DE3334638A1 - Device to indicate the rupture of a membrane - Google Patents
Device to indicate the rupture of a membraneInfo
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- F04B43/009—Special features systems, control, safety measures leakage control; pump systems with two flexible members; between the actuating element and the pumped fluid
Abstract
Description
Anmelderin: Dosapro Milton-Roy S.A., Pont-Saint-Pierre (Frankreich) Applicant: Dosapro Milton-Roy SA, Pont-Saint-Pierre (France)
Titel; Vorrichtung zum Anzeigen des Bruchs einer Membran Title; Device for indicating the rupture of a membrane
Dia vorliegende Erfindung betrifft hydraulisch angetriebene Pumpen oder Kompressoren mit deformierbaren Membranen, d.h. bei welchen die Antriebsbewegung der auf die zu pumpende Flüssigkeit wirkenden Membran dieser mittels einer Antriebsflüssigkeit mitgeteilt wird derart, daß die beiden beaufschlagten Flächen der Membranen im Gleichdruck sind.The present invention relates to hydraulically driven pumps or compressors having deformable diaphragms, i. E. in which the drive movement of the membrane acting on the liquid to be pumped is communicated to the latter by means of a drive liquid in such a way that the two acted upon them The surfaces of the membranes are in equal pressure.
Ein Nachteil' dieses Pumpentyps ist mit dem Bruch oder sogar mit einer geringen Porosität der Membran verbunden. Tatsächlich führt ein solcher Defekt zur Vermischung der Antriebsflüssigkeit und der gepumpten Flüssigkeit, die oftmals bzw. in den meisten Anwendungsfällen dieser Pumpen aggressiv ist und zu schweren Materialschäden führen kann.A disadvantage of this type of pump is associated with the breakage or even with a low porosity of the membrane. Indeed Such a defect leads to the mixing of the drive fluid and the pumped fluid, which is often resp. in most applications this pump is aggressive and can lead to severe material damage.
Es sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt," um diesen Nachteil zu beseitigen. Ihr gerneinsames Prinzip beruht auf dem Einsatz eines Mittels zur Anzeige eines Defekts der von der Vorrichtung umfaßten Membran oder Membranen, ehe ein vollständiges Zubruchgehen stattfindet, was es erlaubt schnellstmöglich einzugreifen.Numerous devices are known for overcoming this disadvantage. Their common principle is based on the insert a means for indicating a defect in the membrane or membranes comprised by the device before a complete one Falling takes place, which allows to intervene as quickly as possible.
Bei mehreren Membranen wird dieses Mittel von einer Flüssigkeitsleitung gebildet, die mit dem zwischen den Membranen gelegenen Raum in Verbindung steht, um die aus der der defekten Membrane benachbarten Kammer stammende Flüssigkeit zu sammeln und in den Außenbereich der Pumpe abzuführen, wo i'nre Anwesenheit mittels irgendeines Systems zur Sichtbarmachung angezeigt werden kann. Der Innenraum zwischen den beiden Membranen wird meistens von einem mehr oder minder komplizierten Netz von Nuten gebildet, die in einer Zwischenmembran untergebracht sind, welche auf dichte Weise zwischen den beiden Membranen verspannt ist, die sie einrahmen .In the case of several membranes, this means is provided by a liquid line formed, which is in communication with the space between the membranes in order to remove that of the defective The liquid coming from the membrane in the adjacent chamber is collected and discharged to the outside of the pump, where their presence can be indicated by means of any visualization system. The interior between the Both membranes is mostly formed by a more or less complicated network of grooves in an intermediate membrane are housed, which is tightly clamped between the two membranes that frame it .
