EP0688954B1 - Controlled replenishment device for high pressure membrane pumps - Google Patents
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- EP0688954B1 EP0688954B1 EP95103877A EP95103877A EP0688954B1 EP 0688954 B1 EP0688954 B1 EP 0688954B1 EP 95103877 A EP95103877 A EP 95103877A EP 95103877 A EP95103877 A EP 95103877A EP 0688954 B1 EP0688954 B1 EP 0688954B1
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- piston
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- pressure
- reservoir
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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 hydraulically driven high-pressure diaphragm pump.
- a diaphragm pump is known from GB-A-887.774. However, this is a conventional diaphragm pump, which is only suitable for low pressures. A Supply of a hydraulic fluid that may need to be filled is only possible in the end position of the drive piston.
- FR-A-1,122,901 From FR-A-1,122,901 is a hydraulically driven Diaphragm pump known, which is also only for low Prints is suitable.
- the hydraulic fluid reservoir sits directly on the cylinder of the drive piston and enables hydraulic fluid supply when the drive piston releases the inlet.
- a diaphragm pump can be found in DE-A-1 453 579, in which a timed relationship to the drive piston operated slide is provided, the one Connection between the hydraulic pressure chamber and the reservoir open for the hydraulic fluid and can close.
- a sniffer valve is in this diaphragm pump not provided.
- sniffing device In the case of diaphragm pumps, there is usually a leakage a so-called sniffing device, provided which is a sniffer connection in the form of a connecting channel between the pressure chamber and the storage room.
- This connection channel is normally controlled by a vacuum spring-loaded sniffer valve closed.
- the sniffer valve then responds or opens then the connection between the pressure room and the storage room, if the piston suffers from a lack of hydraulic fluid during the suction stroke caused excessive vacuum in the hydraulic system generated. This negative pressure in the work area will detected by the sniffer valve, so that then the missing Hydraulic fluid in the pressure chamber above that from the reservoir coming connection channel can be supplemented.
- a modified membrane control system is also already available known, by means of which also a premature Leakage supplementation can be prevented.
- a premature Leakage supplementation can be prevented.
- the respective membrane system Control system provided that with spring-loaded control pins is working. These usually hold the leakage valve mechanically closed. However, if by the diaphragm is movably guided in the suction stroke end position Perforated plate against the force of springs accordingly is moved, this also moves the control pins, so that the leakage valve is released.
- the invention is therefore based on the object, the diaphragm pump of the generic type for the elimination of the described To design disadvantages such that with little constructive effort to address the Sniffer valve, especially during the occurrence of the Coupling vacuum peak, is prevented and thus avoided is that such negative pressure peaks already at the beginning trigger the sniffer valve during the suction stroke.
- the invention is based on the essential idea that Sniffer connection between pressure room and storage room not by the membrane structure, but by the location of the Control the displacer yourself. This is done in such a way that the piston as a control element, in particular as a control slide, serves the at least at the beginning of the suction stroke Sniffer connection between pressure room and storage room interrupts and only releases this connection when he has covered part of his suction stroke.
- the piston preferably provides the sniffing connection then free when he has traveled about half of his stroke Has.
- the piston it is possible to use the piston to act directly or indirectly as a spool, but in any case with a membrane control system associated design effort is avoided.
- the Control is according to the low pressure side provided so that here by the piston each a channel on the pantry side is closed is held or opened in a controlled manner.
- the design be taken such that the pantry side Channel of the sniffer connection in the cylinder bore for the piston opens.
- This canal-side canal then with a piston channel that opens into the storage space, associated when the piston is part of its Suction stroke.
- the piston it is also possible to indirectly use the piston to act as a control, for example the piston at its rear end with a parallel running Auxiliary control slide is connected.
- This is in a part of the sniffer connection channel on the storage room side displaceable and because it is hollow or is designed as a sleeve, the connection to the storage room interrupt depending on the stroke position of the displacer or release.
- the invention is simple prevents that at the beginning of the suction stroke in the hydraulic system occurring vacuum peak a premature response of the snifting valve causes an overfill of the pressure chamber with hydraulic fluid.
- Diaphragm pump is a high pressure diaphragm pump, in which a metal membrane 1 is used. This is between two perforated plates 2, 3 - a perforated plate 2 with flat inner surface and a perforated plate 3 with concave Inner surface - clamped. These in turn are between a pump housing 4 and one detachable on the front side fixed pump cover 5 clamped.
- the membrane 1 separates a delivery chamber 6 from one Hydraulic fluid filled pressure chamber 7.
- the diaphragm pump shown has a hydraulic one Diaphragm drive in the form of an oscillating displacement piston 8 on, which is sealed in the pump housing 4 between the Pressure chamber 7 and a reservoir 9 for the hydraulic fluid is movable.
- the piston 8 is sealed by means of a so-called joint seal.
- the pump cover 5 has a spring-loaded in the usual way Inlet valve 10 and a spring-loaded outlet valve 11 on. These two valves 10, 11 are above one Inlet channel 12 and an outlet channel 13 with the Delivery chamber 6 in connection that the medium is at the 1 to the right according to FIG. 1 suction stroke of the displacer 8 and thus the membrane 1 in the direction of the arrow the inlet valve 10 and the inlet channel 12 into the delivery chamber 6 is sucked in.
- the pumped medium in the pressure stroke to the left according to FIG. 1 of the piston 8 and thus the membrane 1 via the outlet channel 13 and the outlet valve 11 metered in the direction of the arrow from the Delivery chamber 6 pushed out.
- a pressure relief valve 14 is provided, the via corresponding channels 15, 16 with the pressure chamber 7 and communicates with the storage room 9; it is so set that when an undesirable occurs large overpressure in the pressure chamber 7 at the end of the pressure stroke of the piston 8 opens, so that the excess Hydraulic fluid via the channels 15, 16 in the storage room 9 is discharged.
- a leak supplement device 17 is provided.
- This has a conventional spring-loaded, vacuum-controlled Sniffer valve 18, which via a channel 19 with the Storage room 9 communicates.
