DK146424B - Membranpumpe til hoejt tryk - Google Patents

Description

i 146424

Opfindelsen angår en membranpumpe til højt tryk og med et hus, der indeholder mindst én membran, som er indrettet til at blive påvirket ved hjælp af mindst ét frem- og tilbagegående stempel gennem en hydraulisk væske, som i hovedsagen udfylder rummet 5 imellem membranen og stemplet, og som virker direkte på den ene side af membranen, samt en indstrømningsventil og en udstrømningsventil, der forbinder et kammer på den anden side af membranen til henholdsvis en leveringskanal og en afgangskanal for pumpefluidum, og en genfyldningsventil, som er ind-10 rettet til at kunne genfylde det nævnte rum med hydraulisk væske under stemplets returslag for at erstatte hydraulisk væske, som er gået tabt under stemplets pumpeslag, hvorhos membranens elasticitet virker imod stemplet under pumpeslaget og med stemplet under returslaget.

15 I en kendt art højtrykspumper pumpes fluidumet, f.eks. vand, ved at det påvirkes af et frem- og tilbagegående stempel, som er i direkte kontakt med pumpefluidumet. En ulempe ved en sådan pumpe er, at det praktisk taget er umuligt at forhindre, at smøreolie trænger ind i pumpefluidumet. En anden ulempe er, 20 hvis pumpefluidumet er vand, at vand er et dårligt smøremiddel, især hvis det er snavset vand, brakvand eller saltvand, og derfor forårsager slid på stemplet og/eller cylinderen, hvori stemplet er lejret, ligesom det formindsker virkningsgraden på grund af friktionen.

25 En anden kendt pumpeart er membranpumpen, der har en fleksibel membran, som langs sin yderkant er tæt forbundet med pumpehuset og virker direkte på pumpefluidumet. Kendte membranpumper har den ulempe, at membranen har en lille tykkelse i forhold til diameteren og en lav elasticitet, således at der kræves en 30 fjeder, som virker på membranen imod normalt atmosfæretryk for at sikre, at membranen vender tilbage til udgangsstillingen efter et pumpeslag, selv i tilfælde af total blokering af pumpens indsugningsåbning, og som derved forårsager slid på membranen. Der findes også den vanskelighed, at membranens defor-35 mation kan blive ret høj på et eller flere steder med en deraf 2 146424 *r følgende risiko for brud på membranen.

En membran er imidlertid bedre i stand til at danne tætning imod indtrængning af fremmede materialer i pumpefluidumet end et stempel og er mindre udsat for friktion, hvorfor den teo-5 retisk skulle være i stand til at give en bedre virkningsgrad.

Formålet med opfindelsen er at anvise en membranpumpe til højt tryk, og hvis membran er selvtilbageførende, således at fjedre og andre organer til at genoprette membranen bliver overflødige. Membranpumpen er særlig tænkt til anvendelse som 10 en højtrykspumpe, der skal arbejde med stor virkningsgrad, enten på grund af, at den til rådighed værende kraft er begrænset, eller på grund af, at opvarmning, der er en uundgåelig følge af dårlig virkningsgrad, ikke kan accepteres.

Membranpumpen til højt tryk ifølge opfindelsen er ejendommelig 15 ved, at membranen er fremstillet af elastomert materiale, såsom vulkaliseret gummi eller nitrilgummi med hårdheden 50° shore, og har et forhold mellem tykkelsen og diameteren på mindst 1:5, hvorved elasticiteten er tilstrækkelig til, at membranen er i hovedsagen selvtilbageførende under stemplets returslag imod 20 normalt atmosfærisk tryk, selv i tilfælde af total blokering af indstrømningsventilen eller leveringskanalen. Herved er på en særlig enkel måde opnået en forbedring af membranens virkemåde. Erfaringer har vist, at elastomere materialer med en hårdhed efter shore-durometer A-skalaen på mellem 30° 25 og 80° shore eller svarende til et Young's modul på mellem 0,92 og 12,2 Meganewton/m vil være velegnede til formålet.

Fortrinsvis er forholdet mellem tykkelsen og diameteren af membranen mindst 1:4, f.eks. 1:3, hvorved der er sikret en sær-30 lig god genopretning af membranen.

Fortrinsvis er membranen skålformet eller formet som en del af en kugleflade og er anbragt således, at den vil blive ud-fladet eller have tendens til at blive udfladet under stemplets pumpeslag og derved bliver holdt mere fast i en omsluttende del 3

U642A

af pumpehuset. Herved støtter de dele af pumpen, der fastholder membranen, samtidig i særlig høj grad dennes selvopretning .