Diese Vorrichtungen weisen mehrere Nachteile auf. Sie sind zunächst kompliziert und teuer. Sie sind auch ein Faktor zur Versteifung der Baueinheit der weichen Wand. Sie weisen schließlich einen freien Raum auf, der zuverlässig vollgestopft werden muß, um zu vermeiden, daß im Fall einerThese devices have several disadvantages. Initially, they are complicated and expensive. You are a factor too to stiffen the structural unit of the soft wall. After all, they have a free space that is reliable Must be crammed to avoid falling into one
Arbeit mit hohem Druck nicht ein unnützes "Pumpen" auf das Gasvolumen der Zwischenmembran erfolgt, was die Leistungen der Pumpe vermindern würde.Working with high pressure does not result in a useless "pumping" on the gas volume of the intermediate membrane, which is the performance the pump would decrease.
Eine andere bekannte, in der französischen Patentanmeldung No. 2.339.O76 beschriebene und auf Pumpen für hohe Drücke anwendbare Vorrichtung weist eine einzige Zwischenmembran auf, die zwischen den beiden äußeren, mit der Antriebsflüssigkeit und der gepumpten Flüssigkeit in Kontakt stehenden Membranen eingeschaltet ist, wobei diese Zwischenmembran von einem starren, porösen Ring umgeben ist, der mit einem Abzugstutzen versehen ist. Beim Bruch einer äußeren Membran dringt die Flüssigkeit in die Grenzschicht zwischen dieser und der Zwischenmembran ein und entweicht erfaßbar durch den Abzugstutzen. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist die Steifigkeit der zusammengesetzten Membran sehr beträchtlich, damit die Membran infolge der ihr innewohnenden elastischen Rückstellkraft trotz der hochgradigen Trägheit der Flüssigkeiten und des Fehlens von Federn schnell in ihre Ruheform zurückkehren kann. Deshalb wird das Verhältnis Dicke/Darchmesser der zusammengesetzten Membran zwischen 1/3 und 1/5 verstanden. Diese Vorrichtung scheint auf dem Anwendungsgebiet, für das sie entwickelt worden ist, nämlich dem der Hochdruckpumpen, niemals eingesetzt worden zu sein. Folglich gab es keinen Grund, sie sich dort zu eigen zu machen,Another known, in French patent application no. 2.339.O76 and on pumps for high pressures Applicable device has a single intermediate membrane, which between the two outer, with the drive fluid and the pumped liquid is in contact with membranes, said intermediate membrane is surrounded by a rigid, porous ring which is provided with a trigger nozzle. When an outer membrane ruptures the liquid penetrates into the boundary layer between this and the intermediate membrane and escapes detectably through the trigger nozzle. In this known device, the rigidity of the composite membrane is very considerable, thus the membrane as a result of its inherent elastic restoring force despite the high degree of inertia of the liquids and the lack of feathers can quickly return to their resting form. Therefore the ratio thickness / diameter becomes of the composite membrane understood between 1/3 and 1/5. This device appears to be in the field of application for which it was developed, namely that of high pressure pumps, never to have been used. Consequently there was no reason to adopt it there
wo die Membran verhältnismäßig weich sein, d.h. eine viel geringere Steifigkeit besitzen muß.where the membrane must be relatively soft, i.e. must have a much lower stiffness.
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, diesen Nachteilen abzuhelfen, indem sie eine einfachere und weniger beschwerliche Konstruktion einer neuen Vorrichtung zum Anzeigen des Bruchs der Membran vorschlägt, die es erlaubt, verhältnismäßig genormte Membranen üAnzubringen, und die die Steifigkeit der weichen Wand nicht merklich vergrößert.The present invention addresses these disadvantages to remedy this by adopting a simpler and less cumbersome construction of a new device for displaying the Suggests rupture of the membrane, which allows relatively standardized membranes to be attached, and the rigidity the soft wall is not noticeably enlarged.
Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung zum Anzeigen des Bruchs einer hydraulischen Membran zwei Membranen auf, die an ihrer Peripherie auf dichte Weise an einem festen Aufbau verspannt sind und zwischen sich einen Innenraum begrenzen, der über eine quer durch den Aufbau führende Leitung mit einem äußeren Anzeigegerät verbunden und an seiner Peripherie von einem zwischen den Membranen eingeschalteten Bauteil des festen Aufbaus eingefaßt ist sowie eine Zwischenmembran aus weichem Material aufweist, die wesentlich von einem schwebenden Anti-Extrusionsring umgeben ist.For this purpose, the device for displaying the A hydraulic diaphragm ruptures two diaphragms that are tightly attached to a solid structure at their periphery are tensioned and delimit an interior space between them, which is via a line running across the structure connected to an external display device and switched on at its periphery by one connected between the membranes Component of the solid structure is enclosed and has an intermediate membrane made of soft material, which is essential surrounded by a floating anti-extrusion ring.
Erfindungsgemäß ist der Innenraum mit mehreren schwebenden, einander benachbarten Membranen angefüllt derart, daß bei gleicher Dicke der zusammengesetzten Membrane die Steifigkeit geringer ist.According to the invention, the interior is filled with a plurality of floating, mutually adjacent membranes in such a way that at the same thickness of the composite membrane, the stiffness is lower.
Die Erfindung'' wird, anhand der nachstehenden. Beschreibung eines nur zu Anschauungszwecken dienenden und nicht etwa einschränkenden Ausführungsbeispiels, das es erlauben wird, daraus die Vorteile und sekundären Merkmale zu erkennen, besser verstanden werden.The invention '' is based on the following. Description of a only for illustrative purposes and not restrictive embodiment that will allow to recognize the advantages and secondary characteristics from it, to be better understood.
Es wird auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen, in welcher: Reference is made to the accompanying drawing in which:
Fig. 1 ein Schnitt einer mit einer Vorrichtung zum Erfassen des Membranbruchs versehenen Membranpumpe ist.Fig. 1 is a section of a diaphragm pump provided with a device for detecting the diaphragm rupture.
Fig. 1A eine vergrößerte Detailansicht der Fig. 1 ist.FIG. 1A is an enlarged detail view of FIG. 1.
Fig. 2 ein die erfindungsgemäße Vorrichtung veranschaulichender Teilschnitt der Pumpe ist.Fig. 2 illustrates the device according to the invention Partial section of the pump is.
Fig. 1 läßt eine Membranpumpe mit hydraulischem Antrieb erkennen, die auf bekannte Weise von einem Gehäuse 1 gebildet ist, in dessen Innerem eine Arbeits- bzw. Pumpkammer 2 untergebracht ist. Diese Kammer 2 weist eine Zuführungs- bzw. Speiseleitung 3 und eine Steig- bzw. Förderleitung 4 auf, die mit einseitig gerichteten Klappen versehen sind. Die.eine Wand dieser Kammer wird von einer Membran 5 gebildet, hinter welcher eine Antriebskammer 6 eingerichtet ist, die mittels1 shows a diaphragm pump with a hydraulic drive, which is formed by a housing 1 in a known manner is, in the interior of which a working or pumping chamber 2 is housed is. This chamber 2 has a supply or feed line 3 and a rising or conveying line 4, which are provided with unidirectional flaps. Die.eine wall of this chamber is formed by a membrane 5, behind which a drive chamber 6 is set up, which by means of
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der Leitungen 7 und 8 (letztere ist in Wirklichkeit ein austariertes Überströmventil) mit einer Antriebsflüssigkeit gefüllt ist und in welcher sich ein Kolben 9 verstellt, der von einer nicht dargestellten Vorrichtung in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt wird. Die Veränderungen des Volumens der Antriebskammer 6 bedingen eine Deformation der Membran und folglieh'eine Volumenänderung der Pumpkammer 2, woraus eine -Saugwirkung durch die Leitung 3 und eine Verdrängungswirkung durch die Leitung 4 resultiert.of lines 7 and 8 (the latter is actually a balanced Overflow valve) is filled with a drive fluid and in which a piston 9 is adjusted, which of a device not shown in a reciprocating Movement is displaced. The changes in the volume of the drive chamber 6 cause deformation of the membrane and folglieh'eine change in volume of the pump chamber 2, from which a suction effect through the line 3 and a displacement effect through the line 4 results.
