EP0547404B1 - Hydraulically driven membrane pump with limitation of the membrane movement - Google Patents

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EP0547404B1
EP0547404B1 EP19920119928 EP92119928A EP0547404B1 EP 0547404 B1 EP0547404 B1 EP 0547404B1 EP 19920119928 EP19920119928 EP 19920119928 EP 92119928 A EP92119928 A EP 92119928A EP 0547404 B1 EP0547404 B1 EP 0547404B1
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EP
European Patent Office
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diaphragm
valve
chamber
working chamber
membrane
Prior art date
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EP19920119928
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German (de)
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EP0547404A1 (en
Inventor
Roland Dipl.-Ing. Hessenberger
Waldemar Dipl.-Ing. Horn
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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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/06Pumps having fluid drive
    • F04B43/067Pumps having fluid drive the fluid being actuated directly by a piston

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a hydraulically driven diaphragm pump according to the preamble of claim 1.
  • Bei einer bekannten Membranpumpe der gattungsgemäßen Art (DE-PS 23 33 876), die einen hydraulischen Membranantrieb aufweist und mit einer sog. freischwingenden Membran, insbesondere Kunststoffmembran, ausgeführt ist, ist eine membranlagengesteuerte Leckergänzungseinrichtung vorgesehen. In one known diaphragm pump of the generic kind (DE-PS 23 33 876) having a hydraulic diaphragm drive and is designed with a so-called. Freely vibrating membrane, in particular a plastic membrane, a diaphragm position-controlled leak replenishment device is provided.
  • Aufgrund der Anordnung einer freischwingenden Membran entfällt eine mechanische Begrenzung des Membranhubes in Richtung Förderraum, beispielsweise mittels einer Lochplatte. Due to the arrangement of a freely oscillating membrane a mechanical limit eliminates the diaphragm stroke in the direction of the delivery chamber, for example by means of a perforated plate. Dies ermöglicht die Ausbildung eines freien, ungestörten Förderraumes, was für den Anwender eine Reihe von Vorteilen erbringt. This enables the formation of a free, uninterrupted delivery space, which provides a number of advantages for the user. So ergeben sich im Förderraum nur geringe Strömungsverluste, was sich bei hoher Viskosität der Förderflüssigkeit vorteilhaft auswirkt. Thus resulting in the delivery chamber only small flow losses, which is beneficial at high viscosity of the liquid. Weiterhin ist ein derartig ausgestalteter Förderraum gut geeignet zur Förderung grobkörniger und fasriger Suspensionen. Further, a such Enriched delivery chamber suitable for promoting coarse and fibrous suspensions. Schließlich läßt sich ein derartiger Förderraum leicht reinigen. Finally, such a pumping chamber can be easily cleaned. Dies ist dann von Bedeutung, wenn die Membranpumpe auf lebensmitteltechnischem Gebiet zum Einsatz gelangen soll. This is important when the diaphragm pump on food technical field should be employed.
  • Die fehlende mechanische Abstützung der Membran im Förderraum erfordert jedoch, daß geeignete konstruktive Maßnahmen im Hydraulikraum ergriffen werden, um eine Überdehnung der Membran beim Druckhub in Richtung Förderraum zu verhindern. However, the lack of mechanical support of the membrane in the pumping chamber requires that appropriate constructive measures are taken in the hydraulic chamber in order to prevent over-stretching of the membrane during the pressure stroke towards pumping chamber.
  • Hinsichtlich der bei der bekannten Membranpumpe vorgesehenen Leckergänzungseinrichtung hat sich diejenige des membranlagengesteuerten Typs durchgesetzt. In the arrangements of the known diaphragm pump leakage compensating means has the one set by the diaphragm position-controlled type. Dies bedeutet, daß die Membran selbst die Betätigung eines Steuerventils übernimmt, wobei ein von der Membran gesteuerter Steuerschieber, der im Bereich des Verbindungskanals zwischen Membranarbeitsraum und Kolbenarbeitsraum verschiebbar geführt ist, in der Saughubendstellung der Membran eine Verbindung vom Vorratsraum zum Kolbenarbeitsraum öffnet. This means that the diaphragm itself takes over the operation of a control valve, wherein a controlled by the diaphragm control slide which is displaceably guided in the region of the connecting duct between diaphragm working chamber and piston working chamber, a connection from the reservoir open in the suction stroke of the diaphragm to the piston working space. Die Leckergänzung kann und soll nur dann erfolgen, wenn die Membran eine vorbestimmte Grenzposition am Ende des Saughubes erreicht hat. The leakage compensation can and should only be done when the diaphragm has reached a predetermined limit position at the end of the intake stroke.
  • Weitere Ausführungsformen derartiger Leckergänzungseinrichtungen von Membranpumpen sind in DE-PS 28 43 054 sowie in FR-PS 24 92 473 beschrieben. Other embodiments of such leakage compensating means of diaphragm pumps are described in DE-PS 28 43 054 and in FR-PS 24 92 473rd
  • Die Steuerung der Leckergänzung durch die Membranlage bringt im Vergleich zur druckgesteuerten Leckergänzung mit einem Schnüffelventil eine Reihe weiterer Vorteile. The control of the leakage compensation through the membrane layer brings compared to the pressure-controlled leak replenishment with a poppet valve a number of other advantages. So können einerseits große Saughöhen überwunden werden, wobei die Saughöhe allein durch den Dampfdruck der Förderflüssigkeit und Hydraulikflüssigkeit begrenzt ist. So high suction heights can be overcome on the one hand, the suction head is limited only by the vapor pressure of the pumped liquid and the hydraulic fluid. Andererseits sind Überladungen des Hydraulikraums, wie sie bei der druckgesteuerten Leckergänzung durch Unterdruckspitzen auftreten können, ausgeschlossen. On the other hand, overloads the hydraulic chamber, which can occur when pressure controlled leak replenishment by negative pressure spikes excluded. Derartige ausgeprägte Unterdruckspitzen treten vorzugsweise bei großen Hochdruckmembranpumpen zu Beginn der Saugphase auf, wenn die Flüssigkeitssäule in der Saugleitung beim Öffnen des Saugventils ruckartig beschleunigt wird. Such strong negative pressure peaks likely to occur in large high-pressure diaphragm pumps at the beginning of the suction phase when the liquid column is accelerated abruptly to the suction line when opening the suction valve. Schließlich ermöglicht die membranlagengesteuerte Leckergänzung das Anschnüffeln von Hydraulikflüssigkeit bei einem geringen Differenzdruck von beispielsweise weniger als 0,3 bar, dh der Absolutdruck bleibt bei etwa 0,7 bar. Finally, the diaphragm position-controlled leak replenishment allows Anschnüffeln of hydraulic fluid at a low differential pressure, for example less than 0.3 bar, ie the absolute pressure is about 0.7 bar at. Dadurch kann die Gasbildung im Hydraulikraum weitgehend vermieden werden, was entsprechende Vorteile hinsichtlich der Förderleistung und der Fördergenauigkeit erbringt. This allows the gas formation is largely avoided in the hydraulic chamber, which provides corresponding benefits in terms of capacity and delivery accuracy. Demgegenüber erfordert die druckgesteuerte Leckergänzung eine relativ hohe Einstellung des Differenzdruckes am Schnüffelventil von beispielsweise 0,6 bar, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. In contrast, the pressure-controlled leak replenishment requires a relatively high setting of the differential pressure at the poppet valve, for example, 0.6 bar, in order to ensure safe operation. Die dadurch bewirkte Druckabsenkung im Hydraulikraum während des Schnüffelvorgangs auf beispielsweise 0,4 bar Absolutdruck führt zu einer verstärkten Gasbildung. The thus effected reduction in pressure in the hydraulic chamber during the sniffing process, for example, 0.4 bar absolute pressure leads to an increased gas formation. Dies hat eine verminderte Förderleistung und Fördergenauigkeit zur Folge. This results in a reduced flow rate and delivery accuracy.