- the connection of the leak supplement device 17 or the sniffer valve 18 with the pressure chamber 7 takes place via a further channel 20 which, 1, from the snifting valve 18 leads directly into the cylinder bore 21 for the piston 8 or flows there.
- This channel 20 on the pressure chamber side opens at one point the piston cylinder bore 21, which is about half the stroke h of the piston 8, i.e. in the middle between whose front and rear dead center lies.
- the piston 8 holds the pressure chamber side Channel 20 of the leak supplement device 17 at the beginning of its Suction strokes are closed, so that the sniffer connection interrupted between pressure chamber 7 and storage room 9 is. This connection is only then through the piston 8 released when he has covered part of his suction stroke Has. Only then is the leak supplement device 17 or the sniffer valve 18 is able to when a Excessive negative pressure caused by leakage losses for refilling hydraulic fluid from the storage room 9 to worry about.
- the arrangement shown, in which the controlled Sniffing on the high pressure side is suitable are particularly suitable for stroke-controlled diaphragm pumps with constant Piston center position.
- the piston 8 as a spool for temporarily blocking the Leakage supplement 17 used to their premature To prevent response at the beginning of the piston suction stroke.
- To The beginning of the suction stroke is the piston 8 in the Position according to Fig. 1, in the front face approximately flush with the corresponding wall of the pressure chamber 7 completes.
- that of position 3 2 corresponds to the two diagrams, is the Channel 20 of the leakage supplement device 17 on the pressure chamber side closed by the piston 8.
- the invention is - in contrast to the high-pressure control of the Sniffing disability according to FIG. 1 - a low-pressure side Control of sniffing disability provided.
- This is suitable are particularly suitable for diaphragm pumps with constant stroke length, the seal of the piston 8 within its cylinder bore 21 also - just like the one previously described Embodiment according to FIG. 1 - by means of a Single joint seal is formed.
- the duct 19 on the storage room side which, starting from the sniffer valve 18, runs in the direction of the pantry, is also intended.
- the sniffer valve 18 opens opposite end not directly in the storage room 9, but as it were only indirectly.
- the piston 8 points at a certain point on it Longitudinal extension of an annular groove 23, this point is selected such that it is at a distance h (piston stroke) to the additional channel 19a when the piston 8 is 3 front dead center position (pressure stroke end) having.
- the annular groove is located 23 of the piston 8 at the level of the additional channel 19a.
- the sniffer connection via channels 19a, 19 and 20a produced between the storage space 9 and the pressure space 7, so when in the hydraulic system due to a defect there is an excessive vacuum in hydraulic fluid, the sniffer valve 18 responds and automatically the missing Hydraulic fluid from the reservoir 9 supplemented.
- the ring groove shifts 23 of the piston 8 immediately out of alignment with the additional channel 19, so that it is closed immediately and the Sniffer connection interrupts.
- the configuration is similar to that of the embodiment 3 taken. What is different, however, is that the Piston 8 in its bore 21 not by means of a single-joint seal, but sealed by means of piston rings 24 is in the usual way on the piston 8th are set.
- the piston 8 instead of an annular groove 23 with a provided reduced diameter piston part 8a, so that thereby between this reduced diameter piston part 8a and the associated cylinder bore 21 an annular space 23a is formed, the function of that of the annular groove 23 corresponds.
- the canal-side duct 19 connected additional channel 19a formed such that it transverse to the axis of the piston 8 - not the whole Insert 22 penetrates, but only in the cylinder bore 21 of the piston 8 opens out.
- the connection between the additional channel 19a and the storage room 9, at corresponding piston position, manufactured in that in the insert 22 is a further channel 19b provided by the Storage space 9 extends to the cylinder bore 21 of the piston 8 and there at a point that is offset from the mouth of the additional channel 19a, opens out.
- Fig. 4 is shown in the Position of the piston 8, the position at the end of Pressure stroke or at the beginning of the suction stroke according to the Corresponds to position 3 in the two diagrams according to FIG. 2, the sniffer connection between the storage room 9 and the pressure chamber 7 interrupted.
- the piston 8 in the course of its suction stroke the position 4 in the two diagrams according to FIG. 2, because here the two channels 19a, 19b still through the Pistons 8 are closed, so that in this position occurring vacuum peak does not lead to a premature response of the snifting valve 18 can lead. Only, when the piston 8 is in the course of its further suction stroke the position 1 in the two diagrams according to FIG.
- the Piston 8 parallel at its storage chamber end trending auxiliary spool in the form of an additional Control piston 25 on.
- This is on a piston 8 attached flange 26 arranged in the vicinity of its circumference and runs in such a way that it runs in a corresponding Channel 27 of the housing 4 is immersed.
- This housing channel 27 stands, as shown, on the one hand with the channel 19 of the leakage supplement device on the storage room side 17 in connection and on the other hand opens into the storage room 9 out.
- the additional control piston 25 is hollow or as a sleeve ends open on both sides. This will, on the one hand in the position shown of the piston 8, which the End of the pressure stroke or the start of the suction stroke according to the Corresponds to position 3 in the two diagrams according to FIG. 2, the sniffer connection between the pantry 9 and the Pressure chamber 7 interrupted, since the control piston 25 largely is completely immersed in the housing channel 27 and thus closes the channel 19 on the storage room side.
- the sniffing connection between the storage room 9 and the pressure chamber 7 - over the hollow control piston 25, the housing channel 27, the storage room side Channel 19 and the pressure chamber side channel 20a-manufactured so that with a corresponding negative pressure in the pressure chamber 7 the sniffer valve 18 responds and for an automatic Leakage supplement from the storage room 9 ensures.
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulisch angetriebene Hochdruck-Membranpumpe.The invention relates to a hydraulically driven high-pressure diaphragm pump.
