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Als Membranpumpe ausgebildete Dosierpumpe zur Förderung hochexplosiver
Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine als Membranpumpe ausgebildete Dosierpumpe
zur Förderung hochexplosiver Flüssigkeiten, beispielsweise von Salpetersäureestern,
mit pneumatisch betätigter Fördermembran und zwei den Flüssigkeitszu- und -abfluß
zur bzw. von der Pumpenkammer steuernden, ebenfalls pneumatisch betätigten Membranen,
wobei das die Membranen betätigende Medium zentral gesteuert wird.
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Eine bekannte Pumpe der eben beschriebenen Art weist zwei diametral
sich gegenüberliegende Ventilkammern und eine wesentlich größere Pumpenkammer auf,
wobei zwischen diesen einzelnen Kammern Verbindungsleitungen vorgesehen sind. Die
zur Betätigung der Membranen vorgesehenen Leitungen weisen dagegen einen wesentlich
geringeren Querschnitt als die Verbindungskanäle zwischen den einzelnen Membranen
auf. Durch die verschiedene Querschnittsbemessung der einzelnen Leitungen und der
Kanäle können mit der bekannten Membranpumpe Druckschwankungen und -stoße innerhalb
der Pumpe nicht vermieden werden; darüber hinaus sind die Verbindungskanäle so angelegt,
daß in der Mittellage der beiden Membranen der Ventilkammern eine Verbindung von
Ein- und Auslaß besteht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine als .XZembranpumpe
ausgebildete Dosierpumpe zu schaffen, bei welcher der in der Pumpe herrschende Druck
nicht über einen bestimmten Maxialdruck steigen kann, wodurch die Pumpe besonders
für hochexplosive Flüssigkeiten verwendet werden kann, da bei einer Förderung derartiger
Flüssigkeiten bereits geringere Druckschwankungen bzw. -stoße zu Explosionen führen
können.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Vermeidung von Druckschwankungen
und -stoßen sowohl die innerhalb der Pumpe vorgesehenen Kanäle als auch die Flüssigkeitszu-
und -ableitüngen und die das Steuermedium führenden, zwischen der Pumpe und einem
als zentrales Steuerorgan ausgebildeten Gasverteilungsventil angeordneten Leitungen
einen geringeren Durchmessser als 2,54 mm aufweisen.
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Für die Steuerung des die Pumpe betätigenden Mediums ist vorzugsweise
ein Gasverteilungsventil vorgesehen, welches drehbar angeordnet ist. Das Gasverteilungsventil
kann derart ausgebildet sein, daß es eine Anzahl von Steuerventilen umfaßt, von
denen beispielsweise jedes elektrisch gesteuert wird und die in bestimmter Folge
betätigt werden.
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Es kann eine größere Pumpe verwendet werden, wenn größere Fördermengen
vorgesehen sind; allerdings ist es vorzuziehen, das Fassungsvermögen der Pumpenkammer
klein zu halten und besser mehrere parallel geschaltete Pumpen zu verwenden. Wenn
es erwünscht ist, daß die Flüssigkeit über eine sehr lange Leitung gefördert werden
muß, können zusätzlich Pumpen vorgesehen werden, die hintereinandergeschaltet sind.
Wenn, wie oben beschrieben, lange Leitungen zwischen jeder Serie derartiger Pumpen
vorgesehen sind, können die Membranpumpen unter dem gleichen Gasdruck laufen, da
der geringere Flüssigkeitsdruck, welcher an den Einlaßventilen erforderlich ist,
durch den Druckabfall längs den Rohrleitungen erreicht wird.
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Die erfindungsgemäßen Dosierpumpen können nach Bedarf in Reihe oder
parallel geschaltet werden.
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In der Zeichnung ist teilweise im Schnitt und teilweise schematisch
eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe dargestellt.
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Die Pumpe weist ein Gasverteilungsventil 1 auf, welches mit dem eigentlichen
mit Membranen versehenen Pumpenaggregat in Verbindung steht, das in senkrechtem
Schnitt dargestellt ist.
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Das Gasverteilungsventil 1 besteht aus einem rotierenden Zylinder,
der von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Gehäuse dicht umschlossen ist.
Die eine Hälfte des rotierenden Zylinders ist derart ausgebildet, daß eine Verteilung
des Gasdrucks ermöglicht wird, während die andere Hälfte so ausgebildet ist, daß
der Gasdruck an die Atmosphäre abgeleitet werden kann. Die die Verteilung des Gasdruckes
ermöglichende Hälfte ist mit teilweise längs des Kreisumfanges verlaufenden Nuten
3 und 4 versehen; die
andere Hälfte ist ebenfalls mit teilweise
längs des Kreisumfanges verlaufenden Nuten 5 und 6 versehen. Durch den dichten Sitz
des rotierenden Zylinders im Gehäuse wirken diese Teilringnuten 3, 4, 5 und 6 wie
innerhalb des Gehäuses vorgesehene Kanäle.
