EP0085725A1 - Kolbenmembranpumpe - Google Patents

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EP0085725A1
EP0085725A1 EP82100833A EP82100833A EP0085725A1 EP 0085725 A1 EP0085725 A1 EP 0085725A1 EP 82100833 A EP82100833 A EP 82100833A EP 82100833 A EP82100833 A EP 82100833A EP 0085725 A1 EP0085725 A1 EP 0085725A1
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piston
support plate
diaphragm pump
valve
control plunger
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Rüdiger Bräuer
Dirk Petersen
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SPX Flow Technology Germany GmbH
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BRAN and LUEBBE
Bran und Luebbe GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/06—Pumps having fluid drive
    • F04B43/067—Pumps having fluid drive the fluid being actuated directly by a piston

Definitions

  • the invention relates to a piston diaphragm pump with a diaphragm separating the delivery and the piston working chamber, which is actuated via the hydraulic medium completely filling the piston working chamber by a piston oscillating back and forth in this chamber, with a reservoir for the hydraulic medium, which is connected via a refill valve with the Piston working chamber is in communication and a spring plate displaceably arranged support plate for the membrane, a refill valve opening towards the reservoir being provided between the reservoir for the hydraulic medium and the piston working chamber.
  • the object of the invention while avoiding the disadvantages shown, is to design the piston diaphragm pump of the type mentioned at the outset in such a way that even with increasing size, a minimum of masses to be accelerated is required, while at the same time lower internal pressure losses should occur.
  • valve in the normal position is stable in the closed state by a support plate directed against the freely displaceable and tiltable support plate and under the pressure of a spring, while after a displacement of the control plunger against the pressure of the Spring through the support plate, the refill valve can be released for opening.
  • the support plate is now freely movable and can move or tilt against the pressure of the spring acting on the control tappet and thus trigger the refill.
  • the refill valve is for locking or releasing a tumbler arranged between the control plunger and the valve is provided.
  • the control plunger expediently has a conical circumferential rotation along which the tumbler slides during the displacement of the control plunger.
  • the control plunger When actuated, the control plunger preferably abuts the support plate in its peripheral area.
  • a plurality of springs is preferably provided which engage on the circumference of the support plate.
  • the piston diaphragm pump shown has a displacement piston 1, which is oscillated back and forth in a piston working space 2 completely filled with hydraulic medium.
  • the membrane 4 arranged between the delivery chamber 3 and the piston working chamber 2 thereby executes a membrane stroke corresponding to the piston stroke volume.
  • the liquid to be pumped flows into the delivery chamber 3 via the suction valve 5 and is expelled via the pressure valve 6 during the pressure stroke.
  • a support plate 7 which, although freely movable, has a security against falling out in the direction of the membrane 4.
  • a plurality of springs 8a which apply pressure, act on the circumference of the support plate 7 to exert on the support plate 7 in the direction against the membrane 4.
  • a control tappet 13 also acts, which is provided with a conical recess 13a.
  • the control plunger 13 is under the pressure of a spring 8 with direction of action against the support plate 7.
  • a tumbler 9 engages essentially perpendicularly thereto, which is connected to the closing body 10 of the valve 12 at the opposite end.
  • the length of the tumbler 9 is dimensioned such that the valve 12 is held in its closed position when it contacts the outer region of the circumferential rotation 13a of the control plunger 13, so that no hydraulic medium can flow into the piston working space from the reservoir 11. This is the normal position of the arrangement.
  • the diaphragm 4 reaches the support plate 7 and displaces it against the pressure of the springs 8a in the direction of the piston working space against the teder loaded Control plunger 13.
  • the control plunger 13 now resting on the support plate 7 moves in a forced manner against the spring force 8 in the same direction, so that the tumbler 9 slides on the conical circumferential recess 13a of the control plunger 13.
  • the closing body 10 of the refill valve 12 is released.
  • the refill valve 12 opens as a result of the negative pressure prevailing in the piston working space and allows hydraulic medium to flow into the piston working space from the reservoir 11.
  • the spring shown on the valve 12 only serves to prevent the closing body 10 from falling, but without exerting any significant closing force on the valve.
  • a piston diaphragm pump was thus created which advantageously overcomes the disadvantages mentioned at the outset.

