EP3167191A1 - Diaphragm pump with reduced leak extension in the event of overload - Google Patents

Diaphragm pump with reduced leak extension in the event of overload

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EP3167191A1
EP3167191A1 EP15738312.6A EP15738312A EP3167191A1 EP 3167191 A1 EP3167191 A1 EP 3167191A1 EP 15738312 A EP15738312 A EP 15738312A EP 3167191 A1 EP3167191 A1 EP 3167191A1
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EP
European Patent Office
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chamber
pressure
working fluid
hydraulic
relief valve
Prior art date
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Application number
EP15738312.6A
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German (de)
French (fr)
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EP3167191B1 (en
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Christian Arnold
Martin Reinhard
Roland Elgetz
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Prominent GmbH
Original Assignee
Prominent GmbH
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Publication date
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Publication of EP3167191A1 publication Critical patent/EP3167191A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3167191B1 publication Critical patent/EP3167191B1/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
    • F04B43/067—Pumps having fluid drive the fluid being actuated directly by a piston
    • 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
    • F04B43/0009—Special features
    • F04B43/0081—Special features systems, control, safety measures
    • F04B43/009—Special features systems, control, safety measures leakage control; pump systems with two flexible members; between the actuating element and the pumped fluid
    • 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
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    • 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
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00—Motor parameters
    • F04B2203/09—Motor parameters of linear hydraulic motors
    • F04B2203/0902—Liquid pressure in a working chamber

Definitions

  • the present invention relates to a diaphragm pump with a leak-relief valve.
  • Diaphragm pumps generally have a delivery chamber which is separated from a hydraulic chamber by a membrane, wherein the delivery chamber is connected both to a suction connection and to a pressure connection.
  • the filled with working fluid hydraulic chamber can then be acted upon with a pulsating working fluid pressure. Due to the pulsating working fluid pressure, a pulsating movement of the diaphragm between a pressure position, in which the volume of the delivery chamber is smaller, and a suction position, in which the volume of the delivery chamber is greater, reciprocated.
  • the medium to be pumped is separated from the drive, whereby on the one hand the drive is shielded from harmful influences of the pumped medium and on the other hand, the fluid from harmful influences of the drive, for example impurities, is shielded.
  • the pulsating working fluid pressure is often provided by means of a movable piston in contact with the working fluid.
  • the piston is reciprocated, for example, in a hollow cylindrical element, whereby the volume of the hydraulic space is reduced and increased, which leads to an increase and decrease of the pressure in the hydraulic chamber and in consequence to a movement of the membrane.
  • a vent valve is often connected to the hydraulic chamber, via which a certain amount of gas and possibly a small amount of working fluid is discharged during the pressure stroke. This also gradually reduces the amount of working fluid in the hydraulic chamber.
  • DE 1 034 030 has already been proposed to connect the hydraulic chamber with the interposition of a valve, a so-called leak-relief valve, with a working fluid reservoir.
  • working fluid can be added to the hydraulic chamber through this leak-relief valve.
  • the leak relief valve In normal operation, the leak relief valve is designed so that exactly the amount of working fluid that has been lost during the pressure stroke, at the end of the suction stroke, i. essentially in the suction position, is refilled.
  • the metering pump described is typically used in a corresponding process plant, i. It is connected to a corresponding suction line and a pressure line. Although not generally desired, it can happen that the pressure line is accidentally closed in the process plant, so that the metering pump pumps against a closed volume, which can lead to an unacceptably high pressure development, resulting in damage to the membrane or drive parts the pump can lead.
  • the hydraulic chamber is equipped with an outlet channel which is closed by a pressure relief valve, which is designed such that when the pressure in the hydraulic chamber above a predetermined maximum value p ma x increases, the pressure relief valve opens, so that working fluid on the Outlet channel can leave the hydraulic chamber and is generally fed back into the working fluid reservoir. As a result, a further increase in pressure can be prevented.
  • the temperature of the pump can increase significantly, as with each pressure stroke again hydraulic fluid must be discharged through the pressure relief valve and is fed back through the leak-relief valve.
  • Another way to comply with the ATEX guidelines is to use an appropriate temperature sensor that senses the temperature of the pump, preferably near the pressure relief valve, and outputs a signal when the limit temperature is exceeded, which then shuts down the pump. By this measure, however, a temperature sensor must be maintained. In addition, the signal emitted by the temperature sensor must be prepared and processed accordingly.
  • Another solution is to use a flow switch in the outlet channel, which detects the hydraulic oil flow via the pressure relief valve in case of overpressure and ensures that the pump is switched off.
  • this object is achieved in that the working fluid reservoir is arranged in a first and in a second chamber, wherein the two chambers are connected to each other via a first connecting channel.
  • connection channel is either closable or the flow through the connection channel throttled or at least throttled, so that in the overpressure case, i.
  • the hydraulic oil has left the hydraulic space via the pressure limiting valve, more hydraulic oil from the first chamber is fed into the hydraulic chamber than can flow in from the second chamber into the first chamber during a stroke.
  • the outlet channel is connected to the working fluid reservoir, this should then be connected to the second chamber of the working fluid reservoir.
  • the working fluid flowing past the piston can be returned to one of the two chambers.
  • the overpressure causes the pressure in the first chamber and / or the filling level in the first chamber to drop, since less working fluid can flow from the second chamber into the first chamber than via the leak-relief valve from the first chamber into the first chamber Hydraulic room is discharged.
  • the measure according to the invention therefore ensures that, in the overpressure case, gas penetrates into the hydraulic chamber and thereby prevents further heating of the pump.
  • the connecting channel can be closed by means of a valve.
  • the valve is usually closed.
  • the amount of working fluid that is released via the piston or the venting valve has escaped, refilled. However, this amount is very low, so that the level of fluid flow in the first chamber drops only very slowly.
  • the first chamber can be sized so that the pump can be operated in this state for several days or even weeks, without the level or the working fluid pressure drops so far that gas penetrates through the leak-relief valve in the hydraulic chamber.
  • the valve of the connecting channel In order to put the pump back into operation, the valve of the connecting channel must be opened, so that the first chamber is filled again with sufficient working fluid. Since a certain gas volume is conveyed out of the hydraulic chamber with each pressure stroke, when gas is in the hydraulic chamber, and now no more gas is supplied via the leak-relief valve, the pump can work normally again.
  • the valve of the connection channel can be regularly opened for a short time, either manually - e.g. in the event of an error or during regular checks - or automatically, e.g. Timed every 24 hours to increase the working fluid level in the first chamber.
  • a second connection channel between the first and second chamber is provided.
  • the second connecting channel can be arranged above the first connecting channel and preferably above the leak-relief valve, wherein the second connecting channel is particularly preferably arranged above the working-fluid level in the second chamber.
  • the second communication passage When the second communication passage is located above the working fluid levels in the two chambers, it provides pressure equalization between the first and second chambers.
  • the second communication passage may have a large cross section, so that the pressure in the first and second chambers is always the same.
  • the first connection channel is so di- that in the overpressure case, as already described above, more working fluid can be discharged from the first chamber into the hydraulic chamber than can flow from the second chamber via the first connecting channel into the first chamber.
  • the first chamber is designed such that working fluid can only reach the first chamber via the first connecting channel. In this case, therefore, no pressure compensation via a second connection channel is possible. In overpressure, this means that more working fluid is transferred via the leak-relief valve from the first chamber into the hydraulic chamber as working fluid from the second chamber can flow into the first chamber, that the pressure of the working fluid in the first chamber is significantly reduced.
  • the hydraulic oil cavitates and thus introduces gas into the hydraulic chamber. As a result, the hydraulic displacement process of the pump is disturbed so much that the power consumption of the drive drops sharply and consequently there is no excessive heating of the hydraulic system.
  • a second connection channel may be helpful if it is closed by a check valve, wherein the flow direction of the check valve is arranged in the direction of the second chamber.
  • the check valve ensures that the second connection channel remains closed in all the previously described functional states of the pump.
  • a safety valve or a specially designed leak-relief valve returns at least a portion of the working fluid back to the first chamber to protect the membrane. This is the case, for example, in the case of a blockage of the suction line, if the membrane does not move back into the suction position and therefore too much Working fluid flows into the hydraulic chamber. During the pressure stroke, the membrane then moves beyond the pressure position, which can lead to damage to the membrane. Therefore, a safety valve or a specially designed leak-relief valve can be provided, which opens in the event that the membrane moves beyond the pressure position.
  • the safety valve or the leak-relief valve are designed such that the escaping working fluid is returned to the first chamber, the use of the check valve in the second connecting channel is advantageous, which then possibly give overpressure occurring in the first chamber via the check valve in the second chamber can be.
  • the leak-relief valve is advantageously designed such that it has a between a closed position, in which the valve passage is closed, and an open position in which the valve passage is open, a reciprocating closing body, which held by means of a pressure element in the closed position is, wherein the pressure element is designed such that when the pressure in the hydraulic chamber is less than a set pressure pmin, the closing body moves in the direction of the open position.
  • the first connection channel is arranged lower than the leak-relief valve.
  • the second chamber can be dimensioned to be relatively compact, since it is only necessary for the connecting channel to always be below the working fluid inlet in the second chamber.
  • the device according to the invention has the advantage that no external power supply is necessary. In addition, no signal processing and evaluation is required, which makes the inventive measure maintenance and wear. There are no additional components needed.
  • FIG. 1 shows a partial sectional view of a first embodiment according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the mode of operation of the embodiment of FIG. 1 in normal operation
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the mode of operation of the embodiment of FIG. 1 in overpressure operation
  • FIG. 4 is a partial sectional view of a second embodiment of the invention and FIG. 5 shows a schematic representation of the mode of operation of the second embodiment according to FIG. 4.
  • FIG. 1 shows a partial sectional view of a first embodiment of the invention.
  • the membrane (not shown) is located on the left outside the representation of Figure 1 and is connected to the leak-relief valve 5, which is resiliently biased within the hydraulic chamber 6 and closes the connection between the hydraulic chamber 6 and the first chamber 1 of the working fluid Vorrats.
  • the working fluid is arranged in the first chamber 1 and in the second chamber 2.
  • the first chamber 1 and the second chamber 2 are connected to each other via a first connecting channel 4, which is designed here as a nozzle.
  • the nozzle cross-section is dimensioned such that in the overpressure case, more working fluid will be discharged via the leak-relief valve 5 into the hydraulic chamber 6 than can be tracked via the nozzle 4. Furthermore, an opening 3, which functions as a second connection channel, is arranged between the first chamber 1 and the second chamber 2.
  • the leak-relief valve 5 is designed such that, in particular when at the end of the suction stroke, i. is in the suction position too little working fluid in the hydraulic chamber 6, the leak-relief valve 5 opens so that working fluid from the first chamber can flow into the hydraulic chamber 6. In normal operation, the amount of working fluid that needs to be replaced by the leak-relief valve is very low. In the overpressure case, i.
  • the pressure in the hydraulic chamber 6 increases rapidly, so for safety reasons working fluid via a pressure relief valve (not shown) discharged from the hydraulic chamber 6 and discharged, for example, in the second chamber 2 of the working fluid reservoir.
  • a pressure relief valve (not shown) discharged from the hydraulic chamber 6 and discharged, for example, in the second chamber 2 of the working fluid reservoir.
  • the leak-relief valve 5 In the case of overpressure, the leak-relief valve 5 must track a significantly larger amount of working fluid out of the first chamber.
  • FIG. 2 shows the state in normal operation.
  • the working fluid reservoir which consists of the first chamber 1 and the second chamber 2, which is connected to each other by a below the liquid level nozzle 4, which acts as a first connecting channel.
  • the second connection channel is realized through the opening 3, which is above the working fluid level.
  • the loss of working fluid in the hydraulic chamber is so small that during a complete stroke the tracked working fluid can easily be tracked through the first connecting channel 4 from the second chamber to the first chamber.
  • the pressure relief valve will no longer open and therefore no larger amount of hydraulic oil will leave the hydraulic chamber.
  • more working fluid will again flow from the second chamber into the first chamber via the nozzle 4 as working fluid from the first chamber 1 is fed into the hydraulic chamber via the leak-relief valve 5, so that the working fluid level in the first chamber 1 will increase again.
  • gas is no longer in the hydraulic system. supplied and the dosing capacity increases again.
  • the gas contained in the hydraulic chamber can be discharged via a vent valve.
  • FIG. 4 shows a partial sectional view of a second embodiment according to the invention. This differs essentially from the first embodiment in that there is no pressure equalization, the second connecting channel is present and the connection of the first and second chamber is closed by a check valve 9, a liquid working fluid from the second chamber 2 into the first chamber 1 prevents and has a bypass 10, which has a small cross-section, so that working fluid can flow from the second chamber 2 into the first chamber 1 to a lesser extent.
  • Fig. 4a the check valve 9 is shown enlarged with a bypass 10. It can be seen that the bypass line 10 provides a direct connection between the first chamber 1 and second chamber 2.
  • Fig. 5 is a diagram illustrating the operation of the embodiment of Fig. 4;
  • the loss of working fluid in the hydraulic chamber is so small that during a complete stroke, the amount of working fluid supplied via the leak-relief valve 5 can be easily tracked through the bypass 10 from the second chamber into the first chamber.
  • the pressure relief valve will not open and therefore no larger amount of hydraulic oil leave the hydraulic chamber.
  • more working fluid will again flow from the second chamber into the first chamber via the bypass 10 as working fluid from the first chamber 1 is fed into the hydraulic chamber via the leak-relief valve 5, so that the pressure in the first chamber 1 will increase again.
  • the gas contained in the hydraulic chamber can be discharged via a vent valve.

Abstract

A diaphragm pump comprises a diaphragm which separates a hydraulic chamber (6) from a delivery chamber, wherein the delivery chamber is connected to a suction port and to a pressure port, and pressure can be applied using a pulsating working fluid pressure to the hydraulic chamber (6) that can be filled with a working fluid, and the diaphragm can be moved back and forth between a pressure position, in which the volume of the delivery chamber is smaller, and a suction position, in which the volume of the delivery chamber is larger. The hydraulic chamber (6) is connected to a working fluid reservoir via a leak extension valve (5), wherein the leak extension valve (5) is configured such that if the pressure in the hydraulic chamber in the suction position of the diaphragm is smaller than a predefined minimum value, the leak extension valve (5) opens, and the hydraulic chamber (6) comprises an outlet channel which is closed by a pressure limiting valve which is configured such that if the pressure rises above a predefined maximum value in the hydraulic chamber (6) the pressure limiting valve opens and working fluid can leave the hydraulic chamber (6) via the outlet channel. The working fluid reservoir is arranged in a first (1) and in a second chamber (2), wherein the two chambers (1,2) are connected to each other via a first connecting channel (4).

Description

Membranpumpe mit reduzierter Leckageergänzung im Überlastfall  Diaphragm pump with reduced leakage supplement in case of overload
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit einem Leckergänzungsventil. The present invention relates to a diaphragm pump with a leak-relief valve.
Membranpumpen weisen im Allgemeinen einen über eine Membran von einem Hydraulikraum getrennten Förderraum auf, wobei der Förderraum sowohl mit einem Sauganschluss als auch mit einem Druckanschluss verbunden ist. Der mit Arbeitsflüssigkeit befüllbare Hydraulikraum kann dann mit einem pulsierenden Arbeitsflüssigkeitsdruck beaufschlagt werden. Durch den pulsierenden Arbeitsflüssigkeitsdruck wird eine pulsierende Bewegung der Membran zwischen einer Druckposition, in der das Volumen des Förderraums kleiner ist, und einer Saugposition, in der das Volumen des Förderraums größer ist, hin- und herbewegt. Dadurch ist es möglich, über den Sauganschluss, der mit einem entsprechenden Rückschlagventil mit dem Förderraum verbunden ist, das Fördermedium anzusaugen, wenn das Volumen des Förderraums vergrößert wird, und über den Druckanschluss, der ebenfalls mit einem entsprechenden Rückschlagventil mit dem Förderraum verbunden ist, unter Druck wieder abzugeben, wenn das Volumen des Förderraums verringert wird. Als Arbeitsflüssigkeit wird in der Regel ein Hydrauliköl verwendet. Grundsätzlich können jedoch auch andere geeignete Flüssigkeiten verwendet werden. Diaphragm pumps generally have a delivery chamber which is separated from a hydraulic chamber by a membrane, wherein the delivery chamber is connected both to a suction connection and to a pressure connection. The filled with working fluid hydraulic chamber can then be acted upon with a pulsating working fluid pressure. Due to the pulsating working fluid pressure, a pulsating movement of the diaphragm between a pressure position, in which the volume of the delivery chamber is smaller, and a suction position, in which the volume of the delivery chamber is greater, reciprocated. This makes it possible, via the suction port, which is connected to a corresponding check valve with the pumping chamber to suck the fluid when the volume of the pumping chamber is increased, and via the pressure port, which is also connected to a corresponding check valve with the pumping chamber, under Relieve pressure when the volume of the pumping chamber is reduced. As a working fluid usually a hydraulic oil is used. In principle, however, other suitable liquids can be used.
Durch die Membran wird das zu fördernde Medium vom Antrieb getrennt, wodurch einerseits der Antrieb von schädlichen Einflüssen des Fördermediums abgeschirmt ist und andererseits auch das Fördermedium von schädlichen Einflüssen des Antriebes, zum Beispiel Verunreinigungen, abgeschirmt ist. Through the membrane, the medium to be pumped is separated from the drive, whereby on the one hand the drive is shielded from harmful influences of the pumped medium and on the other hand, the fluid from harmful influences of the drive, for example impurities, is shielded.
