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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsmembran für Membranpumpen,
die es erlaubt, einen Bruch der Membran während des Betriebes oder im
Stillstand festzustellen.
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Es
sind Kolbenmembranpumpen mit hydraulisch ausgelenkten Membranen
bekannt, bei denen die Membran aus wenigstens drei aufeinanderliegenden
Einzelmembranlagen besteht. Der Zwischenraum zwischen den Einzelmembranlagen
ist mit einer Pufferflüssigkeit
gefüllt.
Die mittlere Membranlage ist mit Schlitzen versehen, die über eine
Bohrung mit einer Anzeigevorrichtung in Verbindung stehen. Bei einem
Membranbruch tritt in den Zwischenraum zwischen den Einzelmembranlagen
zusätzlich
zum Puffer Förder-
oder Hydraulikflüssigkeit
ein, die auf die Anzeigevorrichtung einwirkt, so daß der Membranbruch
signalisiert wird. Dabei kommt es zu einer Vermischung zwischen
Förder-
bzw. Hydraulikflüssigkeit
und Pufferflüssigkeit,
was insbesondere bei der Förderung
von aggressiven Flüssigkeiten
vermieden werden soll.
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Bei
anderen bekannten Membranpumpen, insbesondere bei mechanisch ausgelenkten
Membranpumpen, führt
eine Druckleitung von einem Zwischenraum zwischen verschiedenen
Einzelmembra nen aus dem Pumpengehäuse nach außen zu einer Anzeigevorrichtung.
Diese Druckleitungen sind insbesondere außerhalb des Pumpengehäuses sehr anfällig gegen
Abknicken oder Quetschen, wodurch sie im Laufe der Zeit undicht
werden. Bei diesen bekannten Membranpumpen wird nicht eine Membran selbst
bezüglich
eines Membranbruches überwacht, sondern
der Raum zwischen verschiedenen Einzelmembranen, die zwar miteinander
gekoppelt ansonsten jedoch voneinander getrennt sind und keine hermetisch
dichte Einheit darstellen.
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Die
DE 1027027 C2 offenbart
ein Verfahren zur Erkennung einer Bruchstelle in einer hydraulischen
Membran, die aus wenigstens zwei Einzelmembranen besteht und einen
Arbeitsbereich, einen Einspannbereich und einen sich daran anschließenden statischen
Bereich aufweist. Eine durch einen Membranbruch bedingte Druckerhöhung zwischen den
Membranlagen wird im statischen Bereich mittels einer Verformung
der Membran erfaßt.
Der Aufbau dieser Sicherheitsmembran genügt jedoch nicht den mechanischen
Anforderungen an eine über
einen Membrankern mechanisch ausgelenkte Membran, die hochfrequenten
Hub- und Saugbewegungen ausgesetzt ist.
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Die
DE 3931516 C2 offenbart
eine Membranpumpe mit mechanisch angetriebener Membran, die am Pumpengehäuse im Einspannbereich
für die Membranlagen
eine Leitung zum Ableiten von im Falle eines Membranbruchs zwischen
den Membranlagen entstehendem Überdruck
aufweist. Die Leitung führt
zu einem Sensor außerhalb
des Pumpengehäuses.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand nun darin, eine Sicherheitsmembran
für Membranpumpen
bereitzustellen, die ein sicheres Feststellen von Bruchstellen in
der Membran erlaubt, ohne einen Puffer zwischen verschiedenen Membranlagen
auskommt, einen einfachen Aufbau aufweist, geringen Wartungsaufwand
erfordert, eine Vermischung von Förder- und Hydraulikflüssigkeit verhindert,
einen Membranbruch feststellt, bevor Förder- bzw. Hydraulikflüssigkeit
durch die Membran nach außen
dringen kann und nach Auftreten eines Bruchs in der Membran nicht
in jedem Fall sofort ausgewechselt werden muß, sondern gegebenenfalls einen
Notbetrieb bis zum nächsten
Membranwechsel erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Sicherheitsmembran für eine Membranpumpe gelöst mit wenigstens
