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Regler für Membranpumpen Die Erfindung betrifft einen Regler, der
es gestattet, dem Auftreten von Differenzen zwischen den auf beiden Seiten der Membranen
von Membranpumpen herrschenden Drücken vorzubeugen und zu verhindern, daB die Membranen
ermüden oder beschädigt werden.
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Wenn der Druck agf der Förderseite einer Membränpumpe absinkt, so
stehen die auf die beiden Seiten der Membran wirkenden Drücke am Ende des Förderhubes
nicht mehr im Gleichgewicht. Die Membran wird also durch den Überdruck der Treibflüssigkeit
gegen ihre Anschlagschale gedruckt. Daraus folgt also eine Ermüdung, sogar eine
Beschädigung der Membran, wenn sie aus einem Werkstoff besteht, dessen mechanische
Eigenschaften nicht geeignet sind, einen solchen Überdruck ohne Schaden aufzunehmen.
Das ist besonders bei den Membranen; aus plastischem Werkstoff der Fall, deren Verwendung
jedoch unter verschiedenen Umständen sehr vorteilhaft ist, insbesondere wenn es
sich darum handelt, Flüssigkeiten zu pumpen, die metallische Membranen angreifen
würden.
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Da keine Pumpe gegen das gelegentliche Nachlassen des Druckes auf
der Förderseite geschützt ist, besteht für die Membranen immer die Gefahr einer
Beschädigung, die besonders schwerwiegende Folgen haben kann, wenn die Pumpe zur
Förderung
einer ätzenden Flüssigkeit verwendet wird. Bei einer
Beschädigung oder einem Riß der Membran gelangt nämlich die ätzende Flüssigkeit
an den Zylinder und den Kolben der Pumpe und kann dann weiteren Schaden verursachen.
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Durch die Erfindung wird dieser Übelstand beseitigt. Zu diesem Zweck
wird ein Regler für eine Membranpumpe mit einer durch Treibflüssigkeit betätigten
Membran,'der es gestattet, die Differenz zwischen dem auf die eine Seite dieser
Membran wirkenden Druck der Treibflüssigkeit und dem auf ihre andere Seite wirkenden
Druck der gepumpten Flüssigkeit auf einen bestimmten Wert zu begrenzen, in der Weise
ausgebildet, daß der Treibflüssigkeitsraum mit einer Kammer in Verbindung steht,
die von einer Hilfsmembran abgeschlossen wird, deren der Kammer abgekehrte Seite
dem Druck der' gepumpten Flüssigkeit ausgesetzt ist und die eine Absperrvorrichtung
betätigt, die eine an dieser Kammer ansetzende Abflußleitung versperrt. Absperrvorrichtungen
für ähnliche Zwecke sind an sich bekannt.
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Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform ist an dem Regler eine Nachfüllvorrichtung
vorgesehen, durch welche bei jedemHub derMembran eine Zusatzmenge von Treibflüssigkeit
in den Treibflüssigkeitsraum eintritt. Diese Zusatzmenge kann gegebenenfalls von
einer Hilfspumpe geliefert werden. - ' Nach einer weiteren Ausgestaltung kann in
der Verbindungsleitung zwischen dem Treibflüssigkeitsraum und der Kammer, gegebenenfalls
auch in der zu einemBehälter fürZusatztreibflüssigkeit führenden Abflußleitung je
ein Rückschlagventil vorgesehen sein.
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Ferner kann die Anordnung so getroffen werden, daß die Absperrvorrichtung
in an sich bekannter Weise von einer eingestellten Feder entgegen der Wirkung der
Hilfsmembran geschlossen gehalten wird.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung von .Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. Es zeigt
Fig. i eine Membranpumpe mit einem Regler nach der Erfindung und mit einer kleinen
Hilfspumpe, die Zusatztreibflüssigkeit zuführt, Fig.2 eine Membranpumpe mit einem
Regler ohne Hilfspumpe.