Eine Membranpumpe ist aus der GB-A-887,774 bekannt. Es handelt sich jedoch hierbei um eine übliche Membranpumpe, die nur für niedrige Drücke geeignet ist. Eine Zuführung eines möglicherweise aufzufüllenden Hydraulikfluids ist nur in der Endstellung des Antriebskolbens möglich.A diaphragm pump is known from GB-A-887.774. However, this is a conventional diaphragm pump, which is only suitable for low pressures. A Supply of a hydraulic fluid that may need to be filled is only possible in the end position of the drive piston.
Aus der FR-A-1,122,901 ist eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe bekannt, die ebenfalls lediglich für niedrige Drucke geeignet ist. Der Hydraulikfluidvorratsbehälter sitzt unmittelbar auf dem Zylinder des Antriebskolbens auf und ermöglicht eine Hydraulikfluidzufuhr, wenn der Antriebskolben den Einlaß freisetzt.From FR-A-1,122,901 is a hydraulically driven Diaphragm pump known, which is also only for low Prints is suitable. The hydraulic fluid reservoir sits directly on the cylinder of the drive piston and enables hydraulic fluid supply when the drive piston releases the inlet.
Aus der DE-A-1 453 579 ist eine Membranpumpe entnehmbar, bei welcher ein in zeitlich abgestimmtem Verhältnis zum Antriebskolben betriebener Schieber vorgesehen ist, der eine Verbindung zwischen der Hydraulikdruckkammer und dem Vorratsbehälter für die Hydraulikflüssigkeit öffnen und schließen kann. Ein Schnüffelventil ist bei dieser Membranpumpe nicht vorgesehen.A diaphragm pump can be found in DE-A-1 453 579, in which a timed relationship to the drive piston operated slide is provided, the one Connection between the hydraulic pressure chamber and the reservoir open for the hydraulic fluid and can close. A sniffer valve is in this diaphragm pump not provided.
Bei Membranpumpen Art ist üblicherweise eine Leckergänzungseinrichtung, eine sog. Schnüffeleinrichtung, vorgesehen, die eine Schnüffelverbindung in Form eines Verbindungskanals zwischen Druckraum und Vorratsraum aufweist. Dieser Verbindungskanal ist normalerweise durch ein unterdruckgesteuertes, federbelastetes Schnüffelventil verschlossen. Das Schnüffelventil spricht dann an bzw. öffnet dann die Verbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum, wenn der Kolben beim Saughub einen durch Mangel an Hydraulikflüssigkeit bewirkten übergroßen Unterdruck im Hydrauliksystem erzeugt. Dieser Unterdruck im Arbeitsraum wird durch das Schnüffelventil erfaßt, so daß dann die fehlende Hydraulikflüssigkeit im Druckraum über den vom Vorratsraum kommenden Verbindungskanal ergänzt werden kann.In the case of diaphragm pumps, there is usually a leakage a so-called sniffing device, provided which is a sniffer connection in the form of a connecting channel between the pressure chamber and the storage room. This connection channel is normally controlled by a vacuum spring-loaded sniffer valve closed. The sniffer valve then responds or opens then the connection between the pressure room and the storage room, if the piston suffers from a lack of hydraulic fluid during the suction stroke caused excessive vacuum in the hydraulic system generated. This negative pressure in the work area will detected by the sniffer valve, so that then the missing Hydraulic fluid in the pressure chamber above that from the reservoir coming connection channel can be supplemented.
Bei einer derartigen Leckergänzung zeigt sich das Problem, daß Unterdruckspitzen, die im Hydrauliksystem zu Beginn des Saughubes des Kolbens auftreten, zu einem vorzeitigen Ansprechen des Schnüffelventils führen. Eine derartige ausgeprägte Unterdruckspitze, der sog. Joukowsky-Stoß, tritt vorzugsweise bei großen Hochdruck-Membranpumpen zu Beginn der Saugphase auf, wenn die Flüssigkeitssäule in der Saugleitung beim Öffnen des Saugventils ruckartig beschleunigt wird. Das dadurch bewirkte vorzeitige Ansprechen des Schnüffelventils hat eine Überfüllung des Druckraums mit Hydraulikflüssigkeit zur Folge, was wiederum eine zu starke Auslenkung bzw. Beanspruchung der Membran während des Druckhubes bewirkt.With such a leak supplement, the problem arises that vacuum peaks in the hydraulic system at the beginning of Suction strokes of the piston occur, leading to an early response of the sniffer valve. Such a pronounced one Vacuum peak, the so-called Joukowsky shock, occurs preferably with large high-pressure diaphragm pumps at the beginning the suction phase when the liquid column in the suction line accelerated suddenly when opening the suction valve becomes. The resulting early response of the Sniffer valve has overfilled the pressure chamber with Hydraulic fluid result, which in turn is too strong Deflection or stress on the membrane during the Pressure stroke causes.
Um ein derart vorzeitiges Ansprechen des Schnüffelventils aufgrund der auftretenden Unterdruckspitzen - und die hierdurch bewirkte Überfüllung des Hydraulikdruckraums mit Hydraulikflüssigkeit - zu vermeiden, ist es schon bekannt, die Leckergänzung mittels einer sog. Membranlagensteuerung zu beeinflussen. Hierbei übernimmt die Membran selbst die Betätigung eines Steuerventils, wobei ein von der Membran gesteuerter Steuerschieber die Membran im Bereich der Saughubendstellung abtastet und in dieser Saughubendstellung der Membran die Verbindung vom Vorratsraum zum Druckraum öffnet. Die Leckergänzung erfolgt nur dann, wenn die Membran eine vorbestimmte Grenzposition am Ende des Saughubes erreicht hat.For such a premature response of the sniffer valve due to the occurring vacuum peaks - and this as a result caused overfilling of the hydraulic pressure chamber with Hydraulic fluid - to avoid it is already known the leakage supplementation by means of a so-called membrane control system to influence. The membrane itself does this Actuation of a control valve, one from the diaphragm controlled control slide the membrane in the area of Sucking stroke end position scans and in this suction stroke end position the membrane the connection from the storage room to the pressure room opens. The leak is only supplemented if the Membrane a predetermined limit position at the end of the suction stroke has reached.