  • In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß die bekannten Membranpumpen der zur Rede stehenden Art noch bestimmte Schwächen aufweisen, deren Beseitigung wünschenswert ist. In practice, however, has shown that the known diaphragm pumps of the type in question still have certain weaknesses, their removal is desirable. So muß vor Inbetriebnahme der Pumpe dafür gesorgt werden, daß die Membran im Bezug auf den Kolben auf keinen Fall zu weit in Richtung Förderraum ausgelenkt ist. Thus, the pump must be ensured that before start-up, the membrane in relation to the piston in any case is far deflected in the direction of the delivery chamber. Im Hydraulikraum darf sich weiterhin nur eine vorbestimmte Menge an Hydraulikflüssigkeit befinden, da eine zu große Menge an Hydraulikflüssigkeit beim ersten ausgeführten Druckhub des Kolbens zu einer Überdehnung oder gar zum Bersten der Membran führen würde. In the hydraulic chamber only a predetermined amount of hydraulic fluid may continue to find because a would lead to large amount of hydraulic fluid at the first running pressure stroke of the piston to an overstretching or even bursting of the membrane. Wenn demgegenüber eine zu geringe Menge an Hydraulikflüssigkeit vorhanden ist, wird die fehlende Flüssigkeitsmenge automatisch mittels der Leckergänzungseinrichtung am Ende des ersten Saughubes ergänzt. In contrast, when an insufficient amount of hydraulic fluid is present, the missing amount of liquid is added automatically by means of the leak replenishment device at the end of the first suction stroke.
  • Die manuelle Positionierung der Membran vor dem Start der Pumpe ist relativ aufwendig. The manual positioning of the membrane prior to the start of the pump is relatively expensive. Sie wird üblicherweise derart durchgeführt, daß eine Verbindung zwischen Hydraulikraum und Vorratsraum geschaffen wird, was beispielsweise durch Entfernen des Druckbegrenzungsventils erfolgt. It is usually carried out such that a connection between the hydraulic chamber and storage chamber is provided which is effected for example by removing the pressure limiting valve. Die Membran wird dann dadurch in Richtung ihres Antriebs gedrückt, daß auf der Saugseite der Pumpe Überdruck angewandt wird, der demgemäß auch die förderraumseitige Membranfläche beaufschlagt. The membrane is then characterized pressed in the direction of its drive, that excess pressure is applied to the suction side of the pump, thus also applied to the delivery chamber side membrane area. Wenn sich dann die Membran in Richtung ihres Antriebs bewegt, wird gleichzeitig Hydraulikflüssigkeit vom Hydraulikraum in den Vorratsraum verdrängt. Then, when the diaphragm moves in the direction of its drive, hydraulic fluid is displaced from the hydraulic chamber into the reservoir at the same time.
  • Diese gesondert durchgeführte Membranpositionierung muß im Einzelfall auch nach einem längeren Stillstand der Pumpe wiederholt werden, um das Risiko zu beseitigen, daß sich die Membran, wie dies üblicherweise zu erwarten ist, während der Betriebsunterbrechung in Richtung Pumpendeckel bewegt hat. This separately conducted diaphragm positioning must be repeated in individual cases after a prolonged stoppage of the pump to eliminate the risk of the membrane, as is usually expected during the service interruption has moved toward pump cover. Mit einer derartigen - unerwünschten - Membranverlagerung ist immer dann zu rechnen, wenn während der Betriebspause ein Unterdruck am Saugventil oder Druckventil des Förderraums ansteht. With such an - undesirable - membrane displacement is always to be expected, when a negative pressure at the suction valve or discharge valve of the delivery chamber is present during the idle period. Der zum Beispiel am Saugventil herrschende Unterdruck kann sich über das statisch nie ganz dichte Saugventil in den Förderraum sowie in den Hydraulikraum fortpflanzen und führt dann dazu, daß Hydraulikflüssigkeit, zB über die Kolbenabdichtung, vom Vorratsraum in den Hydraulikraum gesaugt wird. Which, for example at the suction valve prevailing negative pressure can propagate via the static never quite tight suction valve into the pumping chamber and the hydraulic chamber and then causes hydraulic fluid, for example, is drawn over the piston seal from the pantry into the hydraulic chamber.
  • Die beschriebene aufwendige, gleichwohl notwendige Inbetriebnahme der Membranpumpe wirkt sich besonders nachteilig bei modernen Dreifachmembranpumpen aus, bei denen die anfängliche Membranpositionierung an drei Pumpenköpfen vorzunehmen ist. The elaborate, however necessary commissioning of the diaphragm pump described has a particularly disadvantageous for modern triple diaphragm pumps, where the initial membrane positioning is carried out on three pump heads. Diese Membranpositionierung läßt sich zwar mit Magnetventilen, die zwischen Hydraulikraum und Vorratsraum eingebaut sind, vereinfachen. This membrane positioning can be true with solenoid valves, which are installed between the hydraulic chamber and pantry, simplify. Jedoch bleibt der konstruktive und steuerungstechnische Aufwand in jedem Fall erheblich. However, the design and control technical expenditure remains significantly in any case. Auch ist es nicht immer einfach, den notwendigen Überdruck auf der Saugseite der Pumpe zur Verfügung zu stellen, um die Membran in Richtung ihres Antriebes zu drücken. it is not always easy to provide the necessary pressure on the suction side of the pump available to the membrane in the direction to press their drive.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Membranpumpe der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß der Membranhub in beiden Richtungen mit einfachen Mitteln funktionssicher begrenzt ist und daß die Inbetriebnahme der Pumpe ohne manuelle Vorarbeiten zur Beeinflussung der Membranlage durchgeführt werden kann. Starting from this prior art, the invention has for its object to design the diaphragm pump of the generic type such that the cone excursion is limited functionally reliable in both directions by simple means and that the start-up of the pump can be done without manual preparations for influencing the diaphragm layer ,
  • Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. The characteristics of the created to achieve this object, the invention will be apparent from claim 1. Advantageous embodiments thereof are described in the further claims.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Einrichtungen zur Begrenzung des Membranhubes in beiden Richtungen am ohnehin vorhandenen Steuerschieber der Leckergänzungseinrichtung vorzusehen. The invention is based on the idea to provide the means for limiting the diaphragm stroke in both directions at the already existing control slide of the leak replenishment device. Hierdurch ergibt sich eine verblüffend einfache, gleichwohl funktionssichere Ausgestaltung. This results in an amazingly simple, however functionally reliable design. Gleichzeitig ist gewährleistet, daß die Pumpe in Betrieb genommen werden kann, ohne daß zum zweck der Beeinflussung der Membranlage manuelle Vorarbeiten durchgeführt werden müssen. At the same time ensures that the pump can be operated without the need to be performed for purpose of influencing the membrane sheet manual preparations.
  • Die erfindungsgemäß ausgestaltete Membranpumpe bedient sich hinsichtlich der in beiden Hubrichtungen vorgesehenen Begrenzung des Membranweges eines doppelten bzw. kombinierten Prinzips. The invention designed according to the diaphragm pump is operated in the arrangements in both stroke directions limiting the path of a double membrane or combined principle. Dieses besteht darin, daß einerseits die Membranhubbegrenzung in der Saughubendstellung auf rein mechanische Weise, nämlich mittels der durch Stützteller und zugeordnete Pumpenkörperfläche gebildeten, der natürlichen Membrangeometrie angepaßten, nahezu spaltfreien Abstützfläche, erfolgt, während andererseits die Membranhubbegrenzung in der Druckhubgrenzstellung rein hydraulisch bewirkt wird, indem das am kolbenseitigen Ende des Steuerschiebers vorgesehene Ventilglied die hydraulische Verbindung vom Kolbenarbeitsraum zum Membranarbeitsraum unterbricht. This is that on the one hand Membranhubbegrenzung in the suction stroke in a purely mechanical manner, namely by means of the plane formed by the support plate and associated pump body surface, the natural diaphragm geometry adapted to, virtually gap-free support surface takes place, while on the other hand, the Membranhubbegrenzung is purely effected hydraulically in the pressure stroke, by which is provided on the piston end of the spool valve member interrupts the hydraulic connection from the piston working chamber to the diaphragm working chamber. Im letztgenannten Fall wird dann überschüssiges Hydrauliköl über das vorgesehene Druckbegrenzungsventil in den Hydraulikvorratsraum verdrängt. In the latter case excess hydraulic fluid is then displaced over the intended pressure relief valve in the hydraulic reservoir.