Der pulsierende Arbeitsflüssigkeitsdruck wird häufig mit Hilfe eines beweglichen Kolbens, der mit der Arbeitsflüssigkeit in Kontakt steht, bereitgestellt. Der Kolben wird dabei zum Beispiel in einem hohlzylindrischen Element hin- und herbewegt, wodurch das Volumen des Hydraulikraums verkleinert und vergrößert wird, was zu einer Erhöhung und Absenkung des Druckes im Hydraulikraum sowie in der Folge zu einer Bewegung der Membran führt. Trotz verschiedenster Maßnahmen, die ein Umströmen des Kolbens mit der Arbeitsflüssigkeit verhindern sollen, lässt sich in der Praxis nicht ausschließen, dass bei jedem Hubvorgang eine kleine Menge der Arbeitsflüssigkeit durch den schmalen verbleibenden Spalt zwischen Kolben und hohlzylindrischem Element verloren geht, wodurch allmählich die Arbeitsflüssigkeitsmenge im Hydraulikraum reduziert wird. Des Weiteren kann Gas in den Hydraulikraum eindringen, welches daraus entfernt werden muss, um eine volle Hubbewegung der Membran zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist häufig ein Entlüftungsventil mit dem Hydraulikraum verbunden, über welches während des Druckhubes eine bestimmte Menge Gas und gegebenenfalls eine kleine Menge Arbeitsflüssigkeit ausgetragen wird. Auch dadurch verringert sich allmählich die Arbeitsflüssigkeitsmenge im Hydraulikraum. The pulsating working fluid pressure is often provided by means of a movable piston in contact with the working fluid. The piston is reciprocated, for example, in a hollow cylindrical element, whereby the volume of the hydraulic space is reduced and increased, which leads to an increase and decrease of the pressure in the hydraulic chamber and in consequence to a movement of the membrane. Despite various measures to prevent flow around the piston with the working fluid, can not be ruled out in practice that each stroke a small amount of the working fluid is lost through the narrow remaining gap between the piston and hollow cylindrical element, which gradually the working fluid in the Hydraulic room is reduced. Furthermore, gas can penetrate into the hydraulic space, which must be removed therefrom to allow full lifting movement of the membrane. For this purpose, a vent valve is often connected to the hydraulic chamber, via which a certain amount of gas and possibly a small amount of working fluid is discharged during the pressure stroke. This also gradually reduces the amount of working fluid in the hydraulic chamber.
Dies hat zur Folge, dass der Druckhub nicht mehr vollständig von der Membran ausgeführt wird, da nicht mehr genügend Arbeitsflüssigkeit zur Druckhubbewegung der Membran zur Verfügung steht. This has the consequence that the pressure stroke is no longer completely carried out by the membrane, since not enough working fluid for Druckhubbewegung the membrane is available.
Daher ist beispielsweise in der DE 1 034 030 bereits vorgeschlagen worden, den Hydraulikraum unter Zwischenschaltung eines Ventils, einem sogenannten Leckergänzungsventil, mit einem Arbeitsflüssigkeitsvorrat zu verbinden. Therefore, for example, in DE 1 034 030 has already been proposed to connect the hydraulic chamber with the interposition of a valve, a so-called leak-relief valve, with a working fluid reservoir.
Durch dieses Leckergänzungsventil kann bei Bedarf Arbeitsflüssigkeit in den Hydraulikraum nachgefüllt werden. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass nicht zu viel Arbeitsflüssigkeit in den Hydraulikraum gebracht wird, da dann sich die Membran im Druckhub zu weit in den Förderraum hineinbewegt und unter Umständen mit Ventilkanälen oder der Innenkontur des Dosierkopfes in Kontakt gerät und beschädigt wird. If necessary, working fluid can be added to the hydraulic chamber through this leak-relief valve. However, it is important to ensure that not too much working fluid is placed in the hydraulic chamber, since then the membrane moves in the compression stroke too far into the pumping chamber and possibly gets into contact with valve channels or the inner contour of the dosing in contact and is damaged.
Im Normalbetrieb ist das Leckergänzungsventil so ausgebildet, dass exakt diejenige Arbeitsflüssigkeitsmenge, die während des Druckhubes verloren gegangen ist, am Ende des Saughubes, d.h. im Wesentlichen in der Saugposition, aufgefüllt wird. In normal operation, the leak relief valve is designed so that exactly the amount of working fluid that has been lost during the pressure stroke, at the end of the suction stroke, i. essentially in the suction position, is refilled.
Die beschriebene Dosierpumpe wird in der Regel in einer entsprechenden Prozessanlage verwendet, d.h. sie ist an eine entsprechende Saugleitung und eine Druckleitung angeschlossen. Auch wenn grundsätzlich nicht gewünscht, kann es jedoch passieren, dass in der Prozessanlage die Druckleitung versehentlich verschlossen wird, sodass die Dosierpumpe gegen ein geschlos- senes Volumen pumpt, wodurch es zu einer unzulässig hohen Druckentwicklung kommen kann, was zu einer Beschädigung der Membran oder Antriebsteilen der Pumpe führen kann. The metering pump described is typically used in a corresponding process plant, i. It is connected to a corresponding suction line and a pressure line. Although not generally desired, it can happen that the pressure line is accidentally closed in the process plant, so that the metering pump pumps against a closed volume, which can lead to an unacceptably high pressure development, resulting in damage to the membrane or drive parts the pump can lead.
Um dies zu verhindern, ist daher häufig der Hydraulikraum mit einem Auslasskanal ausgestattet, der von einem Druckbegrenzungsventil verschlossen ist, welches derart ausgebildet ist, dass wenn der Druck im Hydraulikraum über einen vorbestimmten Maximalwert pmax ansteigt, das Druckbegrenzungsventil öffnet, sodass Arbeitsflüssigkeit über den Auslasskanal den Hydraulikraum verlassen kann und im Allgemeinen zurück in den Arbeitsflüssigkeitsvorrat geführt wird. Dadurch kann ein weiterer Druckanstieg verhindert werden. To prevent this, therefore, often the hydraulic chamber is equipped with an outlet channel which is closed by a pressure relief valve, which is designed such that when the pressure in the hydraulic chamber above a predetermined maximum value p ma x increases, the pressure relief valve opens, so that working fluid on the Outlet channel can leave the hydraulic chamber and is generally fed back into the working fluid reservoir. As a result, a further increase in pressure can be prevented.
Durch die Ölrückführung kommt es jedoch zu einer deutlichen Erwärmung des gesamten hydraulischen Systems, insbesondere des Druckbegrenzungsventils und des Hydrauliköls. Due to the oil return, however, there is a significant heating of the entire hydraulic system, in particular the pressure relief valve and the hydraulic oil.
Insbesondere dann, wenn die Blockierung der Druckleitung für ein längeres Zeitintervall anhält, kann die Temperatur der Pumpe deutlich ansteigen, da bei jedem Druckhub erneut Hydraulikflüssigkeit über das Druckbegrenzungsventil abgelassen werden muss und über das Leckergänzungsventil wieder zugeführt wird. In particular, when the blockage of the pressure line for a long time interval continues, the temperature of the pump can increase significantly, as with each pressure stroke again hydraulic fluid must be discharged through the pressure relief valve and is fed back through the leak-relief valve.
Je nach Einsatzbereich der Dosierpumpe sind jedoch bestimmte Temperaturklassen gemäß ATEX-Leitlinien der Europäischen Union einzuhalten. Eine Erwärmung der Pumpe ist daher nur bis zu einem gewissen Maß erlaubt. Um die Anforderungen der ATEX-Leitlinien zu erfüllen, sind im Stand der Technik verschiedene Maßnahmen bekannt. Beispielsweise kann die Hubfrequenz und in der Folge auch die Dosierleistung begrenzt werden, sodass selbst bei einer Blockierung der Druckleitung die Grenztemperatur an keiner Stelle innerhalb der Pumpe überschritten wird. Diese Maßnahme führt jedoch zu einer deutlich eingeschränkten Dosierleistung, da die Pumpe, selbst dann, wenn keine Blockie- rung der Druckleitung vorliegt, mit begrenzter Hubfrequenz betrieben wird. Zudem muss die pumpenspezifische Grenzleistung entsprechend aufwendig bestimmt werden. Depending on the application area of the dosing pump, however, certain temperature classes must be observed in accordance with the ATEX guidelines of the European Union. Heating of the pump is therefore only allowed to a certain extent. In order to meet the requirements of the ATEX guidelines, various measures are known in the prior art. For example, the stroke frequency and, as a consequence, the dosing output can be limited, so that even if the pressure line is blocked, the limit temperature is not exceeded at any point within the pump. However, this measure leads to a clearly limited metering performance, since the pump is operated with a limited stroke frequency even if there is no blockage of the pressure line. In addition, the pump-specific limit power must be determined accordingly consuming.