zwei übereinanderliegend
angeordneten Membranlagen mit im wesentlichen kreisförmigem Umfang,
wobei
- – die
Membran vom äußeren Umfang
aus in Richtung der Mitte einen in Umfangsrichtung verlaufenden
Einspannbereich für
die Befestigung der Membran in einer Pumpe und einen sich daran anschließenden Arbeitsbereich
aufweist,
- – die
Membranlagen flüssigkeits-
und/oder gasdicht miteinander verbunden sind,
- – zwischen
den Membranlagen atmosphärischer oder
unteratmosphärischer
Druck herrscht,
- – in
einem Abschnitt des Einspannbereiches der Membran ein Sensorbereich
vorgesehen ist,
- – die
Membranlagen in dem Abschnitt des Sensorbereiches so ausgebildet
sind, dass sie sich bei Erhöhung
des Drucks zwischen den Membranlagen in dem Abschnitt des Sensorbereiches unter
Vergrößerung des
Abstandes zwischen den Membranlagen leichter deformieren als in
den übrigen
Abschnitten der Membran, und
- – die
Membran im Zentrum des Arbeitsbereichs einen Membrankern aufweist,
mit dem die Membranlagen vorzugsweise formschlüssig dicht verbunden sind.
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Bei
Membranpumpen unterscheidet man zwischen mechanisch ausgelenkten
und hydraulisch ausgelenkten Membranfördereinheiten. Zur Förderung
einer Flüssigkeit
mittels einer Membranpumpe wird ein Hubvolumen aufgrund der Hubbewegung
eines Arbeitsbereiches der Membran an die zu fördernde Flüssigkeit weitergegeben. Bei
mechanisch ausgelenkten Membranen wird der Arbeitsbereich der Membran
mittels eines Membrankerns senkrecht zur Membranfläche ausgelenkt.
Durch die Auslenkung der Membran mittels des Membrankerns werden
abwechselnd Druck- und Saugbewegungen durchgeführt (Druckhub und Saughub).
Bei einer hydraulisch ausgelenkten Membran werden Druck- und Saughub durch
einen hydraulischen Über-
bzw. Unterdruck einer Hydraulikflüssigkeit auf den Arbeitsbereich
der Membran ausgeübt.
Der integrierte Membrankern unterstützt mittels einer Rückstellfeder
den Saughub.
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Bei
der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran
ist der Membrankern vorzugsweise zentriert im Arbeitsbereich der
im wesentlichen kreisförmigen
Membranlagen angeordnet und fest bzw. formschlüssig mit diesen verbunden.
Der Arbeitsbereich der Membran ist der Abschnitt, der sich bei Druck-
und Saugbewegung auf- bzw. abwärts
bewegt. Der Arbeitsbereich erstreckt sich vom Zentrum der im wesentlichen
kreisförmigen
Membranlagen nach außen.
An den Arbeitsbereich der Membran schließt sich nach außen ein
Einspannbereich an, mit dem die erfindungsgemäße Membran in einer Pumpe befestigt
wird. Der Einspannbereich der erfindungsgemäßen Membran weist bei einer
bevorzugten Ausführungsform
senkrecht durch die Membranlagen hindurchgehende Öffnungen
für ein
Hindurchführen
von Bolzen zur Befestigung der Membran und zur genauen Positionierung
auf. Öffnungen
bzw. Bohrungen sind jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Membran
kann auch durch Einklemmen im Pumpengehäuse befestigt werden.
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Die
erfindungsgemäße Sicherheitsmembran besteht
aus wenigstens zwei, vorzugsweise genau zwei übereinanderliegend angeordneten
Membranlagen, wobei diese Membranlagen an allen Kantenbereichen,
an denen Flüssigkeit
oder Gas zwischen die Membranlagen eindringen könnte, gegen ein Eindringen
von Flüssigkeit
und/oder Gas dicht miteinander verbunden sind. Die übereinanderliegend
angeordneten Membranlagen sind somit wenigstens an ihrer Umfangskante
und, soweit vorhanden, den Durchgangsöffnungen im Einspannbereich
sowie im Zentrum am Membrankern flüssigkeits- und gasdicht miteinander verbunden.
