EP0138927B1 - Piston pump for liquid media contaminated by solid materials - Google Patents
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- EP0138927B1 EP0138927B1 EP84901346A EP84901346A EP0138927B1 EP 0138927 B1 EP0138927 B1 EP 0138927B1 EP 84901346 A EP84901346 A EP 84901346A EP 84901346 A EP84901346 A EP 84901346A EP 0138927 B1 EP0138927 B1 EP 0138927B1
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- EP
- European Patent Office
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- piston pump
- pump
- check valves
- discharge chamber
- chamber
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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
- F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
- F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
- F04B53/1037—Flap valves
- F04B53/1047—Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements
- F04B53/106—Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements the valve being a membrane
- F04B53/1065—Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements the valve being a membrane fixed at its centre
-
- 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
- F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
- F04B15/02—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
Definitions
- the invention relates to a piston pump for liquid media contaminated by solids, with a pump piston, which can be pushed back and forth in a pump cylinder, on the interior of which, with the interposition of oppositely operating check valves, a suction chamber having the suction port of the piston pump and a pressure chamber having the pressure port of the piston pump are connected.
- the pressure chamber is usually arranged above the pump cylinder.
- the check valves (pressure valves) assigned to the pressure chamber are always arranged at the highest point of the interior.
- the pressure port on the pressure chamber usually opens out above the pump cylinder. This design was previously considered mandatory because it can prevent air bubbles from remaining in the pump interior. The air bubbles escaping from the aspirated liquid, or those which have been directly sunk, cannot collect in the pump housing, but are removed by the higher pressure valves. In this way, in the event of counterpressure, the danger should be countered that the piston pump compresses the sucked-in air without performing pumping work.
- a disadvantage of the known piston pumps of the type mentioned is that they are relatively easily clogged by solid particles carried in the liquid to be pumped. This has disadvantages especially when dirty media, such as. B. dirty water to be promoted on construction sites or the like. The solid particles get relatively easily through the intake valves with the intake flow and then remain in the space between the intake valves and the pressure valves because they cannot follow the rapidly increasing delivery flow. This applies in particular to those solid parts that are specifically significantly heavier than the pumped medium, such as. B. stones, sand or the like contained in dirty water. For this reason, in piston pumps of the type mentioned, separators for stones or other coarse dirt are usually installed in the suction line.
- the invention proposes starting from a piston pump of the type mentioned that the suction chamber, the pump cylinder and the pressure chamber are arranged side by side in a horizontal or only slightly inclined plane, that the check valves are arranged side by side in the same horizontal or slightly inclined plane and that the pressure port opens at the bottom of the pressure chamber.
- the pumped medium flows on the paths through the suction chamber to the suction valve, from the suction valve to the delivery cylinder, from the delivery cylinder to the pressure valve and through the pressure chamber to the pressure port, essentially horizontal or only gently rising delivery paths, so that it is ensured that the solid parts be conveyed on the floor of the horizontal conveying paths on a rolling or sliding basis.
- a preferred embodiment of the piston pump according to the invention provides that the pressure port extends from the underside of the pressure chamber to the top thereof and is provided in the area of the top with a small cross-section vent opening opening into the pressure chamber.
- the vent opening at the top of the pressure chamber prevents air from accumulating in the pressure chamber, which could enter the pump cylinder due to leaks in the pressure valves.
- the pressure port naturally has one Cross-section that is smaller or at least not larger than that of the suction nozzle, so that despite the increasing conveying path, proper removal of solids sucked in and conveyed by the pump is guaranteed.
- pressure port extends from the underside of the pressure chamber, runs horizontally or slightly increases, and the pressure chamber is provided with a vent valve on the top.
- the vent valve ensures that air is removed from the pressure chamber. Due to the fact that the pressure port runs horizontally, falling or at least only slightly rising, the solids contained in the pumped medium are removed even better.
- the suction nozzle opens into the suction chamber from below vertically or at least rising steeply. In this way it is ensured that such solid parts are retained in front of the suction chamber, the sinking speed of which is greater than the flow rate of the conveying medium due to a particularly high specific weight. With solid parts that have passed the vertically or steeply rising intake manifold, it can be assumed that they will then easily pass the horizontal or only gently rising delivery paths in the piston pump.
- the non-return valves are designed as diaphragm valves with an uninterrupted circular cross-section, the membrane of which has a stiff bead on the outer circumference which lies against the valve seat, is arched in the direction of pressure and is attached centrally to a fixed holding shaft.
- Diaphragm valves designed in this way have a particularly large stroke and accordingly release large through-flow cross sections without the valve body needing any supporting webs or support grids constricting the through-flow cross section.
- the diaphragm which is arched in the direction of pressure in connection with the stiff bead, also makes the diaphragm valve suitable for relatively high pressures.
- the membrane held in the middle by the holding shaft and connected externally to the rigid bead, which bulges in the direction of pressure in the pressure direction, has the effect that the pressure load on the valve according to the membrane theory, i.e. H. is absorbed by tensile stresses, but not by bending stresses. Since elastic materials can absorb much stronger tensile stresses than bending stresses, it is possible to make the membrane relatively thin, so that it can be easily bent back when the valve is opened and opens a large opening cross-section, and yet can absorb high liquid pressures in the closed position.
