DE3522711A1 - Membran fuer hydraulisch gesteuerte oder betaetigte pumpen - Google Patents

Description

CLEXTRAL
924oo Courbevoie, Frankreich

Membran für hydraulisch gesteuerte oder betätigte Pumpen

Die Erfindung betrifft eine Membran für hydraulisch gesteuerte oder betätigte Pumpen mit einer Membran oder mit zwei Membranen, zwischen denen sich eine Flüssigkeit befindet.

Diese Art von Pumpen weist im allgemeinen eine Pumpkammer auf, mit einer elastischen Membran und zwei Ventilklappen, einer Ansaugklappe und einer Auslaßklappe. Die Volumenänderung dieser Pumpkammer wird durch die Hin- und Herbewegung eines Kolbens erzeugt, dessen Hub und Frequenz in Abhängigkeit von dem gewünschten Pumpendurchsatz bestimmt und einstellbar sind. Eine Volumenvergrößerung der Pumpkammer, die durch das Zurückziehen der Membran erreicht wird, führt zu dem Einlassen der Flüssigkeit über die Einlaßventilklappe und eine durch eine Vorwärtsbewegung der Membran erzeugte Volumverringerung

62-315/85-IG-Bk

führt zum Ablassen der gepumpten Flüssigkeit über die Ablaßventilklappe.

Bei einer Doppelmembranpumpe erfolgt die Obertragung der Kolbenbewegung auf die die Pumpkammer eingrenzende Membran mittels eines Hydraulikgetriebes. Dieses Getriebe weist einerseits eine mit einem Fluid gefüllte Zwischenkammer auf, die durch einen ortsfesten Hohlraum gebildet wird, dessen eine Stirnseite in Längsrichtung aus der Membran besteht, während eine weitere Wandung aus einer zweiten elastischen Membran besteht. Andererseits weist das Getriebe eine ebenfalls flüssigkeitsgefüllte Antriebskammer auf, die zwischen der zweiten Membran und dem Kolben angeordnet ist.

Die in solchen Pumpen verwendeten Membranen müssen sehr sicher ausgelegt werden, um dem Material die größtmögliche Beständigkeit, Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit, sowie eine gute Beständigkeit gegenüber der Betriebsflüssigkeit zu geben.

Bislang wurden ebene oder ausgeformte kreisförmige Membranen mit konstanter Dicke verwendet, deren Rand zwischen zwei Teilen des Pumpenkörpers dicht eingeklemmt wurde.

Diese Art von Membranen erfüllt nicht immer die geforderten Bedingungen auf befriedigende Weise. In Ruhestellung ist die Membran plan. Während des Betriebs wird sie ausgedehnt, was auf lange Sicht zu einer permanenten Verformung der Membran führt.

Diese Vorformung ist in der Praxis unbestimmt und stellt bezüglich der Arbeitsweise der Pumpe einen Unsicherheitsfaktor dar.

Darüber hinaus ist die Verwendung von Membranen mit konstanter Dicke in Pumpen mit variablem Durchsatz insoweit nicht vollständig befriedigend, als der Durchmesser dieser Membranen an die Volumenänderung angepaßt werden muß, wenn ein optimaler Wirkungsgrad erzielt werden soll. Dabei ist es unmöglich, Membranen zu verwenden, deren Durchmesser sich mit der Hubraumsteigerung des Zylinders ändert, so daß der Wirkungsgrad nicht für alle Hubräume der Pumpe befriedigend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben und eine Membran vorzustellen, dessen Verformung sich automatisch an das Fördervolumen anpaßt.

Erfindungsgemäß hat die mittige Kalotte der Membran einen variablen Querschnitt, dessen Dicke sich gleichmäßig von der Mitte aus zum Rand hin ändert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steigt die Dicke der mittigen Kalotte von der Mitte aus zum Rand hin um einen Faktor zwischen 1 und 5.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Einen Längsschnitt durch eine Doppelmembranpumpe mit zwei erfindungsgemäßen Membranen,

Fig. 2: einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Membran.

Fig. 1 zeigt eine Doppelmembranpumpe mit variablem Durchsatz, mit einem Pumpengehäuse 1, das über Zwischenringe 3, 4 am Pumpenkörper 2 befestigt ist. Im Inneren des Pumpengehäuses 1 ist eine Pumpkammer 5 mit einer Speiseleitung 6 und einer Auslaßleitung 7, die mit nicht gezeigten Ventilklappen versehen sind, ausgebildet. Die Pumpenkammer 5 wird durch eine vordere Membran genannte elastische Membran 8, deren Ringwulst zwischen dem Pumpengehäuse 1 und einem Zwischenring 3 eingeklemmt ist, begrenzt.

Die vordere Membran 8 bildet gleichzeitig in Längsrichtung eine Stirnwandung einer Zwischenkammer 9, deren andere Stirnwandung durch eine zweite, hintere Membran genannte elastische Membran 10 gebildet wird. Die Ringwulst dieser hinteren Membran ist zwischen den beiden Zwischenringen 3, 4 eingeklemmt. Die Zwischenkammer 9 ist mit einer geeigneten Flüssigkeit, z.B. flüssigem Mineralöl gefüllt.

