DE7420466U

DE7420466U - Membranpumpe

Info

Publication number: DE7420466U
Application number: DE7420466U
Authority: DE
Original assignee: LEWA H KG
Current assignee: LEWA H KG
Publication date: 1975-01-16

Description

Patentanwälte Liedl; ¹Br. P'ÄTni·" With, Zeitler £~. München 22, Steinsdorfstraße 21-22, Telefon 089 / 29 84 62

C 64iö

Firma LEWA, Herbert Ott KG, 725 LEONBERG, Ulmer Straße

Membranpumpe

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit einer einen Hydraulikraum und einen Förderraum trennenden Membran, die durch einen hin- und herverschieblichen Verdrängerkolben zur Verdrängung eines den Hydraulikraum ausfüllenden Kydraulikmediums oszillierend betätigbar ist, und mit einem Vorratsraum für das Hydraulikmedium, der einerseits mit dem Hydraulikraum über ein Schnüffelventil und einen Schnüfielrauxn sowie andererseits mit dem Hydraulikraum über ein Druckbegrenzungsventii verbunden ist.

Z/Br.

Hydraulische Membranpumpen dieser Art sind gegen im Hydraulikraum auftretenden unerwünschten Überdruck durch das Druckbegrenzungsventil gesichert, während die Sicherung gegenüber cine ir» Ιηΐ Hydraulikraum auftretenden unerwünscht hohen Unterdruck über das Schnüffelventil erfolgt.

Die den Hydraulikraum vom Förderraum trennende Membran arbeitet zwischen zwei Begrenzungswänden, wobei das Druckbegrenzungsventil dann anspricht, wenn die Membran an der vorderen Begrenzungswand anliegt, d.h. also nach Abschluß des Druckhubes, während das Schnüffelventil anspricht, wenn die Membran an der hinteren Begrenzungswand zur Anlage kommt, d.h. nach Abschluß des Saughubes. Hierdurch werden jeweils über die dann hergestellte Verbindung des Hydrauiikräums mit der im Hauptvorratsraum enthaltenen Hydraulikflüssigkeit auftretende unerwünscht hohe Überdruckspitzen bzw. Unter druckspitzen beseitigt oder vermieden.

Das Schnüffelventil bzw. der diesem zugeordnete Hydraulikflüssigkeitsvorrat steht bei bekannten Pumpenkonstruktionen unter Atmosphärendruck. Das Schnüffelventil öffnet dann, wenn der Druck im Hydraulikraum auf einen bestimmten Betrag unterhalb des Atmosphärendruckes, der durch das Schnüffelventil mittels einer Feder einstellbar ist, absinkt.

Bei hohem Druckniveau auf der Pumpensaugseite, das beispielsweise dann vorliegen kann, wenn in einem einen hohen Druck aufweisenden System eine Umwälzpumpe zur Anwendung gelangt, wird die Membran beim Ansprechen des Schnüffelventils, d.h. nach Abschluß des Saughubes, mit dem an der Saugseite anliegenden Druck gegen die hintere Begrenzüngswand gepreßt. Solche Beanspruchungen, die sich mit hoher Frequenz oszillierend ergeben können, wirken sich ungünstig

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auf die Lebensdauer der Membran aus.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und die Membranpumpe der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die Membran eine hohe Lebensdauer aufweist, d.h. gleichmäßigen Beanspruchungen unterworfen ist, so daß steh insgesamt auch ein gleichmäßiger konstanter Betrieb aller Teile der Membranpumpe ergibt.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Membranpumpe ergeben sich aus den Ansprüchen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dem Schnüffelventil einen gesonderten, unter Druck stehenden Vorratsbehälter für Hydraulikflüssigkeit zuzuordnen- der über eine geeignete Vorrichtung bzw. Steueruni; soweit aufladbar ist, daß beim Ansprechen des Schnüffelventils nur noch eine geringe, für die Membran unschädliche Druckdifferenz wirksam wird.

Die erfindungsgemäße Membranpumpe bringt außerdem den Vorteil, daß bei der Wahl einer Boxeranordnung, bei der eine Kolbenstange mit einem an jedem Ende angeordneten Verdrängerkolben auf zwei Pumpenköpfe wirkt, kleinere Triebwerke eingesetzt werden können, da eine einseitige Druckentlastung, wie sie bei Schnüffelung aus einem mater Atmosphärendruck stehenden Raum entsteht, nicht mehr auftreten kann.