Die übrigen
einander zugewandten Flächen
der übereinanderliegend
angeordneten Membranlagen sind nicht notwendigerweise fest miteinander
verbunden. Vorzugsweise liegen sie ohne feste Verbindung aufeinander.
Alternativ können
die einander zugewandten Flächen
z.B. mittels Vulkanisations- oder Klebetechnik abschnittsweise oder
punktuell fest miteinander verbunden sein. Zwischen den Membranlagen
herrscht erfindungsgemäß atmosphärischer
oder unteratmosphärischer
Druck, so daß die
einander zugewandten Innenflächen
der Membranlagen im Arbeitsbetrieb flächig aufeinander liegen.
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Bei
einer Verletzung einer der übereinanderliegend
angeordneten Membranlagen während
des Betriebes dringt Förder-
oder Hydraulikflüssigkeit
in den Zwischenraum zwischen den aufeinanderliegenden Membranlagen
ein, wodurch sich der Druck innerhalb dieses Zwischenraums von atmosphärischem
bzw. unteratmosphärischem
Druck erhöht
bis auf den Druck in der Förder-
bzw. Hydraulikflüssigkeit.
Weil die übereinanderliegend
angeordneten Membranlagen nicht vollflächig fest miteinander verbunden
sind, kann sich der Druck bzw. eindringende Flüssigkeit zwischen den Mem branlagen
bis hin zu dem Sensorbereich der erfindungsgemäßen Membran ausbreiten. Der
Abschnitt des Sensorbereiches der erfindungsgemäßen Membran ist so ausgebildet, daß die Membranlagen
in diesem Abschnitt dem erhöhten
Druck weniger Widerstand entgegensetzen und sich leichter deformieren
als die Membranlagen in den übrigen
Abschnitten der Membran. Bei einem Membranbruch und einer damit
einhergehenden Druckerhöhung
zwischen den Membranlagen wird der Abschnitt des Sensorbereiches
unter Vergrößerung des
Abstandes zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der
Membranlagen auseinandergedrückt.
Um dies zu verwirklichen, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran
die Membranlagen in dem Abschnitt des Sensorbereiches mit einer
geringeren Materialdicke ausgebildet als in den übrigen Abschnitten der Membran.
Bei einer alternativen Ausführungsform
weist das Material der Membranlagen in dem Abschnitt des Sensorbereiches
eine höhere Elastizität auf als
in den übrigen
Abschnitten der Membran. Beide Merkmale können auch gleichzeitig realisiert
sein. Die Feststellung eines Membranbruchs erfolgt erfindungsgemäß mittels
eines Sensors, der die Aufweitung bzw. Vergrößerung des Abstandes zwischen
den Membranlagen aufgrund der Druckerhöhung zwischen den Membranlagen
feststellt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
hierfür
auf einer Seite außerhalb
der übereinanderliegend
angeordneten Membranlagen an dem Sensorbereich ein Sensor angeordnet,
welcher auf eine Deformation der Membranlagen in dem Abschnitt des
Sensorbereiches anspricht, d. h. die Ausdehnung der Membran im Sensorbereich mechanisch
aufnimmt und in Form eines Signals weiterleitet. Zweckmäßigerweise
liegt der dem Sensor gegenüberliegende
Abschnitt der Membran im Sensorbereich an einer Gegenfläche an,
so daß die
Ausdehnung der Membran im Sensorbereich bei einem Bruch der Membran
nur in einer Richtung, nämlich
in Richtung des Sensors erfolgt.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran
sind die übereinanderliegend
angeordneten einzelnen Membranlagen einstückig mittels Kunststoffformtechnik,
Vulkanisationstechnik oder Klebetechnik als abgeschlossene und in
sich hermetisch dichte Einheit ausgebildet.