Weiterhin ist auch schon eine abgewandelte Membranlagensteuerung bekannt, mittels der ebenfalls eine vorzeitige Leckergänzung verhindert werden kann. Hierbei ist gleichfalls ein durch die jeweilige Membranlage beeinflußtes Steuerungssystem vorgesehen, das mit federbelasteten Steuerstiften arbeitet. Diese halten normalerweise das Leckergänzungsventil mechanisch geschlossen. Wenn jedoch durch die Membran in der Saughubendstellung eine beweglich geführte Lochplatte gegen die Kraft von Federn entsprechend bewegt wird, werden hierdurch auch die Steuerstifte verschoben, so daß das Leckergänzungsventil freigegeben wird. A modified membrane control system is also already available known, by means of which also a premature Leakage supplementation can be prevented. Here too is one influenced by the respective membrane system Control system provided that with spring-loaded control pins is working. These usually hold the leakage valve mechanically closed. However, if by the diaphragm is movably guided in the suction stroke end position Perforated plate against the force of springs accordingly is moved, this also moves the control pins, so that the leakage valve is released.
Derartige bekannte Membranlagensteuerungen haben jedoch den Nachteil, daß sie konstruktiv aufwendig ausgestaltet sind. Außerdem müssen sie sehr exakt eingestellt werden, um bei kleinen Membranhüben, die insbesondere bei Hochdruck-membranpumpen mit Metallmembranen auftreten, exakt zu funktionieren.However, such known membrane control systems have the Disadvantage that they are structurally complex. They also have to be set very precisely in order to small diaphragm strokes, especially in high pressure diaphragm pumps occur with metal membranes to function exactly.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Membranpumpe der gattungsgemäßen Art zur Beseitigung der geschilderten Nachteile derart auszugestalten, daß mit geringem konstruktivem Aufwand ein vorzeitiges Ansprechen des Schnüffelventils, insbesondere während des Auftretens der Ankoppelungsunterdruckspitze, verhindert ist und somit vermieden wird, daß derartige Unterdruckspitzen bereits zu Beginn des Saughubes das Schnüffelventil auslösen.The invention is therefore based on the object, the diaphragm pump of the generic type for the elimination of the described To design disadvantages such that with little constructive effort to address the Sniffer valve, especially during the occurrence of the Coupling vacuum peak, is prevented and thus avoided is that such negative pressure peaks already at the beginning trigger the sniffer valve during the suction stroke.
Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung
ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen
hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.The features of the invention created to achieve this object
result from
Der Erfindung liegt der wesentliche Gedanke zugrunde, die Schnüffelverbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum nicht durch die Membranlage, sondern durch die Lage des Verdrängerkolbens selbst zu steuern. Dies erfolgt derart, daß der Kolben als Steuerelement, insbesondere als Steuerschieber, dient, der mindestens zu Beginn des Saughubes die Schnüffelverbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum unterbricht und diese Verbindung erst dann freigibt, wenn er einen Teil seines Saughubweges zurückgelegt hat. Vorzugsweise gibt hierbei der Kolben die Schnüffelverbindung dann frei, wenn er etwa die Hälfte seines Hubweges zurückgelegt hat.The invention is based on the essential idea that Sniffer connection between pressure room and storage room not by the membrane structure, but by the location of the Control the displacer yourself. This is done in such a way that the piston as a control element, in particular as a control slide, serves the at least at the beginning of the suction stroke Sniffer connection between pressure room and storage room interrupts and only releases this connection when he has covered part of his suction stroke. The piston preferably provides the sniffing connection then free when he has traveled about half of his stroke Has.
Insgesamt wird hierdurch wirkungsvoll verhindert, daß die am Anfang des Saughubes auftretende Unterdruckspitze das Schnüffelventil vorzeitig auslöst, da zu diesem Zeitpunkt die Schnüffelverbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum noch zwangsläufig durch den Kolben verschlossen ist.Overall, this effectively prevents the vacuum peak occurring at the beginning of the suction stroke Sniffer valve triggers prematurely because of this time the sniffer connection between the pressure chamber and the storage room is still inevitably closed by the piston.
Eine derartige, mittels der jeweiligen Kolbenlage gesteuerte Schnüffelbehinderung läßt sich mit einfachen konstruktiven Mitteln verwirklichen, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, daß sie wirkungsvoll arbeitet.Such, controlled by means of the respective piston position Sniffing disability can be done with simple constructive Realize funds while ensuring at the same time is that it works effectively.
In Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, den Kolben direkt oder indirekt als Steuerschieber wirken zu lassen, wobei in jedem Fall aber der mit einer Membranlagensteuerung verbundene konstruktive Aufwand vermieden wird. Die Steuerung ist erfindungsgemäß niederdruckseitig vorgesehen, so daß hierbei durch den Kolben jeweils ein vorratsraumseitiger Kanal verschlossen gehalten bzw. gesteuert geöffnet wird.In an embodiment of the invention, it is possible to use the piston to act directly or indirectly as a spool, but in any case with a membrane control system associated design effort is avoided. The Control is according to the low pressure side provided so that here by the piston each a channel on the pantry side is closed is held or opened in a controlled manner.
Bei dem oben dargelegten erfindungsgemäßen Prinzip, wonach der Kolben einen vorratsraumseitigen Kanal der Schnüffelverbindung für eine bestimmte Zeit zu Beginn seines Saughubes verschlossen hält, kann die Ausgestaltung derart getroffen sein, daß der vorratsraumseitige Kanal der Schnüffelverbindung in die Zylinderbohrung für den Kolben mündet. Dieser vorratsraumseitige Kanal wird dann mit einem Kolbenkanal, der in den Vorratsraum mündet, in Verbindung gebracht, wenn der Kolben einen Teil seines Saughubweges zurückgelegt hat.In the principle according to the invention set out above, according to which the piston has a channel on the storage space side the sniffing connection for a certain time at the beginning holds its suction stroke closed, the design be taken such that the pantry side Channel of the sniffer connection in the cylinder bore for the piston opens. This canal-side canal then with a piston channel that opens into the storage space, associated when the piston is part of its Suction stroke.
