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Doppelt wirkende, hydraulisch angetriebene Membranpumpe, insbesondere
für die Düngung mit wasserfreiem Ammoniak Die Erfindung bezieht sich auf eine doppelt
wirkende, hydraulisch angetriebene Membranpumpe, die mit :einer Öl al's Arbeitsflüssigkeit
in dauernden Umlauf setzenden t)lförderpumpe und einer selbsttätig gesteuerten hydraulischen,
ans einem Hauptsteuerschieber und einem den letzteren nach Beendigung des Druck-
und Saughubes umschaltenden Servoschieber bestehenden Umschaltvorrichtung zur wechselseitigen
Füllung und Entleerung von zwei Ölkammern ausgerüstet ist, welche durch j e eine
senkrecht befestigte elastische Membran in zwei Kammern unterteilt sind, in deren
eine nur die Arbeitsflüssigkeit und in .deren andere nur die zu fördernde `Flüssigkeit
Zugang hat. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebssicherheit und
die Dosierungsgenauigkeit einer derartigen Pumpe zu- erhöhen. Es soll erreicht werden,
daB die Membranen nach jedem Hubwechsel mit Sicherheit ihre Endlage einnehmen und
jede einseitige Belastung der Membranen zur Erhöhung der Lebensdauer derselben vermieden
wird. Die Erreichung dieses Zieles ist besonders für Membranpumpen wichtig, welche
zur Dosierung von flüssigem Ammoniak für die Düngung des Ackerbodens mit gasförmigem
Ammoniak benutzt werden sollen. Vorteilhaft ist die angestrebte Verbesserung auch
für Membranpumpen, die als Kesselspeisepumpen Verwendung finden, und für solche
Pumpen, die an
die Treckerhydraulik angeschlossen werden und als
Feld- oder Baumspritzen dienen. .
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Die erfindungsgemäße Lösung der vorstehend gekennzeichneten Aufgabe
besteht -darin, daß die beiden Membranen der Pumpe; von denen die die zu fördernde
Flüssigkeit drückende Membran stets langsamer- arbeitet als , die saugende Membran,
nicht starr miteinander gekuppelt sind; damit die Umschaltung der Membranpumpe erst
dann erfolgt, wenn auch die drückende Membran ihre Endlage erreicht hat, und daß
die beiden Ölkammern der Membranpumpe durch je ein an deren höchster Stelle angeordnetes
Schnüffelventil und je ein Überdruckventil mit einem über den Ölkammern angeordneten
Öl.aüsgleichsbehälter verbunden sind und daß dem Ölausgleichsbehälter über eine
in der von der Ölförderpumpe zu der Membranpumpe über den Steuerschieber und Servoschieber
führenden Druckleitung angeordnete Drossel und eine von dieser abgezweigte Nebenschlußleitung
Öl zugeführt wird.
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Die mechanische Blockierung des Servoschiebers erfolgt nach dem Umschalten
der Membranen von der' einen in die andere Endlage. mittels .einer vorzugsweise
durch Federkraft betätigten und durch Reibungsdruck verstärkten Freilaufsperre,
@ deren Lösung nach Ausführung eines vollen Saug- und Druckhubes durch eine Stoßstange
'bewirkt ;wird, die mit der im Druckhub befindlichen Membran verbünden, i'st. Man
benutzt den Druckhub zum Lösen der Verriegelung; weil hier zum Lösen die erforderlichen
großen Kräfte zur Verfügung stehen. Nach dem Lösen wird der, Schieber durch
den Überdruck, der in der einen Membrankämmer, besteht, in seine neue Endlage geschossen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels des- Erfindungsgedankens zu entnehmen. In der Fg. i ist
der Aufbau und das Schaltungsschema einer doppelt wirkenden, indirekt fördernden
Membranpumpe mit hydraulischer Umsteuerung schematisch dargestellt, wie sie für
die Dosierung von .flüssigem Ammoniak zur Düngung des Acker-Bodens mit gasförmigem
Ammoniak benutzt. werden kann; Fig: 2 zeigt den Servoschieber im Schnitt in vergrößertem
Maßstab gegenüber der Fg. 1; Fg. 3. und q. veranschaulichen senkrechte Schnitte
der Servoschieberstange und der mit der Membran verbundenen Stoßstange.
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Die D.rehkolbenpumpe 1, deren Fördermenge in an sich bekannter Weise
stufenlos verstellt werden kann; sorgt für den Ölumlauf. Sie wird zweckmäßigerweise
von dem nicht gezeichneten Fahrwerk des - Ammöniakdüngungsgerätes angetrieben. Wenn
die Membranpumpe als Feldspritze Verwendung findet, dann wird die Pumpe
-an die Treckerhydraulik angeschlossen. -Von der Pumpe i gelangt das Öl über
die Druck-. leitung 2 in die Kammer 3: des - Hauptsteuerschiebers; dessen Gehäuse
mit q: bezeichnet ist. In diesem Gehäuse ist_-der Verteilerschieber 5 gleitend gelagert.
