DE3443768C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelschlauch-Kolbenpumpe, der aus DE 32 10 240 A1 bekannten Art.

Bei der Doppelschlauch-Kolbenpumpe nach DE 32 10 240 A1 sind im Innern eines rohrförmigen Pumpengehäuses zwei einen Doppelschlauch bildende Schläuche koaxial ineinander angeordnet, die in der Normallage, also ohne externe oder interne Druckeinwirkung, einen geringen Abstand von der Wand des Pumpengehäuses haben. Am Einlaß und am Auslaß der Kolbenpumpe befinden sich Rückschlagventile, die nur in Förderrichtung durchlässig sind. Im Innern des Pumpengehäuses, das nach außen abgedichtet ist, wird durch eine externe Kolbenpumpe ein zeitlich variierender Druck erzeugt, um den Doppelschlauch abwechselnd zusammenzudrücken und aufzuweiten. Hierbei ist das Fördervolumen im wesentlichen auf das Innenvolumen des Doppelschlauchs im entspannten Zustand beschränkt. Ferner kann der Fall eintreten, daß der Doppelschlauch durch den Flüssigkeitsdruck der Kolbenpumpe am auslaßseitigen Ende zuerst zusammengedrückt wird, so daß am Einlaßende Fördermedium eingeschlossen und nicht zum Auslaß abgepumpt wird.

US-PS 24 78 568 beschreibt eine Schlauchpumpe mit einem einzigen Schlauch, dessen Wandstärke sich von einem Mittelabschnitt konstanter Wandstärke sich von einem Mittelabschnitt konstanter Wandstärke aus zu den Enden vergrößert. Im Innern ist der Schlauch durch ein mit Löchern versehenes Stützrohr abgestützt. In dem Raum zwischen der Wand des Pumpengehäuses und dem Schlauch werden abwechselnd Saug- und Druckphasen ausgeführt. Bei jeder Saugphase legt sich der Schlauch von innen her gegen die Gehäusewand und in jeder Druckphase legt er sich von außen her gegen das Stützrohr. Die bei jedem Zyklus zu fördernde Flüssigkeitsmenge ist durch das innere Stützrohr, das ein Kollabieren des Schlauchs verhindert, begrenzt. Die verdickten Einspannenden des Schlauchs verhindern örtliche Belastungsspitzen bei der Schlauchverformung, sie tragen jedoch nicht zur Sicherstellung einer definierten Förderrichtung bei.

Eine aus US-PS 19 40 516 bekannte Pumpe enthält in einem zylindrischen Pumpengehäuse einen Schlauch, dessen eines Ende in eine Stirnwand des Pumpengehäuses eingespannt ist. In dieser Stirnwand ist der für die Druckerzeugung erforderliche bewegbare Kolben angeordnet. Die Ventile für Einlaß und Auslaß der Schlauchpumpe sind in der Umfangswand der Nähe dieser Stirnwand angeordnet. Die Wandstärke des Pumpenschlauchs verringert sich von demjenigen Ende, an dem Einlaß und Auslaß angeordnet sind, zu dem entgegengesetzten Ende des Pumpenschlauchs. Dadurch wird erreicht, daß bei Druckerzeugung im Innern des Pumpenschlauchs die Aufweitung des Schlauchs an dem entgegengesetzten Ende beginnt und sich kontinuierlich bis zum demjenigen Ende fortsetzt, an dem der Einlaß und der Auslaß angeordnet sind. Bei dieser Pumpe wird der Betätigungsdruck im Schlauchinnern erzeugt, während das Fördermedium sich zwischen Schlauch und Gehäuse befindet. Eine Saugphase wird hierbei nicht durchgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Doppelschlauch-Kolbenpumpe zu schaffen, die bei jedem Pumpenzyklus eine große Fördermenge liefert und bei der ein definiertes Auspumpen des Fördermediums zum Auslaß gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Infolge des in bezug auf den Außendurchmesser des Doppelschlauchs großen Innendurchsmessers des Pumpengehäuses kann der Schlauch in der Füllphase über seine Normallage hinaus aufgeweitet werden, so daß er sich ausbaucht. Da im Innern des Doppelschlauchs keine Einbauten vorhanden sind, kann der Doppelschlauch stark zusammengedrückt werden. Der Doppelschlauch, der sich abwechselnd in beiden Richtungen (nach außen und nach innen) verformt, liefert ein hohes Fördervolumen, das gegenüber einer Schlauchpumpe, bei der nur eine Zusammendrückung oder nur eine Aufweitung des Schlauchs erfolgt, etwa den doppelten Wert erreichen kann. Die sich verjüngende Wandstärke jedes der Schläuche des Doppelschlauchs hat eine gute und definierte Verformbarkeit zur Folge, wobei die Schlauchverformung durch Druck oder Sog zuerst an demjenigen Ende erfolgt, an dem die Wandstärken der Schläuche am kleinsten sind, und sich anschließend zu dem dickeren Ende hin fortsetzt. Ferner ist sichergestellt, daß beide Schläuche sich gleichzeitig, an gleicher Stelle und in gleichem Ausmaß verformen, so daß der zwischen ihnen befindliche Ringraum, der die Vorlagenflüssigkeit enthält, seine Schichtstärke an allen Stellen beibehält.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Doppelschlauch-Kolbenpumpe gemäß der Erfindung im Längsschnitt, schematisch.