In Abwandlung hiervon ist es auch möglich, den Kolben indirekt als Steuerelement wirken zu lassen, indem beispielsweise der Kolben an seinem hinteren Ende mit einem parallellaufenden Hilfssteuerschieber verbunden ist. Dieser ist in einem Teil des vorratsraumseitigen Kanals der Schnüffelverbindung verschiebbar und kann dadurch, daß er hohl bzw. als Hülse ausgebildet ist, die Verbindung zum Vorratsraum in Abhängigkeit von der Hublage des Verdrängerkolbens unterbrechen bzw. freigeben.As a modification of this, it is also possible to indirectly use the piston to act as a control, for example the piston at its rear end with a parallel running Auxiliary control slide is connected. This is in a part of the sniffer connection channel on the storage room side displaceable and because it is hollow or is designed as a sleeve, the connection to the storage room interrupt depending on the stroke position of the displacer or release.
Insgesamt ist durch die Erfindung mit einfachen Mitteln verhindert, daß die zu Beginn des Saughubes im Hydrauliksystem auftretende Unterdruckspitze ein vorzeitiges Ansprechen des Schnüffelventils bewirkt, was zu einer Überfüllung des Druckraums mit Hydraulikflüssigkeit führen würde.Overall, the invention is simple prevents that at the beginning of the suction stroke in the hydraulic system occurring vacuum peak a premature response of the snifting valve causes an overfill of the pressure chamber with hydraulic fluid.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
- Fig. 1
- schematisch im Schnitt eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe mit einer durch den Kolben bewirkten hochdruckseitigen Steuerung der Schnüffelbehinderung; diese ist jedoch nicht Gegenstand der Erfindung;
- Fig. 2
- schematisch in Form zweier Diagramme (1. Druck über Hubweg = Indikatordiagramm und 2. Druck über Zeit) den Kurvenverlauf charakteristischer Daten beim Druckhub sowie Saughub der Membranpumpe zur Darstellung der beim Beginn des Saughubes auftretenden Unterdruckspitze;
- Fig. 3
- eine Ausführungsform der Erfindung mit einer niederdruckseitigen Steuerung der Schnüffelbehinderung;
- Fig. 4
- eine gegenüber Fig. 3 abgewandelte Ausführungsform mit niederdruckseitiger Steuerung und
- Fig. 5
- eine weiterhin abgewandelte Ausführungsform mit einer einen zusätzlichen Steuerkolben (Hilfssteuerschieber) verwendenden niederdruckseitigen Steuerung.
- Fig. 1
- schematically in section a hydraulically driven diaphragm pump with a high-pressure control of the sniffing obstruction caused by the piston; however, this is not the subject of the invention;
- Fig. 2
- schematically in the form of two diagrams (1st pressure over stroke = indicator diagram and 2nd pressure over time) the curve of characteristic data during the pressure stroke and suction stroke of the diaphragm pump to show the vacuum peak occurring at the start of the suction stroke;
- Fig. 3
- an embodiment of the invention with a low-pressure control of the sniffing disability;
- Fig. 4
- an alternative to FIG. 3 embodiment with low-pressure control and
- Fig. 5
- a further modified embodiment with an additional control piston (auxiliary control slide) using low-pressure control.
Bei der aus Fig. 1 ersichtlichen hydraulisch angetriebenen
Membranpumpe handelt es sich um eine Hochdruckmembranpumpe,
bei der eine Metallmembran 1 zur Anwendung gelangt. Diese
ist zwischen zwei Lochplatten 2, 3 - einer Lochplatte 2 mit
ebener Innenfläche sowie einer Lochplatte 3 mit konkaver
Innenfläche - eingespannt. Diese sind ihrerseits zwischen
einem Pumpengehäuse 4 sowie einem hieran stirnseitig lösbar
festgelegten Pumpendeckel 5 eingespannt.In the hydraulically driven shown in Fig. 1
Diaphragm pump is a high pressure diaphragm pump,
in which a
Die Membran 1 trennt einen Förderraum 6 von einem mit
Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckraum 7.The
Die dargestellte Membranpumpe weist einen hydraulischen
Membranantrieb in Form eines oszillierenden Verdrängerkolbens
8 auf, der im Pumpengehäuse 4 abgedichtet zwischen dem
Druckraum 7 und einem Vorratsraum 9 für die Hydraulikflüssigkeit
verschiebbar ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
erfolgt hierbei die Abdichtung des Kolbens 8 mittels
einer sog. Einschliffabdichtung.The diaphragm pump shown has a hydraulic one
Diaphragm drive in the form of an
Der Pumpendeckel 5 weist in üblicher Weise ein federbelastetes
Einlaßventil 10 sowie ein federbelastetes Auslaßventil
11 auf. Diese beiden Ventile 10, 11 stehen über einen
Einlaßkanal 12 sowie einen Auslaßkanal 13 derart mit dem
Förderraum 6 in Verbindung, daß das Fördermedium bei dem
nach rechts gemäß Fig. 1 erfolgenden Saughub des Verdrängerkolbens
8 und damit der Membran 1 in Pfeilrichtung über
das Einlaßventil 10 und den Einlaßkanal 12 in den Förderraum
6 angesaugt wird. Demgegenüber wird dann das Fördermedium
bei dem nach links gemäß Fig. 1 erfolgenden Druckhub
des Kolbens 8 und damit der Membran 1 über den Auslaßkanal
13 und das Auslaßventil 11 in Pfeilrichtung dosiert aus dem
Förderraum 6 herausgedrückt.The
Um eine Überfüllung des Druckraums 7 mit Hydraulikflüssigkeit
zu verhindern und um damit die Membran 1 vor zu starker
Auslenkung bzw. Beanspruchung während des Druckhubes zu
schützen, ist ein Druckbegrenzungsventil 14 vorgesehen, das
über entsprechende Kanäle 15, 16 mit dem Druckraum 7 sowie
dem Vorratsraum 9 in Verbindung steht; es ist derart
eingestellt , daß es beim Auftreten eines unerwünscht
großen Überdruckes im Druckraum 7 am Ende des Druckhubes
