WO1996035876A1 - Fördervorrichtung - Google Patents

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WO1996035876A1
WO1996035876A1 PCT/IB1996/000445 IB9600445W WO9635876A1 WO 1996035876 A1 WO1996035876 A1 WO 1996035876A1 IB 9600445 W IB9600445 W IB 9600445W WO 9635876 A1 WO9635876 A1 WO 9635876A1
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WO
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membrane
valve
pump
working fluid
pressure
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Application number
PCT/IB1996/000445
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English (en)
French (fr)
Inventor
Harry L. Sawatzki
Original Assignee
Sawatzki Harry L
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sawatzki Harry L filed Critical Sawatzki Harry L
Priority to AU54078/96A priority Critical patent/AU5407896A/en
Publication of WO1996035876A1 publication Critical patent/WO1996035876A1/de

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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
    • F04B43/0009—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
    • F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • 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
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/20—Filtering
    • 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
    • F04B7/00—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/02—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving the valving being fluid-actuated
    • F04B7/0266—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving the valving being fluid-actuated the inlet and discharge means being separate members
    • F04B7/0275—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving the valving being fluid-actuated the inlet and discharge means being separate members and being deformable, e.g. membranes

Definitions

  • the invention relates to a conveyor device according to claim 1.
  • a material to be conveyed in particular a fluid
  • a processing device with a conveying device, which, for example, applies the conveyed item to parts to be processed, or is mixed with the processing material.
  • a predetermined flow can be maintained without deviation.
  • a metering pump is known which is designed as a diaphragm pump with few parts.
  • the check valves of the suction line and the pump line are arranged in a common cylindrical block in front of the pump membrane.
  • the membrane is alternately deflected electromagnetically and reset by a spring.
  • the material to be conveyed emerges from the diaphragm pump like a surge. These pressure surges in the delivery flow are undesirable in many applications.
  • Stepping motor and thus increasing and decreasing the forward and backward movement of the pistons in sections until a course of rotation with minimal pressure fluctuations is achieved.
  • the costs of such a metering pump are very high because of the required stepper motor drive, the control and the pressure sensor.
  • this pump is not suitable for operation with frequent interruptions, because the pressure fluctuations during some pump cycles during the start-up phase have not yet been compensated for.
  • FR 1102008 shows a piston pump that presses material to be conveyed through a relatively small opening into a delivery line via a spring-loaded membrane, thereby achieving a unified flow.
  • GB-A-1562090 shows a piston pump with a transmission membrane, which already has a valve arrangement and a relief bore, which, however, only contribute to a certain reduction in shock during the pump stroke.
  • the object of the invention is to describe a delivery device which further minimizes the pressure surges in the delivery medium with a small outlay on equipment and also allows a defined suction with reduced flow resistance.
  • the solution according to the invention provides that the material to be conveyed is conveyed from a membrane alternately deflected by a drive device through a delivery line, the drive device comprising a coupling device that reduces the delivery pressure surge and connects directly to the pump membrane.
  • the coupling device delays the drive movement or the movement of the pump membrane against the material to be conveyed, which produces the delivery pressure surge.
  • various damping elements such as mechanical, electromechanical, pneumatic or hydraulic elements with desired damping characteristics, can be arranged between the drive and the pump membrane. Since the shock phase is preferably extended by the damping element, the suction phase must be correspondingly can be shortened to ensure that the membrane is back in the initial position after a drive period or after a pump cycle.
  • Preferred coupling devices thus change not only the pushing movement of the membrane, but also its suction movement.
  • the membrane is preferably deflected essentially at a constant deflection speed.
  • the acceleration and the maximum speed of the membrane return movement are increased.
  • inexpensive drives such as electric rotary motors with piston shafts, electromechanical vibration systems, or pneumatic or hydraulic pressure shock systems, can be used.
  • the transmission between the drive and the coupling device can take place mechanically, hydraulically or pneumatically. Without control and with inexpensive drive components, an essentially continuous flow of material to be conveyed can be generated with extremely small pressure surges.
  • a working fluid such as hydraulic oil
  • the coupling device comprises a pump membrane actuation chamber on the side of the pump membrane opposite the material to be conveyed and at least one reduction line or connection with a reduction valve, the cross section of which is smaller than the surface of the pump membrane and preferably also smaller than the cross section of the delivery line.
  • Reduction line or through a reduction valve to the pump membrane and lead to less rapid pressure increases after passing through the reduction line in the actuation area and thus to smaller accelerations of the pump membrane.
  • the working fluid is set in pressure and suction movement by any drive device, preferably by a reciprocating piston or by an oscillating membrane. If necessary, the drive device only generates pressure surges which generate shock movements in the working fluid, so that the restoring movements of the working fluid corresponding to the suction movements have to be generated by a restoring device.
  • the working fluid is set in motion by compressed air blows via a part that can be reset by means of springs, in particular a membrane.
  • a transmission membrane is preferably provided between the working fluid space and a transmission space adjoining it.
  • the transmission space extends from the transmission membrane to the pump membrane and is filled with transmission fluid, preferably ethylene glycol or glycerin.
  • the at least one reduction line is arranged in the transmission fluid space in such a way that pressure surges from the transmission membrane can only be transmitted to the pump membrane via the at least one reduction line.
  • At least one return flow line with at least one check valve is provided parallel to the at least one reduction line.
  • the at least one nonreturn valve is closed when the fluid flows against the pump membrane and open when the fluid flows away from the pump membrane.
  • at least one valve must be provided both in the connection area of the suction line and the delivery line, which valve opens and closes synchronously with the membrane movements .
  • check valves are used for this purpose, which essentially only allow the material to be conveyed to pass in the direction of conveyance.
  • an active or positively controlled valve device which opens and closes synchronously with the suction and pressure surge sections of the conveying device, is provided hen. This can ensure that the valve device is closed exactly at the end of the butt section and not only after the start of the subsequent suction section.
  • the valve device is designed to be actuable and comprises at least one inflow opening, one outflow opening and a closable connecting channel which passes through the conveyed material during the conveying impulses. can flow and holds back the material during the interruptions in production.
  • a preferred embodiment of the valve device comprises a housing, a part movable therein, which is connected to the housing via at least one, but preferably via two, valve diaphragms and a sealing element which closes the valve device in a closed position and thereby interrupts the passage of the material to be conveyed.
  • the movable part can be actuated by pressurizing fluid on at least one valve membrane and can be reset by a restoring element, preferably a spring, in the absence of pressurization.
  • the closing direction of the movable part, and thus of the sealing element is aligned in the conveying direction. Therefore, no element has to be moved against the delivery flow when the valve is closed, which among other things ensures that there is no backflow and no turbulence in the delivery fluid.
  • the connecting channel is connected to one side of a valve membrane, so that the channel volume after the valve closing movement is increased by the movement of the valve membrane, and thus material to be conveyed out of the area the outflow opening - in particular defined in an adjustable manner via a stop - is drawn back.
  • it is a new type of suction valve that is versatile.
  • valve membrane is pressurized by the working fluid or possibly by the transmission fluid ensures that the valve device is opened and closed synchronously with the membrane movement.
  • the pressurized valve membrane sides are connected to the working fluid space or transmission space via connecting lines.
  • Fig.l section through a conveyor, in which the working fluid space extends over the coupling device to the pump membrane
  • FIG. 2 shows a section through a conveyor device with a transmission space and a filter device connected to the conveyor outlet.
  • Transmission membrane. 9 shows a preferably integrated pump with filter and FIG. 10 shows an exploded view of FIG. 9.
  • a conveyor device 1 with a pump membrane 2 on the first side of which a receiving area 3 for the material to be conveyed is connected.
  • the membrane 2 is made of one elastic material, preferably rubber or plastic.
  • the material to be conveyed passes through a suction opening 4 and a first check valve 5 into the receiving area 3, from where it passes through a second check valve 6 to the discharge opening 7.
  • the direction of conveyance is marked in the figures with bold arrows.
  • the material is conveyed through the interaction of the pump membrane movement with the two check valves, which are each arranged in such a way that the material to be conveyed can only pass through them in the direction of conveyance.
  • a working fluid space 8 filled with working fluid preferably hydraulic oil or possibly ethylene glycol or glycerine, extends from a drive 9 to an actuating space 10 adjoining the second side of the pump membrane 2.
  • the material to be conveyed is above the membrane 2, so that air bubbles which are present in the material to be conveyed do not remain in the receiving area 3 and, because of their high compressibility, reduce the conveying capacity.
  • a coupling device 11 comprises at least one reduction line 12, or a line with a reduction valve, and is arranged in such a way that the pressure surges generated by the drive device in the working fluid after passing through the reduction line rise with less rapid pressure and thus with lower accelerations, or movement speeds that go hand in hand with the pump membrane.
  • the coupling device preferably also comprises a return flow line 13, which is arranged parallel to the reduction line 12 and has a third check valve 14, which is arranged such that working fluid can quickly flow out of the actuation chamber 10 during the suction phase.
  • a transmission fluid space 15 is provided between the receiving area 3 for the conveyed goods and the working fluid space 8.
  • The- This space 15 adjoins the second side of the pump membrane 2 and extends over the coupling device 11 to a transmission membrane 16, so that the pressure surges in the working fluid pass through the transmission membrane 16 into the transmission fluid and pass there after the passage set the pump diaphragm 2 in motion by means of the reduction line with less rapid pressure increases.
  • a backflow line 13 with a third check valve 14 is again provided parallel to the reduction line 12.
  • a variant with a transverse or inclined reduction line or with a front baffle is also within the scope of the invention, so that the fluid jet cannot directly reach the membrane through this line.
  • a transmission fluid such as ethylene glycol or glycerin, which is particularly suitable for the flow through the coupling device 11 or the reduction line 12 can be used.
  • hydraulic oil can be used as the working fluid.
  • a bore 17 belonging to the working fluid space 8 is closed off from the environment by a cover 18. If necessary, a plurality of transmission rooms are arranged in series, a coupling device 11 being provided in at least one of them.
  • a filter device 19 is optionally connected to the discharge opening 7 and provides, in a filter space 45, preferably at least one filter cartridge 46.
  • a vent valve 47 is optionally connected to its upper end region, which is actuated, for example, by hand or in particular by a vent control 48. Conveyed material exiting with the air through the vent valve 47 is optionally passed through a return line 49 to a storage container.
  • a ventilation control 48 the ventilation is carried out, if appropriate, at predetermined time intervals, after a predetermined number of membrane movements, for example in each case approximately. one hundred movements, or as a function of a measured value which, for example, indicates an amount of air located in the outlet area.
