DE3744923C2 - Hochdruck Membranpumpe - Google Patents

Description

Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Hochdruckmembranpumpe mit mindestens zwei Arbeitsraumpaaren.

Hochdruckmembranpumpen sind zum Beispiel aus der Zeitschrift "Che­ mie-Ing-Techn.", 39. Jahrg. 1967, Heft 8, Seiten 449 bis 457" bekannt, ebenso eine winkelmäßig verteilte Anordnung von Pumpeinheiten um eine gemeinsame Antriebswelle (vgl. z. B. US-PS 31 95 808). Hierbei sind jedoch eine aufwendige Konstruktion und relativ große Abmessungen dadurch gegeben, daß die einzelnen Pumpeinheiten und damit auch die Membranen und die Ventile in einem Winkel zueinander angeordnet sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe zu schaffen, die bei geringem Raumbedarf eine große Födermenge bringt, und für sehr hohe Drücke geeignet ist, ohne den konstruktiven Aufwand zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 beschrieben.

Die Figur ist ein Längsschnitt durch einen Teil eines Aggregates nach der Erfindung.

Das Ausführungsbeispiel nach der Figur überwindet ein Problem der Hochdruckpumpen mit elastischen Membranen, indem man mehrere Membransätze achsial voreinander oder hintereinander setzt, um mit der gleichen Anzahl dicker Schrauben eine große Fördermenge zu erzielen. Entsprechend sind unter Winkeln radial um die Welle 1154 Membranpumpensätze angeordnet, von denen die Figur einen im Längsschnitt oberhalb der Welle zeigt. Auf die Kolbenschuhe 541 der Geberkolben 540 wirken hier die Exzenterhubscheiben 1153, während die Exzenter- Hubscheiben 13, die Kolbenschuhe eines anderen der drei, fünf oder sieben (oder mehr) um die Welle 1154 andeuten, aber nicht maßgenau und auch nicht lagengenau gezeichnet sind. Die Leitung 1156 liefert von Außen her Druckfluid unter ausreichend hohem Druck, um die hydrostatischen Lager der Kolbenschuhe und oder des Geberkolbens mit Druckfluid zu versorgen, was durch die Leitungen 1157 in die Druckfluidtaschen gelangen kann. Die Geberkolben 540 treiben die Hubkolben 2 zum Druckhube an. In der Figur sind jedem Hubkolben 2 zwei gegenüberliegende Arbeitsräume mit Membranen 1 und 11 zwischen der jeweiligen Förderkammer 3 und der Druckfluidkammer 4 zugeordnet. Auch eine gemeinsame Fluidzuleitung 1155 mit den Einlaßventilen 38 ist vorhanden.

Man sieht auch eine gemeinsame Auslaßleitung 1157 hinter den Auslaßventilen 39. Teile, wie die Kopfdeckel entsprechen im Prinzip denen der DE-OS 37 00 931 oder ihren Vor-Anmeldungen. Wichtig ist erfindungsgemäß noch, daß den mehreren Membranpumpkammern 4-5 und ihren Membranen 1.11 des Mehrfach- Membranpumpensatzes der Figur die gemeinsamen Verbindungsschrauben 1161 bis 1164 zugeordnet sind, die am jenseitigem Ende in entsprechende Gewinde in Muttern 1165 oder einen Deckel eingreifen. Durch die Ausbildung eines Mehrfachsatzes mit gemeinsamen Schrauben wird so eine Pumpe mit größerer Fördermenge und geringem Platzbedarf für die verhältnismäßig große Fördermenge geschaffen.

Die in der Figur schräg gezeichneten Kammerwände, die auch Membranhub-Begrenzungswände sind, werden in der Praxis gekurvt ausgeführt.

In der Figur sind sie nur deshalb als gerade Linien gezeichnet, weil die Figur sonst zu kompliziert würde.

