EP2761180B1

EP2761180B1 - Verdrängerpumpe

Info

Publication number: EP2761180B1
Application number: EP12770085.4A
Authority: EP
Inventors: Alfred GIESSBACH; Norbert Jaeger
Original assignee: Mhwirth GmbH
Current assignee: Mhwirth GmbH
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2018-11-21
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: IN2014CN03132A; PE20141978A1; AU2012314408B2; CL2014000755A1; AU2016203015A1; US20140248160A1; BR112014007364B1; CA2861136A1; CA2861136C; BR112014007364A2; US9695808B2; AU2016203015B2; EP2761180A2; AU2012314408A1; WO2013045598A3; WO2013045598A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe.
Die EP 0 484 575 A1 zeigt eine Pumpe mit einer Membran, bei der sich die durch die Membran definierte Wirkebene, die ihrerseits durch den im Membrangehäuse eingespannten Rand definiert ist, senkrecht erstreckt.
Die DE 12 54 968 B zeigt eine Pumpe, die keine Membran aufweist.
Auch die in der DE 11 07 512 B gezeigte Pumpe weist keine Membran auf.
Aus der EP 2 154 371 A1 ist eine Pumpe mit senkrechter Membran bekannt.
Die US 2002/168273 A1 , WO 2010/098707 A1 und US 4 188 170 A offenbaren Pumpen, bei denen der Zylinder und die Membran stets auf einer Linie liegen und nicht durch einen schräg zum Zylinder verlaufenden Kanal beabstandet sind.
Die US 4 427 350 A offenbart eine Pumpe, bei der die Membran durch einen Erhitzungs- und abkühlvorgang bewegt wird und kein Zylinder mit einem Kolben, dessen Bewegung auf die Membran übertragbar ist, vorgesehen ist.
Die US 4 008 009 zeigt eine Pumpe, bei der Öffnungen in das Membrangehäuse integriert sind und kein sich von dem Zylinder erstreckender Kanal, an dessen Flansch das die Membran aufnehmende Membrangehäuse befestigt ist, vorgesehen ist.
Die DE 28 55 167 A1 zeigt eine Pumpe mit einem Verdrängerkörper, der ohne einen Schräg zu einem Zylinder verlaufenden Kanal auf eine Membran wirkt und bei der kein Arbeitsvolumen vorgesehen ist, das teilweise von einem sich schräg von dem waagrechten Zylinder nach oben erstrteckenden Kanal gebildet ist.
als nächstliegender Stand der Technik kann die DE 10 61 186 angesehen werden, die eine Pumpe gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zeigt. Bei der Pumpe dieser Druckschrift ist das Arbeitsvolumen nicht teilweise von einem sich schräg von dem waagrechten Zylinder nach oben erstreckenden Kanal gebildet, an dessen Flansch das die Membran aufnehmende Membrangehäuse befestigt ist. Diese Druckschrift zeigt kein angeflanschtes Membrangehäuse und keinen schräg vom Zylinder nach oben erstreckenden Kanal.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine derartige Pumpe mit verbesserter Lebensdauer zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Pumpe gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Kolben-Membranpumpe ist die die Membran an einer von einer Senkrechtstellung verschiedenen Lage, insbesondere um 45° bis 90°, ganz besonders um etwa 70° angeordnet.
Die erfindungsgemäße Kolben-Membranpumpe ist - wie bei zur Förderung von Schlamm bei Erdarbeiten vorgesehenen Kolben- Membranpumpe üblich - derart angeordnet, dass der (oder bei Mehrfachpumpen die) Zylinder mit seiner (ihrer) Längsachse(n) waagrecht angeordnet ist (sind). Es können also Antriebs- und Kolben/
Zylindereinheiten wie auch beim Stand der Technik Verwendung finden.
Das Arbeitsvolumen ist teilweise von einem sich schräg von dem Zylinder nach oben erstreckenden Kanal gebildet.
Der Kanal ist gerade ausgebildet und an dem den Kanal bildenden Kanalgehäuse ist ein 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 Zusatzkosten verbunden wäre.
Dementsprechend ist die Membran vorzugsweise etwa kreisrund ausgebildet und weist einen Rand auf, der in dem Membrangehäuse 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, 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.
Die Erfindung soll nun anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: eine Querschnittsdarstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten gängigen dreifachwirkenden Triplexpumpe;
Fig. 2: eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Pumpe;
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. 5: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Pumpeneinheit;
Fig. 6: eine Ansicht von der Antriebseinheit auf eine erfindungsgemäße Pumpeneinheit;
Fig. 7: eine Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Pumpeneinheit;
Fig. 8: eine Ansicht von oben auf die erfindungsgemäße Pumpeneinheit;
Fig. 9: eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Pumpeneinheit;
Fig. 10: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe;
Fig. 11: eine Ansicht von oben auf die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe;
Fig. 12: eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe;
Fig. 13: eine Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe in größerem Maßstab;
Fig. 14: eine vergrößerte Darstellung der Fig. 4;
Fig. 15: den Schnitt A-A in Fig. 14.