Eine weitere Möglichkeit, die ATEX-Leitlinien zu erfüllen, besteht in der Verwendung eines entsprechenden Temperatursensors, der die Temperatur der Pumpe, vorzugsweise in der Nähe des Druckbegrenzungsventils erfasst und bei Überschreiten der Grenztemperatur ein Signal abgibt, das dann zum Abschalten der Pumpe führt. Durch diese Maßnahme muss jedoch ein Temperatursensor vorgehalten werden. Zudem muss das vom Temperatursensor abgegebene Signal entsprechend aufbereitet und verarbeitet werden. Eine weitere Lösungsmöglichkeit besteht in der Verwendung eines Strömungswächters im Auslasskanal, der im Überdruckfall den Hydraulikölfluss über das Druckbegrenzungsventil erfasst und für eine Abschaltung der Pumpe sorgt. Another way to comply with the ATEX guidelines is to use an appropriate temperature sensor that senses the temperature of the pump, preferably near the pressure relief valve, and outputs a signal when the limit temperature is exceeded, which then shuts down the pump. By this measure, however, a temperature sensor must be maintained. In addition, the signal emitted by the temperature sensor must be prepared and processed accordingly. Another solution is to use a flow switch in the outlet channel, which detects the hydraulic oil flow via the pressure relief valve in case of overpressure and ensures that the pump is switched off.
Auch hier fallen zusätzliche Kosten für den Strömungswächter sowie die damit verbundene Sig- nalaufbereitungselektronik an. Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Membranpumpe bereitzustellen, die automatisch die Dosierleistung im Überdruckfall reduziert, ohne dass die Verwendung von zusätzlichen Sensoren notwendig ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Arbeitsflüssigkeitsvorrat in einer ersten und in einer zweiten Kammer angeordnet ist, wobei die beiden Kammern über einen ersten Verbindungskanal miteinander verbunden sind. Here too, additional costs are incurred for the flow monitor and the associated signal conditioning electronics. Based on the described prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a diaphragm pump, which automatically reduces the dosing in the overpressure case, without the use of additional sensors is necessary. According to the invention, this object is achieved in that the working fluid reservoir is arranged in a first and in a second chamber, wherein the two chambers are connected to each other via a first connecting channel.
Dabei ist der Verbindungskanal entweder verschließbar oder der Durchfluss durch den Verbin- dungskanal gedrosselt oder zumindest drosselbar, so dass im Überdruckfall, d.h. wenn das Hyd- rauliköl über das Druckbegrenzungsventil den Hydraulikraum verlassen hat, mehr Hydrauliköl aus der ersten Kammer in den Hydraulikraum nachgeführt wird als während eines Hubes von der zweiten Kammer in die erste Kammer nachströmen kann. Für den Fall, dass der Auslasskanal mit dem Arbeitsflüssigkeitsvorrat verbunden ist, sollte dieser dann mit der zweiten Kammer des Arbeitsflüssigkeitsvorrats verbunden sein. In this case, the connection channel is either closable or the flow through the connection channel throttled or at least throttled, so that in the overpressure case, i. When the hydraulic oil has left the hydraulic space via the pressure limiting valve, more hydraulic oil from the first chamber is fed into the hydraulic chamber than can flow in from the second chamber into the first chamber during a stroke. In the event that the outlet channel is connected to the working fluid reservoir, this should then be connected to the second chamber of the working fluid reservoir.
Auch die an dem Kolben vorbeiströmende Arbeitsflüssigkeitsmenge kann in eine der beiden Kammern zurückgeführt werden. Also, the working fluid flowing past the piston can be returned to one of the two chambers.
Je nach Ausführungsform führt daher der Überdruckfall dazu, dass der Druck in der ersten Kammer und/oder die Füllhöhe in der ersten Kammer abfällt, da weniger Arbeitsflüssigkeit von der zweiten Kammer in die erste Kammer nachströmen kann als über das Leckergänzungsventil aus der ersten Kammer in den Hydraulikraum abgegeben wird. Depending on the embodiment, therefore, the overpressure causes the pressure in the first chamber and / or the filling level in the first chamber to drop, since less working fluid can flow from the second chamber into the first chamber than via the leak-relief valve from the first chamber into the first chamber Hydraulic room is discharged.
Sobald aber die Füllhöhe oder der Druck in der ersten Kammer unter einen bestimmten Wert abfällt, wird über das Leckergänzungsventil Gas in den Hydraulikraum geführt. Wenn jedoch Gas im Hydraulikraum ist, führt dies aufgrund der Kompressibilität des Gases zu einer verringerten Bewegung der Membran, sodass die Dosierleistung reduziert und damit die Erwärmung der Do- sierpumpe über eine vorbestimmte Maximaltemperatur verhindert wird. But as soon as the filling level or the pressure in the first chamber drops below a certain value, gas is introduced into the hydraulic chamber via the leak-relief valve. However, if there is gas in the hydraulic space, due to the compressibility of the gas, this results in a reduced movement of the membrane, so that the dosing capacity is reduced, thus preventing the heating of the dosing pump above a predetermined maximum temperature.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist daher sichergestellt, dass im Überdruckfall, Gas in den Hydraulikraum eindringt und dadurch eine weitere Erwärmung der Pumpe verhindert. In einer Ausführungsform ist der Verbindungskanal mit Hilfe eines Ventils verschließbar. The measure according to the invention therefore ensures that, in the overpressure case, gas penetrates into the hydraulic chamber and thereby prevents further heating of the pump. In one embodiment, the connecting channel can be closed by means of a valve.
Während des Betriebes der Pumpe ist das Ventil in der Regel geschlossen. Über das Leckergänzungsventil wird diejenige Arbeitsflüssigkeitsmenge, die über den Kolben oder das Entlüftungs- ventil entwichen ist, nachgefüllt. Diese Menge ist jedoch sehr gering, so dass der Arbeitsflussigkeitspegel in der ersten Kammer nur sehr langsam absinkt. Die erste Kammer kann so bemessen sein, dass die Pumpe in diesem Zustand mehrere Tage oder sogar Wochen betrieben werden kann, ohne dass der Pegel oder der Arbeitsflüssigkeitsdruck soweit absinkt, dass Gas über das Leckergänzungsventil in den Hydraulikraum eindringt. During operation of the pump, the valve is usually closed. The amount of working fluid that is released via the piston or the venting valve has escaped, refilled. However, this amount is very low, so that the level of fluid flow in the first chamber drops only very slowly. The first chamber can be sized so that the pump can be operated in this state for several days or even weeks, without the level or the working fluid pressure drops so far that gas penetrates through the leak-relief valve in the hydraulic chamber.
Auch ist es möglich, die Arbeitsflüssigkeit, die am Kolben vorbeiströmt in die erste Kammer rückzuführen, wodurch das Absenken des Flüssigkeitspegels verlangsamt wird. Im Überdruckfall steigt jedoch die über das Leckergänzungsventil nachzuführende Menge an Arbeitsflüssigkeit stark an, so dass der Pegel oder der Arbeitsflüssigkeitsdruck schnell absinkt und Gas in den Hydraulikraum eindringt. Also, it is possible to recirculate the working fluid flowing past the piston into the first chamber, thereby slowing down the lowering of the liquid level. In the overpressure case, however, the amount of working fluid to be supplied via the leak-relief valve sharply increases, so that the level or the working fluid pressure rapidly decreases and gas enters the hydraulic space.
Sobald Gas in den Hydraulikraum eingedrungen ist, ist die Funktion der Pumpe gestört und eine weitere Erwärmung ausgeschlossen. As soon as gas has penetrated into the hydraulic chamber, the function of the pump is disturbed and further heating is excluded.
Um die Pumpe wieder in Betrieb zu nehmen, muss das Ventil des Verbindungskanals geöffnet werden, so dass die erste Kammer wieder mit genügend Arbeitsflüssigkeit befüllt wird. Da bei jedem Druckhub ein bestimmtes Gasvolumen aus dem Hydraulikraum hinausbefördert wird, wenn Gas im Hydraulikraum ist, und nun über das Leckergänzungsventil kein Gas mehr zugeführt wird, kann die Pumpe wieder normal arbeiten. In order to put the pump back into operation, the valve of the connecting channel must be opened, so that the first chamber is filled again with sufficient working fluid. Since a certain gas volume is conveyed out of the hydraulic chamber with each pressure stroke, when gas is in the hydraulic chamber, and now no more gas is supplied via the leak-relief valve, the pump can work normally again.
