

se 49, welches in das Saugventilsitz-Gehäuse 48 konzen- und Vorratsbehälter 35 gegeben. In dem von dem Ven-

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nimmt einerseits eine Überdruckkugel 51 auf, bildet 20 ten Raum, welcher über die Überdrucköffnung 52 inneraber andererseits gleichzeitig auch einen Anschlag für halb des Überdruckventilsitz-Gehäuses 49 mit dem Andie Ansaugkugel 50 in ihrer oberen Hublage. Durch eine saugkanal 47a verbunden werden kann, ist eine einzige Überdrucköffnung 52 im Überdruckventilsitz-Gehäuse mit einer Verlustbohrung 55a versehene Düse 55 ange-49 ist eine Verbindung zwischen dem Saugventil und ordnet. Darüber hinaus ist der erwähnte Raum über dem Überdruckventil gegeben. Eine Überdruckfeder 54 25 jeweils das den Ventilsatz begrenzende An- und Verstützt sich einerseits auf der Überdruckkugel 51 und schlußteil 58 einerseits über die öffnung 58a mit einem andererseits auf einem An- und Verschlußteil 58 ab, Druckregelventil 60 und andererseits über eine öffnung welches gleichzeitig den Anschlag für die Überdruckku- zum Windkessel 586 mit einem Windkessel 61 verbungel 51 in ihrer oberen Hublage darstellt und eine öff- den. Die Abdichtung zwischen dem Druckregelventil 60 nung zum Regelventil 58a aufweist. Das Saugventilsitz- jo bzw. dem Windkessel 61 mit dem jeweils zugeordneten und Überdruckventilsitz-Gehäuse 48 bzw. 49 sind an An- und Verschlußteil 58 erfolgt über eine Dichtung 59. ihrer radialen Peripherie mit Durchbrüchen versehen. Desgleichen sorgt eine Düsendichtung 56 für eine leckaüber die eine Verbindung zwischen der Nachholöffnung gefreie Anordnung der Düse 55 innerhalb des Ventilge-48a bzw. der Überdrucköffnung 52 und dem vom Ventil- häuses 47. Eine teilweise dargestellte Verbindungsöffgehäuse 47 gebildeten Raum hergestellt werden kann. 35 nung 62 deutet eine mögliche Verbindung zu einem Beim Saughub der Membranpumpe strömt das primäre zweiten Ventilgehäuse 47 an. welches gegebenenfalls Arbeitsmedium in der durch die mit 5gekennzeichneten einem zweiten doppeltwirkenden Leistungsteil zuge-Pfeilrichtung durch das Saugventil. Beim Druckhub ist ordnet ist. Diese Anordnung liegt vor, wenn vier Memdie Strömungsrichtung des primären Arbeitsmediums branpumpen in Mehrfachanordnung vorgesehen sind, durch die mit D gekennzeichnete Pfeilrichtung inner- 40 Das zweite Ventilgehäuse 47 verfügt dann allerdings halb des Saug-und Druckventils gegeben. über keine Düse 55 und kein Druckregelve-til 60. Ein

