DE8207937U1 - Membran-verdraengerpumpe - Google Patents

Description

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VON KREISLER SCHÖNWALD ElSHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing.von Kreisler 11973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eshofd, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln DipL-Chem. Aiefc von Kreisier, Köin DipL-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Setting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln

19.3.1982 Sch/Sd

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNKOF

D-5000 KÖLN 1 Heinz M. Nägel, Neuer Weg 5, 5568 Daun

Membran-Verdrängerpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Membran-Verdrängerpumpe, bei der ein hydraulisches Fördergut zwischen einem in einem Gehäuse angeordneten Einlaß- und Auslaßventil in einen Raum höheren Druckes gepumpt wird, wobei auf das Fördergut taktweise ein Pumpendruck mittels eines angetriebenen Kolbens ausgeübt wird und die Membran eine Schlauchmembran ist.

Membran-Kolben-Pumpen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Pumpen mit einer ebenen, kreisförmigen Membran sind im allgemeinen nur für geringere Leistungen einsetzbar.

Auch bei Verwendung einer Vorlageflüssigkeit zwischen dem Pumpenkolben und der Membran ist der Einsatz begrenzt, insbesondere bei der Förderung von chemisch oder mechanisch hoch aggressiven Werkstoffen. So führen z.B. stark auskri— stallisierende Fördermedien, die sich im unteren Pumpenteil

zwischen Membran und Haltering absetzen, oft zur vorzeitigen Membranzerstörung.

Bei einer Kolbenpumpe mit Schlauchmembran ist es bekannt, zwischen der Schlauehmembran und dem Raum, in dem sich die mit dem Kolben zusammenarbeitende Vorlageflüssigkeit befindet, noch einen durch eine kreisförmige Membran abgeschlossenen Raum vorzusehen, damit das Fördergut bei Bruch der Schlauchbmembran nicht unmittelbar mit der Vorlageflüssigkeit des Kolbens in Berührung kommen kann. Hierbei befindet sich die Bruchanzeigevorrichtung in diesem Zwischenraum, wobei mittels einer Sonde die bei Membranbruch verursachte kapazitive Veränderung des sich mit dem Fördergut oder der ersteren Vorlageflüssigkeit mischenden Zwischenmediums über Leitfähigkeitsgrenzschalter gemeldet wird. Eine solche Anordnung führt zu einer verhältnismäßig sperrigen Bauweise und einem aufwendigen Medesystem. Es sind ferner Kolben-Schlauchmembran-Pumpen bekannt, bei denen zwei Schlauchmembranen vorgesehen sind, wobei der Zwischenraum zwischen dem äußeren und inneren Schlauch hohl bleibt und mit einer ins Freie gehenden Öffnung versehen ist. Im Betrieb arbeiten die beiden Schläuche nicht synchron zueinander, da keine funktionsmäßige Verbindung zwischen dem äußeren und inneren Schlauch vorhanden ist. Die Schläuche unterliegen hierbei einem erhöhten Verschleiß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Membran-Verdrängerpumpe der anfangs genannten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau und in der Funktion ist und auch eine wenig aufwendige und einfach wirkende Bruchanzeige ermöglicht. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß bei einem Doppelschlauch aus zwei aneinanderliegenden Einzelschläuchen diese durch eine zwischen den Schläuchen befindliche Flüssigkeit miteinander

gekoppelt sind, und daß der zylindrische Zwischenraum durch eine Leitung mit einer Schlauchbruch-Anzeigevorrichtung verbunden ist, die einen Druckbehälter mit einem Rückschlagventil und einer Sonde aufweist.

Der zylindrische Zwischenraum zwischen den beiden Einzelschläuchen, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, kann verhältnismäßig klein gehalten werden. Bevorzugt wird der zylindrische Zwischenraum zwischen den Schläuchen durch an der dem anderen Schlauch zugekehrten Fläche der Schläuehe angeordnete Erhebungen, VorSprünge, Noppen u.dgl. gebildet. Es geht hierbei darum, daß die Flüssigkeit zwischen den beiden Schläuchen der unmittelbaren hydraulischen Koppelung beider Schläuche dient» In geeigneten Fällen ist es ausreichend, die Umfangsflache eines Schlauches, die dem anderen Schlauch zugekehrt ist, entsprechend rauh zu gestalten, z.B. durch mehr oder weniger kleine Buckel an diesen Flächen. Dadurch kommen die beiden Schläuche verhältnismäßig dicht aneinander zu liegen. Zugleich ist aber noch ein solcher Abstand gewahrt, daß zwischen den beiden zvlindrischen Schläuchen die zweite Vorlageflüssigkeit wirksam werden kann. Dabei ist zugleich das Fördergut durch eine Zwischen-Voilageflüssigkeit von der Vorlageflüssigkeit, die mit dem Kolben in Berührung kommt, getrennt.

