DE3903049C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
- F04B43/06—Pumps having fluid drive
- F04B43/067—Pumps having fluid drive the fluid being actuated directly by a piston
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Description
Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit mehreren in
Reihe angeordneten, jeweils den Hubarbeitsraum eines Kolbens
bzw. Plungers bildenden Zylindern sowie in gleicher Zahl
angeordneten Pumpenarbeitsräumen, welche jeweils saugseitig
durch eine Einlaß- und druckseitig durch eine Auslaßventil
anordnung abschließbar und vom Hubarbeitsraum des zugeord
neten Kolbens bzw. Plungers durch eine Membran abgetrennt
sind, auf die die Arbeit des Kolbens bzw. Plungers mittels
eines im Hubarbeitsraum aufgenommenen Übertragungsfluides
übertragbar ist.
Bei bekannten derartigen Membranpumpen sind die Pumpenarbeitsräume
jeweils in Verlängerung der Hubarbeitsräume
angeordnet, so daß sich eine konstruktiv einfache Gestaltung
der Verbindungswege von den Hubarbeitsräumen zu den jeweils
zugeordneten Membranen der Pumpenarbeitsräume ergibt.
Das Triebwerk der Kolben bzw. Plunger dieser bekannten
Membranpumpen entspricht grundsätzlich dem Triebwerk
herkömmlicher Kolben- bzw. Plungerpumpen, welche ohne
Membranen arbeiten und bei denen dementsprechend die
Hubarbeitsräume gleichzeitig die Pumpenarbeitsräume
bilden. Gleichwohl ist der Herstellungsaufwand für
diese bekannten Membranpumpen unerwünscht hoch. Dies
beruht vor allem darauf, daß die Hubarbeitsräume bzw.
die Pumpenarbeitsräume im Bereich der Membranen im
allgemeinen sehr große Querschnitte aufweisen, welche
wesentlich größer als die Querschnitte der Kolben bzw.
Plunger sind. Dementsprechend lassen sich die Pumpenarbeitsräume
nur dann in Verlängerung der jeweils
zugeordneten Hubarbeitsräume anordnen, wenn die Abstände
zwischen den Zylindern entsprechend groß und damit wesentlich
anders als bei herkömmlichen in Reihenzylinderbauart
ausgeführten Kolben- bzw. Plungerpumpen ohne Membranen
bemessen sind. Dies hat zur Folge, daß bisher für Membranpumpen
der eingangs angegebenen Art Sondertriebwerke für
die Kolben bzw. Plunger angefertigt wurden, d. h. die
Triebwerke herkömmlicher Kolben- bzw. Plungerpumpen ohne
Membranen waren nicht verwendbar.
Die DE-OS 37 06 697 zeigt eine Membranpumpe mit mehreren
Pumpenarbeitsräumen, die jeweils relativ große tellerförmige
Flachmembranen aufweisen. Diese Pumpenarbeitsräume
bilden ein gesondertes, modular aufgebautes Gehäuse,
in welchem die Pumpenarbeitsräume bzw. die Membranen
in gesonderten, bezüglich einer Gehäuselängsachse axial
voneinander beabstandeten Radialebenen untergebracht sind.
Dieses Gehäuse läßt sich gegebenenfalls mit dem die Hubarbeitsräume
aufnehmenden Zylinderblock vereinigen.
Gleichwohl ergibt sich insgesamt eine aufwendige
Konstruktion, wobei zu berücksichtigen ist, daß die
Konstruktion des die Pumpenarbeitsräume mit den
Membranen aufnehmenden Gehäuses an den jeweiligen
Zylinderblock angepaßt sein muß, um die notwendigen
hydraulischen Verbindungen für das Übertragungsfluid
zu gewährleisten.
Aus der US-PS 28 61 518 ist eine Membranpumpe mit
Boxeranordnung der Kolben bekannt, wobei die Membran-
bzw. Pumpenarbeitsräume auf einer Seite des die Kolben
bzw. Zylinder aufnehmenden Gehäuses angeordnet sind,
und zwar stirnseitig der die Kolben bzw. Plunger
antreibenden Welle. Diese Bauart ist jedoch bei Pumpen
mit in Reihen angeordneten Kolben bzw. Plungern wenig
zweckmäßig.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine in der
Herstellung besonders preisgünstige Membranpumpe der
eingangs angegebenen Art zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Zylinder mit im Vergleich zum Durchmesser der
Pumpenarbeitsräume engen Abständen und die den benachbarten
Hubarbeitsräumen zugeordneten Pumpenarbeitsräume
an verschiedenen Seitenflächen eines die Zylinder
aufnehmenden Zylinderblockes angeordnet sind.