- the diaphragm and the bead of the check valves are expediently made of rubber-elastic material, a steel ring being incorporated into the bead at higher liquid pressures.
- the bead can have a relatively small cross section with great rigidity, so that only small mass forces occur when the valve is actuated.
- the built-in steel ring prevents the bead from folding under the influence of the tensile forces of the membrane attacking it at one point on the circumference and in this way making the valve leaky.
- the check valves are fastened to housing covers of the pump housing, which are detachably connected to the pump housing. Suitable detachable fasteners can be used for the releasable fastening of the housing cover, so that the valves and the inside of the pump are accessible with a few simple steps.
- the housing covers assigned to the check valves of the pressure chamber are expediently provided with filler pieces which fill the dead corners in the feed channels of the pressure chamber in front of these check valves and form run-up ramps which extend to the level of the lower edge of the valve passage .
- These filler pieces fill out the dead spaces in which solid particles could accumulate and, in addition, direct the solid parts rolling or sliding on the bottom of the conveying path to the pressure valve so that they can pass through the pressure valve without obstruction.
- the pump housing in its entirety is designated by reference number 1.
- a pump cylinder 2 is arranged in the pump housing 1, in the interior of which a double-acting pump piston 3 is arranged so that it can be pushed back and forth.
- the pump piston 3 is connected to a piston rod 4, which is connected to a pump drive, not shown, for example a driving hydraulic cylinder or a crank drive.
- a suction chamber 7 and a pressure chamber 8 are connected to the interior of the pump cylinder 2 via narrow connecting channels 5 and 6 and, like the pump cylinder 2, are located next to one another in the horizontal plane in the pump housing 1.
- connection channel 5 is connected to the part of the interior of the pump cylinder 2 facing the full surface of the pump piston 3, while the connection channel 6 is connected to the part of the interior of the pump cylinder 2 facing the ring surface of the pump piston 3.
- the connecting channels 5 and 6 there are check valves 9 and 10 assigned to the suction chamber 7, which allow the flow of the medium from the suction chamber 7 into the connecting channels 5 and 6, and a backflow of the medium from the connecting channels 5 and 6 into the suction chamber 7 prevent however.
- the pressure chamber 8 are assigned check valves 11 and 12, which allow the flow of the medium from the connecting channels 5 and 6 into the pressure chamber 8, but prevent a backflow of the medium from the pressure chamber 8 into the connecting channels 5 and 6, respectively.
- the check valves 9, 10, 11 and 12 are each located on housing covers 13, 14, 15 and 16, which are detachably connected to the pump housing 1.
- the connection between the housing covers 13, 14, 15, 16 and the housing 1 takes place in each case by means of screws or by means of suitable quick fasteners.
- the housing covers 15 and 16 assigned to the pressure chamber 8 are each provided with filler pieces 17 and 18 which fill the dead corners in the connecting channels 5 and 6 to the pressure chamber 8 and form sliding ramps which extend to the level of the lower edges of the valve passage of the check valves 12 or 13 are enough.
- a vertically opening intake 19 is connected from below.
- a horizontally opening pressure connection 20 on the side of the pressure chamber 8.
- a vent valve 21 is provided on the upper side of the pressure chamber 8.
- the pump cylinder 2, the suction chamber 7, the pressure chamber 8, the connecting channels 5 and 6 as well as all check valves 9, 10, 11, 12 are arranged in the same horizontal plane, so that within the pump housing behind the vertical arranged intake manifold 19 result in substantially horizontal delivery paths, which allow self-cleaning of the pump in the manner described.
- Fig. 3 the check valve 9 is shown enlarged in detail.
- this check valve 9 has a curved diaphragm 30 made of rubber-elastic material, which is fastened in the middle to a holding shaft 31.
- the membrane 30 On the outer circumference, the membrane 30 is provided with a rigid bead 32 made of rubber-elastic material, into which a steel ring 33 serving for stiffening is incorporated.
- the bead 32 bears against an annular valve seat 34 of the pump housing 1 and, in the open position, lifts off the entire circumference of this valve seat 34.
- the membrane 30 is arched in the direction of pressure, such that the membrane 30 fixed on the one hand on the bead 32 and on the other hand on the holding shaft 31 is only loaded by tensile stresses under pressure according to the membrane theory.
- the bead 32 in the event of the reverse action, can easily lift off from the valve seat 34 by bending the membrane 30 and opens up a large passage cross section which is not restricted by any supporting webs or the like.
- the holding shaft 31 is fastened to the housing cover 13, which in turn is connected to the pump housing 1.
- the entire check valve 9 can be removed in a simple manner by simply removing the housing cover 13.
- the check valve 10 is constructed in the same way as the check valve 9.
- the check valves 11 and 12 are in principle constructed in the same way as the check valve 9 shown in detail in FIG. 3, but because they are assigned to the pressure chamber 8 they have an opposite direction of action. So that these check valves 11 and 12 can also be easily removed, there the valve seats 34 are connected to the housing covers 15 and 16 and are removed together with them, so that the bulge in the pressure chamber 8 cannot hinder the expansion of the check valve.
