EP0283026B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Anfahren einer hydraulischen Membranpumpe gegen Last - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Anfahren einer hydraulischen Membranpumpe gegen Last Download PDF

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EP0283026B1
EP0283026B1 EP88104287A EP88104287A EP0283026B1 EP 0283026 B1 EP0283026 B1 EP 0283026B1 EP 88104287 A EP88104287 A EP 88104287A EP 88104287 A EP88104287 A EP 88104287A EP 0283026 B1 EP0283026 B1 EP 0283026B1
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EP
European Patent Office
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chamber
pump
pressure chamber
connection channel
pressure
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EP88104287A
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English (en)
French (fr)
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EP0283026A3 (en
EP0283026A2 (de
Inventor
Horst Fritsch
Josef Dr. Jarosch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lewa Herbert Ott GmbH and Co KG
Original Assignee
Lewa Herbert Ott GmbH and Co KG
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Publication of EP0283026A3 publication Critical patent/EP0283026A3/de
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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 method for starting a hydraulic diaphragm pump against load according to the preamble of claim 1 and a device provided for carrying out this method according to the preamble of claim 4.
  • a start-up circuit is already known (FR-A-1 069 107) which is on the oil side, that is to say on the drive side the diaphragm pump, is arranged and designed such that it works automatically. This makes it possible to achieve a smooth start of the diaphragm pump under load without the drive having to be designed for the high breakaway torque.
  • an automatic start-up circuit has some shortcomings. These are not only the fact that such an automatic start-up circuit is subject to the influence of manufacturing tolerances, stroke frequencies of the displacer piston and viscosity of the hydraulic fluid, without it being possible to eliminate such adverse influences by appropriate countermeasures.
  • the pump once the known automatic start-up circuit has been set up and set, the pump also has a very specific start-up characteristic which cannot be changed later or only with considerable effort.
  • Diaphragm pumps are also already known (US Pat. Nos. 3,767,326 and 3,374,750), in which a connecting line is provided between the pressure chamber and the storage chamber, the opening or interruption of which is valve-controlled (batch control).
  • the two solenoid valves provided for this purpose are controlled as pure open-close valves, in opposite directions, so that it is not possible with such a device to achieve a smooth coupling of the pump to the pressure network.
  • the invention has for its object to develop the method and the device of the generic type in such a way that they work reliably with little design effort and make it possible to implement different start-up characteristics of the pump.
  • the interruption of the connection between the pressure chamber and the storage chamber is controlled externally, specifically at the minimum speed of the pump, which corresponds to a fraction of the nominal speed.
  • the invention is based on the essential idea of moving the starting device from the product side to the oil side, that is to say from the delivery side to the drive side, and for this purpose to provide a connecting channel between the pressure chamber and the storage chamber, which is basically open, but after the commissioning of the Pump is closed slowly or quickly, whereby the pressure in the pressure chamber then increases up to the delivery pressure.
  • the required breakaway torque is therefore only a fraction of that without a starting device, so that there is the decisive advantage that the pump drive in essentially only for the nominal torque, but not for the breakaway torque.
  • This has the further advantage that the drive motor designed for the nominal torque works with a significantly better efficiency than the otherwise required drive motor which is matched to the breakaway torque and is therefore much larger in size.
  • the closing device by means of which the connecting channel can be gradually closed, has a movable closing body.
  • this can have different structural configurations, namely in the form of a valve, a control slide, a control piston or the like.
  • the closing body is preferably arranged in a connection hole accessible from the outside, which is expediently provided at a kink of the connecting channel in such a way that two partial sections of the connecting channel, namely a channel section on the pressure chamber side and a channel section on the storage chamber side, are formed, which are connected by the connection hole.
  • the closing body of the closing device is actuated from the outside via an actuator, be it electrically, magnetically or pneumatically.
  • the actuator can work depending on the number or frequency of the strokes of the displacement piston, in such a way that after the pump is switched on, the passage cross-section of the connecting channel available for the displaced hydraulic fluid is reduced with each additional pressure stroke.