des Kolbens 8 öffnet, so daß dann die überschüssige
Hydraulikflüssigkeit über die Kanäle 15, 16 in den Vorratsraum
9 abgeführt wird.In order to overfill the
Um in entsprechender Weise am Ende des Membransaughubes das
Auftreten von Kavitation zu verhindern und für die aufgrund
der Leckageverluste erforderliche Leckergänzung zu sorgen,
ist eine Leckergänzungseinrichtung 17 vorgesehen. Diese
weist ein übliches federbelastetes, unterdruckgesteuertes
Schnüffelventil 18 auf, das über einen Kanal 19 mit dem
Vorratsraum 9 in Verbindung steht. Die Verbindung der Leckergänzungseinrichtung
17 bzw. des Schnüffelventils 18 mit
dem Druckraum 7 erfolgt über einen weiteren Kanal 20, der,
wie aus Fig. 1 deutlich ersichtlich, vom Schnüffelventil 18
direkt in die Zylinderbohrung 21 für den Kolben 8 führt
bzw. dort einmündet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
mündet dieser druckraumseitige Kanal 20 an einer Stelle in
die Kolbenzylinderbohrung 21 aus, die etwa auf der Hälfte
des Hubweges h des Kolbens 8, d.h. also in der Mitte zwischen
dessen vorderem und hinterem Totpunkt, liegt.In a corresponding manner at the end of the membrane suction stroke
To prevent cavitation from occurring and for that
to ensure the leakage loss necessary to supplement the leakage,
a
Wie ersichtlich, hält der Kolben 8 den druckraumseitigen
Kanal 20 der Leckergänzungseinrichtung 17 zu Beginn seines
Saughubes verschlossen, so daß hierdurch die Schnüffelverbindung
zwischen Druckraum 7 und Vorratsraum 9 unterbrochen
ist. Diese Verbindung wird durch den Kolben 8 erst dann
freigegeben, wenn er einen Teil seines Saughubweges zurückgelegt
hat. Erst dann ist die Leckergänzungseinrichtung 17
bzw. das Schnüffelventil 18 in der Lage, beim Auftreten eines
durch Leckageverluste bewirkten zu hohen Unterdruckes
für ein Nachfüllen von Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsraum
9 zu sorgen.As can be seen, the
Die dargestellte Anordnung, bei welcher die gesteuerte
Schnüffelbehinderung auf der Hochdruckseite erfolgt, eignet
sich besonders für hubregelbare Membranpumpen mit konstanter
Kolbenmittellage. Wie schon dargelegt, wird der Kolben
8 als Steuerschieber zur vorübergehenden Blockierung der
Leckergänzungseinrichtung 17 benutzt, um deren vorzeitiges
Ansprechen zu Beginn des Kolbensaughubes zu verhindern. Zu
Beginn des Saughubes befindet sich der Kolben 8 in der
Stellung gemäß Fig. 1, in der seine vordere Stirnfläche
etwa bündig mit der entsprechenden Wand des Druckraums 7
abschließt. In dieser Kolbenstellung, die der Position 3
der beiden Diagramme gemäß Fig. 2 entspricht, ist der
druckraumseitige Kanal 20 der Leckergänzungseinrichtung 17
durch den Kolben 8 verschlossen. Nachdem sich der Kolben 8
im Verlauf seines Saughubes zur Position 4 in den jeweiligen
Diagrammen gemäß Fig. 2 bewegt hat, reicht der erzeugte
Saugdruck ps aus, das Einlaßventil 10 zu öffnen. Anschließend
müssen die Flüssigkeitssäule in der Einlaßleitung
12, das Einlaßventil 10 und die Membran 1 beschleunigt
werden, wodurch eine Unterdruckspitze mit der Amplitude
Δp erzeugt wird, wie bei der Position 4 in den jeweiligen
Diagrammen gemäß Fig. 2 ersichtlich. Diese als Joukowsky-Stoß
bezeichnete Unterdruckspitze würde normalerweise ein
vorzeitiges Ansprechen des Schnüffelventils 18 und damit
eine unerwünschte Überfüllung des Druckraums 7 mit
Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsraum 9 bewirken. Während
dieser Zeit ist jedoch der druckraumseitige Kanal 20
noch durch den Kolben 8 verschlossen, so daß aufgrund dieser
rein kolbengesteuerten Schnüffelbehinderung das Schnüffelventil
18 auf die erwähnte Unterdruckspitze nicht ansprechen
kann. Erst gegen Ende des Saughubes, nachdem also
der Kolben 8 die aus Fig. 1 ersichtliche Wegstrecke h
(=Saughubweg) überstrichen hat, passiert die Stirnfläche
des Kolbens 8 die Mündungsöffnung des druckraumseitigen Kanals
20 und gibt diesen frei. Somit ist nun während einer
verbleibenden kurzen Kolbenwegstrecke die Ergänzung von
Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsraum 9 über die Kanäle
19, 20 in den Druckraum 7 möglich.The arrangement shown, in which the controlled
Sniffing on the high pressure side is suitable
are particularly suitable for stroke-controlled diaphragm pumps with constant
Piston center position. As already stated, the
Bei der aus Fig. 3 ersichtlichen Ausführungsform
der Erfindung ist - im Gegensatz zur hochdruckseitigen Steuerung der
Schnüffelbehinderung gemäß Fig. 1 - eine niederdruckseitige
Steuerung der Schnüffelbehinderung vorgesehen. Diese eignet
sich besonders für Membranpumpen mit konstanter Hublänge,
wobei die Abdichtung des Kolbens 8 innerhalb seiner Zylinderbohrung
21 gleichfalls - genau wie bei der zuvor beschriebenen
Ausführungsform gemäß Fig. 1 - mittels einer
Einschliffabdichtung gebildet wird.In the embodiment shown in FIG. 3
the invention is - in contrast to the high-pressure control of the
Sniffing disability according to FIG. 1 - a low-pressure side
Control of sniffing disability provided. This is suitable
are particularly suitable for diaphragm pumps with constant stroke length,
the seal of the
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist
der vom Schnüffelventil 18 der Leckergänzungseinrichtung
17 ausgehende druckraumseitige Kanal 20a derart angeordnet,
daß er nicht in die Zylinderbohrung 21 des Verdrängerkolbens
8 ausmündet, sondern zum Druckraum 7 verläuft und an
dessen Stirnwand ausmündet.3 as can be seen from
that of the