  • Durch die Erfindung wird somit das Prinzip verwirklicht, daß auf der Basis der mittels des Steuerschiebers erfolgenden membranlagengesteuerten Leckergänzung eine membranlagengesteuerte Weg- bzw. Hubbegrenzung der Membran sowohl in Richtung Druckhub als auch in Richtung Saughub bewirkt wird. By the invention, the principle is thus realized that a diaphragm position-controlled displacement or stroke limitation of the membrane is effected as well as in the direction of the intake stroke both in the direction the pressure stroke on the basis of taking place by means of the control slide diaphragm position-controlled leak replenishment. Hierbei erfolgt, wie schon dargelegt, in der Saughubendstellung der Membran eine vollkommen mechanische Membranabstützung mittels einer nahezu spaltfreien mechanischen Abstützfläche. takes place here, as already stated, in the suction stroke of the diaphragm a completely mechanical diaphragm support by means of a virtually gap-free mechanical support surface. Diese wird durch den entsprechend ausgebildeten, am membranseitigen Ende des Steuerschiebers angeordneten Stützteller in Verbindung mit der zugeordneten Pumpenkörperfläche des Membranarbeitsraumes gebildet. This is formed by the correspondingly constructed, arranged at the membrane-side end of the spool support plate in conjunction with the associated pump body surface of the diaphragm working chamber.
  • In diesem Zusammenhang kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß die mechanische Abstützfläche bohrungsfrei ausgebildet ist, was sich als besonders vorteilhaft bei der Anwendung der Erfindung für Hochdruckmembranpumpen erweist. In this connection, in an advantageous embodiment of the invention it can be provided that the mechanical support surface is constructed bore-free, which proves to be particularly advantageous in the application of the invention for high-pressure diaphragm pumps.
  • Zweckmäßigerweise ist das zweite Steuerventil, mittels dem die hydraulische Begrenzung des Membranhubes in der Druckhubend- bzw. Grenzstellung erfolgt, als Tellerventil ausgebildet, dessen Ventilteller, sei es in Form einer Tellerscheibe, einer Tellerschale oder dgl., in der Druckhubendstellung den bzw. die Verbindungskanäle verschließt. Conveniently, the second control valve, by means of which the hydraulic limitation of the diaphragm stroke in the Druckhubend- or limit position is formed as a plate valve whose valve plate was there in the form of a round disc, a disc tray or the like., In the pressure stroke the or the connecting channels closes.
  • In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung kann der Steuerschieber der Leckergänzungseinrichtung, der an seinem membranseitigen Ende den hiermit fest verbundenen Stützteller aufweist, derart ausgestaltet sein, daß auch das am kolbenseitigen Ende vorgesehene Ventilglied des zweiten Steuerventils hiermit fest verbunden ist. In an expedient embodiment of the invention, the control slide of the leak replenishment device which comprises at its diaphragm-side end of the hereby fixed to the support plate to be designed such that also provided on the piston-side end of valve member of the second control valve hereby is fixedly connected.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist es jedoch von Vorteil, wenn das Ventilglied des zweiten Steuerventils am einen Ende eines Ventilstößels befestigt ist, der seinerseits verschiebbar im Steuerschieber des ersten Steuerventils, koaxial zu diesem, geführt ist und mit seinem anderen Ende unter Federkraft der Membran anliegt, so daß er die Membran auf dem gesamten Membranhub abtastet. In the invention, however, it is advantageous if the valve member of the second control valve is attached to one end of a valve tappet, which is in turn displaceable in the control slide of the first control valve, coaxially to this guided and bears with its other end under spring force of the diaphragm, so as to scan the membrane on the entire diaphragm stroke.
  • In Verbindung mit einer derartigen Ausgestaltung ist es von Vorteil, wenn der Steuerschieber des ersten Steuerventils in Richtung der Membran durch eine Feder vorgespannt ist, die stärker ist als die den Ventilstößel des zweiten Steuerventils vorspannende Feder. In connection with such embodiment it is advantageous if the control slide is biased in the direction of the first control valve of the diaphragm by a spring which is provided as the valve tappet of the second control valve biasing spring stronger. Es liegt hierbei im Rahmen der Erfindung, daß die den Ventilstößel des zweiten Steuerventils vorspannende Feder am Steuerschieber selbst abgestützt ist. It is this within the scope of the invention that the valve stem of the second control valve biasing spring is supported on the spool itself.
  • Da es für den Steuerschieber im Gegensatz zum Ventilstößel des zweiten Steuerventils nicht erforderlich ist, daß dieser dem gesamten Hubweg der Membran folgt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Steuerschieber an seinem kolbenseitigen Ende einen Anschlag aufweist, der den Verschiebeweg des Steuerschiebers in Richtung des Membrandruckhubes begrenzt. Since it is not necessary for the control slide in contrast to the valve plunger of the second control valve so that this follows the entire stroke length of the membrane, the invention provides, that the control slide has a stop at its piston-side end, which limits the displacement of the control slide in the direction of Membrandruckhubes , Dadurch folgt der Steuerschieber, wenn sich die Membran aus ihrer Saughubendstellung in Richtung Druckhub bewegt, der Membran lediglich in einem bestimmten Bereich, der vorzugsweise 30 - 40 % des gesamten Membranhubes beträgt. Characterized follows the control slide, when the membrane moves from its suction stroke end position in the direction of the pressure stroke, the diaphragm only in a certain area, which is preferably 30 - 40% of the entire diaphragm stroke. Dies bedeutet maW, daß der Steuerschieber, wenn die Membran aus ihrer Druckhubendstellung in die Saughubendstellung zurückkehrt, von der Membran lediglich auf den letzten 30 - 40 % des Saughubes betätigt bzw. gegen Federkraft zurückgeschoben wird. This means in other words that the control slide when the diaphragm returns from its pressure stroke in the suction stroke of the diaphragm only on the last 30 - 40 is actuated% of the suction stroke or pushed back against spring force.
  • Wie schon dargelegt, tastet bei derjenigen Ausführungsform, bei der das zweite Steuerventil gesondert zum ersten Steuerventil vorgesehen ist, der Ventilstößel des Ventiltellers, durch die Kraft seiner Druckfeder gestützt, die Membran auf dem gesamten Membranhub ab. As already stated, samples in the embodiment in which the second control valve is provided separately for the first control valve, the valve tappet of the valve disk, supported by the force of its compression spring, the diaphragm over the entire diaphragm stroke from. Das zweite Steuerventil arbeitet völlig unabhängig vom ersten Steuerventil, dh es tastet die Membran auch dann noch ab, wenn die Funktion des ersten Steuerventils, zB durch Schmutzeinwirkung, gestört ist. The second control valve operates completely independently of the first control valve, it ie the membrane samples even from even if the function of the first control valve, for example, is disturbed by dirt. Während des normalen Pumpenbetriebes, wenn die Membran in ihrem vorgegebenen Bereich arbeitet, läuft der Ventilstößel gleichsam leer mit. During the normal pumping operation, when the membrane is operating in its predetermined range, the valve tappet runs were with empty. Verläßt die Membran jedoch den vorgesehenen Arbeitsbereich um einen bestimmten Betrag, vorzugsweise etwa 20 % vom normalen Membranhub, in Richtung Förderraum, schließt der Ventilteller den bzw. die Verbindungskanäle zwischen Kolbenarbeitsraum und Membranarbeitsraum. However, leaves the membrane the intended work area by a certain amount, preferably about 20% of the normal cone excursion, in the direction of the delivery chamber, the valve plate closes the or the connecting channels between the piston working space and working space membrane. Damit ist die hydraulische Verbindung unterbrochen, so daß die Membran nicht weiter in Richtung Förderraum verformt werden kann. Thus, the hydraulic connection is broken, so that the membrane can not be deformed toward the pumping chamber. Demgemäß ist die Membran vor Überdehnungen gesichert. Accordingly, the membrane is protected from overstretching. Die im Kolbenarbeitsraum vorhandene überschüssige Hydraulikflüssigkeit wird über das Druckbegrenzungsventil in den Hydraulikvorratsraum zurückgeschoben. The existing in the piston working space excess hydraulic fluid is pushed back by the pressure relief valve in the hydraulic reservoir.