Die in Fig. 1 gezeigte aus dem Stand der Technik bekannte gängige einfachwirkende 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 Zahnrad 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.
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 Positionen 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 bildet 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.
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.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine aus dem Stand der Technik bekannte Duplexpumpe, 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.
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 erfindungsgemäßen 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 insbesondere 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 geneigten 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 Triplexpumpe (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: 115,0 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 l, benötigte Membransorte in Liter: 60 I.
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 l, 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, Kolbenstangenbelastung 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 l, verdrängtes Kolbenvolumen Rückseite: 27,6 l, benötigte Membransorte in Litern: 47 I.
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 l ausgelegt, die Betriebsstunden sind mit 4.500 angesetzt, es werden bis zu 8.000 Betriebsstunden bei möglicher Neuentwicklung der Membranen erwartet, die Zahl der Membranwechsel pro Jahr beträgt 1,78, bzw. die Zahl der erwarteten Membranwechsel pro Jahr beträgt 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.
Dagegen benötigt das gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe 12 Ventile, ebenfalls der Größe API 13, mit 1.800 Betriebsstunden. Die Durchschnittsgeschwindigkeit (average velocity) beträgt 1,29, die erwarteten Betriebsstunden betragen aufgrund der reduzierten Geschwindigkeit (velocitiy) 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 Pumpenantriebseinheitskomponenten 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 Haltedruckhöhe (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 Membrangehäuse 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 β aus der senkrechten geneigt. Dieser Winkel kann 0° bis 89° betragen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt er etwa 20°. Die Winkel α und β ergeben aus Symmetriegründen zusammengenommen stets 90°.
Durch das Schrägstellen der Membranen 6, 6', also deren Neigung aus der Senkrechten, werden mehrere Vorteile erreicht. Zum einen wird die Platz sparende Anordnung der Membrangehäuse 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.
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.
An dem Kreuzkopf 105 ist eine Kolbenstange 109 einenends befestigt. Das andere Ende der Kolbenstange 109 trägt einen Kolben 110, der als doppelt wirkender Kolben ausgebildet ist und in einem Zylinder 111 arbeitet. In Fig. 2 ist der rechte Todpunkt dargestellt.
Der Zylinder 111 ist innerhalb eines Arbeitsvolumens angeordnet, welches von dem Kolben 110 in zwei Arbeitsteilvolumina 112a, 112b unterteilt ist. Das in Fig. 2 rechte Ende des Arbeitsteilvolumens 112b ist mit Hilfe eines Deckels 113 verschlossen. An dem linken Ende des Arbeitsvolumens 12a ist ebenfalls ein Deckel 114 angebracht, der jedoch mit einer zentralen Öffnung 115 zum Durchtritt der Kolbenstange 109 versehen ist. An dem Deckel 114 ist eine Dichtungsanordnung 116 vorgesehen, welches die Kolbenstange 109 gegenüber dem Deckel 114 gegen ein Austreten von Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsteilvolumen 112 abdichtet.
Die in der Zeichnung nicht dargestellte Arbeitsflüssigkeit - meist Hydrauliköl, daher auch Ölvorlage genannt - füllt das Arbeitsvolumen 112a, 112b bis zu zwei Membranen 117a, 117b, die in Fig. 15 (in Bezug auf die Todpunktstellung des Kolbens 110 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 110 nach unten durchgebogen, die Membran 117b dementsprechend nach oben, wie qualitativ in Fig. 15 gestrichelt eingezeichnet ist.
Die Membranen 117a, 117b sind in Membrangehäusen 118a, 118b angeordnet und trennen Membrankammern 119a, 119b von der im Arbeitsvolumen 112a, 112b befindlichen Ölvorlage.
Die Membrangehäuse 118a, 118b sind an Flanschen 120a, 120b von Kanalgehäusen 121a, 121b befestigt. Die Kanalgehäuse 121a, 121b umfassen Kanäle 122a, 122b, welche Teile des Arbeitsvolumens 112a, 112b bilden. Die beiden Kanalgehäuse 121a, 121b, die im Wesentlichen gerade ausgebildet sind, schließen zur Senkrechten jeweils einen Winkel von etwa 20° ein, dergestalt, dass sich der Abstand der beiden Kanalgehäuse 121a, 121b nach oben hin vergrößert. Die Membrangehäuse 118a, 118b, in denen die Membranen 117a, 117b mit ihren ebenen Randbereichen 123a, 123b eingeklemmt sind, sind derart an den Flanschen 120a, 120b befestigt, dass sich die Membranen 117a, 117b in ihrer ebenen Mittelstellung senkrecht zur Längsachse des jeweiligen Kanals 122a, 122b erstrecken. Bei dem in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Membranen 117a, 117b somit um etwa 70° aus der Senkrechten geneigt angeordnet.
Jede Membrankammer umfasst einen Einlass 124a, 124b, an den jeweils ein Einlass-Rückschlagventil 125a, 125b (s. Fig. 14) angeflanscht ist.
Auf der den Einlässen 124a, 124b gegenüberliegenden Seiten umfassen die Membrankammern 119a, 119b Auslässe 126a, 126b, an welchen jeweils ein Auslassrückschlagventil 127a, 127b angeflanscht ist.
Eine Drehbetätigung der Kurbelwelle 101 führt dazu, dass die Arbeitsflüssigkeit in dem Arbeitsflüssigkeitsvolumen 112a, 112b und die Membranen 117a, 117b zwischen den gestrichelt dargestellten Extremauslenkungen hin und her bewegt werden. 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.
Um eventuell in dem Arbeitsvolumen 112a, 112b befindliches, sich in dem Bereich unterhalb einer Membran angelagertes Gas - insbesondere Luft - ablassen zu können, sind die beiden Membrangehäuse im höchstliegenden Randbereich der Membranen 117a, 117b, in der Zeichnung mit 128a, 128b gekennzeichnet, mit nicht dargestellten Entlüftungsventilen versehen.

