DE3704700A1 - Beheizbare membranpumpe fuer gase - Google Patents
Beheizbare membranpumpe fuer gaseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine beheizbare Membranpumpe
für Gase, beispielsweise zur Förderung von Rauch
gasen, die auf Schadstoffanteile untersucht werden
sollen, enthaltend
- a) einen Pumpenkopf mit einer Membrankammer, die von einer flexiblen Membran abgeschlossen ist und die über ein in Einlaßrichtung öffnendes Rückschlagventil mit einem Gaseinlaß und über ein in Auslaßrichtung öffnendes Rückschlag ventil mit einem Gasauslaß in Verbindung steht,
- b) einen Antriebsmotor,
- c) eine Pleuelstange, die über Klemmplatten mit der Membran fest verbunden und über einen Kurbeltrieb von dem Antriebsmotor zu hin- und hergehender Bewegung antreibbar ist,
- d) Isolationsmittel zur thermischen Isolation des Pumpenkopfes und
- e) eine Pumpenkopfheizung zur Beheizung des Pumpenkopfes.
Solche Membranpumpen sind bekannt zur Förderung von
Rauchgasen, welche auf Schadstoffanteile untersucht
werden sollen. Die bekannten Membranpumpen enthal
ten einen Pumpenkopf mit einer Membrankammer, die
von einer PTFE-Membran abgeschlossen ist. Der
Pumpenkopf ist von einer Pumpenkopfheizung umgeben.
Um die Pumpenkopfheizung herum ist wiederum eine
Wärmeisolationsschicht angeordnet. Weiterhin ist
der Pumpenkopf auf Stehbolzen im Abstand von einem
Antriebsmotor gehalten. Die Wärmeisolationsschicht
und die Stehbolzen bilden Isolationsmittel zur
thermischen Isolation des Pumpenkopfes. Der Antrieb
der Membranpumpen erfolgt von dem Antriebsmotor
über einen Kurbeltrieb und eine Pleuelstange. Die
Pleuelstange ist über Klemmplatten mit der Membran
fest verbunden. Der Antriebsmotor läuft mit einer
Drehzahl von 1500 UpM, so daß die Pleuelstange eine
hin- und hergehende Bewegung und die Membran eine
Schwingung mit 25 Hertz ausführt.
Die Beheizung des Pumpenkopfes soll verhindern, daß
der Taupunkt der Rauchgase unterschritten wird.
Es hat sich nun bei bekannten Membranpumpen dieser
Art gezeigt, daß trotz der Beheizung Ablagerungen
und Korrosion auftraten, die in vielen Fällen zu
einem Ausfall der Membranpumpe führten. Als be
sonders kritisch erwiesen sich dabei Rauchgas
zusammensetzungen mit SO₂, SO₃, und NH₃.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei
Membranpumpen der eingangs definierten Art die
geschilderten Ablagerungen und Korrosionser
scheinungen zu verhindern.
Die Erfindung beruht auf der Untersuchung und Er
kenntnis der Ursachen dieser unerwünschten Erschei
nungen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis,
daß die beobachteten Ablagerungen und Korrosions
erscheinungen auf eine ungenügende Beheizung der
Klemmplatten zurückzuführen ist. Es wird nur das
Gehäuse des Pumpenkopfes beheizt. Mit diesem sind
die Klemmplatten nur über die PTFE-Membran ver
bunden. PTFE ist ein schlechter Wärmeleiter.
Andererseits erfolgt eine Wärmeableitung über die
Pleuelstange. Dementsprechend sind die Klemmplatten
zu kalt. Solche Kaltstellen führen zu Ablagerungen
und Korrosion, weil sich dort Rauchgasbestandteile
niederschlagen.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß
- f) zusätzlich zu der Pumpenkopfheizung eine Heizung in der Pleuelstange vorgesehen ist.
Dadurch werden die erwähnten Kaltstellen vermieden.
Es hat sich gezeigt, daß dadurch auch die erwähnten
Ablagerungen und Korrosionserscheinungen verhindert
werden.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nach
stehend unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeich
nung näher erläutert, die schematisch eine Seiten
ansicht einer Membranpumpe, teilweise im Schnitt,
zeigt.
Mit 10 ist ein Pumpenkopf bezeichnet. Der Pumpen
kopf 10 enthält eine Membrankammer 12. Die Membran
kammer 12 ist von einer flexiblen Membran 14 aus
PTFE (Polytetrafluorethylen) abgeschlossen. Die
Membran 14 ist zwischen einem Pumpenkopfoberteil 16
und einem ringförmigen Pumpenkopfunterteil 18
eingespannt. Unter dem Pumpenkopfunterteil 18 sitzt
eine Grundplatte 20 mit einem zentralen Durchbruch
22. Der Pumpenkopf 10 ist von einer Pumpenkopf
heizung 24 umgeben und wird von dieser beheizt. Um
die Pumpenkopfheizung 24 herum ist wiederum eine
Wärmeisolationsschicht 26 vorgesehen. Der Pumpen
kopf 10 ist über Stehbolzen 28 auf einer Plattform
30 abgestützt. Die Plattform 30 sitzt auf einem
elektrischen Antriebsmotor 32.