  • a check or overpressure valve 50 is optionally provided, through which the material to be conveyed at a sufficiently high pressure in the filter chamber 45 reaches a storage container via a line 51. This return allows a continuous pumping operation with variable consumption of conveyed material, or even with a closed conveying line.
  • An emptying line 52 with an emptying valve 53 is optionally arranged in the lower end region of the filter chamber 45, so that the material to be conveyed can be drained from the filter chamber 45 to remove the filter cartridge 46 and can preferably be fed to a storage container.
  • valve device 20 which is advantageously used instead of the passive second check valve 6 in order to actively regulate the interrupted conveyed material outlet.
  • the valve device 20 can also be used advantageously independently of the conveying device.
  • the illustrated embodiment of the valve device 20 comprises a three-part housing 21, in which a central valve part 22 is arranged so as to be displaceable along its longitudinal axis.
  • An inlet opening 23 is provided in a first part 21a of the housing 21.
  • An entry area 24 extends from the entry opening 23 to a closable end area 25.
  • a sealing element 26 of the part 22 rests on the end area 25 from the outside.
  • the sealing element 26 is on the part 22 by means of a screw 27 and a washer 28 attached.
  • a membrane 31 is fastened to part 22 in its central region.
  • the radially outer region of the diaphragm 31 is clamped between the adjoining housing parts 21a and 21b, so that two annular spaces, separated from one another by the diaphragm 31, are created between the inner surface of the housing 21 and the outer surface of the central part 22.
  • the first annular space 33 facing the inlet opening 23 essentially corresponds to the passage channel 29 for the material to be conveyed.
  • the second annular space 34 is arranged in the second housing part 21b and possibly also partially in the third housing part 21c.
  • An actuating fluid can enter the second annular space 34 through a feed line 35, which leads radially and also somewhat axially through the third housing part 21c, and move the membrane 31 together with the central part 22 against the inlet opening 23.
  • a funnel-shaped recess 32 is provided in an end region of the housing part 21a facing the membrane. If the pressurization of the second annular space 34 is interrupted, the central part 22 is displaced by a closing spring 36, which is preferably arranged in the second annular space 34, into the closed position, in which the sealing element 26 abuts the end region 25.
  • a suck back bore 40 creates a connection between the outlet area 30 and the funnel-shaped recess 32.
  • a suck back space 41 between the membrane 31 and the recess 32 increases 40 material to be conveyed out of the - 12 -
  • Entrance area 30 sucked into the suction chamber and thus dripping is prevented.
  • a disk-shaped part 37 is preferably fastened to the free end of the central part 22 in the third housing part 21c by means of an adjusting screw.
  • the part 37 forms a stop for the spring 36.
  • an axial bore 39 is provided in the disk-shaped part 37.
  • a central opening in the third part 21c is closed with a closing part.
  • FIG. 4 shows the advantageous combination of a conveyor device 1 according to the invention (cf. FIG. 2) with a valve device 20 ′ according to the invention.
  • a connecting channel 42 leads from the discharge opening 7 of the conveying device to the inlet opening 23 of the valve device 20 '.
  • the valve device 20 ′ shown comprises two membranes 31a and 31b, each of which can be pressurized with a pressure fluid via feed lines 35a and 35b. By applying pressure to two membranes, the resulting actuation force is doubled. If necessary, more than two membranes are also used.
  • a compensating bore 40 ' is provided through the housing 21 into the funnel-shaped recess 32' in the membrane 31b, so that a connection to the surroundings is created.
  • seals 34a and 34b are arranged between the central part 22 and the housing 21. The sections of part 22 are held together by screw 27 '.
  • the working fluid space 8 is connected via a connection opening 44 connected to the same drive device as the feed lines 35a and 35b.
  • a first sub-device 55 comprises at least one compressed air source 56, which is connected to a feed line 58 via at least one pressure surge device generating pressure surges, preferably a controllable solenoid valve 57.
  • the pressure surge device can also be mechanical in the sense of a ram, electromechanical or pneumatic, e.g. be designed as a hose valve. Between the pressure surges, the excess pressure in the feed line 58 can preferably be reduced via the valve 57 and a pressure compensation line 59.
  • a control device 97 via a control line to the pressure surge device 57 and possibly also to the compressed air source 56, any desired pulse sequences and pulse shapes can be generated which correspond to the respective application.
  • Check valve 60b include, to a second and a third sub-device 61 and 62, in which membranes are caused to deflect by compressed air blasts and reset by springs. If appropriate, the air pressure is applied to at least two, but in particular all, actuatable membranes independently of one another. This means that each independently actuated membrane is assigned a controllable pressure surge device, or a solenoid valve 57 and, if appropriate, a valve arrangement 60, which can preferably be controlled by the control device 97 via a control line, so that the membranes have any phase positions and Pulse shapes can be operated.
  • the second sub-device 61 is a pump device with a transmission membrane 16, a pump membrane 2 and a transmission fluid space 15 with a coupling device 11 arranged between these membranes.
  • the coupling device 11 preferably comprises at least one controllable valve, in particular a valve adjustable throttle valve so that the coupling device can also be connected to the control device.
  • the transmission membrane 16 in the arrangement according to FIG. 5 is not moved by alternating overpressures and underpressures in the working fluid space 8, but rather is deflected only by pressure surges in the working fluid space 8. Between the pressure surges, the transmission membrane 16 is reset against the working fluid space 8 by a reset device 63.
  • the reset device 63 is assigned directly to the pump membrane 2.
  • a reset device with compression springs on a first side of a membrane can also be replaced by a reset device with tension springs on the second side of the membrane, the membrane then having to be connected to part of the reset device.
  • the pneumatic check valves 60b are closed during the pressure surges, these pressure surges can only spread through the throttle valves 60a against the diaphragm to be actuated, which leads to a damping of the shock course.
  • the working fluid is moved against the valve 57 by the valve arrangement 60.
  • the check valves 60b and the pressure compensation line 59 are preferably opened in this direction of movement, so that the resetting can take place essentially unimpeded.
  • the check valve 60b is preferably dispensed with or becomes used the other way around, so that the movement of the working fluid is throttled during the reset phase.
  • the resetting device 63 preferably comprises at least one, but in particular two or four resetting springs 64 which press a resetting part 65 against the transmission membrane 16 and thus against the working fluid space 8.
  • the spring constants must be selected such that a pressure surge of the working fluid acting on the transmission membrane 16 moves the membrane 16 and the resetting part 65 against the springs 64 in the direction of the membrane 2.
  • a force which is approximately 1 bar above the ambient pressure is preferably selected as the restoring force of the springs 64, so that a delivery rate of 1 bar can be achieved with a pressure drive of 2 bar above the ambient pressure and the intake delivery rate is also 1 bar during suction. This results in a stress-free dosing of the material to be conveyed.
  • the resetting part 65 offers the advantage that, compared to the arrangement according to FIG. 2, the advantage that the delivery pressure surge is very high
  • (Jerky) pressure can work (e.g. with very high air pressure), since the membrane is supported by part 65 and is thus protected from damage.
  • the reset part 65 presses the transmission fluid through the coupling device 11, so that the pump membrane is deflected against the receiving area 3 of the conveyed material and the conveyed material is conveyed.
  • the spring constants must be selected such that the springs 64 allow resetting and the associated suction of conveyed material through the first check valve 5 between the pressure surges.
  • the structure of the pump device or the sub-device 61 is preferably selected such that simple disassembly, in particular for cleaning purposes, is possible.
  • a first base part 66 comprises the receiving area 3 and a second base part 67 the coupling device 11.
  • a third base part 68 surrounds the reset part 65 and a fourth The base part comprises the working fluid space 8.
  • the pump membrane 2 is arranged between the first and second base parts and the transmission membrane 16 is arranged between the third and fourth base parts.
  • a check valve and a delivery line are connected to the outlet opening 7.
  • the disadvantage of a check valve is that to close the valve, at least an extremely brief backflow in the
  • Delivery line must be generated. In order to achieve a substantially constant delivery or to prevent brief overpressures or underpressures, the closing and opening should take place without pressure surges when changing between the two pumping phases, delivery and suction.
  • Closing a conveyor line section 69 provides the valve device 62 with at least one actuatable closing part 70, which can be moved in a conical passage area 72 of the conveyor line 69 with a closing bolt 71 in the manner of a membrane with a cylindrical and conical projection part 71a towards the tip. Since the conveying line 69 continues from the conical tip area of the conical passage area 72, the conveying line is closed when the closing bolt 71 is pressed against the conical tip area in the conveying direction.
  • the locking bolt comprises a membrane between its areas 71a and 71b.
  • This structure develops a protective effect for the membrane 71b, since pressure is exerted on it from both sides, specifically via the control line 81 and the delivery line 7 with the material to be conveyed.
  • the base area of the conical passage region 72 is formed by a region 71b of the elastic locking bolt 71 which stands radially outward and is radially outer between a first and a second housing part 73 and 74.
  • the entry of the delivery line 69 into the conical passage area 72 is arranged in the first housing part 73 in the conical outer surface radially outside next to the cylindrical section of the projecting part 71a.
  • a closing spring 75 is arranged in the second housing part 74, which presses it from the second housing part 74 against the first housing part 73 via a first sleeve 76 connected to it.
  • an opening membrane 78 is clamped radially on the outside between the second and a third housing part 77 adjoining it and is centrally connected to the locking bolt 71 by means of two clamping disks 80 and a first screw 79 .
  • Working fluid passes through a first connection opening 81 in the second housing part 74 into the cavity with the opening spring 75 and through at least one connecting opening 82 into a first half-space 83 adjoining the membrane 78, the second half on the other side of the membrane with the surroundings verbunde ⁇ ner half space is assigned. Since the surface area of the membrane 78 pressurized by the working fluid is larger than the opposite surface area of the closing bolt 71 subjected to pressure, the working fluid can move the closing part 70 away from the delivery line 69, 72 into an opening position.
  • the valve device 62 preferably comprises a compensation device 86 which Funding can absorb and deliver well.
  • the compensation device 86 comprises a fourth housing part 87, which is arranged opposite the second housing part 74 on the first housing part 73.
  • a first compensation membrane 88 which is gripped radially on the outside between the first and fourth housing parts 73 and 87, adjoins the outlet area 85.
  • This first membrane 88 comprises a central pin 88 ', which is received in a second sleeve 89 and in which a second screw 90 is screwed.