Fig. 1A zeigt, daß die Membran 5 tatsächlich von zwei Membranen 5a und 5b gebildet wird, die an ihrer Peripherie auf dichte Weise zwischen einem Teil 1a des Gehäuses 1, einem Bauteil 1b und einem zwischengeschalteten metallischen Ring 1c verspannt sind.Fig. 1A shows that the membrane 5 is actually made up of two membranes 5a and 5b is formed, which at its periphery in a sealed manner between a part 1a of the housing 1, a Component 1b and an interposed metallic ring 1c are braced.
Die Baueinheit 1a, 1b und 1c bildet einen festen Aufbau, in welchem die Pumpkammer 2 und die Antriebskammer 6 definiert sind. Der Zusammenbau dieser Baueinheit wird mittels nicht dargestellter Verriegelungsstangen sichergestellt. Aufgrund des Vorhandenseins des zwischen den beiden Membranen 5a und 5b gelegenen Rings 1c besteht ein Innenraum 10, der die beiden Membranen trennt. In diesem Innenraum 10 sind eine schwebende Membran 11, die nicht zwischen den Bestandteilen 1a, Tb und 1c des festen Aufbaus verspannt ist, und ein RingThe structural unit 1a, 1b and 1c forms a solid structure in which the pump chamber 2 and the drive chamber 6 are defined are. The assembly of this unit is ensured by means of locking rods, not shown. Because of the presence of the ring 1c located between the two membranes 5a and 5b, there is an inner space 10 which the two Separates membranes. In this interior 10 are a floating membrane 11, which is not between the components 1a, Tb and 1c of the fixed structure is braced, and a ring
12 von gleicher Dicke wie die Membran 11 angeordnet, der dem metallischen Ring 1c benachbart ist. Die Membran 11 ist weich, während der Ring 12 aus einem härteren Material besteht, um ein Organ darzustellen, das die Extrusion der Membran 11 oei starken Drücken quer durch mindestens eine Leitung 13 verhindert, die mit dem Pumpenäußeren quer durch die Bauteile 1c und 1a in Richtung auf ein Anzeigegerät unter Zwischenschaltung einer in dem Verbinder 14 enthaltenen Einwegeklappe I4a in Verbindung steht. Diese beiden Bauteile 11 und 12 füllen den Innenraum 10 vollständig an derart, daß zwischen ihnen, den Membranen 5a and 5b sowie dem Ring 1c kein nennenswertes Spiel besteht. Das Anzeigegerät kann durch einen einfachen, schon bis zu einem bestimmten Niveau vorgefüllten Meßzylinder schematisch dargestellt werden. Es kann wie in den Fig. 1 und 1A von einer gleitenden Stange 14b gebildet sein, deren eines Ende in eine dichte Kammer 14c der Verbindung eintaucht. Das Auftreten eines Drucks in dieser Kammer ruft die Aufwärtsbewegung der Stange hervor, die, ausgetreten, visuell von einem Meßfühler nachgewiesen werden kann.12 of the same thickness as the membrane 11, which is adjacent to the metallic ring 1c. The diaphragm 11 is soft, while the ring 12 is made of a harder material in order to represent an organ which prevents the extrusion of the diaphragm 11 in the event of high pressures across at least one conduit 13 which, with the outside of the pump, runs across the components 1c and 1a in FIG Direction of a display device with the interposition of a one-way flap I4a contained in the connector 14 in connection. These two components 11 and 12 completely fill the interior 10 in such a way that there is no significant play between them, the membranes 5a and 5b and the ring 1c. The display device can be represented schematically by a simple measuring cylinder that is already pre-filled to a certain level. As in FIGS. 1 and 1A, it can be formed by a sliding rod 14b, one end of which is immersed in a sealed chamber 14c of the connection. The occurrence of a pressure in this chamber causes the upward movement of the rod which, once released, can be visually detected by a sensor.