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Abstract

Eine Kolbenmembranpumpe umfaßt eine auf der Seite des Kolbenarbeitsraumes (2) angeordnete Stützplatte (7) für die Membran (4), die gegen den Druck von an deren Umfangsbereich angreifenden Federn (8a) frei beweglich gehalten ist. Am Umfangsbereich der Stützplatte 7 greift ein unter dem Druck einer Feder (8) gegen die Stützplatte (7) stehender Steuerstößel (13) an, der eine konische Umfangseindrehung (13a) aufweist, entlang welcher während der Bewegung des Steuerstößels (13) eine Zuhaltung (9) für das Nachfüllventil (12) für die Hydraulikflüssigkeit gleitet. Das Nachfüllventil (12) vermag sich nur dann zu öffnen, wenn die Stützplatte (7) den Steuerstößel (13) infolge Mangel an Hydraulikflüssigkeit gegen den Druck der Feder (8) verschiebt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kolbenmembranpumpe mit einer den Förder- und den Kolbenarbeitsraum trennenden Membran, die über das den Kolbenarbeitsraum vollständig ausfüllende Hydraulikmedium durch einen in diesem Raum oszillierend hin- und herbewegten Kolben betätigt wird mit einem Vorratsbehälter für das Hydraulikmedium, der über ein Nachfüllventil mit dem Kolbenarbeitsraum in Verbindung steht sowie einer unter Federdruck stehenden verschiebbar angeordneten Stützplatte für die Membran, wobei zwischen dem Vorratsbehänter für das hydraulikmedium und dem Kolbenarbeitsraum ein in Richtung gegen den Vorratsbehälter öffnendes Nachfüllventil vorgesehen ist.
  • Diese aus der DE-PS 2 843 054 bekannte Kolbenmembranpumpe hat sich als äußerst vorteilhaft erwiesen. Bei Unterdruck im Kolbenarbeitsraum kann sich das Nachfüllventil erst dann öffnen, wenn die im Saughub zum Kolbenarbeitsraum ausgelenkte Membran die Stützplatte gegen die Federkraft verschiebt und damit das Nachfüllventil zur Öftnung freigibt.
  • Bei dieser Anordnung ist jedoch mit der Stützplatte ein zentraler Ansatz fest verbunden, der zu einer Anzahl gravierender Nachteile tührt. So ist die Anordnung empfindlich gegenüber Verkantungen und Verschmutzungen, die beispielsweise durch Packungsabrieb verursacht werden können. Mit wacnsender Baugröße geht gleichzeitig eine Erhöhung der zu beschleunigenden Massen einher, worin ein weiterer Nachteil für den Betrieb der Pumpe zu sehen ist. Der schädliche Raum ist relativ groß und eine Entlüftung erschwert. Schließlich treten infolge des großen Querschnittes des Ansatzes erhöhte Reibungsverluste auf, wodurch die inneren Druckverluste entsprechend hoch sind.
  • In Kenntnis dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile die Kolbenmembranpumpe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß man auch bei wachsender Baugröße mit einem Minimum an zu beschleunigenden Massen auskommt, während gleichzeitig geringere innere Druckverluste auftreten sollen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das Ventil in der Normalstellung durch einen gegen die frei verschiebbar und kippbar angeordnete Stützplatte gerichteten und unter dem Druck einer Feder stehenden Steuerstößel in geschlossenem Zustand haltbar ist, während nach einer Verschiebung des Steuerstößels gegen den Druck der Feder durch die Stützplatte das Nachfüllventil zur Öffnung freigebbar ist. Die Stützplatte ist nun frei beweglich und kann sich gegen den Druck der auf den Steuerstößel wirkenden Feder verschieben oder kippen und damit die Nachfüllung auslösen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist für die Arretierung bzw. die Freigabe des Nachfüllventils eine zwischen dem Steuerstößel und dem Ventil angeordnete Zuhaltung vorgesehen. Zweckmäßig weist der Steuerstößel eine konische Umfangseindrehung auf, entlang welcher die Zuhaltung während des Verschiebens des Steuerstößels gleitet. Bei Betätigung liegt der Steuerstößel vorzugsweise an der stützplatte in deren Umfangsbereich an.
  • vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Federn vorgesehen, die am Umfang der stützplatte angreifen.
  • Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Diese zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Kolbenmembranpumpe in schematischer Darstellung.
  • Die dargestellte Kolbenmembranpumpe besitzt einen Verdrängerkolben 1, der oszillierend in einem vollständig mit Hydraulikmedium aufgefüllten Kolbenarbeitsraum 2 hin- und herbewegt wird. Die zwischen dem Förderraum 3 und dem Kolbenarbeitsraum 2 angeordnete Membran 4 führt dadurch einen dem Kolbenhubvolumen entsprechenden Membranhub aus.
  • Beim Saughub strömt über das Saugventil 5 die zu fördernde Flüssigkeit in den Förderraum 3 und wird beim Druckhub über das Druckventil 6 aüsgestoßen.
  • Im Kolbenarbeitsraum 2 ist eine Stützplatte 7 vorhanden, die zwar frei beweglich ist, jedoch eine Sicherung gegen das Herausfallen in Richtung auf die Membrane 4 besitzt.
  • Am Umfang der Stützplatte 7 greift bei der dargestellten Ausführungsform eine Mehrzahl von Federn 8a an, die einen Druck auf die Stützplatte 7 in Richtung gegen die Membran 4 auszUüben vermögen.
  • Im Umfangsbereich der Stützplatte 7 greift außerdem ein Steuerstößel 13 an, der mit einer konischen Eindrehung 13a versehen ist. Der Steuerstößel 13 steht unter dem Druck einer Feder 8 mit Wirkungsrichtung gegen die Stützplatte 7.
  • Im Bereich der konischen Eindrehung 13a des Steuerstößels 13 greift im wesentlichen senkrecht hierzu eine Zuhaltung 9 an, die mit dem gegenüberliegenden Ende in Verbindung mit dem Schließkörper 10 des Ventils 12 steht. Die Länge der Zuhaltung 9 ist so bemessen, daß bei ihrer Anlage am äußeren Bereich der Umfangseindrehung 13a des Steuerstößels 13 das Ventil 12 in seiner geschlossenen Lage gehalten wird, so daß aus dem Vorratsbehälter 11 kein Hydraulikmedium in den Kolbenarbeitsraum einströmen kann. Es handelt sich hierbei um die Normalstellung der Anordnung.
  • Wenn nach einer gewissen Betriebsdauer die unvermeidlich auftretenden Verluste an Hydraulikmedium dazu führen, daß sich die Membranstellung beim Saughub langsam zum Kolbenarbeitsraum hin verschiebt, erreicht die Membran 4 die Stützplatte 7 und verschiebt sie gegen den Druck der Federn 8a in Richtung auf den Kolbenarbeitsraum gegen den tederbelasteten Steuerstößel 13. Der jetzt an der Stützplatte 7 anliegende Steuerstößel 13 bewegt sich zwangsgeführt gegen die Federkraft 8 in die gleiche Richtung, so daß die Zuhaltung 9 an der konischen Umfangseindrehung 13a des Steuerstößels 13 abgleitet. Hierdurch wird der Schließkörper 10 des Nachfüllventils 12 freigegeben. Das Nachfüllventil 12 öffnet sich infolge des im Kolbenarbeitsraum herrschenden Unterdrucks und läßt aus dem Vorratsbehälter 11 Hydraulikmedium in den Kolbenarbeitsraum einstromen. Hierdurch bewegen sich die Membran 4 und die Stützplatte 7 unter dem Druck der Federn ö und 8a wieder in Richtung auf den Förderraum 3. Der Steuerstößei 13 wird durch den Druck der Feder 8 in Eingriff mit der Stützplatte 7 gehalten und führt dementsprechend die gleiche Be-wegung aus. Während dieses Bewegungsablaufes gleitet die Zuhaltung entlang der konischen Umfangseindrehung 13a aufwärts, bis sie wieder vom äußeren Umfangsbereich des Steuerstößels 13 abgestützt wird. Hierdurch wird wiederum der Schließkörper 10 in der geschlossenen Stellung des Ventils 12 arretiert.
  • Die am Ventil 12 dargestellte Feder dient lediglich dazu, ein Herabfallen des Schließkörpers 10 zu verhindern, ohne jedoch eine nennenswerte Schließkraft des Ventils auszuüben.
  • Es wurde somit eine Kolbenmembranpumpe geschaffen, die die eingangs aufgezeigten Nachteile in einer vorteilhaften Weise behebt.