- Fig. 1 it is finally indicated that the air bubble forming in the pump housing 1 can only extend to the upper edge of the valve passage of the check valves 11 and 12 assigned to the pressure chamber.
- the resulting air-filled space in the connecting channels 5 and 6 and in the pump cylinder 2 is so small that it cannot interfere with the proper functioning of the pump.
- vent valve 21 is arranged in the embodiment of FIGS. 1 to 3 on the top of the pressure chamber 8 , through which excess air volumes are constantly removed.
- the pressure port designated there by reference numeral 22 extends from the underside of the pressure chamber 8 to the top thereof and is provided in the area of the top with a vent opening 23 opening into the pressure chamber 8. This ventilation opening also ensures that air that has entered the pressure chamber is continuously removed.
- the pressure port 23 is smaller in cross section or at most as large as the suction port 19, so that due to the developing flow velocities in the pressure port, the solid parts sucked in by the pump and further conveyed through the pump are removed again via the pressure port.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe für flüssige durch Feststoffe verunreinigte Medien, mit einem Pumpkolben, der in einem Pumpzylinder hin- und herveschiebbar ist, an dessen Innenraum unter Zwischenschaltung von gegenläufig arbeitenden Rückschlagventilen eine den Ansaugstutzen der Kolbenpumpe aufweisende Ansaugkammer und eine den Druckstutzen der Kolbenpumpe aufweisende Druckkammer angeschlossen sind.The invention relates to a piston pump for liquid media contaminated by solids, with a pump piston, which can be pushed back and forth in a pump cylinder, on the interior of which, with the interposition of oppositely operating check valves, a suction chamber having the suction port of the piston pump and a pressure chamber having the pressure port of the piston pump are connected.
Bei nach dem Stande der Technik bekannten Kolbenpumpen der genannten Art, z. B. nach "Carl Ritter, Flüssigkeitspumpen, Dr. Max Jänecke Verlag, 1945, Seite 131" ist in der Regel die Druckkammer über dem Pumpzylinder angeordnet. Insbesondere sind immer die der Druckkammer zugeordneten Rückschlagventile (Druckventile) an der höchsten Stelle des Innenraumes angeordnet. Außerdem mündet der Druckstutzen an der Druckkammer meistens oberhalb des Pumpzylinders aus. Diese Bauweise wurde bisher für zwingend angesehen, weil hierdurch der Verbleib von Luftblasen im Pumpeninnenraum vermieden werden kann. Die aus der angesaugten Flüssigkeit austretenden oder direkt angesauften Luftblasen können sich nämlich nicht im Pumpengehäuse sammeln, sondern werden durch die höherliegenden Druckventile abgefördert. Auf diese Weise soll bei Gegendruck der Gefahr begegnet werden, daß die Kolbenpumpe die angesaugte Luft komprimiert ohne Pumparbeit zu leisten.In known from the prior art piston pumps of the type mentioned, for. According to "Carl Ritter, liquid pumps, Dr. Max Jänecke Verlag, 1945, page 131", the pressure chamber is usually arranged above the pump cylinder. In particular, the check valves (pressure valves) assigned to the pressure chamber are always arranged at the highest point of the interior. In addition, the pressure port on the pressure chamber usually opens out above the pump cylinder. This design was previously considered mandatory because it can prevent air bubbles from remaining in the pump interior. The air bubbles escaping from the aspirated liquid, or those which have been directly sunk, cannot collect in the pump housing, but are removed by the higher pressure valves. In this way, in the event of counterpressure, the danger should be countered that the piston pump compresses the sucked-in air without performing pumping work.