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Das Gehäuse weist sechs Leitungen 7, 8, 9, 10, 11 und 12 auf. Während
einer Teildrehung des Ventils 1 kommt die Nut 3 mit der Leitung 7 und während eines
anderen Teiles der Drehung mit der Leitung 9 in Verbindung; während der Drehung
sind die Leitungen 7 und 9 durch die Nut 3 miteinander verbunden, jedoch kommt diesem
Vorgang keine Bedeutung zu. In ähnlicher Weise wird die Nut 4 mit der Leitung 10,
die Nut 5 mit der Leitung 11 und die Nut 6 mit der Leitung 8 oder der Leitung 12
verbunden. Die Leitungen 8 und 12 erhalten durch die Nut 6 niemals miteinander eineVerbindung.
Ein axial imVentil verlaufender Kanal 13 steht einerseits ständig mit der Nut 3
über einen Kanal 14 und mit der Nut 4 über einen Kanal 15 in Verbindung. Ein weiterer
axial im Ventil verlaufender Kanal 16 steht ständig mit der Nut 5 über zwei radiale
Kanäle 17 und mit der Nut 6 über zwei radiale Kanäle 18 in Verbindung. Der axiale
Kanal 13 kann durch eine Leitung 19 über ein Reduzierventi120 mit einer Gasleitung
verbunden sein; dieses Ventil regelt den Gasdruck des Gasverteilungsventils 1; der
dabei erhaltene Druck soll geringer als ein vorherbestimmter Maximaldruck, aber
größer als der Druck der in den Membranteil2 einzuführenden Flüssigkeit sein. Der
axiale Kanal 16 führt ins Freie.
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Der Membranteil 2 weist Kammern 21, 22 und 23 auf. In der Einlaßventilkammer
21 ist eine Membran 24, in der Flüssigkeitskammer 22 eine Membran 25 und in der
Auslaßventilkammer 23 eine Membran 26 angeordnet. Die Einlaßventilkammer 21 ist
durch eine Leitung 27 mit den Leitungen 9 und 12 des Gasverteilungsventils verbunden.
Von der Flüssigkeitskammer 22 führt eine Leitung 28 zu den Leitungen 10 und 11 der
Ventile, und von der Auslaßventilkammer 23 geht schließlich eine Leitung 29 zu den
Leitungen 7 und B. Die Leitungen 27, 28, 29 führen das Steuermedium den drei Kammern
zu.
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Ein Flüssigkeitseinlaß 30 steht mit der Flüssigkeitskammer 22 über
Kanäle 31 und 32 in Verbindung; die Verbindung ist unterbrochen, wenn die Einlaßmembran
24 der Einlaßventilkammer 21 die Kanäle 31 und 32 verschließt. In ähnlicher Weise
ist eine Flüssigkeitsableitung 33 mit der Flüssigkeitskammer 22 durch Kanäle 34
und 35 verbunden; diese Verbindung wird unterbrochen, wenn die Membran 26 in der
Auslaßventilkammer 23 die Kanäle 34 und 35 verschließt. Zwei Kanäle 39 führen von
den Kanälen 32 bzw. 35 zur Flüssigkeitskammer 22. Die Kanäle 36, 37 und 38 haben
einen Durchmesser von weniger als 2,54 mm, um das Entstehen von Luftdruckstößen
und -schwankungen zu verhindern. Den gleichen geringen Durchmesser haben sämtliche
flüssigkeitsfördernden Kanäle in dem eigentlichen, mit Membranen versehenen Pumpenaggregat.
Durch die gleiche Bemessung sämtlicher Leitungen und Kanäle würden etwa auftauchende
Druckschwankungen niemals zur vollen Auswirkung kommen. Dadurch können Explosionen
wirkungsvoll verhindert werden, die bei einer Förderung beispielsweise von Salpetersäureestern
leicht auftreten könnten.
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Das Fassungsvermögen der Flüssigkeitskammer 22 beträgt etwa 6 ccm,
und das Fassungsvermögen der Ventilkammern 21 und 23 beträgt etwa 1,5 ccm. Die Umlaufgeschwindigkeit
des Gasverteilungsventils 1 kann nach Bedarf verändert werden. Eine geeignete Umlaufgeschwindigkeit
ist beispielsweise 30 Umdrehungen j e Minute.
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Die Dosierpumpe ist in der Zeichnung in einer Stellung dargestellt,
die sie etwa beim Beginn der Flüssigkeitsförderung eingenommen hat. Es wird im folgenden
davon ausgegangen, daß die Flüssigkeit am Auslaß 33 einen Gegendruck zu überwinden
hat, der auf die engen Rohrleitungen bzw. Kanäle in dem Förderweg der Flüssigkeit
zurückzuführen ist. Sollte ein derartiger Gegendruck nicht vorliegen, so arbeitet
die Dosierpümpe an sich ebenso genau. In diesem Falle weicht jedoch die Wirkung
des Membranteiles bei jeder Drehung des Gasverteilungsventils 1 etwas von der zu
beschreibenden Arbeitsweise ab.