Er befindet sich in .der in Fig. i dargestellten Betriebslage in der linken Endlage.
-Von der Verteilerkammer 3 aus fließt das Öl über die Leitung 6 in die rechte Ölkammer
71 der Membranpumpe B. Die Ölkammern 71 und 72 dieser Pumpe sind durch die Wand
g voneinander getrennt. Aus der linken Ölkammer ,72 fließt das Öl über die Saugleitung
io; die Kammer ii des Hauptsteuerschiebers ¢ und die Leitung 12 zurück zur Ölpumpe
i.
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_ Von der Druckleitung :2 der Ölpumpe i zweigen zwei Ölleitungen ab,
nämlich% einmal die Ölleitung 13, -die wegen der Vorschältung der Öldrossel 14 nur
eine .geringe Ölmenge führt und diese in das Ölausgleichsgefäß 15 über dem Gehäuse
der Membranpumpe:8 angebracht ist. Von der Druckleitung ,2 zweigt außerdem die Leitung
16 ab, die das Öl in die Kammer 17 des Servoschiebers 18 leitet; von dort fließt
es über die Leitung ig in die Kammer 2o des Hauptsteuerschiebers q:. In der gezeichneten
Stellung des Servoschiebers 18 steht also "die Kammer 2o des Hauptsüeüerschiebers
q: unter Öldruck und hält damit den Steuerschieber 5 t in der dargestellten Lage.
Die Kammer 21 des Steuerschiebers q: ist über die Leitung 22, die Kammer 23 des.
Servoschiebers: 18, die Leitung 24. und die Leitung i2 mit der Saugseite der Ölpumpe
i verbunden.
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Wenn der Servoschieber 18 von seiner dargestellten rechten Endlage
auf die noch weiter unten zu beschreibende Weise in- seine linke. Endlage schlagartig
gebracht worden ist,. dann hat dies zur Folge, daß der Steuerschieber 5 von seiner
linken Endlage in die rechte Endlage gedrückt wird. Über die von -der Druckleitung
2 der Ölpumpe i abzweigende Leitung 16 fließt das Öl nunmehr über die nach links
gerückte Kammer 17 des Servoschiebers 18 und die Leitung 22 in die Kammer 21 des
Hauptsteuerschieibers- q:, dessen Verteiler 5 durch den Öldruck in seine rechte
Lage gebracht wird. Das aus .der rechten Kammer 2o des Hauptsteuerschiebers q. herausgedrückte
Öl fließt über die Leitung-ig, die Kammer 27, die Leitung 26 zur Saugleitung 12
der Ölpumpe i.
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Dadurch; daß der Verteilerschieber 5 in seine rechte Endlage gelangt
ist, pumpt die Ölpumpe i nunmehr das Öl über -die Druckleitung 2, die Kammer i r
des Hauptsteuerschiebers q. und die Leitung io in die linke Ölkammer 72 der Membranpumpe
B. Aus der rechten Ölkammer 71 .der Membranpumpe 8 wird das Öl über die Leitung
6, die Kammer 3 des Hauptsteuerschiebers q. und die Leitungen 25 und 12 von der
Ölpumpe i abgesaugt.
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Der Ölausgleichsbehälter i5, der über den Ölkammern 71 und 72 der
Membranpumpe 8- angeordnet ist, dient außer zum Ölausgleich.auch zur autömätischen
Entlüftung des vorstehend beschriebenen Ölkreislaufes. Der Öläusgleichsbehälter
15 ist mit der Ölkammer 71 der Merähranpumpe 8 durch ein Überdruckventil 28 und
ein Schnüffelventil 29 verbänden. Eine gleiche: Verbindung- zwischen dem Ölausglechsbehälter
15 und der linken Ölkammer 72 .der Membranpumpe 8 ist ebenfalls ddrch- ein Überdruckventil
28
und ein Schnüffelventil 29 geschaffen. Die Schnüffelventile 29 sind an der höchsten
Stelle der Ölkammern 71 und 72 angeordnet. Die Überdruckventile 28 sind lediglich
Sicherheitsventile. Die Schnüffelventile 29 treten nach Beendigung des Saugtaktes
der Membranpumpe 8 in Tätigkeit. Das Schnüffelventil 29 bleibt jeweils so
lange offen, bis die im Druckhub befindliche Membran ebenfalls die Endlage erreicht
hat.
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Die Membranpumpe 8 weist zwei Membranen 30, und 3o2 auf. In
der Fig. i sind gestrichelt die Stützsiebe 31, und 312 angedeutet, an denen
die Membranen in ihrer jeweiligen Endlage anliegen. Die Membranen sind mit je einer
Stoßstange 321 bzw. 322 gekuppelt, mittels denen die Umschaltung des Servoschiebers
18 erfolgt. Darauf wird noch bei der Beschreibung der Fig. 2 bis 4 einzugehen sein.
