-
-
Membran-Verdrängerpumpe
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Membran-Verdrängerpumpe, bei der
ein hydraulisches Fördergut zwischen einem in einem Gehäuse angeordneten Einlaß-
und Auslaßventil in einen Raum höheren Druckes gepumpt wird, wobei auf das Fördergut
taktweise ein Pumpendruck mittels eines angetriebenen Kolbens ausgeübt wird und
die Membran eine Schlauchmembran ist.
-
Membran-Kolben-Pumpen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.
Pumpen mit einer ebenen, kreisförmigen Membran sind im allgemeinen nur für geringere
Leistungen einsetzbar.
-
Auch bei Verwendung einer Vorlageflüssigkeit zwischen dem Pumpenkolben
und der Membran ist der Einsatz begrenzt, insbesondere bei der Förderung von chemisch
oder mechanisch hoch aggressiven Werkstoffen. So führen z.B. stark auskristallisierende
Fördermedien, die sich im unteren Pumpenteil
zwischen Membran und
llaltering absetzen, oft zur vorzeitigen Membranzerstörung.
-
Bei einer Kolbenurnpe mit Schlauchmembran ist es bekannt, zwischen
der Sc:-.auchmembran und dem Raum, in dem sich die mit dem Kolben zus ammenarbeit
ende Vorlageflüssigkeit befindet, noch einen durch eine kreisförmige Membran abgeschlossenen
Raum vorzusehen, damit das Fördergut bei Bruch der Schlauchbmembran nicht unmittelbar
mit der Vorlageflüssigkeit des Kolbens in Berührung kommen kann. Hierbei befindet
sich die Bruchan2eigevorrichtung in diesem Zwischenraum, wobei mittels einer Sonde
die bei Membranbruch verursachte kapazitive Veränderung des sich mit dem Fördergut
oder der ersteren Vorlageflüssigkeit mischenden Zwischenmediums über Leitfähigkeitsgrenzschalter
gemeldet wird. Eine solche Anordnung führt zu einer verhältnismäßig sperrigen Bauweise
und einem aufwendigen Medesystem. Es sind ferner Kolben-Schlauchmembran-Pumpen bekannt,
bei denen zwei Schlauchmembranen vorgesehen sind, wobei der Zwischenraum zwischen
dem äußeren und inneren Schlauch hohl bleibt und mit einer ins Freie gehenden Öffnung
versehen ist. Im Betrieb arbeiten die beiden Schläuche nicht synchron zueinander,
da keine funktionsmäßige Verbindung zwischen dem äußeren und inneren Schlauch vorhanden
ist. Die Schläuche unterliegen hierbei einem erhöhten Verschleiß.
-
Aufgabe der Erfindung3 ist es, eine Membran-Verdrängerpumpe der anfangs
genannten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau und in der Funktion ist und auch
eine wenig aufwendige und einfach wirkende Bruchanzeige ermöglicht. Die Erfindunc
zeichnet sich dadurch .ius, daß bei einem Doppelschlauch aus zwei aneinanderlsegenuen
Einzelschläuchen diese durch eine zwischen den Schläuchen befindliche Flüssigkeit
miteinander
gekoppelt sind, und daß der zylindrische Zwischenraum
durch eine Leitung mit einer Schlauchbruch-Anzeigevorrichtung verbunden ist, die
einen Druckbehälter mit einem Rückschlagventil und einer Sonde aufweist.