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Wenn die Leitung 9 mit der Nut 3 und somit mit der Luftzufuhr in Verbindung
steht und die Leitung 12 geschlossen ist, drückt Luft auf die die Kanäle 31 und
32 verschließende Membran 24. Die Leitungen 10 und 7 sind von der Luftzufuhr abgeschlossen,
und die Leitungen 11 und 8 stehen über die Nuten 5 und 6 mit der freien Atmosphäre
in Verbindung; infolgedessen wird kein Druck auf die Membranen 25 und 26 ausgeübt.
Die Flüssigkeitskammer 22 ist mit Flüssigkeit gefüllt, und die Auslaßventilmembran
26 ist in einer Stellung, bei der eine Verbindung zwischen den Kanälen 35 und 34
besteht. Nach einer Drehung des Gasverteilungsventils 1 wird die Leitung 10 mit
der Nut 4 in Verbindung gebracht, und die Leitung 11 wird geschlossen. Auf diese
Weise wird ein Druck auf die Membran 25 ausgeübt, die so weit bewegt wird, daß die
Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer 22 durch die Kanäle 39, 35 und 34 in den
Auslaß 33 gedrückt wird. Bei einer weiteren Drehung des Gasverteilungsventils 1
kommt die Leitung 7 unter Luftdruck, und die Leitung 8 wird verschlossen, so daß
ein Druck auf die Auslaßventilmembran 26 ausgeübt wird. Die Membran 26 wird so weit
bewegt, daß Flüssigkeit aus derAuslaßventilkammer 23 durch den Kanal 34 in den Flüssigkeitsauslaß
33 gedrückt wird; darauf wird dann der Kanal 35 von dem Kanal 34 getrennt.
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Bei einer weiteren Drehung des Gasverteilungsventils 1 wird die Leitung
9 verschlossen und die Leitung 12 zur freien Atmosphäre hin geöffnet; dadurch kann
die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitseinlaß 30 unter Druck über den Kanal 31 einströmen
und die Einlaßventilmembran 24 bewegen, um die Einlaßventilkammer 21 zu füllen und
eine Verbindung mit dem Kanal 32 zu schaffen. Sobald die Leitung 10 abgeschlossen
und die Leitung 11 zur Atmosphäre geöffnet ist, strömt infolge des Flüssigkeitsdruckes
die Flüssigkeit durch die Einlaßventilkammer 21 und über den Kanal 32 weiter; dadurch
wird die Flüssigkeitskammer 22 gefüllt und gleichzeitig die Membran 25 in die in
der Zeichnung dargestellte Stellung bewegt. Bei einer weiteren Drehung des Gasverteilungsventils
1 wird die Leitung 12 abgeschlossen, so daß der Luftdruck über die Leitungen 9 und
27 wirksam und die Einlaßventilmembran 24 betätigt wird, so daß die Flüssigkeit
aus der Einlaßventilkammer 21 über den Kanal 31 in den Flüssigkeitseinlaß 30 zurückströmen
kann; darauf wird dann der Kanal 32 vom Kanal 31 abgetrennt.
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Bei einer weiteren Drehung des Gasverteilungsventils 1 kommt es wieder
in die dargestellte Stellung; dabei wird der Druck von der Auslaßventilmembran 26
abgelassen. Die Flüssigkeit aus der Ableitung 33 unterliegt einem geringen Staudruck
und strömt durch den Kanal 34, so daß die Auslaßventilkammer 33 gefüllt und die
Membran 26 in die dargestellte Stellung bewegt wird, wobei der Kanal 35 mit dem
Kanal 34 in Verbindung kommt. Nunmehr hat eine vollkommene
Umdrehung
stattgefunden, und das Gesamtvolumen der bei diesem Kreislauf durch den Auslaß 33
abgegebenen Flüssigkeit entspricht dem Volumen der Flüssigkeitskammer 22.
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Um eine Schmierung zwischen den Berührungsflächen des rotierenden
Gasverteilungsventils 1 und seinem Gehäuse zu vermeiden, kann zwischen den Berührungsflächen
ein Zwischenraum von 0,05 mm vorgesehen sein; um eine Undichtigkeit zwischen den
Nuten 3, 4, 5 und 6 zu vermeiden, sind in der Zeichnung nicht dargestellte Ringnuten
zwischen den Nuten 3 und 4, 4 und 5 und 5 und 6 vorgesehen, die mit der Atmosphäre
in Verbindung stehen.
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Sollte eine der Membranen 24, 25 oder 26 zerstört werden, so hört
die Pumpe auf, Flüssigkeit zu fördern; die Flüssigkeit kommt also nicht über die
sonst das Steuermedium führenden Leitungen 27, 28 und 29 in das Gasverteilungsventil
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