EP2761180A2 - Positive displacement pump and operating method thereof - Google Patents

Positive displacement pump and operating method thereof

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EP2761180A2
EP2761180A2 EP12770085.4A EP12770085A EP2761180A2 EP 2761180 A2 EP2761180 A2 EP 2761180A2 EP 12770085 A EP12770085 A EP 12770085A EP 2761180 A2 EP2761180 A2 EP 2761180A2
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EP
European Patent Office
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pump
diaphragm
membrane
piston
pump according
Prior art date
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Application number
EP12770085.4A
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German (de)
French (fr)
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EP2761180B1 (en
Inventor
Alfred GIESSBACH
Norbert Jaeger
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.)
Mhwirth GmbH
Original Assignee
Aker Wirth GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102011054073A external-priority patent/DE102011054073A1/en
Priority claimed from DE102011054074A external-priority patent/DE102011054074A1/en
Application filed by Aker Wirth GmbH filed Critical Aker Wirth GmbH
Publication of EP2761180A2 publication Critical patent/EP2761180A2/en
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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
    • 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
    • F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F04B11/005—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons
    • 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
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • 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
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • F04B9/109—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers
    • F04B9/1095—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers having two or more pumping chambers in series

Definitions

  • the invention relates to a positive displacement pump with a drive unit and a pump unit and an operating method thereof.
  • the pump unit has a plurality of working spaces, a plurality of displacement elements and often at least three cylinders.
  • Such positive displacement pumps are already known.
  • FIGS. 1 and 2 show such a positive displacement pump manufactured by Aker Wirth GmbH.
  • Such positive displacement pumps are used as flushing pumps for drilling fluid and as so-called "slurry pumps", ie for the transport of solids in liquid, which are also referred to as "thick matter pumps.” Thick substances are mixtures of liquid and solid components Pressure of up to 500 bar, they have a capacity of up to 300 l per minute and often outputs of more than 700 kW.
  • the object of the invention is to provide such an improved life pump as well as an operating method for such a pump, while at the same time maintaining or expanding the advantages of such a pump having at least three cylinders.
  • the displacement pump according to the invention has a drive unit and a pump unit.
  • the pump unit comprises a plurality of working spaces and a plurality of displacement elements.
  • the pump unit comprises at least three cylinders. It is double-acting, so two working spaces are provided per cylinder. Overall, therefore, at least six workrooms are provided.
  • the pump is therefore a triplex pump, (also called triple pump), which acts twice.
  • the advantages of a triplex pump are thus combined with the advantages of a double-acting pump.
  • the three-cylinder positive displacement pump (triplex) shown in FIGS. 1 and 2 is single-acting.
  • their displacement elements diaphragms
  • a displacement stroke ie they move from left to right (with reference to FIG. 1).
  • a suction stroke the membranes thus move from right to left (based on Fig. 1), which means no or only a small load on the pump.
  • the displacement elements are membranes. These are further preferably actuated by means of pistons.
  • the positive displacement pump according to the invention is thus a piston diaphragm pump.
  • the medium to be pumped is separated from the drive by the membrane. By this separation membrane thus the drive is shielded from harmful influences of the pumped medium.
  • the fluid is separated from harmful influences of the drive.
  • the transfer the oscillating movement of the piston on the membranes is preferably done by means of a working medium or transmission medium.
  • the working medium can be water with a water-soluble mineral additive or hydraulic oil. Due to the constant volume of the working medium between the piston and diaphragm, the movement of the piston directly causes a deflection of the diaphragm and thus causes suction and pressure pulses.
  • exactly one piston is provided in each cylinder.
  • the pump is preferably a slurry pump. It pumps mixtures of liquid and solid components. This may be mud in earthworks or the like.
  • Such piston diaphragm pumps are designed for continuous use and must work reliably over long periods, up to years, as trouble-free as replacement of a defective piston diaphragm pump due to their size is regularly associated with a considerable amount of work and time.
  • diaphragm damage can have particularly serious consequences for these piston diaphragm pumps. For one thing occurs when a membrane damage, the working fluid in the diaphragm chamber or the working space and mixes with the pumped liquid, which requires time-consuming cleaning. On the other hand, fluid enters the working fluid, which contaminates the entire pump and the drive piston can be damaged.
  • Such piston diaphragm pumps are known by the company Aker Wirth GmbH, Erlen, Germany under the designations "DPM” and “TPM”. They are designed as duplex pumps with two double-acting pistons or as triplex pumps with three single-acting pistons.
  • the cylinders are always arranged horizontally, so that the pistons perform their oscillating movement along a horizontal axis.
  • the connected via the working fluid with the displacement of the respective associated cylinder on the working fluid membranes are always arranged vertically.
  • vertical arrangement is meant that the plane of action defined by the membrane extends vertically and is defined by a diaphragm clamped in the membrane housing in the case of a membrane which is flat in the undeflected state.
  • the inlet is regularly at the bottom, the outlet at the top, as this can escape through the membrane chamber located air upwards.
  • the drive unit is preferably provided in such a way as is used in a conventional single-acting triplex pump.
  • a drive shaft is provided, which is driven by a motor, not shown, and transmits its torque by means of meshing gears on a crankshaft, are arranged on the connecting rod.
  • All connecting rods are arranged on a single crankshaft and act in the same direction. They transfer their movement via a crosshead, that is to say, to crosshead bars which run parallel to one another and are arranged relatively close to each other. These interact with piston rods.
  • the cylinders are at a small distance parallel to each other. It is thus resorted to a drive unit, which is proven and compact builds. In addition to the saving of development costs of recourse to proven elements is of particular importance here, since it depends in the typical fields of application of the positive displacement pump according to the invention to a high degree of reliability.
  • the cylinders are preferably lying, so arranged horizontally.
  • the speed of the positive displacement pump according to the invention compared to a common single-acting triplex pump is reduced.
  • This can be achieved for example by a slower running of the drive motor.
  • This measure can be made due to the principle higher delivery capacity of the double-acting pump unit, compared with a common single-acting triplex pump constant flow.
  • the size of the piston surfaces is reduced compared to a common single-acting triplex pump. Since the pump unit is double-acting, it conveys twice the volumetric flow of pumped medium, with the same volume and speed, as a single acting pump unit. In order to obtain a comparable volume flow, as in a single-acting, conventional triplex pump, can therefore alternatively or additionally To reduce the speed of the stroke volume can be reduced by means of a cross-sectional reduction of the piston surfaces. As a result, a reduction of the rod force (piston rod, or crosshead rod, or connecting rod) is achieved.
  • the membranes are rotated with respect to the vertical by an angle of 1 ° to 90 °.
  • the membranes are thus, unlike a common single-acting triplex pump, not vertical.
  • the position of the membranes refers to their neutral center position.
  • the membranes are arranged higher than the cylinders.
  • the diaphragms are thus "folded" upwards compared to a conventional single-acting triplex pump
  • the pump preferably has a power of at least 700 kW.
  • the invention also relates to a pump unit of a pump according to the invention.
  • the invention is also based on the object of providing an operating method for a piston-diaphragm pump and a piston-diaphragm pump operating according to this method of operation, whose service life is increased with the same delivery rate as in the prior art or its delivery rate with a constant service life regardless of whether it is a single- or double-acting pump and regardless of the number of cylinders.
  • This object is achieved by the reproduced in claim 1 operating method and by the recited in claim 4 piston diaphragm pump.
  • the membrane stroke is effected at a membrane position which is different from a vertical position of the membrane.
  • the duration of the membrane can be significantly increased by this technically simple measure.
  • This surprising effect may be due to the fact that in the operating method according to the prior art, in which the membrane is oriented vertically, air inclusions accumulate, for example, near the inlet in the lower region of the membrane, whereby this unbalanced especially in the thrust deflection which can lead to an acceleration of the aging or fatigue of the membrane material, in particular close to the clamped edges.
  • the membranes are deflected in the prior art piston diaphragm pumps regularly only up to seventy percent of the maximum diaphragm stroke. It has surprisingly been found that it is possible with the operating method according to the invention while maintaining the expected membrane life, to increase the stroke to up to ninety percent of the maximum deflection, thereby increasing the flow rate of the piston diaphragm pump, without this being further, requires complex technical measures. A particularly long life extension or performance increase can be achieved if - as preferred - the membrane stroke is effected at a different position of the vertical by 45 ° to 90 ° membrane position.
  • the inclination of the diaphragm stroke from the vertical about 70 °, since in otherwise usual dimensions and configurations of a piston diaphragm pump possibly located in the working fluid gas - usually air - collects at the highest edge region of the membrane and can be easily drained by a vent valve located at this point.
  • the piston-diaphragm pump according to the invention is characterized in that the membrane is arranged at a position different from a vertical position, in particular by 45 ° to 90 °, especially by approximately 70 °.
  • the piston diaphragm pump according to the invention is - as usual for the promotion of sludge in earthworks piston diaphragm pumps - arranged such that the (or in multiple pumps) cylinder with its (their) longitudinal axis (s) is arranged approximately horizontally (are). So it can drive and piston / cylinder units as used in the prior art.
  • the working volume is partially formed by a channel extending obliquely upwardly from the cylinder.
  • the channel is approximately straight and provided on the channel housing forming a channel approximately perpendicular to the longitudinal axis of the channel aligned flange on which a diaphragm receiving membrane housing is attached.
  • the membrane and membrane housing in turn, the same components can be used as in the prior art, so that a significant improvement of a piston diaphragm pump is achieved by means of the invention, without this being associated with design-related additional costs.
  • the membrane is preferably approximately circular in shape and has an edge which is inserted in the membrane housing approximately in one plane. is biased, wherein the plane is arranged in a vertical position preferably by 45 ° to 90 °, more preferably at such an angle different position, so that the highest point of the working volume is formed at a lateral edge region.
  • a provided in a state of the art piston-diaphragm pump provided, approximately vertically upwardly facing vent valve can then continue to use for venting the working volume.
  • Figure 1 is a cross-sectional view of a known from the prior art common triple-acting triplex pump.
  • Fig. 2 is a plan view of the pump shown in Fig. 1;
  • Fig. 3 is a perspective view of a known from the prior art double-acting duplex pump; 4 shows a view as in FIG. 3, from a different viewing direction;
  • FIG. 5 shows a side view of a pump unit according to the invention
  • FIG. 6 shows a view of the drive unit on a pump unit according to the invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the pump unit according to the invention.
  • FIG. 8 is a top view of the pump unit according to the invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of the pump unit according to the invention.
  • Fig. 1 1 is a top view of the positive displacement pump according to the invention
  • FIG. 12 is a perspective view of the positive displacement pump according to the invention.
  • Fig. 13 is a cross-sectional view of the positive displacement pump according to the invention on a larger scale;
  • Fig. 14 is an enlarged view of Fig. 4;
  • the known single-acting triplex pump known from the prior art shown in FIG. 1 has a drive unit 1 and a pump unit 2.
  • the drive unit 1 comprises a drive shaft 19, which is rotated by a motor, not shown, for example, an electric motor in rotation.
  • On the drive shaft 19 at least one only indicated gear is arranged, which meshes with at least one much larger, merely indicated toothed wheel of the crankshaft 18.
  • the drive shaft 19 protrudes from the housing of the drive unit on both sides (FIG. 2).
  • On the crankshaft three connecting rods 18a are arranged relatively close together.
  • the connecting rods are mounted on the crankshaft with the help of a connecting rod bearing, which is designed as a roller bearing.
  • the connecting rods transmit their movement in each case by means of a crosshead 20 to a crosshead rod 21, which merges into a piston rod 9.
  • the crosshead bearing is also a rolling bearing.
  • the crosshead also includes sliding blocks, which serve its linear bearing on the Gleitlagerwandungen.
  • a piston 7 is arranged, which performs a rectilinear reciprocating movement in a cylinder 5.
  • a pump unit 2 On the drive unit 1, a pump unit 2 is provided. This provides a work medium space 23 adjacent to each cylinder 5, in which working medium 22, for example hydraulic oil, is provided, which transmits the movement of the piston 7 to the membrane 6.
  • working medium 22 for example hydraulic oil
  • the positives correspond to Ones of the piston 7 and the membrane 6 to each other not the usual operation.