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In der Zeichnung bedeutet i einen zylindrischen Pumpenkörper, der
durch zwei gewölbte Deckel i" geschlossen ist. Er enthält eine Membran 2, die sich
zwischen zwei durchlöcherten Anschlagschalen 3" und 3b hin- und herbewegen kann.
Die Schalen begrenzen die Formveränderung der Membran 2. Ein T,reibkolben 4 bewegt
die Treibflüssigkeit in dem Raum 4" hin und her. Durch eine kleine Hilfspumpe 15
kann Zusatztreibflüssigkeit in diese Kammer eingeführt werden. Diese Pumpe saugt
Treibflüssigkeit aus dem Behälter 16 durch das Ventil 17 an und drückt sie durch
das Ventil i8 und die Röhre i9 in de» Raum 4". Das Ansaugventil 5 und dab P r, -
Aventil 6 sorgen dafür, daß die durch die Bewegungen der Membran 2 gepumpte Flüssigkeit
in den Pumpenkörper i einfließt bzw. ihn verläßt.
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Der Pumpenkörper i enthält in seiner Wandung eine kleine Hilfsmembran
7 zur Regelung. Die Innenfläche dieser Membran ruht auf einer Platte 8 und steht
in Berührung mit der gepumpten Flüssigkeit. Die obere Fläche dieser Membran steht
mit der Treibflüssigkeit in der Kammer 2o in Verbindung.
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Die Platte 8 ist starr mit dem Stößel 9 verbunden, der von der Feder
io nach oben gedrückt wird. Ein Rückflußventil i i verbindet die Kammer 2o mit dem
Raum 4" durch die Röhre i9. Bewegt sich der Stößelg nach oben, so gibt er den Eingang
zu der Abflußleitung 12 frei, die das Rückflußventil 21 enthält und die Kammer 2o
mit dem Behälter 16 verbindet.
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Die über dem Stößel 9 liegende Kammer 2o" steht mit der Kammer 2o
durch einen Kanal 22 in Verbindung. Das im oberen Teil dieser Kammer 2o, liegende
Entlüftungsventil 13 ermöglicht es, daß beim Inbetriebsetzen der ganze Raum oberhalb
der Membran 7 mit Treibflüssigkeit gefüllt wird.
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Die Pumpe 15 kann beliebiger Art. sein und arbeitet gleichzeitig mit
dem Treibkolben 4. Wie Fig. i zeigt, kann die Pumpe 15 eine Kolbenpumpe sein,
die durch eine Pleuelstange 23 mit einer Kurbelwelle 24 verbunden ist, die über
eine Pleuelstange 25 auch den Kolben 4 betätigt.
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Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Bei jedem Hin- und
Rückgang des Kolbens 4 bewegt sich die Membran 2 zwischen den beiden Anschlagschalen
3" und 3b hin und her und ändert dadurch den Rauminhalt des Teils des Pumpenkörpers
i, der die gepumpte Flüssigkeit enthält.
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Bei jedem Hin- und Hergang liefert außerdem die Pumpe 15 Zusatztreibflüssigkeit
in den Raum 4a und in die Reglerkammer 20.
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Der Teil 9" des Stößels 9 versperrt gewöhnlich die Abflußleitung 12.
Nun wirkt sich aber auf die untere Fläche der Membran 7 der Druck der gepumpten
Flüssigkeit und auf ihre obere Fläche der Druck der in der Kammer--o enthaltenen
Treibflüssigkeit aus. Die Kraft der. Feder io ist so eingestellt, daß sich der Stößel
9 nach unten bewegt, wenn der Druck der Treibflüssigkeit den der gepumpten Flüssigkeit
um einen bestimmten Wert übersteigt, z. B. 0,5 kg/cm2. Der Stößel geht also jedesmal
nach unten und läßt etwas von der in der Kammer 2o enthaltenen Flüssigkeit durch
die Leitung 12 ausfließen, wenn der Druck in der Kammer 2o den der gepumpten Flüssigkeit
um die festgelegte Differenz übersteigt. Über das Rückflußventil I I gleicht
die in dem Raum 4" vorhandene Treibflüssigkeit ihren Druck gegenüber der in der
Kammer 2o enthaltenen aus, so daß die zwischen beiden Seiten der Treibmembran 2
herrschende Druckdifferenz während des ganzen Förderhubes auf den festgelegten Wert
begrenzt bleibt, bei dessen Erreichen der Stößel 9 nach unten bewegt wird.