Fig. 2 stellt eine andere Ausführungsform der Doppelschlauchpumpe der Fig. 1 dar.

Fig. 3 und 4 veranschaulichen je im Längsschnitt und im Ausschnitt vorteilhafte Ausbildungen der Schläuche im Einspannbereich.

Die Doppelschlauch-Kolbenpumpe 1 setzt sich aus dem Verdrängerteil 2 zur Förderung der Flüssigkeitsmenge unter Druck und aus einer Kolben-Antriebsvorrichtung 3 zusammen. Die letztere weist einen Zylinder 4, einen Kolben 5, eine Kolbenstange 6 und einen Antrieb 7 auf. Ein von einem Motor angetriebener Exzenter 8 treibt über eine Pleuelstange die Kolbenstange 6, und den Kolben 5 in dem Zylinder 4 hin- und hergehend an, wobei vor dem Kolben die Vorlageflüssigkeit 10 vorgesehen ist.

Der Verdrängerteil 2 weist ein Pumpengehäuse 12 auf, in dem ein Doppelschlauch 13 angeordnet ist. Der Verdrängungsraum 14 ist an beiden Enden durch entgegen der Förderrichtung wirkende Rückschlagventile 15 und 16 abgeschlossen. In dem Ventilgehäuse der Rückschlagventile befinden sich Nocken 17 mit Stegen für die Ventilkugeln 18, die den Ventilhub der Kugeln begrenzen und diese zentrisch auffangen, so daß die Kugeln zu ihrer Sitzfläche zentrisch wieder zurückgehen können.

Die Verdrängerflüssigkeit 10 steht über eine Leitung 20 mit einem Raum 21 des Verdrängerteils 2 und einem Vorratsbehälter 22 über vorgespannte Rückschlagventile 23 in Verbindung. In den Außenraum 24 des Pumpengehäuses 12 ragt eine Ventilscheibe 25, die mit der Sitzfläche 26 zusammengreift, durch Bolzen 27 geführt ist und unter der Wirkung von Federn 28 steht. Das Verdrängerteil 2 weist ein Leckageventil 30 und ein Entlüftungsventil 31 auf. Von dem Leckageventil 30 führt eine Leitung 32 und von dem Entlüftungsventil 31 eine Leitung 33 zu dem Vorratsbehälter 22.