  • the membrane 6 In normal operation, the membrane 6 is not shown in the extreme right position of the piston 7 shown in the left extreme position shown, but arranged in the right extreme position, not shown.
  • the membrane 6 together with a part of the membrane housing 6a forms a working space 4. This is connected via check valves 13 to a pressure pipe 17 and a suction pipe (not shown in FIG. 1).
  • the suction pipe is disposed below the Saugventilgebliuses 15 and connected thereto.
  • a rotational movement of the crankshaft 18 causes working fluid 22 to be moved back and forth in the working fluid space 23, deflecting the diaphragm 6, 6 ' alternately to the right and left.
  • a deflection to the left leads to a closing of the outlet check valve or pressure valve in the pressure valve housing 14 and to a suction of fluid through the open inlet check valve or suction valve in the Saugventilgephaseuse 15.
  • the subsequent displacement of the piston of FIG. 1 to the right leads to a closing of the inlet check valve and a delivery of a displacement or displaced piston volume corresponding volume of delivery volume through the now open outlet check valve with displacement of the diaphragm with respect to FIG. 1 to the right.
  • Figures 3 and 4 show a known from the prior art duplex pump, ie a pump with two connecting rods, piston rods, pistons and cylinders. This is double acting. It has four membrane housing 6a, 6a 'and is used in particular for larger volume flows.
  • FIGS. 5 to 9 show the pump unit 2 of a positive-displacement pump according to the invention.
  • This is a piston diaphragm pump.
  • the displacement elements 3, 3 ' are therefore membranes 6, 6 ' .
  • the illustrated embodiment of the pump according to the invention is designated as a whole by 100 (FIGS. 10 to 13). It can be seen that the illustrated pump 100 according to the invention is a triplet pump or triplex pump. So there are three connecting rods 18 a present, which cooperate with three moving in three cylinders 5 piston 7.
  • the drive unit 1 of the pump according to the invention shown substantially coincides with the drive unit 1 of the known from the prior art single-acting triplex pump ( Figures 1 and 2).
  • the technical data of the single-acting triplex pump shown in FIGS. 1 and 2 can be as follows: piston diameter: 310 mm, piston stroke: 508 mm, volume flow (design normal) 351 m 3 / h, maximum flow rate 385 m 3 / h, theoretical delivery per crankshaft revolution: 1 15.0 I, volumetric efficiency: 0.94, normal Working speed: 54.1 min "1, maximum stroke rate: 59.3 min" 1, normal pressure: 80 0 bar, maximum delivery pressure: 96.0 bar, internal gear ratio: 3.8077, piston rod load at normal delivery pressure: 604 kN, piston rod load at maximum delivery pressure: 725 kN, bearing life when operating at maximum load: 69,100 h, bearing life in normal operation: 126,800 h, displaced piston volume: 38.3 l, required membrane type in liters: 60 l.
  • the technical data of the illustrated embodiment of the positive displacement pump according to the invention are as follows: piston diameter: 275 mm, piston stroke: 508 mm, volume flow (design normal) 351 m 3 / h, maximum volume flow 385 m 3 / h, theoretical flow rate per crankshaft rotation: 173.4 I, volumetric efficiency: 0.94, normal number of strokes: 35.9 min "1 , maximum stroke rate: 39.4 min " 1 , normal delivery pressure: 80.0 bar, maximum delivery pressure: 96.0 bar, transmission ratio of the internal gears (Internal gear ratio): 3.8077, piston rod load at normal delivery pressure: 475 kN, piston rod load at maximum delivery pressure: 570 kN, bearing life when operating at maximum load: 445,700 h, bearing life in normal operation: 810,500 h, displaced piston volume Front: 30.2 l, displaced piston volume Backside: 27.6 l, required membrane type in liters: 47 l.
  • the single-acting triplex pump shown in FIGS. 1 and 2 requires three membranes whose size is designed for 60 l, the operating hours of the membrane are set at 3,000, the number of membrane changes per year (8,000 h) is 2 , 67th
  • the positive displacement pump according to the invention shown requires six membranes whose size is designed for 47 I, the operating hours are set at 4,500, it is expected up to 8,000 operating hours in the event of possible rewinding of the membranes, the number of membrane changes per year is 1, 78, or the number of expected membrane changes per year is 1.
  • the single-acting triplex pump shown in FIG. 1 requires six valves of size API 13, with 1 .200 operating hours.
  • the average velocity of the valves is 1.72 and the number of valve changes per year (8.000 h) is 6.67.
  • the illustrated embodiment of the positive displacement pump 12 of the invention requires valves, also of size API 13, with 1, 800 operating hours.
  • the average velocity is 1.29
  • the expected operating hours are 2.160 due to the reduced velocity (velocitiy)
  • the valve changes per year are 4.44 and the expected valve changes per year are 3.7.
  • Fig. 13 also shows that the membranes 6, 6 'are not perpendicular, but are inclined from the vertical S by an angle ⁇ .
  • the angle ⁇ can be between 1 ° and 90 °, in particular 60 ° and 80 °. In the illustrated embodiment, it is about 70 °.
  • the working medium space 23, 23 ' is cylindrically shaped in its region adjacent to the membrane housing 6a, 6a'.
  • the cylinder axis is perpendicular to the diaphragm (in its neutral position).
  • the cylindrical region of the working medium space 23, 23 ' is thus inclined by an angle ß from the vertical. This angle can be 0 ° to 89 °. In the illustrated embodiment, it is about 20 °.
  • the angles ⁇ and ⁇ are always 90 °.
  • piston diaphragm pump 200 as shown in Fig. 14 can be seen - again designed as a three-piston diaphragm pump.
  • Fig. 15 shows a longitudinal section through the central pump part. The two other pump parts are designed accordingly.
  • the illustrated piston-diaphragm pump 200 comprises a motor-driven crankshaft 10, on the middle crank pin 102 of which a connecting rod 103 is mounted with the aid of a connecting rod bearing 104.
  • a crosshead 105 is mounted via a crosshead bearing 106.
  • the crosshead 105 includes sliding blocks 107, which serve its linear bearing on Gleitlagerwandungen 108.
  • a piston rod 109 is attached at one end.
  • the other end of the piston rod 109 carries a piston 1 10, which is designed as a double-acting piston and in a cylinder 1 1 1 operates.
  • Fig. 2 the right dead center is shown.
  • the cylinder 1 1 1 is arranged within a working volume, which is divided by the piston 1 10 in two working part volumes 1 1 2a, 1 12b.
  • the right in Fig. 2 end of the working part volume 1 12b is closed by means of a cover 1 13.
  • a lid 1 14 is also attached, which is, however, provided with a central opening 1 15 for the passage of the piston rod 109.
  • a seal assembly 1 16 is provided, which seals the piston rod 109 against the lid 1 14 against leakage of working fluid from the working part volume 1 12.
  • the working fluid not shown in the drawing - usually called hydraulic oil, so oil template - fills the working volume 1 12a, 1 12b up to two membranes 1 17a, 1 17b, in Fig. 15 (with respect to the dead center position of the piston 1 10 incorrectly ) are shown in their central position.
  • oil template - fills the working volume 1 12a, 1 12b up to two membranes 1 17a, 1 17b, in Fig. 15 (with respect to the dead center position of the piston 1 10 incorrectly ) are shown in their central position.
  • the diaphragm shown on the left would be bent downwards, the diaphragm 11b accordingly upward, as shown qualitatively in dashed lines in FIG.
  • the membranes 1 17a, 1 17b are arranged in membrane housings 1 18a, 1 18b and separate diaphragm chambers 1 19a, 1 19b from the oil reservoir located in the working volume 1 12a, 12b.
  • the membrane housing 1 18a, 1 18b are attached to flanges 120a, 120b of channel housings 121 a, 121 b.
  • the channel housing 121 a, 121 b include channels 122 a, 122 b, which form parts of the working volume 1 12 a, 1 12 b.
  • the two channel housings 121 a, 121 b which are essentially straight, each form an angle of approximately 20 ° to the perpendicular, such that the distance of the two channel housings 121 a, 121 b increases towards the top.
  • the membrane housings 1 18a, 1 18b in which the membranes 1 17a, 17b are clamped with their respective edge regions 123a, 123b, are fastened to the flanges 120a, 120b in such a way that the membranes 17a, 17b extend in their planar center position perpendicular to the longitudinal axis of the respective channel 122a, 122b.
  • the two membranes 1 17a, 1 17b thus arranged inclined by about 70 ° from the vertical.
  • Each diaphragm chamber comprises an inlet 124a, 124b, to each of which an inlet check valve 125a, 125b (see Fig. 14) is flanged.
  • the membrane chambers 1, 19a, 1, 19b comprise outlets 126a, 126b, to each of which an outlet check valve 127a, 127b is flanged.
  • a rotational actuation of the crankshaft 101 causes the working fluid in the working fluid volume 1 12a, 1 12b and the membranes 1 17a, 17b to be moved back and forth between the extreme deflections shown in dashed lines.
  • a deflection in each case leads down to a suction of sludge through the respective open inlet check valve.
  • This pumping phase is referred to as a suction cycle.
  • the subsequent displacement of the piston leads to a closing of the previously opened inlet check valve and a discharge of the volume corresponding volume of sludge via the now open outlet check valve with displacement of the membrane in the upwardly curved, shown in dashed lines in Fig. 15 extreme position.
  • 112a, 112b work part volumes, together work volume
  • 121a, 121b channel housing

Abstract

The invention relates to a positive displacement pump (100), comprising a drive unit (1) and a pump unit (2) having several working chambers (4, 4'), several displacement elements (3, 3'), and at least three cylinders (5), preferably exactly three cylinders (5), wherein the pump unit (2) is double-acting. The invention further relates to a piston diaphragm pump forming a positive displacement pump, wherein a diaphragm stroke is caused by means of working liquid present on the first side of a diaphragm and a medium to be pumped is conducted through a diaphragm chamber bounded by the second side of the diaphragm due to the diaphragm stroke, and the diaphragm stroke is caused at a diaphragm position different from a vertical position of the diaphragm.

Description

Verdrängerpumpe und Betriebsverfahren derselben  Positive displacement pump and operating method of the same
Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit einer Antriebseinheit und einer Pumpeneinheit sowie ein Betriebsverfahren derselben. Die Pumpeneinheit weist mehrere Arbeitsräume auf, mehrere Verdrängerelemente und oft mindestens drei Zylinder. Derartige Verdrängerpumpen sind bereits bekannt. Beispielsweise zei- gen die Figuren 1 und 2 eine derartige, von der Firma Aker Wirth GmbH hergestellte Verdrängerpumpe. Derartige Verdrängerpumpen kommen als Spülpumpen für Bohrflüssigkeit zum Einsatz sowie als so genannte„Slurry pumps", also zum Transport von sich in Flüssigkeit befindenden Feststoffen. Sie werden auch als Dickstoffpumpen bezeichnet. Als Dickstoffe werden Gemische aus flüssigen und festen Bestandteilen bezeichnet. Derartige Pumpen erzeugen einen Druck von bis zu 500 bar, sie haben eine Förderleistung von bis zu 300 I pro Minute und oft Leistungen von mehr als 700 kW. The invention relates to a positive displacement pump with a drive unit and a pump unit and an operating method thereof. The pump unit has a plurality of working spaces, a plurality of displacement elements and often at least three cylinders. Such positive displacement pumps are already known. For example, FIGS. 1 and 2 show such a positive displacement pump manufactured by Aker Wirth GmbH. Such positive displacement pumps are used as flushing pumps for drilling fluid and as so-called "slurry pumps", ie for the transport of solids in liquid, which are also referred to as "thick matter pumps." Thick substances are mixtures of liquid and solid components Pressure of up to 500 bar, they have a capacity of up to 300 l per minute and often outputs of more than 700 kW.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine derartige Pumpe mit verbes- serter Lebensdauer sowie ein Betriebsverfahren für eine solche Pumpe zu schaffen und dabei auch die Vorteile, die eine derartige Pumpe, die mindestens drei Zylinder aufweist, beizubehalten bzw. auszubauen. The object of the invention is to provide such an improved life pump as well as an operating method for such a pump, while at the same time maintaining or expanding the advantages of such a pump having at least three cylinders.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 oder 14 wiedergegebene Pumpe so- wie das in Anspruch 1 1 wiedergegebene Betriebsverfahren gelöst. Die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe weist in einer ersten Alternative eine Antriebseinheit und eine Pumpeneinheit auf. Die Pumpeneinheit umfasst mehrere Arbeitsräume und mehrere Verdrängerelemente. Die Pumpeneinheit umfasst min- destens drei Zylinder. Sie ist doppeltwirkend, pro Zylinder sind also zwei Arbeitsräume vorgesehen. Insgesamt sind also mindestens sechs Arbeitsräume vorgesehen. This object is achieved by the reproduced in claim 1 or 14 pump as well as the reproduced in claim 1 1 operating method. In a first alternative, the displacement pump according to the invention has a drive unit and a pump unit. The pump unit comprises a plurality of working spaces and a plurality of displacement elements. The pump unit comprises at least three cylinders. It is double-acting, so two working spaces are provided per cylinder. Overall, therefore, at least six workrooms are provided.
