SE514807C2 - Dubbelverkande membranpump för konstant tryck och flöde - Google Patents

Description

5142807 Inflödet av vätska till respektive arbetskammare kan ske med en fjäder som trycks ihop vid utpumpning och expanderar vid insugning. Ett annat sätt är att manöverkammaren kopplas till ett undertryck som gör att vätska sugs in i arbetskammaren. Ett tredje sätt är att vätska trycks in i manöverkammaren.

Utpumpningen av vätska från vätskekammaren sker genom att respektive manöverkammare trycksätts med företrädesvis tryckluft av konstant inställbart tryck. Trycksättningen av respektive manöverkammare kan ske med en elektriskt manövrerad trevägsventil. Dessa ventiler styrs från en elektronikenhet på så vis att en manöverkammare åt gången trycksätts varvid vätska trycks ut samtidigt som vätska sugs in i den ej trycksatta pumpkammaren. Omslagen sker med en frekvens som anpassas efter flödesbehovet av vätska. Elektroniken kan lämpligen tillse att ett visst tidsmässigt överlapp sker vid växling av trycksättningen från ena till andra manöverkammaren så att vid korta ögonblick, t ex 5-10% av den totala cykeltiden, båda manöverkamrarna trycksätts samtidigt vilket innebär att pumpen kan drivas så att kavitationen upprätthålles. Dock måste man se till att det inte pressas ut mer vätska än vad som hinner sugas in vid kontinuerlig pumpning.

Om endast små mängder åt gången skall pumpas, exempelvis i samband med vätskefyllningsmaskiner och mängder som är i storleksordningen 2-3 gånger pumpkamrarnas deplacement, kan det momentana utflödet vara större än inflödet.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till ett antal på bifogade ritning visade utföringsexempel.

Fig. 1 visar en sektionsvy av en dubbelverkande pump enligt uppfinningen fig. 2. och 3. visar alternativa utföringsformer av rörelseöverföringsanordningar.

På ritningen är överensstämmande detaljer åsatta samma hängvisningsbeteckningar i de olika ritningsfigurerna. Fastän 10 15 20 25 30 35 514 380.7 ritningen visar att det nedan beskrives rörliga skiljeväggar i form av membran, torde det inses, att uppfinningens principer är tillämpbara även vid, och att efterföljande patentkrav omfattar, ett ersättande av membranen med fram och åter rörliga kolvar.

Den i fig. 1 visade dubbelverkande pumpen är en s k membranpump med ett väsentligen cylindriskt pumphus 1 med två av husets 1 gavelväggar 2 samt inre väggar 3 avgränsade rum. Dessa rum är i sin tur medelst var sin skiljevägg eller membranenhet 4 uppdelade i en arbetskammare 5 och en manöverkammare 6, varvid arbetskamrarna 5 är belägna närmast varandra och manöverkam- rarna 6 utanför tillhörande membranenhet 4. Arbetskamrarna 5 är försedda med ventilstyrda in- och utlopp för ett av pumpen transporterat, vätskeformigt arbetsmedium. Dessa in- och utlopp utgöres av det i fig. 1 visade exemplet av öppningar 7, 8 i de inre arbetskammarväggarna 3 samt med öppningarna samverkande backventiler 9. De senare skulle kunna vara utformade som t ex kulventiler men är företrädesvis på det visade sättet utformade som klaffventiler. Arbetsmediet ankommer till pumpen i en med pil antydd riktning via en ledning 10, som mynnar i ett mellan väggarna 3 beläget utrymme 11, och avgår i ett diametralt motsatt, likaså mellan väggarna 3 beläget utrymme 12 och vidare genom en utloppsledning 13 i en likaså med pil antydd riktning.