-
Der zylindrische Zwischenraum zwischen den beiden Einzelschläuchen,
die konzentrisch zueinander angeordnet sind, kann verhältnismäßig klein gehalten
werden. Bevorzugt wird der zylindrische Zwischenraum zwischen den Schläuchen durch
an der dem anderen Schlauch zugekehrten Fläche der Schläuche angeordnete Erhebungen,
Vorsprünge, Noppen u.dgl. gebildet. Es geht hierbei darum, daß die Flüssigkeit zwischen
den beiden Schläuchen der unmittelbaren hydraulischen Koppelung beider Schläuche
dient. In geeigneten Fällen ist es ausreichend, die Umfangsfläche eines Schlauches,
die dem anderen Schlauch zugekehrt ist, entsprechend rauh zu gestalten, z,B. durch
mehr oder weniger kleine Buckel an diesen Flächen. Dadurch kommen die beiden Schläuche
verhältnismäßig dicht aneinander zu liegen. Zugleich ist aber noch ein solcher Abstand
gewahrt, daß zwischen den beiden zylindrischen Schläuchen die zweite Vorlageflüssigkeit
wirksam werden kann. Dabei ist zuqleich das Fördergut durch eine Zwischen-Vorlageflüssigkeit
von der Vorlageflüssigkeit, die mit dem Kolben in Berührung kommt, getrennt.
-
Durch eine solche Ausbildung der Schlauch-Kolben-Pumpe wird eine sehr
raumsparende Konstruktion erzielt. Die beiden Einzelschläuche wirken wie ein einziger
Schlauch, wobei die Vorzüge der Wirkungsweise voll beibehalten werden. Der Doppelschlauch
läßt sich bequem ohne wesentlichen zusätzlichen Platzbedarf unterbringen. Auch die
Anzeigevorrichtung ist einfach in der Bauart und zuverlässig. Als Anzeigeorgan kann
z.B. ein Druckschalter od.dgl. dienen, d.h. man kommt mit einem einfachen mechanischen
Meßorgan aus. Eine teure
kapazitive Signaleinrichtung u.dgl. entfällt.
Die Einfachheit der Anordnen(3 gewährleistet eine hohe Funktionssicherheim.
-
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zwischen einem, dem
äußeren Schlauch zugekehrten und unter Federwirkung stehenden Steuerteller und dem
Vorratsbehälter für die Vorlageflüssigkeit zur Leckage-Ergänzungssteuerung eine
Ventilanordnung vorgesehen, die aus einem Leckageventil, einem Ergänzungsventil
und einem Uberdrucksicherheitsventil besteht. Hierbei können die Ventile in einem
gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Diese Ausbildung der Leckage-Ergänzungssteuerung
führt ebenfalls zu einer raumsparenden Anordnung. Die Teile sind auf verhältnismäßig
kleinem Raum untergebracht und wirken unmittelbar miteinander.
-
Vorteilhaft ist das Ergänzungsventil zwischen den beiden anderen Ventilen
angeordnet und durch eine Leitung mit dem Vorratsbehälter verbunden. Zugleich kann
das Leckageventil über das Ergänzungsventil mit dem Sicherheitsventil in Verbindung
stehen. Ferner ist das Sicherheitsventil mit dem Uberströmrohr des Vorratsbehälters
verbunden.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verbindung des obersten Teils
des Vorlageraumes über ein Entlüftungsventil mit dem Vorratsbehälter. Ferner kann
der Raum der Vorlageflüssigkeit über eine absperrbare Bypass-Leitung mit dem oberen
Teil des Vorratsbehälters in Verbindung stehen.
-
Dadurch ist die Funktionsfähigkeit der Schlauch-Kolben-Pumpe im höchsten
Grade gewährleistet.
-
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführuncss.zeispiels
erläutert, wobei die Darstellung die Lrfinclullc3 verkörpert.
-
Die einzige Figur zeigt eine Schlauch-Kolben-Pumpe gemäß der Erfindung
im Schnitt und im Schema.