Vorzugsweise sind genau drei Zylinder vorgesehen. Die Pumpe ist also eine Triplexpumpe, (auch Drillingspumpe genannt), die doppelt wirkt. Die Vorteile einer Triplexpumpe werden also mit den Vorteilen einer doppeltwirkenden Pumpe vereint. Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Verdrängerpumpe mit drei Zylindern (Triplex) ist einfachwirkend. Bei normalen Betriebsfällen führen ihre Verdrängerelemente (Membranen) einen Verdrängungshub aus, sie bewegen sich also von links nach rechts (bezogen auf Fig. 1 ). Hierbei tritt aufgrund des Arbeitsdrucks eine erhebliche Belastung auf die gesamte Verdrängerpumpe auf. Darauf folgt ein Saughub, die Membranen bewegen sich also von rechts nach links (bezogen auf Fig. 1 ), welcher keine oder lediglich eine kleine Belastung für die Pumpe bedeutet. Während der nach rechts Bewegung des Kolbens (bezogen auf Fig. 1 ) ist die Pumpe also einer großen Belastung ausgesetzt, während eine nach links Bewegung des Kolbens (bezogen auf Fig. 1 ) keine oder lediglich eine geringe Belastung hervorruft. Durch die Umstellung von einfachwirkend auf doppeltwirkend wird erreicht, dass die Phasen mit wenig oder keiner Belastung wegfallen. Erstaunlicherweise hat sich gezeigt, dass bei gleicher Förderleistung der Pumpe dennoch eine deutliche Erhöhung der zu erwartenden Lebensdauer erreicht wird. Es hat sich weiterhin erstaunlicherweise gezeigt, dass der mit der Doppelwirkung grundsätzlich verbundene Mehraufwand hierdurch überkompensiert werden kann. Preferably, exactly three cylinders are provided. The pump is therefore a triplex pump, (also called triple pump), which acts twice. The advantages of a triplex pump are thus combined with the advantages of a double-acting pump. The three-cylinder positive displacement pump (triplex) shown in FIGS. 1 and 2 is single-acting. In normal operating cases, their displacement elements (diaphragms) carry out a displacement stroke, ie they move from left to right (with reference to FIG. 1). In this case, due to the working pressure, a considerable load on the entire positive displacement pump. This is followed by a suction stroke, the membranes thus move from right to left (based on Fig. 1), which means no or only a small load on the pump. During the movement of the piston to the right (with reference to FIG. 1), the pump is thus exposed to a great load, whereas a movement of the piston to the left (with reference to FIG. 1) causes no or only a slight load. By switching from single-acting to double-acting, it is achieved that the phases are eliminated with little or no load. Surprisingly, it has been shown that with the same pump delivery rate, however, a significant increase in the expected service life is achieved. Astonishingly enough, it has been shown that the additional expenditure associated with the double effect can be overcompensated.
Vorzugsweise sind die Verdrängerelemente Membranen. Diese werden weiter bevorzugt mit Hilfe von Kolben betätigt. Die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe ist also eine Kolbenmembranpumpe. Das zu fördernde Medium ist durch die Membran vom Antrieb getrennt. Durch diese Trennmembran ist somit der Antrieb von schädlichen Einflüssen des Fördermediums abgeschirmt. Auch ist das Fördermedium von schädlichen Einflüssen des Antriebs getrennt. Die Übertragung der oszillierenden Bewegung des Kolbens auf die Membranen geschieht bevorzugt mittels eines Arbeitsmediums bzw. Übertragungsmediums. Bei dem Arbeitsmedium kann es sich um Wasser mit einem wasserlöslichen Mineralzusatz oder Hydrauliköl handeln. Durch das konstante Volumen des Arbeitsmediums zwischen Kolben und Membran bewirkt die Bewegung des Kolbens direkt einen Ausschlag der Membran und ruft somit Saug- und Druckimpulse hervor. Bevorzugt ist in jedem Zylinder genau ein Kolben vorgesehen. Preferably, the displacement elements are membranes. These are further preferably actuated by means of pistons. The positive displacement pump according to the invention is thus a piston diaphragm pump. The medium to be pumped is separated from the drive by the membrane. By this separation membrane thus the drive is shielded from harmful influences of the pumped medium. Also, the fluid is separated from harmful influences of the drive. The transfer the oscillating movement of the piston on the membranes is preferably done by means of a working medium or transmission medium. The working medium can be water with a water-soluble mineral additive or hydraulic oil. Due to the constant volume of the working medium between the piston and diaphragm, the movement of the piston directly causes a deflection of the diaphragm and thus causes suction and pressure pulses. Preferably, exactly one piston is provided in each cylinder.
Die Pumpe ist bevorzugt eine Dickstoffpumpe. Sie pumpt also Gemische aus flüs- sigen und festen Bestandteilen. Hierbei kann es sich um Schlamm bei Erdarbeiten oder ähnliches handeln. Derartige Kolben- Membranpumpen sind für den Dauereinsatz konzipiert und müssen zuverlässig über lange Zeiträume, bis hin zu Jahren, möglichst störungsfrei arbeiten, da ein Austausch einer defekten Kolben- Membranpumpe aufgrund deren Größe regelmäßig mit einem erheblichen Arbeits- und Zeitaufwand verbunden ist. The pump is preferably a slurry pump. It pumps mixtures of liquid and solid components. This may be mud in earthworks or the like. Such piston diaphragm pumps are designed for continuous use and must work reliably over long periods, up to years, as trouble-free as replacement of a defective piston diaphragm pump due to their size is regularly associated with a considerable amount of work and time.
Darüber hinaus können bei diesen Kolben-Membranpumpen Membranschäden besonders schwerwiegende Folgen haben. Denn zum einen tritt bei einem Membranschaden die Arbeitsflüssigkeit in die Membrankammer bzw. den Arbeitsraum ein und vermischt sich mit dem Fördermedium, was aufwändige Reinigungsarbeiten erfordert. Andererseits tritt Fördermedium in das Arbeitsmedium über, wodurch die gesamte Pumpe verunreinigt und der Antriebskolben beschädigt werden kann. In addition, diaphragm damage can have particularly serious consequences for these piston diaphragm pumps. For one thing occurs when a membrane damage, the working fluid in the diaphragm chamber or the working space and mixes with the pumped liquid, which requires time-consuming cleaning. On the other hand, fluid enters the working fluid, which contaminates the entire pump and the drive piston can be damaged.
Derartige Kolben-Membranpumpen sind von der Firma Aker Wirth GmbH, Erke- lenz, Deutschland unter den Bezeichnungen„DPM" und„TPM" bekannt. Sie sind als Duplexpumpen mit zwei doppelt wirkenden Kolben oder als Triplexpumpen mit drei einfach wirkenden Kolben ausgebildet. Stets sind die Zylinder waagerecht angeordnet, so dass die Kolben ihre oszillierende Bewegung entlang einer waagerecht liegenden Achse vollziehen. Die über die Arbeitsflüssigkeit mit dem Hubraum des jeweils zugeordneten Zylinders über die Arbeitsflüssigkeit verbundenen Membranen sind stets senkrecht angeordnet. Unter„senkrechte Anordnung" ist gemeint, dass sich die durch die Membran definierte Wirkebene senkrecht erstreckt. Sie ist bei einer im nicht ausgelenkten Zustand ebenen Membran durch deren im Membrangehäuse eingespannten Rand definiert. Bei derartigen Membranpumpen befindet sich der Einlass regelmäßig an der Unterseite, der Auslass an der Oberseite, da hierdurch in der Membrankammer befindliche Luft nach oben entweichen kann. Such piston diaphragm pumps are known by the company Aker Wirth GmbH, Erlen, Germany under the designations "DPM" and "TPM". They are designed as duplex pumps with two double-acting pistons or as triplex pumps with three single-acting pistons. The cylinders are always arranged horizontally, so that the pistons perform their oscillating movement along a horizontal axis. The connected via the working fluid with the displacement of the respective associated cylinder on the working fluid membranes are always arranged vertically. By "vertical arrangement" is meant that the plane of action defined by the membrane extends vertically and is defined by a diaphragm clamped in the membrane housing in the case of a membrane which is flat in the undeflected state. In such diaphragm pumps, the inlet is regularly at the bottom, the outlet at the top, as this can escape through the membrane chamber located air upwards.
Die Antriebseinheit ist bevorzugt derart vorgesehen, wie sie bei einer herkömmlichen einfachwirkenden Triplexpumpe Verwendung findet. Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, ist also eine Antriebswelle vorgesehen, welche mittels eines nicht gezeigten Motors angetrieben wird und ihr Drehmoment mittels kämmender Zahnräder auf eine Kurbelwelle überträgt, auf der Pleuels angeordnet sind. Alle Pleuels sind auf einer einzigen Kurbelwelle angeordnet und wirken in die gleiche Richtung. Sie übertragen ihre Bewegung über einen Kreuzkopf also auf parallel zueinander verlaufende, relativ dicht nebeneinander angeordnete Kreuzkopfstangen. Diese wirken mit Kolbenstangen zusammen. Die Zylinder verlaufen in geringem Abstand parallel zueinander. Es wird also auf eine Antriebseinheit zurückgegriffen, die bewährt ist und kompakt baut. Neben dem Einsparen von Entwicklungskosten ist der Rückgriff auf bewährte Elemente hier von besonderer Bedeutung, da es in den typischen Einsatzgebieten der erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe in höchstem Maße auf Zuverlässigkeit ankommt. Die Zylinder sind bevorzugt liegend, also hori- zontal angeordnet. The drive unit is preferably provided in such a way as is used in a conventional single-acting triplex pump. As shown in Figures 1 and 2, therefore, a drive shaft is provided, which is driven by a motor, not shown, and transmits its torque by means of meshing gears on a crankshaft, are arranged on the connecting rod. All connecting rods are arranged on a single crankshaft and act in the same direction. They transfer their movement via a crosshead, that is to say, to crosshead bars which run parallel to one another and are arranged relatively close to each other. These interact with piston rods. The cylinders are at a small distance parallel to each other. It is thus resorted to a drive unit, which is proven and compact builds. In addition to the saving of development costs of recourse to proven elements is of particular importance here, since it depends in the typical fields of application of the positive displacement pump according to the invention to a high degree of reliability. The cylinders are preferably lying, so arranged horizontally.
Vorzugsweise ist die Drehzahl der erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe gegenüber einer gängigen einfachwirkenden Triplexpumpe reduziert. Dies kann beispielsweise durch ein langsameres Laufen des Antriebsmotors erreicht werden. Diese Maßnahme kann aufgrund der prinzipiell höheren Förderleistung der doppeltwirkenden Pumpeneinheit vorgenommen werden, bei verglichen mit einer gängigen einfachwirkenden Triplexpumpe gleich bleibendem Volumenstrom. Preferably, the speed of the positive displacement pump according to the invention compared to a common single-acting triplex pump is reduced. This can be achieved for example by a slower running of the drive motor. This measure can be made due to the principle higher delivery capacity of the double-acting pump unit, compared with a common single-acting triplex pump constant flow.