Membranenheterna 4 består av en rund, förhållandevis stel central del 14 och ett av förhållandevis mjukt böjligt material bestående perifert parti 15, som vid sin radiellt yttre kant är ansluten till pumphuset 1. Membranenheterna 4 är var för sig i kontakt med var sin fjädrande anordning 16. I fig. 1 visas ett utföringsexempel där denna anordning utgörs av en spiralfjäder 16, placerad i vätskan mellan membranenheterna 4 och de inre arbetskammarväggarna 3. Manöverkamrarna 6 är vid 18 försedda med såsom in- och utlopp för drivmedium tjänande öppningar, vilka via två tvàläges trevägsventiler 21 är anslutna till ett med 20 antytt nät för ett under tryck stående drivmedium.

Ventilerna 21 styrs i sin tur till det ena eller andra läget av 10 15 20 25 30 35 s144æ7 en elektronisk styrenhet 22. I det i fig.1 visade funktionella tillståndet befinner sig den vänstra membranenheten 4 kort före vändpunkten i slutet av sin insugningsrörelse. Det vätske- formiga arbetsmediet sugs från utrymmet 11 genom inloppet 7 med den öppna backventilen 9 in i den vänstra arbetskammaren 5, vars utlopps 8 backventil 9 hålles stängd av trycket från den vätskeportion som av den högra membranenheten 4, vilken befinner sig nära slutet av sitt tryckslag, pressas frán den högra arbetskammaren 5 in i utrymmet 12. Den högra manöver- kammaren 6 är ansluten till drivmedienätet via den högra ventilen 21, medan den vänstra manöverkammaren 6 evakueras via den vänstra ventilen 21.

När exempelvis den i fig. 1, vänstra manöverkammaren 6 tryck- sätts via den tillhörande trevägsventilen 21, som styrs av den elektroniska styrenheten 22, trycks vätskan ut ur arbetskam- maren 5 samtidigt som fjädern 16 trycks ihop. Tryckkraften från manöverkammaren överstiger alltid fjäderns kraft. Den högra manöverkammaren avluftas genom den högra elektronpneumatiska ventilen 21 som styrs från elektronikenheten 22. Fjädern 16 expanderar därmed och vätska sugs in genom backventilen 7,9 in i höger vätskekammare. Efter ett till utflödet avpassat tidsintervall växlar styrventilerna 21 till att trycksätta höger manöverkammare och avlufta den vänstra. Samma förlopp fast omvänt upprepas osv.

På detta sätt trycks vätska kontinuerligt ut från pumpen med ett tryck som ej påverkas av trycket på pumpens inloppssida.

Den elektroniska styrenheten 22 kan ges funktionen att styra ventilerna 21 på så sätt att trycksättning föreligger i både vänster och höger manöverkammare samtidigt under en mycket kort tidsrymd innan manövertrycket släpps ut från den manöverkammare som står i tur att avluftas. Därmed undviks helt pulsation av flödet på utloppet. Det är uppenbart att de två treläges ventilerna 21 som styr manövermediet kan ersättas av en tvåläges fyrvägs- eller femvägsventil. Det kan dock i detta 10 15 20 25 30 35 51458017 fall vara förenat med svårigheter att få tillräckligt lång överlappningstid för att erhålla ett pulsationsfritt flöde, vilket är anledningen till att exemplet i fig. l har två stycken trevägsventiler.

Fig. 2 visar ett utförande där det fjädrande elementet 16 har placerats utanför vätskekammaren och även utanför manöverkammaren. Fjäderns mothåll 19 är fastsatt i membranets 4 mittdel 14 och löper genom en lufttät tätning i husets 2 yttervägg. En placering av fjäder 16 i manöverkammaren skulle öka det skadliga rummet då manövermediet är gasformigt. Som lätt inses kan manövermediet även vara vätskeformigt t ex olja.

Det fjädrande elementets funktion kan även erhållas med hjälp av en cylinder som trycksätts samtidigt som avluftning av motsvarande manöverkammare sker.

Fig. 3 visar följande.