  • a disk 89 ' is arranged between the sleeve 89 and the membrane 88.
  • the screw 90 clamps the central region of a second compensation membrane 91 between the sleeve 89 and a disk 92, so that the two membranes 88 and 91 are connected to one another.
  • the second membrane is rapid dial outside passed between the fourth and anschlies- it (send fifth housing part 93rd
  • the sleeve 89, and with it the two compensation membranes 88 and 91, are pressed against the fifth housing part by a spring 94, so that the first membrane 88
  • Conveyed material is sucked out of the exit area 85 against the fourth housing part.
  • an adjusting screw 95 which limits the membrane movement, is preferably arranged in the fifth housing part 93.
  • the aspirated material to be conveyed can be ejected again by an ejection movement of the membrane 88 against the outlet region 85.
  • the second membrane 91 is acted upon by compressed air from the fifth housing part 93 via a second connection opening 96.
  • the sucking back valve devices 20 and 20 'according to FIGS. 3 and 4 have only one movable part, so that the sucking back membrane 31 and the closing element 26 are always moved synchronously. Therefore, the sucking back takes place exactly during the closing process.
  • the closing part 70 is not connected to the compensation membrane 88. Therefore, they can both be operated chronologically and asynchronously.
  • the type of actuation depends on the pressurization of the membranes 91 and 78. If these are actuated with synchronous pressure pulses, the closing and sucking back are synchronous and thus prevents the acceleration of the conveyed goods caused by the closing and opening in the exit area 85.
  • at least two conveying devices are combined, in particular in that the actuating pressure pulses of the two devices take place with adjustable phase differences.
  • At least one parameter of the conveyed material flow is optionally measured in the exit area 85 or directly after the exit from the valve device 62.
  • a measuring unit 98 with a pressure and in particular an ultrasonic provided ultrasonic flow sensor which unit is connected to the control device 97 via a connecting cable.
  • at least one pressure surge device 57 and / or a valve arrangement 60 and / or a controllable coupling device 11 is controlled.
  • a control of a pump stepping motor connected to two pump pistons is known as a function of a measured pressure curve.
  • a preferred solution of the conveyor device according to the invention provides for the control of pressure surge sequences and / or pressure surge shapes, preferably by means of controllable valves.
  • FIG. 5 is preferably operated with a compressible working medium, such as air, essentially incompressible working media can also be used.
  • the working medium can either be set in alternating pushing and sucking movements or alternatively in a pulsed pushing movement by the drive.
  • the partial devices compiled according to FIGS. 2, 4 and 5, namely the pump devices 1 and 61, the filter device 19 and the valve devices 20, 20 * and 62 can be combined in various ways, in particular the filter device 19 can also be connected subsequently can be used on a valve device 20, 20 ', 62.
  • the compact design and the possibility of assembling the individual parts in a modular manner are advantages of this invention.
  • the partial devices can also be used individually, in particular the valve devices 20, 20 'and 62 are also new and inventive, independently of the pump devices.
  • FIG. 9 also discloses its own independent inventive concept: for simple and quick assembly, the individual parts of the conveyor device are constructed essentially rotationally symmetrically, at least on their outer contours, and held together by means of clamping rings 108.
  • FIG. 10 shows an example of such a rotationally symmetrical structure of the pump le in an exploded view.
  • the symbolically indicated plugs 109 are used to close the filling or venting openings of the pump, which are not shown in detail.
  • the screws 110 clamp the pump together in a pressure-tight manner via a semi-conical clamping ring 112a, sealing rings 111 being provided.
  • a transmission membrane 16b transmits a pressure surge against the force of the spring 64b, which carries a restoring part 65b, from a working fluid space 8 in the pump membrane actuation space 10a.
  • All of the springs 64 shown could of course be replaced by mechanical tension spring equivalents within the scope of the invention.
  • valve 17 has an overpressure and once a vacuum acting on the bore 17, the vacuum coming from a vacuum accumulator (not shown) which generates the return spring force.
  • valves 77 according to FIG. 5 could also advantageously be used in further variants according to the invention.
  • the resulting possibilities of forced control lead to a further precision in the delivery rate, since any valve play is eliminated.

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Abstract

Eine Fördervorrichtung (1), die sowohl als Dosierpumpe als auch als Förderpumpe mit kleinen Druckschwankungen eingesetzt werden kann, sieht vor, dass eine Pumpenmenbran (2) über eine Kopplungsvorrichtung (11) vom pulsierenden Arbeitsfluid angetrieben wird. Die Kopplungsvorrichtung (11) umfasst zumindest eine Reduktionsleitung (12), durch welche die Druckstösse gedämpft werden, so dass die Auslenkung der Pumpenmenbran (2) mit kleineren Geschwindigkeiten bzw. Beschleunigungen erfolgt. Die parallel zur Reduktionsleitung (12) angebrachte Rückströmleitung (13) umfasst ein Rückschlagventil (14), das während der Saugphase offen ist und eine schnelle Rückbewegung der Pumpenmenbran (2) ermöglicht.

Description

FÖRDERVORRICHTUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fördervorrichtung nach dem Anspruch 1.
In vielen Herstellungsverfahren wird ein Fördergut, insbe¬ sondere ein Fluid, mit einer Fördervorrichtung aus einem Vorratsbehälter zu einer Bearbeitungsvorrichtung geführt, die etwa das Fördergut auf zu bearbeitende Teile aufträgt, oder mit Bearbeitungsgut vermischt. Dabei ist es, insbeson¬ dere bei Dosierpumpen, sehr wichtig, dass ein vorgegebener Durchfluss abweichungsfrei eingehalten werden kann. Aus der Patentschrift EP 456 540 AI ist eine Dosierpumpe bekannt, die als Membranpumpe mit wenigen Teilen ausgebildet ist. Die Rückschlagventile der Saugleitung und der Pumpleitung sind in einem gemeinsamen zylindrischen Block vor der Pum¬ penmembran angeordnet. Die Membran wird alternierend elek¬ tromagnetisch ausgelenkt und durch eine Feder zurückge¬ stellt. Das Fördergut tritt druckstossartig aus der Mem- branpumpe aus. Diese Druckstösse im Förderfluss sind in vielen Anwendungen unerwünscht.
Um den Förderfluss zu vergleichmässigen, wurde etwa bei Kolbenpumpen vorgeschlagen, parallel zwei um 180° phasen- verschoben arbeitende Pumpkolben zu verwenden. Da auch in dieser Anordnung Abschnitte mit starken Druckänderungen entstehen, wurde in der Patentschrift EP 264 934 A2 eine Lösung vorgeschlagen, bei der zwei in Serie angeordnete phasenverschoben arbeitende Pumpkolben mittels eines Schrittmotore angetrieben sind, dessen Drehbewegungsablauf von einer Steuerung kontrolliert wird, die auch mit einem Drucksensor verbunden ist. Der Druckverlauf in der Pumplei¬ tung muss dabei über mindestens einen Pumpzyklus gemessen werden, um ausgehend vom aktuellen Druckverlauf mittels ei- ner Optimierungsfunktion die Drehgeschwindigkeit des
Schrittmotors und somit die Vor- und Rückbewegung der Kol¬ ben abschnittweise zu erhöhen und zu erniedrigen, bis ein Drehverlauf mit minimalen Druckschwankungen erreicht wird. Die Kosten einer solchen Dosierpumpe sind, wegen des benö¬ tigten Schrittmotorantriebes, der Steuerung und des Druck¬ sensors, sehr hoch. Zudem eignet sich diese Pumpe nicht für einen Betrieb mit häufigen Unterbrüchen, weil die Druck- Schwankungen während einiger Pumpzyklen der Anlaufphase noch nicht kompensiert sind.
Die FR 1102008 zeigt eine Kolbenpumpe, die über eine federbelastete Membran Fördergut durch eine relativ kleine Öffnung in eine Förderleitung presst und dabei eine vereinheitlichte Strömung erzielt.
In der GB-A-1562090 ist eine Kolbenpumpe mit Übertragungsmembran dargestellt, die bereits eine Ventilanordnung und eine Entlastungsbohrung aufweisen, welche zu einer gewissen Stossminderung allerdings nur beim Pumphub beitragen.
Die erfindungsgemässe Aufgabe besteht nun darin, eine För- dervorrichtung zu beschreiben, die die Druckstösse im För¬ dermedium mit einem kleinen apparativen Aufwand weiter minimiert und zudem ein definiertes Ansaugen mit verringertem Strömungswiderstand erlaubt.
Die erfindungsgemässe Lösung sieht vor, dass das Fördergut von einer durch eine Antriebsvorrichtung alternierend aus¬ gelenkten Membran durch eine Förderleitung gefördert wird, wobei die Antriebsvorrichtung eine den Förder-Druckstoss reduzierende Kopplungsvorrichtung umfasst, die direkt an die Pumpenmembran anschliesst. Die Kopplungsvorrichtung verzögert die Antriebsbewegung, bzw. die den Förder-Druck¬ stoss erzeugende Bewegung der Pumpenmembran gegen das För¬ dergut. Dazu können verschiedene Dämpfungselemente, wie et¬ wa mechanische, elektromechanische, pneumatische oder hy- draulische Elemente mit gewünschten Dämpfungscharakteristi¬ ken zwischen dem Antrieb und der Pumpenmembran angeordnet werden. Da die Stossphase durch das Dämpfungselement vor¬ zugsweise verlängert wird, muss die Saugphase entsprechend verkürzt werden, um zu gewährleisten, dass die Membran nach einer Antriebsperiode, bzw. nach einem Pumpzyklus, wieder in der Ausgangslage ist.