Vorzugsweise ist die Größe der Kolbenflächen gegenüber einer gängigen ein- fachwirkenden Triplexpumpe reduziert. Da die Pumpeneinheit doppeltwirkend ist, fördert sie bei unverändertem Hubvolumen und unveränderter Drehzahl einen doppelt so großen Volumenstrom an Fördermedium, wie eine einfachwirkende Pumpeneinheit. Um einen vergleichbaren Volumenstrom, wie bei einer einfachwirkenden, gängigen Triplexpumpe zu erhalten, kann daher alternativ oder zusätzlich zu einer Reduzierung der Drehzahl das Hubvolumen im Wege einer Querschnittsreduzierung der Kolbenflächen reduziert werden. Hierdurch wird eine Verringerung der Stangenkraft (Kolbenstange, bzw. Kreuzkopfstange, bzw. Pleuel) erreicht. Obwohl diese, anders als bei der einfachwirkenden Pumpe bei beiden Bewe- gungsrichtungen des Kolbens in gleicher bzw. vergleichbarer Stärke wirkt, hat sich gezeigt, dass hierdurch eine Steigerung der zu erwartenden Lebensdauer von kritischen Bauelementen der Pumpe, wie beispielsweise Lagern, erreicht wird. Zudem hat sich gezeigt, dass die Steigerung der Lebensdauer überraschend groß ist. Preferably, the size of the piston surfaces is reduced compared to a common single-acting triplex pump. Since the pump unit is double-acting, it conveys twice the volumetric flow of pumped medium, with the same volume and speed, as a single acting pump unit. In order to obtain a comparable volume flow, as in a single-acting, conventional triplex pump, can therefore alternatively or additionally To reduce the speed of the stroke volume can be reduced by means of a cross-sectional reduction of the piston surfaces. As a result, a reduction of the rod force (piston rod, or crosshead rod, or connecting rod) is achieved. Although this, in contrast to the single-acting pump in both directions of movement of the piston acts in the same or comparable strength, it has been found that this increases the expected life of critical components of the pump, such as bearings, is achieved. In addition, it has been shown that the increase in life is surprisingly large.
In der Ausführungsform als Membranpumpe können kleinere Membranen Verwendung finden, die kostengünstiger und haltbarer sein können. Die reduzierte Stangenkraft führt, wie bereits erwähnt, zu einer geringeren Lagerbelastung. Durch eine geringere Drehzahl steigt die Lebensdauer der Pumpeneinheit, insbe- sondere der Membranen. Gegenüber einer doppeltwirkenden Duplexpumpe, also einer Pumpe mit zwei, statt drei Zylindern ist durch den Aufbau als Triplexpumpe eine geringere Pulsation gegeben. Zudem werden auch hierdurch geringere Stangenkräfte erreicht, da die Förderleistung auf drei statt zwei Pumpstränge aufgeteilt wird. In the embodiment as a membrane pump smaller membranes can be used, which can be cheaper and more durable. The reduced rod force leads, as already mentioned, to a lower bearing load. A lower speed increases the service life of the pump unit, in particular of the diaphragms. Compared to a double-acting duplex pump, so a pump with two instead of three cylinders is given by the construction as a triplex pump lower pulsation. In addition, this also lower rod forces are achieved because the flow is divided into three instead of two pumping strands.
Vorzugsweise sind die Membranen gegenüber der Senkrechten um einen Winkel von 1 ° bis 90° verdreht. Die Membranen stehen also, anders als bei einer gängigen einfachwirkenden Triplexpumpe, nicht senkrecht. Die Stellung der Membranen bezieht sich auf deren neutrale Mittelstellung. Preferably, the membranes are rotated with respect to the vertical by an angle of 1 ° to 90 °. The membranes are thus, unlike a common single-acting triplex pump, not vertical. The position of the membranes refers to their neutral center position.
Vorzugsweise sind die Membranen höher als die Zylinder angeordnet. Die Membranen sind also, verglichen mit einer gängigen einfachwirkenden Triplexpumpe nach oben„geklappt". Die Pumpe weist bevorzugt eine Leistung von mindestens 700 kW auf. Die Vorteile der Erfindung kommen bei derartig großen Leistungen und damit verbundenen großen Kräften besonders zur Geltung. Preferably, the membranes are arranged higher than the cylinders. The diaphragms are thus "folded" upwards compared to a conventional single-acting triplex pump The pump preferably has a power of at least 700 kW The advantages of the invention are particularly effective in the case of such large powers and associated large forces.
Die Erfindung betrifft auch eine Pumpeneinheit einer erfindungsgemäßen Pumpe. Der Erfindung liegt darüber hinaus die Aufgabe zugrunde, ein Betriebsverfahren für eine Kolben-Membranpumpe sowie eine nach diesem Betriebsverfahren arbeitende Kolben-Membranpumpe zu schaffen, deren Lebensdauer bei gleicher För- derleistung wie im Stand der Technik oder deren Förderleistung bei gleichbleibender Lebensdauer erhöht sind, auch unabhängig davon, ob es sich um eine einfach- oder doppelt wirkende Pumpe handelt und unabhängig von der Anzahl der Zylinder. Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Betriebsverfahren und durch die in Anspruch 4 wiedergegebene Kolben-Membranpumpe gelöst. The invention also relates to a pump unit of a pump according to the invention. The invention is also based on the object of providing an operating method for a piston-diaphragm pump and a piston-diaphragm pump operating according to this method of operation, whose service life is increased with the same delivery rate as in the prior art or its delivery rate with a constant service life regardless of whether it is a single- or double-acting pump and regardless of the number of cylinders. This object is achieved by the reproduced in claim 1 operating method and by the recited in claim 4 piston diaphragm pump.
Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren wird der Membranhub bei einer von einer Senkrechtstellung der Membran verschiedenen Membranstellung be- wirkt. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch diese technisch einfach umzusetzende Maßnahme sich die Lebensdauer der Membran signifikant erhöhen lässt. Dieser überraschende Effekt hat seine Ursache möglicherweise darin, dass bei dem Betriebsverfahren gemäß des Standes der Technik, bei dem die Membran senkrecht ausgerichtet ist, sich Lufteinschlüsse beispielsweise nahe des Ein- lasses im unteren Bereich der Membran ansammeln, wodurch diese insbesondere bei der Schubauslenkung unsymmetrisch belastet wird, was zu einer Beschleunigung der Alterung bzw. Ermüdung des Membranmaterials insbesondere nahe der eingespannten Ränder führen kann. Um einen vorzeitigen Membrandefekt durch Materialüberlastung zu vermeiden, werden die Membranen bei zum Stand der Technik gehörenden Kolben-Membranpumpen regelmäßig nur bis zu siebzig Prozent des maximalen Membranhubes ausgelenkt. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass es mit dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren bei Beibehaltung der erwarteten Membran-Lebensdauer möglich ist, den Hub auf bis zu neunzig Prozent der Maximalauslenkung zu erhöhen, wodurch sich die Förderleistung der Kolben-Membranpumpe erhöht, ohne dass es hierzu weiterer, aufwendiger technischer Maßnahmen bedarf. Eine besonders große Lebenszeitverlängerung bzw. Leistungssteigerung lässt sich erzielen, wenn - wie bevorzugt - der Membranhub bei einer von der Senkrechten um 45° bis 90° verschiedenen Membranstellung bewirkt wird. Ganz besonders bevorzugt beträgt die Schrägstellung des Membranhubes von der Senkrechten etwa 70°, da in diesem Falle bei ansonsten üblichen Abmessungen und Ausgestaltungen einer Kolben-Membranpumpe eventuell sich in der Arbeitsflüssigkeit befindliches Gas - meist Luft - an dem am höchsten liegenden Randbereich der Membran sammelt und durch ein an dieser Stelle angeordnetes Entlüftungsventil leicht abgelassen werden kann. In the operating method according to the invention, the membrane stroke is effected at a membrane position which is different from a vertical position of the membrane. Surprisingly, it has been shown that the duration of the membrane can be significantly increased by this technically simple measure. This surprising effect may be due to the fact that in the operating method according to the prior art, in which the membrane is oriented vertically, air inclusions accumulate, for example, near the inlet in the lower region of the membrane, whereby this unbalanced especially in the thrust deflection which can lead to an acceleration of the aging or fatigue of the membrane material, in particular close to the clamped edges. In order to avoid a premature membrane defect due to material overload, the membranes are deflected in the prior art piston diaphragm pumps regularly only up to seventy percent of the maximum diaphragm stroke. It has surprisingly been found that it is possible with the operating method according to the invention while maintaining the expected membrane life, to increase the stroke to up to ninety percent of the maximum deflection, thereby increasing the flow rate of the piston diaphragm pump, without this being further, requires complex technical measures. A particularly long life extension or performance increase can be achieved if - as preferred - the membrane stroke is effected at a different position of the vertical by 45 ° to 90 ° membrane position. Most preferably, the inclination of the diaphragm stroke from the vertical about 70 °, since in otherwise usual dimensions and configurations of a piston diaphragm pump possibly located in the working fluid gas - usually air - collects at the highest edge region of the membrane and can be easily drained by a vent valve located at this point.
Die erfindungsgemäße Kolben-Membranpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die Membran an einer von einer Senkrechtstellung verschiedenen Lage, insbesondere um 45° bis 90°, ganz besonders um etwa 70° angeordnet ist. The piston-diaphragm pump according to the invention is characterized in that the membrane is arranged at a position different from a vertical position, in particular by 45 ° to 90 °, especially by approximately 70 °.
Die erfindungsgemäße Kolben-Membranpumpe ist - wie bei zur Förderung von Schlamm bei Erdarbeiten vorgesehenen Kolben-Membranpumpen üblich - derart angeordnet, dass der (oder bei Mehrfachpumpen die) Zylinder mit seiner (ihrer) Längsachse(n) etwa waagerecht angeordnet ist (sind). Es können also Antriebs- und Kolben/Zylindereinheiten wie auch beim Stand der Technik Verwendung finden. Vorzugsweise wird dann das Arbeitsvolumen teilweise von einem sich schräg von dem Zylinder nach oben erstreckenden Kanal gebildet. The piston diaphragm pump according to the invention is - as usual for the promotion of sludge in earthworks piston diaphragm pumps - arranged such that the (or in multiple pumps) cylinder with its (their) longitudinal axis (s) is arranged approximately horizontally (are). So it can drive and piston / cylinder units as used in the prior art. Preferably, then, the working volume is partially formed by a channel extending obliquely upwardly from the cylinder.
Ganz besonders bevorzugt ist der Kanal etwa gerade ausgebildet und an dem den Kanal bildenden Kanalgehäuse ein etwa senkrecht zur Längsachse des Kanals ausgerichteter Flansch vorgesehen, an welchem eine die Membran aufnehmendes Membrangehäuse befestigt ist. Als Membran und Membrangehäuse können somit wiederum dieselben Bauteile wie im Stand der Technik Verwendung finden, so dass mit Hilfe der Erfindung eine wesentliche Verbesserung einer Kolben- Membranpumpe erzielt wird, ohne dass dies mit konstruktionsbedingten Zusatz- kosten verbunden wäre. Most preferably, the channel is approximately straight and provided on the channel housing forming a channel approximately perpendicular to the longitudinal axis of the channel aligned flange on which a diaphragm receiving membrane housing is attached. As the membrane and membrane housing, in turn, the same components can be used as in the prior art, so that a significant improvement of a piston diaphragm pump is achieved by means of the invention, without this being associated with design-related additional costs.
Dementsprechend ist die Membran vorzugsweise etwa kreisrund ausgebildet und weist einen Rand auf, der in dem Membrangehäuse etwa in einer Ebene einge- spannt ist, wobei die Ebene in einer von einer Senkrechtstellung vorzugsweise um 45° bis 90°, besonders bevorzugt um einen derartigen Winkel verschiedenen Lage angeordnet ist, so dass die höchste Stelle des Arbeitsvolumens an einem seitlichen Randbereich gebildet ist. Ein bei einer zum Stand der Technik gehörenden Kolben-Membranpumpe vorgesehenes, etwa senkrecht nach oben weisendes Entlüftungsventil kann dann weiterhin zur Entlüftung des Arbeitsvolumens Verwendung finden. Accordingly, the membrane is preferably approximately circular in shape and has an edge which is inserted in the membrane housing approximately in one plane. is biased, wherein the plane is arranged in a vertical position preferably by 45 ° to 90 °, more preferably at such an angle different position, so that the highest point of the working volume is formed at a lateral edge region. A provided in a state of the art piston-diaphragm pump provided, approximately vertically upwardly facing vent valve can then continue to use for venting the working volume.