Aus dem der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken ergibt sich in Ausgestaltung der Erfindung, daß der erfindungsgemäß im gesonderten Vorratsbehälter herrschende Druck ständig zwischen zwei Werten, d_sh_s einem vorgegebenen unteren Druckwert und einem vorgegebenen

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oberen Druckwert, liegen soll. Hierbei entspricht der vcx-gegebene untere Druckwert etwa dem 0,8 - 0,9-fachen des in der Ansaugleitung der Membranpumpe herrschenden Druckes, während der vorgegebene obere Druekwert genau dem in der Ansaugleitung herrschenden Druck entspricht, gegenüber dem der im gesonderten Vorratsbehälter herrschende Druck jedoch stets etwas niedriger sein soll. Es gilt daher bei der erfindungsgemäßen Membranpumpe folgende Beziehung:

(0,8 i 0,9) Ps<Pv<Ps,

wobei Ps = Druck in der Ansaugleitung

Pv = Druck im gesonderten Vorratsbehälter.

Auf diese Weise wird erreicht, daß daß zu beiden Seiten der Membran beim Saughub keine schädlich große Druckdifferenz auftreten kann, die der Lebensdauer der Membran abträglich wäre. Vorteilhafterweise wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in der Leitung zwischem dem unter Atmosphärendruck stehenden Hauptvorrats raum und dem gesonderten Vorratsbehälter eine Ladepumpe vorgesehen ist, wobei die Ladepumpe bzw. der sie antreibende Motor mit einem Steuergerät in Form eines Druckvergleichsgerätes verbunden sind. Dieses ist einerseits über eine Leitung mit einem Druckmeßgerät des gesonderten Vorratsbehälters und andererseits über eine Leitung mit einem Druckmeßgerät der Ansaugleitung verbunden. Auf diese Weläe lassen sieii über die Druckmeßgeräte die jeweiligen Drücke im gesonderten Vorratsbehälter bzw. in der Ansaugleitung erfassen und über die jeweiligen Leitungen dem Steuergerät, d.h. dem Druckvergleichsgerät, zuleiten. In diesem erfolgt dann entsprechend der obengenannten mathematischen Forderung der Soll-Ist-Vergleich der Drücke, wobei der Sollwert durch den vom Druckmeßgerät in der Ansaugleitung erfaßten Druck dargestellt ist, während der Istwert dem durch das Meßgerät im gesonderten Vorratsbehälter erfaßten

Druc'i entspricht. Je nach dem erzielten Ergebnis, d.h. in Abhängigkeit davon, ob die im Druckvergleichsgerät gemessene Differenz der Bedingung

0<Ps - Pv ^. (0,1 f- 0,2) Ps

genügt, wird dann die Ladepumpe eingeschaltet, d.h. in ihre Arbeitsstellung verbracht, oder aber ausgeschaltet, d.h. in ihre Ruhestellung verbracht.

Wenn sich die Ladepumpe in ihrer Arbeitsstellung befindet, in welcher der Druck im gesonderten Vorratsbehälter den vorgegebenen unteren Druckwert unterschreitet, saugt die Ladepumpe aus dem unter Atmosphärendruck stehenden Hauptvorratsraum Hydraulikflüssigkeit an und fördert diese über die vorgesehene Leitung in den gesonderten Vorratsbehälter, so daß der dort herrschende Druck wieder auf das ihm zugedachte Niveau gebracht wird. Der Hauptvorratsraum nimmt während des Betriebs der Membranpumpe die Leckverluste aus dem Hydraulikraum auf, die sich hauptsächlich aufgrund einer Leckage der Abdichtung des Verdrängerkoibens ergeben. Es strömt somit stets ein geringer Teil der Hydraulikflüssigkeit, der den Leckstrom darstellt, vom Hydraulikraum über den Hauptvorratsraum, die Ladepumpe, den gesonderten Vorratsbehälter und das Schnüffelventil wieder in den Hydraulikraum zurück, wovon der Hydraulikflüssigkeits-^T=ckstrom erneut wieder in den Hauptvorratsraum gelangt.