Claims (6)

1. Kolbenmembranpumpe mit einer den Förder- und den Kolbenarbeitsraum trennenden Membran, die über des den Kolbenarbeitsraum vollständig ausfüllende Hydraulikmedium durch einen in diesem Raum oszillierend hin-und herbewegten Kolben betätigt wird und mit einem Vorratsbehälter für das Hydraulikmedium, der über ein Nachfüllventil mit dem Kolbenarbeitsraum in Verbindung steht, sowie einer unter Federdruck stehenden, verschiebbar angeordneten Stützplatte für die Membran, wobei zwischen dem Vorratsbehälter tür das Hydraulikmedium und dem Kolbenarbeitsraum ein n Richtung gegen den Vorratsbehälter öffnendes Nachfülventil vorgesehen ist, d a - durch gekennzeichnet , daß das Ventil (12) in der Normalstellung durch einen gegen die frei verschiebbar und kippbar angeordnete Stützplatte (7) gerichteten und unter dem Druck einer Feder (8) stehenden Steuerstößel (13) in geschlossenem Zustand haltbar ist, während nach einer Verschiebung des Steuerstößels (13) gegen den Druck einer Feder (8) durch die Stützplatte (7) das Nachfüllventil (12) zur öffnung freigebbar ist.
2. Kolbenmembranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß für die Arretierung bzw. Freigabe des Nachfüllventils (12) eine zwischen dem Steüerstößel (13) und dem Ventil (12) angeordnete Zuhaltung (9) vorgesehen ist.
3. Kolbenmembranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerstößel (13) eine konische Umfangseindrehung (13a) aufweist, entlang welcher die Zuhaltung (9) im Laufe des Verschiebens des Steuerstößels (13) gleitet.
4. Kolbenmembranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß bei Betätigung der Steuerstößel (13) im Umfangsbereich der Stützplatte (7) an dieser anliegt.
5. Kolbenmembranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Mehrzahl von Federn (8a) am Umfang der Stützplatte (7) angeordnet sind.
b. Kolbenmembranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte (7) am Umfang eine ballige Andrehung aufweist.
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