Die Erfindung soll nun anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungs- beispiels näher erläutert werden. Es zeigen: The invention will now be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment shown in the drawings. Show it:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten gängigen dreifachwirkenden Triplexpumpe; Fig. 2 eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Pumpe; Figure 1 is a cross-sectional view of a known from the prior art common triple-acting triplex pump. Fig. 2 is a plan view of the pump shown in Fig. 1;
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten doppeltwirkenden Duplexpumpe; Fig. 4 eine Ansicht wie in Fig. 3, aus einer anderen Blickrichtung; Fig. 3 is a perspective view of a known from the prior art double-acting duplex pump; 4 shows a view as in FIG. 3, from a different viewing direction;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Pumpeneinheit; 5 shows a side view of a pump unit according to the invention;
Fig. 6 eine Ansicht von der Antriebseinheit auf eine erfindungsgemäße Pum- peneinheit; 6 shows a view of the drive unit on a pump unit according to the invention;
Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Pumpeneinheit; 7 is a cross-sectional view of the pump unit according to the invention;
Fig. 8 eine Ansicht von oben auf die erfindungsgemäße Pumpeneinheit; 8 is a top view of the pump unit according to the invention;
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Pumpeneinheit; 9 is a perspective view of the pump unit according to the invention;
Fig. 10 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe; Fig. 1 1 eine Ansicht von oben auf die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe; 10 is a side view of the positive displacement pump according to the invention; Fig. 1 1 is a top view of the positive displacement pump according to the invention;
Fig. 12 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Verdränger- pumpe; 12 is a perspective view of the positive displacement pump according to the invention;
Fig. 13 eine Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe in größerem Maßstab; Fig. 14 eine vergrößerte Darstellung der Fig. 4; Fig. 13 is a cross-sectional view of the positive displacement pump according to the invention on a larger scale; Fig. 14 is an enlarged view of Fig. 4;
Fig. 15 den Schnitt A-A in Fig. 14. 15 shows the section A-A in Fig. 14th
Die in Fig. 1 gezeigte aus dem Stand der Technik bekannte gängige einfachwir- kende Triplexpumpe weist eine Antriebseinheit 1 und eine Pumpeneinheit 2 auf. Die Antriebseinheit 1 umfasst eine Antriebswelle 19, die durch einen nicht gezeigten Motor, beispielsweise einen Elektromotor, in Drehung versetzt wird. Auf der Antriebswelle 19 ist mindestens ein lediglich angedeutetes Zahnrad angeordnet, welches mit mindestens einem wesentlich größeren, lediglich angedeuteten Zahn- rad der Kurbelwelle 18 kämmt. Die Antriebswelle 19 steht auf beiden Seiten aus dem Gehäuse der Antriebseinheit hervor (Fig. 2). Auf der Kurbelwelle sind relativ dicht nebeneinander drei Pleuel 18a angeordnet. Die Pleuel sind mit Hilfe eines Pleuellagers, welches als Wälzlager ausgeführt ist, an der Kurbelwelle gelagert. Die Pleuel übertragen ihre Bewegung jeweils mittels eines Kreuzkopfes 20 auf eine Kreuzkopfstange 21 , die in eine Kolbenstange 9 übergeht. Das Kreuzkopflager ist ebenfalls ein Wälzlager. Der Kreuzkopf umfasst zudem Gleitschuhe, welche seiner linearen Lagerung an den Gleitlagerwandungen dienen. An der Kolbenstange 9 ist ein Kolben 7 angeordnet, der in einem Zylinder 5 eine geradlinige hin und her Bewegung ausführt. The known single-acting triplex pump known from the prior art shown in FIG. 1 has a drive unit 1 and a pump unit 2. The drive unit 1 comprises a drive shaft 19, which is rotated by a motor, not shown, for example, an electric motor in rotation. On the drive shaft 19 at least one only indicated gear is arranged, which meshes with at least one much larger, merely indicated toothed wheel of the crankshaft 18. The drive shaft 19 protrudes from the housing of the drive unit on both sides (FIG. 2). On the crankshaft three connecting rods 18a are arranged relatively close together. The connecting rods are mounted on the crankshaft with the help of a connecting rod bearing, which is designed as a roller bearing. The connecting rods transmit their movement in each case by means of a crosshead 20 to a crosshead rod 21, which merges into a piston rod 9. The crosshead bearing is also a rolling bearing. The crosshead also includes sliding blocks, which serve its linear bearing on the Gleitlagerwandungen. On the piston rod 9, a piston 7 is arranged, which performs a rectilinear reciprocating movement in a cylinder 5.
An der Antriebseinheit 1 ist eine Pumpeneinheit 2 vorgesehen. Dieses stellt einen an jeden Zylinder 5 angrenzenden Arbeitsmediumsraum 23 bereit, in dem Arbeitsmedium 22, beispielsweise Hydrauliköl, vorgesehen ist, welches die Bewegung des Kolbens 7 auf die Membran 6 überträgt. In Fig. 1 entsprechen die Positi- onen des Kolbens 7 und die Membran 6 zueinander nicht dem gewöhnlichen Betrieb. Bei gewöhnlichem Betrieb ist die Membran 6 bei der gezeigten rechten Extremstellung des Kolbens 7 nicht in der gezeigten linken Extremstellung, sondern in der nicht dargestellten rechten Extremstellung angeordnet. Die Membran 6 bil- det zusammen mit einem Teil des Membrangehäuses 6a einen Arbeitsraum 4. Dieser ist über Rückschlagventile 13 mit einem Druckrohr 17 und einem in Fig. 1 nicht gezeigten Saugrohr verbunden. Das Saugrohr ist unterhalb des Saugventilgehäuses 15 angeordnet und mit diesem verbunden. On the drive unit 1, a pump unit 2 is provided. This provides a work medium space 23 adjacent to each cylinder 5, in which working medium 22, for example hydraulic oil, is provided, which transmits the movement of the piston 7 to the membrane 6. In Fig. 1, the positives correspond to Ones of the piston 7 and the membrane 6 to each other not the usual operation. In normal operation, the membrane 6 is not shown in the extreme right position of the piston 7 shown in the left extreme position shown, but arranged in the right extreme position, not shown. The membrane 6 together with a part of the membrane housing 6a forms a working space 4. This is connected via check valves 13 to a pressure pipe 17 and a suction pipe (not shown in FIG. 1). The suction pipe is disposed below the Saugventilgehäuses 15 and connected thereto.
Eine Drehbewegung der Kurbelwelle 18 führt dazu, dass Arbeitsmedium 22 in dem Arbeitsmediumsraum 23 hin und her bewegt wird und die Membran 6, 6' damit abwechselnd nach rechts und links auslenkt. Eine Auslenkung nach links führt zu einem Schließen des Auslassrückschlagsventils bzw. Druckventils in dem Druckventilgehäuse 14 und zu einem Ansaugen von Fördermedium durch das geöffnete Einlass-Rückschlagsventil bzw. Saugventil in dem Saugventilgehäuse 15. Die anschließende Verlagerung des Kolbens gemäß Fig. 1 nach rechts führt zu einem Schließen des Einlass-Rückschlagventils und einer Abgabe eines dem Hubraum bzw. verdrängten Kolbenvolumens entsprechenden Volumens an Fördervolumen über das nun geöffnete Auslass-Rückschlagsventil unter Verlagerung der Membran bezogen auf Fig. 1 nach rechts. A rotational movement of the crankshaft 18 causes working fluid 22 to be moved back and forth in the working fluid space 23, deflecting the diaphragm 6, 6 ' alternately to the right and left. A deflection to the left leads to a closing of the outlet check valve or pressure valve in the pressure valve housing 14 and to a suction of fluid through the open inlet check valve or suction valve in the Saugventilgehäuse 15. The subsequent displacement of the piston of FIG. 1 to the right leads to a closing of the inlet check valve and a delivery of a displacement or displaced piston volume corresponding volume of delivery volume through the now open outlet check valve with displacement of the diaphragm with respect to FIG. 1 to the right.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine aus dem Stand der Technik bekannte Duplex- pumpe, also eine Pumpe mit zwei Pleuel, Kolbenstangen, Kolben und Zylindern. Diese ist doppeltwirkend. Sie weist vier Membrangehäuse 6a, 6a' auf und wird insbesondere für größere Volumenströme verwendet. Figures 3 and 4 show a known from the prior art duplex pump, ie a pump with two connecting rods, piston rods, pistons and cylinders. This is double acting. It has four membrane housing 6a, 6a 'and is used in particular for larger volume flows.
