DE69723144T2

DE69723144T2 - Doppelmembranpumpe

Info

Publication number: DE69723144T2
Application number: DE69723144T
Authority: DE
Inventors: Kent P. Coon Rapids Hand; Joel T. St. Paul Fisher; Ann C. Minneapolis Feitel; Harold D. Buffalo Johnson; Graig D. Plymouth Burt
Original assignee: Graco Inc
Current assignee: Graco Inc
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2017-04-12
Also published as: EP0801228A2; CN1081747C; CN1374455A; AR006617A1; DE69723290T2; DE69723144D1; KR19980076691A; KR100491065B1; JPH1030570A; CN1165699C; JP2007285301A; EP0801228A3; EP0801228B9; DE69723290D1; JP4004097B2; KR100461707B1; EP0801228B1; CN1174293A

Description

Luftbetätigte Doppelmembranpumpen waren für viele Jahre ein beliebtes Produkt und wurden häufig für die Beförderung von Fluiden und für andere Zwecken verwendet. Solche Pumpen werden von einer Vielfalt von Herstellern unter Verwendung einer Vielzahl von verschiedenen Bauformen hergestellt. Eine solche Pumpe ist offenbart in der europäischen Patentanmeldung Nr. 0609044A mit dem Titel "An Air Valving Mechanism, in Combination with a Double Diaphragm Pump Subassembly". Das Dokument beschreibt eine Doppelmembranpumpen-Unterbaugruppe, die ein Paar von Membranmontageplatten enthält. Ein Luftventilmechanismus ist innerhalb der Platten eingeschlossen. Eine weitere Pumpe ist offenbart im US-Patent Nr. 4597403 mit dem Titel "Nutation Valving Apparatus and Method of Operation". Das Dokument beschreibt eine Ventilsteuerung, bei der eine Neigungsplatte, die eine Öffnung aufweist, sich relativ zu wenigstens einer nominell unbeweglichen Platte mit einer komplementären Öffnung bewegt. Die Neigungsplatte bewegt sich zwischen einer Position, in der die Neigungsplattenöffnung und die Öffnung der unbeweglichen Platte aufeinander ausgerichtet sind, und einer Position, in der die Neigungsplattenöffnung und die Öffnung der unbeweglichen Platte nicht aufeinander ausgerichtet sind und die Öffnung der unbeweglichen Platte verschlossen ist. Obwohl eine Vielzahl solcher Bauformen sich auf dem Markt als erfolgreich erwiesen haben, wäre es wünschenswert, die Herstellungskosten solcher Produkte senken zu können, was im allgemeinen häufig bedeutet, die Anzahl der Teile, die in einem solchen Produkt enthalten sind, zu reduzieren.
Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, eine luftbetätigte Doppelmembranpumpe herzustellen, die eine wesentlich geringere Anzahl von Teilen verwendet als Bauformen des Standes der Technik, und die dennoch leicht herzustellen, leicht zu montieren und zuverlässig im Betrieb für den Benutzer ist.
Zu diesem Zweck nutzt die Bauform der vorliegenden Erfindung mehrere Merkmale, die dazu dienen, diesen Zweck zu erreichen, und die das Produkt benutzerfreundlicher und für den Endbenutzer annehmbar machen.
Die Erfindung schafft eine luftbetätigte Kolbenpumpe mit Pumpelementen, die sich längs einer ersten Achse hin und her bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Luftventil enthält, das umfaßt:
einen Ventilwagen, der längs einer zweiten Achse senkrecht zur ersten Achse beweglich ist;
einen Ventilblock, der im Ventilwagen längs der ersten Achse beweglich ist;
eine Ventilfläche, die erste und zweite Hauptöffnungen, erste und zweite Vorsteueröffnungen und eine Auslaßöffnung umfaßt;
Mittel, um den Ventilblock zu veranlassen, sich zu bewegen, wenn sich die Pumpelemente bewegen; und
Mittel zum Zuführen von Preßluft über die Ventilfläche, wobei sich der Ventilblock auf einem im allgemeinen flachen rechtwinkligen Weg zwischen vier Positionen bewegt, und wobei in jeder der Positionen der Ventilblock eine Hauptöffnung, eine Vorsteueröffnung und die Auslaßöffnung verbindet.
