DE3909800A1 - Membranpumpe zum pneumatischen foerdern von fluidisierten schuettguetern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe zum pneumatischen Fördern von fluidisierten Schüttgütern, mit im Pumpengehäuse zumindest einer Pumpenkammer, mit einem in der Pumpenkammer umfangsseitig einge­ spannten sowie horizontal hin- und herbewegbaren Membrankolben mit einer im Pumpengehäuse geführten Kolbenstange und mit einem an die Pumpenkammer hochliegend angeschlossenen Saugstutzen mit Saugventil und tiefliegend angeschlossenen Druckstutzen mit Druckventil, wobei die Pumpenkammer auf der den Ventilen abgewandten Kammerseite eine der Membranauslenkung bei in Saug-Endstellung befindlichem Membran­ kolben entsprechende Kammerwand aufweist.

Es sind derartige Membranpumpen bekannt, um fluidisiertes Schüttgut aus beispielsweise einem Bunker anzusaugen und in eine Förderleitung einzudrücken. Bei den bekannten Ausführungsformen weist die Pumpen­ kammer auf der dem Saugventil und Druckventil zugewandten Kammer­ seite regelmäßig einen kastenförmigen Querschnitt auf. Ein derartiger kastenförmiger Querschnitt ist erforderlich, weil der obenliegende Saug­ stutzen und der auf gleicher Seite untenliegende Druckstutzen mit zu­ einander und zu der mittleren Horizontalebene der Pumpenkammer bzw. der Kolbenstange für den Membrankolben parallelen Mittelachsen ver­ legt sind bzw. in der Pumpenkammer münden. Darüber hinaus muß das Saugventil, welches wie das Durckventil als Klappenventil ausgebildet ist, im Zuge seiner Öffnungsbewegung und folglich des Saughubes aus reichende Bewegungsfreiheit in der Pumpenkammer haben. Aber auch in Schließstellung befindet sich das Saugventil zumindest teilweise in der Pumpenkammer. Eine derartige Bauweise ist aus mehreren Gründen nachteilig. Zunächst einmal weist die Pumpenkammer einen verhältnis­ mäßig großen Totraum auf, in dem sich Luftpolster bilden können, welche beim Verdrängungshub des Membrankolbens die Pumpenleistung herabsetzen. Darüber hinaus ist die 180° Umlenkung des Schüttgutes aus dem Saugstutzen in den Druckstutzen in strömungstechnischer Hin­ sicht unbefriedigend und trägt ebenfalls zur Reduzierung der Pumpen­ leistung bei. Hinzu kommt, daß insbesondere beim Fördern von grob­ körnigerem Schüttgut eine einwandfreie Entleerung des Saugstutzens zumindest im Bereich des Saugventils nicht erreicht wird und folglich das Saugventil nicht einwandfrei schließt. Auch das stört beim Ver­ drängungshub. - Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe der ein­ gangs beschriebenen Art zu schaffen, die sich in einfacher und funk­ tionsgerechter Weise durch optimale Pumpen- bzw. Förderleistung beim Fördern fluidisierter Schüttgüter auszeichnet.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Membran­ pumpe dadurch, daß die Pumpenkammer auf der den Ventilen zuge­ wandten Kammerseite eine der Membranauslenkung bei in Druck-End­ stellung befindlichem Membrankolben entsprechende Kammerwand auf­ weist und daß der Saug- sowie der Druckstutzen mit einer den Bö­ schungswinkel des Schüttgutes übersteigenden Neigung zur Horizontal­ ebene der Pumpenkammer bzw. der Bewegungsrichtung des Membrankol­ bens angeordnet ist. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zunächst einmal zur Folge, daß der sonst übliche Totraum der Pumpenkammer auf ein Minimum reduziert wird, weil der Membrankolben bzw. seine Membrane in beiden Endstellungen gegen die Kammerwand auf der einen bzw. anderen Kammerseite anliegt. Dadurch wird die Bildung von schädlichen Luftpolstern vermieden. Eine derartige Ausbildung der ventilseitigen Kammerwand ist möglich, weil zugleich der Saugstutzen und der Druckstutzen mit vorgegebener Neigung in der Pumpenkammer münden. Die Neigung ist so gewählt, daß die Einsaugrichtung und die Ausstoßrichtung den Böschungswinkel übersteigen, folglich feinkörniges ebenso wie grobkörniges Schüttgut im Zuge des Saug- bzw. Druckhubes selbständig nachfließen. Dadurch wird nach jedem Hub des Membran­ kolbens eine einwandfreie Entleerung des Saugstutzens im Bereich des Saugventils und des Druckstutzens im Bereich des Druckventils erreicht, folglich auch ein einwandfreies Schließen dieser Ventile. Endlich ist von Bedeutung, daß eine in strömungstechnischer Hinsicht optimierte Umlenkung des Schüttgutes aus dem Saugstutzen in den Druckstutzen erreicht wird. Das gilt insbesondere dann, wenn nach bevorzugter Aus­ führungsform der Erfindung der Neigungswinkel zwischen der Mittel­ achse des Saugstutzens und der Mittelachse des Druckstutzens 90° bzw. in bezug auf die horizontale Mittelachse der Pumpenkammer jeweils 45° beträgt. Im Ergebnis zeichnet sich die erfindungsgemäße Membran­ pumpe in einfacher und funktionsgerechter Bauweise durch eine opti­ mierte Pumpen- bzw. Förderleistung aus, weil die eingangs behandelten Leistungsverluste ausgeräumt werden.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. Während die Mündung des Druckstutzens sich unmittelbar in der Kammer­ wand befinden kann, weil das Druckventil in Druckrichtung nach außen öffnet, sieht die Erfindung vor, daß die Mündung des Saugstutzens mit dem Saugventil gegenüber der Kammerwand zurückversetzt in einem Ge­ häusestutzen angeordnet ist. Auf diese Weise kann auch das Saugventil unverändert in Saugrichtung nach innen öffnen, befindet sich jedoch nicht länger unmittelbar in der Pumpenkammer. Dadurch läßt sich der Verlauf der ventilseitigen Kammerwand in bezug auf die Auslenkung des Membrankolbens bzw. seiner Membrane optimieren. Das Druckventil und das Saugventil sind in an sich bekannter Weise als Klappenventile aus­ gebildet, wobei die mit vorgegebener Neigung angelenkten Ventilklappen von einer Schließfeder beaufschlagt sind. Denn die Ventilklappen sind im 90°-Winkel von Saugstutzen und Druckstutzen angeordnet, so daß mittels der Schließfeder ein selbständiges Öffnen verhindert werden muß.