Die Membrankammer 12 ist über ein in Einlaßrichtung
öffnendes Rückschlagventil 34 mit einem Gaseinlaß
36 und über ein in Auslaßrichtung öffnendes Rück
schlagventil 38 mit einem Gasauslaß 40 verbunden.
Beide Rückschlagventile 34 und 38 sind in dem
beheizten Teil des Pumpenkopfes 10 angeordnet.
Die Membran 14 ist mittels zweier Klemmplatten 42
und 44 fest mit einer Pleuelstange 46 verbunden. Zu
diesem Zweck ist die Membran 14 zwischen den Klemm
platten 42 und 44 eingeklemmt. Die Klemmplatten
42, 44 sind mittels einer Senkkopfschraube 48 gegen
einander und gegen die Pleuelstange 46 festgezogen.
Die Pleuelstange 46 erstreckt sich durch den
Durchbruch 22 hindurch und wird von dem Motor 32
über einen Kurbeltrieb 50 zu hin- und hergehender
Bewegung angetrieben. Die hin- und hergehende
Bewegung ist mit einer gewissen Schwenkbewegung
verbunden.
Um eine ausreichende Beheizung auch im Bereich der
Klemmplatte 42 sicherzustellen, die mit dem Pumpen
kopf 10 und der Pumpenkopfheizung 24 nur über die
schlecht wärmeleitende und dünne PTFE-Membran 14 in
wärmeleitender Verbindung steht, wird die Pleuel
stange 46 beheizt. Zu diesem Zweck ist in der
Pleuelstange 46 eine Heizung 52 vorgesehen. Diese
Heizung 52 wird von einer Heizpatrone gebildet.
Weiterhin ist in der Pleuelstange 46 ein Tempera
turfühler 54 angeordnet. Der Temperaturfühler 54
ist mit einem Regler 56 verbunden. Der Regler 56
regelt die in der Pleuelstange 46 angeordnete
zusätzliche Heizung 52. Ein membranseitiger
Abschnitt 58 der Pleuelstange 46 und die Klemm
platten 42, 44 bestehen aus einem Material relativ
hoher Wärmeleitfähigkeit. Bei einer bevorzugten
Ausführung der Membranpumpe besteht dieser
membranseitige Abschnitt 58 aus einer gut wärme
leitenden AlMg-Legierung. Der motorseitige
Abschnitt 60 der Pleuelstange 46 besteht aus einem
Material relativ geringer Wärmeleitfähigkeit. Bei
der bevorzugten Ausführung der Membranpumpe besteht
dieser motorseitige Abschnitt 60 aus einem Chrom
stahlrohr. Die Wärmeleitfähigkeit des Chromstahl
rohres ist durch zusätzliche Querbohrungen 62 noch
weiter herabgesetzt.
Die Stromversorgung für die in der Pleuelstange 46
angeordnete Heizung 52 erfolgt über Blattfedern 64,
von denen in der Figur nur eine sichtbar ist. Die
Blattfedern 64 sind in einer zur Bewegungsebene der
Pleuelstange 46 (oder zur Papierebene in der Figur)
parallelen Ebene U-förmig gebogen. Jeweils ein
Schenkel 66 jeder Blattfeder 64 ist an einem still
stehenden, auf der Plattform 30 montierten Teil 68
elektrisch isoliert gehaltert und mit einer Strom
zuführung 70 verbunden. Der jeweils andere Schenkel
72 jeder Blattfeder 64 ist mittels eines Isolier
stoffblocks 74 elektrisch isoliert an der Pleuel
stange 46 befestigt und über eine Leitung 76 mit
der Heizung 52 verbunden.