Es ist daher ein Luftventil vorgesehen, das sich auf einem rechtwinkligen Weg bewegt, was die Anzahl der Teile für ein Membranpumpenluftventil deutlich reduziert. Ein Ventilwagen trägt einen Ventilbecher und weist an jedem Ende Kolben auf, die durch Steuerluft von zwei der fünf Öffnungen (Anschlüsse), die unterhalb des Ventilbechers angeordnet sind, angetrieben werden. Die Fläche über der Ventilplatte und dem Ventilbecher wird mit Druckluft beaufschlagt, wodurch eine sechste Öffnung (Anschluß) gebildet wird, so daß Öffnungen, die nicht vom Ventilbecher abgedeckt sind, mit Anlagenpreßluft unter Druck gesetzt werden. Somit wird der Ventilbecher in einer ersten Richtung durch den Ventilwagen und in der zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung durch Stifte bewegt, die durch die Hauptmem branbaugruppe angetrieben werden.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der Endung werden aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung, die lediglich beispielhaft ist, und in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich, in welchen ähnliche Bezugszeichen über mehrere Ansichten hinweg gleiche oder ähnliche Teile bezeichnen.
1 ist eine perspektivische Ansicht der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 der 1.
3 ist eine Teilexplosionsansicht der Verteilerbasis und der Rückschlagventile.
4 ist eine Draufsicht des Mittelabschnitts und der Membranen.
5 bis 8 zeigen das Luftventil in seiner Operationssequenz.
9 ist eine Schnittansicht längs der Linie 9-9 der 1.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die den Ventilwagen und den Ventilblock zeigt.
Die vorliegende Erfindung, die allgemein mit 10 bezeichnet ist, ist in 1 perspektivisch gezeigt und umfaßt einen gegossenen Mittelabschnitt 12, zwei Fluid-Endabschnitte 14 und eine Ventilabdeckung 16. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Mittelabschnitt 12 gegossen aus Polyester-Kunstharz (PBT) Valox 357 – GE Plastic.
Die Abdeckung 16 ist über herkömmliche Befestigungsvorrichtungen 18 am Mittelabschnitt 12 befestigt. Ferner sind über Befestigungsvorrichtungen 18 am Mittelabschnitt 12 Fluidgehäuse 14 befestigt. Der Hauptabschnitt der Pumpe, der den Mittelabschnitt 12 und die Fluidgehäuse 14 umfaßt, ist ebenfalls über Befestigungsvorrichtungen 18 an einer Verteilerbasis 20 befestigt. Die Verteilerbasis 20 weist Fluideinlaß- und -auslaßdurchlässe 22 und 24 auf, die jeweils an jedem Ende angeordnet sind, um eine Vielfalt von Leitungsanordnungen zu ermöglichen.
Wie in 3 genauer gezeigt ist, umfassen die Rückschlagventile 26 jeweils eine zentrale Dichtungsfläche 26A, die in der bevorzugten Ausführungsform vier radial und axial verlaufende Arme 26b aufweist, die sich hiervon erstrecken, und eine Oberfläche 26C, die das Rückschlagventil 26 in Rückschlagventildurchlässen 28 genau positioniert. Federbelastete Finger 26D erstrecken sich von jeder Seite des Arms 26B und wirken auf den Boden oder die Oberseite des Durchlasses 28, um das Rückschlagventil 26 in die geschlossene Position vorzubelasten, wo es verharrt, solange kein Fluiddruck auf der Dichtungsfläche 26A dieses nach oben drückt. Die radial verlaufenden Führungselemente 26B dienen ferner als Anschlag. Die Federfinger 26D sind zusammengedrückt und die Oberseite der Führungsarme 26C liegt an der Fluidabdeckung 14 an der Einlaßöffnung und an der Verteilerbasis 20 an der Auslaßöffnung an. Dies begrenzt den Rückschlagventilweg.
Die Elemente 30 auf der Basis 20 enthalten Durchlässe 28 und sind mittels Dichtungen 32, die an deren Enden getragen werden, gegen den Fluidkörper 14 abgedichtet.
Wie in 1 gezeigt ist, weist die Abdeckung 16 einen Lufteinlaß 32 auf, der die Fläche unterhalb der Abdeckung 18 mit Druck beaufschlagt. Erste und zweite Hilfsöffnungen (Anschlüsse) 54 und 56 sind jeweils in der Seite des mittleren Gehäuses 14 angeordnet für eine direkte Verbindung der Luft von den Magnetventilen, wenn gewünscht ist, die Pumpe fernzusteuern, statt über das integrale Luftventil zu steuern. Die integralen Öffnungen (Anschlüsse) 54 und 56 erleichtern den Umbau der Pumpe von einer luftventilbetätigten Pumpe zu einer fernbetätigten Pumpe durch Entfernen des Luftventilbechers und Ersetzen desselben durch einen Luftventilstecker.