In F i g. 3 sind die Ans&igkugel 50 und die Überdruck- zweiter Windkessel 62 wird nur bei erhöhten Ansprükugel 51 mittels einer Führungsstange 63 zueinander chen an das Pumpvcrhalten erforderlich, geführt. Die Führungsstange 63 befindet sich beispiels- Es sei angenommen, daß die mit der linksseitig dargeweise innerhalb einer Aufnahmebohrung 50a der An- 45 stellten Verbindungsarmatur 28'verbundene Membransaugkugel 50, wo sie mit dieser fest verbunden ist. Das pumpe in ihrer Saugphasc S arbeitet. In diesem Falle andere Ende der Führungsstange 63 kann sich gleitend wird über den Ansaugkanal 47a eine geringe Menge in einer Führungsbohrung 51a der Überdruckkugel 51 primäres Arbeitsmedium aus dem Vorratsbehälter 35 bewegen. Eine durch das bewegliche Ende der Füh- angesaugt. Infolge des entstehenden Unterdruckes verrungsstange 63 und der Führungsbohrung 51a gebildete 50 läßt die Ansaugkugel 50 ihre Sitzfläche und gibt die Kammer 64 steht über eine verstellbare Drossel 65 mit Nachholöffnung 48a frei. Der rechtsseitig dargestellte der Umgebung der Überdruckkugel 51 in Verbindung. Ansaugkanal 47a wird zwangsläufig durch die Gegen-Das Volumen der Kammer 64 verändert sich stetig mit seite des Kolbens im doppeltwirkenden Leistungsteil im der Hubbewegung der Kugeln 50 bzw. 51. Die jeweilige Druckhub D beaufschlagt Das im Druckhub geförderte Volumenkompensation erfolgt durch Zu- oder Abströ- 55 primäre Arbeirsmedium hebt die rechtsseitig dargestellmen des die Überdruckkugel 51 umgebenden primären te Überdruckkugel 51 von ihrer Sitzfläche an. Die links-Arbeitsmediums, welches die verstellbare Drossel 65 seitig dargestellte Überdruckkugel 51 fungiert dabei als durchströmen muß. Durch Veränderung des Drossel- Rückschlagkugel. Sie bleibt auf ihrer Sitzfläche, da querschnittes ist in Grenzen eine Veränderung der gleichzeitig auf ihrer Unterseite der Saughub S wirksam Pumpcharakteristik der Membranpumpe und eine Be- eo ist. Infolge des Überdruckes im Raum oberhalb der einfassung des Geräuschpegels der sich in ihren Ge- Überdruckkugel 51 verläßt eine geringe Menge prirnähäusen oszillatorisch bewegenden Kugeln möglich. res Arbeitsmedium über die Verlustbohrung 55a der

Das Ventilgehäuse 47 (F i g. 4) ist unter Zuhilfenahme Düse 55 das Ventilgehäuse 47. Beim anschließenden

einer Verstärkungsplatte 43, die sich unterhalb eines rechtsseitigen Saughub S wird die verlorene Menge an

Bodens 35a eines Vorratsbehälters 35 befindet, mit Hilfe fe? primärem Arbeitsmedium ohne Schwierigkeiten über

einer Dichtung 46 gegen die Oberseite des Bodens des das rechtsseitige Saugventil wieder kompensiert. Im

Vorratsbehälters 35a gespannt Die Befestigung erfolgt linksseitigen Ventilsatz findet nunmehr die Druckphasc über Ve?bindungsmittel 44a, 44i>. Symmetrisch einander D statt wobei über die Düse 55 wieder eine geringe

Men^e primären Arbeitsmediums in den Vorratsbehäller 15 verloren gehl, die beim iin;;"l)lielkiulen Siiughwb .V über dar Saugventil kompensiert wird.

F'alls ein zweites Ventilgehäuse 47 über die Vcrbindungsöffnung 62 angeschlossen ist, kommt es sowohl in der Saug- als auch in der Druckphase zum gleichzeitigen öffnen der Ventile benachbarter, verschiedenen Leistungsteilen zugeordneter Membranpumpen, wenn die Kolben neunzig Grad phasenverschoben sind. Dabei öffnen jeweils zwei Überdruckkugeln 51, während die beiden anderen quasi als Rückschlagkugeln die jeweilige Überdrucköffnung 52 verschließen. In den Saugventilgehäusen liegen die Verhältnisse sinngemäß umgekehrt. Der primärseitige Systemüberdruck aller angeschlossenen i/tembranpumpen wird durch ein in seinem Aufbau an sich bekanntes Druckregelventil 60 vorgegeben. Der Windkessel 61 sorgt zum anderen dafür, daß die Überdruckkugeln 51 bei ihrem Öffnungsvorgang das primäre Arbeitsmedium verdrängen können, und darüber hinaus zum anderen für die notwendige Gleichförmigkeit Hes Systemüberdruckes. Ein nicht dargestelltes Sicherheitsventil ist mit dem Raum oberhalb der Überdruckkugeln 51 innerhalb des Ventilgehäuses 47 verbunden. Es sei an dieser Stelle noch einmal erwähnt, einem nicht benannten Gehäuseflansch eingespannt, wogegen eins linksseitige Ende der inneren Schlauchmembran 3 mit einer nachfolgend noch näher erläuterten Spanneinrichtung im Deckel 2 befestigt ist. Über

■j symmetrisch zur waagrechten Symmetrieachse des Kugelgchäuses 1 angeordnete Slützrir.ge, die sich in einem bestimmten Abstand von der Einspannstelle der Schlauchmembran befinden, wird der Auswölbungsbereich letzterer begrenzt.