För att pumpen skall ge ett exakt konstant flöde kan dess utloppsledning förses med en företrädesvis diffusorförsedd venturiformad strypning 24 i vilken vätskans hastighet hålls så hög att kavitation föreligger i strypningen. (En skarpkantad strypning ger avsevärt högre energiförluster). Då erhålls konstant flöde även om motståndet ändras nedströms strypningen så länge som kavitation föreligger. Pumpens utloppsledning kan också förses med ett fördelningsrör 23 som fördelar vätskan i flera parallella ledningar vilka var och en förses med en kavitationsstrypning vilket medför att ett konstant flöde erhålls i varje ledning. Denna anordning kan användas i samband med dosering av vätskevolymer i förpackningar då ventiler 25 i varje ledning öppnar och stänger på exakta inställbara tider som styrs från den elektroniska styrenheten 22 som också styr pumpen. Volymen blir då exakt repeterbar då flödet på detta sätt hålls konstant. Volymen förblir konstant även om trycket i ledningarna ändras nedströms kavitationsstrypningarna så länge som kavitation vidmakthålls i dessa. Också om vätskans viskositet ändras förblir fyllningsvolymen och flödet konstant. 514 say Insuget av vätska i pumpens arbetskamrar kan också ske utan hjälp av fjädrande element eller dylikt utan helt enkelt genom att vätska trycks in i pumpen med overtryck som är lägre än det tryck som pumpens manöverkamrar ger vätskan i dess arbetskamrar.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35

1. .1. ) ' ï * st»1:4, sin? ' 7 P a t eat: t k r a v Dubbelverkande pumpanordning innefattande två rum vilka :medelst var sin såsom kolv eller membran utformad rörlig (4) arbetskammare (5), varvid manöver- och arbetskamrarna vardera 9; 8, gasformigt driv- eller manövermedium respektive ett av pumpen skiljevägg är uppdelade i en manöverkammare (6) och en är försedd med ventilstyrda in- och utlopp (7, 9) för ett transporterat, vätskeformigt arbetsmedium, och varvid mekanisk förbindelse saknas mellan skiljeväggarna, kännetecknad av en utloppsledning (23), vilken innehåller en kavitationsstrypning (24), och att pumpanordningen vid drift och utledning av arbetsmedium genom ledningen är anordnad att upprätthålla kavitation i strypningen (24).

2. Pumpanordning enligt krav 1, kännetecknad av att (23) (25) (24). I ledningen innehåller en styrbar ventil nedströms strypningen

3. Pumpanordning enligt krav 2, kännetecknad av att ventilen (25) är anordnad styrbar för att vid öppethållande under en vald tidsperiod erbjuda en exakt repeterbar utmatningsvolym genom ledningen.

4. Pumpanordning enligt något av kraven l-3, kännetecknad av att kavitationsstrypningen (24) är venturiformad och försedd med en diffusor.

5. Pumpanordning enligt något av kraven l-4, kännetecknad av att ledningarna för matning av gas till manöverkamrarna har 10 15 20 514 8,07 ventiler (21) som är oberoende styrbara från en styrenhet (22), och att styrenheten (22) är anordnad att medge frambringning av en valbar tidsmässig överlappning av manöverledningsventilernas öppna tillstånd, för minimering av arbetsmediets tryckfall vid växling mellan arbetskamrarna.

6. Pumpanordning enligt något av kraven 1-5, kännetecknad av att vardera skiljeväggen (4) är stödd av en återföringsfjäder (16) som är placerad utanför arbetskammaren och som är anordnad att återföra skiljeväggen för införing av arbetsmedium i arbetskammaren.

7. Pumpanordning enligt krav 6, kännetecknad av att skiljeväggen (4) är förskjutbar till ett läge i nära angränsning till en fast kammarvägg för minimering av arbetskammarens dödvolym.

8. Pumpanordning enligt något av kraven 1-7, innefattande åtminstone två parallella utloppsledningar vilka var och en innehåller en kavitationsstrypning och en nedströms strypningen anordnad styrbar ventil, och att styrenheten (22) är anordnad att styra alla de nedströms strypningarna anordnade ventilerna.