Wie in den 2, 9 und 10 gezeigt ist, umfaßt die allgemeine mit 34 bezeichnete Luftventilbaugruppe einen Ventilwagen 36, der im wesentlichen zylindrische Endabschnitte 36A mit darauf befindlichen Dichtungen 36B und eine rechteckige zentrale Öffnung 36C, die den Ventilblock 38 beweglich hält, aufweist. Der Ventilblock 38 weist einen unteren Dichtungsabschnitt 38A und einen zentralen Abschnitt 38B innerhalb der Öffnung 36C des Wagens 36 auf, der somit erlaubt, den Ventilblock 38 senkrecht zur Ebene der 2 zu bewegen. Diese Bewegung findet statt durch Drücken auf den Block 38 mittels Stiften 40, die vom Membranmontageblock 41 in der Mitte der Membran 42 betätigt werden. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilblock 38 gebildet aus 90 Durometer XNBR (carboxyliertes Nitril) mit 10% TFE-Pulver, um die Reibung zu reduzieren.
Wie in 2 gezeigt ist, verbinden die Luftdurchlässe M1 und M2 die Hauptluftkammern auf der Innenseite der Membranbaugruppen 42, um die Luftkammern mit Preßluft zu beaufschlagen, wie in bezug auf die Operation des Luftventils im folgenden genauer beschrieben wird. Die Durchlässe P1 und P2 verbinden jeweils die Luftkammern 44 und 46, wobei die Durchlässe P1 und P2 wie in den Zeichnungen gezeigt als gerade Durchlässe verlaufen und somit durch die Abdeckung 16 abgedeckt und mit den Kammern 44 und 46 verbunden werden.
Der Ventilblock 38 wird im Ventilwagen 36 durch den Ansatz 16A auf der Abdeckung 16 in Stellung gehalten. Zum Zerlegen der Ventilbaugruppe müssen lediglich die Befestigungsvorrichtungen 18 von der Abdeckung 16 entfernt werden und die Abdeckung 16 abgehoben werden, woraufhin der Ventilblock 38 angehoben wird, um somit dem Ventilwagen 36 zu ermöglichen, aus dem zentralen Gehäuse 16 zu gleiten.
Die 5 bis 8 zeigen Ansichten der Ventilanschlußoberflächen 48, die fünf darin befindliche Öffnungen (Anschlüsse) aufweist. Die zentrale Auslaßöffnung E ist mit der Auslaßdurchlaß 50 verbunden, während die Vorsteueröffnungen P1 und P2 jeweils mit den ersten und den zweiten Enden des Steuerventilwagens 36 verbunden sind. In ähnlicher Weise sind die Hauptöffnungen M1 und M2 mit jeweils den ersten und zweiten Membranluftkammern verbunden. Der Raum 52 oberhalb der Öffnungen ist im allgemeinen mit Preßluft gefüllt, wobei die Öffnungen, die nicht vom Ventilblock 38 abgedeckt sind, mit der Preßluft beaufschlagt werden.
Im allgemeinen sind zwei benachbarte Öffnungen und die Auslaßöffnung E immer abgedeckt und zu einem Zeitpunkt verbunden, während die anderen zwei benachbarten Öffnungen mit Preßluft beaufschlagt werden. Beginnend mit dem Ventilblock 38 in der oberen rechten Position, wie in 5 gezeigt ist, werden die Öffnungen M1 und P1 mit der Auslaßöffnung E verbunden, während die Preßluft den Öffnungen M1 und P2 zugeführt wird. In dieser Situation befindet sich der Steuerventilwagen 36 am oberen Ende seines Weges, während die Membranen das linke Ende ihres Weges erreichen, woraufhin die Stifte 40, die durch die Membranen 42 angetrieben werden, den Ventilblock 38 zur oberen linken Position, wie in 6 gezeigt, drücken, der den Öffnungen M1 und P1 Preßluft zuführt, während die Öffnungen P2 und M2 mit dem Auslaß verbunden werden. Dies setzt das obere Ende des Steuerventilwagens 36 unter Druck und bewegt den Steuerventilwagen 36 nach unten und den Ventilblock 38 in die untere linke Position der 7, woraufhin den Öffnungen P1 und M2 Preßluft zugeführt wird und die Öffnungen M1 und P2 mit dem Auslaß verbunden werden.
Zu diesem Zeitpunkt bewegen sich die Membranen gemeinsam nach rechts, während der Steuerventilwagen 36 sich in der unteren Position befindet. Wenn die Membranen das rechte Ende ihres Hubes erreichen, wird der Ventilblock 38 in die untere rechte Position der 8 bewegt, woraufhin den Öffnungen P1 und M2 Preßluft zugeführt wird, während die Öffnungen P1 und M1 mit dem Auslaß verbunden werden. Dies setzt das untere Ende des Steuerventilwagens 36 unter Druck, wobei sich der Steuerventilwagen 36 und der Ventilblock 38 nach oben bewegen, bis zu dem Punkt, an dem die Beschreibung oben begonnen hat.
Es ist zu beachten, daß eine sehr geringe Anzahl von Teilen erforderlich ist, um dieses Ventil herzustellen. Die Enden der Kammern für den Steuerventilwagen 36 werden durch die Ventilabdeckung 16 vervollständigt, die auch die Oberseite des Ventilhohlraums gleichzeitig abdeckt.

