DE1453579B2 - Membranpumpe variabler Fördermenge - Google Patents

Description

Überstromschlitzen (62) die Arbeitsflüssigkeit in die Atmosphäre entlüftet ist.

1. Membranpumpe variabler Fördermenge, deren Membran hydraulisch vermittels einer Arbeitsflüssigkeit von einem durch einen Kurbeltrieb in einem Zylinder hin- und herbewegten
Kolben betätigt wird, mit einer schlitzgesteuerten
Uberströmventilanordnung, bei der eine Schieberstange einstellbar in Abhängigkeit von der i° beitsflüssigkeitsvorratsbehälter höher liegen muß als Kolbenverschiebung die Überströmventilanord- die Membran, während durch das Ansaugen auf der nung zum Wirksamwerden des Arbeitsflüssig- Förderseite der Membran ein Unterdruck entsteht, keitsdruckes verschließt, dadurch gekenn- Falls die Kraft der Federbeaufschlagung ausreicht, zeichnet, daß die hin- und hergehende Schie- um den Druckunterschied an der Membran zu überberstange (68), die mit den in einer axial einstell- *5 winden und sie in die Ausgangslage zurückzudrükbaren Hülse (54) vorgesehenen Uberströmschlit- ken, doch geschieht mit Sicherheit nur in dem Bezen (62) zusammenwirkt, über eine Totgangver- reich, in dem die Kraft der Federbeaufschlagung unbindung (68 a, 69) mit dem Kolben (30) verbun- mittelbar auf die Membran geleitet wird. Bei einem den ist, deren toter Gang beim Ansaughub wirk- Druckgefälle zwischen den beiden Seiten der Memsam wird, solange noch der Schieber sich in einer 2° bran liegt diese zwangläufig nur in dem erwähnten die Überströmschlitze (62) verschließenden Stel- Bereich in der Ausgangslage, während an allen andelung befindet. ren Stellen die Membran nicht eine solche Lage ein-

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch nehmen muß. Es wird also nicht mit Sicherheit imgekennzeichnet, daß die Hülse (54) zur axialen mer die gleiche Flüssigkeitsmenge von der Membran-Einstellung mit einem drehbaren Einstellknopf ²5 pumpe gefördert.

(58) verbunden ist, der auf einem auf dem Ge- Aus der deutschen Patentschrift 1 095 123 ist

häuse der Membranpumpe vorgesehenen Ge- ebenfalls eine Membranpumpe mit einer Schieberwinde aufsitzt. steuerung bekanntgeworden, die jedoch lediglich

3. Membranpumpe nach Anspruch 1 und 2, dazu dient, die Menge der zwischen der Membran dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffneten 3° und dem Kolben eingeflossenen Arbeitsflüssigkeit innerhalb bestimmter Toleranzgrenzen zu halten. Diese Membranpumpe ist demnach schon von der Aufgabenstellung her nicht dazu geeignet, stets eine gleiche Fördermenge vorzusehen.

35 Es ist daher die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die gattungsgemäße Membranpumpe derart weiterzubilden, daß die Pumpenmembrane bei ihrer Bewegung notwendigerweise

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membran- ständig von einer vorbestimmten und unveränderlipumpe variabler Fördermenge, deren Membran hy- 40 chen Stellung ausgeht, so daß hierdurch eine außerdraulisch vermittels einer Arbeitsflüssigkeit von gewöhnlich genaue Pumpwirkung erzielt werden einem durch einen Kurbeltrieb in einem Zylinder kann. Dies soll insbesondere durch einen einfachen hin- und herbewegten Kolben betätigt wird, mit einer Aufbau der Membranpumpensteuerung erzielt werschlitzgesteuerten Überstromventilanordnung, bei der den.

eine Schieberstange einstellbar in Abhängigkeit von 45 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geder Kolbenverschiebung die Überströmventilanord- löst, daß die hin- und hergehende Schieberstange, die nung zum Wirksamwerden des Arbeitsflüssigkeitsdruckes verschließt.

Aus der deutschen Patentschrift 1 057 878 ist eine

derartige Membranpumpe variabler Fördermenge be- 50 deren toter Gang beim Ansaughub wirksam wird, sokannt, bei der die Schieberstange die Überströmven- lange noch der Schieber sich in einer die Uberströmtilanordnung sowohl beim Druckhub als auch beim schlitze verschließenden Stellung befindet.
Rückhub an der gleichen Stelle öffnet. Daher wirkt Durch diese Lösung wird erreicht, daß die Länge

der Kolben über die Arbeitsflüssigkeit sowohl beim des wirksamen Ansaug- oder Rückhubes, d.h. vor Druckhub als auch beim Rückhub gleich lange auf 55 öffnen der Überströmventilanordnung, die Länge die Membran ein, so daß bei eventuellen Leckverlu- des wirksamen Druckhubes übertrifft. Dadurch kehrt sten der Arbeitsflüssigkeit eine Rückkehr der Mem- die Membran zwangläufig bei jedem Rückhub in ihre bran in die stets gleiche Ausgangslage nicht notwen- Ausgangslage zurück, die durch eine entsprechend digerweise gewährleistet ist.

Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, ist bei der 60 Membranpumpe nach der deutschen Patentschrift 1 057 878 eine Federbeaufschlagung auf der Förderseite vorgesehen, die die Membran jeweils in die gleiche Ausgangslage vor Beginn des Arbeitshubes

drängen soll. Diese Lösung führt jedoch nicht not- 65 mit, einerseits den wirksamen Druckhub und damit wendigerweise stets zu dem angestrebten Erfolg, was die Fördermenge einzustellen und andererseits den beispielsweise dann eintreten kann, wenn beim Rück- Zeitpunkt des Öffnens der Überströmventilanordhub der Membran der Druck auf der Förderseite nied- nung zu bestimmen.

mit den in einer axial einstellbaren Hülse vorgesehenen Uberströmschlitzen zusammenwirkt, über eine
Totgangverbindung mit dem Kolben verbunden ist,

geformte Anlage bestimmt wird.

Vorzugsweise kann die Hülse zur axialen Einstellung mit einem drehbaren Einstellknopf verbunden
sein, der auf einem auf dem Gehäuse der Membranpumpe vorgesehenen Gewinde aufsitzt. Durch einfache Drehung an diesem Einstellknopf gelingt es so-

Bei geöffneten Überströmschlitzen wird die Ar- Druckkammer 12 hinein- und aus ihr herausbeweg·, beitsflüssigkeit in die Atmosphäre entlüftet. durch die Verschiebung des Kolbens 30 in dem Zy

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin- linder 31, der gewöhnlich an seinem Ende durch ein·-. dung wird an Hand der Zeichnung erläutert, in de- Verschlußschraube 32 verschlossen ist und mit de nen 5 Kammer 12 durch einen Kanal 33 in Verbindung

Fig. 1 der senkrechte Schnitt durch die Erfindung steht, der neben der Schraube 32 im Zylinder 31 verkörpernde Pumpe mit regulierbarer Fördermenge mündet,
ist. Der Kolben 30 wird durch Druck- und Rückhübt

F i g. 2 ein Querschnitt durch die Pumpe längs der einer Kurbelwellenanordnung hin- und herbewegt Linie 2-2 in F i g. 1 ist, ia die innerhalb des Antriebsteils 11 c untergebracht is

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht eines Teils aus und die Welle 34 eines Elektromotors 35 umfaßt, de: F i g. 2 ist. auf das Gehäuse 11 montiert ist. Eine Schnecken-

In der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungs- welle 36 ist an einem Ende 36 α auf die Welle 34 verform der Erfindung ist eine Membranpumpe 10 mit keilt und an ihrem anderen Ende 36 b in einem Laregulierbarer Fördermenge vorgesehen, die ein Pum- 15 ger 37 im Gehäuse 11 gelagert. Eine Schnecke 38 is: pengehäuse 11 aufweist, das ein Membranpumpenteil auf der Welle 36 befestigt und befinet sich im Ein-11 a, einen Zylinderteil 11 b, einen Antriebsteil 11 c griff mit dem Schneckenrad 40, das um eine Quer- und einen Ventilteil 11 d umfaßt. Der Membranpum- welle 41 rotiert, die im Gehäuse 11 gelagert ist. Ar penteil 11a des Gehäuses 11 hat im wesentlichen dem Schneckenrad 40 ist ein Exzenter 42 ausgebileine runde Gestalt, wie in F i g. 1 gezeigt wird, und 20 det, auf dem eine Pleuelstange 43 gelagert ist. Die enthält eine Hydraulikdruckkammer 12, die am be- Pleuelstange 43 ist am anderen Ende 43 b über einen sten in F i g. 2 gezeigt wird, und die teilweise durch Kolbenzapfen 44 mit dem Kolben 30 verbunden. De: die bewegliche Wand in Form einer flexiblen Mem- Motor 35 läßt die Welle 36 und die Schnecke 38 robran bestimmt wird. Die Membran 13 ist aus einem tieren und betreibt so das Schneckenrad 40 und der Material gebildet, das mit der zu pumpenden Flüssig- 25 Exzenter 42 mit einer erheblich heraufgesetzter keit verträglich ist, z. B. rostfreiem Stahl oder »Te- Drehzahl. Die Drehbewegung des Schneckenrades 4(. flon«, einem Kunststoff aus Polytetrafluorethyl den und damit des Exzenters 42 wird durch die Pleuel-Gebrauch mit korrodierenden Flüssigkeiten, und ist stange 43 in eine Hin- und Herbewegung des KoI-mit ihrem Rand zwischen dem Membranpumpenteil bens 30 umgewandelt.

Ua und einem entfernbaren Pumpteil 14 einge- 30 Gehäuseteil lic dient als Behälter 45 für der klemmt, der durch eine Anzahl Schrauben 15 am Hauptteil der Arbeitsflüssigkeit, dessen obere Füll Gehäuseteil Ua festgehalten wird. Der Gehäuseteil höhe bei 46 markiert ist. Ein horizontaler Kanal 47 11a schließt eine Wand 18 ein, die sich innerhalb ist im Gehäuse 11 ausgebildet und führt vom Behälder Hydraulikdruckkammer 12 befindet und durch ter zu einer senkrechten Bohrung 48, die teilweise al: die Öffnungen 18 a gebohrt worden sind. Die Wand 35 Füllöffnung dient und gewöhnlich mit einer mi 18 bietet der Membran 13 eine konkave Oberfläche einem Luftloch versehenen Schraube 49 im wesentlidar und dient dazu, die Bewegung oder Verdrängung chen verschlossen ist. Eine Bohrung 50 erstreckt sich der Membran 13 in Richtung auf die Hydraulik- durch den Ventilteil 11 d des Gehäuses 11 vom Bedruckkammer 12 zu begrenzen. hälter 45 bis nach außen durch einen vorstehenden. Der Pumpteil 14 enthält eine Pumpkammer 20, 4° zylindrischen Vorsprung 52 des Gehäuseteils 11 c. die teilweise durch die Membran 13 begrenzt und hindurch, und die Bohrung 50 kreuzt dabei der durch Ein- und Auslaßöffnungen 21 bzw. 22 versorgt senkrechten Kanal 48. Eine einstellbare, mit Über wird, Durchtrittsöffnungen, die mit geeigneten Rück- strömschlitzen versehene Hülse 54, die ein massive: schlagventilen 23 und 24 versehen sind. Der Pump- Ende 54 α hat, ist axial einstellbar in die Bohrung 5( teil 14 umfaßt ebenfalls innerhalb der Pumpkammer 45 eingesetzt, so daß das massive Ende 54 a aus derr 20 eine Wand 26, die der Membran 13 eine konkave Ansatz 52 hervorragt. Das andere Ende 54 b de Oberfläche darbietet und mit öffnungen 26 a verse- Hülse 54 hat eine zentrische Bohrung 55, die mit de hen ist. Die Wand 26 dient als Anschlag für die senkrechten Bohrung 48 durch die Öffnungen 56 ii Membran bei ihrer Verschiebung in Richtung auf die der Hülse 54 in Verbindung steht. Ein Einstellknop Pumpkammer 20. 50 58 ist an einem abgesetzten Teil des Endes 54 α de Wenn die Rückschlagventile 23 und 24 durch ge- Hülse 54 durch einen Schnappring 59 befestigt. De eignete Rohrleitungen an ein Flüssigkeitssystem an- Einstellknopf 58 hat ein Innengewinde, das in ei; geschlossen sind, kann die Membran 13 im Raum Außengewinde 60 auf dem Ansatz 52 eingreift. Dre zwischen den Wänden 18 und 26 hin- und herbewegt hung des Einstellknopfes 58 auf dem mit einem Ge werden, um abwechselnd Flüssigkeit durch die öff- 55 winde versehenen Ansatz 52 ist derart mit eine nung 21 in die Pumpkammer 20 hineinzuziehen und Längsverschiebung der mit Überströmöffnungen ver durch die Auslaßöffnung 22 aus der Pumpkammer sehenen Hülse 54 innerhalb der Bohrung 50 verbun 24 verdrängen. Die Hydraulikkammer 12 ist mit den, daß die Fördermenge der Pumpenvorrichtun einer Arbeitsflüssigkeit gefüllt. Arbeitsbewegungen 10 wählbar eingestellt werden kann, der Membran 13 werden erzielt, indem Arbeitsflüs- ^6o Die Hülse 54 hat eine öffnung 62, die von de sigkeit in die Kammer 12 gedrückt wird, die die Bohrung 55 zu einer an der Hülse ausgebildeten Urr. Membran 13 veranlaßt, sich zu verschieben und fangsnut 63 führt. Die Umfangsnut 63 überlagert ei Flüssigkeit aus der Kammer 20 herauszudrücken. Ende des Kanals 64, der im Pumpenteil 11 ausgebi' Durch Absaugen von Arbeitsflüssigkeit aus der det ist. und dessen anderes Ende sich in die Hydrat Kammer 12 wird die Membran nach links gedrängt ⁶5 likdruckkanuner 12 öffnet. Die Hülse ist gewöhnlk und zieht so Flüssigkeit in die Pumpkammer 20 hin- an den aneinander gegenüberliegenden Enden de ein. Umfangsnut 63 und jenseits der Bohrung 48 m Die Arbeitsflüssigkeit wird in die hydraulische Dichtringen versehen, um eine sichere Abdichtur.

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zwischen der Hülse und der Bohrung 50 zu erzielen. nung 62 und über den Kanal 64, und beendet damit Eine zylindrische Schieberstange 68 ist hin- und den auf die Membran wirksamen Rückhubabschnitt herbeweglich in der Bohrung 55 der Hülse 54 an- des Kolbens und gestattet somit dem Rest des Rückgeordnet und dient dazu, den Fluß der Arbeitsflüs- hubes, Arbeitsflüssigkeit aus dem Behälter 45 in den sigkeit durch die öffnung 62 und somit den Fluß 5 Zylinder 31 hineinzuziehen.

zwischen dem Behälter 45 und der Hydraulikdruck- Eine Fortsetzung der Drehung der Welle 41 veran-

kammer 12 zu steuern. Die Bewegung der Schieber- laßt die Pleuelstange 43, die Bewegungsrichtung des stange 68 wird in einem zeitlich abgestimmten Ver- Kolbens 30 umzukehren. Indem der Kolben 30 sich hältnis zu der Hin- und Herbewegung des Kolbens nach rechts bewegt, wird die Arbeitsflüssigkeit aus 30 durch eine Totgangverbindung erzielt, die einen io dem Zylinder 31 außer durch die obenbenannten H-förmigen Arm 69 umfaßt, der mit seinem unteren, Kanäle und Öffnungen auch durch die jetzt freigegedoppelarmigen Ende 69 a am vergrößerten Kolben- bene öffnung 62 hindurch in den Behälter 45 geende 30 a durch Schrauben 70 befestigt ist. Das drückt. Am Beginn dieser Bewegung verbleibt die obere, doppelarmige Ende 69 b des Armes 69 greift Schieberstange 68 auf der Stelle bis der Arm 69 wiein eine Aussparung 68 α der Schiebestange 68 ein. 15 derum die Aussparung 68 α durchquert hat, und da-Die Aussparung 68 a ist merklich langer als die nach bewegt sich die Schieberstange zusammen mit Dicke des Armes 69, so daß für die Schieberstange dem Kolben 30 in Richtung auf die öffnung 62. Inbei jeder Umkehr der Bewegungsrichtung des KoI- dem die Schieberstange 68 die öffnung 62 schließt, bens 30 ein Totgang entsteht. wird eine vorherbestimmte Menge an Arbeitsflüssig-

In den Zeichnungen ist die Membranpumpe 10 so 20 keit zwischen Kolben 30 und Membran 13 eingedargestellt, daß der Kolben in der äußersten Stellung schlossen, und eine Fortsetzung der nach rechts gedes Druckhubes steht, daß die Schieberstange 68 die richteten Bewegung des Kolbens 30 drückt die Ar-Öffnung 62 geschlossen und dadurch die Arbeitsflüs- beitsflüssigkeit durch den Kanal 33 in die Hydrauliksigkeit zwischen dem Kolben 30 und der Membran druckkammer 12 und zwingt die Membran 13, sich 13 eingesperrt, so daß die Membran nach rechts bzw. 85 nach rechts zu bewegen und damit Flüssigkeit aus in Richtung auf die Pumpkammer gedrückt worden der Pumpkammer 20 durch die Rückschlagventile 24 ist. Die Arbeitsweise der Membranpumpe 10 wird im zu verdrängen. Die Bewegung des Kolbens 30 und folgenden in der Annahme beschrieben werden, daß der Membran 13 nach rechts wird so lange fortgeder Motor 35 läuft und daß die Schnecke 39 und setzt, bis der Kolben 30 seinen rechten Extrempunkt Schneckenrad 40 den Exzenter 42 gegen den Uhr- 3° oder die in den Zeichnungen voll durchgezeichnete zeigersinn antreiben. Die Drehung des Exzenters Stellung erreicht hat.

wird durch die Pleuelstange 43 in eine ebene Bewe- Die wirksamen Druck- und Rückhublängen des

gung des Kolbens 30 umgewandelt, der sich nach Kolbens 30 werden durch das Öffnen und Schließen links bewegt und den Rückhub beginnt. Die Rück- der Öffnung 62 durch die Schieberstange 68 bewärtsbewegung des Kolbens 30 erzeugt ein Absaugen 35 stimmt, so daß infolge der Totgangverbindung, die der Arbeitsflüssigkeit aus der Hydraulikdruckkam- durch den Arm 69, und die Aussparung 68 a zwimer 12 durch den Kanal 33 und in den Zylinder 31 sehen Kolben 30 und der Schieberstange 68 erzielt hinein und infolgedessen eine Bewegung der Mem- wird, die wirksame Länge des Rückhubes die des bran 13 gegen die gekrümmte Oberfläche der Wand Druckhubes um ein Maß übertrifft, das dem doppel-18. Diese Bewegung der Membran verringert den 40 ten Spiel zwischen der Aussparung 68 a und dem Druck in der Pumpkammer 20 und veranlaßt da- Arm 68 entspricht. Die Differenz der wirksamen Hubdurch die Rückschlagventile 24 sich zu schließen und längen sichert bei jedem Arbeitstakt der Vorrichdie Rückschlagventile 23 sich zu öffnen und ermög- rung 10 die vollständige Rückkehr der Membran 13 licht so der zu pumpenden Flüssigkeit, in die Kam- in ihre Endstellung an der Wand 18. Das öffnen der mer 20 einzutreten. 45 Öffnung 62, das stattfindet nachdem die Membran

Weil die Aussparung 68 α des Schiebers 68 breiter 13 ihre Endstellung erreicht, jedoch bevor der Kolist als die Dicke des Arms 69, verbleibt der Schieber ben 30 seine linke Endstellung erreicht, gestattet der 68 auf der Stelle, bis die Bewegung des Kolbens 30 Arbeitsflüssigkeit 45, in den Zylinder 31 gezogen zu den Arm 69 die Aussparung 68 a hat durchqueren werden, um irgendeinen geringen Verlust oder ein lassen, wonach der Arm beginnt, die Schieberstange 5° Auslaufen der hydraulischen Flüssigkeit rund um zusammen mit dem Kolben nach links zu bewegen. den Kolben 30 während des wirksamen Druckhubes Die Membran 13 folgt der Bewegung des Kolbens wettzumachen.

nach links, bis sie fest auf der gekrümmten Ober- Die wirksamen Längen der Druck- und Rückhübe

fläche der Wand 18 in der Hydraulikdruckkammer können variiert werden, um die bei jedem Arbeits-

12 aufliegt. Danach setzen Kolben 30 und Schieber- 55 takt der Vorrichtung aus der Pumpkammer 20 herstange 68 ihre Bewegung nach links fort, bis Kolben anzudrückende Fördermenge zu verändern ohne da- und die Schieberstange ihre Umkehrpunkte errei- bei die Differenz zu ändern, durch die der wirksame chen, wie in F i g. 1 durch die Strich-Punktlinien an- Rückhub den wirksamen Druckhub übertrifft. Dies gedeutet wird. Während dieser Bewegung wird die geschieht indem die Hülse 54 innerhalb der Bohrung Schieberstange 68 aus ihrer Verschlußstellung bezug- 60 50 durch Drehung des Einstellknopfes 58 in eine gelich der öffnung 62 weggezogen. Das öffnen der wünschte Stellung gebracht wird. So verursacht eine Öffnung 62 findet erst statt, nachdem die Membran Bewegung der Hülse 54 aus der in F i g. 1 gezeigten

13 auf der begrenzenden Wand 18 aufliegt, aber be- Stellung nach rechts, daß die öffnung 62 bei der vor der Kolben 30 seine äußerste linke Stellung er- nach rechts gerichteten Bewegung des Kolbens 30 reicht hat. Das öffnen der öffnung 62 setzt den Be- 65 später geschlossen und daß sie bei der nach links gehälter 45 in freie Verbindung mit der Hydraulik- richteten Bewegung des Kolbens 30 früher geöffnet druckkammer 12, und zwar über die Kanäle 47 und wird, und damit werden die wirksamen Hublängen 48, über die öffnung 56, die Bohrung 55, die öff- verkürzt und die jeweiligen Fördermengen verringert.

Umgekehrt würde eine Bewegung der Hülse 54 aus der in F i g. 1 gezeigten Stellung nach links die wirksamen Hublängen und damit auch die jeweiligen Fördermengen erhöhen.

Weil der Kanal 64 in der Hydraulikkammer oben angebracht ist, würden irgendwelche Gase, die im Zylinderraum oder in der Druckkammer aus der hy-

draulischen Flüssigkeit entstehen könnten, durch den Kanal 64 zu der senkrechten Bohrung 48 aufsteigen und durch das Luftloch in der Schraube 49 entweichen. Diese Luft- oder Gasbelüftungsemrichtung gestattet es, die Membranpumpe unbeeinträchtigt von Gasen mit einer genau kontrollierten Mengenbemessung zu betreiben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 583/83

Claims (1)

1. PatentansDriiche:

   riger ist als der Druck auf der anderen Seite der Membran. Dies kann etwa dann auftreten, wenn beim Rück- oder Ansaughub eine Flüssigkeit aus einem weit unterhalb der Membranpumpe angeordneten Speicherbehälter angesaugt werden soll. Dann ist nämlich nach Öffnen der Überströmventilanordnung der Druck auf der der Förderseite der Membran abgewandten Seite höher als der Umgebungsdruck, weil der Flüssigkeitsspiegel im belüfteten Är-