Die Schläuche 35 und 36 des Doppelschlauches 13 sind in der Wandstärke sich verjüngend ausgebildet, und zwar erstreckt sich die Verjüngung in Richtung zu dem Einlaßventil 16. Sowohl der Außenumfang als auch der Innenumfang jedes Schlauches kann den konischen Verlauf haben, wobei die Wandstärke zum Auslaßende hin größer wird. Vorteilhaft ist die Verjüngung der Wandstärke der Schläuche so vorgesehen, daß die Schläuche einen zylindrischen Außenumfang besitzen, wobei die Innenfläche des Schlauches zur Einlaßseite des Verdrängerraumes 14 hin konisch verläuft, so daß die Wandstärke zur Einlaßseite hin geringer wird. Dadurch erhält man eine erhöhte Elastizität für die Schlauchbewegung beim Ausweiten und Zusammengehen. Der Zwischenraum zwischen den Schläuchen 35 und 36 ist durch eine Flüssigkeit 37 ausgefüllt.

Das Pumpengehäuse 12 ist so ausgebildet, daß sich ein Außenraum 24 ergibt, der eine erhebliche Erweiterung darstellt und ein Aufweiten des Schlauches nach außen in erheblichem Maß ermöglicht. Die Erweiterung soll mindestens die Wandstärke eines Schlauches wesentlich überschreiten. Der Innendurchmesser des Pumpengehäuses 12 beträgt etwa das Eineinhalbfache bis Doppelte des Außendurchmessers des Doppelschlauchs. Dadurch ist in Verbindung mit der erhöhten Elastizität des Schlauchgebildes die Gewähr gegeben, daß das Schlauchgebilde sich beim Saughub in erheblichem Maß ausweiten kann. Beim Druckhub wird das Schlauchgebilde zusammengedrückt bis etwa zur Schlauchmitte. Dadurch erzielt man eine durch den Schlauch durchzupumpende Menge von erheblicher Größe. Die Menge kann nahezu das Doppelte betragen gegenüber Schlauchpumpen, bei denen das Schlauchgebilde im wesentlichen nur zusammengedrückt wird.

Das Leckageventil 30 ist außen am Pumpengehäuse 12 angeordnet und steht über die Leitung 32 mit dem Vorratsbehälter 22 in Verbindung. Es weist in dem Gehäuse 39 zwei entgegengesetzt wirkende Rückschlagventile 40 und 41 auf, die unter der Wirkung der Federn 42 und 43 stehen. Das Ventil 41 ist mit einer Tastvorrichtung 44 versehen, die in den Außenraum 24 des Schlauchgehäuses 12 ragt.

Das Entlüftungsventil 31 hat eine Doppelfunktion. Es wird die Luft, die sich am höchsten Punkt des Hydraulikraumes 24 sammelt, durch dieses Ventil abgelassen und es wird das Hydrauliköl, das zur Überfüllung des Außenraumes 24 führen würde, mit Hilfe des Ventils 31 in den Vorratsbehälter 22 geleitet.

Das Ventil 31 ist als federbelastetes Kugelventil 46, 47 ausgebildet und so konzipiert, daß es unabhängig von dem Gegendruck immer die gleiche Luft- oder Ölmenge durchläßt. Dies wird dadurch bewirkt, daß die Ventilkugel einmal nach unten und einmal nach oben abdichtet. Die Leitung 33 verbindet das Entlüftungsventil 31 mit dem Vorratsbehälter 22.

Der Doppelschlauch 13 ist mit einer Schlauchbruchsicherung 48 bzw. einer Anzeigevorrichtung bei Bruch eines Schlauches versehen. Hierzu kann eine kapazitive Steuerungsvorrichtung mit einer Elektrode 49 vorgesehen sein, wobei bei Änderung der Beschaffenheit der Flüssigkeit in dem Zwischenraum 37 eine Anzeigevorrichtung bzw. eine akustische Signalanlage betätigt wird.

Wenn in den die Vorlageflüssigkeit enthaltenden Räumen 24 und 21 durch Leckage ein Unterdruck entsteht, drückt der aufgeweitete Doppelschlauch 13 das Ventil 41 mittels des Tasters 44 auf. Über die Leitung 32 und das Ventil 40 wird sodann Vorlageflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter angesaugt, bis die Räume 24 und 21 mit der Vorlageflüssigkeit wieder vollständig gefüllt sind. Bei Überschreiten des Nenndruckes der Vorlageflüssigkeit tritt das Überdruckventil 23 in Tätigkeit. Es wird soviel Vorlageflüssigkeit in den Vorratsbehälter abgegeben, bis der eingestellte maximale Druck wieder erreicht ist. Mit 50 ist ein Bypass-Ventil in der Umgehungsleitung 51 bezeichnet, welches während des Betriebes der Pumpe geschlossen ist.