Ein Nachteil der bekannten Kolbenpumpen der genannten Art liegt jedoch darin, daß sie verhältnismäßig leicht durch in der zu pumpenden Flüssigkeit mitgeführte Feststoffteile verstopfen. Dies hat besonders dann Nachteile, wenn verschmutzte Medien, wie z. B. Schmutzwasser auf Baustellen oder dergleichen gefördert werden sollen. Die Feststoffteile gelangen mit dem angesaugten Förderstrom verhältnismäßig leicht durch die Ansaugventile und verbleiben dann im Raum zwischen den Ansaugventilen und den Druckventilen, weil sie dem stark ansteigenden Förderstrom nicht folgen können. Dies gilt insbesondere für solche Feststoffteile, die spezifisch wesentlich schwerer als das Fördermedium sind, wie z. B. im Schmutzwasser enthaltene Steine, Sand oder dergleichen. Aus diesem Grunde werden bei Kolbenpumpen der genannten Art gewöhnlich in die Ansaugleitung Abscheider für Steine oder andere grobe Schmutzteile eingebaut. Derartige Steinabscheider verstopfen jedoch leicht, beispielsweise durch in dem Schmutzwasser schwimmendes Laub oder dergleichen, und vermögen kleine Steine oder Feststoffpartikel, die die Pumpe ebenfalls verstopfen können, nicht zurückzuhalten. Besser wäre es demgegenüber, die Kolbenpumpe selbstreinigend auszubilden, so daß Verstopfungen durch mitgeführte Feststoffteile nicht vorkommen können.A disadvantage of the known piston pumps of the type mentioned, however, is that they are relatively easily clogged by solid particles carried in the liquid to be pumped. This has disadvantages especially when dirty media, such as. B. dirty water to be promoted on construction sites or the like. The solid particles get relatively easily through the intake valves with the intake flow and then remain in the space between the intake valves and the pressure valves because they cannot follow the rapidly increasing delivery flow. This applies in particular to those solid parts that are specifically significantly heavier than the pumped medium, such as. B. stones, sand or the like contained in dirty water. For this reason, in piston pumps of the type mentioned, separators for stones or other coarse dirt are usually installed in the suction line. However, such stone separators easily clog, for example due to leaves or the like floating in the dirty water, and cannot hold back small stones or solid particles which can also clog the pump. In contrast, it would be better to design the piston pump to be self-cleaning, so that blockages caused by solid particles carried along cannot occur.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Kolbenpumpe der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß im Fördermedium mitgeführte Feststoffteile, die das Saugventil passiert haben, mit Sicherheit über die Druckventile, die Druckkammer und den Druckstutzen aus der Pumpe ausgetragen werden.It is therefore an object of the invention to further develop the piston pump of the type mentioned at the outset such that solid parts carried in the conveying medium and which have passed through the suction valve are reliably discharged from the pump via the pressure valves, the pressure chamber and the pressure nozzle.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einer Kolbenpumpe der eingangs genannten Art vor, daß die Ansaugkammer, der Pumpzylinder und die Druckkammer in horizontaler oder nur geringfügig geneigter Ebene nebeneinander angeordnet sind, daß die Rückschlagventile in derselben horizontalen oder geringfügig geneigten Ebene nebeneinander angeordnet sind und daß der Druckstutzen an der Unterseite der Druckkammer ausmündet.To achieve this object, the invention proposes starting from a piston pump of the type mentioned that the suction chamber, the pump cylinder and the pressure chamber are arranged side by side in a horizontal or only slightly inclined plane, that the check valves are arranged side by side in the same horizontal or slightly inclined plane and that the pressure port opens at the bottom of the pressure chamber.
Bei der Kolbenpumpe gemäß der Erfindung durchströmt das Fördermedium auf den Wegen durch die Ansaugkammer zum Ansaugventil, vom Ansaugventil zum Förderzylinder, vom Förderzylinder zum Druckventil und durch die Druckkammer zum Druckstutzen im wesentlichen horizontale oder nur flach ansteigende Förderwege, so daß sichergestellt ist, daß die Feststoffteile auf dem Boden der horizontalen Förderwege rollend oder gleitend weitergefördert werden. Selbst wenn sich Feststoffteile mit besonders hohen spezifischen Gewicht am Boden des Förderweges ablagern sollten, werden hierdurch die Förderfähigkeit und die Selbstreinigungsfähigkeit der Kolbenpumpe gemäß der Erfindung nicht beeinträchtigt, weil sich infolge der durch die Ablagerung bedingten Verengung der Förderwege die Strömungsgeschwindigkeit erhöht, so daß zumindest die nachfolgend in die Pumpe gelangenden Feststoffteile auf den horizontalen Förderwegen mitgerissen werden und somit eine vollständige Verstopfung der Pumpe unmöglich ist. Luftblasen können sich im Pumpzylinder der Kolbenpumpe gemäß der Erfindung nur oberhalb der Oberkante des Druckventiles ausbilden. Durch geeignete konstruktive Maßnahmen kann deshalb die sich ausbildende Luftblase in Abhängigkeit vom maximal möglichen Gegendruck so klein gehalten werden, daß ein Aussetzen der Flüssigkeitsförderung durch Komprimieren und Expandieren der Luftblase im Pumpzylinder nicht möglich ist.In the piston pump according to the invention, the pumped medium flows on the paths through the suction chamber to the suction valve, from the suction valve to the delivery cylinder, from the delivery cylinder to the pressure valve and through the pressure chamber to the pressure port, essentially horizontal or only gently rising delivery paths, so that it is ensured that the solid parts be conveyed on the floor of the horizontal conveying paths on a rolling or sliding basis. Even if solid parts with a particularly high specific weight should be deposited on the bottom of the conveying path, the conveying capacity and the self-cleaning ability of the piston pump according to the invention are not impaired because the flow rate increases due to the narrowing of the conveying paths due to the deposition, so that at least the any solid particles subsequently entering the pump are entrained on the horizontal conveying paths, making a complete blockage of the pump impossible. Air bubbles can only form in the pump cylinder of the piston pump according to the invention above the upper edge of the pressure valve. By means of suitable design measures, the air bubble which forms can therefore be kept so small as a function of the maximum possible counter pressure that it is not possible to suspend the liquid delivery by compressing and expanding the air bubble in the pump cylinder.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Kolbenpumpe gemäß der Erfindung sieht vor, daß der Druckstutzen von der Unterseite der Druckkammer bis an deren Oberseite ansteigend verläuft und im Bereich der Oberseite mit einer in die Druckkammer ausmündenden Entlüftungsöffnung kleinen Querschnittes versehen ist. Bei dieser Ausführungsform der Kolbenpumpe verhindert die Entlüftungsöffnung an der Oberseite der Druckkammer, daß sich in der Druckkammer Luft ansammelt, die durch Undichtigkeiten in den Druckventilen in den Pumpzylinder gelangen könnten. Der Druckstutzen hat dabei natürlich einen Querschnitt, der kleiner oder zumindest nicht größer ist als der des Saugstutzens, damit trotz des ansteigenden Förderweges ein einwandfreier Abtransport von angesaugten und durch die Pumpe geförderten Feststoffen gewährleistet ist.A preferred embodiment of the piston pump according to the invention provides that the pressure port extends from the underside of the pressure chamber to the top thereof and is provided in the area of the top with a small cross-section vent opening opening into the pressure chamber. In this embodiment of the piston pump, the vent opening at the top of the pressure chamber prevents air from accumulating in the pressure chamber, which could enter the pump cylinder due to leaks in the pressure valves. The pressure port naturally has one Cross-section that is smaller or at least not larger than that of the suction nozzle, so that despite the increasing conveying path, proper removal of solids sucked in and conveyed by the pump is guaranteed.