Durch die in der Figur dargestellte Erfindung werden die eingangs beschriebenen Nachteile der bekannten Technik mindestens teilweise überwunden. Die Kolben 2 können relativ lang in den Zylindern ausgebildet sein, weil sie die Außendurchmesser der Membranen und der Kammern in einer radialen Richtung überragen. Die so erzielte Länge des Passungs-Spaltes der Kolben in den Zylindern macht die Kolben für sehr hohe Drücke effektiv. Außerdem stützen die Kammern und die Körperteile zwischen ihnen, also die Teile 4, 3, 5, 1101 und 91 sich gegenseitig ab. Bei den hohen gewünschten Drücken von mehreren tausend Bar müssen die End-Deckel für praktisch verwendbare Pumpen sehr dick sein. Zum Beispiel bei 250 mm Außendurchmesser mindestens 65 bis 75 mm dick. Sonst brechen sie unter dem hohem Druck in den Kammern 3 und 4, 5 der bei 120 mm Kammerndurchmesser oft eine Viertelmillion Kilogramm erreicht. Da die Kammern in der Figur zu gleichen Zeiten gleiche Drücke haben, können die Wände (Körperteile) 91 und 1101 dünn sein, weil die achsialen Lasten auf sie sich gegenseitig ausbalanzieren. Das ist sehr wichtig, denn die Verbindungskanäle zwischen den Zylindern und den Außenkammern 35 müssen sehr kurz sein, wenn man hohen Druck erreichen will, weil diese Kanäle toten Raum bilden, in denen das Fluid komprimiert und den Wirkungsgrad der Pumpe verringert. Für gleiche Leistungen, wie in Einkammer-Aggregaten der bekannten Technik, kann man die Pumpe der Erfindung mit halber Drehzahl laufen lassen und so doppelte Lebensdauer der Ventile 38, 39 erreichen. Außerdem ist die Pumpe gegenüber denen der bekannten Technik billiger, weil die Hälfte der Kolben und ihrer Antriebe gespart, sowie eine Mehrzahl der Schrauben eingespart werden.

Man erkennt aus der Figur auch, daß die Erfindung eine Membranpumpe mit mindestens zwei Arbeitsraumpaaren betrifft.

Dabei sind die Arbeitsräume durch Membranen in die Druckfluidkammern 4 und die Förderkammern 3 unterteilt.

Diese Kammern ändern periodisch ihre Volumen umgekehrt proportional zueinander und dabei schwingen die Membranen in den Kammern. Die mindestens zwei Arbeitsräume sind achsparallel zueinander gerichtet und die einander zugekehrten Druckfluidkammern 4 bilden einen gemeinsamen Druckraum 5, der durch die beiden Membranen 1 und 11 und durch den in dem Druckraum oszillierenden Kolben 2 begrenzt ist. Wird der Kolben 2 in Richtung auf den Druckraum 5 zu bewegt, dann werden die Membranen 1 und 11 in Richtung zu den ihnen benachbarten Förderkammern 3 gedrückt. Die Förderkammern 3 verkleinern dabei ihre Volumen und drücken Hochdruck-Fluid über die Auslaßventile 39 aus den Förderkammern 3 heraus. Zwei benachbarte Arbeitsräume bilden so ein Arbeitsraum-Paar, das einen gemeinsamen Druckraum 5 mit zwei Druckfluid- Kammern 4 bildet. Den Membranen des Druckraums 5 benachbarte Förderkammern 3 haben zu gleichen Zeiten gleichen Förderdruck. So können bei Anordnung mehrerer Druckräume 5 mit gleichzeitiger Förderung die zwischen ihnen liegenden Förderkammern 3 gemeinsame Einlaß- und Auslaß-Ventile 38, 39 haben, bzw. zu solchen Ventilen verbunden sein. Der Kolben 2 bildet einen gemeinsamen Antrieb für die Fluide in dem gemeinsamen Druckraum 5 und für die beiden Membranen 1 und 11 des betreffenden Druckraums 5.

Claims (4)

1. Membranpumpe mit mindestens zwei Arbeitsraum-Paaren, die je aus zwei Membranen 1, 11 und zwei Arbeitsräumen bestehen, wobei die betreffende Membrane den jeweiligen Arbeitsraum in eine mit Einlaß- und Auslaß-Ventilen verbundene Förderkammer 3 und eine zu einem von einem Druck-Kolben beaufschlagtem Druckraum 5 verbundene Druckfluidkammer 4 trennt, die Arbeitsräume achsparallel hintereinander angeordnet, die einander zugekehrten Druckfluidkammern 4 mit dem Druckraum 5 zu gleichzeitigem Antrieb der beiden den Druckraum begrenzenden Membranen verbunden sind und bei vorhandenen einander zugewandten Förderkammern 3 benachbarter Arbeitsraum-Paare jeweils gemeinsame Einlaß- und Auslaß-Ventile zugeordnet sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck-Kolben 2 einem gleichzeitig arbeitendem Kolbenhubantrieb 540, 541-1153, 1154 für gleichzeitige und gleichlange Kolbenhübe zugeordnet sind.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderkammern 3 und die Druckfluidkammern 4 mit Mem­ branhub-Begrenzungswänden versehen sind, die die maximale Deformation der Membranen begrenzen.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Arbeitsraum-Paare der Pumpe zwischen zwei äußeren Deckeln mittels gemeinsamer Schrauben 1161 bis 1165 zusammen geklemmt sind.