DE3229528C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Membranpumpe nach dem Oberbe­ griff von Anspruch 1.

Es sind bereits Membranpumpen bekannt, bei denen die Förder- oder Durchflußmenge eingestellt werden kann, indem zum Beispiel bei einer mit Kurbelantrieb ausgerüsteten Pumpe der Hub des Ver­ drängungselementes verändert wird. Dies ist jedoch mechanisch aufwendig, störanfällig und teuer. Eine andere bekannte Lösung sieht ein elektrisches Regelgetriebe vor, das ebenfalls aufwen­ dig und teuer ist.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist auch bereits in dem Haupt­ patent nach DE-PS 32 10 110 bei einer Membranpumpe für Flüssig­ keiten mit einem Dämpfungsraum zur Dämpfung von Druckstößen des Fördermediums im Ansaugbereich vorgeschlagen worden, daß das Aufnahmevolumen des Dämpfungsraumes einstellbar ist.

Bei einer solchen Membranpumpe kann man durch Verändern des Auf­ nahmevolumens des Dämpfungsraumes nicht nur Druckstöße des För­ dermediums im Ansaugbereich vermindern, sondern auch die Förder­ menge der Membranpumpe auf einfache Weise regulieren. Der Dämpf­ ungsraum wird somit in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft einge­ setzt:
Er kann zur Pulsationsdämpfung des zufließenden Mediums und da­ mit auch zu einer Vergrößerung der Fördermenge dienen; dabei kann auch noch die Wirksamkeit des Dämpfungsraumes gezielt ver­ ändert und gegebenenfalls auf Null verringert werden, wodurch auf eine im wesentlichen die Strömungspulsation ausnutzende Art auch die Fördermenge eingestellt wird.

Zwar ist aus DE-OS 28 23 767 bereits eine Membranpumpe für Flüssigkeiten bekannt, die einen Dämpfungsraum zur Dämpfung von Druckstößen des Fördermediums in Ansaugbereich aufweist. Diese bekannte Dämpfungseinrichtung dient jedoch nicht der Veränderung der Durchfluß- beziehungsweise Fördermenge.

Die eingangs erwähnte Membranpumpe hat sich in zahlreichen An­ wendungsfällen bewährt, weist jedoch noch einige Nachteile auf: Um den Regelbereich dieser Membranpumpe voll zu überstreichen, muß man das Aufnahmevolumen des Dämpfungsraumes nicht unwesent­ lich verändern. Dazu sind dann entsprechend große Verstellwege oder zum Beispiel ein entsprechend großer Verdrehweg bei einem Verdrehknopf erforderlich. Insbesondere, wenn das Aufnahmevo­ lumen des Dämpfungsraumes mit Hilfe einer Dämpfungsmembrane veränderbar sein soll, deren Werkstoffeigenschaften sich für größere Drehungen weniger eignen, sind größere Verstellwege un­ erwünscht.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Pumpe der eingangs erwähnten Art derart zu verbessern, daß zum Überstreichen des Regelbe­ reiches der Membranpumpe vergleichsweise geringe Regelwege er­ forderlich sind. Außerdem soll die Einsatzmöglichkeit der Pumpe erweitert werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht aus den Merk­ malen des Anspruches 1. Dadurch erreicht man, daß es bei der ge­ wünschten Regelung des Fördervolumens wesentlich auf die tat­ sächliche Veränderung der Fördermedium-Volumenaufnahme im Dämpf­ ungsraum mittels Regelung des Durchflußquerschnittes ankommt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufge­ führt. Dabei ergeben die Merkmale von Anspruch 2 und 3 vorteil­ hafte, konstruktiv einfache Lösungswege für die Veränderbarkeit des Durchflußquerschnittes vom Ansaugbereich zum Dämpfungsraum der Membranpumpe, wobei die Verschlußfläche und das damit zu­ sammenarbeitende, verstellbare Verschlußelement in der Art eines einstellbaren Ventils arbeiten.

Die Merkmale des Anspruches 4 zeigen eine Membranpumpe-Ausführ­ ung auf, die einfach in Aufbau und Herstellung ist und eine be­ queme, gut zugängliche Bedienungsstelle hat.

Bei der Ausführung gemäß Anspruch 5, bei der beim Ändern des Durchflußquerschnittes zum Einstellen des Aufnahmevolumens des Dämpfungsraumes eine verstellbare Dämpfungsmembrane mitheran­ gezogen wird, kann diese und das Verschlußelement zum Verändern des Durchflußquerschnittes vom Ansaugbereich zum Dämpfungsraum vom gleichen Verstellelement und gleichzeitig bedient werden.