Nach einem Vorschlag der Erfindung mit besonderer Bedeutung ist vorge­ sehen, daß auf der den Ventilen zugewandten Kammerseite eine zentrale Druckluftzufuhrleitung an die Pumpenkammer und die Druckluftzufuhrlei­ tung an eine Pneumatik-Steuerung angeschlossen ist. Auf diese Weise läßt sich durch eine gezielte Druckluftzufuhr nach dem Saughub bzw. im Zuge des Verdrängungshubes eine Fluidisierung des zu fördernden Schüttgutes bereits in der Pumpenkammer erreichen. Bei einer Ausführungsform als Gleichdruck-Membranpumpe in spiegelsymmetrischer Bauweise mit einer gemeinsamen Kolbenstange für beide Membrankolben sieht die Erfindung darüber hinaus vor, daß an beide Pumpenkammern nicht nur ventilseitig eine zentrale Druckluftzufuhrleitung angeschlossen ist, sondern außerdem auf der den Ventilen abgewandten Kammerseite jeweils eine zu der Pneu­ matik-Steuerung führende Steuerleitung für wechselweise Druckluftbeauf­ schlagung der sich gegenüberliegenden Pumpenkammern angeschlossen ist. Auf diese Weise wird beim Saughub des einen Membrankolbens über dessen Steuerleitung ein Kommando für Druckluftbeaufschlagung der gegenüberliegenden Pumpenkammer ausgelöst, in welcher der Membrankol­ ben den Druck- bzw. Verdrängungshub beginnt und umgekehrt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Membranpumpe im Vertikalschnitt, und

Fig. 2 eine Pneumatik-Steuerung für den Gegenstand nach Fig. 1 in schematischer Darstellung.