Bezugszeichenliste:

100: Verdrängerpumpe
1: Antriebseinheit
2: Pumpeneinheit
3, 3': Verdrängerelemente
4, 4': Arbeitsräume
5: Zylinder
5a: Zylindergehäuse
6, 6': Membranen
6a, 6a': Membrangehäuse
7: Kolben
8: frei
9: Kolbenstange
10, 10': Kolbenflächen
11: Einlass
12: Auslass
13: Rückschlagventil
14, 14': Druckventilgehäuse
15: Saugventilgehäuse
16: Saugrohr
17, 17': Druckrohr
18: Kurbelwelle
18a: Pleuel
19: Antriebswelle
20: Kreuzkopf
21: Kreuzkopfstange
22, 22': Arbeits- bzw. Übertragungsmedium
23, 23,: Arbeitsmediumsraum
24, 24': Fördermedium
S: Senkrechte
α, β: Winkel
200: Kolben-Membranpumpe
101: Kurbelwelle
102: Kurbelzapfen
103: Pleuel
104: Pleuellager
105: Kreuzkopf
106: Kreuzkopflager
107: Gleitschuhe
108: Gleitlagerwandung
109: Kolbenstange
110: Kolben
111: Zylinder
112a, 112b: Arbeitsteilvolumina, Zusammen Arbeitsvolumen
113: Deckel
114: Deckel
115: Öffnung
116: Dichtungsanordnung
117a, 117b: Membranen
118a, 118b: Membrangehäuse
119a, 119b: Membrankammern
120a, 120b: Flansche
121a, 121b: Kanalgehäuse
122a, 122b: Kanäle
123a, 123b: Randbereiche
124a, 124b: Einlässe
125a, 125b: Einlass-Rückschlagventile
126a, 126b: Auslässe
127a, 127b: Auslass-Rückschlagventile
128a, 128b: Bereiche

Claims

Als Kolben-Membranpumpe (200) ausgebildete Verdrängerpumpe, mit einem eine oszillierende Bewegung in einem Zylinder (111) verrichtenden Kolben (110), dessen Bewegung über ein Arbeitsmedium auf eine Membran (117a; 117b) übertragbar ist, die ein Arbeitsvolumen (112a; 112b), in dem sich die Arbeitsflüssigkeit befindet, von einer Membrankammer (119a; 119b), durch die ein zu förderndes Medium hindurch leitbar ist, trennt, wobei die Membran (117a; 117b) in einer von einer Senkrechtstellung verschiedenen Lage angeordnet ist und der Zylinder (111) mit seiner Längsachse waagerecht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsvolumen (112a; 112b) teilweise von einem sich schräg von dem Zylinder nach oben erstreckenden Kanal (122a; 122b) gebildet ist und der Kanal (122a; 122b) gerade ausgebildet ist und an dem den Kanal (122a; 122b) bildenden Kanalgehäuse (121a; 121b) ein senkrecht zur Längsachse des Kanals (125a, 125b) ausgerichteter Flansch (120a; 120b) vorgesehen ist, an welchem ein die Membran (117a; 117b) aufnehmendes Membrangehäuse (118a; 118b) befestigt ist.
Kolben-Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (117a; 117b) in einer von einer Senkrechtstellung um 45° bis 90° verschiedenen Lage angeordnet ist.
Kolben-Membranpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (117a; 117b) in einer von einer Senkrechtstellung um 70° verschiedenen Lage angeordnet ist.
Kolben-Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (117a; 117b) kreisrund ist und einen Randbereich (123a; 123b) aufweist, der in dem Membrangehäuse (118a; 118b) in einer Ebene eingespannt ist, welche in einer von einer Senkrechtstellung um 45° bis 90° verschiedenen Lage angeordnet ist, und die höchste Stelle des Arbeitsvolumens (112a; 112b) an einem seitlichen Randbereich (128a; 128b) gebildet ist.