Die Ausrüstung der erfindungsgemäßen Membranpumpe mit einer Dämpfungsmembrane aus chemisch inertem Werkstoff wie zum Beis­ piel Polytetrafluoräthylen oder dergleichen chemisch neutralen Werkstoff ist sehr vorteilhaft oder gar notwendig, wenn die Pumpe zum Fördern von chemisch aggressiven Fördermedien einge­ setzt oder ein Fördermedium möglichst chemisch unbeeinflußt die Pumpe durchfließen sollen. Werkstoffe wie Polytetrafluoräthylen sind jedoch im wesentlichen flexibel, aber weniger elastisch dehnbar; bei starker Belastung auf Dehnung neigen sie zum Kalt­ fließen. Soll die erfindungsgemäße Pumpe zum Fördern von heißen Medien eingesetzt werden, ist die Ausbildung ihrer Dämpfungsmem­ brane aus Metall vorteilhaft, das regelmäßig eine wesentlich höhere Temperaturbeständigkeit als Kunststoffe wie Polytetra­ fluoräthylen oder dergleichen chemisch inertem Werkstoffen hat. Eine Dämpfungsmembrane aus Metall ist aber auch im wesentlichen unelastisch und allenfalls entsprechend biegbar. Die Ausbildung der Membranpumpe gemäß den Ansprüchen 6 und 7 stellen nun mit der Veränderbarkeit des Durchflußquerschnittes zwischen Ansaug­ bereich und Dämpfungsraum und den damit verbundenen, vergleichs­ weisen kleinen Schließ- und Öffnungswegen beim Durchflußquer­ schnitt eine wechselweise, vorteilhafte Verbesserung dar. Durch kleine Öffnungs- bzw. Schließwege wird die Dehnungsbelastung zum Beispiel bei Polytetrafluoräthylen oder dergleichen Werkstoff klein gehalten und die Gefahr des Kaltfließens bei der Dämpf­ ungsmembrane verhindert oder zumindest erheblich vermindert. Be­ steht die Dämpfungsmembrane zum Beispiel aus Metall, kann ihr Zentralbereich dem vergleichsweise kleinen Öffnungs- und Schließweg im wesentlichen durch Verbiegung folgen, ohne daß eine übermäßige Dehnungsbelastung auftritt.

Die Merkmale des Anspruches 7 begünstigen bei Dämpfungsmembranen aus im wesentlichen aus unelastischem Material, die nicht dehn­ bar sind oder bei denen Dehnungen vermieden werden sollen, das Auftreten von unerwünscht großen Dehnungsbelastungen. Hinzu kommt, daß durch die Merkmale von Anspruch 7 das Verändern des Durchflußquerschnittes mit geringerem Kraftaufwand erfolgen kann, zum Beispiel das Verdrehen des Stellknopfes leichter zu Handhaben ist. Außerdem gilt für die Merkmale der vorerwähnten Ansprüche 6 und 7 in Verbindung mit der Veränderbarkeit des Durchflußquerschnittes vom Ansaugbereich zum Dämpfungsraum in Bezug auf die kleinen Steuerwege unter sonst gleichen Verhält­ nissen, daß solche Dämpfungsmembran-Werkstoffe vermehrt und/oder mit größerer Sicherheit und/oder längerer Lebensdauer eingesetzt werden können.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Ver­ bindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei einer Ausführ­ ungsform der Erfindung verwirklicht sein.

Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Membranpumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Membranpumpe und

Fig. 3 ein Diagramm, bei dem unterschiedliche Strömungsgeschwin­ digkeiten im Saugrohr über dem Kurbelwinkel aufgetragen sind.

Fig. 1 zeigt eine Membranpumpe 1a entsprechend dem Stand der Technik gemäß dem Hauptpatent DE-PS 32 10 110. Diese wird nach­ stehend auch kurz: "Pumpe 1a" genannt und weist eine mit einem Pleuelkopf verbundene Membrane 3a auf. Oberhalb dieser befindet sich der Kompressionsraum 4a, der von einem Zylinderkopf 5 be­ grenzt ist, welcher ein Einlaßventil 6 sowie ein Auslaßventil 7 hat. Als Schließelement für diese Ventile dient eine Ventil­ platte 8, die Zungenventile 26 und 27 üblicher Bauart hat. Ober­ halb des Zylinderkopfes 5 ist innerhalb eines Pumpenkopfes 9 ein Dämpfungsraum 10 vorgesehen, der über eine T-Verbindungsleitung 11 mit dem Einlaßstutzen 12 und dem Einlaßventil 6 in Verbindung steht. Der Dämpfungsraum 10 ist auf einer Seite durch eine Dämpfungsmembrane 13a begrenzt, während seine andere Begrenzung durch den Zylinderkopf 5 und eine dazugehörige Kopfplatte 14 ge­ bildet ist. Die Dämpfungsmembrane 13a ist zwischen dem Außenrand der Kopfplatte 14 sowie einem Stirnkopfrand 15 eines topfartigen Abschlußteiles 16 eingespannt.