ίο Die gegensinnige axiale Spannbewegung eines Spannringes 6a bzw. 6b (F i g. 5) erfolgt durch Zuganker 7, die jeweils einerseits mit den Spannringen 6a, 6b und andererseits mit einem Verstellring 14 vorzugsweise stoffschlüssig verbunden sind.

Ein Verstellring 14 ist mit links- und der andere mit rechtsgängigem Innengewinde versehen. Beide befinden sich auf einem einerseits mit Links- und andererseits mit Rechtsgewinde ausgestatteten Verstellbolzen 15. derauf der waagrechten Kugelgehäuseachse im Bereich der Kugelgehäusemitte angeordnet ist. Oberhalb der waagrechten Mittellinie sind die beiden Verstellringe 14 in der Lage dargestellt, die sie einnehmen müssen, wenn die Schlauchmembrane 3,4 eingespannt sind. Unterhalb der waagrechten Mittellinie befinden sich die Verstell-

daß die beim Druckhub einer Membranpumpe über die 25 ringe 14 in ihrem größtmöglichen Abstand voneinander. Düse 55 in den Vorratsbehälter 35 abgegebene Verlust- der die spannungsfreie Einbaulage der Schlauchmem-

30 brane 3, 4 nach deren Montage ermöglicht. Der Verstellbolzen 15 ist mit einer Stange 17 verbunden, die nach außen durch den Deckel 2 hindurchgeführt und in diesem gelagert und abgedichtet ist. Damit die Spannringe 6a, 6b gleichmäßig und gleichzeitig axial gegensinnig verschoben werden können, ist die Stange 17 und der von ihr getragene Verstellbolzen 15 mit den Verstellringen 14 innerhalb des Deckels 2 außerdem noch axial fixiert.

Durch den pulsierenden Druck des über die Durchlaßöffnung in das Stützrohr 5 eintretenden primären Arbeitsmediums werden die Schlauchmembrane 3,4 im

menge an primärem Arbeitsmedium dazu dient, daß in der nachfolgenden Saugphase der infrage kommenden Membranpumpe infolge Mangel an primärem Arbeitsmedium, welcher die Unterdruckbildung forciert, eine sichere Anlage der Schlauchmembran 3 auf dem Stützrohr 5 erreicht wird, bevor infolge des sich einstellenden Systemunterdruckes das Saugventil zwecks Kompensation des fehlenden primären Arbeitsmediums öffnet.

Ein in der Fig.5 dargestelltes Kugelgehäuse 1 ist
beispielsweise als Schweißkonstruktion ausgeführt. Es
ist in einer Ebene geteilt, die senkrecht auf der Zeichenebene steht und durch die Symmetrieachsen von Saug-
und Druckstutzen S. D verläuft. Saug- und Druckstutzen S, D werden von Vorschweißflanschen la gebildet, 40 gelgehäusewandung elastisch ausgewölbt. Die Auswöldie an einer Aushalsung des Kugelgehäuses 1 unmittel- bung liegt symmetrisch zwischen den Stützringen und bar angeschweißt sind. Die in der Zeichnung links dar- hat ihre größte Auslenkung in der Mitte. In dem Maße, gestellte Kugelhälfte ist mit einer kreisförmigen öff- wie in dem primären Arbeitsmedium der Druck abgenung versehen, in der ein Deckel 2 zentriert und über senkt wird, kontraktieren die Schlauchmembraric 3 und nicht genannte Verbindungsmittel befestigt ist. Die in 45 4 aufgrund ihrer Eigenelastizität und legen sich schließder Zeichnung rechts dargestellte Kugelhälfte hat eben- lieh wieder auf das Stützrohr 5. Auf diese Weise wird

das Pumpenkammervolumen abwechselnd verkleinert und vergrößert, so daß das zu fördernde Medium einerseits über den Saugstutzen S angesaugt und andererseits über den Druckstutzen D verdrängt werden kann. Das Stützrohr 5 ist über eine Vielzahl von vorzugsweise