  • Durch die Erfindung ergibt sich somit nicht nur eine wünschenswerte Absicherung der Membran bei der Inbetriebnahme der Pumpe, sondern es wird auch aufgrund der völlig unabhängigen Arbeitsweise der beiden Steuerventile eine zusätzliche Verbeserung der Betriebssicherheit der Pumpe erzielt. Through the invention is thus not only a desirable protection of the membrane results in the commissioning of the pump, but it is achieved an additional Verbeserung the operational reliability of the pump, due to the completely independent operation of the two control valves. Dies ist dann von wesentlicher Bedeutung, wenn das erste Steuerventil, beispielsweise durch Schmutzeinwirkung, in seiner Funktion gestört wird und dauernd in einer geöffneten Position bleibt, so daß ein unkontrolliertes Anschnüffeln von Hydraulikflüssigkeit möglich wäre. This is essential when the first control valve, is interrupted, for example by dirt in its function and permanently remains in an open position, so that uncontrolled Anschnüffeln of hydraulic fluid would be possible. In diesem Fall verhindert jedoch das zweite Steuerventil zuverlässig einen Membranschaden, in dem es in der beschriebenen Weise einen Druckhub der Membran über die normale Endstellung hinaus unterbindet. In this case, however, the second control valve reliably prevents damage a membrane, in which it prevents in the manner described, a pressure stroke of the membrane beyond the normal end position also. Hierbei wird dann die überschüssige Hydraulikflüssigkeit wieder in den Vorratsraum abgeführt. Here, the excess hydraulic fluid is then discharged back into the pantry. Die Pumpe arbeitet hierbei lediglich mit verminderter Leistung, und es kommt zum Ansprechen des Druckbegrenzungsventils. The pump works in this case only with reduced power and it comes to the response of the pressure limiting valve.
  • Das durch die Erfindung mit Sicherheit unterbundene Auftreten von Membranschäden, die üblicherweise den Austausch von Förderflüssigkeit und Hydraulikflüssigkeit bedingen, hat deswegen besondere Bedeutung, weil derartige Membranschäden erhebliche Folgekosten verursachen. The unterbundene by the invention certainly occurrence of membrane damage, which usually involve the exchange of conveying fluid and hydraulic fluid has, because such membrane damage if special meaning significant costs. Diese ergeben sich ua dadurch, daß der gesamte Verfahrensprozeß, in den die betreffende Membranpumpe integriert ist, sofort unterbrochen werden muß, daß aggressive Förderflüssigkeiten in den Hydraulikraum gelangen und dort erhebliche Korrosionsschäden anrichten und daß schließlich die Produktcharge, beispielsweise beim Einsatz der Pumpe im Lebensmittelbereich, durch die in den Förderraum eindringende Hydraulikflüssigkeit beeinträchtigt bzw. verdorben werden kann. These arise inter alia by the fact that the whole procedure process in which the diaphragm pump in question is integrated, has to be interrupted once that aggressive conveying liquids into the hydraulic chamber and cause considerable there corrosion damage and that finally the batch of product, for example when using the pump in the food industry, affected by the penetrating into the pumping chamber hydraulic fluid or can be spoiled.
  • Die Bedeutung der durch die Erfindung erzielten zusätzlichen Absicherung gegen Membranschäden läßt sich dann ermessen, wenn man sich vergegenwärtigt, daß der Steuerschieber der Leckergänzungseinrichtung während eines einjährigen Dauerbetriebes ca. 10 8 mal der Membran folgen muß, wobei schon eine einzige Fehlsteuerung des Steuerschiebers zu einem Membranschaden führen kann. The importance of the achieved by the invention extra protection against membrane damage can then be gauged, if one considers that the control slide of the leak replenishment device during a one-year continuous operation of about 10 8 times of the membrane must be followed, whereby even a single erroneous control of the control slider to a membrane damage can lead.
  • Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil ergibt sich aus der Gestaltung des Steuerschiebers und des hierin verschiebbar geführten Ventilstößels. Another advantage of the invention arises from the design of the control slide and the displaceable valve tappet guided therein. In der zusammengedrückten Stellung bilden nämlich die Stirnflächen dieser beiden Steuerelemente zusammen mit der zugeordneten Pumpenkörperfläche eine nahezu spaltfreie mechanische Abstützfläche, die der natürlichen Membranform angepaßt ist. In the compressed position that is the end faces form of these two controls, together with the associated pump body surface a virtually gap-free mechanical support surface, which is adapted to the natural membrane form. Hierbei sind lediglich außerordentlich geringe Spalte von vorzugsweise maximal 0,1 bis 0,2 mm Breite vorhanden, so daß im Hinblick auf das verwendete Membranmaterial, beispielsweise PTFE, zu Recht von einer fast völlig spaltfreien Abstützfläche gesprochen werden kann. Here, only extremely small gaps present, so that in view of the membrane used material, for example PTFE, may be said to right from an almost gap-free bearing surface of preferably a maximum of 0.1 to 0.2 mm in width. Die Membran wird in ihrer Saughubendstellung durch diese Anlagefläche mechanisch abgestützt und kann mit dem vollen Förderdruck angedrückt werden, ohne Schaden zu erleiden. The membrane is mechanically supported in its suction stroke end position by this contact surface and can be pressed with the full delivery pressure without suffering damage.
  • Dies ist deswegen von besonderer Bedeutung, weil in der Praxis folgende Fälle auftreten, die aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung jedoch mit Sicherheit beherrscht werden: This is therefore of particular importance because arise in practice following cases, however, are dominated certainly due to the inventive design:
    • Die Pumpe wird aus einem Drucknetz versorgt. The pump is supplied from a pressurized network. Der Vordruck drückt hierbei die Membran jedesmal am Ende des Saughubes, dh während der die Leckergänzung bewirkenden Schnüffelphase, an die Anlagefläche; The form this forces the diaphragm each time at the end of the suction stroke, ie, during the leak replenishment effecting snoop phase to the contact surface;
    • im Stillstand der Pumpe wirkt der saugseitige Vordruck dauernd auf die Membran. at a standstill of the pump suction side of the inlet pressure acting permanently on the membrane. Aufgrund der stets vorhandenen Leckage an der Kolbenabdichtung legt sich die Membran nach kurzer Zeit an die Anlagefläche; Due to the ever present leakage on the piston seal the membrane sets after a short time at the contact surface;
    • im Stillstand der Pumpe kann dann, wenn das Druckventil des Förderraums leicht undicht ist, der volle Förderdruck, zB aus einem Reaktor, auf die Membran wirken. at a standstill of the pump, for example, can then if the pressure valve of the delivery chamber is slightly leaky, the full delivery pressure of a reactor, acting on the membrane. Hierdurch legt sich die Membran ebenfalls während des Stillstands der Pumpe der Abstützfläche an. Thereby, the membrane of the pump also the supporting surface creates during standstill.
  • Insgesamt werden somit durch die Erfindung bedeutsame Vorteile ua dahingehend erzielt, daß die Inbetriebnahme der Pumpe ohne manuelle Vorarbeiten durchgeführt werden kann und daß die Membranauslenkung sowohl im Druckhub als auch im Saughub mit einfachen Mitteln automatisch begrenzt wird. Overall, significant advantages are thus achieved, inter alia, in that the startup of the pump can be performed without manual preparatory work and in that the diaphragm deflection is limited both in the compression stroke than in the intake stroke also automatically with simple means by the invention. Dadurch wird eine Überdehnung oder gar ein Bersten der Membran mit Sicherheit verhindert. This overstretching or even rupture of the membrane is prevented with certainty. Aus diesem Grund ist die Membranpumpe auch sehr viel einfacher in automatisierte Prozeßabläufe integrierbar, was ua darauf beruht, daß aufwendige, den Prozeßablauf störende manuelle Vorarbeiten zur Beeinflussung der Membranlage entfallen. For this reason, the diaphragm pump is also much easier to integrate into automated process flows, which among other things due to the fact that expensive, the process flow disturbing manual preparations accounted for influencing the membrane layer. Weiterhin ist die Gefahr von Membranschäden infolge von Fehlbedienung eliminiert. Furthermore, the risk of membrane damage as a result is eliminated by operator error. Kostenträchtige Betriebsausfälle können vermieden werden. Costly downtime can be avoided.