Bei der Erfindung bilden also die Pumpenarbeitsräume
mit den Membranen jeweils gesonderte Einheiten, die sich
dementsprechend getrennt voneinander an verschiedenen
Seitenflächen des Zylinderblocks anordnen lassen. Dabei
beruht die Erfindung auf dem allgemeinen Gedanken, daß die
Pumpenarbeitsräume in vielfältiger Weise relativ zu den
Hubarbeitsräumen angeordnet werden können; insbesondere ist
neben einer Anordnung des Pumpenarbeitsraumes in Verlängerung
des Hubarbeitsraumes auch eine Anordnung seitlich neben dem
Hubarbeitsraum möglich. Indem nun die benachbarten Hubarbeitsräumen
zugeordneten Pumpenarbeitsräume auf unterschiedlichen
Seiten der Zylinderreihe bzw. des Zylinderblockes angeordnet
werden, steht auch bei engen Abständen der Zylinder hinreichend
Platz für die Anordnung der Membranen zur Verfügung.
Mit der Erfindung wird also die traditionelle Bauweise von
Membranpumpen verlassen, bei denen die einander zugeordneten
Pumpenarbeitsräume und Hubarbeitsräume jeweils in gleicher
Weise relativ zueinander angeordnet sind. Auch wenn durch die
erfindungsgemäß vorgesehene unterschiedliche Anordnung der
Pumpenarbeitsräume relativ zu den Hubarbeitsräumen ein gewisser
zusätzlicher Herstellungsaufwand verbunden ist, so bleiben die
Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Membranpumpe insgesamt
vergleichsweise gering, weil das Kolben- bzw. Plungertriebwerk
und damit insbesondere auch das Kurbeltriebwerk
gegenüber herkömmlichen Kolben- bzw. Plungerpumpen ohne Membran
unverändert bleiben können. Somit läßt sich die erfindungsgemäße
Membranpumpe zu einem großen Anteil unter Verwendung
von Großserienteilen herkömmlicher Pumpen fertigen.
Bei einer Dreizylinderpumpe
sind der dem mittleren Zylinder
zugeordnete Pumpenarbeitsraum vorzugsweise in Verlängerung
des mittleren Zylinders und die den anderen Zylindern zuge
ordneten Pumpenarbeitsräume jeweils seitlich der Zylinder
achse angeordnet, wobei diese beiden letzteren Pumpenarbeits
räume zweckmäßigerweise jeweils in Verlängerung der Zylin
derreihe liegen.
Diese Anordnung ist sowohl bei Pumpen mit stehenden Zylindern
als auch bei Pumpen mit liegend angeordneten Zylindern in
gleicher Weise möglich.
Ein weiterer Vorzug der Erfindung liegt darin, daß grundsätz
lich Membranen mit beliebigen Formen verwendet werden können,
d.h. die Erfindung ist nicht auf Membranpumpen mit einer
speziellen Membranform eingeschränkt. Beispielsweise sind
erfindungsgemäße Membranpumpen sowohl mit Schlauchmembranen
als auch mit Flachmembranen denkbar.
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfin
dung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung
einer besonders bevorzugten Ausführungsform anhand der
Zeichnung verwiesen.
Dabei zeigt die einzige Figur ein ausschnittsweises Schnitt
bild einer dreizylindrigen Membranpumpe gemäß der Erfindung,
wobei die Schnittebene durch die von den Zylinderachsen auf
gespannte Ebene gebildet wird.
Die erfindungsgemäße Pumpe besitzt in herkömmlicher Weise
ein nicht dargestelltes Kurbeltriebwerk mit Kurbelwelle und
Pleuel, die die Kurbelwellenkröpfungen antriebsmäßig mit
linear geführten Kreuzköpfen verbinden. Die Kreuzköpfe ihrer
seits sind mit Kolben bzw. Plungern 1 in üblicher Weise ver
bunden, die in prinzipiell bekannter Weise in Zylindern 2
hubverschiebbar geführt sind. Die Zylinder 2 können in einem
gemeinsamen Zylinderblock 3 untergebracht sein. Stattdessen
ist es auch möglich, daß der Zylinderblock 3 in mehrere,
jeweils einen Zylinder 2 aufnehmende Teilblöcke unterteilt
ist. Je nach Drehstellung der Kurbelwelle, d.h. je nach
Hubstellung, ragen die Plunger bzw. Kolben 1 mehr oder
weniger weit in ihre Hubarbeitsräume 4 innerhalb der Zylinder
2 hinein.