Die dem Dämpfungsraum 10 zugewandte Seite 28 der Kopfplatte 14 ist konkav eingeformt, so daß der Dämpfungsraum 10 bei einem runden Zylinderkopf die Form eines Kugelabschnittes hat. Inner­ halb des Abschlußteiles 16 ist zur rückseitigen Druckbeauf­ schlagung beziehungsweise zum Verstellen der Dämpfungsmembrane 13a ein relativ zu diesem beziehungsweise zur Kopfplatte 14 ver­ stellbarer Stempel 17 oder dergleichen Hubelement angeordnet. Dieser Stempel 17 hat eine etwa pilzartige Umrißform mit einem zentralen Gewindebolzen 18, der in eine im Bodenteil 19 des Ab­ schlußteiles 16 vorgesehene Gewindebohrung 20 eingeschraubt ist. Der Stempel 17 läßt sich so über einen auf das äußere Ende des Gewindebolzens 18 drehfest aufgesetzten Stellknopf 21 in seiner Höhenlage gemäß dem Doppelpfeil Pf1 verstellen.

Die der Dämpfungsmembrane 13a zugewandte Beaufschlagungsseite 22 des Stempels 17 weist eine der Kontur der gegenüberliegende Kopfplattenseite 28 etwa entsprechende Form auf. Dadurch kann das Volumen des Dämpfungsraumes 10 praktisch bis auf Null ver­ kleinert werden, wobei dann die Dämpfungsmembrane 13a auf der konkaven Seite 28 der Kopfplatte 14 aufliegt. Eine Zwischen­ stellung zwischen der in Fig. 1 ausgezogen dargestellten Posi­ tion des Stempels 17 und der vorbeschriebenen kompressionsraum­ nahen Position des Stempels 17 ist in Fig. 1 schematisch durch eine strichpunktierte Linie 22 angedeutet, ebenfalls der zu dieser Zwischenstellung des Stempels 17 zugehörige, schematisch und strichpunktiert teilweise eingezeichnete Verlauf der ausge­ lenkten Dämpfungsmembrane 13a′. Anstelle der T-Verbindungslei­ tung 11 kann auch eine andere Ausbildung einer Zweigleitung dienen, welche den Einlaßstutzen 12 einerseits mit dem Einlaß­ ventil 6 und andererseits mit dem Dämpfungsraum 10 verbindet.

Die Dämpfungsmembrane 13a besteht aus elastischem Material, zum Beispiel aus Gummi, so daß sich der Dämpfungsraum 10 entsprech­ end der pulsationsweisen Druckbeaufschlagung vom Einlaßstutzen 12 her elastisch nachgiebig verändern kann, wenn die Dämpfungs­ membrane 13a nicht entsprechend fixiert gegen die konkave Seite 28 der Kopfplatte 14 angedrückt ist.

Die elastisch nachgiebige Dämpfungsmembrane 13a kann also zum einen, wenn sie elastisch schwingen kann, in Verbindung mit dem Dämpfungsraum 10 und der T-Verbindungsleitung 11 eine Glättung der pulsierenden Einlaß-Strömung bewirken. Dadurch erreicht man auch eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Pumpe 1a, da die Energie der Ansaugflüssigkeit besser ausgenutzt wird. Der zum Beispiel im Einlaßstutzen 12 beim Ansaugen auftretende Zustrom wird nämlich beim Schließen des Einlaßventiles 6 nicht mehr ge­ stoppt, sondern in den Dämpfungsraum 10 umgeleitet und dort un­ ter Vorspannung gespeichert, bis das Einlaßventil wieder öffnet. Dann kann Fördermedium aus dem Dämpfungsraum 10 und Fördermedium vom Einlaßstutzen 12 her in den Kompressionsraum 4 einströmen, so daß dieser schneller gefüllt wird als im Fall, daß der Ein­ laßstutzen 12 ohne Verbindung zu einem Dämpfungsraum direkt zum Einlaßventil 6 beziehungsweise zum Kompressionsraum 4 der Pumpe 1 geführt wäre. Aus dem unteren Teil von Fig. 1 ist noch gut ein Unterstützungsring 39 erkennbar, der über ein topf- oder korbartiges Unterteil 42 mit dem Pleuelschaft 38 in Verbindung steht. Dazu kann beispielsweise ein Verbindungsstück 36 herange­ zogen sein, welches einen Befestigungsbolzen 37 hat. Man erkennt in Fig. 1 auch, daß der Durchmesser D1 des Dämpfungsraumes 10 etwa dem Durchmesser D2 des Pumpraumes 4 entspricht. Versuche haben gezeigt, daß man bei einer solchen Ausbildung des Dämpf­ ungsraumes 10, die auch konstruktiv leicht zu realisieren ist, Strömungsverhältnisse im Bereich von Einlaßstutzen 12, Einlaß­ ventil 6 und Dämpfungsraum 10 erhält, durch den sich eine gute Regelungsmöglichkeit für die Durchflußmenge der Membranpumpe 1a in der Zeiteinheit ergibt.