In den Figuren ist eine Membranpumpe zum pneumatischen Fördern von fluidisierten Schüttgütern dargestellt. Eine derartige Membranpumpe wird insbesondere zum Fördern und Dosieren von trockenen Dammbau­ stoffen eingesetzt. Die druckluftbetriebene Membranpumpe - der Antrieb ist nicht gezeigt - weist im Pumpengehäuse 1 zumindest eine Pumpen­ kammer 2 mit einem in der Pumpenkammer 2 umfangsseitig eingespannten sowie horizontal hin- und herbewegbaren Membrankolben 3 mit einer im Pumpengehäuse 1 geführten Kolbenstange 4 auf. An die Pumpenkammer 2 ist obenliegend ein Saugstutzen 5 mit Saugventil 6 und auf der gleichen Seite untenliegend ein Druckstutzen 7 mit Druckventil 8 angeschlossen, wobei die Pumpenkammer 2 auf der den Ventilen 6, 8 abgewandten Kam­ merseite eine der Membranauslenkung bei in Saug-Endstellung befindli­ chem Membrankolben 3 entsprechende Kammerwand 9 aufweist. Ferner be­ sitzt die Pumpenkammer 2 auf der den Ventilen 6, 8 zugewandten Kam­ merseite eine der Membranauslenkung bei in Druck-Endstellung - also nach dem Verdrängerhub - befindlichem Membrankolben 3 entsprechende Kammerwand 10 auf. Der Saugstutzen 5 sowie der Druckstutzen 7 sind mit einer den Böschungswinkel des Schüttgutes übersteigenden Neigung und folglich Neigung der Einsaugrichtung bzw. Ausstoßrichtung zur mittleren Horizontalebene H der Pumpenkammer 2 bzw. zur Bewegungsrichtung des Membrankolbens 3 angeordnet. Der Neigungswinkel α zwischen der Mittelachse des Saugstutzens 5 und der Mittelachse des Druckstutzens 7 beträgt 90° in bezug auf die horizontale Mittelachse bzw. mittlere Horizontalebene H der Pumpenkammer 2 jeweils 45°. Die Mündung des Saugstutzens 5 mit dem Saugventil 6 ist gegenüber der Kammerwand 10 zurückversetzt in einem Gehäusestutzen 11 angeordnet. Die Mündung des Druckstutzens 7 befindet sich in der Kammerwand bzw. geht in die Kammerwand 10 über. Das Druckventil 8 und das Saugventil 6 sind als Klappenventile ausgebildet. Die mit vorgegebener Neigung ange­ lenkten Ventilklappen 12 sind jeweils von einer Schließfeder 13 beauf­ schlagt. Auf der den Venilen 6, 8 zugewandten Kammerseite ist eine zentrale Druckluftzufuhrleitung 14 an die Pumpenkammer 2 angeschlossen. Die Druckluftzufuhrleitung 14 ist an eine Pneumatik-Steuerung 15 an­ geschlossen. - Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine Gleichdruck-Membranpumpe in spiegelsymmetrischer Bauweise mit einer gemeinsamen Kolbenstange 4 für beide Membrankolben 3, 3 a. Beide Pumpenkammern 2, 2 a sind ebenso wie Saugstutzen 5, 5 a mit Saug­ ventil 6, 6 a und Druckstutzen 7, 7 a mit Druckventil 8, 8 a identisch ausgebildet. Das gilt auch in bezug auf die Verwirklichung einer zen­ tralen Druckluftzufuhrleitung 14, 14 a. In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, daß an beide Pumpenkammern 2, 2 a auf der den Ventilen 6, 6 a bzw. 8, 8 a abgewandten Kammerseite jeweils eine zu der Pneu­ matik-Steuerung 15 führende Steuerleitung 16, 16 a für wechselweise Druckluftbeaufschlagung der sich gegenüberliegenden Pumpenkammern 2, 2 a angeschlossen ist. Die Pneumatik-Steuerung 15 läßt unschwer er­ kennen, daß bei beginnendem Saughub des einen Membrankolbens 3 dessen Steuerleitung mit in seiner Pumpenkammer 2 verdrängter Luft beaufschlagt wird und dadurch ein Kommando ausgelöst wird, welches für Druckluftbeaufschlagung der gegenüberliegenden Pumpenkammer 2 a sorgt, in welcher der Membrankolben 3 a seinen Druck- und Verdrän­ gungshub beginnt und umgekehrt. Dadurch wird mit Hilfe der Pneumatik- Steuerung 15 erreicht, daß im Zuge des Verdrängungshubes die in die betreffende Pumpenkammer 2 bzw. 2 a einströmende Druckluft für eine Vorabfluidisierung des in den Druckstutzen 7 bzw. 7 a einzudrückenden Schüttgutes sorgt.