  • Die Erfindung wird im folgenden in Form mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. The invention is explained in more detail below in the form of several embodiments with reference to the drawing. Diese zeigt in: This shows:
  • Fig. 1 Fig. 1
    schematisch im Querschnitt eine Membranpumpe gemäß der Erfindung; schematically in cross section a diaphragm pump according to the invention;
    Fig. 2 Fig. 2
    vergrößert im Detail die membranlagengesteuerte Leckergänzungseinrichtung mit den beiden Einrichtungen zur Membranhubwegbegrenzung; increases in detail the diaphragm position-controlled leak replenishment device having the two facilities Membranhubwegbegrenzung;
    Fig. 3 Fig. 3
    schematisch im Querschnitt die Membranpumpe mit einer Membran, die sich in der einer Normalposition entsprechenden Druckhubendstellung befindet; schematically in cross-section, the diaphragm pump with a diaphragm, which in a normal position corresponding pressure stroke end is located;
    Fig. 4 Fig. 4
    mit einer Membran, die sich in der einer Grenzposition entsprechenden Druckhubendstellung befindet, und with a membrane which is located in a limit position corresponding pressure stroke, and
    Fig. 5 Fig. 5
    mit einer Membran, die sich in der Saughubendstellung befindet und hierbei ihre Anlageposition an der Abstützfläche einnimmt; with a membrane which is in the suction stroke and thereby assumes its resting position on the support surface;
    Fig. 6 Fig. 6
    die Membranpumpe in einem Störungszustand, bei dem der Steuerschieber festsitzt und die Leckergänzungsverbindung zwischen Schnüffelventil und Hydraulikraum dauernd geöffnet ist; the diaphragm pump in a fault state where the spool valve is stuck and is open, the leakage compensating connection between the poppet valve and the hydraulic chamber continuously;
    Fig. 7 Fig. 7
    eine abgewandelte Ausführungsform der Membranpumpe mit einer mit dem Membranarbeitsraum in Verbindung stehenden Entlüftungsbohrung und a modified embodiment of the diaphragm pump with a standing with the diaphragm working chamber in connection vent hole and
    Fig. 8 Fig. 8
    vergrößert im Detail eine weiterhin abgewandelte - vereinfachte - Ausführungsform der Membranpumpe, bei der erstes und zweites Steuerventil einstückig bzw. fest miteinander verbunden sind. enlarged in detail a further modified - simplified - embodiment of the diaphragm pump are integral with the first and second control valve connected to one another or firmly.
  • Wie aus der in der Zeichnung dargestellten ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 - 6 ersichtlich, weist die Membranpumpe eine übliche Membran 1, insbesondere aus Kunststoff, auf. As seen in the drawing 1 illustrated first embodiment shown in FIG -. 6 can be seen, the diaphragm pump 1 a conventional membrane, in particular made of plastic, on. 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, der den Kolbenarbeitsraum darstellt. This is clamped at its edge between a pump body 2 and a front side thereto detachably fixed pump cover 3 and separates a delivery chamber 4 of a container filled with hydraulic fluid pressure chamber 5, which represents the piston working space.
  • Die Membranpumpe weist einen hydraulischen Membranantrieb in Form eines oszillierenden Verdrängerkolbens 6 auf, der im Pumpenkörper 2 abgedichtet zwischen dem Kolbenarbeitsraum 5 und einem Vorratsraum 7 für die Hydraulikflüssigkeit verschiebbar ist. The diaphragm pump has a hydraulic diaphragm drive in the form of an oscillating displacement piston 6, which is displaceable for the hydraulic fluid sealed within the pump body 2 between the piston working chamber 5 and a storage space. 7 Der Kolbenarbeitsraum 5 steht über wenigstens eine im Pumpenkörper 2 angeordnete axiale Bohrung 8 mit einem membranseitigen Druckraum 9 in Verbindung, der den Membranarbeitsraum darstellt und zusammen mit dem Kolbenarbeitsraum 5 insgesamt den Hydraulikraum bildet. The piston working space via at least one 5 is arranged in the pump body 2 axial bore 8 with a membrane-side pressure chamber 9 in combination, which is the diaphragm working chamber and overall forms the hydraulic chamber along with the piston working space. 5 Wie ersichtlich, ist der Membranarbeitsraum 9 einerseits durch die Membran 1 sowie anderersteits durch eine hintere (kolbenseitige) Kalotte 10 begrenzt. As can be seen, the diaphragm working chamber 9 is on one hand limited by the diaphragm 1 and anderersteits by a rear (piston-side) calotte 10th Diese hintere Begrenzungskalotte 10 wird durch die entsprechend ausgebildete Stirnfläche des Pumpenkörpers 2 gebildet und stellt einen Teil derjenigen - noch zu beschreibenden - mechanischen Abstützfläche dar, an der sich die Membran 1 am Ende des Saughubes anlegt (s. Fig. 5). This rear Begrenzungskalotte 10 is formed by the correspondingly formed end face of the pump body 2 and is a part that - to be described - mechanical support surface represents at which the diaphragm 1 at the end of the suction stroke applies (see Fig. 5.).
  • Spiegelbildlich zur kolbenseitigen Begrenzungskalotte 10 ist im Förderraum 4 eine durch die Stirnfläche des Pumpendeckels 3 gebildete vordere Begrenzungskalotte 11 gebildet. Mirroring the piston side Begrenzungskalotte 10 a formed by the end face of the pump cover 3 Begrenzungskalotte front 11 is formed in the pumping chamber. 4 Der Pumpendeckel 3 ist in der üblichen Weise mit einem federbelasteten Einlaßventil 12 (Saugventil) sowie einem federbelasteten Auslaßventil 13 (Druckventil) versehen. The pump cover 3 is provided in the usual manner with a spring-loaded inlet valve 12 (intake valve) and a spring-loaded outlet valve 13 (pressure relief valve). 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. 1 erfolgenden Saughub des Verdrängerkolbens 6 und damit der Membran 1 in Pfeilrichtung über das Saugventil 12 und den Einlaßkanal 14 in den Förderraum 4 angesaugt wird. These two valves 12, 13 are provided through an inlet channel 14 and an outlet channel 15 in such a manner with the delivery chamber 4 in connection, that the conveying medium in the rightward in FIG. 1 intake stroke of the displacer piston 6, and thus the diaphragm 1 in the arrow direction through the suction valve 12 and the inlet passage is drawn into the pumping chamber 4 fourteenth Demgegenüber wird bei dem nach links gemäß Fig. 1 erfolgenden Druckhub der Membran 1 dann das Fördermedium über den Auslaßkanal 15 und das Druckventil 13 in Pfeilrichtung dosiert aus dem Förderraum 4 ausgetragen. By contrast, is discharged from the feed chamber 4 in which carried out after the left in Fig. 1 the pressure stroke of the diaphragm 1. Then the pumped liquid via the outlet channel 15 and the pressure valve 13 in the direction of arrow dosed.
  • Um am Ende des Membransaughubes das Auftreten von Kavitation zu verhindern und für die aufgrund der Leckageverluste erforderliche Leckergänzung zu sorgen, ist eine Leckergänzungseinrichtung vorgesehen. In order to prevent the occurrence of cavitation at the end of Membransaughubes and to provide the necessary due to the leakage losses leakage compensation, a leak replenishment device is provided. Diese weist ein übliches federbelastetes Schnüffelventil 16 auf, das über einen Kanal 17 mit dem Vorratsraum 7 sowie über einen Kanal 18 und den Verbindungskanal 8 einerseits mit dem Kolbenarbeitsraum 5 und andererseits mit dem Membranarbeitsraum 9 in Verbindung steht. This comprises a conventional spring-loaded poppet valve 16 which through a channel 17 to the supply chamber 7 and, through a channel 18 and the connecting channel 8 on the one hand is in communication with the plunger working chamber 5 and on the other hand, with the diaphragm working chamber. 9
  • Die Leckergänzung wird durch ein erstes Steuerventil gesteuert, das einen Steuerschieber 19 aufweist. The leakage compensation is controlled by a first control valve having a control slide 19th Dieser ist achsgleich mit dem Verdrängerkolben 6 im Bereich des Verbindungskanals 8 zwischen Membranarbeitsraum 9 und Kolbenarbeitsraum 5 verschiebbar in einer entsprechenden Bohrung des Pumpenkörpers 2 geführt und steht unter der Wirkung einer Druckfeder 23 (s. Fig. 2). This is guided coaxially with the displacer piston 6 in the region of the connecting channel 8 between diaphragm working chamber 9 and the piston working chamber 5 to slide in a corresponding bore of the pump body 2 and is under the action of a compression spring 23 (s. Fig. 2). Die Druckfeder 23 stützt sich einerseits im Pumpenkörper 2 sowie andererseits am membranseitigen Ende des Steuerschiebers 19 ab, so daß der Steuerschieber 19 in Richtung der Membran 1 vorgespannt ist und der Bewegung der Membran 1 von der Saughubendstellung in Druckhubrichtung folgt. The compression spring 23 supported at one end in the pump body 2 and on the other hand, on the membrane-side end of the spool valve 19 decreases so that the spool is biased in the direction of the diaphragm 1 19 and the movement of the membrane 1 follows from the suction stroke in the pressure stroke direction. Diese Folgebewegung findet jedoch lediglich über einen solchen Bereich statt, der beispielsweise 30 - 40 % des anfänglichen Membrandruckhubes beträgt, da der Steuerschieber 19 an seinem kolbenseitigen Ende einen Anschlag 28 - beispielsweise in Form eines Seegerringes - aufweist, der mit einem entsprechenden, im Kolbenarbeitsraum 5 vorgesehenen Bund 29 zusammenwirkt und den Verschiebeweg des Steuerschiebers 19 in Richtung des Membrandruckhubes begrenzt. However, this following motion takes place only over such a range, of for example 30 - 40% of the initial Membrandruckhubes is because the control slide 19 at its piston-side end a stop 28 - for example in the form of a Seeger ring - which cooperates with a corresponding, in the piston working chamber 5 provided collar cooperates 29 and limits the displacement of the control slide 19 in the direction of the Membrandruckhubes.