Bereich zwischen den Stüuringen in Richtung der Ku

falls eine kreisrunde Öffnung, in der ein nicht benannter scheibenförmiger Anschlußflansch mit einer zentrischen Durchlaßöffnung eingeschweißt ist. Die Symmetrieünien vom Deckel 2 und dem Anschlußflansch fallen mit der waagrechten Symmetrielinie des Kugelgehäuses 1 zusammen. Im Innern des Kugelgehäuses 1 befindet sich beispielsweise eine an sich bekannte Doppelmembran 3,4, wobei erfindungsgemäß im Innern der inneren Schlauchmembran 3 ein Stützrohr 5 mit kreisförmigem Querschnitt angeordnet ist. Letzteres ist mit einer Vielzahl von vorzugsweise zylindrischen Durchbrüchen 5a versehen, deren Gesamtquerschnitt gleich oder größer ist als der lichte Querschnitt der Durchlaßöffnung im Anschlußflansch. Eine Pumpenkammer P, die das zu fördernde Medium aufnimmt und von diesem durchströmt wird, wird von der Innenfläche des Kugelgehäuses 1 und der äußeren Mantelfläche der Schlauchmembran 4 begrenzt. Die rechte Kugelgehäusehälfte nimmt in ihrem Innern den hinteren Aufnahmering Ie auf, in dem die b5 rechtsseitigen Enden der Schlauchmembran 3, 4 eingespannt sind. Das linksseitige Ende der äußeren Schlauchmembran 4 ist zwischen dem Deckel 2 und zylindrischen Durchbrüchen 5a perforiert und setzt dem primären Arbeitsmedium keinen wesentlichen Druckverlust entgegen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Membranpumpe, ausgebildet als hydraulisch betätigte Verdrängerpumpe, insbesondere zum Pumpen eines dickflüssigen und abrasiven oder mit Festkörpern beladenen sekundären fließfähigen Mediums, mit einem von dem sekundären Medium durchströmten Pumpteil, welches als integraler Teil in eine Rohrleitung für das zu pumpende sekundäre Medium einsetzbar ist und saug- und druckseitig mit je einem Rückschlagventil versehen ist, und mit einem als gesonderte Einheit ausgebildeten Leistungsteil, welches mit dem Pumpteil über eine in ein primäres fließfähiges Arbeitsmedium führende Verbindungsarmatur gekoppelt ist, wobei das primäre Arbeitsmedium eine rohrförmig ausgebildete, aus elastomerem Material bestehende Membran, die die Form eines zylindrischen Schlauchs aufweist, innerhalb beaufschlagt und diese durch einen pulsierenden Druck betätigt und sich das sekundäre Medium in einer die Membran umgebenden Pumpenkammer befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer von einem kugelförmigen Gehäuse (1) und der äußeren Mantelfläche der Schlauchmembran (3) begrenzt ist, die mit ihren beiden Enden im Gehäuse (1) eingespannt ist.

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchmembran (3) ein kreisförmig ausgebildetes Stützrohr (5) umschließt

3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchmembran (3) jeweils mit ihrem Ende (3b) kraft- und formschlüssig zwischen einem am kugeiiörmi ^n Gehäuse (1) einerseits deckelseitig und andererseits an einem Anschlußflansch (ib)zu einem Leistungsteil in gleicher Form ausgebildeten und mit einer Spannut (ik) versehenen Aufnahmering (ie) außenseits und einem geteilten oder radial dehnfähigen Zwischenring (8) innenseits eingespannt ist, wobei jeweils ein axial zur Gehäusemitte verschiebbarer konischer Spannring (6a bzw. 6b) jeweils innerhalb eines Zwischenring^ (8) angeordnet ist und daß die Schlauchmembran (3) an ihrem Ende (3b) im Bereich des Aufnahmeringes (ie) gegenüber ihrem Mittelteil eine verstärkte Wanddicke aufweist, welche sich auf die Wanddicke des Mittelteils durch ein konisches Übergangsteil (3a,)stetig verjüngt.

4. Membranpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spannring (6a, 6b) mit jeweils einem im Bereich der Gehäusemitte auf der Gehäuseachse angeordneten Verstellring (14) mittels mehrerer Zuganker (7) verbunden ist, und daß der eine Verstellring (14) mit links- und der andere mit rechtsgängigem Innengewinde versehen ist und beide auf einem Verstellbolzen (15) angeordnet sind, der über eine durch den Deckel (2) hindurchgeführte Stange (17) in axialer Richtung unverschiebbar, jedoch verdrehbar, angeordnet ist.

5. Membranpumpe nach Anspruch 2, dadurch ge- ω kennzeichnet, daß die Schlauchmembran (3) beiderseits an ihrem gegenüber dem Mittelteil verstärkten Ende (3b) mittels einer die Schlauchmembran (3) von außen umschließenden Spannvorrichtung (66, 68) auf der äußeren Mantelfläche an den Enden des t,·; Stülzrohrcs (5) dicht befestigt ist und daß das Stützrohr (5) jeweils an seinen Enden mit seiner inneren Mantelfläche mittels einer Dichtung (67) einerseits gegen den Anschlußflansch (Xb) und andererseits gegen einen Deckel des kugelförmigen Gehäuses (1) abgedichtet ist.

6. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vier kugelförmige Gehäuse (1), in denen jeweils eine Schlauchmembran (3) mit ihren beiderseitigen Enden eingespannt ist, ein Pumpenaggregat bilden, wobei die Gehäuse (1) bezogen auf die Achse der Schlauchmembran nahezu sternförmig in einer waagrechten Ebene angeordnet sind und von denen jeweils zwei von jeweils einem der beiden doppeltwirkenden Leistungsteile abwechselnd mit primärem Arbeitsmedium beaufschlagt sind.

7. Membranpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei modifizierte Verbindungsannaturen (28), von denen jede jeweils ein kugelförmiges Gehäuse (1) mit einem Leistungsteil verbindet, mit einem Ventilgehäuse (47) verbunden sind, in welchem für jedes kugelförmige Gehäuse (l) ein Ventilsatz, bestehend aus einem Saugventil (48, 50, 53) und einem Überdruckventil (49, 51, 54), angeordnet ist, daß sämtliche kugelförmigen Gehäuse (1) der Mehrfachanordnung über ihr Saugventil (48,50,53) mit einem einzigen Vorratsbehälter (35) verbunden sind und daß für alle kugelförmigen Gehäuse (1) der Mehrfachanordnung nur jeweils eine Düse (55) mit Verlustbohrung (55a/ ein Druckregelventil (60), ein Windkessel (61) und ein Sicherheitsventil vorgesehen ist, die mit einem Raum innerhalb des Vcntilgehäuses (47) in Verbindung stehen, der durch die Überdruckventile (49, 51, 54) gegen die kugelförmigen Gehäuse (1) verschließbar ist.

8. Membranpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Kugeln ausgebildete Schließglieder (50, 51) in ihrer Hubrichtung mittels einer Führungsstange (63) zueinander geführt sind, welche mit dem einen Ende in einem der Schließglieder (50 oder 51) befestigt und mit dem anderen Ende in dem jeweils anderen Schlicßglicd (51 oder 50) beweglich angeordnet ist.

9. Membranpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das bewegliche Ende der Führungsstange (63) und die Führungsbohrung (50a bzw. 5Ia^ gebildete Kammer (64) innerhalb der Ansaug- bzvy. Überdruckkugel (50 bzw. 51) mittels einer verstellbaren Drossel (65) mit der Umgebung des entsprechenden Schließgliedes (50 bzw. 51) verbunden ist.