Eine alternative Ausführungsform sieht vor, daß der Druckstutzen von der Unterseite der Druckkammer fallend, horizontal oder geringfügig ansteigend verläuft und die Druckkammer an der Oberseite mit einem Entlüftungsventil versehen ist. Bei dieser Ausführungsform der Kolbenpumpe sorgt das Entlüftungsventil für die Luftabfuhr aus der Druckkammer. Dadurch, daß der Druckstutzen horizontal, fallend oder zumindest nur geringfügig ansteigend verläuft, werden die im Fördermedium enthaltenen Feststoffe noch besser abgefördert.An alternative embodiment provides that the pressure port extends from the underside of the pressure chamber, runs horizontally or slightly increases, and the pressure chamber is provided with a vent valve on the top. In this embodiment of the piston pump, the vent valve ensures that air is removed from the pressure chamber. Due to the fact that the pressure port runs horizontally, falling or at least only slightly rising, the solids contained in the pumped medium are removed even better.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Kolbenpumpe gemäß Der Erfindung sieht vor, daß der Saugstutzen in die Saugkammer von unten vertikal oder zumindest steil ansteigend einmündet. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß schon vor der Ansaugkammer solche Feststoffteile zurückgehalten werden, deren Sinkgeschwindigkeit aufgrund eines besonders hohen spezifischen Gewichtes größer ist als die Strömungsgeschwindigkeit des Fördermediums. Bei Feststoffteilen, die den vertikal oder steil ansteigenden Ansaugstutzen passiert haben, kann man davon ausgehen, daß sie anschließend problemlos die horizontalen oder nur flach ansteigenden Förderwege in der Kolbenpumpe passieren.An advantageous development of the piston pump according to the invention provides that the suction nozzle opens into the suction chamber from below vertically or at least rising steeply. In this way it is ensured that such solid parts are retained in front of the suction chamber, the sinking speed of which is greater than the flow rate of the conveying medium due to a particularly high specific weight. With solid parts that have passed the vertically or steeply rising intake manifold, it can be assumed that they will then easily pass the horizontal or only gently rising delivery paths in the piston pump.
Um zu vermeiden, daß sich in dem Fördermedium schwimmende Feststoffe, wie z. B. mitgeführte Blätter, Fäden oder dergleichen, im Bereich der Rückschlagventile der Pumpe festsetzen, ist weiterhin vorgesehen, daß die Rückschlagventile als Membranventile mit einem ununterbrochenen kreisförmigen Druchtrittsquerschnitt ausgebildet sind, deren Membrane am äußeren Umfang eine steife, sich an den Ventilsitz anlegende Wulst aufweist, in Druckrichtung ringförmig ausgewölbt ist und mittig an einem feststehenden Halteschaft befestigt ist. Derart ausgebildete Membranventile haben einen besonders großen Hub und geben demgemäß große Druchtrittsquerschnitte frei, ohne das der Ventilkörper irgendwelche den Druchtrittsquerschnitt verengende Stützstege oder Stützgitter benötigt. Durch die in Druckrichtung ringförmig ausgewölbte Membran in Verbindung mit der steifen Wulst ist Membranventil auch für verhältnismäßig große Drücke geeignet. Die mittig vom Halteschaft gehaltene und außen mit der steifen Wulst verbundene, in Druckrichtung ringförmig vorgewölbte Membrane bewirkt, daß die Drucklast auf dem Ventil nach der Membrantheorie, d. h. also durch Zugspannungen, nicht aber durch Biegespannungen aufgenommen wird. Da elastische Materialien wesentlich stärkere Zugspannungen als Biegespannungen aufnehmen können, ist es möglich, die Membran verhältnismäßig dünn auszuführen, so daß sie sich beim Öffnen des Ventiles leicht zurückbiegen läßt und einen großen Öffnungsquerschnitt freigibt, und dennoch in der Schließstellung hohe Flüssigkeitsdrücke aufzunehmen vermag.To avoid floating solids, such as. B. entrained sheets, threads or the like, in the area of the non-return valves of the pump, it is further provided that the non-return valves are designed as diaphragm valves with an uninterrupted circular cross-section, the membrane of which has a stiff bead on the outer circumference which lies against the valve seat, is arched in the direction of pressure and is attached centrally to a fixed holding shaft. Diaphragm valves designed in this way have a particularly large stroke and accordingly release large through-flow cross sections without the valve body needing any supporting webs or support grids constricting the through-flow cross section. The diaphragm, which is arched in the direction of pressure in connection with the stiff bead, also makes the diaphragm valve suitable for relatively high pressures. The membrane held in the middle by the holding shaft and connected externally to the rigid bead, which bulges in the direction of pressure in the pressure direction, has the effect that the pressure load on the valve according to the membrane theory, i.e. H. is absorbed by tensile stresses, but not by bending stresses. Since elastic materials can absorb much stronger tensile stresses than bending stresses, it is possible to make the membrane relatively thin, so that it can be easily bent back when the valve is opened and opens a large opening cross-section, and yet can absorb high liquid pressures in the closed position.