Der mit dem Pleuel 32 in Verbindung stehende Unterstützungsring 39 hat eine der Pumpenmembrane 3a benachbarte, kreisringförmige Unterstützungsfläche 40 in einer mittleren Zone des elastisch verformbaren Bereiches 33 der Pumpmembrane 3a.

Der Unterstüzungsring 39 berührt die dem Pleuel 32 zugewandte Außenseite 41 in normalem Betriebszustand (Fig. 1) nicht, kann diese Außenseite 41 aber bedarfsweise unterstützen, so daß die Pumpmembrane 3a nicht "umschlagen", das heißt, nach unten aus­ beulen kann. Dadurch ist gewährleistet, daß die Membrane 3a in Nachbarschaft zum Kompressionsraum 4 eine zumindest in etwa flache Form (Fig. 1) oder eine zum Kompressionsraum 4 hin ge­ wandte Wölbung einnimmt. Eine Instabilität der Membrane 3a, die sich auf das nachstehend noch näher erörterte Saugvolumen (V1 bzw. V2) ungünstig auswirkt, bleibt vermieden.

In Fig. 1 ist mit 25 eine den Bodenteil 19 des Abschlußteiles 16 durchsetzende Bohrung bezeichnet. Durch diese kann der den Stempel 17 aufnehmende Innenraum 24 des Abschlußteiles 16 zum Beispiel mit der Umgebungsatmosphäre verbunden sein. Mit 23 ist die das Einlaßventil 6 mit dem Kompressionsraum 4 verbindende Einlaßbohrung bezeichnet. Im Zentralbereich 31 der Pumpmembrane 3a greift das mit dem Pleuel 32 verbundene Befestigungsstück 36 ein und wird dabei von einem Anschlußteil 35 der Pumpmembrane 3a umschlossen.

In Fig. 2 ist nun die erfindungsgemäße Weiterbildung der vorbe­ schriebenen Membranpumpe 1a gemäß Hauptpatent dargestellt. Bei der entsprechenden Pumpe 1b ist nicht nur das Aufnahmevolumen des Dämpfungsraumes 10b sondern erfindungsgemäß auch der Durch­ flußquerschnitt 45 vom Ansaugbereich zum Dämpfungsraum 10b ver­ änderbar. Dadurch erhält man bei verhältnismäßig kleinen Steuer­ wegen eine Steuerung der Fördermenge der Pumpe 1b bei gleicher Drehzahl beziehungsweise gleichbleibenden Hub. Bei der Membran­ pumpe 1b gemäß Fig. 2 erkennt man gut, daß am pumpenseitigen Ende des Gewindebolzens 18 ein Verstellelement 50 vorgesehen ist, welches mit einem ventiltellerartigen Verschlußelement 49 in Verbindung steht, wobei bei dieser Ausführung eine Dämpfungs­ membrane 13b zwischen dem ventiltellerartigen Verschlußelement 49 und dem zylinderförmigen Verstellelement 50 eingeklemmt ist. In Verstellrichtung des Verstellelementes 50 (Doppelpfeil Pf2 in Fig. 2) befindet sich pumpenseitig eine Verschlußfläche 48, die mit dem verstellbaren Verschlußelement 49 zusammenarbeitet.

Durch Annähern des Verschlußelementes 49 an die Verschlußfläche 48 wird der zwischen diesen Teilen befindliche Durchflußquer­ schnitt 45 zwischen Einlaßstutzen 12 und Dämpfungsraum 10b ver­ ändert. Dazu ist die vom Einlaßstutzen 12 kommende, einerseits zum Einlaßventil 6 sowie andererseits zum Dämpfungsraum 10b führende, zweiendige Zweigleitung 46 so ausgebildet, daß ihr in den Dämpfungsraum 10b führendes Ende 37 zentral in der Ver­ schlußfläche 48 endet. Diese befindet sich ebenfalls zentral im Dämpfungsraum 10b koaxial zum Gewindebolzen 18. Dabei durchsetzt das mit dem Gewindebolzen 18 verbundene Verstellelement 50 die Dämpfungsmembrane 13b in ihrem Zentrum und klemmt sie dort dichtend und festhaltend ein.