-
Die Schlauch-Kolben-Pumpe 1 weist ein Gehäuse 2 für die förderung
des hydraulischen Fördergutes unter Pumpendruck und eine Antriebsvorrichtung 3 auf,
durch die ein Kolben 4 hin- und herbewegt wird. Das Gehäuse 2 besitzt an dem einen
Ende ein Einlaßventil 5 und an dem anderen Ende ein Auslaßventil 6 zum Fördern des
hydraulischen Fördergutes 7 in einen Raum höheren Druckes, wobei auf das Fördergut
taktweise ein Pumpendruck durch den angetriebenen Kolben 4 ausgeübt wird. In dem
Gehäuse ist eine Schlauchmembran 8 vorgesehen, die als Doppelschlauch ausgebildet
ist und aus den Einzelschläuchen 9 und 10 besteht. Die Einzelschläuche weisen an
den Enden Flansche zum Einspannen und Festspannen in dem Gehäuse auf. Die beiden
Einzelschläuche 9 und 10 weisen zwischen sich einen Zwischenraum 11 auf, in dem
sich eine Hydraulikflüssigkeit befindet, durch die die beiden Schläuche9 und 10
hydraulisch miteinander gekoppelt sind. Der Zylinderzwischenraum 11 zwischen den
Schläuchen 9 und 10 ist zweckmäßig dadurch gebildet, daß an den zueinander gekehrten
Umfangsflächen der Schläuche 9 und 10 Abstandsteile angeordnet sind, die die Aufrechterhaltung
einer Flüssigkeitskopplung zwischen den beiden Schläuchen ringsum und über die ganze
Höhe gewährleisten.
-
Solche Abstandteile können aus Erhebungen, Vorsprüngen, Noppen u.dgl.
bestehen. Wenn die betreffenden Flächen der Schläuche 9 und 10 eine entsprechend
grobe Rauhung aufweisen, kann auch eine solche Rauhung für die Flüssigkeitskopplung
zwischen den Schläuchen ausreichend sein.
-
Die Flüssigkeit zwischen den beiden Schläuchen 9 und 10 stellt die
zweite Vorlageflüssigkeit dar, während die erste Vorlageflüssigkeit 12 sich in dem
Pumpenraum 13 und den damit verbundenen Leitungen befindet.
-
Mit dem zylindrischen Zwischenraum 11 der beiden Schläuche 9 und 10
ist eine Schlauchbruch-Anzeigevorrichtung 15 verbunden. Diese weist einen Druckbehälter
16, ein Rückschlagventil 17 und eine Sonde 18 auf, wobei der Druckbehälter 16 mit
einem Ventil 19 versehen sein kann. Wenn einer der Schläuche 9, 10 bricht, strömt
Förderflüssigkeit 7 oder die Vorlageflüssigkeit 12 in den druckentlasteten Behälter
16 und erzeugt hier einen Uberdruck, der dem Betriebsdruck entspricht. Dieser Uberdruck
und/oder der steigende Flüssigkeitspegel im Behälter 16 signalisieren ritzels cer
Sonde 18 einen eventuellen Schlauchbruch des einen oder anderen Schlauches Die Sonde
18 kann z.B. ein Druckgefäßschalter sein. Wenn die beiden Schläuche 9 und 10 aus
dem gleichen oder hinsichtlich der Beanspruchung äquivalenten Werkstof hergestellt
sind, kann die Pumpe so vorbereitet werden, daß sie bei einem Schlauchbruch noch
über längere Zeit hinaus mit der bekannten Verschleißarmut einer einfachen Schlauchpumpe
weiterarbeiten kann, bis die von der Pumpe abhängige Materialförderung ein Austauschen
des Schlauches ermöglicht.
-
Mit dem äußeren Schlauch 9 steht ferner eine automatische Leckage-Ercg
zungssteuerung 21 als Sicherheitsregelung in Verbindung. Sie dient zum Ausgleich
von Leckverlusten bei der Vorlageflüssigkeit und zum Auffang ebentuell entstehenden
Überdruckes im Fördergut. Ein unter Federdruck stehender Steuel~teller 22 mit einem
Stößel 23 stellt die Verbindung zwischen dem äußeren Schlauch 9 und der Leckage-Ergtinzungssteuervorrichtung
21 her. Zwischen dem Vorlageraum 4a und einem Vorratsbehälter 24 ist eine Ventilanordnung
25 Vorgesehen, die ein Leckageventil 26, ein Ergänzungsventil 27 und ein Uberdruck-Sicherheitsventil
28 aufweist. Die Vt?il sind in einem gemeinsamen Gehäuse 29 untergebraht. Da@ Ergänzungsventil
27 ist zwischen den
beiden anderen Ventilen 26 und 28 angeordnet
und durch eine Leitung 30 mit dem Vorratsbehälter 24 verbunden. Das Leckageventil
26 ist über das Frgänzungsventil 27 mit dem Sicherheitsventil 28 durch die Leitung
31 verbunden. Das Sicherheitsventil 28 hat eine Verbindung 32 zu dem Ubertromrohr
33 in dem Vorratsbehäiter 24.