Der vorratsraumseitige Kanal 19, der, ausgehend vom Schnüffelventil
18, in Richtung Vorratsraum verläuft, ist gleichfalls
vorgesehen. Jedoch mündet sein dem Schnüffelventil 18
abgewandtes Ende nicht direkt in den Vorratsraum 9, sondern
gleichsam lediglich indirekt. Zu diesem Zweck mündet der
vorratsraumseitige Kanal 19 mit seinem dem Schnüffelventil
18 abgewandten Ende in einen Zusatzkanal 19a, der - quer
verlaufend zur Achse des Verdrängerkolbens 8 - in einem
buchsenartigen, den Kolben 8 verschieblich führenden Einsatzteil
22 verläuft und seinerseits in den Vorratsraum 9
ausmündet.The
Der Kolben 8 weist an einer bestimmten Stelle seiner
Längserstreckung eine Ringnut 23 auf, wobei diese Stelle
derart gewählt ist, daß sie sich im Abstand h (Kolbenhubweg)
zum Zusatzkanal 19a befindet, wenn der Kolben 8 seine
in Fig. 3 dargestellte vordere Totpunktlage (Druckhubende)
aufweist. Dies bedeutet, daß der Kolben 8 in der dargestellten
Lage, die auch den Beginn des Saughubes - entsprechend
der Position 3 in den beiden Diagrammen gemäß Fig. 2
- kennzeichnet, den Zusatzkanal 19a verschlossen hält und
damit auch die Schnüffelverbindung zwischen Vorratsraum 9
und Druckraum 7 unterbricht. Wenn sich dann der Kolben 8 im
Verlauf seines Saughubes von links nach rechts gemäß Fig. 3
bewegt und hierbei die Position 4 in den beiden Diagrammen
gemäß Fig. 2 durchläuft, kann die auftretende Unterdruckspitze
nicht zu einem vorzeitigen Ansprechen des Schnüffelventils
18 führen, da sich die Ringnut 23 des Kolbens 8
nach wie vor im Abstand zum Zusatzkanal 19a befindet, so
daß die Schnüffelverbindung zum Vorratsraum unterbrochen
ist.The
Wenn dann der Kolben 8 am Ende seines Saughubes angekommen
ist und hierbei entsprechend der Position 1 in den beiden
Diagrammen gemäß Fig. 2 die strichpunktiert gezeichnete
Stellung gemäß Fig. 3 einnimmt, befindet sich die Ringnut
23 des Kolbens 8 auf der Höhe des Zusatzkanals 19a. Dadurch
ist über die Kanäle 19a, 19 und 20a die Schnüffelverbindung
zwischen dem Vorratsraum 9 und dem Druckraum 7 hergestellt,
so daß dann, wenn im Hydrauliksystem aufgrund eines Mangels
an Hydraulikflüssigkeit ein übergroßer Unterdruck entsteht,
das Schnüffelventil 18 anspricht und automatisch die fehlende
Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsraum 9 ergänzt.
Wenn dann der Kolben 8 wieder mit dem Druckhub beginnt und
sich von der Position 1 in die Position 2 gemäß den beiden
Diagrammen nach Fig. 2 bewegt, verschiebt sich die Ringnut
23 des Kolbens 8 sofort aus der Fluchtung mit dem Zusatzkanal
19, so daß dieser unverzüglich geschlossen wird und die
Schnüffelverbindung unterbricht.Then when the
Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig.
4 ist die Ausgestaltung ähnlich wie bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 3 getroffen. Unterschiedlich ist jedoch, daß der
Kolben 8 in seiner Bohrung 21 nicht mittels einer Einschliffabdichtung,
sondern mittels Kolbenringen 24 abgedichtet
ist, die in der üblichen Weise auf dem Kolben 8
festgelegt sind.In the modified embodiment according to FIG.
4, the configuration is similar to that of the
Außerdem ist der Kolben 8 anstelle einer Ringnut 23 mit einem
durchmesserverringerten Kolbenteil 8a versehen, so daß
dadurch zwischen diesem durchmesserverringerten Kolbenteil
8a und der zugeordneten Zylinderbohrung 21 ein Ringraum 23a
gebildet ist, der in seiner Funktion derjenigen der Ringnut
23 entspricht.In addition, the
Wie ersichtlich, ist der mit dem vorratsraumseitigen Kanal
19 verbundene Zusatzkanal 19a derart ausgebildet, daß er -
querverlaufend zur Achse des Kolbens 8 - nicht das gesamte
Einsatzteil 22 durchsetzt, sondern lediglich in die Zylinderbohrung
21 des Kolbens 8 ausmündet. Die Verbindung zwischen
dem Zusatzkanal 19a und dem Vorratsraum 9 wird, bei
entsprechender Kolbenlage, dadurch hergestellt, daß im Einsatzteil
22 ein weiterer Kanal 19b vorgsehen ist, der vom
Vorratsraum 9 bis zur Zylinderbohrung 21 des Kolbens 8 verläuft
und dort an einer Stelle, die versetzt zur Mündungstelle
des Zusatzkanals 19a liegt, ausmündet.As can be seen, it is the one with the canal-
Wie deutlich aus Fig. 4 ersichtlich, ist in der dargestellten
Stellung des Kolbens 8, die der Stellung am Ende des
Druckhubes bzw. zu Beginn des Saughubes entsprechend der
Position 3 in den beiden Diagrammen gemäß Fig. 2 entspricht,
die Schnüffelverbindung zwischen dem Vorratsraum 9
und dem Druckraum 7 unterbrochen. Gleiches gilt auch dann,
wenn der Kolben 8 im Verlauf seines Saughubes die Position
4 in den beiden Diagrammen gemäß Fig. 2 überstreicht, da
hierbei die beiden Kanäle 19a, 19b nach wie vor durch den
Kolben 8 verschlossen sind, so daß die in dieser Position
auftretende Unterdruckspitze nicht zu einem vorzeitigen Ansprechen
des Schnüffelventils 18 führen kann. Erst dann,
wenn der Kolben 8 im Verlauf seines weiteren Saughubes sich
der Position 1 in den beiden Diagrammen gemäß Fig. 2 annähert
bzw. diese Position erreicht, gelangt der Kolben 8 mit
seinem durchmesserverringerten Kolbenteil 8a in den Bereich
der beiden Mündungen der Kanäle 19a, 19b. Dadurch wird dann
über den Ringraum 23a die Verbindung zwischen diesen beiden
Kanälen 19a, 19b hergestellt, so daß hiermit auch die
Schnüffelverbindung zwischen dem Vorratsraum 9 und dem
Druckraum 7 freigegeben ist und eine etwa erforderliche
Leckergänzung über das Schnüffelventil 18 ermöglicht wird.As can be clearly seen from Fig. 4, is shown in the
Position of the
Bei der weiterhin abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig.