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Bei
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran
ist wenigstens die mit dem zu fördernden
Medium in Berührung
kommende Membranlage mit einer gegenüber dem zu fördernden
Medium beständigen
Beschichtung oder Folie überzogen.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Beschichtung mit Polytetrafluorethylen
(PTFE) erwiesen.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
wenigstens eine der einander zugewandten Flächen der übereinanderliegend angeordneten
Membranlagen mit einer Beschichtung oder Folie, vorzugsweise einer PTFE-Schicht, überzogen.
Hierdurch wird gewährleistet,
daß die übereinanderliegend
angeordneten Membranlagen nicht miteinander verschmelzen, verkleben oder
anderweitig fest aneinander haften und dadurch die Ausbreitung der
Druckerhöhung
im Falle eines Membranbruchs im Betrieb gestört oder verhindert würde.
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Während des
Pumpbetriebs wird der Arbeitsbereich der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran
mit hoher Frequenz abwechselnd auf- und abwärts bewegt, wogegen der Einspannbereich
in einer festen Position verbleibt. Der Übergang vom Einspannbereich
zum Arbeitsbereich, an dem der Arbeitsbereich an dem Einspannbereich
angelenkt ist, ist daher besonders hohen mechanischen Belastungen
ausgesetzt. Der Sensorbereich, in dem das Material der Membranlagen
bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung eine geringere Materialdicke aufweist, erstreckt sich
daher zweckmäßigerweise
nicht bis direkt an den Übergang
zwischen Einspannbereich und Arbeitsbereich der Membran. Eine Schwächung des
Materials in diesem Übergangsbereich
hätte einen
schnelleren Verschleiß der
Membran und einen häufigeren
Austausch zur Folge. Um dennoch eine sichere Ausbreitung eines erhöhten Drucks
aufgrund eines Membranbruchs zu gewährleisten, ist daher bei einer
bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran ein
Verbindungskanal vorgesehen, der sich vom Übergang zwischen Arbeitsbereich
und Einspannbereich zu Sensorbereich erstreckt. Besonders bevorzugt
ist dieser Kanal in Form eines Druckrohres ausgebildet. Das Druckrohr
verhindert, daß die
Membranlagen in diesem Abschnitt des Einspannbereichs druckdicht
zusammengequetscht werden und gewährleistet eine sichere Druckausbreitung
vom Übergang
zwischen Einspannbereich und Arbeitsbereich in den Sensorbereich.
Weiterhin bevorzugt ist es, wenn zwischen den Membranlagen in der
Nähe des Übergangsbereichs
zwischen Einspannbereich und Arbeitsbereich ein Hohlraum ausgebildet
ist, in den sich das eine Ende des Druckrohres erstreckt. Hierdurch
wird gewährleistet,
daß die Öffnung des
Druckrohrs nicht von dem Material der im Einspannbereich zusammengedrückten Membranlagen
verschlossen wird und so eine Ausbreitung des Drucks bei Membranbruch
verhindert wird. Der Hohlraum in der Nähe des Übergangsbereichs zwischen Einspannbereich und
Arbeitsbereich wird zweckmäßigerweise
dadurch geschaffen, daß das
Material der Membranlagen dort eine geringere Materialdicke aufweist
als in den übrigen
Abschnitten der Membran. Die Materialdicke in diesem Bereich sollte
jedoch so gewählt
werden, daß eine
ausreichende mechanische Stabilität am Übergang zwischen Einspannbereich
und Arbeitsbereich gewährleistet
bleibt.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran
werden nun anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Figuren
beschrieben.
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1 zeigt
einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran entlang
der Linie C-C aus 4.
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2 ist
eine vergrößerte Darstellung
des Sicherheitsbereichs der Membran aus 1.
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3 zeigt
einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran entlang
der Linie D-D aus 4.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßem Sicherheitsmembran aus 1 bis 3 von
unten.
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5 zeigt
eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran der 1 bis 4.
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6 zeigt
eine schematische Darstellung eines Sensors für die erfindungsgemäße Sicherheitsmembran
im Querschnitt.