Wird
ebenso, insbesondere der Förderdruck der gepumpten Flüssigkeit am Ausgang (Ventil
6) verringert, so wird die Membran 2 nur durch diese vorher bestimmte Druckdifferenz
gegen die Anschlagschale 3ä gedrückt. Das Ventil i i verhindert, daß der Kolben
¢ Treibflüssigkeit aus der Kammer 2o ansaugt, während das- Ventil 21 den unmittelbaren
Rückfluß der Flüssigkeit aus dem -Behälter 16 in die gleiche Kammer 2o über 'die
Abflußleitung 12 verhindert.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Regelung wird nun an-Hand eines
Zahlenbeispieles erläutert. Bei den gebräuchlichen Ausführungsformen von Membranpumpen
mit einer Zusatzpumpe wie 15 hat die Zusatzpumpe ein selbsttätiges Ventil, das sich
bei einem absoluten Druck öffnet, der etwas über dem Höchstförderdruck des Kolbens
q. liegt. Beträgt dieser Höchstförderdruck z. B. 2o kg/cm2, so wird das selbsttätige.
Ventil z. B. so eingestellt, daß es sich bei einem Druck von 20,5 kg/cm2
öffnet. Am Ende ihrer Bewegung gegen die Anschlagschale 3" wird die Membran mit
der Differenz zwischen dem Druck, auf den das automatische Ventil eingestellt ist
(der über dem Höchstförderdruck liegt), und diesem Förderdruck gegen die Anschlagschale
3" gedrückt.
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Sinkt der Förderdruck z. B. auf io kg/cm2 am Ende des Hubes der Membran,
so wird diese mit 2o,5-io = io,5 kg/cm2 gegen die Schale 3a gedrückt, d. h. mit
einem Druck, der sie zerstören kann. Bei dem Gerät nach der Erfindung dagegen bleibt
die höchste auf die Membran wirkende Druckdifferenz immer gleich der gewählten Differenz,
in diesem Beispiel o,5 kg, unabhängig von der Höhe des Förderdruckes. Bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. i wird bei jedem Hub des Kolbens q. Zusatztreibflüssigkeit von der Pumpe
15 unter Druck in den Raum q.a gefördert.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 hat man diese Pumpe 15 weggelassen.
Dagegen wird eine bestimmte Menge Zusatzflüssigkeit aus dem Behälter 16 durch ein
geeichtes Ventil 27 vom Kolbenq. angesaugt. Unter Berücksichtigung seiner Belastung
h wird das Ventil so eingestellt, daß es sich bei einem Druck öffnet, der etwas'
unter dem absoluten Ansaugedruck liegt. Auf diese Weise wird bei jedem Ansaughub
des Kolbens q. eine bestimmte Menge Zusatztreibflüssigkeit in den Raum 4" befördert.
Während des Förderhübes des Kolbens q. und der Membran 2 begrenzt die Hilfsmembran
7, wie vorher beschrieben, die Differenz zwischen den auf beiden Seiten der Membran
:2 herrschenden Drücken auf den durch die Einstellung der Feder io vorher festgelegten
Wert: In diesem Falle addiert sich zur Belastung h des Ventils a7 jedoch der Atmosphärendruck,
dessen Schwankungen die Öffnungsbedingungen des Ventils ändern können. Daher verdient
die Verwendung einer Hilfszusatzpumpe den Vorzug.