5 ist gleichfalls eine niederdruckseitige Steuerung der
Schnüffelbehinderung vorgesehen. Zu diesem Zweck weist der
Kolben 8 an seinem vorratsraumseitigen Ende einen parallel
verlaufenden Hilfssteuerschieber in Form eines zusätzlichen
Steuerkolbens 25 auf. Dieser ist an einem am Kolben 8
befestigten Flansch 26 in dessen Umfangsnähe angeordnet und
verläuft derart, daß er in einen entsprechend verlaufenden
Kanal 27 des Gehäuses 4 eintaucht. Dieser Gehäusekanal 27
steht, wie dargestellt, einerseits mit dem
vorratsraumseitigen Kanal 19 der Leckergänzungseinrichtung
17 in Verbindung und mündet andererseits in den Vorratsraum
9 aus.In the further modified embodiment according to FIG.
5 is also a low-pressure control of the
Sniffing disability provided. For this purpose the
Der zusätzliche Steuerkolben 25 ist hohl bzw. als Hülse mit
beidseitig offenen Enden ausgebildet. Hierdurch wird einerseits
in der dargestellten Stellung des Kolbens 8, die dem
Ende des Druckhubs bzw. dem Beginn des Saughubes gemäß der
Position 3 in den beiden Diagrammen nach Fig. 2 entspricht,
die Schnüffelverbindung zwischen dem Vorratsraum 9 und dem
Druckraum 7 unterbrochen, da der Steuerkolben 25 weitgehend
vollständig in den Gehäusekanal 27 eingetaucht ist und
somit den vorratsraumseitigen Kanal 19 verschließt.
Andererseits hat sich der zusätzliche Steuerkolben 25, wenn
sich der Kolben 8 nahe oder in seiner Saughubendstellung-entsprechend
der Position 1 in den beiden Diagrammen gemäß
Fig. 2 - befindet, zusammen mit dem Kolben 8 entsprechend
verschoben, so daß die Verbindung zwischen dem
vorratsraumseitigen Kanal 19 und dem Gehäusekanal 27
freigegeben ist. Somit ist dann die Schnüffelverbindung
zwischen dem Vorratsraum 9 und dem Druckraum 7 - über den
hohlen Steuerkolben 25, den Gehäusekanal 27, den vorratsraumseitigen
Kanal 19 und den druckraumseitigen Kanal 20a-hergestellt,
so daß bei entsprechendem Unterdruck im Druckraum
7 das Schnüffelventil 18 anspricht und für eine automatische
Leckergänzung aus dem Vorratsraum 9 sorgt.The
Wenn dann der Kolben 8 wieder mit dem Druckhub beginnt und
sich aus der Position 1 in die Position 2 gemäß den beiden
Diagrammen nach Fig. 2 bewegt, taucht der sich synchron mit
dem Kolben 8 verschiebende Steuerkolben 25 erneut in den
Gehäusekanal 27 ein und verschließt wieder den vorratsraumseitigen
Kanal 19.Then when the
Claims (5)
- A hydraulically driven high-pressure diaphragm pump havinga metal diaphragm (1) clamped on the edge side between pump housing (4) and pump cover (5) and separating a delivery space (6) from a hydraulic pressure space (7),a hydraulic diaphragm drive in the form of an oscillating displacing piston (8) which is displaceable in a cylinder bore (21) of the pump body (4) between the pressure space (7) and a reservoir (9) for the hydraulic fluid, anda replenishment device (17) having a breather connection in the form of a connecting channel (19, 20) between pressure space (7) and reservoir (9) which is normally closed by a vacuum-controlled, spring-loaded blow valve (18), wherebythe blow valve (18) divides the connecting channel into a channel (19) on the reservoir side and a channel (20) on the pressure space side, andthe channel (19) on the reservoir side is adjustable by the position of the piston (8) such that the channel (19) on the reservoir side is closed at least at the beginning of the filling stroke, and released only when the piston (8) has covered part of its filling stroke path.
- The high-pressure diaphragm pump of claim 1, characterized in that the piston (8) releases the breather connection between pressure space (7) and reservoir (8) about after half of its filling stroke path.
- The high-pressure diaphragm pump of claim 1 or 2, characterized in that the piston (8) has a tapered-diameter portion (23, 23a) serving to release the channel (19, 19a) on the reservoir side when the piston (8) has covered part of its filling stroke path.
- The high-pressure diaphragm pump of claim 1, characterized in that the piston (8) is connected at its reservoir side end with a parallel extending auxiliary slide valve (25) which is displaceable in a housing channel (27) forming part of the channel on the reservoir side and serves to release the channel (19) on the reservoir side.
- The high-pressure diaphragm pump of claim 4, characterized in that the auxiliary slide valve (25) is formed as a sleeve.
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