Die Membrane und die Wulst der Rückschlagventile bestehen zweckmäßig aus gummielastischem Material, wobei bei höheren Flüssigkeitsdrücken in die Wulst ein Stahlring eingearbeitet ist. Hierdurch kann die Wulst bei großer Steifigkeit einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt erhalten, so daß bei der Betätigung des Ventiles nur kleine Massenkräfte auftreten. Durch den eingearbeiteten Stahlring wird verhindert, daß sich die Wulst unter dem Einfluß der Zugkräfte der an sie angreifenden Membrane an einer Stelle des Umfanges einfaltet und auf diese Weise das Ventil undicht macht.The diaphragm and the bead of the check valves are expediently made of rubber-elastic material, a steel ring being incorporated into the bead at higher liquid pressures. As a result, the bead can have a relatively small cross section with great rigidity, so that only small mass forces occur when the valve is actuated. The built-in steel ring prevents the bead from folding under the influence of the tensile forces of the membrane attacking it at one point on the circumference and in this way making the valve leaky.
Um das Pumpengehäuse und die Rückschlagventile erforderlichenfalls leicht reinigen zu können, sind die Rückschlagventile an Gehäusedeckeln des Pumpengehäuses befestigt, die lösbar mit dem Pumpengehäuse verbunden sind. Zur lösbaren Befestigung der Gehäusedeckel können gegebenenfalls geeignete Schnellverschlüsse verwendet werden, so daß die Ventile und das Innere der Pumpe mit wenigen Handgriffen zugänglich sind.In order to be able to easily clean the pump housing and the check valves if necessary, the check valves are fastened to housing covers of the pump housing, which are detachably connected to the pump housing. Suitable detachable fasteners can be used for the releasable fastening of the housing cover, so that the valves and the inside of the pump are accessible with a few simple steps.
Um tote Räume im Förderweg zum Druckraum zu vermeiden, sind zweckmäßig die den Rückschlagventilen der Druckkammer zugeordneten Gehäusedeckel mit Füllstücken versehen, die vor diesen Rückschlagventilen die toten Ecken in den Zuführungskanälen der Druckkammer ausfüllen und Auflauframpen bilden, die bis in die Höhe der Unterkante des Ventildurchlasses reichen. Diese Füllstücke füllen die toten Räume, in denen sich Feststoffpartikel ansammeln könnten, aus und leiten darüber hinaus die am Boden des Förderweges rollenden oder gleitenden Feststoffteile zum Druckventil, so daß sie das Druckventil ohne Behinderung passieren können.In order to avoid dead spaces in the conveying path to the pressure chamber, the housing covers assigned to the check valves of the pressure chamber are expediently provided with filler pieces which fill the dead corners in the feed channels of the pressure chamber in front of these check valves and form run-up ramps which extend to the level of the lower edge of the valve passage . These filler pieces fill out the dead spaces in which solid particles could accumulate and, in addition, direct the solid parts rolling or sliding on the bottom of the conveying path to the pressure valve so that they can pass through the pressure valve without obstruction.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine Kolbenpumpe gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform entlang der Linie A - B in Fig. 2,
- Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Kolbenpumpe entlang der Linie C - D in Fig. 1
- Fig. 3 einen horizontalen Schnitt durch ein der Saugkammer zugeordnetes Rückschlagventil,
- Fig. 4 einen vertikalen Schnitt durch eine Kolbenpumpe gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform entlang der Linie E - F in Fig. 5,
- Fig. 5 einen horizontalen Schnitt durch die in Fig. 4 dargestellte Kolbenpumpe entlang der Linie G - H in Fig. 4.
- 1 shows a vertical section through a piston pump according to the invention in a first embodiment along the line AB in FIG. 2,
- FIG. 2 shows a horizontal section through the piston pump shown in FIG. 1 along the line CD in FIG. 1
- 3 shows a horizontal section through a check valve assigned to the suction chamber,
- 4 shows a vertical section through a piston pump according to the invention in a second embodiment along the line EF in FIG. 5,
- 5 shows a horizontal section through the piston pump shown in FIG. 4 along the line G - H in FIG. 4.