Die Figuren 5 bis 9 zeigen die Pumpeneinheit 2 einer erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe. Diese ist eine Kolbenmembranpumpe. Die Verdrängerelemente 3, 3' sind also Membranen 6, 6'. Das gezeigte Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Pumpe ist als Ganzes mit 100 bezeichnet (Figuren 10 bis 13). Es ist erkennbar, dass es sich bei der gezeigten erfindungsgemäßen Pumpe 100 um eine Drillingspumpe beziehungsweise Triplexpumpe handelt. Es sind also drei Pleuel 18a vorhanden, die mit drei sich in drei Zylindern 5 bewegenden Kolben 7 zusammenwirken. Die Antriebseinheit 1 der gezeigten erfindungsgemäßen Pumpe stimmt im Wesentlichen mit der Antriebseinheit 1 der aus dem Stand der Technik bekannten einfachwirkenden Triplexpumpe (Figuren 1 und 2) überein. Wie ein Vergleich ins- besondere der Figuren 1 und 13 zeigt, übernehmen der bisherige Kolben 7 und der bisherige Zylinder 5 (Fig. 1 ) nunmehr zumindest auch Führungsaufgaben. An dem bisherigen Kolben ist rechts (bezogen auf Fig. 1 ) eine Verlängerung der Kolbenstange 9 angeordnet, an der nunmehr der Kolben 7 befestigt ist. Der Kolben 7 trennt den Zylinder 5 in einem Bereich, der mit einem zur Antriebseinheit geneig- ten Arbeitsmediumsraum 23 verbunden ist und einen Bereich, der mit einem von der Antriebseinheit weg geneigten Arbeitsmediumsraum 23' kommuniziert. In den Arbeitsmediumsräumen 23, 23' ist Arbeits- bzw. Übertragungsmedium 22, 22' angeordnet, bei dem es sich beispielsweise um Hydrauliköl handeln kann. Bei einer nach rechts Bewegung des Kolbens 7 (bezogen auf Fig. 13) verdrängt dieser das in dem rechten Arbeitsmediumsraum 23' befindliche Arbeitsmedium, welches die rechte Membran 6 in den rechten Arbeitsraum 4 drückt (jeweils bezogen auf Fig . 13). Die rechts dargestellte Membran 6 ist unter üblichen Betriebsbedingungen nicht in ihrer gezeigten unteren Extremposition, sondern in ihrer oberen Extremposition angeordnet, wenn der Kolben 7, wie in Fig. 13 gezeigt, in seiner rechten Extremposition ist. Bei einer nach links Bewegung des Kolbens 7 strömt ihm das in dem rechten Arbeitsmediumsraum 23' angeordnete Arbeitsmedium 22' nach und saugt die rechte Membran 6 nach unten. Gleichzeitig verdrängt die linke Fläche 10' des Kolbens das in dem linken Arbeitsmediumsraum 23 angeordnete Arbeitsmedium 22, welches zu einem nach oben Drücken der linken Membran 6' führt. Sowohl bei seiner nach rechts Bewegung, als auch bei seiner nach links Bewegung bewirkt der Kolben 7 also eine Beaufschlagung einer der beiden Membranen 6, 6' mit Druck. Die Membranen bilden zusammen mit einem Teil der Membrangehäuse 6a, 6a' jeweils einen Arbeitsraum 4, 4'. Wie insbesondere Fig. 7 zeigt, sind die Arbeitsräume 4, 4' jeweils über ein Druckventil in einem Druckventilgehäuse 14, 14' mit einem Druckrohr 17, 17' und über ein Saugventil in einem Saugventilgehäuse 15 mit einem Saugrohr 16 verbunden. Fig. 9 zeigt, dass pro Membran 6 genau ein Saugventil und genau ein Druckventil vorgesehen sind. Die Saugventile wirken auf ein einziges Saugrohr 16, während sich die Druckventile auf zwei Druckrohre 17, 17' verteilen. Die technischen Daten der in Figur 1 und 2 gezeigten einfachwirkenden Triplex- pumpe (TPM-2200 der Firma Aker Wirth) können wie folgt lauten: Kolbendurchmesser: 310 mm, Kolbenhub: 508 mm, Volumenstrom (Design normal) 351 m3/h, maximaler Volumenstrom 385 m3/h, theoretische Fördermenge pro Kurbelwellendrehung: 1 15,0 I, volumetrischer Wirkungsgrad: 0,94, normale Hubzahl: 54,1 min"1 , maximale Hubzahl: 59,3 min"1 , normaler Förderdruck: 80,0 bar, maximaler Förderdruck: 96,0 bar, Übersetzungsverhältnis der innen liegenden Zahnräder („Internal gear ratio"): 3,8077, Kolbenstangenbelastung bei normalem Förderdruck: 604 kN, Kolbenstangenbelastung bei maximalem Förderdruck: 725 kN, Lagerlebensdauer bei Betrieb mit Maximallast: 69.100 h, Lagerlebensdauer bei Normalbetrieb: 126.800 h, verdrängtes Kolbenvolumen: 38,3 I, benötigte Membransorte in Liter: 60 I. FIGS. 5 to 9 show the pump unit 2 of a positive-displacement pump according to the invention. This is a piston diaphragm pump. The displacement elements 3, 3 ' are therefore membranes 6, 6 ' . The illustrated embodiment of the pump according to the invention is designated as a whole by 100 (FIGS. 10 to 13). It can be seen that the illustrated pump 100 according to the invention is a triplet pump or triplex pump. So there are three connecting rods 18 a present, which cooperate with three moving in three cylinders 5 piston 7. The drive unit 1 of the pump according to the invention shown substantially coincides with the drive unit 1 of the known from the prior art single-acting triplex pump (Figures 1 and 2). As a comparison in particular of Figures 1 and 13 shows, take the previous piston 7 and the previous cylinder 5 (Fig. 1) now at least also management tasks. On the previous piston, an extension of the piston rod 9 is arranged on the right (with reference to FIG. 1), to which now the piston 7 is fastened. The piston 7 separates the cylinder 5 in a region which is connected to a working medium space 23 inclined to the drive unit and a region which communicates with a working medium space 23 'inclined away from the drive unit. In the working medium spaces 23, 23 'working or transmission medium 22, 22' is arranged, which may be, for example, hydraulic oil. When the piston 7 moves to the right (with reference to FIG. 13), it displaces the working medium located in the right-hand working medium space 23 ', which presses the right-hand membrane 6 into the right-hand working space 4 (in each case based on FIG. 13). The diaphragm 6 shown on the right is arranged under normal operating conditions not in its shown lower extreme position, but in its upper extreme position when the piston 7, as shown in Fig. 13, in its extreme right position. When the piston 7 moves to the left, the working medium 22 'arranged in the right-hand working medium space 23' flows in and sucks the right-hand membrane 6 downwards. At the same time, the left surface 10 'of the piston displaces the working medium 22 arranged in the left working medium space 23, which leads to an upward pushing of the left diaphragm 6'. Both in his right movement, as well as in his left movement of the piston 7 thus causes an admission of one of the two membranes 6, 6 'with pressure. The membranes together with a part of the membrane housing 6a, 6a 'each have a working space 4, 4'. As particularly shown in FIG. 7, the working spaces 4, 4 'are each connected via a pressure valve in a pressure valve housing 14, 14' to a pressure pipe 17, 17 'and via a suction valve in a Saugventilgehäuse 15 with a suction pipe 16. Fig. 9 shows that per membrane 6 exactly one Suction valve and exactly one pressure valve are provided. The suction valves act on a single suction pipe 16, while the pressure valves on two pressure pipes 17, 17 'distribute. The technical data of the single-acting triplex pump shown in FIGS. 1 and 2 (TPM-2200 from Aker Wirth) can be as follows: piston diameter: 310 mm, piston stroke: 508 mm, volume flow (design normal) 351 m 3 / h, maximum flow rate 385 m 3 / h, theoretical delivery per crankshaft revolution: 1 15.0 I, volumetric efficiency: 0.94, normal Working speed: 54.1 min "1, maximum stroke rate: 59.3 min" 1, normal pressure: 80 0 bar, maximum delivery pressure: 96.0 bar, internal gear ratio: 3.8077, piston rod load at normal delivery pressure: 604 kN, piston rod load at maximum delivery pressure: 725 kN, bearing life when operating at maximum load: 69,100 h, bearing life in normal operation: 126,800 h, displaced piston volume: 38.3 l, required membrane type in liters: 60 l.
Die technischen Daten des gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe lauten wie folgt: Kolbendurchmesser: 275 mm, Kolbenhub: 508 mm, Volumenstrom (Design normal) 351 m3/h, maximaler Volumenstrom 385 m3/h, theoretische Fördermenge pro Kurbelwellendrehung: 173,4 I, volumetrischer Wirkungsgrad: 0,94, normale Hubzahl: 35,9 min"1 , maximale Hubzahl: 39,4 min"1 , normaler Förderdruck: 80,0 bar, maximaler Förderdruck: 96,0 bar, Übersetzungsverhältnis der innen liegenden Zahnräder („Internal gear ratio"): 3,8077, Kolben- Stangenbelastung bei normalem Förderdruck: 475 kN, Kolbenstangenbelastung bei maximalem Förderdruck: 570 kN, Lagerlebensdauer bei Betrieb mit Maximallast: 445.700 h, Lagerlebensdauer bei Normalbetrieb: 810.500 h, verdrängtes Kolbenvolumen Vorderseite: 30,2 I, verdrängtes Kolbenvolumen Rückseite: 27,6 I, benötigte Membransorte in Litern: 47 I. The technical data of the illustrated embodiment of the positive displacement pump according to the invention are as follows: piston diameter: 275 mm, piston stroke: 508 mm, volume flow (design normal) 351 m 3 / h, maximum volume flow 385 m 3 / h, theoretical flow rate per crankshaft rotation: 173.4 I, volumetric efficiency: 0.94, normal number of strokes: 35.9 min "1 , maximum stroke rate: 39.4 min " 1 , normal delivery pressure: 80.0 bar, maximum delivery pressure: 96.0 bar, transmission ratio of the internal gears (Internal gear ratio): 3.8077, piston rod load at normal delivery pressure: 475 kN, piston rod load at maximum delivery pressure: 570 kN, bearing life when operating at maximum load: 445,700 h, bearing life in normal operation: 810,500 h, displaced piston volume Front: 30.2 l, displaced piston volume Backside: 27.6 l, required membrane type in liters: 47 l.
Hinsichtlich der Membran ergeben sich folgende Unterschiede: die in Figur 1 und 2 gezeigte einfachwirkende Triplexpumpe benötigt drei Membranen, deren Größe ist auf 60 I ausgelegt, die Betriebsstunden der Membran sind mit 3.000 angesetzt, die Zahl der Membranwechsel pro Jahr (8.000 h) beträgt 2,67. Dagegen benötigt die gezeigte erfindungsgemäße Verdrängerpumpe sechs Membranen, deren Größe ist auf 47 I ausgelegt, die Betriebsstunden sind mit 4.500 angesetzt, es werden bis zu 8.000 Betriebsstunden bei möglicher Neuent- Wicklung der Membranen erwartet, die Zahl der Membranwechsel pro Jahr beträgt 1 ,78, bzw. die Zahl der erwarteten Membranwechsel pro Jahr beträgt 1 . With regard to the membrane, the following differences arise: the single-acting triplex pump shown in FIGS. 1 and 2 requires three membranes whose size is designed for 60 l, the operating hours of the membrane are set at 3,000, the number of membrane changes per year (8,000 h) is 2 , 67th In contrast, the positive displacement pump according to the invention shown requires six membranes whose size is designed for 47 I, the operating hours are set at 4,500, it is expected up to 8,000 operating hours in the event of possible rewinding of the membranes, the number of membrane changes per year is 1, 78, or the number of expected membrane changes per year is 1.
Hinsichtlich der Ventile ergibt sich die folgende Situation: Die in Fig. 1 gezeigte einfachwirkende Triplexpumpe benötigt sechs Ventile der Größe API 13, mit 1 .200 Betriebsstunden. Die Durchschnittsgeschwindigkeit (velocity) der Ventile beträgt 1 ,72 und die Zahl der Ventilwechsel pro Jahr (8.000 h) beträgt 6,67. With regard to the valves, the following situation arises: The single-acting triplex pump shown in FIG. 1 requires six valves of size API 13, with 1 .200 operating hours. The average velocity of the valves is 1.72 and the number of valve changes per year (8.000 h) is 6.67.
Dagegen benötigt das gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe 12 Ventile, ebenfalls der Größe API 13, mit 1 .800 Betriebsstun- den. Die Durchschnittsgeschwindigkeit (average velocity) beträgt 1 ,29, die erwarteten Betriebsstunden betragen aufgrund der reduzierten Geschwindigkeit (veloci- tiy) 2.160, die Ventilwechsel pro Jahr betragen 4,44 und die erwarteten Ventilwechsel pro Jahr betragen 3,7. Es lassen sich also insbesondere folgende Vorteile des gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe verglichen mit der in Fig. 1 gezeigten, gängigen einfachwirkenden Triplexpumpe ausmachen: Reduzierte Kolbenstangenbelastung um mehr als 20 %, reduzierte Belastung der Kurbelwelle aufgrund des doppelten Wirkens, Reduktion der Kolbengeschwindigkeit um 33 %, verlängerte Betriebslebensdauer der Lager und aller Pumpenantriebseinheitskom- ponenten bis hin zur vollen angesetzten Betriebslebensdauer von 30 Jahren, geringere Abnutzung und erhöhte Lebensdauer der Pumpeneinheitskomponenten um mindestens 25 %, mindestens die doppelte Membranlebensdauer, höhere Pumpeffizienz, einen prinzipiell möglichen höheren Volumenstrom bei geringerer Kolbenstangenbelastung, geringere Wartungskosten aufgrund von weniger Wartungszyklen pro Jahr, weniger Produktionsausfälle und reduzierte Haitedruckhöhe (NPSHr), der Pumpe. Fig. 13 zeigt auch, dass die Membranen 6, 6' nicht senkrecht stehen, sondern aus der Senkrechten S um einen Winkel α geneigt sind. Der Winkel α kann zwischen 1 ° und 90°, insbesondere 60° und 80° liegen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt er etwa 70°. Der Arbeitsmediumsraum 23, 23' ist in seinem an das Memb- rangehäuse 6a, 6a' angrenzende Bereich zylindrisch ausgeformt. Die Zylinderachse steht senkrecht zur Membran (in deren Neutralstellung). Der zylindrische Bereich des Arbeitsmediumsraums 23, 23' ist also um einen Winkel ß aus der senkrechten geneigt. Dieser Winkel kann 0° bis 89° betragen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt er etwa 20°. Die Winkel α und ß ergeben aus Symmetrie- gründen zusammengenommen stets 90°. In contrast, the illustrated embodiment of the positive displacement pump 12 of the invention requires valves, also of size API 13, with 1, 800 operating hours. The average velocity is 1.29, the expected operating hours are 2.160 due to the reduced velocity (velocitiy), the valve changes per year are 4.44 and the expected valve changes per year are 3.7. Thus, in particular the following advantages of the illustrated embodiment of the positive displacement pump according to the invention can be compared with the conventional single-acting triplex pump shown in FIG. 1: Reduced piston rod load by more than 20%, reduced crankshaft load due to double action, 33% reduction in piston speed , extended service life of bearings and all pump drive unit components up to full operational life of 30 years, less wear and increased pump unit life by at least 25%, at least twice the diaphragm life, higher pump efficiency, a possible higher flow rate at lower piston rod load, lower Maintenance costs due to fewer maintenance cycles per year, less production downtime and reduced Haudge Pressure Altitude (NPSHr), the pump. Fig. 13 also shows that the membranes 6, 6 'are not perpendicular, but are inclined from the vertical S by an angle α. The angle α can be between 1 ° and 90 °, in particular 60 ° and 80 °. In the illustrated embodiment, it is about 70 °. The working medium space 23, 23 'is cylindrically shaped in its region adjacent to the membrane housing 6a, 6a'. The cylinder axis is perpendicular to the diaphragm (in its neutral position). The cylindrical region of the working medium space 23, 23 'is thus inclined by an angle ß from the vertical. This angle can be 0 ° to 89 °. In the illustrated embodiment, it is about 20 °. For reasons of symmetry, the angles α and β are always 90 °.