  • the mode of operation of the diaphragm pump provided with a starting device according to the invention is accordingly such that the diaphragm pump is switched on and raised to a minimum speed, it not yet delivering in this state.
  • the hydraulic fluid (displacement volume) displaced by the displacement piston pulsates back and forth as an oil flow in the still open connecting channel to a greater or lesser extent without the membrane moving.
  • the membrane which cannot move to the product delivery chamber due to the system pressure in the system, migrates to the rear pressure chamber-side limitation cap or is already there. This ensures that the membrane is not overstretched when starting.
  • the diaphragm pump head in question is then gently connected to the pressure network of the system, so that overall there is a gentle start-up under load without the usual high breakaway torque being overcome and the pump drive accordingly being too strong must be oversized.
  • the locking device is actuated from the outside by means of a suitably controlled actuator.
  • the start-up characteristic of the diaphragm pump can be easily adapted to the characteristics of the pump drive by appropriate design of the closing body and the flow resistance of the individual sections of the connecting channel.
  • the closing body is actuated from the outside via electrically, hydraulically or pneumatically operating actuators, independently of the pressure change processes in the pump. In this way, different start-up characteristics can be realized, and the influence of manufacturing tolerances, stroke frequencies of the displacer piston and viscosity of the hydraulic fluid is eliminated.
  • the typical torque-speed characteristic curve for a three-cylinder pump, for example, which has no starting device is designed such that it has a high starting torque, the so-called. Breakaway torque, which is almost twice the nominal torque.
  • the dashed line shows the considerably reduced breakaway torque in a diaphragm pump provided with the starting device according to the invention, so that the pump drive must at best be designed for the nominal torque or full load torque.
  • the starting device is provided in a hydraulic diaphragm pump which has a conventional diaphragm 1. This is clamped at its edge between a pump body 2 and a pump cover 3 which is detachably attached to the end thereof and separates a delivery chamber 4 from a pressure chamber 5 filled with hydraulic fluid.
  • the diaphragm pump shown has a hydraulic diaphragm drive in the form of an oscillating displacement piston 6, which is located in the pump body 2 sealed between the pressure chamber 5 and a storage space 7 for the hydraulic fluid is displaceable.
  • the piston-side pressure chamber 5 is connected via a plurality of axial bores 8 arranged in the pump body 2 to a membrane-side pressure chamber 9, which is delimited on the one hand by the membrane 1 and on the other hand by a rear (piston-side) dome 10.
  • the membrane 1 lies against this rear limiting cap 10 at the end of the suction stroke, as shown in dashed lines in FIG. 2, while it comes to bear against a front limiting cap 11 at the end of the pressure stroke.
  • the front limiting cap 11 is formed in the pump cover 3, which has a spring-loaded inlet valve 12 and a spring-loaded outlet valve 13 in the usual manner. These two valves 12, 13 are connected via an inlet duct 14 and an outlet duct 15 to the delivery chamber 4 in such a way that the delivery medium during the suction stroke of the displacement piston to the right according to FIG. 2 6 and thus the membrane 1 is sucked into the delivery chamber 4 in the direction of the arrow via the inlet valve 12 and the inlet channel 14. During the pressure stroke of the diaphragm 1 to the left according to FIG. 2, the pumped medium is then pressed out of the pumping chamber 4 in a metered manner via the outlet channel 15 and the outlet valve 13.
  • a customary spring-loaded sniffer valve 16 is provided in the pump body 2, which connects to the pressure chamber 5 or 9 and the storage chamber 7 via channels 17, 18, 19 stands.
  • the starting device A provided in the diaphragm pump described has a connecting channel 20 which runs between the pressure chamber 5 and the storage chamber 7 and can be closed by a closing body to be explained in more detail after the pump has been started up.
  • the closing body is displaceable in a connection bore 22 which is accessible from the outside and is closed by a plug 21 and which is arranged at a kink of the connection channel 20 such that the section of the connection channel 20 on the pressure chamber side into the bottom of the connection hole 22 and the section of the connection channel 20 on the storage chamber side the side wall of the connection bore 22 opens.
  • the Starting device as a closing body on a control slide 23 which is displaceable in the connection bore 22, specifically within a sleeve 24 inserted therein.