Bevorzugte Kopplungsvorrichtungen ändern somit nicht nur die Stossbewegung der Membran, sondern auch ihre Saugbewe¬ gung. Zwischen dem Beschleunigungs- und Bremsabschnitt am Anfang und Ende der Stossphase wird die Membran vorzugs¬ weise im wesentlichen mit einer konstanten Auslenkungsge- schwindigkeit ausgelenkt. Während der insbesondere verkürz¬ ten Saugphase werden die Beschleunigung und die maximale Geschwindigkeit der Membran-Rückbewegung erhöht. Die Asym¬ metrie eines Stoss- und Saugzykluses wird nicht durch einen asymmetrisch laufenden Antrieb, sondern durch die Kopp- lungsvorrichtung erreicht. Deshalb können günstige Antrie¬ be, wie elektrische Drehmotoren mit Kolbenwellen, elektro- mechanische Schwingsysteme, oder pneumatische, bzw. hydrau¬ lische Druckstosssysteme verwendet werden. Die Übertragung zwischen Antrieb und Kopplungsvorrichtung kann mechanisch, oder hydraulisch, bzw. pneumatisch erfolgen. Ohne Steuerung und mit günstigen Antriebskomponenten kann ein im wesentli¬ chen kontinuierlicher Fördergutfluss mit äusserst kleinen Druckstössen erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Arbeitsfluid, etwa Hydrauliköl, vorgesehen, das in einem Arbeitsfluidraum vom Antrieb direkt in alternierende Stoss- und Saug-Bewe- gung versetzt wird. Die Kopplungsvorrichtung umfasst einen an der, dem Fördergut gegenüberliegenden, Seite der Pumpen- membran anschliessenden Pumpenmembran-Betätigungsraum und mindestens eine Reduktionsleitung, bzw. Verbindung mit Reduktionsventil, deren Querschnitt kleiner ist als die Oberfläche der Pumpenmembran und vorzugsweise auch kleiner als der Querschnitt der Förderleitung. Die vom Antrieb er- zeugten Druckstösse im Arbeitsfluid können nur durch die
Reduktionsleitung, bzw. durch ein Reduktionsventil zur Pum¬ penmembran gelangen und führen nach dem Durchtritt durch die Reduktionsleitung zu weniger schnellen Druckanstiegen im Betätigungsraum und somit zu kleineren Beschleunigungen der Pumpenmembran.
Das Arbeitsfluid wird durch eine beliebige Antriebsvorrich- tung, vorzugsweise durch einen hin- und herbewegten Kolben, bzw. durch eine schwingende Membran in Druck- und Saug-Be- wegung versetzt. Gegebenenfalls erzeugt die Antriebsvorri¬ chtung nur Druckstösse, die im Arbeitsfluid Stossbewegungen erzeugen, so dass die den Saugbewegungen entsprechenden Rückstellbewegungen des Arbeitsfluides durch eine Rück¬ stellvorrichtung erzeugt werden müssen. In einer bevorzug¬ ten Ausführungsform wird das Arbeitsfluid durch Press- luftstösse über ein mittels Federn rückstellbares Teil, insbesondere eine Membran, in Bewegung versetzt.
Damit im Arbeitsfluidraum und in der Kopplungsvorrichtung gegebenenfalls verschiedene Fluide, insbesondere Fluide mit verschiedenen Viskositäten verwendet werden können, ist vorzugsweise eine Übertragungsmembran zwischen dem Arbeits- fluidraum und einem daran anschliessenden Übertragungsraum vorgesehen. Der Übertragungsraum erstreckt sich von der Übertragungsmembran bis zur Pumpenmembran und ist mit Übertragungsfluid, vorzugsweise Ethylenglykol oder Glycerin gefüllt. Die mindestens eine Reduktionsleitung ist im Übertragungs-Fluidraum so angeordnet, dass Druckstösse von der Übertragungsmembran nur über die mindestens eine Reduk¬ tionsleitung auf die Pumpenmembran übertragen werden kön¬ nen.
Um gegebenenfalls eine asymmetrische Kopplung zu erreichen, wird parallel zur mindestens einen Reduktionsleitung mi¬ ndestens eine Rückströmleitung mit mindestens einem Rück¬ schlagventil vorgesehen. Das mindestens eine Rückschlagven¬ til ist jeweils geschlossen, wenn das Fluid gegen die Pum- penmembran strömt und offen, wenn das Fluid von der Pumpen¬ membran wegströmt. Um das alternierende Ansaugen über eine Saugleitung und Druckfördern über eine Förderleitung mittels der schwingen¬ den Pumpenmembran zu ermöglichen, muss sowohl im Anschluss¬ bereich der Saugleitung als auch der Förderleitung mindest- ens je ein Ventil vorgesehen werden, welches synchron zu den Membranbewegungen öffnet und schliesst. Dazu werden, gemäss dem Stand der Technik, Rückschlagventile verwendet, die das Fördergut im wesentlichen nur in der Förderrichtung durchtreten lassen. Es hat sich nun aber gezeigt, dass beim Schliessen des Rückschlagventiles in der Förderleitung, al¬ so am Anfang des Ansaugens, unerwünschte Bewegungen des Fördergutes, insbesondere erhöhte Turbulenzen, im Bereich dieses Rückschlagventiles beobachtet werden. Abhängig von der jeweiligen Ausbildung des Rückschlagventiles und insbe- sondere abhängig von seiner Trägheit, können kleine Mengen Fördergut sowohl von der Förderleitung gegen die Membran zurückströmen, oder aber bei bereits geschlossenem Rück¬ schlagventil einzelne Tropfen, bzw. unkontrollierbare Kleinstmengen, vom Ventil in Förderrichtung in die Förder- leitung austreten. Dies ist insbesondere bei Mikrodosier- vorrichtungen, die phasenweise, etwa aufgrund einer Zeit¬ steuerung, genau definierte Mengen zufördern müssen, uner¬ wünscht.
Um den Fördergut-Übertritt von einer Fördervorrichtung mit einem pulsierenden Antriebselement in eine Förderleitung genau zu kontrollieren, wird anstelle eines passiven Rück¬ schlagventils eine aktive bzw. zwangsgesteuerte, synchron zu den Saug- und Druckstossabschnitten der Fördervorricht- ung öffnende und schliessende, Ventilvorrichtung vorgese¬ hen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Ventil¬ vorrichtung genau am Ende des Stossabschnittes geschlossen wird und nicht erst nach dem Beginn des anschliessenden Saugabschnittes. Die Ventilvorrichtung ist dazu betätigbar ausgebildet und umfasst zumindest eine Einströmöffnung, ei¬ ne Ausströmöffnung und einen verschliessbaren Verbindungs¬ kanal, der während der Förderstösse das Fördergut durch- strömen lässt und während der Förderunterbrüche das Förder¬ gut zurückhält.
Eine bevorzugte Ausbildung der Ventilvorrichtung umfasst ein Gehäuse, ein darin bewegbares Teil, das über mindestens eine, vorzugsweise aber über zwei, Ventilmembran mit dem Gehäuse verbunden ist und ein Dichtungselement, das in ei¬ ner Schliessposition die Ventilvorrichtung verschliesst und dadurch den Fördergutdurchtritt unterbricht. Das bewegbare Teil ist durch die einseitige Beaufschlagung mindestens ei¬ ner Ventilmembran mit Druckfluid betätigbar und durch ein Rückstellelement, vorzugsweise eine Feder, bei fehlender Druckbeaufschlagung rückstellbar. In einer bevorzugten Aus¬ führungsform ist die Schliessrichtung des bewegbaren Teils, und somit des Dichtungselementes, in der Förderrichtung ausgerichtet. Daher muss beim Schliessen des Ventils kein Element gegen den Förderfluss bewegt werden, was unter an¬ derem gewährleistet, dass keine Rückströmung und keine Tur¬ bulenz im Förderfluid entstehen.
Um beim Schliessen das unkontrollierte Austreten von Fördergut in die Förderleitung zu verhindern, ist der Verbindungskanal mit einer Seite einer Ventilmembran in Verbindung, so dass das Kanalvolumen nach der Ventil- Schliessbewegung durch die Bewegung der Ventilmembran ver- grössert wird, und somit Fördergut aus dem Bereich der Aus¬ strömöffnung - insbesondere über einen Anschlag einstellbar definiert - zurückgesogen wird. In dieser Ausführungsform handelt es sich um ein neuartiges Rücksaugventil, das vielseitig einsetzbar ist.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen einer aktiven Ven¬ tilvorrichtung haben gegenüber den passiven Rückschlagven¬ tilen viele Vorteile und können auch unabhängig von der be- schriebenen Fördervorrichtung und somit unabhängig von den Merkmalen des Anspruches 1 vorteilhaft eingesetzt werden. Indem die Druckbeaufschlagung der Ventilmembran durch das Arbeitsfluid oder gegebenenfalls durch das Übertragungs- fluid erfolgt, ist ein zur Membranbewegung synchrones Öff¬ nen und Schliessen der Ventilvorrichtung gewährleistet. Da- zu sind die druckbeaufschlagten Ventilmembranseiten über Verbindungsleitungen mit dem Arbeitsfluidraum, bzw Uber- tragungsraum, verbunden.
Die Zeichnungen erläutern die Erfindung anhand von Ausfüh- rungsformen, auf welche die Erfindung aber nicht einge¬ schränkt ist.
Fig.l Schnitt durch eine Fördervorrichtung, bei der sich der Arbeitsfluidraum über die Kopplungsvorrichtung bis zur Pumpenmembran erstreckt
Fig.2 Schnitt durch eine Fördervorrichtung mit Übertra¬ gungsraum und am. Förderausgang angeschlossener Fil¬ tervorrichtung. Fig.3 Schnitt durch eine Ventilvorrichtung Fig.4 Schnitt durch eine Fördervorrichtung mit Übertra¬ gungsraum und am Förderausgang angeschlossener Ven¬ tilvorrichtung Fig.5 Schnitt durch eine Fördervorrichtung mit Stossbetä- tigung und Federrückstellung der Ubertragungsmem- bran und am Förderausgang angeschlossener Ventil¬ vorrichtung Fig.6-8 symbolisch dargestellte Varianten mit und ohne
Ubertragungsmembrane. Fig.9 eine bevorzugt integrierte Pumpe mit Filter und Fig.10 eine Explosionsdarstellung von Fig. 9.
Die Figuren sind zusammenhängend beschrieben, gleiche Teile tragen gleiche Bezugszeichen, funktions-ähnliche Teile haben unterschiedliche Indizes.
Fig.l zeigt eine Fördervorrichtung 1 mit einer Pumpenmem¬ bran 2 auf deren ersten Seite ein Aufnahmebereich 3 für das zu fördernde Gut anschliesst. Die Membran 2 ist aus einem elastischen Material, vorzugsweise Gummi oder Kunststoff, gebildet. Das Fördergut gelangt über eine Ansaugöffnung 4 und ein erstes Rückschlagventil 5 in den Aufnahmebereich 3, von wo es durch ein zweites Rückschlagventil 6 zur Aus- tragsöffnung 7 gelangt. Die Förderrichtung ist in den Figu¬ ren mit fetten Pfeilen gekennzeichnet. Die Förderung des Gutes erfolgt durch das Zusammenspiel der Pumpenmembran-Be¬ wegung mit den beiden Rückschlagventilen, die je so ange¬ ordnet sind, dass das Fördergut im wesentlichen nur in der Förderrichtung durch sie durchtreten kann. Zur Betätigung der Pumpenmembran 2 erstreckt sich ein mit Arbeitsfluid, vorzugsweise Hydrauliköl oder gegebenenfalls Ethylenglykol, bzw. Glyzerin, gefüllter Arbeitsfluidraum 8 von einem An¬ trieb 9 bis zu einem an der zweiten Seite der Pumpenmembran 2 anschliessenden Betätigungsraum 10.