Durch das Schrägstellen der Membranen 6, 6', also deren Neigung aus der Senkrechten, der selbständige erfinderische Bedeutung zukommt, werden mehrere Vorteile erreicht. Zum einen wird die Platz sparende Anordnung der Membrange- häuse an den kompakt nebeneinander parallel verlaufenden Zylindern 5 erreicht, was den Aufbau einer kompakten doppelt wirkenden Triplexpumpe mit eng nebeneinander verlaufenden Zylindern ermöglicht. Zum anderen ergibt sich verglichen mit einer senkrecht stehenden Membran eine Verringerung der ungleichmäßig auf die Membran wirkenden hydraulischen Druckkomponente. Dies führt zu einer erhöhten Lebensdauer der Membran. Auch der die Membranlebensdauer herabsetzende Einfluss von möglichem Gasvorkommen in dem Fördermedium 24, 24', möglicherweise hervorgerufen oder verstärkt durch Kavitation, wird verringert. Die zur Schrägstellung der Membranen getroffenen Maßnahmen und Wirkungen sollen nun im Detail unter Bezugnahme auf Fig. 14 und Fig. 15 erläutert werden. By tilting the membranes 6, 6 ', ie their inclination from the vertical, the independent inventive importance plays, several advantages are achieved. On the one hand, the space-saving arrangement of the diaphragm housing on the compact side by side parallel cylinders 5 is achieved, which allows the construction of a compact double-acting triplex pump with closely adjacent cylinders. On the other hand results in a reduction of the uneven acting on the membrane hydraulic pressure component compared with a vertical diaphragm. This leads to an increased life of the membrane. Also, the membrane life reducing influence of possible gas deposits in the pumped medium 24, 24 ', possibly caused or enhanced by cavitation, is reduced. The measures and effects taken for tilting the diaphragms will now be explained in detail with reference to FIGS. 14 and 15.
Die in Fig. 14 und 15 als Ganzes mit 200 bezeichnete Kolben-Membranpumpe ist - wie in Fig. 14 erkennbar ist - wiederum als Drei-Kolben-Membranpumpe ausgebildet. Fig. 15 zeigt einen Längsschnitt durch den mittleren Pumpenteil. Die beiden weiteren Pumpenteile sind entsprechend ausgebildet. Die dargestellte Kolben-Membranpumpe 200 umfasst eine motorisch angetriebene Kurbelwelle 10, auf deren mittleren Kurbelzapfen 102 ein Pleuel 103 mit Hilfe eines Pleuellagers 104 gelagert ist. An dem anderen Ende des Pleuels 103 ist ein Kreuzkopf 105 über ein Kreuzkopflager 106 gelagert. Der Kreuzkopf 105 umfasst Gleitschuhe 107, welche seiner linearen Lagerung an Gleitlagerwandungen 108 dienen. 14 and 15 as a whole with 200 designated piston diaphragm pump is - as shown in Fig. 14 can be seen - again designed as a three-piston diaphragm pump. Fig. 15 shows a longitudinal section through the central pump part. The two other pump parts are designed accordingly. The illustrated piston-diaphragm pump 200 comprises a motor-driven crankshaft 10, on the middle crank pin 102 of which a connecting rod 103 is mounted with the aid of a connecting rod bearing 104. At the other end of the connecting rod 103, a crosshead 105 is mounted via a crosshead bearing 106. The crosshead 105 includes sliding blocks 107, which serve its linear bearing on Gleitlagerwandungen 108.
An dem Kreuzkopf 105 ist eine Kolbenstange 109 einenends befestigt. Das andere Ende der Kolbenstange 109 trägt einen Kolben 1 10, der als doppelt wirkender Kolben ausgebildet ist und in einem Zylinder 1 1 1 arbeitet. In Fig. 2 ist der rechte Todpunkt dargestellt. At the crosshead 105, a piston rod 109 is attached at one end. The other end of the piston rod 109 carries a piston 1 10, which is designed as a double-acting piston and in a cylinder 1 1 1 operates. In Fig. 2 the right dead center is shown.
Der Zylinder 1 1 1 ist innerhalb eines Arbeitsvolumens angeordnet, welches von dem Kolben 1 10 in zwei Arbeitsteilvolumina 1 1 2a, 1 12b unterteilt ist. Das in Fig. 2 rechte Ende des Arbeitsteilvolumens 1 12b ist mit Hilfe eines Deckels 1 13 verschlossen. An dem linken Ende des Arbeitsvolumens 12a ist ebenfalls ein Deckel 1 14 angebracht, der jedoch mit einer zentralen Öffnung 1 15 zum Durchtritt der Kolbenstange 109 versehen ist. An dem Deckel 1 14 ist eine Dichtungsanordnung 1 16 vorgesehen, welches die Kolbenstange 109 gegenüber dem Deckel 1 14 ge- gen ein Austreten von Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsteilvolumen 1 12 abdichtet. The cylinder 1 1 1 is arranged within a working volume, which is divided by the piston 1 10 in two working part volumes 1 1 2a, 1 12b. The right in Fig. 2 end of the working part volume 1 12b is closed by means of a cover 1 13. At the left end of the working volume 12a, a lid 1 14 is also attached, which is, however, provided with a central opening 1 15 for the passage of the piston rod 109. On the lid 1 14, a seal assembly 1 16 is provided, which seals the piston rod 109 against the lid 1 14 against leakage of working fluid from the working part volume 1 12.
Die in der Zeichnung nicht dargestellte Arbeitsflüssigkeit - meist Hydrauliköl, daher auch Ölvorlage genannt - füllt das Arbeitsvolumen 1 12a, 1 12b bis zu zwei Membranen 1 17a, 1 17b, die in Fig. 15 (in Bezug auf die Todpunktstellung des Kolbens 1 10 unzutreffenderweise) in ihrer Mittellage dargestellt sind. In der Realität wäre die links dargestellte Membran aufgrund der im Wesentlichen Konstanz des Arbeitsflüssigkeitsvolumens auf beiden Seiten des doppelt wirkenden Kolbens 1 10 nach unten durchgebogen, die Membran 1 17b dementsprechend nach oben, wie qualitativ in Fig. 15 gestrichelt eingezeichnet ist. The working fluid, not shown in the drawing - usually called hydraulic oil, so oil template - fills the working volume 1 12a, 1 12b up to two membranes 1 17a, 1 17b, in Fig. 15 (with respect to the dead center position of the piston 1 10 incorrectly ) are shown in their central position. In reality, due to the essentially constant working fluid volume on both sides of the double-acting piston 110, the diaphragm shown on the left would be bent downwards, the diaphragm 11b accordingly upward, as shown qualitatively in dashed lines in FIG.
Die Membranen 1 17a, 1 17b sind in Membrangehäusen 1 18a, 1 18b angeordnet und trennen Membrankammern 1 19a, 1 19b von der im Arbeitsvolumen 1 12a, 1 12b befindlichen Ölvorlage. Die Membrangehäuse 1 18a, 1 18b sind an Flanschen 120a, 120b von Kanalgehäusen 121 a, 121 b befestigt. Die Kanalgehäuse 121 a, 121 b umfassen Kanäle 122a, 122b, welche Teile des Arbeitsvolumens 1 12a, 1 12b bilden. Die beiden Ka- nalgehäuse 121 a, 121 b, die im Wesentlichen gerade ausgebildet sind, schließen zur Senkrechten jeweils einen Winkel von etwa 20° ein, dergestalt, dass sich der Abstand der beiden Kanalgehäuse 121 a, 121 b nach oben hin vergrößert. Die Membrangehäuse 1 18a, 1 18b, in denen die Membranen 1 17a, 1 17b mit ihren e- benen Randbereichen 123a, 123b eingeklemmt sind, sind derart an den Flan- sehen 120a, 120b befestigt, dass sich die Membranen 1 17a, 1 17b in ihrer ebenen Mittelstellung senkrecht zur Längsachse des jeweiligen Kanals 122a, 122b erstrecken. Bei dem in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Membranen 1 17a, 1 17b somit um etwa 70° aus der Senkrechten geneigt angeordnet. Jede Membrankammer umfasst einen Einlass 124a, 124b, an den jeweils ein Ein- lass-Rückschlagventil 125a, 125b (s. Fig. 14) angeflanscht ist. The membranes 1 17a, 1 17b are arranged in membrane housings 1 18a, 1 18b and separate diaphragm chambers 1 19a, 1 19b from the oil reservoir located in the working volume 1 12a, 12b. The membrane housing 1 18a, 1 18b are attached to flanges 120a, 120b of channel housings 121 a, 121 b. The channel housing 121 a, 121 b include channels 122 a, 122 b, which form parts of the working volume 1 12 a, 1 12 b. The two channel housings 121 a, 121 b, which are essentially straight, each form an angle of approximately 20 ° to the perpendicular, such that the distance of the two channel housings 121 a, 121 b increases towards the top. The membrane housings 1 18a, 1 18b, in which the membranes 1 17a, 17b are clamped with their respective edge regions 123a, 123b, are fastened to the flanges 120a, 120b in such a way that the membranes 17a, 17b extend in their planar center position perpendicular to the longitudinal axis of the respective channel 122a, 122b. In the embodiment shown in Fig. 15, the two membranes 1 17a, 1 17b thus arranged inclined by about 70 ° from the vertical. Each diaphragm chamber comprises an inlet 124a, 124b, to each of which an inlet check valve 125a, 125b (see Fig. 14) is flanged.
Auf der den Einlässen 124a, 124b gegenüberliegenden Seiten umfassen die Membrankammern 1 19a, 1 19b Auslässe 126a, 126b, an welchen jeweils ein Aus- lassrückschlagventil 127a, 127b angeflanscht ist. On the sides opposite the inlets 124a, 124b, the membrane chambers 1, 19a, 1, 19b comprise outlets 126a, 126b, to each of which an outlet check valve 127a, 127b is flanged.
Eine Drehbetätigung der Kurbelwelle 101 führt dazu, dass die Arbeitsflüssigkeit in dem Arbeitsflüssigkeitsvolumen 1 12a, 1 12b und die Membranen 1 17a, 1 17b zwischen den gestrichelt dargestellten Extremauslenkungen hin und her bewegt wer- den. Dabei führt eine Auslenkung jeweils nach unten zu einem Ansaugen von Schlamm durch das jeweils geöffnete Einlass-Rückschlagventil. Diese Pumpphase ist als Saugtakt bezeichnet. Die anschließende Verlagerung des Kolbens führt zu einem Schließen des zuvor geöffneten Einlass-Rückschlagventils und einer Abgabe des dem Hubraum entsprechenden Volumens an Schlamm über das nun geöffnete Auslass-Rückschlagventil unter Verlagerung der Membran in die nach oben gewölbte, in Fig. 15 gestrichelt dargestellte Extremstellung. A rotational actuation of the crankshaft 101 causes the working fluid in the working fluid volume 1 12a, 1 12b and the membranes 1 17a, 17b to be moved back and forth between the extreme deflections shown in dashed lines. In this case, a deflection in each case leads down to a suction of sludge through the respective open inlet check valve. This pumping phase is referred to as a suction cycle. The subsequent displacement of the piston leads to a closing of the previously opened inlet check valve and a discharge of the volume corresponding volume of sludge via the now open outlet check valve with displacement of the membrane in the upwardly curved, shown in dashed lines in Fig. 15 extreme position.
