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Die
Erfindung betrifft eine Membrankolbenpumpe.
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Eine
derartige Membrankolbenpumpe ist beispielsweise aus der
DE 73 36 384 U1 bekannt.
Bei dieser Pumpe wirken einerseits ein sich hin- und herbewegender
Antriebskolben und andererseits ein mit Druck beaufschlagbares bewegliches
Begrenzungsteil auf die Treibflüssigkeit
ein. Der auf das bewegliche Begrenzungsteil einwirkende Druck kann
entsprechend dem einzuhaltenden maximalen Fülldruck der angeschlossenen
Filterpresse vorgegeben werden. Nähert sich dann beim Arbeiten
der Filterpreßpumpe
deren Föderdruck,
der beim Druckhub mit dem Druck der Treibflüssigkeit übereinstimmt, dem maximalen
Fülldruck
der Filterpresse und geht dabei die Fördermenge der Pumpe aufgrund
des Füllungsgrades
der Filterpresse gegen Null, was einem immer kleiner werdenden Bewegungshub
der Fördermembran
entspricht, so wird beim Druckhub des Antriebskolbens das überschüssige Volumen
der Treibflüssigkeit
lediglich in den angeschlossenen Aufnahmeraum gedrückt, aus
dem es beim nachfolgenden Saughub wieder in den Antriebsraum zurückkehrt. Die
von dem druckbelasteten Begrenzungsteil des Aufnahmeraumes aufgenommene
Energie wird beim Saughub wieder abgegeben.
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Die
wechselseitige Energieaufnahme und -abgabe zwischen der Treibflüssigkeit
im Antriebsraum und im Aufnahmeraum bewirkt eine fast verlustfreie
Regelung der Fördermenge
der Pumpe nicht nur in der Nähe
des maximalen Förderdruckes,
sondern über
den gesamten Bereich, in dem eine druckabhängige Veränderung der Menge der am Antriebsvorgang
beteiligten Antriebsflüssigkeit
zu erfolgen hat.
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Dennoch
hat sich diese seit langem bekannte Pumpe nicht durchsetzen können, da
im Bereich des Antriebskolbens stets Undichtigkeiten auftraten.
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Aus
der
CH 617 495 A5 ist
eine pulsierende Flüssigkeitspumpe
bekannt, die aus einem hermetisch verschlossenen Behälter besteht,
in den eine Druckblase aus flexiblem Material eingesetzt ist. Die Druckblase
ist mit einer Ansaugöffnung
und einer Abgabeöffnung
durch eine Wand des Behälters hindurch
mit der Umwelt verbunden. In diesen beiden Öffnungen befinden sich druckgesteuerte
Rückschlagventile. Über eine
Leitung ist der mit Flüssigkeit
gefüllte
Innenraum des Behälters
mit einem pulsierenden Antrieb verbunden, wodurch die Druckblase
im Rhythmus des Antriebs komprimiert und expandiert wird.
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Aus
der
US 2,827,853 A ist
eine Pumpe zum Messen von Flüssigkeiten
bekannt, die als Hauptpumpe alternierende Mittel in einer Kammer
aufweist, welche wechseln Druck- und Saughübe ausüben sowie eine Betätigungskammer
mit mindestens einer bewegbaren Wand, wobei die beiden Kammern miteinander
verbunden und mit einer Flüssigkeit
gefüllt
sind. Weiterhin sind eine Abgabekammer vorgesehen, die mindestens
eine bewegbare Wand aufweist und mit einer zweiten Flüssigkeit
gefüllt
ist und eine Pufferkammer, die mit einer dritten Flüssigkeit gefüllt ist,
welche das Pulsieren von der Betätigungskammer
auf die Abgabekammer überträgt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es somit, die Pumpe gemäß dem Oberbegriff so weiterzuentwickeln, daß sie zuverlässig betreibbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Membrankolbenpumpe
mit mindestens einem über Ventile an eine Saugleitung
und eine Druckleitung angeschlossenen Förderraum,
mit einer Fördermembran,
mit
einem alternierenden Antriebsmittel, das mit der Fördermembran
direkt verbunden ist und das auf die Fördermembran einwirkt,
sowie
einem mit der Förderseite
der Fördermembran verbundenen
Flüssigkeitsaufnahmeraum
mit einem druckbeaufschlagbaren beweglichen Begrenzungsteil
gelöst.
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Diese
Pumpe kann ohne die geschilderten Nachteile betrieben werden. Zudem
ist es möglich, den
Grenzdruck im Flüssigkeitsaufnahmeraum
auf einen beliebigen Wert einzustellen und somit die Pumpe an die
Betriebsbedingungen schnell und einfach anzupassen und beliebige
Pumpenkennlinien zu erreichen. Das klassische Nachholsystem mit Nachholbehälter, Nachholvorrichtung,
Nachholventil und Überstromventil
sowie der Membranteller kann entfallen, was derartige Pumpen wesentlich
vereinfacht. Zudem wird eine direkte Steuerung der Membran bzw.
des Schlauches möglich,
was aufgrund des Fehlens einer definierten Endlage bisher nicht
der Fall war.
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Es
ist vorteilhaft, daß die
Druckbelastung des Aufnahmeraumes durch Preßluftaufgabe variabel ist.
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Es
ist zweckmäßig, daß der Aufnahmeraum mit
einem Steuerventil versehen ist.
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Durch
die beiden letzteren Maßnahmen kann
schnell und kostengünstig
eine Änderung
der Betriebsbedingungen der Pumpe erfolgen.