Das Ventil des Verbindungskanals kann regelmäßig kurzzeitig geöffnet werden und zwar entweder manuell - z.B. im Fehlerfall oder während regelmäßiger Kontrollen - oder automatisch, z.B. zeitgesteuert alle 24 h, um den Arbeitsflüssigkeitspegel in der ersten Kammer zu erhöhen. The valve of the connection channel can be regularly opened for a short time, either manually - e.g. in the event of an error or during regular checks - or automatically, e.g. Timed every 24 hours to increase the working fluid level in the first chamber.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein zweiter Verbindungskanal zwischen erster und zweiter Kammer vorgesehen. Dabei kann der zweite Verbindungskanal oberhalb des ersten Verbindungskanals und vorzugsweise oberhalb des Leckergänzungsventils angeordnet sein, wobei besonders bevorzugt der zweite Verbindungskanal oberhalb des Arbeitsflüssigkeitspegels in der zweiten Kammer angeordnet ist. Wenn der zweite Verbindungskanal oberhalb der Arbeitsflüssigkeitspegel in den beiden Kammer angeordnet ist, sorgt er für einen Druckausgleich zwischen der ersten und zweiten Kammer. Der zweite Verbindungskanal kann einen großen Querschnitt aufweisen, sodass der Druck in der ersten und zweiten Kammer immer gleich ist. Der erste Verbindungskanal ist jedoch derart di- mensioniert, dass im Überdruckfall, wie bereits oben beschrieben, mehr Arbeitsflüssigkeit aus der ersten Kammer in die Hydraulikkammer abgeführt als von der zweiten Kammer über den ersten Verbindungskanal in die erste Kammer nachströmen kann. Dadurch wird der Arbeitsflüssigkeitspegel in der ersten Kammer absinken. Sobald der Arbeits- flüssigkeitspegel in der ersten Kammer in der Höhe des Leckergänzungsventils liegt, wird weniger Arbeitsflüssigkeit und zusätzlich Gas in den Hydraulikraum nachgeführt. Wenn jedoch Gas im Hydraulikraum ist, führt dies aufgrund der Kompressibilität des Gases zu einer verringerten Bewegung der Membran, sodass die Dosierleistung reduziert und damit die Erwärmung der Do- sierpumpe über eine vorbestimmte Maximaltemperatur verhindert wird. Sobald die Blockade in der Druckleitung behoben ist, wird über das Druckbegrenzungsventil keine Arbeitsflüssigkeit mehr aus dem Hydraulikraum entweichen. Das im Hydraulikraum vorhandene Gas wird dann sukzessive über das Entlüftungsventil ausgetragen. Da nun weniger Hydraulikflüssigkeit im Hydraulikraum benötigt wird, wird der Arbeitsflüssigkeitspegel im ersten Raum wieder ansteigen und die Dosierleistung wieder zunehmen. In a further particularly preferred embodiment, a second connection channel between the first and second chamber is provided. In this case, the second connecting channel can be arranged above the first connecting channel and preferably above the leak-relief valve, wherein the second connecting channel is particularly preferably arranged above the working-fluid level in the second chamber. When the second communication passage is located above the working fluid levels in the two chambers, it provides pressure equalization between the first and second chambers. The second communication passage may have a large cross section, so that the pressure in the first and second chambers is always the same. However, the first connection channel is so di- that in the overpressure case, as already described above, more working fluid can be discharged from the first chamber into the hydraulic chamber than can flow from the second chamber via the first connecting channel into the first chamber. This will cause the working fluid level in the first chamber to drop. As soon as the working fluid level in the first chamber is at the level of the leak-relief valve, less working fluid and, in addition, gas are fed into the hydraulic chamber. However, if there is gas in the hydraulic space, due to the compressibility of the gas, this results in a reduced movement of the membrane, so that the dosing capacity is reduced, thus preventing the heating of the dosing pump above a predetermined maximum temperature. As soon as the blockage in the pressure line has been rectified, no working fluid will escape from the hydraulic chamber via the pressure relief valve. The existing gas in the hydraulic chamber is then discharged successively via the vent valve. As now less hydraulic fluid is needed in the hydraulic chamber, the working fluid level in the first room will increase again and the dosing will increase again.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Kammer derart ausgebildet ist, dass Arbeitsflüssigkeit nur über den ersten Verbindungskanal in die erste Kammer gelangen kann. In diesem Fall ist somit kein Druckausgleich über einen zweiten Verbindungskanal möglich. Im Überdruckfall bedeutet dies, da mehr Arbeitsflüssigkeit über das Leckergänzungsventil von der ersten Kammer in den Hydraulikraum überführt wird als Arbeitsflüssigkeit von der zweiten Kammer in die erste Kammer nachströmen kann, dass der Druck der Arbeitsflüssigkeit in der ersten Kammer deutlich reduziert wird. Durch das Absenken des Druckes kavitiert das Hydrauli- köl und trägt so Gas in den Hydraulikraum ein. Auch hierdurch wird der hydraulische Verdrän- gungsprozess der Pumpe so stark gestört, dass die Leistungsaufnahme des Antriebs stark abfällt und folglich eine übermäßige Erwärmung der Hydraulik ausbleibt. In an alternative embodiment, it is provided that the first chamber is designed such that working fluid can only reach the first chamber via the first connecting channel. In this case, therefore, no pressure compensation via a second connection channel is possible. In overpressure, this means that more working fluid is transferred via the leak-relief valve from the first chamber into the hydraulic chamber as working fluid from the second chamber can flow into the first chamber, that the pressure of the working fluid in the first chamber is significantly reduced. By lowering the pressure, the hydraulic oil cavitates and thus introduces gas into the hydraulic chamber. As a result, the hydraulic displacement process of the pump is disturbed so much that the power consumption of the drive drops sharply and consequently there is no excessive heating of the hydraulic system.
Auch bei dieser Ausführungsform kann ein zweiter Verbindungskanal hilfreich sein, wenn er durch ein Rückschlagventil verschlossen ist, wobei die Durchflussrichtung des Rückschlagventils in Richtung der zweiten Kammer angeordnet ist. Das Rückschlagventil stellt sicher, dass in allen bislang beschriebenen Funktionszuständen der Pumpe der zweite Verbindungskanal verschlossen bleibt. Also in this embodiment, a second connection channel may be helpful if it is closed by a check valve, wherein the flow direction of the check valve is arranged in the direction of the second chamber. The check valve ensures that the second connection channel remains closed in all the previously described functional states of the pump.
Allerdings kann es für manche Anwendungsfälle geboten sein, dass zum Schutz der Membran, falls die Membranlage nicht mit der gewünschten Lage übereinstimmt, ein Sicherheitsventil oder ein speziell ausgebildetes Leckergänzungsventil zumindest einen Teil der Arbeitsflüssigkeit wieder in die erste Kammer zurückführt. Dies ist beispielsweise bei einer Blockade der Saugleitung der Fall, wenn sich die Membran nicht bis in die Saugposition zurückbewegt und daher zuviel Arbeitsflüssigkeit in den Hydraulikraum einströmt. Während des Druckhubes bewegt sich dann die Membran über die Druckposition hinaus, was zu einer Beschädigung der Membran führen kann. Daher kann ein Sicherheitsventil oder ein speziell ausgebildetes Leckergänzungsventil vorgesehen sein, welches für den Fall, dass sich die Membran über die Druckposition hinausbe- wegt, öffnet. However, it may be required for some applications that, if the membrane layer does not match the desired position, a safety valve or a specially designed leak-relief valve returns at least a portion of the working fluid back to the first chamber to protect the membrane. This is the case, for example, in the case of a blockage of the suction line, if the membrane does not move back into the suction position and therefore too much Working fluid flows into the hydraulic chamber. During the pressure stroke, the membrane then moves beyond the pressure position, which can lead to damage to the membrane. Therefore, a safety valve or a specially designed leak-relief valve can be provided, which opens in the event that the membrane moves beyond the pressure position.
Falls das Sicherheitsventil oder das Leckergänzungsventil derart ausgebildet sind, dass die austretende Arbeitsflüssigkeit in die erste Kammer rückgeführt wird, ist der Einsatz des Rückschlagventils in dem zweiten Verbindungskanal von Vorteil, das dann eventuell in der ersten Kammer auftretender Überdruck über das Rückschlagventil in die zweite Kammer abgeben werden kann. If the safety valve or the leak-relief valve are designed such that the escaping working fluid is returned to the first chamber, the use of the check valve in the second connecting channel is advantageous, which then possibly give overpressure occurring in the first chamber via the check valve in the second chamber can be.
Das Leckergänzungsventil ist mit Vorteil derart ausgebildet, dass es einen zwischen einer Schließstellung, in welcher der Ventildurchgang geschlossen ist, und einer Offenstellung, in welcher der Ventildurchgang geöffnet ist, einen hin- und herbewegbaren Schließkörper aufweist, welcher mit Hilfe eines Druckelementes in der Schließstellung gehalten wird, wobei das Druckelement derart ausgelegt ist, dass, wenn der Druck im Hydraulikraum kleiner als ein Einstelldruck pmin ist, der Schließkörper sich in Richtung der Offenstellung bewegt. The leak-relief valve is advantageously designed such that it has a between a closed position, in which the valve passage is closed, and an open position in which the valve passage is open, a reciprocating closing body, which held by means of a pressure element in the closed position is, wherein the pressure element is designed such that when the pressure in the hydraulic chamber is less than a set pressure pmin, the closing body moves in the direction of the open position.