Durch Drehen des Stellknopfes 21 kann das Verschlußelement ent­ sprechend dem Doppelpfeil Pf2 in Fig. 2 der Verschlußfläche ge­ genüber mehr angenähert oder weiter davon entfernt werden. Dem­ entsprechend wird der Durchflußquerschnitt 45, der dem im Ende 47 der Zweigleitung 26 pulsierenden Fördermedium zur Verfügung steht, verändert.

Der bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Effekt der Steuerung des Fördervolumens durch Verändern des Aufnahmevo­ lumens des dortigen Dämpfungsraumes 10 wird bei der Ausführung der Membranpumpe 1b gemäß Fig. 2 im wesentlichen durch Schließen beziehungsweise ein mehr oder minderweites Öffnen des Durchlfuß­ querschnittes 45 zumindest merkbar verstärkt. Diese Ausführung hat dabei insbesondere folgende Vorteile:
Um den Steuerbereich der Membranpumpe 1b voll zu überstreichen, braucht man die Dämpfungsmembrane 13b nur um vergleichsweise ge­ ringe Beträge auszulenken. Stellt man diese Dämpfungsmembrane 13b zum Beispiel aus Polytetrafuoräthylen oder dergleichen che­ misch inertem, aber nicht gut dehnbaren Werkstoff her, ergibt sich der Vorteil, daß keine große Auslenkung zum Überstreichen des Steuerbereiches der Membranpumpe 1b erforderlich ist. Dem­ entsprechend unterbleibt eine unerwünscht große Belastung, ins­ besondere Dehnung solcher Werkstoffe, wie zum Beispiel Polyte­ trafluoräthylen, die im wesentlichen flexibel aber weniger elas­ tisch dehnbar sind. In der zum Stand der Technik gehörigen Aus­ führung nach Fig. 1 braucht eine dort zum Einstellen des Dämpf­ ungsraumes 10 auf das Volumen Null notwendige Dehnung keine Nachteile zu haben, wenn man die dortige Dämpfungsmembrane 13a aus elastischem Werkstoff wie zum Beispiel Gummi herstellt. Eine vergleichbare Dehn-Belastung kann bei Verwendung von zum Bei­ spiel Polytetrafluoräthylen wegen der vorerwähnten Werkstoff­ eigenschaften unerwünscht sein. Analoges gilt, wenn man die Mem­ brane 13b aus Metall oder dergleichen im wesentlichen unelas­ tischem Material herstellt. Dies kann wegen der Wärmebeständig­ keit seitens des Pumpenverwerters beziehungsweise des Anwen­ dungsbereiches einer Pumpe 1b erwünscht sein. Man kann dann durch Dreheinformungen, zum Beispiel durch konzentrisch um ihren Mittelpunkt angeordneten Wellenprofile oder dergleichen, einer Dämpfungsmembrane 13b aus im wesentlichen unelastischem Material die notwendige Nachgiebigkeit geben, um kleine Verstellwege, wie sie bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Membranpumpe 1b nach Fig. 2 möglich sind, durchzuführen. Beim Dämpfungsraum 10b gemäß Fig. 2 erhält man eine Veränderung des wirksam werdenden Volumens des eigentlichen Dämpfungsraumes 10b, zum einen mit­ tels der Regelung des Durchflußquerschnittes 45, zum anderen dadurch, daß die den Dämpfungsraum 10b begrenzende Dämpfungsmem­ brane 13b die Verkleinerung oder Vergrößerung des Durchflußquer­ schnittes 45 im Sinne einer Verkleinerung oder Vergrößerung des Volumens des Dämpfungsraumes 10b mitmacht; diese Maßnahmen un­ terstützen sich also gegenseitig. Es treten auch hier die be­ reits in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen, erwünschten Strö­ mungsverhältnisse im Bereich des Einlaßventiles 6 auf, die eine gute Steuerungsmöglichkeit für die Durchflußmenge der Membran­ pumpe 1b in der Zeiteinheit ergeben.

Fig. 3 zeigt gut die entsprechenden Ansaug- und Fördervolumen­ verhältnisse bei unterschiedlicher Einstellung des Volumens des Dämpfungsraumes 10 oder 10b.