Hinter der hinteren Membran 10 und im Pumpenkörper 2 ist eine Antriebskammer 11 ausgebildet, die mit einem Antriebsfluid gefüllt ist und in der sich ein Kolben 12 bewegt, der über eine Kolbenstange 13 mittels einer nicht gezeigten Vorrichtung hin und her bewegt wird.

Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 12, dessen Hub und Frequenz in Abhängigkeit vom gewünschten

- 6 - OOZZ / i

35227¹^

Pumpendurchsatz bestimmt und einstellbar sind, bewirkt einerseits über das Fluid in den Kammern 3 und 11 und andererseits über die hintere Membran 10 das Zurückziehen der vorderen Membran 8, was zu einer Volumvergrößerung der Pumpkammer 5 und dementsprechend dem Einlassen der Flüssigkeit über die Speiseleitung 6 führt. Die Volumverringerung der Pumpkammer 5, die durch die Vorwärtsbewegung der vorderen Membran 8 erzeugt wird, bewirkt das Auslassen der gepumpten Flüssigkeit durch die Auslaßleitung 7.

Die beispielsweise in dieser Pumpenart verwendeten Membranen 8, 10, wovon eine vergrößert in Fig. 2 dargestellt ist, sind kreisförmig und weisen eine mittige, leicht gewölbte Kalotte 20 auf, die von einer Ringwulst 21 in Form eines Befestigungsstegs umgeben ist.

Diese Kalotte 20 hat einen variablen Querschnitt, d.h. ihre Dicke "e" ändert sich gleichförmig von der Mitte zum Rand hin etwa um einen Faktor zwischen 1 und 5. Da die Kalotte 20 in der Mitte dünner ist als am Rand verformt sie sich bei geringen Volumenänderungen lediglich in der Mitte, und diese Verformung dehnt sich zum Rand hin aus, wenn das Hubvolumen steigt. Man erzielt also mit dieser Membran mit variabler Dicke eine automatische Anpassung ihrer Verformung an das Hubvolumen, wodurch somit der Wirkungsgrad für alle Hubvolumen optimiert werden kann.

Die mittige Kalotte 20 und die Ringwulst 21 sind einstückig ausgebildet und z.B. aus einem elastomeren Material hergestellt, das gegenüber

der Mehrheit bekannter aggressiver Produkte sich chemisch inert verhält und das ein ausgezeichnetes Temperaturverhalten zeigt und gegenüber Gasen im wesentlichen undurchlässig ist.

Um der Membran eine mechanische Widerstandsfähigkeit zu geben, ist es möglich, in das Membranmaterial eine oder mehrere Textillagen 22 teilweise oder über die gesamte Fläche einzulassen, wobei die Lagen aus einer oder mehreren Schichten bestehen. Es ist ebenfalls möglich, eine der Membranseiten mit einer dünnen Kunststoffschicht zu versehen, die sich gegenüber den Produkten, mit denen sie in Kontakt steht, chemisch inert verhält.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß eine mit diesen Membranen ausgerüstete Pumpe dank des veränderlichen Querschnitts der Membran einen besseren Wirkungsgrad unabhängig vom Hubvolumen hat. Außerdem ist die Haltbarkeit der Membran und ihre Reißfestigkeit aufgrund der größeren Dicke am Rand gesteigert, d.h. dort, wo sich Fremdkörper ansammeln. Die Membran weist eine sehr geringe Hysterese bezüglich der Rückstellung in die Ruhelage auf, wodurch die Membran in Abwesenheit eines Drucks in ihrer Ausgangs-

somit lage zurückgeführt wird, wodurch/das Saugvermögen der Pumpe verbessert wird. Außerdem erlaubt die große Dehnbarkeit der Membran in deren Mitte eine bessere Dosierung und Kompensation der Nachfüllflüssigkeit der Antriebskammer. Insbesondere erlauben diese Membranen bei einer Doppelmembranpumpe eine genauere Abfüllung der Flüssigkeit in die Zwischenkammer, da sich die Membranen aufgrund ihrer Steifigkeit weniger verformen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebene Ausführungsform, sondern umfaßt vielmehr alle Varianten.

- L e e r s e i t e

Claims (5)

1. Ansprüche

   . Membran für hydraulisch gesteuerte oder betätigte Pumpen mit einer leicht gewölbten mittigen Kalotte (20) und einer äußeren ringförmigen Wulst (21),

   dadurch

   daß

   gekennzeichnet ,

   die mittige Kalotte (20) einen veränderlichen Querschnitt hat, dessen Dicke (e) sich gleichmäßig von der Mitte zum Rand hin ändert.
2. 2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (e) der mittigen Kalotte (20) von der Mitte aus zum Rand hin etwa um das 1- bis 5-fache ansteigt.
3. 3. Membran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere ringförmige Wulst (21) als Steg zu deren Befestigung ausgeformt ist.
4. 4. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittige Kalotte (20) und die ringförmige Wulst (21) einstückig und aus
   einem elastomeren Material geformt sind.
5. 5. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in das Membranmaterial eine oder mehrere, aus einer oder mehreren Schichten bestehende Textillagen (22) ganz oder teilweise eingelassen sind.

   62-315/85-IC-Bk