Die Einlaßgewinde an der Verteilerbasis sind so beschaffen, daß sie die Verwendung aller amerikanischen Rohrgewinde (NPT) oder britischen Normrohrgewinde (BSP) erlauben. Dieses Hybridgewinde kann mit Kunststoffteilen ausgebildet sein und dient dazu, eine druckdichte Verbindung mit Kunststoff- oder Messing-Rohraußengewinden eines Gewindetyps herzustellen. Das Gewinde ist wie folgt definiert:

Hauptdurchmesser	13,16 mm (0,518'')
Steigung	12,30 mm (0,4843'')
Nebendurchmesser	11,45 mm (0,4506'')
Winkel	1 Grad 47 Minuten
Gewindegänge pro cm	7,32 (18,6 Gewindegänge pro Zoll)
effektiver Gewindegang	10,21 mm (0,402'')

Der Schalldämpfer 54 ist in 9 am besten gezeigt. Die Auslaßöffnung E führt zu einem zylindrischen Durchlaß 56, der in erste und zweite Abschnitte 56A und 56B durch einen Teiler 56C unterteilt ist. Der Durchlaß wird durch eine Schalldämpferfläche 58 in der Verteilerbasis 20 vervollständigt. Das Abgas strömt somit aus der Öffnung E in den ersten Abschnitt 56A und in den Schalldämpferbereich 58, woraufhin es nach oben durch den zweiten Abschnitt 56B aus den Schalldämpferauslaß 60 heraus strömt. Diese Anordnung erlaubt eine wesentliche Schalldämpfung bei geringen Kosten und mit einer geringen Leistungseinbuße.
Es wird angenommen, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen an der Pumpe vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, der durch die folgenden Ansprüche definiert wird, abzuweichen.
Die vorangehende Beschreibung ist lediglich beispielhaft, wobei für Fachleute offensichtlich ist, daß daran Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Luftbetätigte Kolbenpumpe (10) mit Pumpelementen (42), die sich längs einer ersten Achse hin und her bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Luftventil enthält, das umfaßt: einen Ventilwagen (36), der längs einer zweiten Achse senkrecht zur ersten Achse beweglich ist; einen Ventilblock (38), der im Ventilwagen längs der ersten Achse beweglich ist; eine Ventilfläche (48), die erste und zweite Hauptöffnungen (M1, M2), erste und zweite Vorsteueröffnungen (P1, P2) und eine Auslaßöffnung (E) umfaßt; Mittel (40), um den Ventilblock zu veranlassen, sich zu bewegen, wenn sich die Pumpelemente bewegen; und Mittel zum Zuführen von Preßluft über die Ventilfläche, wobei sich der Ventilblock auf einem im allgemeinen flachen rechtwinkligen Weg zwischen vier Positionen bewegt, und wobei in jeder der Positionen der Ventilblock eine Hauptöffnung, eine Vorsteueröffnung und die Auslaßöffnung verbindet.
Pumpe nach Anspruch 1, die ferner Vorsteuerkammern (44, 46) an jedem Ende des Ventilwagens aufweist, wobei jede Vorsteueröffnung mit einer entsprechenden der Kammern verbunden ist.