  • the sleeve 24 is provided with a transverse through bore 25 and a longitudinal channel 26 in such a way that the flow connection between the section of the connecting channel 20 on the pressure chamber side and its section on the supply side is maintained.
  • the control slide 23 has a circumferential groove 27 such that the connecting channel 20 is open when the control slide 23 is in the starting position according to FIG. 3, but is closed when the control slide 23 is in the dashed operating position.
  • the control slide 23 which establishes the connection between the pressure chamber 5 and the storage chamber 7 via the connecting channel 20 and the channels 25, 26, 27 interacting therewith, is in the starting position according to FIG. 3 when the pump is switched on. Then when the pump is slowly started up from the minimum speed, the control slide 23 is also moved downward, so that the circumferential groove 27 provided in the control slide 23 also moves away from the connection channel 20 on the storage space side. As a result, the passage cross section of the connecting channel 20 is reduced until the control slide 23 has shifted completely downward into the operating position according to FIG. 3, in which the connecting channel 20 is completely closed. In this position, the pump has reached the delivery pressure, so that the diaphragm pump head is switched on to the system pressure network.
  • the control slide 23 is actuated via an actuator 33, which in turn can be actuated electrically, magnetically or pneumatically.
  • the actuator 33 attached to the outside of the plug 21 of the connecting bore 22 is connected to the control slide 23 via an actuating plunger 34, so that the control slide 23 according to the stroke rhythm of the displacer 6 from its starting position, in which the connecting channel 20 is open, after can be shifted below into its operating position shown in dashed lines, in which the connecting channel 20 is closed.
  • valve tappet 35 connected to the actuating tappet 34 is provided, which cooperates with a valve seat 36.
  • This valve seat 36 is formed in the connection bore 22 by a shoulder formed there on the bottom side of the section of the connecting channel 20 on the pressure chamber side. Accordingly, this valve 35, 36 - analogous to the control slide 23 - can be moved by means of the actuator 33 between a starting position in which the connecting channel 20 is open and an operating position in which the connecting channel 20 is closed.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren einer hydraulischen Membranpumpe gegen Last gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
  • Wenn eine hydraulische Membranpumpe, d.h. eine oszillierende Verdrängerpumpe, unter Last, also bei vollem Systemdruck angefahren werden muß, ist zunächst das sog. Losbrechmoment zu überwinden. Dieses liegt in der Größenordnung des doppelten Nennmomentes, was zur Folge hat, daß der Pumpenantrieb entsprechend auszulegen ist. Damit jedoch der Antrieb nicht zu stark überdimensioniert werden muß, hilft man sich in solchen Fällen, insbesondere bei großen 3-Plunger-Pumpen, mittels Installation einer sog. Anfahrschaltung auf der Produktseite, d.h. Förderseite der Pumpe. Dies bedingt jedoch den Einsatz mehrerer Stellventile in Verbindung mit einer speziellen Steuerungseinrichtung. Es sind daher für hohe Förderdrücke derartige Anfahrschaltungen sehr aufwendig und nicht ohne Probleme, vor allem wenn es sich um schwierigere Förderfluide, z.B. Suspensionen, handelt.
  • Es ist auch schon eine Anfahrschaltung bekannt (FR-A-1 069 107), die auf der Ölseite, d.h. also auf der Antriebsseite der Membranpumpe, angeordnet ist und derart ausgestaltet ist, daß sie automatisch arbeitet. Hierdurch ist es zwar möglich, ein sanftes Anfahren der Membranpumpe unter Last zu erreichen, ohne daß der Antrieb für das hohe Losbrechmoment ausgelegt werden muß. Jedoch weist eine derartige automatische Anfahrschaltung einige Unzulänglichkeiten auf. Diese liegen nicht nur darin, daß eine solche automatische Anfahrschaltung dem Einfluß von Fertigungstoleranzen, Hubfrequenzen des Verdrängerkolbens und Viskosität der Hydraulikflüssigkeit unterliegt, ohne daß es möglich ist, durch entsprechende Gegensteuerung derartige nachteilige Einflüsse auszuschalten. Hinzu kommt außerdem, daß dann, wenn die bekannte automatische Anfahrschaltung einmal eingerichtet und eingestellt ist, die Pumpe auch eine ganz bestimmte Anfahrcharakteristik aufweist, die später nicht mehr oder nur mit erheblichem Aufwand verändert werden kann.