Fortrinsvis er membranens maksimale lineære deformation i ra-5 dialretningen under drift mindre end 10%, fortrinsvis ca. 6%. Derved vil membranen være meget utilbøjelig til at briste.

I det følgende forklares opfindelsen under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en del af en membranpumpe til højt tryk ifølge 10 opfindelsen set fra oven i snit, idet pumpen er symmetrisk omkring stempellinien CL, og den venstre halvdel af figuren er et snit efter linien A-A i fig. 2, medens den højre halvdel af figuren er et snit efter linien B-B i fig. 2, fig. 2 et snit efter linien C-C i fig. 1, og 15 fig. 3 et snit igennem en membran for en ændret udførelsesform.

Membranpumpen som vist i fig. 1 og 2 har et hus 10, som består af fire dele 10a,10b,10c og lOd holdt sammen ved hjælp af bolte 11. Huset 10 indeholder to elastomere membraner 12, én på hver 20 side af stempellinien CL. Som vist i fig. 1 er den venstre membran 12 anbragt til at blive påvirket af et stempel 13, som er lejret for frem- og tilbagegående bevægelse i en cylinder 9 ved hjælp af hydraulisk væske, som i hovedsagen fylder et rum 14 imellem membranen 12 og stemplet 13 og virker direkte på 25 oversiden af membranen 12. Stemplet 13's pumpeslag til venstre i fig. 1 udføres ved hjælp af en roterende kamskive 15, som er fastgjort på en kamaksel 16, der roterer omkring centerlinien CL. Returslaget af stemplet 13 til højre i fig. 1 udføres ved hjælp af en trykfjeder 17, der virker imellem hus-30 parten 10b og den højre ende af stemplet 13. For at genfylde rummet 14 med hydraulisk væske, der tabes ved udtrængning under pumpeslaget, findes der i husdelen 10b en genfyldningsven- 146424 4 til 18, som forbinder rummet 14 med et ikke vist reservoir af hydraulisk væske. Ventilen 18 har et ventillegeme 18a, en lukkeskive 18b, der normalt lukker en kanal 18c i ventillegemet, og en kompressionsfjeder 18d, som virker på skiven 18b.

5 Da pumpen er symmetrisk omkring centerlinien CL, finder der foruden en anden membran 12 et andet ikke vist stempel, et ikke vist andet rum, en ikke vist returfjeder for det andet stempel og en anden genfyldningsventil, der heller ikke er vist på tegnigen, hvilke dele svarer til stemplet 13, rummet 14, 10 fjederen 17 og ventilen 18. Kamskiven 15 og kamakselen 16 er fælles for de to stempler, der virker i modsat fase og hvert udfører sit pumpeslag, når det andet stempel udfører sit returslag, og omvendt.

Den højre halvdel af fig. 1 viser en indstrømningsventil 19, 15 der forbinder et kammer 20 på undersiden af membranen 12 med en leveringskanal 21. Ventilen 19 har en ventiltallerken 19a, som påvirkes af en trykfjeder 19b.

Venstre halvdel af fig, 1 viser en udstrømningsventil 22, som forbinder kammeret 20 med en udløbskanal 23. Ventilen 22 ind-20 befatter en ventiltallerken 22a, som påvirkes af en trykfjeder 22b. Leveringskanalen 21 og udløbskanalen 23 er fælles for de to sider af pumpen.