Bei der bevorzugten Anordnung ist das Fördergut über der Membran 2, so dass Luftblasen, die etwa im Fördergut vor¬ handen sind, nicht im Aufnahmebereich 3 zurückbleiben und aufgrund ihrer hohen Kompressibilität die Förderleistung reduzieren.
Eine Kopplungsvorrichtung 11 umfasst zumindest eine Reduk¬ tionsleitung 12, bzw. eine Leitung mit Reduktionsventil, und ist so angeordnet, dass die von der Antriebsvorrichtung erzeugten Druckstösse im Arbeitsfluid nach dem Durchtritt durch die Reduktionsleitung mit weniger schnellen Druckan¬ stiegen und somit mit kleineren Beschleunigungen, bzw. Be¬ wegungsgeschwindigkeiten, der Pumpenmembran einhergehen. Vorzugsweise umfasst die Kopplungsvorrichtung auch eine, parallel zur Reduktionsleitung 12 angeordnete Rückströmlei¬ tung 13 mit einem dritten Rückschlagventil 14, das so ange¬ ordnet ist, dass während der Saugphase Arbeitsfluid schnell aus dem Betätigungsraum 10 wegströmen kann.
Fig.2 zeigt eine Fördervorrichtung bei der zwischen dem Aufnahmebereich 3 für das Fördergut und dem Arbeitsflui¬ draum 8 ein Übertragungs-Fluidraum 15 vorgesehen ist. Die- ser Raum 15 schliesst an der zweiten Seite der Pumpenmem¬ bran 2 an und erstreckt sich über die Kopplungsvorrichtung 11 bis zu einer Übertragungsmembran 16, so dass die Druck¬ stösse im Arbeitsfluid durch die Übertragungsmembran 16 in das Übertragungsfluid übergehen und dort nach dem Durch¬ tritt durch die Reduktionsleitung mit weniger schnellen Druckanstiegen die Pumpenmembran 2 in Bewegung versetzen. Zur Verminderung des Rückströmwiderstandes ist wiederum parallel zur Reduktionsleitung 12 eine Rückströmleitung 13 mit einem dritten Rückschlagventil 14 vorgesehen. Alterna¬ tiv zur Anordnung der Reduktionsleitung mit sich verbrei¬ ternden Querschnitten, liegt im Rahmen der Erfindung auch eine Variante mit quer oder schräggestellter Reduktionslei¬ tung, oder mit einer vorgesetzten Schikane, so dass der Fluidstrahl durch diese Leitung nicht unmittelbar die Membrane erreichen kann.
Indem nun die Kopplungsvorrichtung in einem abgeschlossenen Raum 15 angeordnet ist, kann ein zur Durchströmung der Kopplungsvorrichtung 11, bzw. der Reduktionsleitung 12, be¬ sonders geeignetes Übertragungsfluid, wie etwa Ethylengly- kol oder Glyzerin verwendet werden. Gleichzeitig kann Hy- drauliköl als Arbeitsfluid verwendet werden. Eine zum Arbeitsfluidraum 8 gehörende Bohrung 17 ist mit einem Deckel 18 gegen die Umgebung abgeschlossen. Gegebenenfalls werden mehrere Übertragungsräume in Serie angeordnet, wobei mindestens in einem davon eine Kopplungsvorrichtung 11 vorgesehen ist.
An der Austragsöffnung 7 wird gegebenenfalls eine Filter¬ vorrichtung 19 angeschlossen, die in einem Filterraum 45, vorzugsweise mindestens eine Filterpatrone 46 vorsieht. Zum Entlüften des Filterraumes 45 ist an dessen oberen Endbe¬ reich gegebenenfalls ein Entlüftungsventil 47 angeschlos- sen, das etwa von Hand oder insbesondere von einer Entlüf¬ tungssteuerung 48 betätigt wird. Mit der Luft durch das Entlüftungsventil 47 austretendes Fördergut wird gegebenen¬ falls durch eine Rückführleitung 49 zu einem Vorratsbehäl- - 10 -
ter geführt. Bei der Verwendung einer Entlüftungssteuerung 48 erfolgt die Entlüftung gegebenenfalls in vorgegebenen Zeitabständen, nach einer vorgegebenen Anzahl Membranbewe¬ gungen, beispielsweise jeweils nach etwa. einhundert Bewe- gungen, oder in Abhängigkeit eines Messwertes, der bei¬ spielsweise auf eine sich im Austrittsbereich befindende Luftmenge hinweist.
Um unerwünschte Druckanstiege im Filterraum 45 zu verhin- dern ist gegebenenfalls ein Rückschlag- bzw. Überdruckven¬ til 50 vorgesehen, durch das Fördergut bei genügend hohem Druck im Filterraum 45 über eine Leitung 51 in einen Vor¬ ratsbehälter gelangt. Diese Rückführung erlaubt gegebenen¬ falls einen kontinuierlichen Pumpbetrieb bei variablem Ver- brauch an Fördergut, bzw. auch bei geschlossener Förderlei¬ tung.
Im unteren Endbereich des Filterraumes 45 ist gegebenen¬ falls eine Entleerungsleitung 52 mit einem Entleerungsven- til 53 angeordnet, so dass zum Entnehmen der Filterpatrone 46 das Fördergut aus dem Filterraum 45 abgelassen und vor¬ zugsweise einem Vorratsbehälter zugeführt werden kann.
Fig.3 zeigt eine Ventilvorrichtung 20, die vorteilhaft an- stelle des passiven zweiten Rückschlagventiles 6 eingesetzt wird, um den unterbrochenen Fördergutaustritt aktiv zu re¬ geln. Die Ventilvorrichtung 20 ist aber auch unabhängig von der Fördervorrichtung vorteilhaft einsetzbar. Die darge¬ stellte Ausführungsform der Ventilvorrichtung 20 umfasst ein dreiteiliges Gehäuse 21, in dem ein zentrales Ventil¬ teil 22 entlang seiner Längsachse verschiebbar angeordnet ist. In einem ersten Teil 21a des Gehäuses 21 ist eine Ein¬ trittsöffnung 23 vorgesehen. Von der Eintrittsöffnung 23 erstreckt sich ein Eintrittsbereich 24 bis zu einem ver- schliessbaren Endbereich 25. Im verschlossenen Zustand liegt ein Dichtungselement 26 des Teiles 22 am Endbereich 25 von aussen auf. Das Dichtungselernent 26 ist mittels ei¬ ner Schraube 27 und einer Unterlagsscheibe 28 am Teil 22 befestigt. Durch eine Verschiebung des Teiles 22 gegen die Öffnung 23 entsteht ein Durchtrittskanal 29 von der Öffnung 23 zwischen den Teilen 21a und 22 zu einem Austrittsbereich 30.
Im mittleren Bereich des Teils 22 ist eine Membran 31 in ihrem zentralen Bereich am Teil 22 befestigt. Der radial äussere Bereich der Membran 31 ist zwischen den aneinander anschliessenden Gehäuseteilen 21a und 21b festgeklemmt, so dass zwischen der Innenfläche des Gehäuses 21 und der Aus- senfläche des zentralen Teiles 22 zwei durch die Membran 31 dicht voneinander abgetrennte Ringräume entstehen. Der, der Eintrittsöffnung 23 zugewandte, erste Ringraum 33 ent¬ spricht im wesentlichen dem Durchtrittskanal 29 für das Fördergut. Der zweite Ringraum 34 ist im zweiten Gehäuse¬ teil 21b und gegebenenfalls auch teilweise im dritten Ge¬ häuseteil 21c angeordnet. Durch eine Zuleitung 35, die ra¬ dial und auch etwas axial durch den dritten Gehäuseteil 21c führt, kann ein Betätigungsfluid in den zweiten Ringraum 34 eintreten und die Membran 31 mitsamt dem zentralen Teil 22 gegen die Eintrittsöffnung 23 verschieben. Um die Verschie¬ bung des zentralen Teils 22 gegen die Eintrittsöffnung 23 zu ermöglichen, ist in einem der Membran zugewandten Stirn¬ bereich des Gehäuseteiles 21a eine trichterförmige Ausneh- mung 32 vorgesehen. Wird die Druckbeaufschlagung des zwei¬ ten Ringraumes 34 unterbrochen, so wird der zentrale Teil 22 von einer vorzugsweise im zweiten Ringraum 34 angeordne¬ ten Schliessfeder 36 wieder in die Schliessposition, bei der das Dichtungselement 26 am Endbereich 25 dicht ansteht, verschoben.
Eine Rücksaugbohrung 40 erstellt eine Verbindung zwischen dem Austrittsbereich 30 und der trichterförmigen Ausnehmung 32. Beim Schliessen der Öffnung zwischen dem Dichtungsele- ent 26 und dem Endbereich 25 vergrössert sich ein Rücksau¬ graum 41 zwischen der Membran 31 und der Ausnehmung 32. Da¬ bei wird über die Rücksaugbohrung 40 Fördergut aus dem Aus- - 12 -
trittsbereich 30 in den Rücksaugraum gesogen und somit wird ein Nachtropfen verhindert.
An dem, im dritten Gehäuseteil 21c liegenden, freien Ende des zentralen Teiles 22 ist vorzugsweise ein scheibenförmi¬ ges Teil 37 mittels einer Stellschraube befestigt. Das Teil 37 bildet einen Anschlag für die Feder 36. Um das Betäti- gungsfluid von der Zuleitung 35 zur Membran strömen zu las¬ sen, ist im scheibenförmigen Teil 37 eine axiale Bohrung 39 vorgesehen. Eine zentrale Öffnung im dritten Teil 21c wird mit einem Schliessteil verschlossen.
Fig.4 zeigt die vorteilhafte Kombination einer erfindungs- ge ässen Fördervorrichtung 1 (vgl. Fig.2) mit einer erfin- dungsgemässen Ventilvorrichtung 20'. Zur Verbindung der beiden Vorrichtungen führt ein Verbindungskanal 42 von der Austragsöffnung 7 der Fördervorrichtung zur Eintrittsöff¬ nung 23 der Ventilvorrichtung 20'. Die dargestellte Ventil¬ vorrichtung 20' umfasst zwei Membranen 31a und 31b, die je über Zuleitung 35a und 35b mit einem Druckfluid beauf¬ schlagbar sind. Indem der Druck auf zwei Membranen wirkt, verdoppelt sich die resultierende Betätigungskraft. Gegebe¬ nenfalls werden auch mehr als zwei Membranen eingesetzt.