  • An einer bestimmten Stelle des Umfangs des Steuerschiebers 19 ist eine umlaufende Nut 30 vorgesehen, die in der Saughubendstellung der Membran 1 (Fig. 5) die Verbindung zwischen dem Schnüffelventil 16 der Leckergänzungseinrichtung und dem Hydraulikraum 5, 9 - über die Kanäle 18, 8 - herstellt. At a certain point of the circumference of the control slide 19 has a circumferential groove 30 is provided in the suction stroke of the diaphragm 1 (Fig. 5), the connection between the poppet valve 16 of the leak replenishment device and the hydraulic chamber 5, 9 - through the channels 18, 8 - manufactures.
  • Am kolbenseitigen Ende des Steuerschiebers 19 ist ein zweites Steuerventil 20 vorgesehen. At the piston end of the spool 19, a second control valve 20 is provided. Dieses ist, wie im einzelnen deutlich aus Fig. 2 ersichtlich, als Tellerventil ausgebildet und weist einen schalenartigen Ventilteller 21, einen hiermit verbundenen Ventilstößel 22 sowie eine Druckfeder 24 auf, die sich in der dargestellten Weise am Steuerschieber 19 abstützt und das zweite Steuerventil 20 in Richtung zur Membran 1 vorspannt. This is, as shown in detail clearly in FIG. 2 can be seen, formed as a poppet valve and has a cup-like valve plate 21, a hereby connected valve plunger 22 and a compression spring 24 which is supported in the manner shown on the control slide 19 and the second control valve 20 in towards the diaphragm 1 biases. Der Ventilstößel 22 ist verschiebbar im Steuerschieber 19, koaxial zu diesem, geführt und liegt mit seinem membranseitigen Ende aufgrund der Wirkung seiner Druckfeder 24 stets der Membran 1 an, so daß er die Membran 1 auf dem gesamten Membranhub abtastet. The valve stem 22 is slidable in the control slide 19, coaxially therewith out and lies with its diaphragm side end due to the action of its compression spring 24 is always the diaphragm 1, so that it scans the membrane 1 over the entire diaphragm stroke. Der Ventilteller 21 ist derart ausgebildet, daß er in der Grenzposition der Membrandruckhubendstellung den bzw. die Verbindungskanäle 8 verschließt (s. Fig. 4). The valve plate 21 is formed such that it in the limit position of the Membrandruckhubendstellung or the connecting channels 8 closes (s. Fig. 4).
  • Das membranseitige Ende des Steuerschiebers 19 ist als Stützteller 31 ausgebildet. The membrane-side end of the control slide valve 19 is constructed as a supporting plate 31st Dieser ist so geformt, daß seine Stirnfläche 10' zusammen mit der zugeordneten Stirnfläche 10 des Pumpenkörpers 2 und der Stirnfläche 10'' des membranseitigen Endes des Ventilstößels 22 eine nahezu spaltfreie mechanische Abstützfläche für die Membran 1 in deren Saughubendstellung bildet. This is so formed that its end face 10 'together with the associated end face 10 of the pump body 2 and the end face 10' 'of the diaphragm-side end of the valve plunger 22 forms a virtually gap-free mechanical support surface for the membrane 1 in its suction stroke end. Diese Abstützfläche 10, 10', 10'' ist der natürlichen Membrangeometrie angepaßt, wobei von besonderer Bedeutung ist, daß sie völlig bohrungsfrei ausgebildet ist. This supporting surface 10, 10 ', 10' 'is adapted to the natural diaphragm geometry, and is of particular importance that it is constructed entirely freely bore.
  • In der zusammengedrückten Stellung des Steuerschiebers 19 ist der Stützteller 31 in einer entsprechenden Bohrung 32 des Pumpengehäuses 2 aufgenommen, wobei es jedoch nicht erforderlich ist, daß der Stützteller 31 dem durch die Bohrung 32 gebildeten Sitz dicht anliegt. In the compressed position of the valve spool 19 of the support plate is added 31 of the pump housing 2 in a corresponding bore 32, but it is not necessary that the support plate 31 abuts the seat formed by the bore 32 sealed. Es muß lediglich gewährleistet sein, daß durch sämtliche der erwähnten Stirnflächen 10, 10', 10'' die beschriebene mechanische Abstützfläche für die Membran 1 in deren Saughubendstellung gebildet ist. It must merely be ensured that the mechanical support surface described above is formed for the diaphragm 1 in the suction stroke by all of the mentioned end surfaces 10, 10 ', 10' '.
  • Hinsichtlich der beiden Druckfedern 23, 24, die den Steuerschieber 19 bzw. den Ventilstößel 22 in Richtung zur Membran 1 vorspannen, ist noch auszuführen, daß die den Ventilstößel 22 am Steuerschieber 19 abstützende Druckfeder 24 schwächer ist als die den Steuerschieber 19 am Pumpengehäuse 2 abstützende Druckfeder 23. With regard to the two compression springs 23, 24 biasing the spool 19 and the valve plunger 22 in the direction of the diaphragm 1, is still to be executed, that the valve tappet 22 supported on the control slide valve 19 pressure spring 24 is weaker than the control slide 19 supported on the pump housing 2 spring 23rd
  • Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist im Pumpenkörper 2 schließlich noch ein Druckbegrenzungsventil 27 vorgesehen, das einerseits über einen Kanal 33 mit dem Kolbenarbeitsraum 5 und andererseits über einen Kanal 34 mit dem Hydraulikvorratsraum 7 in Verbindung steht. As can be seen from the drawing, it is finally provided in the pump body 2 is still a pressure relief valve 27, which is on the one hand via a channel 33 with the piston working chamber 5 and on the other hand, via a passage 34 to the hydraulic reservoir 7 in conjunction. Dadurch kann dann, wenn der Ventilteller 21 im Fall der in der Druckhubgrenzstellung befindlichen Membran 1 die Verbindungskanäle 8 zwischen dem Kolbenarbeitsraum 5 und dem Membranarbeitsraum 9 verschlossen hat, überschüssige Hydraulikflüssigkeit aus dem Kolbenarbeitsraum 5 über das Druckbegrenzungsventil 27 in den Vorratsraum 7 zurückgeschoben werden. As a result, when the valve disc 21 in the case of membrane 1 disposed in the pressure stroke, the connecting channels has closed 8 between the piston working chamber 5 and the diaphragm working chamber 9, excess hydraulic fluid to be pushed back from the piston working chamber 5 via the pressure limiting valve 27 into the reservoir. 7
  • Wenn die beschriebene Membranpumpe aus einem Ruhezustand, beispielsweise nach einer Betriebspause, in Betrieb genommen wird und hierbei mit ihren einschlägigen Konstruktionsteilen die Stellung gemäß Fig. 1 oder 2 aufweist, wird der Verdrängerkolben 6 nach rechts bewegt, um den Saughub durchzuführen. comprises, when the diaphragm pump described from an idle state, for example after a break in operation, is put into operation and in this case with its relevant construction parts, the position of FIG. 1 or 2, the displacer piston 6 is moved to the right, in order to perform the suction stroke. Hierbei legt sich die Membran 1 in der Saughubendstellung, wie aus Fig. 5 ersichtlich, der mechanischen Abstützfläche 10, 10', 10'' an, die durch die Stirnflächen des Pumpenkörpers 2, des Stütztellers 31 und des membranseitigen Endes des Ventilstößels 22 gebildet ist. Here, the diaphragm 1, inserted in the suction stroke, as shown in Fig. 5 can be seen the mechanical support surface 10, 10 ', 10' ', which is formed by the end faces of the pump body 2, of the support plate 31 and the diaphragm-side end of the valve stem 22 , In dieser Saughubendstellung der Membran 1 befinden sich der Steuerschieber 19 mit seinem membranseitigen Stützteller 31 sowie der Ventilstößel 22 in der zusammengedrückten Position, in der die vorerwähnten Stirnflächen 10, 10', 10'' die beschriebene, der Membranform angepaßte Abstützfläche bilden. In this suction stroke the diaphragm 1 are the spool 19, with its diaphragm side support plate 31 and the valve stem 22 in the compressed position, in which the above-mentioned end surfaces 10, 10 ', 10' 'as described, the membrane form form adjusted support surface. Die Membran 1 wird somit in ihrer Saughubendstellung vollständig mechanisch abgestützt und kann mit dem vollen Förderdruck angedrückt werden, ohne Schaden zu erleiden. The diaphragm 1 is thus supported entirely mechanical in its suction stroke end position and can be pressed with the full delivery pressure without suffering damage.