  • Es sind auch schon Membranpumpen bekannt (US-A 3 767 326 und US-A-3 374 750), bei denen zwischen Druckraum und Vorratsraum eine Verbindungsleitung vorgesehen ist, deren Öffnung bzw. Unterbrechung ventilgesteuert ist (Chargensteuerung). Die zu diesem Zweck vorgesehenen beiden Magnetventile werden als reine Auf-Zu-Ventile gesteuert, und zwar gegensinnig, so daß es mit einer derartigen Vorrichtung nicht möglich ist, ein sanftes Ankoppeln der Pumpe an das Drucknetz zu erreichen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren sowie die Vorrichtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß sie mit geringem konstruktivem Aufwand zuverlässig arbeiten und es ermöglichen, unterschiedliche Anfahrcharakeristiken der Pumpe zu verwirklichen.
  • Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben. Die Merkmale der in Form einer Anfahreinrichtung ausgestalteten Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus Anspruch 4. Zweckmäßige Weiterbildungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen erläutert.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Unterbrechung der Verbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum von außen gesteuert, und zwar bei der Minimaldrehzahl der Pumpe, die einem Bruchteil der Nenndrehzahl entspricht.
  • Der Erfindung liegt der wesentliche Gedanke zugrunde, die Anfahreinrichtung von der Produktseite auf die Ölseite, d.h. also von der Förderseite auf die Antriebsseite zu verlegen und zu diesem Zweck zwischen dem Druckraum und dem Vorratsraum einen Verbindungskanal vorzusehen, der grundsätzlich offen ist, jedoch nach Inbetriebsetzen der Pumpe langsam oder auch schnell verschlossen wird, wodurch der Druck im Druckraum dann bis zum Förderdruck ansteigt. Das erforderliche Losbrechmoment beträgt somit nur einen Bruchteil desjenigen ohne Anfahreinrichtung, so daß sich der entscheidene Vorteil ergibt, daß der Pumpenantrieb im wesentlichen nur für das Nennmoment, nicht aber für das Losbrechmoment ausgelegt werden muß. Dies hat den weiteren Vorteil zur Folge, daß der auf das Nennmoment ausgelegte Antriebsmotor mit einem deutlich besseren Wirkungsgrad arbeitet als der ansonsten erforderliche, auf das Losbrechmoment abgestimmte und somit viel größer zu dimensionierende Antriebsmotor.
  • Die Schließeinrichtung, mittels welcher der Verbindungskanal allmählich verschließbar ist, weist erfindungsgemäß einen beweglichen Schließkörper auf. Dieser kann im Rahmen der Erfindung unterschiedliche konstruktive Ausgestaltungen besitzen, nämlich in Form eines Ventils, eines Steuerschiebers, eines Steuerkolbens oder dgl..
  • Der Schließkörper ist vorzugsweise in einer von außen zugänglichen Anschlußbohrung angeordnet, die zweckmäßigerweise derart an einem Knick des Verbindungskanals vorgesehen ist, daß hierdurch zwei Teilabschnitte des Verbindungskanals, nämlich ein druckraumseitiger sowie ein vorratsraumseitiger Kanalabschnitt, gebildet werden, die durch die Anschlußbohrung verbunden sind.
  • Erfindungsgemäß wird der Schließkörper der Schließeinrichtung von außen über einen Stellantrieb, sei es elektrisch, magnetisch oder pneumatisch, betätigt. Der Stellantrieb kann in Abhängigkeit von der Anzahl bzw. Frequenz der Hübe des Verdrängerkolbens arbeiten, und zwar derart, daß nach dem Einschalten der Pumpe der für die verdrängte Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung stehende Durchtrittsquerschnitt des Verbindungskanals bei jedem weiteren Druckhub verkleinert wird.