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Die
erfindungsgemäße Sicherheitsmembran aus 1 bis 5 ist
aus zwei übereinanderliegend
angeordneten Membranlagen 1 und 2 aufgebaut. In
der Draufsicht weisen die Membranlagen 1 und 2 einen
kreisförmigen
Umfang auf. Vom Zentrum der Membranlagen 1 und 2 bis
zu einem Abstand, der bei dieser Ausführungsform etwa dem halben
Radius der Membranlagen entspricht, erstreckt sich der Arbeitsbereich
A. An diesen Arbeitsbereich A schließt sich der Einspannbereich
E an, der sich bis zur Umfangskante der Membranlagen erstreckt.
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Ein
Membrankern 5 für
die mechanische Auslenkung des Arbeitsbereichs der Sicherheitsmembran
bzw. für
die Saughubunterstützung
einer hydraulisch angetriebenen Sicherheitsmembran ist im Zentrum
des Arbeitsbereichs der Membran fest mit den Membranlagen verbunden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist der Membrankern 5 im wesentlichen stempelförmig und
weist einen im wesentlichen zylindrischen Führungsstab mit Befestigungselementen
für den
Eingriff mit einer Vorrichtung zur Betätigung des Membrankerns auf.
An dem mit den Membranlagen verbundenen Ende des im wesentlichen
zylindrischen Stabes weist der Membrankern 5 eine im wesentlichen
kreisscheibenförmige
Verbreiterung auf, die für
die Befestigung des Membrankerns an den Membranlagen von dem Material
den Membranlagen 1 und 2 formschlüssig umgriffen
wird. Für
eine Absicherung bzw. Unterstützung
der Verbindung zwischen den Membranlagen 1 und 2 im
Kernbereich, die im Falle eines Membranbruchs und infolge der auftretenden
Druckerhöhung
zwischen den Membranlagen stark auf Zug belastet wird, kann zusätzlich eine
Stützscheibe 5' vorgesehen
sein. Ein Sicherungsring 5'' hält die Stützscheibe 5' an dem Membrankern 5 in
ihrer Position.
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Im
Einspannbereich E weisen die Membranlagen 6 Befestigungsbohrungen 3 auf,
die für
einen Durchtritt entsprechender Befestigungsbolzen zur Befestigung
der Membran in einem Pumpengehäuse vorgesehen
sind.
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Die
Membranlagen der in den 1 bis 5 dargestellten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran
sind an allen Kantenbereichen fest gegen ein Eindringen von Flüssigkeit und/oder
Gas miteinander verbunden, d. h. an den Umfangskanten der kreisförmigen Membranla gen, an
den Kanten der Befestigungsbohrungen 3 und an den Kanten
der Durchgangsöffnung
für den
Membrankern 5.
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Die
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran
gemäß den 1 bis 5 weist
einen Sensorbereich S im Einspannbereich E auf. Es ist jedoch klar,
daß die
erfindungsgemäße Sicherheitsmembran
auch zwei oder mehr solcher Sensorbereiche umfassen kann. Die Draufsicht auf 4 zeigt,
daß der
Sensorbereich S bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran
ein im wesentlichen kreisförmiger
Bereich im Einspannbereich der Membran ist. Der Sensorbereich S
kann in der Draufsicht jedoch auch andere Formen aufweisen, wie eine
ovale oder mehreckige Form.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran
ist das Material der Membranlagen 1 und 2 im Sensorbereich
S mit einer geringeren Materialdicke ausgebildet als in den übrigen Abschnitten
der Membran. Hierdurch wird gewährleistet,
daß sich
die Membranlagen in dem Abschnitt des Sensorbereiches S bei Erhöhung des
Drucks zwischen den Membranlagen 1 und 2 aufgrund
eines Membranbruchs in dem Abschnitt des Sensorbereichs leichter
deformieren als in den übrigen
Abschnitten der Membran. Bei dieser Deformation wird der Abstand
zwischen den Membranlagen im Sensorbereich vergrößert und ein Druck auf einen
entsprechenden Sensor ausgeübt,
der dann den Membranbruch anzeigt. Aufgrund der geringeren Materialdicke
der Membranlagen 1 und 2 im Sensorbereich S ist
in dem Sensorbereich zwischen den Membranlagen ein Hohlraum 10 vorgesehen.