Um eventuell in dem Arbeitsvolumen 1 12a, 1 12b befindliches, sich in dem Bereich unterhalb einer Membran angelagertes Gas - insbesondere Luft - ablassen zu können, sind die beiden Membrangehäuse im höchstliegenden Randbereich der Membranen 1 17a, 1 17b, in der Zeichnung mit 128a, 128b gekennzeichnet, mit nicht dargestellten Entlüftungsventilen versehen. To possibly in the working volume 1 12a, 1 12b befindliches, in the area below a membrane annealed gas - in particular air - to drain can, the two diaphragm housing in the uppermost edge region of the membranes 1 17a, 1 17b, marked in the drawing with 128a, 128b, provided with not shown vent valves.
Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS
100 Verdrängerpumpe 100 positive displacement pump
1 Antriebseinheit  1 drive unit
2 Pumpeneinheit  2 pump unit
3, 3' Verdrängerelemente  3, 3 'displacement elements
4, 4' Arbeitsräume  4, 4 'workrooms
5 Zylinder  5 cylinders
5a Zylindergehäuse  5a cylinder housing
6, 6' Membranen  6, 6 'membranes
6a, 6a' Membrangehäuse  6a, 6a 'membrane housing
7 Kolben  7 pistons
8 frei  8 free
9 Kolbenstange  9 piston rod
10, 10' Kolbenflächen  10, 10 'piston surfaces
1 1 Einlass  1 1 inlet
12 Auslass  12 outlet
13 Rückschlagventil  13 check valve
14, 14' Druckventilgehäuse  14, 14 'pressure valve housing
15 Saugventilgehäuse  15 suction valve housing
16 Saugrohr  16 intake manifold
17, 17' Druckrohr  17, 17 'pressure tube
18 Kurbelwelle  18 crankshaft
18a Pleuel  18a connecting rod
19 Antriebswelle  19 drive shaft
20 Kreuzkopf  20 crosshead
21 Kreuzkopfstange  21 crosshead bar
22, 22' Arbeits- bzw. Übertragungsmedium 22, 22 'working or transmission medium
23, 23, Arbeitsmediumsraum 23, 23, working media room
24, 24' Fördermedium  24, 24 'conveying medium
S Senkrechte  S vertical
α, ß Winkel 200 Kolben-Membranpumpe α, ß angle 200 piston diaphragm pump
101 Kurbelwelle  101 crankshaft
102 Kurbelzapfen  102 crankpins
103 Pleuel  103 connecting rods
104 Pleuellager  104 connecting rod bearings
105 Kreuzkopf  105 crosshead
106 Kreuzkopflager 106 crosshead bearings
07 Gleitschuhe  07 sliding shoes
108 Gleitlagerwandung  108 plain bearing wall
109 Kolbenstange  109 piston rod
110 Kolben  110 piston
111 Zylinder  111 cylinder
112a, 112b Arbeitsteilvolumina, Zusammen Arbeitsvolumen 112a, 112b work part volumes, together work volume
113 Deckel 113 cover
114 Deckel  114 cover
115 Öffnung  115 opening
116 Dichtungsanordnung  116 sealing arrangement
117a, 117b Membranen  117a, 117b membranes
118a, 118b Membrangehäuse  118a, 118b membrane housing
119a, 119b Membrankammern  119a, 119b membrane chambers
120a, 120b Flansche  120a, 120b flanges
121a, 121b Kanalgehäuse  121a, 121b channel housing
122a, 122b Kanäle  122a, 122b channels
123a, 123b Randbereiche  123a, 123b border areas
124a, 124b Einlässe  124a, 124b inlets
125a, 125b Einlass-Rückschlagventile  125a, 125b inlet check valves
126a, 126b Auslässe  126a, 126b outlets
127a, 127b Auslass-Rückschlagventile  127a, 127b outlet check valves
128a, 128b Bereiche  128a, 128b areas

Claims

Patentansprüche: claims:
1 . Verdrängerpumpe (100) mit einer Antriebseinheit (1 ) und einer Pumpeneinheit (2) mit mehreren Arbeitsräumen (4, 4'), mit mehreren Verdrängerelemen- ten (3, 3'), mit mindestens drei Zylindern (5), vorzugsweise genau drei Zylindern (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinheit (2) doppeltwirkend ist. 1 . Positive displacement pump (100) having a drive unit (1) and a pump unit (2) with a plurality of working spaces (4, 4 ' ), with a plurality of displacement elements (3, 3 ' ), with at least three cylinders (5), preferably exactly three cylinders (5), characterized in that the pump unit (2) is double-acting.
Pumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängerelemente (3, 3') Membranen (6, 6') sind und Kolben (7) zur Betätigung der Membranen (6, 6') vorgesehen sind. Pump according to claim 1, characterized in that the displacement elements (3, 3 ' ) are diaphragms (6, 6 ' ) and pistons (7) are provided for actuating the diaphragms (6, 6 ' ).
Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (100) eine Dickstoffpumpe ist. Pump according to claim 1 or 2, characterized in that the pump (100) is a slurry pump.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (1 ) derart vorgesehen ist, wie sie bei einer herkömmlichen einfach wirkenden Triplexpumpe Verwendung findet, mit in geringem Abstand zueinander parallel verlaufender Zylinder (5). Pump according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the drive unit (1) is provided in such a way as is used in a conventional single-acting triplex pump with cylinders (5) running parallel to one another at a small distance from one another.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl gegenüber einer gängigen einfachwirkenden Triplexpumpe reduziert ist. Pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the speed is reduced compared to a common single-acting triplex pump.
Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Kolbenflächen (10, 10') gegenüber einer gängigen einfachwirkenden Triplexpumpe reduziert ist. Pump according to one of claims 2 to 5, characterized in that the size of the piston surfaces (10, 10 ') is reduced compared to a common single-acting triplex pump.
Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (6, 6') gegenüber der Senkrechten (S) um einen Winkel (a) von 1 ° bis 90° verdreht sind. Pump according to one of claims 2 to 6, characterized in that the membranes (6, 6 ' ) with respect to the vertical (S) are rotated by an angle (a) of 1 ° to 90 °.
8. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (6, 6') höher als die Zylinder (5) angeordnet sind. 8. Pump according to one of claims 2 to 7, characterized in that the membranes (6, 6 ' ) are arranged higher than the cylinder (5).
9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Leistung von mindestens 700 kW aufweist. 9. Pump according to one of claims 1 to 8, characterized in that it has a power of at least 700 kW.
10. Pumpeneinheit (2) einer Pumpe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9. 10. pump unit (2) of a pump (100) according to any one of claims 1 to 9.
1 1 . Betriebsverfahren einer als Kolben-Membranpumpe (200) ausgebildeten Verdrängerpumpe, insbesondere einer Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem ein Membranhub mittels an der ersten Seite einer Membran anstehende Arbeitsflüssigkeit bewirkt wird und aufgrund des1 1. Operating method of a designed as a piston-diaphragm pump (200) positive displacement pump, in particular a positive displacement pump according to one of claims 1 to 9, wherein a diaphragm stroke is effected by means of on the first side of a diaphragm working fluid and due to
Membranhubes zu förderndes Medium durch eine von der zweiten Seite der Membran begrenzte Membrankammer hindurchgefördert wird, Membranhubes medium to be conveyed is conveyed through a limited by the second side of the membrane membrane chamber,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Membranhub bei einer von einer Senkrechtstellung der Membran (1 17a, 1 17b) verschiedenen Membranstellung bewirkt wird.  the membrane stroke is effected at a membrane position which is different from a vertical position of the membrane (11a, 17b).
12. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Membranhub bei einer von der Senkrechten um 45° bis 90° verschiedenen Membranstellung bewirkt wird. 12. Operating method according to claim 1 1, characterized in that the membrane stroke is effected at a different from the vertical by 45 ° to 90 ° diaphragm position.
13. Betriebsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Membranhub bei einer von der Senkrechten um etwa 70° verschiedenen Membranstellung bewirkt wird. 13. Operating method according to claim 12, characterized in that the membrane stroke is effected at a different from the vertical by about 70 ° membrane position.
14. Als Kolben-Membranpumpe (200) ausgebildete Verdrängerpumpe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 14. As a piston diaphragm pump (200) formed positive displacement pump, in particular according to one of claims 1 to 9,
mit einem eine oszillierende Bewegung in einem Zylinder (1 1 1 ) verrichtenden Kolben (1 10), dessen Bewegung über ein Arbeitsmedium auf eine Membran (1 17a, 1 17b) übertragbar ist, die ein Arbeitsvolumen (1 12a, 1 12b), in dem sich die Arbeitsflüssigkeit befindet, von einer Membrankammer (1 19a, 1 19b), durch die ein zu förderndes Medium hindurch leitbar ist, trennt,  with a an oscillating movement in a cylinder (1 1 1) performing piston (1 10), whose movement via a working medium to a membrane (1 17a, 1 17b) is transferable, the working volume (1 12a, 1 12b), in the working fluid is, of a diaphragm chamber (1 19a, 1 19b), through which a medium to be conveyed is passed, separates,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Membran (1 17a, 1 17b) in einer von einer Senkrechtstellung verschiedenen Lage angeordnet ist. the membrane (17a, 17b) is arranged in a position different from a vertical position.
15. Kolben-Membranpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (1 17a, 1 17b) von einer Senkrechtstellung um 45° bis 90° verschiedenen Lage angeordnet ist. 15 piston diaphragm pump according to claim 14, characterized in that the membrane (1 17 a, 1 17 b) is arranged by a vertical position at 45 ° to 90 ° different position.
16. Kolben-Membranpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (1 17a, 1 17b) in einer von einer Senkrechtstellung um etwa 70° verschiedenen Lage angeordnet ist. 16. piston-diaphragm pump according to claim 15, characterized in that the membrane (1 17a, 1 17b) is arranged in a position different from a vertical position by about 70 °.
17. Kolben-Membranpumpe nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1 1 1 ) mit seiner Längsachse etwa waagerecht angeordnet ist. 17 piston diaphragm pump according to one of claims 14 to 16, characterized in that the cylinder (1 1 1) is arranged approximately horizontally with its longitudinal axis.
18. Kolben-Membranpumpe nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsvolumen (1 12a, 1 12b) teilweise von einem sich schräg von dem Zylinder nach oben erstreckenden Kanal (120a, 120b) gebildet ist. 18. piston-diaphragm pump according to one of claims 14 to 17, characterized in that the working volume (1 12a, 1 12b) is partially formed by an obliquely from the cylinder upwardly extending channel (120a, 120b).
19. Kolben-Membranpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (122a, 122b) etwa gerade ausgebildet ist und an dem den Kanal (122a, 122b) bildenden Kanalgehäuse (121 a, 121 b) ein etwa senkrecht zur Längsachse des Kanals (125a, 125b) ausgerichteter Flansch (120a, 120b) vorgesehen ist, an welchem ein die Membran (1 17a, 1 17b) aufnehmendes Membrangehäuse (1 18a, 1 18b) befestigt ist. 19. Piston diaphragm pump according to claim 18, characterized in that the channel (122a, 122b) is approximately straight and formed on the channel (122a, 122b) forming the channel housing (121 a, 121 b) approximately perpendicular to the longitudinal axis of the channel (125a, 125b) aligned flange (120a, 120b) is provided, on which a membrane (1 17a, 1 17b) receiving the diaphragm housing (1 18a, 1 18b) is attached.
20. Kolben-Membranpumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise etwa kreisrunde Membran (1 17a, 1 17b) einen Randbereich (123a, 123b) aufweist, der in dem Membrangehäuse (1 18a, 1 18b) etwa in einer Ebene eingespannt ist, wobei die Ebene in einer von einer Senkrechtstellung vorzugsweise um 45° bis 90°, besonders bevorzugt um einen derartigen Winkel verschiedenen Lage angeordnet ist, dass die höchste Stelle des Arbeitsvolumens (1 12) an einem seitlichen Randbereich (128a, 128b) gebildet ist. 20. Piston diaphragm pump according to claim 19, characterized in that the preferably approximately circular diaphragm (17a, 17b) has an edge region (123a, 123b) which is clamped in the diaphragm housing (18a, 18b) approximately in one plane is, wherein the plane is arranged in a vertical position preferably by 45 ° to 90 °, more preferably at such an angle different position that the highest point of the working volume (1 12) at a lateral edge region (128a, 128b) is formed ,
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