-
Bei Uberdruck in dem Fördergutraum innerhalb des inneren Schlauches
10 tritt auch der gleiche Uberdruck in der Vorlageflüssigkeit 12 auf. Hierdurch
öffnet sich das Leckageventil 26 und läßt Vorlageflüssigkeit mittels der Leitung
31-und dem Uberdruckventil 28 über das Uberstomrohr 33 in den Vorratsbehälter 24
treten. Da hierdurch -oder auch bei Leckverlusten an den Kolbenabdichtungen -im
Vorlageraum 13, 4a nun zu wenig Flüssigkeit enthalten ist, legt sich der äußere
Schlauch 10 schon vor Erreichen des Schlauchgehäuses 2 auf den Steuerteller 22,
welcher über den Ventilstößel 23 d Leckageventil 26 öffnet.
-
Durch das entsprechende Vakuum wird das beim Druckhub verlorengegangene
Volumen der Vorlageflüssigkeit aus dem Vorlageflüssigkeits-Vorratsbehälter 24 über
das Ergänzungsventil 27 in den Hydraulikdruckraum 4a, 13 zurückgeholt.
-
Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem Druck- und Saughub des Kolbens
4, wenn die Fördermenge der Pumpe hydraulisch, z.B. über die Bypass-Reguliereinheit
34, 35, heruntergesteuert wurde oder die Vorlageflüssigkeit 12 durch entstandenen
Uberdruck auf der Sekundärseite (dem Fördergut zugewandt) oder auch Primärseite
über das Uberdruck-Sicherheitsventil 28 verlorengegangen ist.
-
Bei Lufteinschlüssen in der Vorlageflüssigkeit 12 kann eine automatische
Entlüftung und auch Regulierung von Hand vorgenommen werden. Aus dem obersten Teil
des Raumes der
Vorlageflüssigkeit 13, 4a kann bei jedem Druckhub
der Pumpe eine kleine Menge ilüssigkeit oder Luft über das Entlüftungsventil 36
in den Vorratsbehälter 24 strömen. Hierdurch werden in dem Vorlagcflüssigkeitsraum
13, 4a befindliche Luftpuffer zentral und selbsttätig beseitigt Durch ein Schauglas
37 des Vorratsbehälters 24 kann das regelmäßige Ausströmen des feinen Flüssigkeitsstrahles
beobachtet werden.
-
Die Ventile sind zweckmäßig als federbelastete Rückschlagventile ausgebildet.
Bei der Anordnung des Leckageventils 26, Ergänzungsventils 27 und Uberdruck-Sicherheitsventils
28 ergibt sich, daß alle Ventile getrennt voneinander austauschbar und unabhängig
voneinander individuell von außer.
-
einstellbar sind, ohne daß vorher Nachbarelemente demontiert werden
müssen. Ein weiterer, aus der Anordnung dieser drei Ventile resultierender Vorteil
ist, daß das Leckageventil 26 und das ubirdruclc-sicherheitsventltl 28 so miteinander
gekoppelt sind, daß bei einem undichten Sitzring das Uberdruck-Sicherheitsventil
28 im Vakuumbetrieb, z.B.
-
beim Betrieb der Pumpe mit geschlossenem Saugschieber, keine ungewünschte
Vorlageflüssigkeit in den Hydraulikraum gelangen kann, was dazu führen würde, daß
der Hydraulikvorlageraum überfüllt würde und deshalb der Schlauch so stark zusammengepreßt
würde, daß er zwangsläufig in den Einspannstellen abreißen würde.