  • Die Funktionsweise der mit einer Anfahreinrichtung gemaß der Erfindung versehenen Membranpumpe stellt sich demgemäß derart dar, daß die Membranpumpe eingeschaltet und auf Minimaldrehzahl hochgefahren wird, wobei sie in diesem Zustand noch nicht fördert. Hierbei pulsiert die vom Verdrängerkolben verdrängte Hydraulikflüssigkeit (Hubvolumen) in dem noch offenen Verbindungskanal als Ölstrom mehr oder weniger drucklos hin und her, ohne daß sich die Membran bewegt. Die Membran, die sich aufgrund des in der Anlage herrschenden Systemdrucks zum Produktförderraum nicht bewegen kann, wandert zur hinteren druckraumseitigen Begrenzungskalotte bzw. liegt dieser schon an. Dadurch wird sichergestellt, daß die Membran beim Anfahren nicht überdehnt wird. Durch langsames oder auch plötzliches Schließen des Verbindungskanals mittels der per Stellantrieb gesteuerten Schließeinrichtung wird der betreffende Membranpumpenkopf dann sanft dem Drucknetz der Anlage zugeschaltet, so daß sich insgesamt ein sanftes Anfahren unter Last ergibt, ohne daß das übliche hohe Losbrechmoment überwunden und demgemäß der Pumpenantrieb zu stark überdimensioniert werden muß.
  • Wie schon dargelegt, wird die Schließeinrichtung von außen mittels eines geeignet gesteuerten Stellantriebes betätigt.
  • Durch entsprechende Gestaltung des Schließkörpers sowie der Strömungswiderstände der einzelnen Abschnitte des Verbindungskanals läßt sich die Anfahrcharakteristik der Membranpumpe leicht an die Eigenarten des Pumpenantriebes anpassen.
  • Hierbei wird die Betätigung des Schließkörpers über elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch arbeitende Stellglieder von außen durchgeführt, und zwar unabhängig von den Druckwechselvorgängen in der Pumpe. Auf diese Weise können unterschiedliche Anfahrcharakteristiken verwirklicht werden, und es wird der Einfluß von Fertigungstoleranzen, Hubfrequenzen des Verdrängerkolbens und Viskosität der Hydraulikflüssigkeit ausgeschaltet.
  • Insgesamt sind damit die Vorteile der Erfindung darin zu sehen,
    • daß aufwendige und geräuschintensive Anfahrschaltungen auf der Förderseite der Pumpe entfallen können,
    • daß Bedienungsfehler in jedem Fall ausgeschlossen sind,
    • daß der Pumpenantrieb für die Betriebsbedingungen, wie Nenndrehmoment, Nennstrom usw., ausgelegt werden kann, wobei sich vor allen Dingen bei einem drehzahlverstellbaren Pumpenantrieb erhebliche Einsparungen in der Anschaffung sowie beim Betrieb der Pumpe ergeben,
    • daß Kupplungen, Getriebe und Pumpe ohne lebensdauermindernde Anfahrstöße betrieben werden können,
    • daß hydrodynamische Gleitlager erst belastet werden, wenn sich bei der Mindestdrehzahl ein tragfähiger Schmierfilm aufgebaut hat, und
    • daß aufgrund der Flexibilität der Anfahreinrichtung das Anlaufverhalten der Pumpe auf die Eigenarten des Antriebes abgestimmt werden kann.