Bewegungen der Membran 31a im Rücksaugraum 41 sind möglich, weil durch die Rücksaugbohrung 40 Fördergut ein- und aus¬ treten kann. Um die Beweglichkeit der Membran 31b zu ge¬ währleisten, ist eine Ausgleichsbohrung 40' durch das Ge¬ häuse 21 in die trichterförmige Ausnehmung 32' bei der Me - bran 31b vorgesehen, so dass eine Verbindung zur Umgebung entsteht. Um den druckbeaufschlagten Bereich entlang des zentralen Teils 22 einzuschränken, sind Dichtungen 34a und 34b zwischen dem zentralen Teil 22 und dem Gehäuse 21 ange¬ ordnet. Die Abschnitte des Teiles 22 werden durch die Schraube 27' zusammengehalten. Um ein synchrones Arbeiten der Fördervorrichung 1 und der Ventilvorrichtung 20 zu ge¬ währleisten wird der Arbeitsfluidraum 8 über eine Anschlus- söffnung 44 mit derselben Antriebsvorrichtung verbunden wie die Zuleitungen 35a und 35b.
Fig.5 zeigt eine Fördervorrichtung, die im wesentlichen aus drei zusammenwirkenden Teilvorrichtungen besteht. Eine er¬ ste Teilvorrichtung 55 umfasst mindestens eine Druckluft¬ quelle 56, die über mindestens eine Druckstösse erzeugende Druckstossvorrichtung, vorzugsweise ein steuerbares Magnet¬ ventil 57 mit einer Speiseleitung 58 verbunden ist. Die Druckstossvorrichtung kann etwa auch mechanisch im Sinne eines Widders, elektromechanisch oder pneumatisch, z.B. als Schlauchventil, ausgebildet sein. Zwischen den Druckstössen kann der Überdruck in der Speiseleitung 58 vorzugsweise über das Ventil 57 und eine Druckausgleichsleitung 59 abge- baut werden. Indem gegebenenfalls eine Steuerungsvorrich¬ tung 97 über eine Steuerleitung mit der Druckstossvorrich¬ tung 57 und gegebenenfalls auch mit der Druckluftqelle 56 verbunden ist, können beliebige Pulsfolgen und Pulsformen erzeugt werden, die der jeweiligen Anwendung entsprechen.
Von der Speiseleitung 58 führen Anschlussleitungen 58' vor¬ zugsweise über Ventilanordnungen 60, beispielsweise paral¬ lel angeordnete Ventilpaare, die je ein vorzugsweise ver¬ stellbares Drosselventil 60a und ein gegebenenfalls betä- tigbares Absperrventil, insbesondere ein pneumatisches
Rückschlagventil 60b umfassen, zu einer zweiten und einer dritten Teilvorrichtung 61 und 62, in denen Membranen durch Druckluftstösse zur Auslenkung gebracht und durch Federn rückgestellt werden. Gegebenenfalls erfolgt die Luftdruck- beaufschlagung mindestens zweier, insbesondere aber aller betätigbaren Membranen voneinander unabhängig. Das heisst jeder unabhängig betätigten Membran ist eine steuerbare Druckstossvorrichtung, bzw. ein Magnetventil 57 und gegebe¬ nenfalls eine Ventilanordnung 60, die vorzugsweise über ei- ne Steuerleitung von der Steuerungsvorrichtung 97 steuerbar ist, zugeordnet, so dass die Membranen mit beliebigen Pha¬ senlagen und Pulsformen betätigt werden können. Bei der zweiten Teilvorrichtung 61 handelt es sich um eine Pumpvorrichtung mit einer Übertragungsmembran 16, einer Pumpmembran 2 und einem zwischen diesen Membranen angeord¬ neten Übertragungs-Fluidraum 15 mit einer Kopplungsvorrich- tung 11. Die Kopplungsvorrichtung 11 umfasst vorzugsweise mindestens ein steuerbares Ventil, insbesondere ein ver¬ stellbares Drosselventil, so dass auch die Kopplungsvor¬ richtung mit der Steuerungsvorrichtung verbindbar ist. Im Unterschied zur Pumpvorrichtung gemäss Fig.2 wird die Über- tragungsmembran 16 in der Anordnung gemäss Fig.5 nicht durch alternierende Über- und Unterdrücke im Arbeitsflui¬ draum 8 bewegt, sondern lediglich durch Druckstösse im Arbeitsfluidraum 8 ausgelenkt. Zwischen den Druckstössen wird die Übertragungsmembran 16 durch eine Rückstellvor- richtung 63 gegen den Arbeitsfluidraum 8 zurückgestellt.
Während des Rückstellens kann Arbeitsfluid, bzw. Luft beim Ventil 57 über die zwischen den Druckstössen geöffnete Druckausgleichsleitung 59 entweichen. Gegebenenfalls ist die Rückstellvorrichtung 63 direkt der Pumpenmembran 2 zu- geordnet. Eine Rückstellvorrichtung mit Druckfedern auf ei¬ ner ersten Seite einer Membran kann auch durch eine Rück¬ stellvorrichtung mit Zugfedern auf der zweiten Seite der Membran ersetzt werden, wobei die Membran dann mit einem Teil der Rückstellvorrichtung verbunden sein muss.
Da die pneumatischen Rückschlagventile 60b während der Druckstösse geschlossen sind, können sich diese Druckstösse nur durch die Drosselventile 60a gegen die zu betätigenden Membrane ausbreiten, was zu einer Dämpfung des Stossverlau- fes führt. Während der Rückstellphasen wird das Arbeits¬ fluid gegen das Ventil 57 durch die Ventilanordnung 60 be¬ wegt. Vorzugsweise sind die Rückschlagventile 60b und die Druckausgleichsleitung 59 in dieser Bewegungsrichtung ge¬ öffnet, so dass das Rückstellen im wesentlichen ungehindert erfolgen kann. Bei Fördergut, das etwa bei starken Saug¬ bzw. Unterdruckphasen zu schäumen beginnt, wird vorzugs¬ weise auf das Rückschlagventil 60b verzichtet oder es wird gerade umgekehrt eingesetzt, so dass die Bewegung des Ar- beitsfluides während der Rückstellphase gedrosselt erfolgt.
Die Rückstellvorrichtung 63 umfasst vorzugsweise mindestens eine, insbesondere aber zwei oder vier Rückstellfedern 64, die einen Rückstellteil 65 gegen die Übertragungsmembran 16 und diese somit gegen den Arbeitsfluidraum 8 drücken. Ei¬ nerseits müssen die Federkonstanten so gewählt sein, dass ein auf die Übertragungsmembran 16 wirkender Druckstoss des Arbeitsfluids die Membran 16 und den Rückstellteil 65 gegen die Federn 64 in Richtung der Membran 2 bewegt. Bevorzugt wird als Rückstellkraft der Federn 64 eine Kraft gewählt, die etwa 1 bar über dem Umgebungsdruck liegt, so dass mit einem Druckantrieb von 2 bar über dem Umgebungsdruck eine Förderleistung von 1 bar erzielbar ist und beim Ansaugen die Ansaugförderleistung ebenso 1 bar beträgt. Daraus ergibt sich ein stressfreies Dosieren des Fördergutes. Der Rückstellteil 65 bietet aber andererseits vorteilhafterwei¬ se und gegenüber der Anordnung nach Fig. 2 betrachtet, den Vorteil, dass der Förderdruckstoss mit sehr hohem
(stossartig) Druck arbeiten kann (z.B. mit sehr hohem Luftdruck) , da die Membrane durch den Teil 65 abgestützt und so vor Beschädigungen geschützt ist. Der Rückstellteil 65 presst dabei das Ubertragungsfluid durch die Kopplungs- Vorrichtung 11, so dass die Pumpmembran gegen den Aufnahme¬ bereich 3 des Fördergutes ausgelenkt und das Fördergut gefördert wird. Andererseits müssen die Federkonstanten so gewählt sein, dass die Federn 64 zwischen den Druckstössen das Rückstellen und das damit einhergehende Ansaugen von Fördergut durch das erste Rückschlagventil 5 ermöglichen.
Der Aufbau der PumpVorrichtung bzw. der Teilvorrichtung 61 ist vorzugsweise so gewählt, dass ein einfaches Demontie¬ ren, insbesondere für Reinigungszwecke möglich ist. Dazu sind im wesentlichen vier Grundteile vorgesehen. Ein erstes Grundteil 66 umfasst den Aufnahmebereich 3 und ein zweites Grundteil 67 die Kopplungsvorrichtung 11. Ein drittes Grundteil 68 umgibt den Rückstellteil 65 und ein viertes Grundteil umfasst den Arbeitsfluidraum 8. Zwischen dem er¬ sten und zweiten Grundteil ist die Pumpmembran 2 und zwi¬ schen dem dritten und vierten Grundteil die Übertragungs¬ membran 16 angeordnet. Indem der dritte Grundteil 68 und die Rückstellvorrichtung 63 weggelassen werden, erhält man eine Pumpvorrichtung, die mit Stoss- und Saugbewegungen des Arbeitsfluides betrieben wird. Da die Fluidräume der ein¬ zelnen Grundteile gut zugänglich sind, ist eine gründliche Reinigung mit kleinem Aufwand möglich.
An die Austrittsöffnung 7 wird etwa ein Rückschlagventil und eine Förderleitung, vorzugsweise aber eine Ventilvor¬ richtung 62 angeschlossen. Der Nachteil eines Rückschlag¬ ventils besteht darin, dass zum Verschliessen des Ventils zumindest eine äusserst kurzzeitige Rückströmung in der
Förderleitung erzeugt werden muss. Um eine im wesentlichen konstante Förderung zu erzielen, bzw. kurzzeitige Über¬ oder Unterdrücke zu verhindern, soll beim Wechseln zwischen den beiden Pumpphasen, Fördern und Saugen, das Schliessen und Öffnen ohne Druckstösse erfolgen. Zum Öffnen und
Schliessen eines Förderleitungsabschnittes 69 sieht die Ventilvorrichtung 62 mindestens ein betätigbares Schliessteil 70 vor, das mit einem Schliessbolzen 71 mem¬ branartig mit einem zylindrischen und gegen die Spitze ke- gelförmigen Vorstehteil 71a in einem kegelförmigen Durch¬ trittsbereich 72 der Förderleitung 69 bewegbar ist. Da die Förderleitung 69 aus dem Kegelspitzbereich des kegelförmi¬ gen Durchtrittsbereiches 72 weiterführt, ist die Förderlei¬ tung verschlossen, wenn der Schliessbolzen 71 in Förder- richtung gegen den Kegelspitzbereich gepresst wird.