In der Zeichnung ist das Pumpengehäuse in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. In dem Pumpengehäuse 1 ist ein Pumpzylinder 2 angeorndet, in dessen Innenraum ein doppeltwirkender Pumpkolben 3 hin- und herverschiebbar angeordnet ist. Der Pumpkolben 3 ist mit einer Kolbenstange 4 verbunden, die mit einem nicht näher dargestellten Pumpenantrieb, beispielweise einem antreibenden Hydraulikzylinder oder einem Kurbeltrieb verbunden ist. An den Innenraum des Pumpzylinders 2 sind über schmale Verbindungskanäle 5 und 6 eine Ansaugkammer 7 und eine Druckkammer 8 angeschlossen, die sich ebenso wie der Pumpzylinder 2 in horizontaler Ebene nebeneinander in dem Pumpengehäuse 1 befinden. Der Verbindungskanal 5 steht mit dem der Vollfläche des Pumpkolbens 3 zugewandten Teil des Innenraumes des Pumpzylinders 2 in Verbindung, während der Verbindungskanal 6 mit dem der Ringfläche des Pumpkolbens 3 zugewandten Teil des Innenraumes des Pumpzylinders 2 in Verbindung steht. In den Verbindungskanälen 5 und 6 befinden sich der Ansaugkammer 7 zugeordnete Rückschlagventile 9 und 10, die den Durchfluß des Fördermediums aus der Ansaugkammer 7 in die Verbindungskanäle 5 bzw. 6 zulassen, einen Rückfluß des Fördermediums aus den Verbindungskanälen 5 bzw. 6 in die Ansaugkammer 7 jedoch verhindern. In gleicher Weise sind der Druckkammer 8 Rückschlagventile 11 und 12 zugeordnet, die den Durchfluß des Fördermediums aus den Verbindungskanälen 5 und 6 in die Druckkammer 8 zulassen, einen Rückfluß des Fördermediums aus der Druckkammer 8 in die Verbindungskanäle 5 bzw. 6 jedoch unterbinden.In the drawing, the pump housing in its entirety is designated by
Die Rückschlagventile 9, 10, 11 und 12 sitzen jeweils an Gehäusedeckeln 13, 14, 15 und 16, die lösbar mit dem Pumpengehäuse 1 verbunden sind. Die Verbindung zwischen den Gehäusedeckeln 13,14,15,16 und dem Gehäuse 1 erfolgt jeweils durch Schrauben oder durch geeignete Schnellverschlüsse. Die der Druckkammer 8 zugeordneten Gehäusedeckel 15 und 16 sind jeweils mit Füllstücken 17 und 18 versehen, die die toten Ecken in den Verbindungskanälen 5 bzw. 6 zu der Druckkammer 8 ausfüllen und Aufgleitrampen bilden, die bis in die Höhe der Unterkanten des Ventildurchlasses der Rückschlagventile 12 bzw. 13 reichen.The
An die Unterseite der Ansaugkammer 7 ist ein von unten vertikal einmündender Ansaugstutzen 19 angeschlossen. An der Druckkammer 8 befindet sich beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 unten seitlich ein horizontal ausmündender Druckstutzen 20. Außerdem ist bei diesem Ausführungsbeispiel an der Oberseite der Druckkammer 8 ein Entlüftungsventil 21 vorgesehen.At the bottom of the suction chamber 7 a vertically opening
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind der Pumpzylinder 2, die Ansaugkammer 7, die Druckkammer 8, die Verbindungskanäle 5 und 6 sowie alle Rückschlagventile 9, 10, 11, 12 in derselben horizontalen Ebene angeordnet, so daß sich innerhalb des Pumpengehäuses hinter dem vertikal angeordneten Ansaugstutzen 19 im wesentlichen horizontale Förderwege ergeben, die in der geschilderten Art und Weise eine Selbstreinigung der Pumpe ermöglichen.As can be seen from the drawing, the
In Fig. 3 ist das Rückschlagventil 9 vergrößert im Detail dargestellt. Wie auch die anderen Rückschlagventile 10, 11 und 12 weist dieses Rückschlagventil 9 eine gewölbte Membran 30 aus gummielastischem Material auf, die mittig an einem Halteschaft 31 befestigt ist. Am äußeren Umfang ist die Membran 30 mit einer steifen Wulst 32 aus gummielastischem Material versehen, in die ein zur Versteifung dienender Stahlring 33 eingearbeitet ist. Die Wulst 32 liegt in der Schließstellung des Ventiles an einem ringförmigen Ventilsitz 34 des Pumpengehäuses 1 an und hebt in der Öffnungsstellung auf dem gesamten Umfang von diesem Ventilsitz 34 ab.In Fig. 3 the
Die Membran 30 ist in Druckrichtung ringförmig ausgewölbt, derart, daß die einerseits an der Wulst 32 und andererseits an dem Halteschaft 31 festgelegte Membran 30 unter Druckbelastung nach der Membrantheorie nur durch Zugspannungen belastet wird. Bei umgekehrter Beaufschlagung kann sich die Wulst 32 demgegenüber unter Biegung der Membran 30 leicht vom Ventilsitz 34 abheben und gibt einen großen Durchtrittsquerschnitt frei, der durch keinerlei Stützstege oder dergleichen eingeengt ist.The
Der Halteschaft 31 ist am Gehäusedeckel 13 befestigt der seinerseits mit dem Pumpengehäuse 1 verbunden ist. Wie ersichtlich ist, kann das gesamte Rückschlagventil 9 auf einfache Weise ausgebaut werden, indem einfach der Gehäusedeckel 13 abgenommen wird.The holding