Durch eine solche Ausbildung der Schlauch-Kolben-Pumpe wird eine sehr raumsparende Konstruktion erzielt. Die beiden Einzelschläuche wirken wie ein einziger Schlauch, wobei die Vorzüge der Wirkungsweise voll beibehalten werden. Der Doppelschlauch läßt sich bequem ohne wesentlichen zusätzlichen Platzbedarf unterbringen. Auch die Anzeigevorrichtung ist einfach in der Bauart und zuverlässig. Als Anzeigeorgan kann z.B. ein Druckschalter od.dgl. dienen, d.h. man kommt mit einem einfachen mechanischen Meßorgan aus. Eine teure

kapazitive Signaleinrichtung u.dgl. entfällt. Die Einfachheit der Anordnung gewährleistet eine hohe Funktionssicherheit.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zwischen einem, dem äußeren Schlauch zugekehrten und unter Feuerwirkung stehenden Steuerteller und dem Vorratsbehälter für die Vorlageflüssigkeit zur Leckage-Ergänzungssteuerung eine Ventilanordnung vorgesehen, die aus einem Leckageventil, einem Ergänzungsventil und einem Uberdrucksicherheitisventil besteht * Hierbei können die Ventile in einen», gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Diese Ausbildung der Leckage-Ergänzungssteuerung führt ebenfalls zu einer raumsparenden Anordnung. Die Teile sind auf verhältnismäßig kleinem Raum untergebracht und wirken unmittelbar miteinander.

Vorteilhaft ist das Ergänzungsventil zwischen den beiden anderen Ventilen angeordnet und durch eine Leitung mit dem Vorratsbehälter verbunden. Zugleich kann das Leckageventil über das Ergänzungsventil mit dem Sicherheitsventil in Verbindung stehen. Ferner ist das Sicherheitsventil mit dem Überströmrohr des Vorratsbehälters verbunden.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verbindung des obersten Teils des Vorlageraumes über ein Entlüftungsventil mit dem Vorratsbehälter. Ferner kann der Raum der Vorlageflüssigkeit über eine absperrbare Bypass-Leitung mit dem oberen Teil des Vorratsr.behälters in Verbindung stehen. Dadurch ist die Funktionsfähigkeit der Schlauch-Kolben-Pumpe im höchsten Grade gewährleistet.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, wobei die Darstellung die Erfindung verkörpert.

Die einzige Figur zeigt eine Schlauch-Kolben—Pumpe gemäß der Erfindung im Schnitt und im Schema.

Die Schlauch-Kolben-Pumpe 1 weist ein Gehäuse 2 für die Förderung des hydraulischen Fördergutes unter Pumpendruck und eine Antriebsvorrichtung 3 auf, durch die ein Kolben 4 hin- und herbewegt wird. Das Gehäuse 2 besitzt an dem einen Ende ein Einlaßventil 5 und an dem anderen Ende ein Auslaßventil 6 zum Fördern des hydraulischen Fördergutes

7 in einen Raum höheren Druckes, wobei auf das Fördergut taktweise ein Pumpendruck durch den angetriebenen · Kolben 4 ausgeübt wird. In dem Gehäuse ist eine Schlauchmembran

8 vorgesehen, die als Doppelschlauch aasgebildet ist und aus den Einzelschiäuchen 9 und 10 besteht. Die Einzelschläuche weisen an den Enden Flansche zum Einspannen und Festspannen in dem Gehäuse auf. Die beiden Sinzelschläuche

9 und 10 weisen zwischen sich einen Zwischenraum 11 auf, in dem sich eine Hydraulikflüssigkeit befindet, durch die die beiden Schläuche 9 und 10 hydraulisch miteinander gekoppelt sind. Der Zylxnderzwischenraum 11 zwischen den Schläuchen 9 und 10 ist zweckmäßig dadurch gebildet, daß an den zueinander gekehrten ümfangsflachen der Schläuche 9 und 10 Abstandsteile angeordnet sind, die die Aufrechterhaltung einer Flüssigkeitskopplung zwischen den beiden Schläuchen ringsum und über die ganze Höhe gewährleisten.

Solche Abstandteile Können aus Erhebungen, Vorsprüngen, Noppen u.dgl. bestehen. Wenn die betreffenden Flächen der Schläuche 9 und 10 eine entsprechend grobe Rauhung aufweisen, kann auch eine solche Rauhung für die Flüssigkeitskopplung zwischen den Schläuchen ausreichend sein.