Der Schliessbolzen umfasst eine Membran zwischen seinen Be¬ reichen 71a und 71b. Dieser Aufbau entwickelt eine Schutz¬ wirkung für die Membrane 71b, da an diese von beiden Seiten Druckeinwirkung stattfindet und zwar über die Steuerleitung 81 und die Förderleitung 7 mit dem Fördergut. Die Grundfläche des kegelförmigen Durchtrittsbereiches 72 wird von einem radial nach aussen stehenden und radial aus- sen zwischen einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil 73 und 74 gefassten Bereich 71b des elastischen Schliessbol- zens 71 gebildet. Der Eintritt der Förderleitung 69 in den kegelförmigen Durchtrittsbereich 72 ist im ersten Gehäuse¬ teil 73 in der Kegelmantelfläche radial aussen neben dem zylindrischen Abschnitt des Vorstehteiles 71a angeordnet. Um den Schliessbolzen 71 in die Schliessposition zu brin- gen, ist im zweiten Gehäuseteil 74 eine Schliessfeder 75 angeordnet, die ihn über eine mit ihm verbundene erste Hülse 76 vom zweiten Gehäuseteil 74 gegen das erste Gehäu¬ seteil 73 presst.
Um den Schliessbolzen 71 gegen die Feder 75 in eine Öff¬ nungsposition bewegen zu können, ist zwischen dem zweiten und einem daran anschliessenden dritten Gehäuseteil 77 eine Öffnungsmembran 78 radial aussen festgeklemmt und zentral mittels zweier Klemmscheiben 80 und einer ersten Schraube 79 mit dem Schliessbolzen 71 verbunden. Durch eine erste Anschlussöffnung 81 im zweiten Gehäuseteil 74 gelangt Ar¬ beitsfluid in den Hohlraum mit der Öffnungsfeder 75 und durch mindestens eine Verbindungsöffnung 82 in einen an die Membran 78 angrenzenden ersten Halbraum 83, dem auf der an- deren Membranseite ein zweiter, mit der Umgebung verbunde¬ ner, Halbraum zugeordnet ist. Da die durch das Arbeitsfluid druckbeaufschlagte Fläche der Membran 78 grösser ist als die gegenüberliegende druckbeaufschlagte Fläche des Schliessbolzens 71, kann das Arbeitsfluid das Schliessteil 70 von der Förderleitung 69, 72 weg in eine Öffnungspositi¬ on bringen.
Um zu verhindern, dass die Vor- und Rückbewegung des Schliessbolzens 71 beim Schliessen und Öffnen der Förder- leitung zu unerwünschten Druckschwankungen bzw. Vor- und Rückbewegungen von Fördergut in einem Austrittsbereich 85 der Förderleitung führt, umfasst die Ventilvorrichtung 62 vorzugsweise eine Kompensationseinrichtung 86, die Förder- gut aufnehmen und abgeben kann. Die Kompensationseinrich¬ tung 86 umfasst ein viertes Gehäuseteil 87, das dem zweiten Gehäuseteil 74 gegenüberliegend am ersten Gehäuseteil 73 angeordnet ist. Dabei schliesst eine erste, radial aussen zwischen dem ersten und vierten Gehäuseteil 73 und 87 ge- fasste, Kompensationsmembran 88 an den Austrittsbereich 85 an. Diese erste Membran 88 umfasst einen zentralen Zapfen 88', der in einer zweiten Hülse 89 aufgenommen ist und in dem eine zweite Schraube 90 festgeschraubt ist. Zwischen der Hülse 89 und der Membran 88 ist eine Scheibe 89' ange¬ ordnet. Die Schraube 90 klemmt den zentralen Bereich einer zweiten Kompensationsmembran 91 zwischen der Hülse 89 und einer Scheibe 92 fest, so dass die beiden Membranen 88 und 91 miteinander verbunden sind. Die zweite Membran ist ra- dial aussen zwischen dem vierten und einem daran anschlies- (senden fünften Gehäuseteil 93 gefasst.
Durch eine Feder 94 werden die Hülse 89 und mit ihr die beiden Kompensationsmembranen 88 und 91 gegen das fünfte Gehäuseteil gedrückt, so dass von der ersten Membran 88
Fördergut aus dem Austrittsbereich 85 gegen den vierten Ge¬ häuseteil angesaugt wird. Um die angesaugte Menge auf eine gewünschte Grosse zu begrenzen, ist vorzugsweise eine, die Membranbewegung begrenzende, Stellschraube 95 im fünften Gehäuseteil 93 angeordnet. Das angesaugte Fördergut ist durch eine Ausstossbewegung der Membran 88 gegen den Aus¬ trittsbereich 85 wieder ausstossbar. Um diese Ausstossbewe¬ gung zu erzeugen, wird die zweite Membran 91 vom fünften Gehäuseteil 93 her über eine zweite Anschlussöffnung 96 mit Druckluft beaufschlagt.
Die rücksaugenden Ventilvorrichtungen 20 und 20' gemäss den Fig.3 und 4 haben nur ein bewegbares Teil, so dass die rücksaugende Membran 31 und das Schliesselement 26 immer synchron bewegt werden. Daher erfolgt das Rücksaugen genau während des Schliessvorganges. Bei der Ventilvorrichtung 61 gemäss Fig.5 ist das Schliessteil 70 nicht mit der Kompen¬ sationsmembran 88 verbunden. Daher können sie sowohl syn- chron als auch asynchron betätigt werden. Die Betätigungs¬ art hängt von der Druckbeaufschlagung der Membranen 91 und 78 ab. Werden diese mit synchronen Druckpulsen betätigt, so ist das Schliessen und Rücksaugen synchron und verhindert so das Entstehen von durch das Schliessen und Öffnen be¬ dingten Fördergutbeschleunigungen im Austrittsbereich 85.
Durch das Betätigen der Membranen 91 und 78 mit je eigenen Druckpulsfolgen besteht zudem die Möglichkeit, bereits bei offener Förderleitung 69 mit der Membran 88 Fördergut anzu¬ saugen und dieses bei durch das Schliessteil 70 geschlosse¬ ner Förderleitung in den Austrittsbereich 85 auszustossen. Dabei würde das Ansaugen und Ausstossen nicht nur zum Kom¬ pensieren der durch die Vor- und Rückbewegung des Schliess- bolzens 71 erzeugten Bewegungen von Fördergut verwendet, sondern auch zum Fördern von Fördergut bei vom Schliessteil 70 geschlossener Förderleitung. Es versteht sich von selbst, dass das Ansaugvolumen der Membran 88 beim oben be¬ schriebenen Einsatz etwa der Fördermenge während eines hal- ben Pumpzyklus entsprechen muss.
Ein vergleichmässigter Fördergutfluss, oder gegebenenfalls auch gewünschte Förderschwankungen entstehen durch ein op¬ timales Zusammenspiel der Pumpvorrichtung 61, der Ventil- Vorrichtung 62, bzw. der Schliess- und Rücksaugteile der¬ selben, sowie der ersten Teilvorrichtung 55, die die Betä¬ tigungsmembrane 16, 78 und 91 mit Druckpulsen beaufschlägt. Gegebenenfalls werden mindestens zwei Fördervorrichtungen kombiniert, insbesondere indem die Betätigungs-Druckpulse der beiden Vorrichtungen mit einstellbaren Phasendifferen¬ zen erfolgen. Durch das Zusammenführen der Fördermengen der kombinierten Vorrichtungen entsteht ein hochpräziser Do- sierfluss.
Im Austrittsbereich 85 oder direkt nach dem Austritt aus der Ventilvorrichtung 62 wird gegebenenfalls zumindest ein Parameter des Fördergutflusses gemessen. Dazu ist etwa eine Messeinheit 98 mit einem Druck- und insbesondere einem Ul- traschallströmungssensor vorgesehen, welche Einheit über ein Verbindungskabel mit der Steuervorrichtung 97 verbunden ist. In Abhängigkeit der gemessenen Parameter wird minde¬ stens eine Druckstossvorrichtung 57 und/oder eine Ventilan- Ordnung 60 und/oder eine steuerbare Kopplungsvorrichtung 11 gesteuert. Aus der EP 264 934 A2 ist eine Steuerung eines mit zwei Pumpkolben verbundenen Pumpenschrittmotors in Ab¬ hängigkeit eines gemessenen Druckverlaufs bekannt. Anstelle der Variation der Drehgeschwindigkeit während eines Drehzy- klus sieht eine bevorzugte Lösung der erfindungsgemässen Fördervorrichtung die Steuerung von Druckstossfolgen und/oder von Druckstossformen, vorzugsweise mittels steuer¬ baren Ventilen vor.
Obwohl die Ausführungsform gemäss Fig.5 bevorzugt mit einem kompressiblen Arbeitsmedium, wie etwa Luft betrieben wird, sind auch im wesentlichen inkompressible Arbeitsmedien ein¬ setzbar. Das Arbeitsmedium kann vom Antrieb jeweils entwe¬ der in alternierende Stoss- und Saugbewegung oder aber in eine gepulste Stossbewegung versetzt werden.
Es versteht sich von selbst, dass die beschriebenen Merkma¬ le der verschiedenen Ausführungsformen beliebig zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden können. Die gemäss Fig.2, 4 und 5 zusammengestellten Teilvorrichtungen, näm¬ lich die Pumpvorrichtungen 1 und 61, die Filtervorrichtung 19 und die Ventilvorrichtungen 20, 20* und 62 sind ver¬ schieden kombinierbar, insbesondere ist etwa die Filtervor¬ richtung 19 auch im Anschluss an eine Ventilvorrichtung 20, 20', 62 einsetzbar. Die kompakte Ausbildung und die Mög¬ lichkeit, die einzelnen Teile modulartig zusammenzubauen, sind Vorteile dieser Erfindung. Zudem sind die Teilvorrich¬ tungen auch einzeln einsetzbar, insbesondere sind die Ven¬ tilvorrichtungen 20, 20' und 62 auch unabhängig von den Pumpvorrichtungen neu und erfinderisch.
