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Publication number: DEB0036248MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 23. Juni 1955 Bekanntgemacht am 7. Juni 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

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, daß die Membranen ermüden oder beschädigt werden.

Wenn der Druck auf der Förderseite einer Membranpumpe 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 gedrückt. 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.

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 För-

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derung 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.

Durch die Erfindung wird dieser Übelstand beseitigt. Zu diesem Zweck wird ein Regler für eine Membranpumpe mit einer durch Treibnüssigkeit betätigten Membran, der es gestattet, die Differenz

ίο 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.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform ist an dem Regler eine Nachfüllvorrichtung vorgesehen, durch welche bei jedem Hub der Membran ' eine Zusatzmenge vönTreibflüssigkeit in denTreibflüssigkeitsraum eintritt. Diese Zusatzmenge kann gegebenenfalls von einer Hilfspumpe geliefert werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann in der Verbindungsleitung zwischen demTreibflüssigkeitsraum und der Kammer, gegebenenfalls auch in der zu einem Behälter für Zusatztreibflüssigkeit führenden Abflußleitung, je ein Rückschlagventil vorgesehen sein.

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. .

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. ι 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.

In der Zeichnung bedeutet ϊ einen zylindrischen Pumpenkörper, der durch zwei gewölbte Deckel i_q geschlossen ist. Er enthält eine Membran 2, die sich zwischen zwei durchlöcherten Anschlagschalen 3_a und 3_& hin- und herbewegen kann. Die Schalen begrenzen die Formveränderung der Membran 2. Ein Treibkolben 4 bewegt die Treibflüssigkeit in dem Raum 4_a 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 18 und die Röhre 19 in den Raum 4. Das Ansaugventil 5 und das Druckventil 6 sorgen dafür, daß die durch die Bewegungen der Membran 2 gepumpte Flüssigkeit in den Pumpenkörper 1 einfließt bzw. ihn verläßt.

Der Pumpenkörper 1 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 20 in Verbindung.

Die Platte 8 ist starr mit dem Stößel 9 verbunden, der von der Feder 10 nach oben gedrückt \vird. Ein Rückflußventil ,11 verbindet die Kammer 20 mit dem Raum 4_a durch die Röhre 19. Bewegt sich der Stößel 9 nach oben, so gibt er den Eingang zu der Abflußleitung 12 frei, die das Rückflußventil 21 enthält und die Kammer 20 mit dem Behälter 16 verbindet.

Die über dem Stößel 9 liegende Kammer 2o_a steht mit der Kammer 20 durch einen Kanal 22 in Verbindung. Das im oberen Teil dieser Kammer 2o_a liegende Entlüftungsventil 13 ermöglicht es, daß beim Inbetriebsetzen der ganze Raum oberhalb der Membran 7 mit Treibflüssigkeit gefüllt wird.

Die Pumpe 15 kann beliebiger Art sein und ar^ beitet gleichzeitig mit dem Treibkolben 4. Wie, Fig. ι 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.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Bei jedem Hin- und Rückgang des Kolbens 4 bewegt sich die Membran 2 zwischen den beiden Anschlagschalen 3_a und 2>b hin und her und ändert dadurch den Rauminhalt des Teils des Pumpenkörpers i, der die gepumpte Flüssigkeit enthält.

Bei jedem Hin- und Hergang liefert außerdem die Pumpe 15 Zusatztreibflüssigkeit in den Raum4_ffi und in die Reglerkammer 20.

Der Teil g_a des Stößels 9 versperrt gewöhnlich die Abflußleitung 12. Nun wirkt sich aber auf die untere Fläche der Membran7 der Druck der gepumpten Flüssigkeit und auf ihre obere Fläche der Druck der in der Kammer 20 enthaltenen Treibflüssigkeit aus. Die Kraft der Feder 10 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 20 enthaltenen Flüssigkeit durch die Leitung 12 ausfließen, wenn der Druck in der Kammer 20 den der gepumpten Flüssigkeit um die festgelegte Differenz übersteigt. Über das Rückflußventil 11 gleicht die in dem Raum 4_a vorhandene Treibflüssigkeit ihren Druck gegenüber der in der Kammer 20 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.

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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 3_a gedrückt. Das Ventil 11 verhindert, daß der Kolben 4 Treibflüssigkeit aus der Kammer 20 ansaugt, während das Ventil 21 den unmittelbaren Rückfluß der Flüssigkeit aus dem Behälter 16 in die gleiche Kammer 20 über die Abflußleitung 12 verhindert.

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 4 liegt. Beträgt dieser Höchstförderdruck z. B. 20 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_a 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_ß gedrückt.

Sinkt der Förderdruck z. B. auf 10 kg/cm² am Ende des 'Hubes der Membran, so wird diese mit 20,5 —10 = 10,5 kg/cm² gegen die Schale 3 _a 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 0,5 kg, unabhängig von der Höhe des Förderdruckes. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird bei jedem Hub des Kolbens 4 Zusatztreibflüssigkeit von der Pumpe 15 unter Druck in den Raum 4_a gefördert.

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 Kolben 4 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, 4 eine bestimmte Menge Zusatztreibflüssigkeit in den Raum 4_ß befördert. Während des Förderhubes des Kolbens 4 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 10 vorher festgelegten Wert. In diesem Falle addiert sich zur Belastung h des Ventils 27 jedoch der Atmosphärendruck, dessen Schwankungen die Öffnungsbedingungen des Ventils ändern können. Daher verdient die Verwendung einer Hilfszusatzpumpe den Vorzug.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. 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, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibflüssigkeitsraum (4J mit einer Kammer (20) in Verbindung steht, die von einer Hilfsmembran (7) abgeschlossen wird, deren der Kammer (20) abgekehrte Seite dem Druck der gepumpten Flüssigkeit ausgesetzt ist und die eine an sich bekannte Absperrvorrichtung (9, g_a, 10) betätigt, die eine an dieser Kammer (20) ansetzende Abfluß leitung (12) versperrt.

2. Regler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Nachfüllvorrichtung, durch die bei jedem Hub der Membran (2) eine Zusatzmenge von Treibflüssigkeit in den Treibflüssigkeitsraum (4_ß) eintritt. s

3. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatztreibflüssigkeit von einer Hilfspumpe (15) geliefert wird.

4. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (19) zwischen dem Treibflüssigkeitsraum (4_a) und der Kammer (20) ein Rückschlagventil (11) enthält. ^v

5. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußleitung (12) zu einem Behälter (16) für Zusatztreibflüssigkeit führt und ein Rückschlagventil (21) enthält.

6. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrvorrichtung (9, g_a, 10) in an sich bekannter Weise von einer eingestellten Feder (10) entgegen der Wirkung der Hilfsmembran (7) geschlossen gehalten wird. ,

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 640983, 680573; USA.-Patentschrift Nr. 2 578 746.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen