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Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe, insbesondere zum Fördern
von schmirgelnde Feststoffe oder Ätzstoffe enthaltenden Flüssiokeiten.
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Es ist bekannt, daß man zur Behandlung von Pflanzenkulturen chemische
Stoffe benötigt, die in Suspension oder in Lösung in einer Flüssigkeit enthalten
sind und im allgemeinen schmirgelnde oder ätzende Eigenschaften aufweisen. Die erfindungs-,gemäße
Pumpe dient insbesondere zum Fördern derartiger Flüssigkeiten.
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Es sind bereits zahlreiche Pumpenkonstruktionen bekanntaleworden,
die zur Förderung solcher Flüssigkeiten benutzt werden. Diese Pumpen bringen
je-
doch erhebliche Nachteile mit sich. Die Mehrzahl dieser Pumpen ist entweder
als Membranpumpen oder als Kolbenpumpen ausgebildet. Die geringe Festigkeit der
Membranen bei den Membranpumpen erlaubt nicht, diese bei höheren Drücken zu verwenden.
Iru Falle der Kolbenpumpen besteht die Gefahr eines hohen Verschleißes. Wegen dieses
zu erwartenden Verschleißes kann man den Kolben der Kolbenpumpe nicht mit genügend
großer Geschwin-C im
digkeit im Zylinder hin und her verschieben, so daß bei
einem kleinen Hubvolumen auch keine entsprechend 'große Leistung der Pumpe erreicht
werden kann. Weiterhin erfordern diese Pumpen oftmals ein Untersetzung getriebe,
weil der Drehzahlbereich nicht erhöht werden kann. Dieses Untersetzungs-..etriebe
or macht die gesamte Einrichtung kompliziert und Unter schwerfälli den Kolbenpumpen
g* gibt es verschiedene besondere Konstruktionen. So ist z. B. eine Kolbenpumpe
mit membrangeschütztem Doppelkolben bekanntgeworden, wobei die Membranen auf den
halbkugelig gestalteten Kopfstücken des Doppelkolbens aufliegen und die Ränder der
Membranen mit verstärkten Wülsten versehen sind und mit diesen gwisehen dem Maschinenmittelstück
und je einem Maschinenseitenstück eingespannt sind, so daß sich die zylindrischen
Teile der Membranen während der Hinundherbewegung des Doppelkolbens sehr stark ausdehnen
müssen. Die Membranen sind daher sehr störunasanfällio, neigen zum Reißen und unterliegen
einem hohen Verschleiß. Nachteilig ist ferner, daß die Kugelventile in den einzelnen
Maschinenseitenteilen, und zwar an verschiedenen Seiten, angeordnet sind, so daß
sie schwer zugänglich sind und z. B. zum Reinigen oder zum Auswechseln der Ventile
praktisch die gesamte Pumpe auseinandergebaut werden muß.
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Bei einer weiteren bekannten Pumpenkonstraktion sind die Membranen
zwischen einem Maschinenmittelteil, in welchem ein doppeltwirkender Kolben hin und
her bewegt wird, und je einem stirnseitig an-(Yeordneten Maschinenaußenteil
einaespannt, wobei C C
die Maschinenaußenteile wiederum an verschiedenen Seiten
mit den Ventilen ausgestattet sind. Es liegen hier die gleichen Nachteile vor wie
bei der vor-C> erwähnten bekannten Konstruktion. Hinzu kommt der weitere Nachteil,
daß ein kompliziertes Zahnrad-":,ctriebe vorg 0 -esehen ist, welches zum
Antrieb des Doppelkolbens dient.
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Darüber hinaus sind noch weitere Pumpenkonstruktionen bekanntgeworden,
bei welchen aber jeweils die Ventile in den Maschinenseitenteilen derart an verschiedenen
Stellen angeordnet sind, daß es erforderlich ist, zum Reinigen oder Austauschen
der Ventile die aesamte Pumpe auseinanderzubauen. C
Wegen dieses in allen
vorerwähnten Fällen im Prinzip übereinstimmenden Grundaufbaues der Pumpen sind diese
sowohl in bezug auf die Herstellung als auch den Zusammen au der einzelnen
Pumpenteile als auch in bezug auf die spätere Ausführung von Reparaturen, Instandhaltunc",s-
oder Wartungsarbeiten außerordentlich kompliziert.
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Bekannt ist schließlich noch eine Pumpe, bei welcher ein doppelseitig
wirkender, hin und her verschieblich gelagerter Kolben in einem Zylinder gelagert
und mittels eines Exzenters angetrieben wird, wobei der Zylinder an den beiden Stirnseiten
durch je eine Membran verschlossen ist. Die Membranen sind unter Zwischenschaltung
von Ringen zwischen den stirnseitigen Enden des Zylinders einerseits und Maschinenaußenteilen
andererseits eingespannt, wobei die Maschinenaußenteile mit ihren Außenwänden deckelförmig
gestaltet sind. Aber auch hier sind die Ventile an verschiedenen Seiten der Maschinenaußenteile
angeordnet und von kanalförmigen Bauteilen überdeckt, so daß auch hier ein erheblicher
Herstellungs- und Montageaufwand erforderlich ist, abgesehen davon, daß die Membranen
in der Mitte gelocht sind und durch diese Löcher Schraubenbolzen hindurchgeführt
sind, so daß auch an diesen Stellen mit Störungsanfälligkeit und Verschleiß gerechnet
werden muß.
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Der Erfindung liegt dem- enüber die Aufgabe C C cezoll
zugrunde, eine Pumpe zu schaffen, welche außerordentlich einfach aufgebaut ist,
so daß vergleichs, weise ein wesentlich geringerer Aufwand für Herstelluno, und
Montace erforderlich ist, welche sich ferner hinsichtlich der Robustheit auszeichnet
und die sehr kompakt ausgeführt ist.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination
folgender, zum Teil an sich bekannter, jedoch als Baueinheiten ausgebildeter Merkmale:
a) ein doppelseitig wirkender, hin und her verschieblich gelagerter Kolben in einem
Zylinder, C
welcher an den beiden Stimseiten durch je eine Membran
verschlossen ist, b) zwei Zylinderdeckel, welche so gestaltet sind, daß
1. die Membranen am Rand zwischen Zylinderstimseite und Zylinderdeckel eingespannt
sind und 2. je zwei öffnungen für die Zu- und Ableitung der Flüssigkeit in
den bzw. dem Zylinderdeckelinnenraum derart vorgesehen sind, daß sämtliche öffnungen
beider Zylinderdeckel in einer -emeinsamen Ebene liegen, welche parallel und mit
Abstand zu der Zylinderachse verläuft, und die Ventilsitze für die Ein- und Auslaßventile
aufnehmen, c) gemeinsame Haube, welche sämtliche Ventile überdeckt und entsprechend
den Ventilen mit Flüssigkeitszu- und -ableitungen versehen ist.
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Auf diese Weise wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß nur nach
Lösen der gemeinsamen Haube sämtliche Ventile zugänglich sind, ohne daß die gesamte
Pumpe, auseinandergebaut werden muß. Ferner wird die Herstelluna und die Monta-e
der einzelnen Pumpenbaueinheiten wesentlich erleichtert, und die Pumpe ist sehr
betriebssicher und verschleißfest.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung
der Erfindung wird dadurch erreicht, daß der Zylinder auf der Seite, auf welcher
die Haube angeschlossen ist, eine ebene Fläche aufweist, auf welcher der Rand einer
aus elastischem Werkstoff bestehenden Glocke aufliegt, die in an sich bekannter
Weis-- als Druckspeicher dient und die mittels eines Mantelteiles der Haube eingespannt
ist, und daß der Gewölberaum mit der Leitung verbunden ist.
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Eine weitere Vereinfachung für Herstellung und C, CD
Montage
wird dadurch erzielt, daß der Ventilsitz für ein Ein- und Auslaßventilpaar jedes
Zylinderdeckels als einheitliches Bauteil ausgebildet ist, welches symmetrisch in
bezu- auf eine Ebene- ausgebildet ist, die senkrecht zu den Ventilachsen verläuft.
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Ferner ist es vorteilhaft, daß der Kolben in an sich bekannter
Weise durch einen Exzenterbetrieb mit Kolbenstange angetrieben ist, daß die Kolbenstange
auf einem mittleren, seitlich begrenzten Lagerzapfen des Kolbens gelagert ist und
daß der Zylinder im Innern hohl ausgebildet und mit Schmieröl gefüllt ist. Auf diese
Weise wird erreicht, daß der Kolbenmechanismus in öl schwimmt und eine ständige
Schmierung der der Reibung ausgesetzten Stellen gewährleitet ist. Außerdem wird
bemerkt, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Pumpe der gesamte innere
Mechanismus vollkommen der Einwirkung der zu fördernden schmirgelnden oder ätzenden
Flüssigkeit entzogen ist. Der Kolben kann daher mit großer Geschwindigkeit bzw.
großer Frequenz hin und her bewegt, die Pumpe. also mit großer Drehzahl angetrieben
werden. Da die Förderleistung der Pumpe von der Drehzahl abhängt und mit dieser
ansteigt, kann trotz eines kleinen vorgegebenen Hubvolumens der Pump-. eine große
Leistung erzielt werden.
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Eine konstruktive Vereinfachung wird dadurch erreicht, daß die Haube
auf dem Zylinder und den beiden Zylinderdeckeln befestigt ist.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, daß zwischen jeder Stirnfläche des Kolbens
und der betreffenden Meinbran eine ölmenge eingeschlossen ist. Auf diese Weise wird
erreicht daß die Bewegung des Kolbens auf der Membran durch ein Flüssigkeitspolster
übertragen wird, wodurch eine übermäßige Beanspruchung der Membranen vermieden wird.
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In manchen Fällen ist es vorteilhaft, daß die ölmenge zwischen der
Stirnfläche des Kolbens und der Membran aus einem dünnen Schrnierfilm besteht, daß
die Stirnfläche des Kolbens leicht konkav ausgebildet und die Ränder abgerundet
sind und daß die Enden des Zylinders am Innenrand eine Abschrägung aufweisen. Dank
der entsprechend gewählten und angepaßten Bauform des Kolbens und der Enden des
Zylinders, die an die Membranen anstoßen, erübrigen sich alle besonderen Dichtungselemente.
Hierdurch wird die Gestaltung des Pumpenkörpers erheblich vereinfacht, ohne daß
dadurch die gute Betriebsweise der Pumpe in irgendeiner Weise unGünstia beeinflußt
wird.
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In der Zeichnunc, sind Ausführungsbeispiele der Erfindunc, im Schema
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 7 eine Seitenansicht einer Pumpe, F
i 2 einen Querschnitt dazu nach Schnittlinie II-II in F i g. 3,
Fig*
3 einen Querschnitt nach Schnittlinie III-III in Fi' g. 2, F i
g. 4 einen Schnitt nach Schnittlinie IV-IV in F i g. 2, C
F i
g. 5 eine andere Ausgestaltung der Pumpe in Seitenansicht, F i
g. 6 einen Querschnittschnitt dazu gemäß Schnittlinie VI-VI in F i
g. 5,
F i g. 7 ein-- Seitenansicht einer Klappventfleinrichtung,
F i g. 8 einen Querschnitt dazu gemäß Schnittlinie VIII-VRI in Fig.
7.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 bis 4 besitzt die
Pumpe ein Gehäuse 1, welches in der Mitte einen erweiterten Hohlraum aufweist.
Quer durch diesen Hohlraum verläuft eine Welle 3, die in Kugellagern 4 gehalten
und mittels eines Antriebsrades 5 in Drehung versetzt wird.
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An ihrem mittleren Teil trägt die Welle 3 einen Exzenter
6, auf welchem unter Zwischenschaltung eines Nadellagers 7 eine Kolbenstangc
8 angeordnet ist. Die Kolbenstange wiederum ist durch einen Bolzen
9 mit einem Doppelkolben 10 verbunden. Die Kurbelstange
8 befindet sich im Innern des Kolbens, und zwar mit seitlichem Spalt 8a,
derart, daß unnötige Bewegungen vermieden werden.
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Die Kopfstücke mit den beiden Stirnseiten 10a und 10b des Kolbens
10 liegen in den von dem Gehäuse 1 gebildeten Zylindern
11 a und 11 b. Die Abdichtuno, wird durch in Nuten des Kolbens
10 eingesetzte Kolbenringe 12 a und 12 b erzielt (F i
g. 2).
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An den äußeren Enden der Zylinder 11 a bzw. 11 b
sind
Membranen 13 a bzw. 13 b angebracht. Sie werden durch Zylinderdeckel
14 a bzw. 14 b festgehalten. Wie F i g. 2 zeigt, bilden die Zylinderdeckel
gegenüber den Membranen Hohlräume 15 a und 15 b,
die vorteilhaft die Form eines Kugelabschnittes aufweisen.
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Zwischen jeder Stirnseite des Kolbens und der entsprechenden Membran
befindet sich ein bestimmtes Volumen 16a oder 16b mit Flüssigkeit, wie Schmieröl,
das sich gegenüber den Metallteilen des Kolbens und des Gehäuses sowie dem elastischen,
die Membran bildenden Material neutral verhält; dieses Flüssiakeitsvolumen ist so
gewählt, daß die betreffende Membran eben ist, wenn die Stirnseite des Kolbens den
inneren Totpunkt erreicht, während der kugelige Hohlraum nahezu vollständig angefüllt
ist, wenn der Kolben seinen äußersten Totpunkt einnimmt.
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In dem erweiterten Hohlraum 2 des Gehäuses befindet sich eine bestimmte
Menge Schmieröl.
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Wie insbesondere F i g. 4 zeigt, weist jeder der Zylinderdeckel
zwei Kanäle auf. Der eine Kanal 18a dient zum Ansaugen, der andere Kanal 19a zum
Ab-
leiten des zu fördernden Gutes.
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Diese Kanäle stehen mit einer Haube 20 in Verbindung, an welche die
Eintrittsstutzen 21 a und 21 b
sowie die Druckstutzen 22 angeschlossen sind.
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Die Verbindung der seitlichen Teile 20 a und 20 b der Haube 20 mit
den entsprechenden Zylinderdeckeln erfolgt mittels der Verbindungsstücke
23 a
und 24a aus plastisch verformbarem Material, die crieichzeitic,
die Sitze für die Ventile25a oder 26a bilden. Die Ventile bestehen aus entsprechend
geformtem nicht oxydierbarem Stahl und sind einander entgegengesetzt so angeordnet,
daß die Ventile 25a als Einlaßventile, die Ventile 26a als Druckventile arbeiten.
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Oberhalb des Einlaßventils sind die beiden Stutzen 21a und
21b zu einer gemeinsamen Zuleitung 27
(F i g. 1 und
3) vereinigt, durch welche eine bessere e
Leistungsfähigkeit
und außerdem eine gute Versorgung der Pumpe mit Flüssigkeit erreicht wird, sei es
zu einer Seite oder zur anderen der Pumpe, sei es zu beiden Seiten auf einmal.
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Die Duckventile sind über Druckleitungen 28a und 28 b
(F i 1-. 1) mit einem Raum 29 (F i g. 2 und 3)
verbunden,
welcher einen glockenförmigen Einsatz 30 aus Gummi oder einem anderen
entsprechend biegsamen Material enthält. Der untere Rand 31 des Einsatzes
ist zwischen dem Mantelteil 32 des Raumes und der Oberfläche la des anstoßenden
Gehäuses 1
eingespannt. Zur besseren Befestigung ist ein weiterer Verstärkungsring
33 vorgesehen.
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Der Druckstutzen 22 ist unmittelbar mit dem Raum 29 verbunden.
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Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Pumpe ist außerordentlich
einfach: Unter Wirkung der hin und her gehenden Bewegung des Kolbens 10 deformieren
sich die Membranen 13 a und 13 b, so daß das zu fördernde
Gut unter gleichzeitiger Tätigkeit der entsprechenden Klappventile in den Raum
23 eingeführt wird. Der glockenförmi ge Einsatz aus biegsamen Material nimmt
die Druckunterschiede auf, die auf Schwankungen in der Mengenförderung durch die
Pumpe mit jedem Pumpenhub zurückzuführen sind. Der glockenförmi-e Einsatz
30 ist derart gestaltet, daß er eine gleichmäßige Druckfestigkeit aufweist.
Der Gummiwerkstoff arbeitet auf diese Weise unter den besten überhaupt möclichen
Umständen und das Volumen des Glockeneinsatzes kann sich verändern, ohne daß Gefahr
besteht, daß der Einsatz zerreißt.
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Weiterhin ist noch zu bemerken, daß die Zylinderdeckel 14 a, 14
b ebenso wie die Haube 20 auf einfache Weise mittels Schraubenbolzen 34 auf
dem Gehäuse befesti-t sind. Auch das Auseinandernehmen der Pumpe geht außerordentlich
leicht vonstatten.
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Der Mechanismus der Pumpe, der sehr einfach gestaltet ist, bedarf
nur einer geringen Wartung, weil alle seine unter Reibung stehenden Teile in Schmier-81
schwimmen und der Berührung mit dem zu fördernden Gut entzogen sind.
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Auch die Reinigung der verschiedenen in Berührung mit dem Fördergut
stehenden Maschinenteile geht sehr leicht vor sich.
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In dem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den F i
g. 5 und 6 dargestellt ist, erkennt man ebenfalls die wesentlichen
Bauelemente der Pumpe entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g.
1 bis 4, und zwar vor allem den Doppelkolben 10, den Kurbelmechanismus
8 mit Exzenter 6,
der eine wechselseitige Verschiebung in den Zylindem
11 a und 11 b des Gehäuses 1 bewerkstelligt.
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Wie oben zu F i g. 1 bis 4 beschrieben, sind dort die Stirnseiten
10 a und 10 b des Kolbens eben ausgebildet, so daß eine
entsprechend große Menge an Öl oder einer anderen gleichartigen Flüssigkeit
sich zwischen jeder Stirnseite und der entsprechenden Membran 13 a oder
13 b befindet. Hierdurch ist es erforderlich, den Kolben jeweils an den Stirnseiten
mit einem Dichtunasrina 12 a und 12 b (F i g. 2) auszustatten.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 5 und 6 hingegen sind
die Arbeitsflächen 35 a
und 35b auf der Stirnseite des
Kolbens leicht konvex geformt und gehen in zylinderförmige Mantelstücke
36 a und 36 b an den Enden des Kolbens über, wobei die Ränder
37 a und 37 b abgerundet sind. Weiterhin sind die äußeren Enden der
Zylinder lla und llb mit breiten Abschrägungen 38a und 38b versehen, an die
sich die entsprechenden Meinbranteile anlegen können.
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Die öhnenge zwischen den Stimseiten des Kolbens und den Membranen
ist auf diese Weise auf einen äußerst geringen Wert vermindert. Sie braucht nur
noch die ringförmigen Zwischenräume 39 a und 39 b,
die zwischen
den Zylindern, den Membranen und dem Kolben entsteht, anzufällen und zu sichern,
daß ein Schmierfilm zwischen den Arbeitsflächen des Kolbens und den Membranen entsteht.
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Auf Grund dieser Ausbildung kann sich die Membran niemals festklemmen,
und die Schmierung ist andauernd gesichert, ohne daß irgendwelche besonderen Dichtungsprobleme
gelöst werden müßten. Die erhebliche Vereinfachung des Kolbens hat eine zuverlässige
Arbeitsweise zur Folge.
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Wie F i 7 und 8 zeigen, bestehen die Einlaß-und Auslaßventile
an jeder Seite der Pumpe aus einem einzigen Teil 40, dessen beide Hälften 41 und
42 symmetrisch zueinander, jedoch im umerekehrten Sinne, ausgebildet sind. Infolgedessen
ist keine besondere Vorsicht bei der Montage der Ventile erforderlich.
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Jeder dieser Ventilteile besitzt einen Sitz 43 für ein konisches Klappenventil
44, welches auf einer Schraube 45 unter Zwischenschaltung einer Rückstellfeder 46
angebracht ist. Die Schraube 45 ist in einer zentral gelegenen Gewindemuffe gehalten,
die mittels radialer Rippen 48 an dem Ventilkörper befestigt ist.
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Es sei bemerkt, daß es möglich ist, eine Pumpe in der oben beschriebenen
Weise auszugestalten, aber dabei mehrere Pumpenkörper mit Doppelkolben innerhalb
eines gemeinsamen Gehäuses anzuordnen. Der Antrieb erfolgt dann zweckmäßig durch
eine (Yemeinsame Welle, die ebenso viele Exzenter auf-C weist, wie Kolben vorhanden
sind. Die Exzenter sind jeweils derart auf der Welle verteilt, daß die Ansaug-und
Druckzeiten der verschiedenen Pumpenkörper gleichmäßig in bezug auf einen Umlauf
der Welle verteilt sind. Bei dieser besonderen Ausgestaltung bleibt das oben beschriebene
Prinzip der Zylinderdeckel zweckmäßig unverändert, während jedoch die Verbindungsleitungen
vorteilhaft derart ausgebildet C el sind, daß jeweils alle Ansaugleitungen einerseits
und CD
die Druckleitungen andererseits miteinander verbunden sind.