Die Hubarbeitsräume 4 sind über Leitungen 5 mit Membran
arbeitsräumen 6 verbunden, welche durch jeweils eine, im dar
gestellten Beispiel flache tellerförmige Membran 7 in einen
zylinderseitigen Raum 6′ sowie einen Pumpenarbeitsraum 6′′
unterteilt sind. Die Pumpenarbeitsräume 6′′ sind jeweils über
nur schematisch dargestellte Eingangs- bzw. Saugventilanord
nungen 8 mit der Saugseite bzw. Saugleitung 10 der Pumpe und
über eine Ausgangs- bzw. Druckventilanordnung 9 mit der
Druckseite bzw. Druckleitung 11 der Pumpe verbindbar.
Die Hubarbeitsräume 4 sowie die Leitungen 5 und die daran
anschließenden Räume 6′ der Membranarbeitsräume 6 nehmen ein
hydraulisches Übertragungsmedium auf, welches die Hubarbeit
der Plunger bzw. Kolben 1 auf die Membranen 7 überträgt.
Dementsprechend führen die Membranen 7 zusammen mit den
Plungern bzw. Kolben 1 Hubbewegungen aus, wobei das Volumen
der Pumpenarbeitsräume 6′′ beim Saughub der Plunger bzw. Kolben
1 vergrößert und beim Druckhub der Kolben bzw. Plunger 1
verkleinert wird, d.h. beim Saughub eines Kolbens bzw. Plungers
1 wird in den zugeordneten Pumpenarbeitsraum 6′′ Pumpmedium
eingesaugt, welches beim nachfolgenden Druckhub des Kolbens
bzw. Plungers 1 zur Druckleitung 11 hin ausgeschoben wird.
Die Besonderheit der Erfindung liegt nun darin, daß die
Membranarbeitsräume 6 bzw. die Pumpenarbeitsräume 6′′ unter
schiedlich angeordnet sind. Dabei ist der Membranarbeitsraum
6, welcher dem mittleren Zylinder 2 zugeordnet ist, in axialer
Verlängerung des mittleren Zylinders 2 angeordnet. Die Membran
arbeitsräume 6 der beiden übrigen Zylinder 2 befinden sich
dagegen an einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Zylin
derblockes 3. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, die
Membranarbeitsräume 6 mit großem Querschnitt bzw. die flachen
Membranen 7 mit sehr großen Durchmessern anzuordnen, und zwar
auch dann, wenn die Zylinder 2 voneinander nur wenig beabstan
det sind. Damit wird die Möglichkeit geschaffen, für die Pumpe
ein Kurbeltriebwerk zu verwenden, wie es für herkömmliche
Pumpen ohne Membranen üblich ist und in vergleichsweise großer
Serie und damit kostengünstig hergestellt wird.
Claims (4)
1. Membranpumpe mit mehreren in Reihe angeordneten,
jeweils den Hubarbeitsraum eines Kolbens bzw. Plungers
bildenden Zylindern sowie in gleicher Zahl angeordneten
Pumpenarbeitsräumen, welche jeweils saugseitig durch
eine Einlaß- und druckseitig durch eine Auslaßventilanordnung
abschließbar und vom Hubarbeitsraum des
zugeordneten Kolbens bzw. Plungers durch eine Membran
abgetrennt sind, auf die die Arbeit des Kolbens bzw.
Plungers mittels eines im Hubarbeitsraum aufgenommenen
Übertragungsfluides übertragbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinder (2) mit im Vergleich zum Durchmesser
der Pumpenarbeitsräume (6′′) engen Abständen und die den
benachbarten Hubarbeitsräumen (4) zugeordneten Pumpenarbeitsräume
(6′′) an verschiedenen Seitenflächen eines
die Zylinder (2) aufnehmenden Zylinderblockes (3)
angeordnet sind.
2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Dreizylinderpumpe der dem mittleren
Zylinder (2) zugeordnete Pumpenarbeitsraum (6′′) in
Verlängerung des mittleren Zylinders und die den anderen
Zylindern (2) zugeordneten Pumpenarbeitsräume (6′′)
jeweils seitlich der Zylinderachse angeordnet sind.
3. Membranpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die den anderen Zylindern (2) zugeordneten Pumpenarbeitsräume
(6′′) jeweils in Verlängerung der Zylinderreihe
bzw. stirnseitig des Zylinderblockes (3) angeordnet
sind.
4. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen als scheiben-
bzw. tellerförmige Flachmembranen (7) ausgebildet sind.
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