  • Die Erfindung wird im folgenden in Form mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch im Diagramm den typischen Verlauf einer Drehmomentkennlinie über der Drehzahl für eine Dreizylinderpumpe - sowohl ohne als auch mit Anfahreinrichtung;
    Fig. 2
    im Längsschnitt eine mit der Anfahreinrichtung gemäß der Erfindung versehene Membranpumpe;
    Fig. 3
    vergrößert im Schnitt das Detail A gemäß Fig. 2, wobei die Betätigung der Schließeinrichtung über einen Stellantrieb erfolgt, mit einem Steuerschieber als Schließkörper, und
    Fig. 4
    eine abgewandelte Ausführungsform mit einem Ventil als Schließkörper.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die typische Drehmoment-Drehzahlkennlinie für beispielsweise eine Dreizylinderpumpe, die keine Anfahreinrichtung aufweist, derart ausgebildet, daß diese ein hohes Anfahrmoment, das sog. Losbrechmoment, aufweist, welches fast beim doppelten Nennmoment liegt. Demgegenüber Zeigt die gestrichelt dargestellte Linie das beträchtlich verringerte Losbrechmoment bei einer mit der erfindungsgemäßen Anfahreinrichtung versehenen Membranpumpe, so daß demgemäß der Pumpenantrieb allenfalls für das Nennmoment bzw. Volllastmoment ausgelegt werden muß.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Anfahreinrichtung bei einer hydraulischen Membranpumpe vorgesehen, die eine übliche Membran 1 aufweist. Diese ist an ihrem Rand zwischen einem Pumpenkörper 2 sowie einem hieran stirnseitig lösbar festgelegten Pumpendeckel 3 eingespannt und trennt einen Förderraum 4 von einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckraum 5. Die dargestellte Membranpumpe weist einen hydraulischen Membranantrieb in Form eines oszillierenden Verdrängerkolbens 6 auf, der im Pumpenkörper 2 abgedichtet zwischem dem Druckraum 5 und einem Vorratsraum 7 für die Hydraulikflüssigkeit verschiebbar ist. Der kolbenseitige Druckraum 5 steht über mehrere im Pumpenkörper 2 angeordnete axiale Bohrungen 8 mit einem membranseitigen Druckraum 9 in Verbindung, der einerseits durch die Membran 1 sowie andererseits durch eine hintere (kolbenseitige) Kalotte 10 begrenzt ist. Die Membran 1 liegt dieser hinteren Begrenzungskalotte 10 am Ende des Saughubes an, wie gestrichelt in Fig. 2 dargestellt, während sie am Ende des Druckhubes zur Anlage an eine vordere Begrenzungskalotte 11 kommt.
  • Die vordere Begrenzungskalotte 11 ist im Pumpendeckel 3 gebildet, der in der üblichen Weise ein federbelastetes Einlaßventil 12 sowie ein federbelastetes Auslaßventil 13 aufweist. Diese beiden Ventile 12, 13 stehen über einen Einlaßkanal 14 sowie einen Auslaßkanal 15 derart mit dem Förderraum 4 in Verbindung, daß das Fördermedium bei dem nach rechts gemäß Fig. 2 erfolgenden Saughub des Verdrängerkolbens 6 und damit der Membran 1 in Pfeilrichtung über das Einlaßventil 12 und den Einlaßkanal 14 in den Förderraum 4 angesaugt wird. Bei dem nach links gemäß Fig. 2 erfolgenden Druckhub der Membran 1 wird dann das Fördermedium über den Auslaßkanal 15 und das Auslaßventil 13 in Pfeilrichtung dosiert aus dem Förderraum 4 herausgedrückt.
  • Um am Ende des Saughubes eine Überlastung der Membran 1 sowie das Auftreten von Kavitation zu verhindern, ist im Pumpenkörper 2 ein übliches federbelastetes Schnüffelventil 16 vorgesehen, das über Kanäle 17, 18, 19 mit dem Druckraum 5 bzw. 9 und dem Vorratsraum 7 in Verbindung steht.
  • Die bei der beschriebenen Membranpumpe vorgesehene Anfahreinrichtung A weist einen Verbindungskanal 20 auf, der zwischen Druckraum 5 sowie Vorratsraum 7 verläuft und durch einen nachstehend näher zu erläuternden Schließkörper nach Inbetriebsetzen der Pumpe verschließbar ist. Der Schließkörper ist in einer von außen zugänglichen, durch einen Stopfen 21 verschlossenen Anschlußbohrung 22 verschiebbar, die derart an einem Knick des Verbindungskanals 20 angeordnet ist, daß der druckraumseitige Abschnitt des Verbindungskanals 20 in den Boden der Anschlußbohrung 22 und der vorratsraumseitige Abschnitt des Verbindungskanals 20 in die Seitenwand der Anschlußbohrung 22 mündet.