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In der Fig. i ist der Ammoniakkreislauf durch Leitungen angedeutet,
die aus zwei Linienzügen bestehen. Das flüssige Ammoniak strömt nach Öffnen des
Absperrhahnes 34 aus der Vorratsflasche 33 über die Leitung 35, die Kühlschlange
36, die Leitungen 37 und 382 über das Ansaugventil 392 in die Ammoniakkammer 402
der Merühranpump.e B. Die letztere hat auf der linken Seite gerade den Druckhub
beendet, sie hat umgeschaltet und beginnt nunmehr zu saugen. Deshalb wurde das rechte
Saugventil 391 :geschlossen, das rechte Druckventil 41, geöffnet und das
linke Druckventil 412 geschlossen gezeichnet. Die rechte Ammoniakkammer 4o1 der
Membranpumpe 8 ist mit der Vorratsflasche 33 über die Leitung 381 und das Ansaugventil
391 verbunden. Die Druckventile 41, bzw. 412 stehen unter dem Druck einer Feder
421 bzw. q22, deren Vorspannung durch den Handgriff 431 bzw. 432 eingestellt wenden
kann. Wenn flüssiges Ammoniak in die Kammer 402 der Membranpumpe 8 einströmt, dann
wird das in der Ammoniakkammer 4o1 befindliche Ammoniak über das Druckventil 4i1,
'die Leitungen 441 und 44, das Ausdehnungsgefäß 45, in welchem die Kühlschlange
36 gekühlt wird,' in die Leitung 46 geleitet; die zu dem Verteiler des nicht gezeichneten
Ammoniak-Düngegerätes führt.
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In der Fig. 2 sind der Servoschieber @18, die an seine Kammern 17,
23 und 27 angeschlossenen Ölleitungen 16, 19,:22, 24 und 26 sowie der mechanische
Umsteuermechanismus des Servoschiebers 18 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Die
in Fig. i schematisch dargestellten, mit den Membranen 301 bzw. 30, verbundenen
Stoßstangen 321 bzw. 322 sind - wie der in Fig. 4 dargestellte Querschnitt zeigt
- geschlitzt ausgeführt und in an der Wand 9 befestigten Rohren 471 bzw. 472 geführt.
An dem von der -Membran 311 bzw. 3,2
abgewandten Ende weist die Stoßstange
321 bzw. 322 eine Rolle 48, bzw. 482 auf. Die Führungsrohre 471 und 472 weisen an
ihrer unteren Seite je einen Schlitz 491 bzw. 492 auf, -durch welchen die Schwenkhebel
5o1 und 521 bzw. 502 und 522 hindurchragen. Das obere Ende des Gabelhebels
5o liegt in der in Fig. 2 dargestellten linken Endlage der Membran 301 an
der rechten Wand der Einfräsung der Stoßstange 321 an. An seinem unteren Ende ist
der Schwenkhebel 5o1 gabelförmig ausgebildet, da er 'gleichzeitig die Geradführung
des Servoschiebers 18 sichern muß. Deshalb ist der Schieber 18 an seinen mit abgedrehten
Kronenmuttern bestückten Enden an den Stellen 571 und 572 ängeflacht. Dies ist im
Schnitt aus Fig. 3 zu ersehen.
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Die Schwenkhebel 5o1 und 5o2 treten nur dann in Aktion, wenn die Pumpe
drucklos arbeitet. Sobald die Pumpe jedoch unter Druck arbeitet, wird der Servoschieber
18 durch den Überdruck der umzuschaltenden Membrankammer nach Lösen der Exzentersperre
541 und 542 schußartig in die andere Endlage befördert. Die Freilaufsperre 541 bzw.
542 wird in ihre Sperrlage durch eine Feder 561 bzw. 562 gebracht. Diese Feder drückt
gegen den Hebel 531 bzw. 532 des Exzenters 541 bzw. 54z, der mit einer Abflachung
551 bzw. 552 des Schiebers 18 zusammenarbeitet. Statt des Exzenters kann auch ein
sogenannter Index Verwendung finden, der in eine Vertiefung der Abflachung 551 bzw.
552 eingreift. Auf der linken Seite der Fig.2 ist die Kraft der Feder 562 dadurch
aufgehoben, daß der untere Arm des Schwenkhebels 522 den oberen Arm 532 des Exzenters
5q:2 im Uhrzeigersinn verschwenkt und damit eine Verriegelung zwischen der Abflachung
552 des Schiebers 18 und dem Exzenter 542 aufgehoben hat. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich
ist, wird die Verriegelung der Endstellung des Servoschiebers 18 dann aufgehoben,
wenn die Rolle 482 den Hebel 522 nach links drückt. Dies geschieht dann, wenn sich
die Stoßstange 322 mit der Membran 302 in der linken Endlage befindet, in
der der Saughub wieder einsetzt.