In ähnlicher Weise ist die Verbindung zwischen dem
in der Pleuelstange 46 angeordneten Temperaturfüh
ler 54 und dem Regler 56 über Blattfedern 78 herge
stellt. Die Blattfedern 78 sind ebenfalls in einer
zur Bewegungsebene der Pleuelstange 46 parallelen
Ebene oder in dieser Ebene U-förmig gebogen. In der
Figur ist nur eine der Blattfedern 78 sichtbar. Die
Blattfedern 78 sind im wesentlichen in der Bewe
gungsebene der Pleuelstange 46, d.h. in der Papier
ebene der Figur auf der den Blattfedern 64 diame
tral gegenüberliegenden Seite der Pleuelstange 46
angeordnet. Jeweils ein Schenkel 80 jeder Blatt
feder 78 ist an einem stillstehenden, auf der
Plattform 30 montierten Teil 82 isoliert gehaltert
und über eine Signalleitung 84 mit dem Regler 56
verbunden. Der jeweils andere Schenkel 86 jeder
Blattfeder 78 ist mittels des Isolierblocks 74
elektrisch isoliert an der Pleuelstange befestigt
und über eine Leitung 88 mit dem Temperaturfühler
54 verbunden. Die Blattfedern 64 und 78 bestehen
aus Berylliumbronze.
Auf diese Weise erfolgt eine geregelte Beheizung
der Pleuelstange 46 und der Klemmplatten 42, 44. Die
Wärmeableitung über der Pleuelstange 46 wird redu
ziert. Die Temperatur des membranseitigen Teiles 58
der Pleuelstange 46 und der Klemmplatten 42 und 44
muß mit möglichst geringer Temperatur-Hysterese
geregelt werden. Die Temperatur des Pumpenkopfes 10
und der mit dem geförderten Gas in Kontakt kommen
den Teile, insbesondere der Klemmplatte 42, muß
über dem Taupunkt der Gase liegen. Diese Tempera
tur, die von dem Regler 56 geregelt wird, liegt bei
250°C. Die maximal zulässige Temperatur der
PTFE-Membran 14 liegt nur wenig über dieser ge
regelten Temperatur.
Die geregelte Beheizung der Pleuelstange 46 macht
es erforderlich, die Meßsignale des Temperaturfüh
lers 54 von der bewegten Pleuelstange 46 auf den
stillstehenden Regler 56 zu übertragen und ebenso
die Heizleistung der mit der Pleuelstange 46
bewegten Heizung 52 zuzuführen. Das wird durch die
Blattfedern 64 und 78 ermöglicht, welche sowohl die
in der Figur vertikale Bewegung der Pleuelstange 46
als auch die in der Figur horizontale Bewegung der
Pleuelstange 46 aufzunehmen vermögen. Die Verwen
dung von Berylliumbronze als Werkstoff für die
Blattfedern 64 und 78 gewährleistet eine möglichst
hohe Lebensdauer bei der auftretenden Dauerschwing
belastung mit beispielsweise 25 Hertz.
Der Pumpenkopf 10 weist einen zusätzlichen Anschluß
90 für Nullgas auf. Dieser zusätzliche Anschluß 90
ist bei geschlossenem Absperrventil 104 über ein
Rückschlagventil 92, ein T-Stück 94 und der
Rückschlagventile 34 u. 38 mit dem Gasauslaß 40
verbunden. Das Rückschlagventil 92 des zusätzlichen
Anschlusses 90 ist in einem beheizten Bereich 96
des Pumpenkopfes 10 innerhalb der Pumpenkopfheizung
24 angeordnet.
Der Pumpenkopf 10 weist einen weiteren zusätzlichen
Anschluß 98 für ein Rückspülgas auf. Der zusätz
liche Anschluß 98 für das Rückspülgas ist bei ge
schlossenem Absperrventil 104 über ein Rückschlag
ventil 100 und ein T-Stück 102 mit dem Gaseinlaß 36
stromauf von dem T-Stück 94 verbunden. Im Hauptgas
strom zwischen der Einmündung von Rückspülgas und
Nullgas ist ein Absperrventil 104 angeordnet. Das
Absperrventil 104 ist über einen Anschluß 106
pneumatisch betätigbar. Das Rückschlagventil 100
des zusätzlichen Anschlusses 98 und das Absperr
ventil 104 sind ebenfalls in dem beheizten Bereich
96 des Pumpenkopfes 10 angeordnet. Auf diese Weise
werden alle Rückschlag- und Absperrventile 92, 100
bzw. 104 mit dem Pumpenkopf 10 beheizt und auf der
erforderlichen Temperatur gehalten.
Claims (11)
1. Beheizbare Membranpumpe für Gase, beispiels
weise zur Förderung von Rauchgasen, die auf
Schadstoffanteile untersucht werden sollen,
enthaltend
- a) einen Pumpenkopf (10) mit einer Membran kammer (12), die von einer flexiblen Membran (14) abgeschlossen ist und die über ein in Einlaßrichtung öffnendes Rückschlagventil (34) mit einem Gaseinlaß (36) und über ein in Auslaßrichtung öffnendes Rückschlagventil (38) mit einem Gasauslaß (40) in Verbindung steht,
- b) einen Antriebsmotor (32),
- c) eine Pleuelstange (46), die über Klemm platten (42, 44) mit der Membran (14) fest verbunden und über einen Kurbeltrieb (50) von dem Antriebsmotor (32) zu hin- und hergehender Bewegung antreibbar ist,
- d) Isolationsmittel (26, 28) zur thermischen Isolation des Pumpenkopfes (10) und
- e) eine Pumpenkopfheizung (24) zur Beheizung des Pumpenkopfes (10), dadurch gekennzeichnet, daß
- f) zusätzlich zu der Pumpenkopfheizung (24) eine Heizung (52) in der Pleuelstange (46) vorgesehen ist.