Fig. 2 veranschaulicht die erfindungsgemäße Vorrichtung. Es finden sich dort bestimmte schon beschriebene Bauteile mit denselben Bezugszeichen wieder. So kommt es also, daß der zwischen den beiden Membranen 5a und 5b eingeschlossene Innenraum 10 von drei schwebenden Membranen 11a, 11b und 11cFig. 2 illustrates the device according to the invention. It Certain components already described can be found there with the same reference numerals. So it happens that the Inner space 10 of three floating membranes 11a, 11b and 11c enclosed between the two membranes 5a and 5b
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aus einem weichen Kautschuk (etwa Shore-Härte 50) anstelle von einer einzigen'Membran angefüllt ist. Es ist in der Tat der Erfahrung Rechnung getragen worden, daß diese Unterteilung einer schwebenden Membran in mehrere dünne Membranen dem Ganzen eine bessere Nachgiebigkeit verleiht.made of a soft rubber (about Shore hardness 50) instead is filled by a single membrane. It really is Experience has taken into account that this division of a floating membrane into several thin membranes gives the whole a better resilience.
Im normalen Betrieb unterliegt die zusammengesetzte Membran 5a, 5b, 11a, 11b, 11c und 12 also abwechselnd einem Druck und einem Unterdruck und verformt sich von ihrer in den Fig. 1 und 1A gezeigten Stellung, wo sie gegen einen in der Kammer 2 angeordneten Rost 15 anliegt, in eine Stellung, wo sie sich auf dem Boden der kolbenseitigen Kammer 6 abstützt. Sie gelangt von der einen in die andere Stellung während der Ansaugphase. Aufgrund der in der Leitung 13 angeordneten Einwegeklappe 14a kann der Innenraum 10 das Volumen nicht ändern und die Baueinheit 5a, 5b, 11a, 11b und 11c verformt sich. Da die schwebenden Membranen 11a, 11b und 11c dünn und aus einem weichen Material sind und außerdem ihre Flächen leicht aufeinander und auf den benachbarten Innenflächen der Membranen 5a und 5b gleiten können (wobei das Gleiten noch durch ein geeignetes Schmiermittel erleichtert ist), ist die Steifigkeit des Ganzen von derjenigen einer einzigen Membran etwas verschieden. Sobald ein Bruch oder Zerreißen der einen oder anderen Membran 5a oder 5ü auftritt, kann die entsprechende Flüssigkeit sie durchdringen, den Innenraum gewinnen und dort zwischen den Kontaktflächen der Membranen vordrin-In normal operation, the assembled membrane 5a, 5b, 11a, 11b, 11c and 12 is therefore alternately subject to pressure and a negative pressure and deforms from its position shown in Figs. 1 and 1A, where it is against one in the chamber 2 arranged grate 15 is applied, in a position where it is supported on the bottom of the piston-side chamber 6. she moves from one position to the other during the suction phase. Due to the one-way valve arranged in the line 13 14a, the interior 10 cannot change the volume and the assembly 5a, 5b, 11a, 11b and 11c deforms. Since the floating membranes 11a, 11b and 11c are thin and are made of a soft material and, moreover, their surfaces are slightly on top of each other and on the adjacent inner surfaces of the Diaphragms 5a and 5b can slide (the slide is still facilitated by a suitable lubricant), is the Stiffness of the whole somewhat different from that of a single membrane. As soon as a break or tearing of the one or another membrane 5a or 5ü occurs, the corresponding Liquid penetrate them, gain the interior space and penetrate there between the contact surfaces of the membranes.