  • In dieser Stellung bzw. in der darüber hinausgehenden Grenzstellung stellt auch die Umfangsnut 30 des Steuerschiebers 19 die der Leckergänzung dienende Verbindung zwischen dem Hydraulikvorratsraum 7 und dem Hydraulikraum 5, 9 her, und zwar über den Kanal 17, das Schnüffelventil 16, den Kanal 18 und den bzw. die Verbindungskanäle 8. In this position and in the beyond this limit position also represents the circumferential groove 30 of the spool 19, which serves the leakage compensating connection between the hydraulic reservoir chamber 7 and the hydraulic chamber 5, 9 forth, via the channel 17, the poppet valve 16, the channel 18 and the or the connecting channels. 8
  • Wenn dann der Verdrängerkolben 6 zur Durchführung des Druckhubes nach links gemäß Fig. 5 bewegt wird, führt auch die Membran 1 aufgrund des sie im Hydraulikraum 5, 9 beaufschlagenden Hydraulikmediums den Druckhub durch, und zwar bis in die der Normalposition entsprechende Druckhubendstellung gemäß Fig. 3. Hierbei folgt der unter der Wirkung der Druckfeder 23 stehende Steuerschieber 19 der Membran 1 lediglich über eine Wegstrecke, die etwa 30 - 40 % des gesamten Membrandruckhubes entspricht, da dann der Anschlag 28 des Steuerschiebers 19 am gehäuseseitigen Bund 29 anschlägt und somit den Verschiebeweg des Steuerschiebers 19 begrenzt. Then, when the displacer piston 6 for carrying out the pressure stroke to the left in Fig. 5 is moved, and the membrane 1 9 acting hydraulic medium leads due to the them in the hydraulic chamber 5, the pressure stroke, namely: to the corresponding one of the normal position pressure stroke as shown in FIG. 3 . This is followed by the falling under the action of the compression spring 23, spool valve 19 of the diaphragm 1 only over a distance which is about 30 - corresponds to 40% of the total Membrandruckhubes, since then the stop 28 abuts the spool 19 at the housing-side collar 29 and thus the displacement of the the control slide 19 is limited.
  • Demgegenüber tastet der Ventilstößel 22, der unter der Vorspannung der Druckfeder 24 steht, die Membran 1 auf deren gesamten Druckhub ab. In contrast, the valve tappet 22, which is under the bias of the compression spring 24, the diaphragm 1 scans on the entire print stroke. Hierbei läuft der Ventilstößel 22 gleichsam leer mit, solange die Membran 1 in ihrem vorgegebenen Hubbereich arbeitet. Here, the valve tappet 22 runs were with empty as long as the membrane 1 is operating in its predetermined stroke range. Dies bedeutet, daß in der normalen Druckhubendstellung der Membran 1 der Ventilstößel 22 eine solche Stellung aufweist, daß der Ventilteller 21 die Verbindungskanäle 8 zwischen dem Kolbenarbeitsraum 5 und dem Membranarbeitsraum 9 nicht verschließt. This means that comprises in the normal pressure stroke of the diaphragm 1, the valve plunger 22 a position such that the valve plate 21, the connecting channels 8 between the piston working chamber 5 and the diaphragm working chamber 9 does not close.
  • Wenn demgegenüber jedoch die Membran 1 den vorgesehenen Arbeitsbereich um einen bestimmten Betrag, beispielsweise um 20 % des normalen Membranhubes, in Richtung Förderraum 4 verläßt und somit in ihrer Druckhubendstellung eine die Normalposition überschreitende Grenzposition einnimmt, ergibt sich eine Stellung gemäß Fig. 4, in welcher der Ventilteller 21 den bzw. die Verbindungskanäle 8 zwischen Kolbenarbeitsraum 5 und Membranarbeitsraum 9 verschlossen hat. In contrast, if, however, the membrane 1 leaves the intended work area by a certain amount, for example 20% of the normal diaphragm stroke in the direction of the conveying chamber 4, and thus the normal position border limit position occupies in its pressure stroke, the result is a position of FIG. 4, in which the valve plate 21 and the connecting channels 8 between the piston working chamber 5 and the diaphragm working chamber has closed the 9. Hierdurch ergibt sich eine rein hydraulische Membranwegbegrenzung in der Druckhubgrenzstellung, so daß die Membran 1 nicht weiter in Richtung des Förderraums 4 verformt werden kann und zuverlässig vor Überdehnungen gesichert ist. In this way, a purely hydraulic Membranwegbegrenzung results in the pressure stroke, so that the diaphragm 1 can not be deformed in the direction of the delivery chamber 4 and is secured reliably from overstretching. Die im Kolbenarbeitsraum 5 vorhandene überschüssige Hydraulikflüssigkeit wird über das Druckbegrenzungsventil 27 sowie die Kanäle 33, 34 in den Vorratsraum 7 zurückgeschoben. The present in the piston work chamber 5 excess hydraulic fluid is pushed back via the pressure limiting valve 27 and the channels 33, 34 in the storage space. 7
  • Zur Durchführung des Saughubes wiederholt sich dann der einleitend beschriebene Vorgang mittels der nach rechts erfolgenden Verschiebebewegung des Verdrängerkolbens 6, und zwar solange, bis die Membran 1 in der Saughubendstellung der Abstützfläche 10, 10', 10'' anliegt und sich dort vollkommen mechanisch abstützt. To carry out the suction stroke, then the process described in the introduction repeated by means of the rightward sliding movement of the displacement piston 6, and until such time as the membrane 1 in the suction stroke of the supporting surface 10, 10 ', 10' 'rests and is supported there completely mechanical.
  • Bei dem in Fig. 6 lediglich des Beispiels halber dargestellten Störungsfall hat sich der Steuerschieber 19 in seiner Führungsbohrung, beispielsweise aufgrund von Schmutzeinwirkung, festgesetzt, und zwar derart, daß er dauernd in einer geöffneten Position bleibt. In the in Fig. 6, only half of the example illustrated has a fault occurs, the control slide 19 in its guide bore, for example due to exposure to dirt, fixed, in such a way that it remains constantly in an open position. Dies bedeutet, daß seine Umfangsnut 30 ständig in Verbindung mit dem Kanal 18 steht, so daß die Leckergänzungsverbindung zwischen Vorratsraum 7 und Hydraulikraum 5, 9 - über die Kanäle 17, 18, 8 und das Schnüffelventil 16 - fortlaufend offen ist. This means that its circumferential groove continuously stands 30 in communication with the channel 18, so that the leakage compensating connection between the storage space 7 and the hydraulic chamber 5, 9 - through the channels 17, 18, 8, and the poppet valve 16 - is continuously open. Obschon hierbei ein unkontrolliertes Anschnüffeln von Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikraum 5, 9 möglich ist, wird jedoch aufgrund der beschriebenen Ausgestaltung zuverlässig ein Membranschaden verhindert. Although this uncontrolled Anschnüffeln of hydraulic fluid in the hydraulic chamber 5, 9 is possible, but will reliably prevent membrane damage due to the described embodiment. Dies wird durch das zweite Steuerventil 20 bewirkt, dessen Ventilteller 21 beim nächsten Druckhub der Membran 1 in deren Druckhubgrenzstellung die Verbindungskanäle 8 verschließt, so daß sich dadurch die hydraulische Membranwegbegrenzung in der Druckhubgrenzstellung ergibt. This is effected by the second control valve 20, the valve plate 21 closes the communication channels 8 at the next pressure stroke of the diaphragm 1 in the pressure stroke, so that this results in the hydraulic Membranwegbegrenzung in the pressure stroke. Auch hierbei wird dann die überschüssige Hydraulikflüssigkeit aus dem Kolbenarbeitsraum 5 über das Druckbegrenzungsventil 27 in den Vorratsraum 7 abgeführt. Also in this case, the excess hydraulic fluid is then discharged from the piston working chamber 5 via the pressure limiting valve 27 into the reservoir. 7 Die geschilderte Störung läßt sich aufgrund des verstärkten Ansprechens des Druckbegrenzungsventils 27 sowie aufgrund der verminderten Pumpenleistung leicht und rechtzeitig erkennen, so daß die Störung sofort behoben werden kann. The described fault can be due to the increased response of the pressure relief valve 27, and due to the reduced pumping capacity easily and promptly recognize so that the fault can be corrected immediately.