In einer alternativen Ausführungsform ist der erste Verbindungskanal tiefer angeordnet als das Leckergänzungsventil. Dadurch kann die zweite Kammer relativ kompakt dimensioniert werden, da lediglich notwendig ist, dass der Verbindungskanal immer unterhalb des Arbeitsflüssigkeitspe- gels in der zweiten Kammer ist. In an alternative embodiment, the first connection channel is arranged lower than the leak-relief valve. As a result, the second chamber can be dimensioned to be relatively compact, since it is only necessary for the connecting channel to always be below the working fluid inlet in the second chamber.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass keine externe Energieversorgung notwendig ist. Zudem ist keine Signalverarbeitung und -auswertung erforderlich, was die erfindungsgemäße Maßnahme wartungs- und verschleißfrei macht. Es werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt. The device according to the invention has the advantage that no external power supply is necessary. In addition, no signal processing and evaluation is required, which makes the inventive measure maintenance and wear. There are no additional components needed.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen: Further advantages, features and possible applications will become apparent from the following description of two preferred embodiments and the accompanying figures. Show it:
Figur 1 eine Teilschnittansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, FIG. 1 shows a partial sectional view of a first embodiment according to the invention,
Figur 2 eine schematische Darstellung der Funktionsweise der Ausführungsform von Figur 1 im Normalbetrieb, FIG. 2 shows a schematic representation of the mode of operation of the embodiment of FIG. 1 in normal operation,
Figur 3 eine schematische Darstellung der Funktionsweise der Ausführungsform von Figur 1 im Überdruckbetrieb,  FIG. 3 shows a schematic representation of the mode of operation of the embodiment of FIG. 1 in overpressure operation,
Figur 4 eine Teilschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und Figur 5 eine schematische Darstellung der Funktionsweise der zweiten Ausführungsform gemäß Figur 4. Figure 4 is a partial sectional view of a second embodiment of the invention and FIG. 5 shows a schematic representation of the mode of operation of the second embodiment according to FIG. 4.
In Figur 1 ist eine Teilschnittansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Membran (nicht gezeigt) befindet sich links außerhalb der Darstellung von Figur 1 und ist mit dem Leckergänzungsventil 5 verbunden, welches innerhalb des Hydraulikraums 6 federnd vorgespannt ist und die Verbindung zwischen Hydraulikraum 6 und der ersten Kammer 1 des Arbeits- flüssigkeitsvorrates verschließt. Die Arbeitsflüssigkeit ist in der ersten Kammer 1 und in der zweiten Kammer 2 angeordnet. Die erste Kammer 1 und die zweite Kammer 2 sind über einen ersten Verbindungskanal 4, der hier als Düse ausgebildet ist, miteinander verbunden. FIG. 1 shows a partial sectional view of a first embodiment of the invention. The membrane (not shown) is located on the left outside the representation of Figure 1 and is connected to the leak-relief valve 5, which is resiliently biased within the hydraulic chamber 6 and closes the connection between the hydraulic chamber 6 and the first chamber 1 of the working fluid Vorrats. The working fluid is arranged in the first chamber 1 and in the second chamber 2. The first chamber 1 and the second chamber 2 are connected to each other via a first connecting channel 4, which is designed here as a nozzle.
Der Düsenquerschnitt ist derart dimensioniert, dass im Überdruckfall mehr Arbeitsflüssigkeit über das Leckergänzungsventil 5 in den Hydraulikraum 6 abgeben wird als über die Düse 4 nachgeführt werden kann. Des Weiteren ist ein Durchbruch 3, der als zweiter Verbindungskanal fungiert, zwischen der ersten Kammer 1 und der zweiten Kammer 2 angeordnet. Das Leckergänzungsventil 5 ist derart ausgebildet, dass, wenn sich insbesondere am Ende des Saughubes, d.h. in der Saugposition zu wenig Arbeitsflüssigkeit im Hydraulikraum 6 befindet, das Leckergänzungsventil 5 öffnet, sodass Arbeitsflüssigkeit von der ersten Kammer in den Hydraulikraum 6 nachströmen kann. Im Normalbetrieb ist die Menge an Arbeitsflüssigkeit, die über das Leckergän- zungsventil ersetzt werden muss, sehr gering. Im Überdruckfall, d.h. beispielsweise bei einer Blockierung der Druckleitung, steigt der Druck im Hydraulikraum 6 rapide an, sodass aus Sicherheitsgründen Arbeitsflüssigkeit über ein Druckbegrenzungsventil (nicht gezeigt) aus dem Hydraulikraum 6 abgelassen und beispielsweise in die zweite Kammer 2 des Arbeitsflüssigkeitsvorrats abgegeben wird. Im Überdruckfall muss das Leckergänzungsventil 5 eine deutlich größere Men- ge an Arbeitsflüssigkeit aus der ersten Kammer nachführen. The nozzle cross-section is dimensioned such that in the overpressure case, more working fluid will be discharged via the leak-relief valve 5 into the hydraulic chamber 6 than can be tracked via the nozzle 4. Furthermore, an opening 3, which functions as a second connection channel, is arranged between the first chamber 1 and the second chamber 2. The leak-relief valve 5 is designed such that, in particular when at the end of the suction stroke, i. is in the suction position too little working fluid in the hydraulic chamber 6, the leak-relief valve 5 opens so that working fluid from the first chamber can flow into the hydraulic chamber 6. In normal operation, the amount of working fluid that needs to be replaced by the leak-relief valve is very low. In the overpressure case, i. For example, in a blockage of the pressure line, the pressure in the hydraulic chamber 6 increases rapidly, so for safety reasons working fluid via a pressure relief valve (not shown) discharged from the hydraulic chamber 6 and discharged, for example, in the second chamber 2 of the working fluid reservoir. In the case of overpressure, the leak-relief valve 5 must track a significantly larger amount of working fluid out of the first chamber.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Dosierpumpe wird deutlich anhand der schematischen Darstellungen der Figuren 2 und 3. In Figur 2 ist der Zustand im Normalbetrieb gezeigt. Man erkennt den Arbeitsflüssigkeitsvorrat, der aus der ersten Kammer 1 und der zweiten Kammer 2 besteht, welcher durch eine unterhalb des Flüssigkeitspegels angeordnete Düse 4, die als erster Verbindungskanal fungiert, miteinander verbunden ist. Der zweite Verbindungskanal wird durch den Durchbruch 3, der oberhalb des Arbeitsflüssigkeitspegels liegt, verwirklicht. Beim Öffnen des Leckergänzungsventils 5 strömt Ar- beitsflüssigkeit aus der ersten Kammer in den sich in Figur 2 links anschließenden Hydraulikraum. In dem Moment, in dem das Leckergänzungsventil 5 geöffnet wird, strömt Arbeitsflüssigkeit aus der ersten Kammer 1 aus und der Flüssigkeitspegel in der ersten Kammer sinkt ab. Sobald das Leckergänzungsventil 5 wieder geschlossen ist, steigt der Arbeitsflüssigkeitspegel in der ersten Kammer 1 wieder an, da Arbeitsflüssigkeit über die Düse 4 von der zweiten Kammer 2 in die ers- te Kammer 1 nachströmen kann. The mode of operation of the dosing pump according to the invention will become clear on the basis of the schematic representations of FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows the state in normal operation. One recognizes the working fluid reservoir, which consists of the first chamber 1 and the second chamber 2, which is connected to each other by a below the liquid level nozzle 4, which acts as a first connecting channel. The second connection channel is realized through the opening 3, which is above the working fluid level. When the leak-relief valve 5 is opened, working fluid flows from the first chamber into the hydraulic space adjoining on the left in FIG. At the moment when the leak-relief valve 5 is opened, working fluid flows out of the first chamber 1 and the fluid level in the first chamber drops. As soon as the leak-relief valve 5 is closed again, the working fluid level in the first chamber 1 rises again, since working fluid can flow via the nozzle 4 from the second chamber 2 into the first chamber 1.
Im Normalbetrieb ist der Verlust an Arbeitsflüssigkeit im Hydraulikraum derart gering, dass während eines vollständigen Hubes die nachgeführte Arbeitsflüssigkeitsmenge leicht durch den ersten Verbindungskanal 4 von der zweiten Kammer in die erste Kammer nachgeführt werden kann. In normal operation, the loss of working fluid in the hydraulic chamber is so small that during a complete stroke the tracked working fluid can easily be tracked through the first connecting channel 4 from the second chamber to the first chamber.
Im Überdruckfall jedoch wird abrupt eine größere Menge Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikraum abgelassen und über ein entsprechendes Druckbegrenzungsventil und über die Zuführung 7 der zweiten Kammer 2 des Arbeitsflüssigkeitsvorrates wieder zugeführt. Im Überdruckfall erfolgt eine unerwünschte Erwärmung nicht nur des rückgeführten Hydrauliköls, sondern auch des Druckbegrenzungsventils (nicht gezeigt). In the overpressure case, however, a larger amount of hydraulic fluid is discharged abruptly from the hydraulic chamber and fed back via a corresponding pressure relief valve and the supply 7 of the second chamber 2 of the working fluid. In the overpressure case, an undesired heating not only of the recirculated hydraulic oil, but also the pressure relief valve (not shown).