Es versteht sich von selbst, dass die beschriebenen Merkma¬ le der verschiedenen Ausführungsformen beliebig zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden können. Die kompakte Ausbildung und die Möglichkeit, die einzelnen Teile modu¬ lartig zusammenzubauen, sind Vorteile der Erfindung. Am deutlichsten kann man dies bei der beispielhaften und bevorzugten Kombination der Einzelbauteile gemäss Fig.9 erkennen. Dort ist eine Pumpe le (aus Fig.5) kombiniert mit einem Filter 19a (Prinzip aus Fig.2) und weiters bevorzugt, jedoch darauf nicht eingeschränkt mit einer Ventilvorrich¬ tung 62 (gemäss Fig.5). Verbessert gegenüber der Filtervor- richtung 19 nach Fig.2 ist bei dem Filter 19a lediglich der Filterkopf 105b, der eine Gassammelausnehmung 106 aufweist, die beim Befüllen des Filterraums mit Flüssigkeit hilfreich ist, um das Gas (Luft) aus dem Filterraum entweichen zu lassen und so über die Leitung 107 für eine vollständige Entlüftung zu sorgen, die der Steigerung der Präzision in der Flüssigkeitsdosierung dient. Die Gasfreiheit verhin¬ dert unerwünschte Komprimierungseffekte im Flüssigkeitsför¬ derweg.
Fig 9 offenbart jedoch auch einen eigenen unabhängigen Erfindungsgedanken: Zur einfachen und schnellen Montage sind die Einzelteile der Fördervorrichtung zumindest an ihren Aussenkonturen im wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut und mittels Spannringen 108 zusammengehalten.
Fig.10 zeigt beispielhaft einen solchen rotationssymmetri¬ schen Aufbau der Pumpe le in Explosionsdarstellung. Die symbolisch angedeuteten Verschlusspfropfen 109 werden benutzt, um nicht näher dargestellte Einfüll- bzw. Entlüf- tungsöffnungen der Pumpe zu verschliessen. Die Schrauben 110 spannen die Pumpe über einen halbkonischen Spannring 112a druckdicht zusammen, wobei Dichtringe 111 vorgesehen sind.
Fig.11 zeigt eine weitere Variante, insbesondere für den Druckstossantrieb mittels Fluid. Eine Übertragungsmembran 16b überträgt einen Druckstoss gegen die Kraft der Feder 64b, die einen Rückstellteil 65b trägt, aus einem Arbeits- fluidraum 8 in den Pumpenmembran-Betätigungsraum 10a. Alle dargestellten Federn 64 könnten selbstverständlich im Rahmen der Erfindung durch mechanische Zugfedernäquivalente ersetzt werden.
Eine besondere Ausführung ergibt sich dann, wenn als Feder ein Gasfederspeicher benutzt wird, insbesondere ein Vakuum¬ speicher, wie in Fig.2 mittels Doppelpfeil 112 symbolisch angedeutet. An der Bohrung 17 wirkt gemäss dieser Variante ventilgesteuert einmal ein Über- und einmal ein Unterdruck, wobei der Unterdruck aus einem die Rückstellfederkraft erzeugenden nicht dargestellten Vakuumspeicher stammt.
Abgesehen davon liegen im Rahmen der Erfindung natürlich auch - insbesondere für das Zusammenwirken mit den von Anspruch 1 unabhängigen Details - Varianten, die ohne Rückstellfeder operieren, indem diese eine antriebsgesteu¬ erte Zwangsrückstellung vorsehen. So könnte beispielsweise die Antriebsnocke 9a durch eine Kurbelstange ersetzt wer- den, die an dem Kolben 100b angelenkt ist.
Anstelle der Ventile 5 könnten bei weiteren erfindungsge- mässen Varianten auch Ventile 77 gemäss Fig. 5 mit Vorteil zum Einsatz gelangen. Die sich daraus ergebenden Möglich- keiten der Zwangssteuerung führt zu einer weiteren Präzi¬ sion der Förderleistung, da ein allfälliges Ventilspiel entfällt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Fördervorrichtung (1) mit einer Pumpenmembran (2) auf deren ersten Seite ein Aufnahmebereich (3) für das zu fördernde Gut anschliesst und die von einer Antriebs¬ vorrichtung alternierend ausgelenkt wird, wobei minde¬ stens ein Rückschlagventil (5) im Ansaugbereich (4) so angeordnet ist, dass das Gut aufgrund der Membranbewe¬ gung in einer Förderrichtung bewegt wird, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung eine den Förder-Druckstoss reduzierende Kopplungsvorrichtung
(11) umfasst, die direkt an die Pumpenmembran (2) an¬ schliesst, und dass dem den Förderdruckstoss erzeugen¬ den Glied mindestens ein Federglied (64), zugeordnet ist, so dass die druckstossbedingte Auslenkung der Mem¬ bran (2, 16) gegen eine Rückstellkraft erfolgt, bzw. so dass das Ansaugen von Fördergut nach Beendigung der Förderdruckaufbringung selbsttätig erfolgt.
2. Fördervorrichtung (1) nach Anspruch 1 mit einem Arbei¬ tsfluid, das in einem Arbeitsfluidraum (8) von der An¬ triebsvorrichtung direkt in alternierende Bewegung ver¬ setzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopp¬ lungsvorrichtung (11) einen an der zweiten Seite der Pumpenmembran (2) anschliessenden Pumpenmembran-Betäti¬ gungsraum (10) und mindestens eine Reduktionsleitung
(12) bzw. ein Drosselventil umfasst, so dass die von der AntriebsVorrichtung erzeugten Druckstösse im Arbei¬ tsfluid nach dem Durchtritt durch die Reduktionsleitung (12) mit weniger schnellen Druckanstiegen und somit mit kleineren Beschleunigungen der Pumpenmembran (2) ein¬ hergehen, wobei das Arbeitsfluid durch eine beliebige Druckstossvorrichtung (9), vorzugsweise durch einen hin- und herbewegten Kolben, in Bewegung versetzbar ist.
3. Fördervorrichtung (1) nach Anspruch 1 mit einem Arbei¬ tsfluid, das in einem Arbeitsfluidraum (8) von der An- triebsvorrichtung direkt in alternierende Bewegung ver¬ setzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopp¬ lungsvorrichtung (11) einen an der zweiten Seite der Pumpenmembran (2) anschliessenden Pumpenmembran-Betäti- gungsraum (10), mindestens eine Reduktionsleitung (12) bzw. ein Drosselventil und mindestens eine Übertra¬ gungsmembran (16) , die einen Ubertragungsraum (15) mit einem Übertragungsfluid zwischen dem Arbeitsfluidraum (8) und der Pumpenmembran (2) abgrenzt, umfasst, so dass die von der Antriebsvorrichtung erzeugten Druck¬ stösse vom Arbeitsfluid über die mindestens eine Uber- tragungsmembran (16) in das Übertragungsfluid übergehen und dort nach dem Durchtritt durch die Reduktionslei¬ tung (12) mit weniger schnellen Druckanstiegen und so- mit mit kleineren Beschleunigungen die Pumpenmembran
(2) oder eine Übertragungsmembran (16) in Bewegung ver¬ setzen, wobei kompressibles oder gegebenenfalls inkom- pressibles Arbeitsfluid durch eine beliebige Druck¬ stossvorrichtung (9) , vorzugsweise durch einen hin- und herbewegten Kolben, in Bewegung versetzbar ist.
4. Fördervorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Reduktionsleitung (12) mindestens eine Rückströmleitung (13) mit minde- stens einem Rückschlagventil (14) so vorgesehen ist, dass das Rückschlagventil (14) geschlossen ist, wenn das Fluid gegen die Pumpenmembran (2) strömt und offen ist, wenn das Fluid von der Pumpenmembran (2) weg¬ strömt.
5. Fördervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (64) mit minde¬ stens einer Membran (2, 16) als Rückstellvorrichtung (63) zusammenwirkt.
6. Fördervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Ausströmseite der Fördervorrichtung eine Filtervorrichtung (19) angeord¬ net ist.
7. Fördervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Ausströmseite der
Fördervorrichtung ein Rückschlagventil (6), vorzugs¬ weise aber eine betätigbare Ventilvorrichtung (20,20' ,61) mit einer Einströmöffnung (23), einer Aus¬ strömöffnung (30) und einem verschliessbaren Verbin- dungskanal (29,69) angeordnet ist, die während der För- derstösse das Fördergut durchströmen lässt und während der Förderunterbrüche das Fördergut zurückhält.
8. Fördervorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Ventilvorrichtung (20,20',61) ein
Gehäuse (21,73,74,77,87,93), mindestens ein darin be¬ wegbares Teil (22,70,89), wobei jedes Teil über minde¬ stens eine, gegebenenfalls aber über zwei, Ventilmem¬ branen (31,31a,31b,78,71, 88,91) mit dem Gehäuse (21,73,74,77,87,93) verbunden ist und ein Schliessele- ment (26,71) umfasst, das in einer Schliessposition die Ventilvorrichtung (20,20' ,61) verschliesst und dadurch den Fördergutdurchtritt unterbricht, wobei das beweg¬ bare Teil (22,70,89) durch die einseitige Beaufschla- gung mindestens einer Ventilmembran (31,31a,31b, 88) mit Druckfluid betätigbar und durch ein Rückstellelement, vorzugsweise eine Feder (36,75), bei fehlender Druckbe¬ aufschlagung rückstellbar ist.
9. Fördervorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Verbindungskanal (29,85) mit einer Seite einer Rücksaugmembran (31,31a,31b,88) in Verbin¬ dung steht, wobei das Kanalvolumen vorzugsweise bei der Ventil-Schliessbewegung durch die Bewegung der Rücks- augmembran (31,31a,31b, 88) vergrösserbar und insbeson¬ dere bei der Ventil-Öffnungsbewegung verkleinerbar ist.
10. Fördervorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Druckbeaufschlagung der Ven¬ tilmembran (31,31a,31b,78,91) durch das Arbeitsfluid die druckbeaufschlagten Ventilmembranseiten über Ver- bindungsleitungen mit dem Arbeitsfluidraum (8) verbun¬ den sind.
11. Fördervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schliess- und die Rücksaugmembran vorzugsweise gemeinsam, gegebenenfalls aber getrennt, bewegbar sind.
12. Fördervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ventil (5,77) im Förderweg, vorzugsweise das Eintrittsventil (5) für Fördergut - insbesondere über ein Druckfluid zwangsgesteuert ist.
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