Ein Druckrohr 11 erstreckt sich von diesem Hohlraum 10 im
Sensorbereich S durch einen Abschnitt des Einspannbereichs mit größerer Materialdicke
bis zu einem weiteren Hohlraum 12, der in der Nähe des Übergangs 6 zwischen
Einspannbereich E und Arbeitsbereich A ausgebildet ist. Das Druckrohr 11 gewährleistet
eine sichere Ausbreitung von erhöhtem Druck
zwischen den Membranlagen, der aufgrund eines Membranbruchs und
dem Eindringen von Flüssigkeit
oder Gas zwischen den Membranlagen 1 und 2 entsteht.
Das Vorsehen des Hohlraums 12 in der Nähe des Übergangs 6 gewährleistet,
daß das
in diesen Hohlraum 12 mündende
Ende des Druckrohres 11 nicht von Material der Membran
verschlossen wird, das aufgrund des Einspannens der Membran in einem
Pumpengehäuse
im Einspannbereich zusammengequetscht wird. Anstelle eines Druckrohres kann
auch eine Gewebe oder ein Formteil mit Durchtrittskanälen verwendet
werden.
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Mit
Ausnahme der oben beschriebenen fest miteinander verbundenen Kantenbereiche
liegen die Membranlagen 1 und 2 ohne feste Verbindung
aufeinander. Zwischen den Membranlagen 1 und 2 herrscht
atmosphärischer
oder unteratmosphärischer
Druck, um die Membranlagen unter normalen Arbeitsbedingungen, d.
h. wenn kein Membranbruch vorliegt, in engem Kontakt zueinander
zu halten.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sicherheitsmembran
gemäß den 1 bis 5 ist
die Unterseite der Membranlage 2, die dem Fördermedium
zugewandt ist, mit einer PTFE-Folie überzogen. Hierdurch wird das
Material der Membranlage vor einem Angriff durch aggressive Fördermedien
geschützt.
Das Vorsehen dieser schützenden
PTFE-Folie 16 erlaubt es, das Material der Membranlagen
nach den Anforderungen der mechanischen Beanspruchung beim Pumpen
auszuwählen,
ohne hierbei einen Kompromiß hinsichtlich der
chemischen Beständigkeit
eingehen zu müssen. Anstelle
der PTFE-Folie kann auch jedes andere chemisch und/oder mechanisch
dem Fördermedium widerstehende
Material eingesetzt werden. Beispiele für geeignete Schutzfolien sind
dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt.
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Die
erfindungsgemäße Sicherheitsmembran gemäß den 1 bis 5 weist
weiterhin eine PTFE-Folie 15 zwischen
den Membranlagen 1 und 2 auf. Diese PTFE-Folie 15 verhindert,
daß das
Material der Membranlagen Z. B. aufgrund von starker Wärmeentwicklung
während
des Arbeitsbetriebs miteinander verklebt und dadurch eine Ausbreitung
von Druck zwischen den Membranlagen bei einem Membranbruch verhindert
wird. Des weiteren weist die Membranlage 1 im Sensorbereich
S eine weitere PTFE-Scheibe 13 auf, die ein Verkleben der
Membranlagen im Sensorbereich verhindert.
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Im
Sensorbereich S ist auf der Außenseite der
dem Sensor zugewandten Membranlage 2 eine Sensorkontaktfläche 14 vorgesehen,
an welcher ein Sensor mit dem Sensorbereich S der Sicherheitsmembran
in Berührung
gebracht wird. Bei einem Membranbruch und einer Ausdehnung bzw.