Durch die erfindungsgemäße Aufteilung des Arbeitsflüssigkeitsvorrates in zwei durch einen schmalen ersten Verbindungskanal verbundene Kammern wird jedoch im Überdruckbetrieb erreicht, dass während eines Hubes nicht mehr genügend Arbeitsflüssigkeit von der zweiten Kam- mer in die erste Kammer nachströmen kann, um den Arbeitsflüssigkeitsverlust über das Druckbegrenzungsventil auszugleichen. Due to the inventive division of the working fluid supply into two chambers connected by a narrow first connecting channel, however, it is achieved in overpressure operation that sufficient working fluid can not flow from the second chamber into the first chamber during a stroke in order to compensate for the working fluid loss via the pressure limiting valve.
Im Ergebnis führt dies dazu, dass, wie in Figur 3 schematisch dargestellt, der Arbeitsflüssigkeitspegel in der ersten Kammer 1 allmählich absinkt. Irgendwann wird der Arbeitsflüssigkeitspegel in der ersten Kammer 1 jedoch im Bereich der Öffnung zum Leckergänzungsventil 5 liegen, sodass dann, wenn das Leckergänzungsventil 5 öffnet, auch Gas mit in die Hydraulikkammer geführt wird. Sobald jedoch Gas in der Hydraulikkammer ist, wird die Dosierleistung aufgrund der Kompressibilität des Gases deutlich reduziert, wodurch weniger Energie in die Pumpe eingebracht wird und eine weitere Erhitzung ausbleibt. As a result, this results in that, as shown schematically in Figure 3, the working fluid level in the first chamber 1 gradually decreases. At some point, however, the working fluid level in the first chamber 1 will be in the region of the opening to the leak-relief valve 5, so that when the leak-relief valve 5 opens, gas is also conducted into the hydraulic chamber. However, as soon as there is gas in the hydraulic chamber, the metering efficiency is significantly reduced due to the compressibility of the gas, whereby less energy is introduced into the pump and there is no further heating.
Sobald der Überdruckbetrieb beendet ist, d.h. eine eventuell vorhandene Blockade in der Druckleitung beseitigt worden ist, wird das Druckbegrenzungsventil nicht mehr öffnen und daher keine größere Menge an Hydrauliköl die Hydraulikkammer verlassen. In dieser Situation wird wieder mehr Arbeitsflüssigkeit von der zweiten Kammer in die erste Kammer über die Düse 4 strömen als Arbeitsflüssigkeit von der ersten Kammer 1 in den Hydraulikraum über das Leckergänzungsventil 5 nachgeführt wird, sodass der Arbeitsflüssigkeitspegel in der ersten Kammer 1 wieder ansteigen wird. Sobald der Pegel soweit angestiegen ist, dass das Leckergänzungsventil wieder vollständig unterhalb des Arbeitsflüssigkeitspegels liegt, wird kein Gas mehr in den Hydraulik- räum zugeführt und die Dosierleistung steigt wieder. Das im Hydraulikraum enthaltene Gas kann über ein Entlüftungsventil ausgetragen werden. As soon as the overpressure operation has ended, ie any blockage in the pressure line has been eliminated, the pressure relief valve will no longer open and therefore no larger amount of hydraulic oil will leave the hydraulic chamber. In this situation, more working fluid will again flow from the second chamber into the first chamber via the nozzle 4 as working fluid from the first chamber 1 is fed into the hydraulic chamber via the leak-relief valve 5, so that the working fluid level in the first chamber 1 will increase again. As soon as the level has risen so far that the leak-relief valve is again completely below the working-fluid level, gas is no longer in the hydraulic system. supplied and the dosing capacity increases again. The gas contained in the hydraulic chamber can be discharged via a vent valve.
In Figur 4 ist eine Teilschnittansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform gezeigt. Diese unterscheidet sich im Wesentlichen von der ersten Ausführungsform dadurch, dass kein als Druckausgleich fungierender, zweiter Verbindungskanal vorhanden ist und die Verbindung aus erster und zweiter Kammer durch ein Rückschlagventil 9 verschlossen ist, das einen Arbeits- flüssigkeitsstrom von der zweiten Kammer 2 in die erste Kammer 1 verhindert und einen Bypass 10 aufweist, der einen geringen Querschnitt aufweist, sodass in geringem Maße Arbeitsflüssigkeit von der zweiten Kammer 2 in die erste Kammer 1 strömen kann. FIG. 4 shows a partial sectional view of a second embodiment according to the invention. This differs essentially from the first embodiment in that there is no pressure equalization, the second connecting channel is present and the connection of the first and second chamber is closed by a check valve 9, a liquid working fluid from the second chamber 2 into the first chamber 1 prevents and has a bypass 10, which has a small cross-section, so that working fluid can flow from the second chamber 2 into the first chamber 1 to a lesser extent.
In Fig. 4a ist das Rückschlagventil 9 mit Bypass 10 vergrössert dargestellt. Man erkennt, dass die Bypassleitung 10 eine direkte Verbindung zwischen erster Kammer 1 und zweiter Kammer 2 zur Verfügung stellt. In Fig. 4a, the check valve 9 is shown enlarged with a bypass 10. It can be seen that the bypass line 10 provides a direct connection between the first chamber 1 and second chamber 2.
Fig. 5 ist eine Schemazeichnung, die die Funktionsweise der Ausführungsform von Figur 4 verdeutlicht. Fig. 5 is a diagram illustrating the operation of the embodiment of Fig. 4;
Im Normalbetrieb ist der Verlust an Arbeitsflüssigkeit im Hydraulikraum derart gering, dass wäh- rend eines vollständigen Hubes die über das Leckergänzungsventil 5 nachgeführte Arbeitsflüs- sigkeitsmenge leicht durch den Bypass 10 von der zweiten Kammer in die erste Kammer nachgeführt werden kann. In normal operation, the loss of working fluid in the hydraulic chamber is so small that during a complete stroke, the amount of working fluid supplied via the leak-relief valve 5 can be easily tracked through the bypass 10 from the second chamber into the first chamber.
Im Überdruckfall jedoch wird abrupt eine größere Menge Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulik- räum abgelassen und über ein entsprechendes Druckbegrenzungsventil und über die Zuführung 7 der zweiten Kammer 2 des Arbeitsflüssigkeitsvorrates wieder zugeführt. Im Überdruckfall erfolgt eine unerwünschte Erwärmung nicht nur des rückgeführten Hydrauliköls, sondern auch des Druckbegrenzungsventils (nicht gezeigt). Durch die erfindungsgemäße Aufteilung des Arbeitsflüssigkeitsvorrates in zwei durch einen schmalen ersten Verbindungskanal verbundene Kammern wird jedoch im Überdruckbetrieb erreicht, dass während eines Hubes nicht mehr genügend Arbeitsflüssigkeit von der zweiten Kammer in die erste Kammer nachströmen kann, um den Arbeitsflüssigkeitsverlust über das Druckbegrenzungsventil auszugleichen. In the overpressure case, however, a larger amount of hydraulic fluid is abruptly discharged from the hydraulic chamber and returned to the second chamber 2 of the working fluid reservoir via a corresponding pressure limiting valve and via the supply 7. In the overpressure case, an undesired heating not only of the recirculated hydraulic oil, but also the pressure relief valve (not shown). Due to the inventive division of the working fluid in two chambers connected by a narrow first connecting channel chambers is achieved in the overpressure operation that during a stroke not enough working fluid can flow from the second chamber into the first chamber to compensate for the working fluid loss through the pressure relief valve.
Im Ergebnis führt dies dazu, dass aufgurnd des fehlenden Druckausgleichs im Überdruckfall mehr Arbeitsflüssigkeit aus der Kammer 1 in den Hydraulikraum 6 ausgetragen wird als über den Bypass 10 aus der zweiten Kammer 2 in die erste Kammer 1 nachströmen kann, so dass der Druck in der ersten Kammer rapide abfällt. Dies hat zur Folge, dass Kavitation auftritt, d.h. die Arbeitsflüssigkeit gast aus und das entstandene Gas wird über das Leckergänzungsventil in den Hydraulikraum transportiert, was ebenso zu einem unvollständigen Hub führt, wodurch die in die Pumpe eingebrachte Energie reduziert und die Temperatur abgesenkt wird. As a result, this leads to the fact that aufgurnd the lack of pressure equalization in the overpressure case more working fluid from the chamber 1 is discharged into the hydraulic chamber 6 as can flow via the bypass 10 from the second chamber 2 into the first chamber 1, so that the Pressure in the first chamber drops rapidly. This has the consequence that cavitation occurs, ie the working fluid from guest and the resulting gas is transported via the leak-relief valve in the hydraulic chamber, which also leads to an incomplete stroke, which reduces the energy introduced into the pump and the temperature is lowered.