Hver membran 12 er fremstillet af elastomert materiale, f.eks. vulkaniseret gummi eller nitrilgummi med hårdheden 50° shore, og 25 har et forhold mellem tykkelse og diameter på ca. 1:3. Hver membran er skålformet, f.eks. som en del af en kugleflade, og er anbragt med den konkave side vendende nedad og den konvekse side opad. .Hver membran 12 er fuldstændig omsluttet af husdelen 10c og er anbragt på en af to bæreplader 24. En fluidum-30 tætning opnås ved at trykke imod den øvre randdel 12' og den nedre randdel 12" af membranen 12. Hver bæreplade 24 har åbninger 24a og 24b til at forbinde kammeret 20 med kanalerne 21 og 23. Hver af skillevæggene 12 er et omdrejningslegeme om- kring en lodret centerlinie gennem den pågældende membran. Hver 5 166424 membran 12 blive udfladet eller bevæges hen imod udfladet tilstand som vist for den højre membran 12's vedkommende under det pågældende stempels pumpeslag. Derved fastholdes membranen 12 bedre i den omsluttende husdel 10c. Den "normale" form af 5 hver membran 12 er som vist til venstre i fig. 1 og 2. Selv når membranen er fuldstændigt udfladet som vist til højre i fig. 1, er dens lineære deformation i aksialretningen imidlertid kun 6%, og membranen 12 vil derfor ikke være tilbøjelig til at briste. På grund af, at forholdet imellem tykkelsen og diame-10 teren er 1:3 for hver membran 12, og på grund af det materiale, hvoraf den er fremstillet, er hver membran tilstrækkelig stærk eller elastisk til at vende tilbage til sin oprindelige form som vist til venstre i fig. 1 og fig. 2, uden at det er nødvendigt at anbringe en trykfjeder til at påvirke undersiden af membra-15 nen 12. Elasticiteten af hver membran 12 er tilstrækkelig stor til, at membranen 12 genoprettes, selv i tilfælde af, at indstrømningsventilen 19 eller leveringskanalen 21 bliver blokeret og frembringer et vakuum på undersiden af membranen 12, som i så fald ville være påvirket af atmosfærens tryk på dens top-20 side. Der er derfor ingen fare for, at stemplet 13 skal indtrække for meget genopfyldningsfluidum gennem ventilen 18 og sprænge membranen 12 under det næste pumpeslag.

Ved en modificeret udførelsesform, som er vist på fig. 3, har hver membran 12 to i hovedsagen vandrette uigennemtrængelige 25 ydre lag 12a og 12b af elastomert materiale, såsom vulkaniseret gummi eller nitrilgummi med hårdheden 50° shore, adskilt ved hjælp af et tyndt mellemlag 12c af blødt gummi, som strækker sig tværs over midten af membranens tykkelse og er omsluttet af en porøs stiv ring 12d, f.eks. af sintret bronze, imellem de 30 to ydre lag 12a og 12b. Der findes et ventilationsorgan 12e i ringen 12d. Hvis det øvre ydre lag 12a af membranen 12 revner, kommer der hydraulisk væske ind imellem inderlaget 12c og laget 12a, og denne strømmer ud gennem organet 12e, således at den kan opdages ved hjælp af ikke viste fluidumfølsomme organer, 35 der kan påvirke et alarmorgan og/eller stoppe pumpen, før den hydrauliske væske bliver blandet med pumpefluidumet, idet det må formodes, at det nedre ydre lag 12b af membranen 12 vil for-

Claims (2)

146424 blive intakt. Hvis på den anden side det nedre ydre lag 12b af membranen skulle briste, vil der blive pumpet fluidum ind i mellemrummet imellem laget 12c og laget 12b og ud gennem ventilationskanalen 12e, og dette ville medføre opdagelse f.eks. i 5 form af en alarm og/eller et stop af pumpen, uden at der fremkommer blanding af fluidum og hydraulisk væske, fordi det øvre lag 12a i dette tilfælde vil forblive intakt. Mellemlaget 12c skal forhindre gnidning imellem de ydre lag 12a og 12b. Stiv-heden af ringen 12d forhindrer blokering ved hjælp af gummi i 10 -ventilationsåbningen 12e og holder de ydre lag 12a og 12b fra hinanden ved membranens omkreds på trods af trykket på den øvre randdel 12' og den nedre randdel 12". Et af de ydre lag 12a og 12b kan være af et elastomert materiale, der er anderledes end det andet lag. Patentkrav .

1. Membranpumpe til højt tryk og med et hus (10), der indeholder mindst én meinbran (12), som er indrettet til at blive påvirket ved hjælp af mindst ét frem- og tilbagegående stempel (13) gennem en hydraulisk væske, som i hovedsagen udfylder rummet (14) imellem membranen (12) og stemplet (13), og som virker di-20 rekte på den ene side af membranen (12), samt en indstrømningsventil (19) og en udstrømningsventil (22), der forbinder et kammer (20) på den anden side af membranen (12) til henholdsvis en leveringskanal (21) og en afgangskanal (23) for pumpefluidum, og en genfyldningsventil (18), som er ind-25 rettet til at kunne genfylde det næmte rum (14) med hydraulisk væske under stemplets (13) returslag for at erstatte hydraulisk væske, som er gået tabt under stemplets (13) pumpeslag, hvorhos membranens (12) elasticitet virker imod stemplet (13) under pumpeslaget og med stemplet (13) under returslaget, 30 kendetegnet ved, at membranen (12) er fremstillet af elastomert materiale, såsom vulkaniseret gummi eller nitril-gummi med hårdheden 50°shore og har et forhold mellem tykkelsen og diameteren på mindst 1:5.