Die Flüssigkeit zwischen den beiden Schläuchen 9 und 10 stellt die zweite Voxlageflüssigkeit dar, während die erste Vörlageflüssigkeit 12 sich in dem Pumpeniiaum 13 und den damit verbundenen Leitungen befindet.

Mit dem zylindrischen Zwischenraum 11 der beiden Schläuche 9 und 10 ist eine Schlauchbruch-Änzeigevorrichtung 15 verbunden . Diese weist einen Druckbehälter 16, ein Rückschlagventil 17 und eine Sonde 18 auf, wobei der Druckbehälter 16 mit einem Ventil 19 versehen sein kann. Wenn einer der Schläuche 9, 10 bricht, strömt Förderflüssigkeit 7 oder die Vorlageflüssigkeit 12 in den druckentlasteten Behälter 16 und erzeugt hier einen überdruck, der dem Betriebsdruck entspricht. Dieser Überdruck und/oder der steigende PIüssigkeitspegel im Behälter 16 signalisieren mitteis der Sonde 18 einen eventuellen Schlauchbruch des einen oder anderen Schlauches. Die Sonde 18 kann z.B. ein Druckgefäßschalter sein. Wenn die beiden Schläuche S und 10 aus dem gleichen oder hinsichtlich der Beanspruchung äquivalenten Werkstoff hergestellt sind, kan-. die Pumpe so vorbereitet werden, daß sie bei einem Schlauchbruch noch über längere Zeit hinaus mit der bekannten Verschleißarmut einer einfachen Schlauchpumpe weiterarbeiten kann, bis die von der Pumpe abhängige Materialförderung ein Austauschen des Schlauches ermöglicht.

Mit dem äußeren Schlauch 9 steht ferner eine automatische Leckage-Ergänzungssteuerung 21 als Sicherheitsregelung in Verbindung. Sie dient zum Ausgleich von Leckverlusten bei der Vorlageflüssigkeit und zum Auffang ebentuell entstehenden Überdruckes im Fördergut. Ein unter Federdruck stehender Steuerteller 22 mit einem Stößel 23 stellt die Verbindung zwischen dem äußeren Schlauch 9 und der Leckage-Ergänzungssteuervorrichtung 21 her. Zwischen dem Vorlageraum 4a und einem Vorratsbehälter 24 ist eine Ventilan-Ordnung 25 vorgesehen, die ein Lackageventil 26, ein Ergänzungsventil 27 und ein Überdruck-Sicherheitsventil 2S aufweist. Die Ventile sind in einem gemeinsamen Gehäuse 29 untergebracht. Das Ergänzungsventil 27 ist zwischen den

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beiden anderen Ventilen 26 und 28 angeordnet und durch eine Leitung 30 mit dem Vorratsbehälter 24 verbunden., Das Leckageventil 26 ist über das Ergänzungsventil 27 mit dem Sicherheitsventil 28 durch die Leitung 31 verbunden. Das Sicherheitsventil 28 hat ai_ne Verbindung 32 zu dem Überstroinrohr 33 in dem Vorratsbehälter 24.

Bei überdruck in dem Fördergutraum innerhalb des inneren Schlauches IG tritt auch der gleiche Überdruck in dsr Vorlageflüssigkeit 12 auf. Hierdurch öffnet sich das Leckageventil 26 und läßt Vorlageflüssigkeit mittels der Leitung 31 und dem Oberdruckventil 28 über das Oberstomrohr 33 in den Vorratsbehälter 24 treten. Da hierdurch oder auch bei Leckverlusten an den Kolbenabdichtungen im Vorlageraum 13/ 4a nun zu wenig Flüssigkeit enthalten ist, legt sitn der äußere Schlauch 10 schon vor Erreichen des Schlauchg< Dauses 2 auf den Steuerteller 22/ welcher über den Ventilstößel 23 das Leckageventil 26 öffnet. Durch das entsprechende Vakuum wird das beim Druckhub verlorengegangene Volumen der Vorlageflüssigkeit aus dem Vorlageflüssigkeits-Vorratsbehälter 24 über das Ergänzungsventil 27 in den Hydraulikdruckraum 4a, 13 zurückgeholt. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem Druck- und Saughub des Kolbens 4, wenn die Fördermenge der Pumpe hydraulisch, z.B. über die Bypass-Reguiiereinheit 34, 35, heruntergesteuert wurde oder die Vorlageflüssigkeit 12 durch entstandenen Überdruck auf der Sekundärseite (dem Fördergut zugewandt) oder auch Primärseite über das Überdruck-Sicherheitsventil 28 verlorengegangen ist.