Sobald der Überdruckbetrieb beendet ist, d.h. eine eventuell vorhandene Blockade in der Druckleitung beseitigt worden ist, wird das Druckbegrenzungsventil nicht mehr öffnen und daher keine größere Menge an Hydrauliköl die Hydraulikkammer verlassen. In dieser Situation wird wieder mehr Arbeitsflüssigkeit von der zweiten Kammer in die erste Kammer über den Bypass 10 strömen als Arbeitsflüssigkeit von der ersten Kammer 1 in den Hydraulikraum über das Leckergänzungsventil 5 nachgeführt wird, sodass der Druck in der ersten Kammer 1 wieder ansteigen wird. Sobald der Druck wieder entsprechend angestiegen ist, wird keine Kavitation mehr auftreten und die Dosierleistung steigt wieder. Das im Hydraulikraum enthaltene Gas kann über ein Entlüftungsventil ausgetragen werden. Once the overpressure operation is completed, i. any blockage in the pressure line has been eliminated, the pressure relief valve will not open and therefore no larger amount of hydraulic oil leave the hydraulic chamber. In this situation, more working fluid will again flow from the second chamber into the first chamber via the bypass 10 as working fluid from the first chamber 1 is fed into the hydraulic chamber via the leak-relief valve 5, so that the pressure in the first chamber 1 will increase again. As soon as the pressure has risen again accordingly, cavitation will no longer occur and the dosing capacity will rise again. The gas contained in the hydraulic chamber can be discharged via a vent valve.
Im Störbetrieb der Membranlage, z.B. bei einer Blockade der Saugleitung, öffnet das Leckergänzungsventil und das zu große Hydraulikolvolumen kann über die erste Kammer 1 und das sich öffnende Rückschlagventil 9 mit leichtem Überdruck in die zweite Kammer 2 abfließen, ohne dass die Membran Schaden nimmt. In Störbetrieb the membrane layer, eg in a blockage of the suction line, the leak-relief valve opens and the too large Hydraulikolvolumen can flow through the first chamber 1 and the opening check valve 9 with slight overpressure in the second chamber 2, without the membrane takes damage.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 erste Kammer 1 first chamber
2 zweite Kammer  2 second chamber
3 zweiter Verbindungskanal 3 second connection channel
4 Düse/erster Verbindungskanal  4 nozzle / first connection channel
5 Leckergänzungsventil  5 leak-relief valve
6 Hydraulikraum  6 hydraulic room
7 Zuführung  7 feeder
9 Rückschlagventil 9 check valve
10 Bypass  10 bypass

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P a n t a n s p r e c h e
Membranpumpe mit einem über eine Membran von einem Hydraulikraum getrennten Förderraum, wobei der Förderraum jeweils mit einem Sauganschluss und einem Druck- anschluss verbunden ist und der mit einer Arbeitsflüssigkeit befüllbare Hydraulikraum mit einem pulsierenden Arbeitsflüssigkeitsdruck beaufschlagt werden kann, und die Membran zwischen einer Druckposition, in der das Volumen des Förderraums kleiner ist, und einer Saugposition, in der das Volumen des Förderraums größer ist, hin- und herbewegt werden kann, wobei der Hydraulikraum über ein Leckergänzungsventil mit einem Arbeitsflüs- sigkeitsvorrat verbunden ist, wobei das Leckergänzungsventil derart ausgebildet ist, dass, wenn der Druck im Hydraulikraum in der Saugposition der Membran kleiner als ein vorbestimmter Minimalwert pwiin ist, das Leckergänzungsventil öffnet, und der Hydraulikraum einen Auslasskanal aufweist, der von einem Druckbegrenzungsventil verschlossen ist, das derart ausgebildet ist, dass, wenn der Druck im Hydraulikraum über einen vorbestimmten Maximalwert pwiax ansteigt, das Druckbegrenzungsventil öffnet, so dass Arbeitsflüssigkeit über den Auslasskanal den Hydraulikraum verlassen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsflüssigkeitsvorrat in einer ersten und in einer zweiten Kammer angeordnet ist, wobei die beiden Kammern über einen ersten Verbindungskanal miteinander verbunden sind. A diaphragm pump with a delivery chamber separated from a hydraulic chamber by a diaphragm, wherein the delivery chamber is connected to a suction port and a pressure port and a hydraulic fluid space that can be filled with a working fluid can be acted upon by a pulsating working fluid pressure, and the diaphragm is moved between a pressure position in which the volume of the delivery chamber is smaller, and a suction position in which the volume of the delivery chamber is larger, can be reciprocated, wherein the hydraulic chamber is connected via a leak-relief valve with a working fluid supply, wherein the leak-relief valve is designed such that, when the pressure in the hydraulic space in the suction position of the diaphragm is smaller than a predetermined minimum value pwiin, the leak relief valve opens, and the hydraulic space has an exhaust passage closed by a pressure relief valve configured such that when the dr uck increases in the hydraulic chamber over a predetermined maximum value pwiax, the pressure relief valve opens so that working fluid can leave the hydraulic chamber via the outlet channel, characterized in that the working fluid reservoir is arranged in a first and in a second chamber, wherein the two chambers via a first connecting channel connected to each other.
Membranpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal entweder verschließbar oder der Durchfluss durch den Verbindungskanal gedrosselt oder zumindest drosselbar ist, so dass in einem Überdruckfall, d.h. wenn Hydrauliköl über das Druckbegrenzungsventil den Hydraulikraum verlassen hat, mehr Hydrauliköl aus der ersten Kammer in den Hydraulikraum nachgeführt wird als während eines Hubes von der zweiten Kammer in die erste Kammer nachströmen kann. Diaphragm pump according to claim 1, characterized in that the connecting channel is either closable or the flow through the connecting channel throttled or at least throttled, so that in an overpressure case, i. when hydraulic oil has left the hydraulic chamber via the pressure relief valve, more hydraulic oil from the first chamber is tracked into the hydraulic chamber than can flow during a stroke of the second chamber in the first chamber.
Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslasskanal mit der zweiten Kammer verbunden ist. Diaphragm pump according to claim 1 or 2, characterized in that the outlet channel is connected to the second chamber.
Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leckergänzungsventil einen zwischen einer Schließstellung, in welcher der Ventildurchgang geschlossen ist, und einer Offenstellung, in welcher der Ventildurchgang geöffnet ist, hin- und her bewegbaren Schließkörper aufweist, welcher mit Hilfe eines Druckelementes in der Schließstellung gehalten wird, wobei das Druckelement derart ausgelegt ist, dass wenn der Druck im Hydraulikraum kleiner als ein Einstelldruck pwiin ist, der Schließkörper sich in Richtung der Offenstellung bewegt. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the leak-relief valve one between a closed position, in which the valve passage is closed, and an open position, in which the valve passage is open, reciprocally movable closing body having, with the aid of a Pressure element is held in the closed position, wherein the pressure element is designed such that when the pressure in the hydraulic chamber is less than a set pressure pwiin, the closing body moves in the direction of the open position.
5. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbindungskanal tiefer angeordnet ist als das Leckergänzungsventil. 5. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first connection channel is arranged lower than the leak-relief valve.
6. Membranpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Verbindungskanal zwischen erster und zweiter Kammer vorgesehen ist, wobei der zweite Verbindungskanal oberhalb des ersten Verbindungskanal und vorzugsweise oberhalb des Leckergänzungsventil angeordnet ist, wobei besonders bevorzugt, der zweite Verbindungskanal oberhalb des Arbeitsflussigkeitspegel in der zweiten Kammer angeordnet ist. 6. A diaphragm pump according to claim 5, characterized in that a second connecting channel between the first and second chamber is provided, wherein the second connecting channel is arranged above the first connecting channel and preferably above the leak-relief valve, wherein particularly preferably, the second connecting channel above the Arbeitsflussigkeitspegel in the second chamber is arranged.
7. Membranpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer derart ausgebildet ist, dass Arbeitsflüssigkeit von der zweiten Kammer nur über den ersten Verbindungskanal in die erste Kammer gelangen kann. 7. A diaphragm pump according to claim 6, characterized in that the first chamber is designed such that working fluid from the second chamber can pass only via the first connecting channel into the first chamber.
8. Membranpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verbindungskanal durch ein Rückschlagventil verschlossen ist, wobei die Durchflussrichtung des Rückschlagventils in Richtung der zweiten Kammer angeordnet ist. 8. Diaphragm pump according to claim 7, characterized in that the second connecting channel is closed by a check valve, wherein the flow direction of the check valve is arranged in the direction of the second chamber.
9. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil zum Verschließen des ersten Verbindungskanal vorgesehen ist. 9. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 8, characterized in that a valve for closing the first connection channel is provided.
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