  • Bei der abgewandelten Ausführungsform der Membranpumpe gemäß Fig. 7 ist im Pumpengehäuse 2 eine Entlüftungsbohrung 25 vorgesehen, die vom geodätisch höchsten Punkt des Membranarbeitsraumes 9 bis zum kombinierten Druckbegrenzungs- und Gasaustragventil 27 verläuft. In the modified embodiment of the diaphragm pump of FIG. 7 is provided in the pump housing 2, a vent hole 25 which extends from the geodetically highest point of the diaphragm working chamber 9 to the combined pressure-limiting and Gasaustragventil 27th Am ventilseitigen Ende weist die Entlüftungsbohrung 25 ein Rückschlagventil 26 auf. On valve-side end 25, the vent hole on a check valve 26th Dieses ist derart vorgespannt bzw. angeordnet, daß es die gewünschte Entlüftung des Membranarbeitsraums 9 ermöglicht, dh eine Steuerung vom Membranarbeitsraum 9 zum Gasaustragsventil 27 zuläßt. This is biased or arranged such that it permits the desired venting of the diaphragm working chamber 9, that is, a control of membrane working space 9 allows for Gasaustragsventil 27th Demgegenüber verhindert das Rückschlagventil 26 bei geschlossenem zweitem Steuerventil 20 eine Bypaßströmung vom Kolbenarbeitsraum 5 zum Membranarbeitsraum 9. In contrast, the check valve 26 in the closed second control valve 20 prevents a bypass flow from the piston working chamber 5 to the diaphragm working chamber. 9
  • Die weiterhin abgewandelte Ausführungsform gemäß Fig. 8 stellt eine gegenüber der zuvor beschriebenen Konstruktion vereinfachte Ausführung dar, und zwar insofern, als das zweite Steuerventil 20 lediglich aus dem scheibenartig ausgebildeten Ventilteller 21 besteht, dh also keinen gesondert im Steuerschieber 19 geführten, unter Wirkung einer Druckfeder stehenden Ventilstößel aufweist. The further modified embodiment shown in FIG. 8 illustrates a relation to the above-described construction simplified embodiment, inasmuch exists as the second control valve 20 only of the disk-like valve plate 21, so that no separately in the control slide 19 guided under the action of a compression spring having stationary valve tappet. Der Ventilteller 21 ist fest mit dem kolbenseitigen Ende des Steuerschiebers 19 verbunden und derart angeordnet bzw. dimensioniert, daß er gleichfalls in der einer Grenzposition entsprechenden Druckhubendstellung der Membran 1 die Verbindungskanäle 8 zwischen Kolbenarbeitsraum 5 und Membranarbeitsraum 9 verschließt. The valve disk 21 is fixedly connected to the piston end of the spool 19 and arranged or dimensioned that it likewise in a limit position corresponding pressure stroke of the diaphragm 1 closes the connecting channels 8 between the piston working chamber 5 and the diaphragm working chamber. 9 Die jeweilige Membranlage wird lediglich durch den unter der Wirkung der Druckfeder 23 stehenden Steuerschieber 19 bzw. durch dessen Stützteller 31 abgetastet, wobei sich ansonsten dieselben vorteilhaften Effekte wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ergeben. The particular membrane layer is scanned only by the area under the action of the compression spring 23, spool valve 19 and by its support plate 31, with otherwise the same advantageous effects as in the previously described embodiments are given.
  • In der Saughubendstellung der Membran 1 wird die Leckergänzung des Hydraulikraums 5, 9 über eine im Steuerschieber 19 vorgesehene Axialbohrung 35 bewirkt, die einerseits durch den Ventilteller 21 hindurch in den Kolbenarbeitsraum 5 ausmündet und andererseits über einen radial verlaufenden Bohrungsabschnitt 36 mit dem Kanal 18 bzw. dem Schnüffelventil 16 in Verbindung steht. In the suction stroke of the diaphragm 1, the leak replenishment of the hydraulic chamber 5 is 9 effected via an opening provided in the control slide 19 axial bore 35, on the one hand through opening out through the valve plate 21 in the piston work chamber 5 and on the other hand via a radially extending bore portion 36 with the channel 18 and the poppet valve 16 is in communication.
  • Hinsichtlich vorstehend nicht im einzelnen näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Zeichnung sowie auf die Ansprüche verwiesen. With regard to above does not in detail explained in greater detail features of the invention reference is made explicitly in the rest to the drawings and to the claims.

Claims (7)

  1. Hydraulically operated diaphragm pump with a diaphragm tensioned laterally at the edges between a pump body and a pump cover, which diaphragm separates a pressure chamber from a hydraulic chamber, wherein the hydraulic chamber is sub-divided into a diaphragm working chamber and a piston working chamber connected thereto by at least one connecting duct, with a hydraulic diaphragm drive in the form of an oscillating displacement piston, which is displaceable in the pump body between a storage chamber for the hydraulic fluid and the piston working chamber, and with a diaphragm-position-controlled leak replenishment device which comprises a control valve with a control slide accommodated displaceably in the region of the connecting duct between diaphragm working chamber and piston working chamber, which control slide opens a connection from the storage chamber to the piston working chamber when the diaphragm is in or beyond the suction stroke end position,
    characterised in that
    the control slide (19) of the leak replenishment device is provided at its two ends with devices (31; 20) for limiting the stroke travel of the free-oscillating tensioned diaphragm (1),
    the control slide (19) comprises at its diaphragm-side end a support disc (31) which is constructed in such a way that it forms for the diaphragm (1) in its suction stroke end position, together with the associated pump body surface (10) of the diaphragm working chamber (9), a virtually gap-free mechanical support surface (10, 10', 10") adapted to the natural diaphragm geometry,
    and that the control slide (19) comprises at its piston-side end a second control valve (20) with a valve member (21) which interrupts the hydraulic connection from the piston working chamber (5) to the diaphragm working chamber (9) when the diaphragm (1) is in or beyond the pressure stroke end position.
  2. Diaphragm pump according to claim 1, characterised in that the mechanical support surface (10, 10', 10") for the diaphragm (1) in its suction stroke end position is constructed bore-free.
  3. Diaphragm pump according to claim 1, characterised in that the second control valve (20) is a disc valve whose valve member formed as a valve disc (21) seals the connecting duct or ducts (8) when the diaphragm (1) is in the pressure stroke limit position.
  4. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 3, characterised in that the valve member (21) of the second control valve (20) is secured to the one end of a valve rocker (22) which is accommodated displaceably in the control slide (19) of the first control valve, coaxially to the latter, and comes to rest with its other end under spring power against the diaphragm (1), so that it makes contact with the diaphragm (1) over the entire diaphragm stroke.
  5. Diaphragm pump according to claim 4, characterised in that the control slide (19) of the first control valve is pre-tensioned in the direction of the diaphragm (1) by a spring (23) which is stronger than the spring (24) pre-tensioning the valve rocker (22) of the second control valve (20).
  6. Diaphragm pump according to claim 5, characterised in that the spring (24) pre-tensioning the valve rocker (22) of the second control valve (20) is supported on the control slide (19).
  7. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 6, characterised in that the control slide (19) comprises at its piston-side end a stop (29) which limits the displacement path of the control slide (19) in the direction of the diaphragm pressure stroke.
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