Erfindungsgemäß empfiehlt es sich, im gesonderten Vorratsbehälter oberhalb dessen Hydraulikflüssigkeit ein Gaspolster vorzusehen, das als Druckspeicher wirkt und zur Dämpfung der jeweils herrschenden unterschiedlichen Druckwerte der im gesonderten Vorratsbehälter enthaltenen Hydraulikflüssigkeit dient. Hierdurch ergibt sich in einfacher Weise eine ausreichende Elastizität des gesamten Systems, so daß die Schaltintervalle für den die Ladepumpe betätigenden Motor nicht zu kurz werden, d.h. nicht allzu dicht aufeinanderfolgen.

Bei der erfindungsgemäßen Membranpumpe ist es weiterhin möglich, den im gesonderten Vorratsbehälter herrschenden Druck dadurch auf einem bestimmten Wert konstant zu halten, daß der Förderstrom der Ladepumpe selbst, beispielsweise kontinuierlich, geregelt wird. Hierbei kann durch den schon erwähnten, im Steuergerät bzw. im Druckvergleichsgerät erfolgenden Soll-Ist-Vergleich der Drücke der Ansaugleitung sowie des gesonderten Vorratsbehälters über eine Hublängenverstellung oder eine Drehzahlverstellung der Förderstrom der Ladepumpe dem Leekstrom angepaßt und damit ein gleichbleibendes Druckniveau im gesonderten Vorratsbehälter aufrechterhalten werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Membranpumpe und

Fig. 2 schematisch eine Boxeranordnung aus zwei Membranpumpen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist die dargestellte Membranpumpe einen horizontal in den Richtungen der Pfeile A, B hin- und nerve rs chieblichen Verdrängerkolben 1 sowie einen Hauptvorratsraum auf, der mit Hydraulikflüssigkeit 3 gefüllt ist und unter Atmosphärendruck steht.

Weiterhin ist eine Membran 4 vorgesehen, die einen Förderraum 5 für das zu fördernde Medium von einem Hydraulikraum 6, der Hydraulikflüssigkeit enthält, trennt. Auf die im Hydraulikraum 6 enthaltene Hydraulikflüssigkeit wirkt der Verdrängerkolben 1 ein, wobei im Hydraulikraum 6 ein gesonderter Körper 7 mit horizontal verlaufenden Kanälen 8 vorgesehen ist, durch welche die vom Verdrängerkolben 1 beeinflußte Hydraulikflüssigkeit hindurchtreten und auf die

Membran 5 im Sinne eines Saughubes bzw. eines Druckhubes einwirken kann.

Der Förderraum δ steht einerseits über eine Leitung 9 mit einer Ansaugleitung 10 sowie andererseits über eine Leitung 11 mit einer Druckleitung bzw. einer Druckförderleitung 12 in Verbindung. In der Ansaugleitung 10 und in der Druckförde rleitung 12 sind jeweils ein entsprechend angeordnetes Rückschlagventil 13 bzw. 13' vorgesehen.

Die Membran 4 arbeitet zwischen einer vorderen Begrenzungswand und einer hinteren Begrenzungswand 15, wobei die Membran 5 sich beim Druckhub₃ d.h. wenn sich der Verdrängerkolben 1 in Richtung des Pfeiles A bewegt, der vorderen Begrenzungswand 14 annähert, während sie sich beim Saughub, d.h. wenn der Verdrängerkolben 1 in Richtung de<5 Pfeiles B bewegt wird, der hinteren Begrenzungswand 15 annähert.

Um beim Druckhub der Membran 5 unerwünscht hohe Druckspitzen und damit eine eventuelle Beschädigung der Membranpumpe zu vermeiden, ist zwischen dem Hydraulikraum 6 und dem Hauptvorrats raum 2 eine Verbindungsleitung 16 vorgesehen, in der ein Druckbegrenzungsventil 17 angeordnet ist.

Um weiterhin beim Saughub der Membran 5 unerwünscht hohe Unterdruckspitzen zu vermeiden, ist dem Hydraulikraum 6 ein Schnüffel raum 18 zugeordnet, der nach oben durch ein unter der Wirkung einer Feder 19 stehendes Schnüffelventil 20 verschlossen ist. Dieses öffnet, wenn der beim Saughub der Membran 5 auftretende Unterdruck einen bestimmten Wert unterschreitet.