In dem Diagramm ist auf der Ordinate die Strömungsgeschwindig­ keit v in der Einlaßbohrung 23 dargestellt, die vom Bereich des Einlaßventiles 6 zum Kompressionsraum 4 führt. Auf der Abszisse des Diagramms ist die Stellung der Pumpenmembrane 3 über den Kurbelwinkel des Kurbelantriebes der Membranpumpe 1 aufgetragen. Im Nullpunkt der beiden Koordinatenachsen steht der Kurbelan­ trieb im oberen Totpunkt. Wenn der Dämpfungsraum 10 bei der Aus­ führung nach Fig. 1 in seinem Volumen durch Anlegen der Dämpf­ ungsmembrane 13a an die konkave Seite 28 der Kopfplatte 14 gegen Null verstellt ist und somit praktisch keine Wirkung zeigt, so stellt sich der durchgezogene Kurvenverlauf gemäß Fig. 2 ein. Analoges gilt bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Membran­ pumpe 1b nach Fig. 2, wenn dort das Verschlußelement 49 dichtend auf der Verschlußfläche 48 aufliegt. Dabei ist gut zu erkennen, daß über einen Anfangsbereich der Hubbewegung der Pumpmembrane 3a oder 3b nur ein geringfügiges Einströmen der Förderflüssig­ keit in den Kompressionsraum 4 auftritt. Der Grund dafür ist dem Pumpenfachmann bekannt: Die im Bereich des Einlaßstutzens 12 stehende Flüssigkeit muß durch die Hubbewegung der Pumpmembrane 3a bzw. 3b zunächst in Bewegung gesetzt werden. Dementsprechend ist in Fig. 3 gut zu erkennen, daß über einen Anfangsbereich der Hubbewegung der Membrane 3a bzw. 3b zunächst nur ein geringfü­ giges Einströmen von Fördermedium in den Kompressionsraum 4 auf­ tritt. Die Einströmgeschwindigkeit nimmt dann allmählich zu, bis sie etwa im unteren Totpunkt, der in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, durch Schließen des Einlaßventiles 6 wieder gegen Null geht. Die zur Abszisse hin mit der durchgezogenen Linie einge­ schlossene, schräg von links unten nach rechts oben schraffierte Fläche F1 gibt die Fördermedium-Menge der entsprechend einge­ stellten Membranpumpe 1 wieder, d. h. wenn diese praktisch ohne Dämpfungsraum 10 bzw. 10b arbeitet.

Bei optimal auf die Einströmverhältnisse abgestimmten Volumen V des Dämpfungsraumes 10 beziehungsweise Durchflußquerschnitt 45 und Dämpfungsraum-Volumen stellt sich etwa der strichlinierte Kurvenverlauf gemäß Fig. 3 ein. Man erkennt, daß bereits zu Be­ ginn des Ansaugvorganges ein schnell zunehmendes Zuströmen von Förderflüssigkeit erfolgt, so daß in dem zum Ansaugen zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt zur Verfügung steh­ enden Bereich ein erheblich größeres Saugvolumen V2 vorhanden ist. Zum schematischen Vergleich ist das größere Ansaugvolumen V2 in Fig. 1 und das kleinere Ansaugvolumen V1 in Fig. 2 ange­ deutet. Ein Vergleich der Form der Pumpmembrane 3a in Fig. 1 mit der Pumpmembrane 3b in Fig. 2 zeigt, wie sich solche Pumpmem­ brane 3 mit ihrem elastischen Bereich 33 an das kleinere Saugvo­ lumen V1 anpassen. Da Pumpmembranen 3 von Membranpumpen 1 einen elastisch und/oder flexibel verformbaren Bereich 33 haben, ist eine gewisse Anpassung an das jeweilige Saugvolumen pro Hub von Hause aus bei derartigen Pumpen 1 gegeben.

Ist ein möglichst großes Fördervolumen erwünscht, wird bei der Pumpe 1b der Durchflußquerschnitt 45 in die größte Öffnungs­ stellung gebracht, wodurch auch das Volumen des Dämpfungsraumes 10b entsprechend vergrößert wird. Bei dieser Einstellung ergibt sich im Diagramm nach Fig. 3 ein Gesamtansaugvolumen pro Ar­ beitshub, welches durch die beiden Flächen F1 und F2 wiederge­ geben ist. Eine Zwischenstellung für die Fördermenge ist in Fig. 3 mit Hilfe der strichpunktierten Linie 51 wiedergegeben.

Die rückseitige Druckbeaufschlagung der Membrane 13b muß nicht mechanisch durch Einspannen zwischen dem Verschlußelement 49 und dem Verstellelement 50 erfolgen, wie es Fig. 2 zeigt. Die Dämpf­ ungsmembrane 13b kann beispielsweise auch über ein Gasdruck­ polster erfolgen, wodurch neben der Änderung des Durchflußquer­ schnittes 45 auch noch eine Beeinflussung des Aufnahmevolumens des Dämpfungsraumes 10b erfolgen kann. Vorzugsweise ist jedoch der Innenraum 24 des Abschlußteiles 16 über die Bohrung 25 nach außen hin offen, so daß auf die Rückseite der Dämpfungsmembrane 13b Atmosphärendruck wirkt. Gegebenenfalls kann diese Bohrung 25 auch geschlossen sein und der Innenraum 24 mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden.