Das Rückschlagventil 10 ist ebenso aufgebaut wie das Rückschlagventil 9. Die Rückschlagventile 11 und 12 sind im Prinzip so aufgebaut, wie das in Fig. 3 im Detail dargestellte Rückschlagventil 9, haben jedoch, weil sie dem Druckraum 8 zugeordnet sind, eine umgekehrte Wirkungsrichtung. Damit sich diese Rückschlagventile 11 und 12 ebenfalls leicht ausbauen lassen, sind dort die Ventilsitze 34 mit den Gehäusedeckeln 15 und 16 verbunden und werden zusammen mit diesen abgenommen, so daß die in der Druckkammer 8 liegende Wulst den Ausbau des Rückschlagventiles nicht behindern kann.The
In Fig. 1 ist schließlich noch angedeutet, daß die sich in dem Pumpengehäuse 1 ausbildende Luftblase nur bis an die Oberkante des Ventildurchlasses der der Druckkammer zugeordneten Rückschlagventile 11 und 12 reichen kann. Der sich dabei ausbildende luftgefüllte Raum in den Verbindungskanälen 5 und 6 sowie im Pumpenzylinder 2 ist ersichtlich so klein, daß er eine ordnungsgemäße Arbeitsweise der Pumpe nicht stören kann.In Fig. 1 it is finally indicated that the air bubble forming in the
Um in der Druckkammer größere Ansammlungen von Luft zu vermeiden, die durch Undichtigkeiten in den Rückschlagventilen 11 und 12 über die Verbindungskanäle 5 und 6 in den Punktzylinder 2 gelangen könnte, ist bei Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 an der Oberseite der Durckkammer 8 das bereits oben erwähnte Entlüftungsventil 21 angeordnet, durch welches überschüssige Luftmengen ständig abgeführt werden.To larger in the pressure chamber To avoid accumulations of air, which could get into the
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 verläuft der dort mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnete Druckstutzen von der Unterseite der Druckkammer 8 ansteigend bis zu deren Oberseite und ist im Bereich der Oberseite mit einer in die Druckkammer 8 ausmündenden Entlüftungsöffnung 23 versehen. Auch diese Entlüftungsöffnung sorgt dafür, daß in die Druckkammer gelangte Luft ständig abgefördert wird. Der Druckstutzen 23 ist im Querschnitt kleiner oder höchstens ebenso groß, wie der Saugstutzen 19, so daß aufgrund der sich ausbildenden Strömungsgeschwindigkeiten im Druckstutzen die von der Pumpe angesaugten und durch die Pumpe weitergeförderten Feststoffteile über den Druckstutzen wieder abgefördert werden.In the embodiment of FIGS. 4 and 5, the pressure port designated there by
Claims (8)
characterized in that
the suction chamber (7), the pump cylinder (2) and the discharge chamber (8) are arranged side by side in a horizontal or slightly inclined plane, the check valves (9,10,11,12) are arranged side by side in the same horizontal or slightly inclined plane, the discharge nozzle (20, 22) has its inlet opening in the lower part of the discharge chamber (8)
characterized in that
the discharge nozzle (22) rises from the underside of the discharge chamber (8) to its upper side and is provided with a vent opening (23) of small cross-sectional area located at the level of said upper side and terminating in the discharge chamber (8).
characterized in that
the discharge nozzle (20) runs from the underside of the discharge chamber in a descending, horizontal or slightly ascending direction, the discharge chamber (8) is provided with a vent valve (21) on its upper side.
characterized in that
the suction nozzle (19) has its inlet opening in the lower part of the suction chamber (7).
characterized in that
the check valves (9, 10, 11, 12) are of the membrane type with a free circular flow opening, the membrane (30) has a rigid circumferential bead (32) contacting the valve seat (34), an annular bulge in the direction of pressure, and is fixed in the center to a stationary holding shaft (31).
characterized in that
the membrane (30) and the bead (32) of each check valve (9, 10, 11, 12) are of rubber-elastic material, a steel ring (33) being inserted into the bead (32).
characterized in that
the check valves (9, 10, 11, 12) are attached to covers (13, 14, 15, 16) of the pump housing (1), said covers being removable from the pump housing (1).
characterized in that
housing covers (15,16) associated with the check valves (11, 12) of the discharge chamber (8) are provided with filler elements (17, 18) which fill the dead ends in the connecting channels (5, 6) to the discharge chamber (8) ahead of said check valves (11, 12) to form acclivities which extend to the level of the lower edge of the flow opening of the check valves (11, 12).
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