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gen und 'inter der Wirkung der abwechselnden Drücke und Unterdrücke die Leitung 13 erreichen und das Anzeigegerät betätigen. gen and 'inter the action of the alternating pressures and negative pressures reach line 13 and operate the display device.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung erlaubt es, auf die Nuten nach dem Stand der Technik zu verzichten, die ein Anwachsen ihres Volumens bewirken; die Erfahrung hai: in der Tat gezeigt, daß das Pumpen und Verdrängen der Flüssigkeit, die eine perforierte Membran durchdringt, allein aufgrund des Vorhandenseins von Betriebsspielen und relativen Gleitbewegungen der schwebenden Membranen inbezug auf eine verspannte Membran annehmbar verwirklicht werden können.The configuration according to the invention allows the grooves to dispense according to the state of the art, which cause an increase in their volume; the experience hai: indeed demonstrated that the pumping and displacement of the liquid that penetrates a perforated membrane, solely due to the Presence of operating clearances and relative sliding movements of the floating membranes in relation to a tensioned one Membrane can be realized acceptably.
Es ist auch einzusehen, daß - bei gleicher Dicke der zusammengesetzten Membran - die Steifigkeit sich beträchtlich vermindert zeigt, wenn eine einzige Zwischenmembran durch mehrere dünnere, frei übereinandergeschichtete ersetzt wird.It can also be seen that - with the same thickness of the composite Diaphragm - the stiffness is considerably reduced when a single intermediate diaphragm passes through several thinner, freely stacked one on top of the other is replaced.
Fig. 2 zeigt ebenfalls ein ringförmiges Anti-Extrusionsteil 16, das jedoch wie eine zylindrische Hülse ausgebildet und in einer Nut 16a des Bauteils 1c untergebracht ist. Diese Anordnung ist allerdings für den Betrieb im Niederdruckbereich (z.B. unterhalb von 20 bar) nicht erforderlich.Fig. 2 also shows an annular anti-extrusion part 16, which, however, is shaped like a cylindrical sleeve and is housed in a groove 16a of the component 1c. These However, this arrangement is not required for operation in the low pressure range (e.g. below 20 bar).
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Aus dor obigen Beschreibung ist erkennbar, daß die Erfindung eine einCache Vorrichtung schafft, welche die Verwendung einer mit Nuten oder Aussparungen versehenen Zwischenmembran vermeidet; die dichte Montage dieser Membran ist daher wesentlich wirtschaftlicher herzustellen. Außerdem sind die Wartung und die Überwachung des guten FunktLonierens der erfindungsgemäßen Vorrichtung viel einfacher als bei den bekannten Bauarten, bei welchen insbesondere eine ständige Überwachung der Gasfreiheit zwischen den Membranen erforderlich ist. Schließlich sind die Herstellungsgänge selbst inbezug auf die von den bekannten Bauarten benötigten sehr vereinfacht.From the above description it can be seen that the invention provides a cache device which utilizes a avoids intermediate membrane provided with grooves or recesses; the tight assembly of this membrane is therefore essential more economical to manufacture. Also, the maintenance and the monitoring of the good functioning of the invention Device much simpler than in the known types, in which in particular constant monitoring of the Gas freedom between the membranes is required. Finally, the manufacturing processes themselves are related to those of the known types required very simplified.
Die Erfindung findet eine interessante Anwendung auf dem Gebiet des Maschinenbaus.The invention has an interesting application in the field of mechanical engineering.
Sie ist nicht aaf die vorstehende Beschreibung beschränkt, sondern utnfaßx im Gegenteil alle Varianten, die an sie herangetragen werden konnten, ohne ihren Rahmen und den ihr zugrundeliegenden Gedanken zu verlassen.It is not restricted to the above description, but on the contrary includes all variants that could be brought up to it without departing from its framework and the underlying idea.
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| EP2180185A3 (en) * | 2008-10-24 | 2010-06-30 | ProMinent Dosiertechnik GmbH | Membrane breakage display |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2533636B1 (en) | 1987-03-20 |
| FR2533636A1 (en) | 1984-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8130 | Withdrawal |