Die rückseitige Druckbeaufschlagung der Dämpfungsmembrane 13d muß nicht mechanisch über die Ventilplatte 50 erfolgen. Dies kann beispielsweise auch mittels eines Gas-Druck-Polsters be­ wirkt werden. Vorzugsweise ist jedoch der Innenraum 24 des Ab­ schlußteils 16 über die Bohrung 25 nach außen hin offen, so daß auf die Rückseite der Dämpfungsmembrane 13d Atmosphärendruck wirkt.

Sowohl eine Dämpfungsmembrane 13b aus chemisch neutralem Werk­ stoff von hoher mechanischer Stabilität als auch eine Dämpfungs­ membrane 13b aus Metall kann rillenartige, zum Beispiel konzen­ trisch um den Membran-Mittelpunkt angeordnete Wellenprofile oder dergleichen Verformungen aufweisen, welche die Dehnbarkeit solcher Dämpfungsmembranen 13b begünstigen und auch ihre Ver­ stellbarkeit, zum Beispiel von Hand erleichtern.

Um die Durchflußmenge der Membanpumpe 1b in der Zeiteinheit zu verringern, zum Beispiel bis zur minimal einregelbaren sekünd­ lichen Durchflußmenge, verstellt man das Verschlußelement 49 bis zum Anschlag an die zugehörige Verschlußfläche 48, wodurch gleichzeitig die Dämpfungsmembrane 13b mitabgesenkt und der Dämpfungsraum 10b verkleinert wird. Wegen des Anliegens des Ver­ schlußelementes 49 an der Verschlußfläche 48 ist dadurch der Dämpfungsraum 10b praktisch stillgelegt. Die Pumpe 1b arbeitet dann mit den wesentlich geringeren, in Fig. 2 dargestellten Saugvolumen V1 je Pumpenhub. Da alle Pumpmembranen von Membran­ pumpen einen elastisch und/oder flexibel verformbaren Bereich 33 haben, ist eine gewisse Anpassung an das jeweilige Saugvolumen pro Hub von Hause aus bei Membranpumpen gegeben. Je nach dem, wie eine Membranpumpe 1b sowie ihr Dämpfungsraum 10b ausgelegt sind und wie sich die Strömungsverhältnisse beim Eintreten des Fördermediums in den Kompressionsraum 4b einstellen, könnte aber beim Vermindern der Durchflußmenge ein Betriebszustand erreicht werden, in dem das Saugvolumen V1 (Fig. 2) so gering wird, daß der elastisch verformbare Bereich 33 der Membranpumpe 3b sich nicht mehr auf dieses Saugvolumen V1 einstellen kann. Durch die Pleuel- und Membranbewegung würde dann diese Pumpmembrane 3b mehr Pumpraum schaffen, als angesaugte Flüssigkeit zur Verfügung steht. Die Membranpumpe 1b würde dann einen Unterdruck zu erzeu­ gen versuchen, das zu unerwünschten Kavitationserscheinungen führen kann. Um dies zu verhindern, werden die Saugvolumina und der Regelbereich aufeinander abgestimmt. Dies erfolgt durch Ab­ stimmung der Größe der Beeinflußbarkeit der Wirkung des Dämpf­ ungsraumes mit der Größe der Veränderbarkeit der Volumina pro Hub, die von der Pumpmembrane 3b ausgeführt werden kann. So soll zum Beispiel das durch Ausschalten der Wirkung des Dämpfungsrau­ mes 10b wirksam werdende Volumen V1 nur soweit vermindert wer­ den, daß auch bei dieser Mindestdurchflußmenge im Kompressions­ raum 4 kein schädlicher Unterdruck entstehen kann. Dies kann durch entsprechend große Abmessungen des elastisch verformbaren Bereiches 33 der Pumpmembrane 3b erfolgen. Sie nimmt dann eine Form an, die der minimalen Fördermenge eines Pumphubes und in Fig. 2 schematisch angedeutet ist. Man erkennt bei einem Ver­ gleich des Kompressionsraumes 4b aus Fig. 2 mit dem Kompres­ sionsraum 4a aus Fig. 1, daß das Kompressionsraum-Volumen V1 ge­ mäß Fig. 2 wesentlich kleiner ist als das Kompressionsraum-Vo­ lumen V2 gemäß Fig. 1 bei sonst gleicher Stellung des Kurbelan­ triebes und dessen Pleuelkopf 2.