Die Doppelschlauch-Kolbenpumpe ist infolge der erhöhten Durchsatzmenge sehr leistungsfähig, ist einfach aufgebaut und stabil und gewährleistet eine lange Betriebsdauer.

Fig. 2 zeigt eine Doppelschlauch-Kolbenpumpe, bei der die Ventile 15a, 16a als Schwimmkugelventile ausgebildet und eingesetzt sind. Hierbei sind die Kugeln 18a gewichtsmäßig leichter als Wasser bzw. die zu fördernde Flüssigkeit. Die Ventilkörper sind vorteilhaft großvolumige Bauteile. Das Fördern der Flüssigkeit erfolgt von oben nach unten. Die sonstige Ausbildung der Doppelschlauch-Kolbenpumpe entspricht derjenigen der Fig. 1.

Fig. 3 und 4 stellen vorteilhafte Gestaltungen der Einspannenden der Schläuche dar. Die Schläuche 35 und 36 sind an ihren Einspannenden 35a, 35b und 36a, 36b - im Längsschnitt gesehen - zur Schlauchachse unter einem Schrägwinkel nach außen verlaufend geformt. Die Schrägwinkel befinden sich zweckmäßig in dem Bereich von 40° bis 50°, vorzugsweise betragen sie 45°. Die Schlauchenden können auch bogenförmig nach außen verlaufend gestaltet sein, wie dies bei den unteren Einspannenden 35c, 36c der Fig. 4 dargestellt ist. An den Schräg- oder Bogenverlauf der Schläuche können sich die Endwulstringe 53, 54 in Querebene zur Schlauchachse verlaufend anschließen. Vorteilhaft sind die Einspannenden der Schläuche verstärkt und versteift ausgebildet, z. B. in der Wanddicke größer als normal ausgebildet. Die Schläuche werden durch die Art der Gestaltung der Einspannenden gezwungen, daß sich die Verformung nur im Mittelbereich ihrer Länge auswirkt, und die Endbereiche der Schläuche von einer Walkung, dem Auftreten von Kerbspannungen u. dgl. völlig freigehalten werden.

Claims (5)

1. Doppelschlauch-Kolbenpumpe mit einem in seinem Zwischenraum mit Flüssigkeit gefüllten Doppelschlauch (13), der zusammen mit zwei Rückschlagventilen (15, 16) den Verdrängungsraum (14) bildet und der vollständig zusammendrückbar ist, wobei der den Doppelschlauch umgebende Raum (24) eines Pumpengehäuses (12) eine von einem angetriebenen Kolben (5) bewegte Vorlagenflüssigkeit enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Pumpengehäuses (12) mindestens das Eineinhalbfache des Außendurchmessers des Doppelschlauchs (13) in der Normallage beträgt und der Doppelschlauch unter der Wirkung der Kolbenpumpe über seine Normallage radial aufweitbar ist und daß die Wandstärke jedes der Schläuche (35, 36) des Doppelschlauchs (13) sich in axialer Richtung kontinuierlich entgegen der Förderrichtung verringert.

2. Doppelschlauch-Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannenden (35a, 36a; 35b, 36b) der Schläuche (35, 36) zur Schlauchachse unter einem Schrägwinkel, z. B. im Bereich von 40° bis 50° über ihre ganze Länge, nach außen verlaufend geformt sind.

3. Doppelschlauch-Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannenden (35c, 36c) der Schläuche bogenförmig nach außen verlaufen.

4. Doppelschlauch-Kolbenpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein an den Schräg- oder Bogenverlauf sich anschließender Endwulstring (53, 54) in Querebene zur Schlauchachse verläuft.

5. Doppelschlauch-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche im Einspannbereich, verstärkt und versteift, z. B. mit größerer Wandstärke, ausgebildet sind.