Wie weiterhin aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Hau_x-^Lvorracsraum 2, der die unter Atmosphärendruck stehende Hydraulikflüssigkeit 3 beinhaltet, über eine Leitung 21 mit einem gesonderten Vorratsbehälter 22 verbunden, der dem Schnüffelventil 20 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise zugeordnet ist. Dieser gesonderte Vorratsbehälter 22 ist mit Hydraulikflüssigkeit "aufgeladen", wobei oberhalb dieser Hydraulikflüssigkeit ein Gaspolster vorgesehen ist, das als Druckspeicher dient.

Zur Zufuhr von Hydrrulikflüssigkeit aus dem Hauptvorra.tsraum 2 in den gesonderten Vorratsbehälter 22 ist in der Leitung 21 eine Ladepumpe 23 vorgesehen, die über einen Motor 24 betätigbai, d.h. entweder in ihre Arbeitsstellung, in der Hydraulikflüssigkeit 3 vom Hauptvorratsraum 2 in den gesonderten Vorratsbehälter 22 gefördert wird, oder in ihre Ruhestellung verbringbar ist, in der die Ladepumpe 23 nicht arbeitet.

An die Ansaugleitung 10 der Membranpumpe ist ein Druckmeßgerät 25, btispielsweise in Form eines Manometers, angeschlossen, das den jeweils in der Ansaugleitung 10 herrschenden Druck erfaßt und seinerseitiä über eine Leitung 26 mit einem Steuergerät in Form eines Druck· Vergleichsgerätes 27 verbunden ist.

In ähnlicher Weise ist an den gesonderten Vorratsbehälter 22 ein Druckmeßgerät 28 angeschlossen, das über eine Leitung 29 mit dem Druckvergleichsgerät 27 verbunden ist. Das Steuergerät 27, das von jeder beliebig bekannten geeigneten Art sein kann, führt den Druckvergleich, d.h. den Soll-Ist-Vergleich zwischen dem in der Ansaugleitung IU herrschenden Druck und dem im gesonderten Vorratsbehälter 22 herrschenden Druck durch, wobei der vom Druckmeßgerät 25 erfaßte Druck den Sollwert darstellt und de" vom Druckmeßgerät 28

erfaßte Druck den Istwert angibt.

Das Steuergerät 27 ist seinerseits, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit dem die Ladepumpe 23 betätigenden Motor 24 verbunden.

Die beschriebene Membranpumpe funktioniert folgendermaßen:

Wie schon erläutert, wird beim Saughub der Membran 4, d.h. wenn der Verdrängerkolben 1 in Richtung des Pfeiles B bewegt wird, über die in den Hydraulikraum 6 durch die Kanäle 8 des Körpers 7 hindurch zurückbewegte Hydraulikflüssigkeit die Membran 4 der hinteren Begrenzungswand 15 angenähert, wodurch aufgrund einer Vergrößerung des Förderraums 5 Fördermedium aus der .Ansaugleitung 10 angesaugt wird. !Das nunmehr im Förderraum δ befindliche Fördermedium wird sodann durch die Membran 4 aus der Druekförderleitung 12 herausgedrückt, wenn die Membran 4 ihren Druckhub durchführt, was dann erfolgt, wenn der Verdrängerkolben 1 in Richtung des Pfeiles A bewegt und demgemäß auch die im Hydraulikraum 6 enthaltene Hydraulikflüssigkeit durch die Kanäle 8 des Körpers 7 hindurch in Richtung auf die Membran 4 gedrückt wird. Diese Vorgänge wiederholen sich durch Oszillieren des Verdrängerkolbens 1 bzw. der Membran 4.

Um nun zu erreichen, daß, wie erläutert, beim Saughub der Membran 4, d.h. beim Ansprechen des Schnüffelventils 20, zu beiden Seiten der Membran 4 nicht eine für diese schädliche Druckdifferenz wirksam wird, soll die hier zur Wirkung kommende Druckdifferenz, d.h. die Differenz zwischen dem in der Ansaugleitung 10 herrschenden Druck und dem im gesonderten Vorratsbehälter 22 herrschenden Druck, eine für die Membran 4 unschädlich geringe Größe aufweisen. Zu diesem Zweck wird der gesonderte Vorratsbehälter 22 mittels der Ladepumpe 23 derart aufgeladen, daß die Beziehung zwischen dem im ge-