Claims (6)

1. Membranpumpe zum pneumatischen Fördern von fluidisierten Schütt­ gütern, mit im Pumpengehäuse zumindest einer Pumpenkammer, mit einem in der Pumpenkammer umfangsseitig eingespannten sowie horizontal hin- und herbewegbaren Membrankolben mit einer im Pumpengehäuse geführten Kolbenstange, und mit einem an die Pumpenkammer ange­ schlossenen Saugstutzen mit Saugventil und Druckstutzen mit Druck­ ventil, wobei die Pumpenkammer auf der den Ventilen abgewandten Kammerseite eine der Membranauslenkung bei in Saug-Endstellung be­ findlichem Membrankolben entsprechende Kammerwand aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer (2) auf der den Ventilen (6, 8) zugewandten Kammerseite eine der Membran­ auslenkung bei in Druck-Endstellung befindlichem Membrankolben (3) entsprechende Kammerwand (10) aufweist, und daß der Saug- sowie der Druckstutzen (5, 7) mit einer den Böschungswinkel des Schüttgutes übersteigenden Neigung zur mittleren Horizontalebene (H) der Pumpen­ kammer (2) bzw. zur Bewegungsrichtung des Membrankolbens (3) ange­ ordnet ist.

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) zwischen der Mittelachse des Saugstutzens (5) und der Mittelachse des Druckstutzens (7) 90° bzw. in bezug auf die horizontale Mittelachse der Pumpenkammer (2) jeweils 45° beträgt.

3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Saugstutzens (5) mit dem Saugventil (6) gegen­ über der Kammerwand (10) zurückversetzt in einem Gehäusestutzen (11) angeordnet ist.

4. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckventil (8) und das Saugventil (6) in an sich bekannter Weise als Klappenventile ausgebildet sind und die mit vor­ gegebener Neigung angelenkten Ventilklappen (12) jeweils von einer Schließfeder ( 13) beaufschlagt sind.

5. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf der den Ventilen (6, 8) zugewandten Kammerseite eine zentrale Druckluftzufuhrleitung (14) an die Pumpenkammer (2) und die Druckluftzufuhrleitung (14) an eine Pneumatik-Steuerung (15) angeschlossen ist.

6. Membranpumpe in der Ausführungsform einer Gleichdruck-Membran­ pumpe in spiegelsymmetrischer Bauweise mit einer gemeinsamen Kolben­ stange für beide Membrankolben, dadurch gekennzeichnet, daß an beide Pumpenkammern (2, 2 a) auf der den Ventilen (6, 6 a bzw. 8, 8 a) ab­ gewandten Kammerseite jeweils eine zu der Pneumatik-Steuerung (15) führende Steuerleitung (16, 16 a) für wechselweise Druckluftbeaufschla­ gung der sich gegenüberliegenden Pumpenkammern (2, 2 a) angeschlos­ sen ist.