  • Verschiedene konstruktive Ausführungsbeispiele der im wesentlichen aus dem Verbindungskanal 20 und dem hiermit zusammenwirkenden Schließkörper bestehenden Anfahreinrichtung A werden nachstehend anhand der Fig. 3 und 4 im einzelnen erläutert.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist die Anfahreinrichtung als Schließkörper einen Steuerschieber 23 auf, der in der Anschlußbohrung 22, und zwar speziell innerhalb einer hierin eingesetzten Hülse 24,verschiebbar ist. Die Hülse 24 ist derart mit einer querverlaufenden Durchgangsbohrung 25 und einem Längskanal 26 versehen, daß die Strömungsverbindung zwischen dem druckraumseitigen Abschnitt des Verbindungskanals 20 und dessen vorratsseitigem Abschnitt aufrechterhalten ist. An einer bestimmten Stelle seines Umfangs weist der Steuerschieber 23 eine Umfangsnut 27 auf, derart daß der Verbindungskanal 20 bei in Startstellung gemäß Fig. 3 befindlichem Steuerschieber 23 offen, jedoch verschlossen ist, wenn sich der Steuerschieber 23 in der gestrichelten Betriebsstellung befindet.
  • Wie schon eingangs dargelegt, befindet sich der Steuerschieber 23, der über den Verbindungskanal 20 und die hiermit zusammenwirkenden Kanäle 25, 26, 27 die Verbindung zwischen dem Druckraum 5 und dem Vorratsraum 7 herstellt, beim Einschalten der Pumpe in der Startstellung gemäß Fig. 3. Wenn dann die Pumpe langsam von Minimaldrehzahl hochgefahren wird, wird auch der Steuerschieber 23 nach unten bewegt, so daß sich auch die im Steuerschieber 23 vorgesehene Umfangsnut 27 vom vorratsraumseitigen Verbindungskanal 20 wegbewegt. Hierdurch wird der Durchtrittsquerschnitt des Verbindungskanals 20 verkleinert, und zwar so lange, bis sich der Steuerschieber 23 vollständig nach unten in die Betriebsstellung gemäß Fig. 3 verschoben hat, in welcher der Verbindungskanal 20 vollständig geschlossen ist. In dieser Stellung hat die Pumpe den Förderdruck erreicht, so daß der Membranpumpenkopf dem Drucknetz der Anlage zugeschaltet wird.
  • Die Betätigung des Steuerschiebers 23 erfolgt über einen Stellantrieb 33, der seinerseits elektrisch, magnetisch oder pneumatisch betätigt werden kann. Zu diesem Zweck steht der außen am Verschlußstopfen 21 der Anschlußbohrung 22 angebrachte Stellantrieb 33 über einen Betätigungsstößel 34 mit dem Steuerschieber 23 in Verbindung, so daß der Steuerschieber 23 entsprechend dem Hubrhythmus des Verdrängerkolbens 6 aus seiner Startstellung, in welcher der Verbindungskanal 20 offen ist, nach unten in seine gestrichelt dargestellte Betriebsstellung verschoben werden kann, in welcher der Verbindungskanal 20 geschlossen ist.