Erhöhung
des Abstands zwischen den Membranlagen im Sensorbereich S wölbt sich
das Material der unteren Membranlage 2 zusammen mit der
Sensorkontaktfläche 14 nach
außen
und betätigt
den Sensor. Der gegenüberliegende
Abschnitt der Membranlage 1 im Sensorbereich S, an dem
bei der dargestellten Ausführungsform
kein Sensor vorgesehen ist, liegt vorzugsweise an einer festen Gegenfläche an.
Hierdurch wird gewährleistet,
daß sich
die gesamte Ausdehnung der Membranlagen im Sensorbereich S vollständig in
Richtung des an der unteren Membranlage 2 angeordneten
Sensors erstreckt.
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6 zeigt
eine abgebrochene Darstellung der erfindungsgemäßen Membran aus den 1 bis 5 in
einem Pumpengehäuse 19 mit
einem Sensor 20 für
das Erfassen einer Ausdehnung der Membranlagen im Sensorbereich
S im Falle eines Membranbruchs.
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Der
Einspannbereich E der erfindungsgemäßen Membran ist fest in dem
Pumpengehäuse 19 zwischen
Gehäuseteilen 19' und 19'' eingespannt. Das Pumpengehäuse 19 weist
in dem Abschnitt, in dem bei eingebauter Membran der Sensorbereich
S angeordnet ist, im Gehäuseteil 19'' einen kegelförmigen Ausdehnungshohlraum 18 auf.
An dem Gehäuseteil 19'' ist ein Sensor 20 angeordnet.
Ein Betätigungskolben 21 des
Sensors 20 erstreckt sind durch eine Bohrung des Gehäuseteils 19'' in den Ausdehnungshohlraum 18 und
liegt an der Sensorkontaktfläche 14 im
Sensorbereich der Sicherheitsmembran an. Auf der gegenüberliegenden
Seite der Membran weist das Gehäuseteil 19' des Pumpengehäuses 19 eine
feste Gegenfläche 17 auf,
die eine Ausdehnung des Sensorbereiches in Richtung des Gehäuseteils 19' verhindert.
Eine Ausdehnung der Membranlagen im Falle eines Membranbruchs und
einer Druckerhöhung
zwischen den Membranlagen 1 und 2 im Sensorbereich
S erfolgt somit ausschließlich
in Richtung des Sensors in den hierfür vorgesehenen Ausdehnungshohlraum 18 unter
Ausübung
eines Drucks auf den Betätigungskolben 21.
Dabei wird der Betätigungskolben 21 in
Richtung des Sensors bewegt und betätigt dabei einen Schalter 22,
der wiederum mit einer Anzeigevorrichtung (nicht dargestellt) für das Anzeigen
eines Membranbruchs verbunden ist.
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Unabhängig davon,
ob ein Bruch der Membranlage 2 auf Seiten des Fördermediums
oder der Membranlage 1 auf der gegenüberliegenden Seite erfolgt,
kann die erfindungsgemäße Sicherheitsmembran
noch für
einen gewissen Zeitraum in einem "Notbetrieb" weiter verwendet werden, da die jeweils nicht
gebrochene Membranlage ein Hindurchtreten von Fördermedium oder Hydraulikflüssigkeit
durch die gesamte Membran hindurch verhindert. Die erfindungsgemäße Sicherheitsmembran
gewährleistet, daß ein Membranbruch
festgestellt wird, bevor Flüssigkeit
durch die Membran hindurchtreten und entweder das Fördermedium
oder eine gegebenenfalls vorgesehene Hydraulikflüssigkeit verunreinigen kann. Die
erfindungsgemäße Sicherheitsmembran
kann hinsichtlich ihrer Formgebung und äußeren Abmessungen wie herkömmliche
Membranen hergestellt werden, so daß sie ohne großen Mehraufwand
in vorhandene Pumpengehäuse
eingesetzt werden kann. Es ist lediglich am Pumpengehäuse eine
zusätzliche Bohrung
für das
Einsetzen eines Sensors vorzusehen. Die erfindungsgemäße Sicherheitsmembran
erfordert auch einen erheblich geringeren Wartungsaufwand als bekannte
Sicherheitsmembrane, die einen Membranbruch anzeigen sollen.