Bei Lufteinschlüssen in der Vorlageflüssigkeit 12 kann eine automatische Entlüftung und auch Regulierung von Hand vorgenommen werden. Aus desrn obersten Teil des Raumes der

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Vorlageflüssigkeit 13, 4a kann bei jedem Druckhub der Pumpe eine kleine Menge Flüssigkeit oder Luft über das Entlüftungsventil 36 in den Vorratsbehälter 24 strömen. Hierdurch werden in dem Vorlageflüssigkeitsraum 13, 4a befindliche Luftpuffer zentral und selbsttätig beseitigt. Durch ein Schauglas 37 des Vorratsbehälters 24 kann das regelmäßige Ausströmen des feinen Flüssigkeitsstrahles beobachtet werden.

Die Ventile sind zweckmäßig als feäerbelastete Rückschlagventile ausgebildet. Bei der Anordnung des Leckageventils 26/ Ergänzungsventils 27 und Überdruck-Sicherheitsventils ergibt sich, daß alle Ventile getrennt voneinander austauschbar und unabhängig voneinander individuell von außen einstellbar sind, ohne daß vorher Nachbarelemente demontiert werden müssen. Eir. weiterer, aus der Anordnung dieser drei Ventile resultierender Vorteil ist, daß das Leckageventil 26 und das Überdruck-Sicherheitsventil 28 so miteinander gekoppelt sind, daß bei einem undichten Sitzring das Überdruck-Sicherheitsventil 28 im Vakuumbetrieb, z..B. beim Betrieb der Pumpe mit geschlossenem Saugschieber, keine ungewünschte Vorlagefiüssigkeit in den Hydraulikraum gelangen kann, was dazu führen würde, daß der Hydraiilikvorlageraum überfüllt würde und deshalb der Schlauch so stark zusammengepreßt würde, daß er zwangsläufig in den Einspannstellen abreißen würde.

Claims (7)

Ansprüche

1. Membran—Verdrängerpumpe, bei der ein hydraulisches Fördergut zwischen einem xe einem Gehäuse angeordneten Einlaß- und Auslaßventil in einen Raum höheren Druckes gepumpt wird, wobei auf das Fördergut taktweise ein Pumpendruck mittels eines angetriebenen Kolbens ausgeübt wird usd die Membran eine Schlauchsesbran ist/ dadurch gekennzeichnet/ daß bei einem Doppelschlauch (8) aus zwei konzentrisch zueinanderliegenden Einzelschläuchen (S/10) diese Einzelschläuche (9/10) durch eine zwischen den Schläuchen befindliche Flüssigkeit gekoppelt sind, und daß für den zylindrischen Zwischenraum des Doppelschlauches (8) eine Schlauchbruch-Anzeigevorrichtung λ 15) vorgesehen ist/ die einen Druckbehälter (16) mit e aem Rückschlagventil (17) und einer Sonde (18)/ z.B. einen Druckgefäßschalter u.dgl./ aufweist.

2. Membran-Verdrängerpumpe nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet/ daß der zylindrische Zwischenraum (11) zwischen den Schläuchen (9,10) durch an der dem anderen Schlauch jeweils zugekehrten Fläche angeordnete Abstandsteile / z.B. Erhebungen/ Vorsprünge/ Noppen/ Rauhungen u.dgl./ gebildet ist.

3. Membran-Verdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem dem äußeren Schlauch (10) zugekehrten und unter Federwirkung stehenden Steuerteller (22,23) und einem Vorratsbehälter (24) für die Vorlageflüssigkeit eine Ventilanordnung (25) für eine Leckage-Ergänzungssteuerung (21) vorgesehen ist, und daß die Ventilanordnung (25) aus einem Leckageventil (26), einem Ergänzungsventil (27) und einem überdruck-

Sicherheitsventil (28) besteht/ wobei die Ventile in einem gemeinsamen Gehäuse (29) angeordnet sind.

4. Membran-Verdrängerpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ergänzungsventil (27) zwischen den beiden anderen Ventilen (26,28) angeordnet ist und durch eine Leitung (30) mit dem Vorratsbehälter (24) verbunden ist, und daß das Leckageventil (26) über das Ergänzungsventil (27) mit dein Sicherheitsventil (28) über eine Leitung (31) in Verbindung steht-

5. Membran—Verdrängerpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (28) mit dem überstromrohr (33) des Vorratsbehälters (24) durch die Leitung (32) verbunden ist.

6. Membran-Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entlüftungsventil (36) an dem Vorratsbehälter (24) angeordnet ist.

7. Membran-Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß eine absperrbare Kypass-Leitung (34,35) zwischen dem Raum (4a) der Vorlageflüssigkeit (12) und dem oberen Teil des Vorratsbehälters (24J angeordnet ist.