2. Beheizbare Membranpumpe nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß
- a) in der Pleuelstange (46) ein Temperatur fühler (54) angeordnet ist und
- b) der Temperaturfühler (54) mit einem Regler (56) verbunden ist, der die in der Pleuel stange (46) angeordnete zusätzliche Hei zung (52) regelt.
3. Beheizbare Membranpumpe nach Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß ein membranseitiger
Abschnitt (58) der Pleuelstange (46) und die
Klemmplatten (42, 44) aus einem Material relativ
hoher Wärmeleitfähigkeit und ein motorseitiger
Abschnitt (60) der Pleuelstange (46) aus einem
Material relativ geringer Wärmeleitfähigkeit
besteht.
4. Beheizbare Membranpumpe nach Anspruch 3, da
durch gekennzeichnet, daß der motorseitige
Abschnitt (60) der Pleuelstange (46) von einem
Rohr gebildet ist.
5. Beheizbare Membranpumpe nach Anspruch 4, da
durch gekennzeichnet, daß das Rohr zur Erhöhung
seines Wärmewiderstandes mit seitlichen Durch
brüchen versehen ist.
6. Beheizbare Membranpumpe nach einem der An
sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stromversorgung für die in der Pleuelstange
(46) angeordnete Heizung (52) über Blattfedern
(64) erfolgt,
- - die in einer zur Bewegungsebene der Pleuel stange (46) parallelen Ebene U-förmig gebogen sind,
- - von denen jeweils ein Schenkel (66) an einem stillstehenden Teil (68) elektrisch isoliert gehaltert und mit einer Stromzuführung (70) verbunden ist und
- - von denen jeweils der andere Schenkel (72) elektrisch isoliert an der Pleuelstange (46) befestigt und mit der Heizung (52) verbunden ist.
7. Beheizbare Membranpumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung
zwischen dem in der Pleuelstange (46) ange
ordneten Temperaturfühler (54) und dem Regler
(56) über Blattfedern (78) hergestellt ist,
- - die in einer zur Bewegungsebene der Pleuel stange (46) parallelen Ebene u-förmig gebogen sind,
- - von denen jeweils ein Schenkel (80) an einem stillstehenden Teil (82) elektrisch isoliert gehaltert und mit dem Regler (56) verbunden ist und
- - von denen jeweils der andere Schenkel (86) elektrisch isoliert an der Pleuelstange (46) befestigt und mit dem Temperaturfühler (54) verbunden ist.
8. Beheizbare Membranpumpe nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern
(64, 78) aus Berylliumbronze bestehen.
9. Beheizbare Membranpumpe nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß
- a) der Pumpenkopf (10) einen zusätzlichen Anschluß (90) für ein Nullgas aufweist,
- b) der zusätzliche Anschluß (90) bei geschlossenem Absperrventil (104) über die Rückschlagventile (92, 34 u. 38) mit dem Gasauslaß (40) verbunden ist und
- c) das Rückschlagventil (92) des zusätzlichen Anschlusses (90) in einem beheizten Be reich (96) des Pumpenkopfes (10) angeord net ist.
10. Beheizte Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
- a) der Pumpenkopf (10) einen zusätzlichen Anschluß (98) für ein Rückspülgas auf weist,
- b) der zusätzliche Anschluß (98) über ein Rückschlagventil (100) bei geschlossenem Absperrventil (104) mit dem Gaseinlaß (36) verbunden ist,
- c) stromab von der Mündung des zusätzlichen Anschlusses (98) in den Gaseinlaß (36) im Gaseinlaß (36) ein Absperrventil (104) angeordnet ist und
- d) das Rückschlagventil (100) des zusätz lichen Anschlusses und das Absperrventil (104) in einem beheizten Bereich (96) des Pumpenkopfes (10) angeordnet sind.
11. Beheizte Membranpumpe nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Absperrventil (104)
pneumatisch betätigbar ist.
Priority Applications (3)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3704700A1 true DE3704700A1 (de) | 1988-08-25 |
Family
ID=6321005
Family Applications (1)
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DE19873704700 Withdrawn DE3704700A1 (de) | 1987-02-14 | 1987-02-14 | Beheizbare membranpumpe fuer gase |
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Country | Link |
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