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r 10*:-

sonderten Vorratsbehälter 22 herrschenden Druck p_v und dem in der Ansaugleitung 10 herrschenden Druck p_s folgender Bedingung genügt:

(Q. 8 - O. 9) n,,·«^ n.. -- n„

Dies bedeutet, daß die Ladepumpe 23 über den Motor 24 jeweils dann betätigt bzw. in ihre Arbeitsstellung verbracht wird, wenn die im Steuergerät 27 mittels der Druckmeßgeräte 25 und 28 erfaßten Differenzwerte einen vorgegebenen unteren Druckwert unterschreiten. Demgegenüber wird die Ladepumpe 23 mittels des Motors 24 abgeschaltet bzw. in ihre Ruhestellung verbracht, wenn die im Steuergerät 27 erfaßten Druckdifferenzwerte sich dem vorgegebenen oberen Druckwert annähern, der dem in der Ansaugleitung 10 herrschenden Druck entspricht. Hierbei sorgt insgesamt das im gesonderten Vorratsisehälter 22 oberhalb der Hydraulikflüssigkeit vergesehene Gas=- nrilsfor fi'iv Hiο nnaroiphonHo TP.laeHwifäf Aaa oroaamfon Svafoma ein AaR

die Ladepumpe 23 mit einer etwa kontinuierlichen Konstanz betätigt wird.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind zwei Membranpumpen in Boxeranordnung vorgesehen, wobei eine Kolbenstange 30 mit jeweils an ihren beiden Enden vorgesehenen Verdrängerkolben 1 bzw. 1' abwechselnd auf jeweils eine der Membranpumpen einwirkt, so daß zum Antrieb der Kolbenstange 30 ein kleineres Triebwerk eingesetzt, werden kann.

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Claims

Patentanwälte Liedl, Or. Pcntani,: Nöth, Zeitler München 22, Steinsdorfstraße 21-22, Telefon 089/29 84 62 LEWA Herbert Ott KG C 6415 G 74 20 466.3 2. Oktober 1974 Schutzansprüche

1. Membranpumpe mit einer einen Hydraulikrauxn und einen Förderraum trennenden Membran, die durch einen hin- und herverschieblichen Verdrängerkolben zur Verdrängung eines den Hydraulikraum ausfüllenden Hydraulikmediums oszillierend betätigbar ist, und mit einem Vorratsraum für das Hydraulikmedium, der mit dem Hydraulikraum einerseits über ein Schnüffelventil und einen Schnüffelraum sowie andererseits über ein Druckbegrenzungsventil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schnüffelventil (20) ein gesonderter Vorratsbehälter (22) für Hydraulikflüssigkeit zugeordnet ist, der regelbar mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, um die beim Ansprechen dvjs Schnüffelventils (20 gegebene Differenz der auf beide Seiten der Membran (4) einwirkenden Drücke sehr klein jzu halten, und einen Leitungsanschlußstutzen aufweist zur Verbindung des gesonderten Vorratsbehälters (22) mit dem Hauptvorratsratim (2).

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptvorratsraum (2) einen Anschlußstutzen zur Verbindung mit dem gesonderten Vorratsbehälter (22) aufweist.

3. Membranpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ladepumpe (23) druckseitig unmittelbar am Anschlußstutzen des gesonderten Vorratsbehälters (22) und saugseitig unmittelbar am

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Anschlußstutzen des Hauptvorratsraumes (2) befestigt 1st, um dem gesonderten Vorratsbehälter (22) Hydraulikflüssigkeit vein Hauptvorratsraum (2) zuzuführen, wenn der Druck im gesonderten Vorratsbehälter (22) etwa den 0,8 - 0,9-fachen Druck im Ansaugstutzen (10) der Membranpumpe unterschreitet.

4. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckmeßgerät (28) mit seiner Eingangsöffnung unmittelbar am gesonderten Vorratsbehälter (22) und mit seiner ^'osgangsöffnung unmitteibar an eine von zwei Eingangsöffnungen eines Druckvergleichsgerätes (27) angeschlossen ist, dessen andere Eingangsöffnung unmittelbar an die Ausgangsöifnung eines Druckmeßgerätes (25) für den Ansaugstutzen (10) der Membranpumpe angeschlossen ist, wobei die Ausgangsöffnung des Druckvergleichsgerätes (27) unmittelbar an die Ladepumpe (23) angeschlossen ist.

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