  • Bei der gegenüber Fig. 3 abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist anstelle des Steuerschiebers 23 ein mit dem Betätigungsstößel 34 verbundener Ventilstößel 35 vorgesehen, der mit einem Ventilsitz 36 zusammenwirkt. Dieser Ventilsitz 36 ist in der Anschlußbohrung 22 durch eine dort bodenseitig geformte Schulter des druckraumseitigen Abschnittes des Verbindungskanals 20 gebildet. Demgemäß läßt sich dieses Ventil 35, 36 - analog dem Steuerschieber 23 - mittels des Stellantriebs 33 zwischen einer Startstellung, in welcher der Verbindungskanal 20 offen ist, und einer Betriebsstellung bewegen, in welcher der Verbindungskanal 20 geschlossen ist.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Anfahren einer hydraulischen Membranpumpe gegen Last mit Hilfe einer Anfahrschaltung, wobei die Betätigung einer einen Förderraum von einem Hydraulikraum trennenden Mebran durch einen zwischen dem Druckraum und einem Hydraulikvorratsraum verschiebbaren oszillierenden Verdrängerkolben erfolgt und wobei beim Anlauf der Pumpe in einem offenen Verbindungsweg (20) zwischen Druckraum (5) und Vorratsraum (7) ein Hubvolumen der Hydraulikflüssigkeit durch den Verdrängerkolben (6) transportiert wird, worauf sodann die Bewegung der Membran (1) an die Verschiebung des Verdrängerkolbens (6) dadurch angekoppelt wird, daß die Verbindung zwischen Druckraum (5) und Vorratsraum (7) unterbrochen wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Unterbrechung der Verbindung zwischen Druckraum (5) und Vorratsraum (7) von außen gesteuert bei der Minimaldrehzahl der Pumpe, die einem Bruchteil der Nenndrehzahl entspricht, erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubvolumen der Hydraulikflüssigkeit im Verbindungsweg (20) zwischen Druckraum (5) und Vorratsraum (7) zirkuliert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubvolumen der Hydraulikflüssigkeit im Verbindungsweg (20) zwischen Druckraum (5) und Vorratsraum (7) aufgrund des Verdrängerkolbens (6) derart strömt, daß es pulsiert.
  4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die Membranpumpe versehen ist mit wenigstens einer einen Förderraum (4) von einem Hydraulik-Druckraum (5) trennenden Membran (1), die an ihrem Rand zwischen dem Pumpenkörper (2) und einem Pumpendekkel (3) eingespannt ist, und mit einem hydraulischen Membranantrieb in Form eines oszillierenden Verdrängerkolbens (6), der im Pumpenkörper (2) zwischen dem Druckraum (5) und einem Hydraulikvorratsraum (7) verschiebbar ist, und wobei auf der Pumpenantriebsseite zwischen dem Druckraum (5) und dem Vorratsraum (7) ein Verbindungskanal (20) vorgesehen ist, der beim Anlauf der Pumpe die vom Verdrängerkolben (6) im Druckraum (5) verdrängte Hydraulikflüssigkeit in den Vorratsraum (7) zurückführt und im Verlauf der weiteren Hübe des Verdrängerkolbens (6) durch eine Schließeinrichtung (A) verschließbar ist, so daß der Druck im Druckraum (5) bis zum Förderdruck ansteigt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Steuerung der Schließeinrichtung (A) von außen über einen Stellantrieb (33) erfolgt, wobei der Schließzeitpunkt und/oder die Schließgeschwindigkeit veränderbar sind, und daß die Schließeinrichtung (A) einen beweglichen Schließkörper (23; 35, 36) aufweist, der zwischen einer Startstellung, in der er den Durchtrittsquerschnitt des Verbindungskanals (20) freigibt, und einer Betriebsstellung verschiebbar ist, in welcher der Durchschnittsquerschnitt des Verbindungskanals (20) verschlossen ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (33) in Abhängigkeit von der Anzahl bzw. Frequenz der Hübe des Verdrängerkolbens (6) arbeitet derart, daß nach dem Einschalten der Pumpe der für die verdrängte Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung stehende Durchtrittsquerschnitt des Verbindungskanals (20) bei jedem weiteren Druckhub verkleinert wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper ein Ventil (35, 36) ist, dessen Ventilkörper (35) mit einem im Verbindungskanal (20) gebildeten Ventilsitz (36) zusammenwirkt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper ein Steuerschieber (23) ist, der im Strömungsweg des Verbindungskanals (20) angeordnet ist und über einen Durchlaßkanal (27) die Größe des Durchtrittsquerschnitts des Verbindungskanals (20) steuert.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (23; 35, 36) in einer von außen zugänglichen Anschlußbohrung (22) verschiebbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußbohrung (22) derart an einem Knick des Verbindungskanals (20) angeordnet ist, daß der druckraumseitige Abschnitt des Verbindungskanals (20) in den Boden der Anschlußbohrung (22) und der vorratsraumseitige Abschnitt des Verbindungskanals (20) in die Wand der Anschlußbohrung (22) ausmündet.
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