Membranpumpen 1b mit einstellbarem Dämpfungsraum 10b und ver­ änderbarem Durchflußquerschnitt 45 vom Ansaugbereich zum Dämpf­ ungsraum 10b haben sich besonders bei Klein- beziehunsweise Kleinst-Pumpen mit einer Förderleistung von etwa 0,2 ltr/min bis 20 ltr/min bewährt. Man erhält mit sehr einfachen sowie störun­ anfälligen Mitteln eine Membranpumpe 1b mit einer in ihr einge­ bauten, strömungstechnisch wirkenden Durchflußmengensteuerung, wobei auch noch diese Betriebsweise der Membranpumpe 1b in we­ sentlichen Betriebsbereichen verbessert wird. Insbesondere wird nämlich durch strömungstechnisches Nutzbarmachen des Dämpfungs­ raumes 10b ein Durchflußmengenbereich erschlossen, der oberhalb der "Normalfördermenge" einer solchen Pumpe liegt; dabei wird hier mit "Normalfördermenge" diejenige Fördermenge gemeint, welche die Membranpumpe ohne den Dämpfungsraum leisten würde.

Man kann also eine verhältnismäßig kleine, dementsprechend auch preiswerte Pumpe schaffen, deren Fördermenge in der Zeiteinheit und in einfach regelbarer Weise vergrößert werden kann, wobei bedarfsweise für die Dämpfungsmembrane 13d wenig dehnbare Werk­ stoffe herangezogen werden können, die aber z. B. chemisch neu­ tral oder temperaturfest sind.

Claims (9)

1. Membranpumpe für Flüssigkeiten mit einem Dämpfungsraum zur Dämpfung von Druckstößen des Fördermediums im Ansaugbereich, wobei das Aufnahmevolumen des Dämpfungsraumes einstellbar ist (nach Patent 32 10 110), dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt (45) vom Ansaugbereich zum Dämpf­ ungsraum (10b) veränderbar ist.

2. Membranpumpe nach Anspruch 1 mit einem im Pumpenkopf (9) an­ geordneten Dämpfungsraum (10b) sowie mit einem Einlaßstutzen (12) oder dergleichen, der zum Beispiel über eine T- Verbindungsleitung (11) oder dergleichen (46) mit dem Dämpf­ ungsraum (10b) sowie dem Kompressionsraum (4) beziehungs­ weise dem Einlaßventil (6) verbunden ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vom Einlaßstutzen (12) kommende, einer­ seits zum Einlaßventil (6) und andererseits zum Dämpfungs­ raum (10b) führenden zweiendige Zweigleitung (46) so ausge­ bildet ist, daß ihr in den Dämpfungsraum (10b) führendes Ende (47) in einer im Dämpfungsraum (10) befindlichen Ver­ schlußfläche (48) endet, die mit einem verstellbaren Ver­ schlußelement (49) zusammenarbeitet.

3. Membranpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verschlußfläche (48) zentral im Dämpfungsraum (10d) befindet.

4. Membranpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (49) Teil eines Verstellelementes (50) ist, welches mit einem außerhalb des Pumpenkopfes (9) befindlichen Stellknopf (21) in Verbindung steht.

5. Membranpumpe nach Anspruch 4 mit einer verstellbaren Dämpf­ ungsmembrane (13d), dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpf­ ungsmembrane (13d) vorzugsweise zentral von dem Verstell­ element (50) durchsetzt und gehalten ist, dessen den Dämpf­ ungsraum (10b) zugewandter Teil zweckmäßigerweise im wesent­ lichen von dem Verschlußelement (49) gebildet ist.

6. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dämpfungsmembrane (13) aus insbeson­ dere bei aggresiven Medien zweckmäßigerweise aus Polytetra­ fluoräthylen oder dergleichen flexiblem Material und gege­ benenfalls aus Metall besteht.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine aus im wesentlichen unelastischem Ma­ terial bestehende Dämpfungsmembrane (13) Dreheinformungen, zum Beispiel konzentrisch um ihren Mittelpunkt angeordnete Wellenprofile oder dergleichen aufweist.

8. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bereich ihrer unterschiedlichen Saug­ volumina (V1, V2 usw.) und der Regelbereich des Dämpfungs­ raumes (10b) aufeinander abgestimmt sind.

9. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bereich der unterschiedlichen Saugvo­ lumina (V1, V2 usw.) der Membranpumpe (1b) vergrößert aus­ gebildet ist, vorzugsweise durch vergleichsweise große Ab­ messungen des elastisch verformbaren Bereiches (33) der Pumpmembrane (3d).