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Eine
andere Ausbildung der Erfindung besteht in einer Membrankolbenpumpe
mit
mindestens einem über
Ventile an eine Saugleitung und eine Druckleitung angeschlossenen
Förderraum,
mit
einem Förderkolben,
der in einer Geradführung angeordnet
ist,
mit einem alternierenden Antriebsmittel, das mit dem Förderkolben
direkt verbunden ist,
mit einer Fördermembran zwischen dem Förderraum und
der Förderseite
des Förderkolbens,
wobei zwischen dem Förderkolben
und der Fördermembran eine
Treibflüssigkeit
zur hydraulischen Kopplung vorliegt,
sowie einem mit der Förderseite
des Förderkolbens verbundenen
Flüssigkeitsaufnahmeraum
mit einem druckbeaufschlagbaren beweglichen Begrenzungsteil,
wobei
im Bereich der hydraulischen Kopplung ein Leckageergänzungssystem
zwischen einer Kammer der Geradführung
und der Förderseite
des Förderkolbens,
bestehend aus einer Sonde in der Kammer, einem Steuerventil und
einem Rückschlagventil
vorgesehen ist.
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Es
liegt im Rahmen der Erfindung, daß das Begrenzungsteil eine
Membran ist.
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Erfindungsgemäß ist auch,
daß das
Begrenzungsteil ein Kolben ist.
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Schließlich besteht
eine weitere Ausbildung der Erfindung darin, daß das Begrenzungsteil ein Schlauch
ist.
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Nachfolgend
werden beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.
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Es
zeigt
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1 eine
erfindungsgemäße Membrankolbenpumpe
mit zwei Fördermembranen,
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2 eine
erfindungsgemäße Membrankolbenpumpe
mit einer Fördermembran,
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3 eine
erfindungsgemäße Membrankolbenpumpe
mit zwei Fördermembranen
und einem Kolben als Begrenzungsteil,
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4 eine
erfindungsgemäße Membrankolbenpumpe
mit zwei Fördermembranen
und einem Schlauch als Begrenzungsteil,
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5 eine
erfindungsgemäße Membrankolbenpumpe
mit zwei Fördermembranen
und hydraulischer Druckübertragung.
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6 eine
Detaildarstellung einer Membran.
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Über einen
Getriebemotor 1 wird ein in einem Exzentergehäuse 2 angeordneter
Exzenter 4 mit einer Pleuelstange 3 angetrieben.
Die Pleuelstange 3 treibt einen in einer Geradführung 6 angeordneten
Geradführungskolben 5,
welcher über
eine Membranstange 7 mit der im Membrangehäuse 8 angeordneten
Fördermembran 9 direkt
verbunden ist.
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Die
Fördermembran 9 weist
auf der der Membranstange 7 zugewandten Seite eine Öffnung auf,
in die ein Vorsprung eingreift, an den sich ein mit der Membranstange 7 verbundener
tellerförmiger Kolben
anschließt,
der an der Fördermembran
direkt anliegt. Über
diesen Kolben wird die Fördermembran 9 direkt
angetrieben. Zwischen Membrangehäuse 8 und
Geradführung 6 ist
im Bereich der Membranstange 7 eine Dichtung 16 vorgesehen.
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Der
Bereich 11 ist über
ein Verbindungsrohr mit einem Flüssigkeitsaufnahmeraum 13 verbunden, der
ein druckbeaufschlagbares Begrenzungsteil 12 aufweist.
Der Flüssigkeitsaufnahmeraum 13 weist ein
Steuerventil 17 und ein Manometer 18 auf und kann
mit Preßluft
beaufschlagt werden.
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Der
eigentliche Förderraum 15 ist über Ventile 14 an
eine Druck- und eine Saugleitung angeschlossen.
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Die
Vorrichtung funktioniert wie folgt:
Durch die Bewegung des
Exzenterantriebs bewegt sich die Fördermembran 9 nach
vorne. Solange der Druck im Flüssigkeitsaufnahmeraum 13 höher ist
als der Betriebsdruck, bewegt sich auch die weitere Fördermembran 10 nach
vorne und die Pumpe fördert das
Medium im Förderraum 15.
Wird der Betriebsdruck höher
als der Druck im Flüssigkeitsaufnahmeraum 13,
fließt
die Treibflüssigkeit in
den Flüssigkeitsaufnahmeraum 13.
Dies hat zufolge, daß die Pumpe
nicht mehr fördert.
Der Grenzdruck im Flüssigkeitsaufnahmeraum 13 kann
durch Preßluftaufgabe
bzw. Druckablassen beliebig eingestellt werden. Damit hat der Pumpenbetreiber
die Möglichkeit
der flexiblen Anpassung (auch online und zentral) der Pumpe an die
Betriebsbedingungen ohne Demontage der Pumpe.
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Mit
Hilfe des Steuerventils 17 sind beliebige Pumpenkennlinien
realisierbar. Der Flüssigkeitsaufnahmeraum 13 wirkt
zusätzlich
als Stoßdämpfer.
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In 2 ist
eine Pumpe dargestellt, bei der nur eine Fördermembran 9 vorhanden
ist. Hier fließt das
Fördermedium
in den Flüssigkeitsaufnahmeraum 13,
wenn der Betriebsdruck höher
als der Druck im Flüssigkeitsaufnahmeraum 13 ist.
Diese Variante bringt zwar eine geringere Betriebssicherheit mit sich,
ist jedoch einfacher gestaltet als die Vorrichtung mit doppelter
Fördermembran.
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3 zeigt,
daß das
druckbeaufschlagbare bewegliche Begrenzungsteil 12 nicht
nur als Membran, sondern auch als Kolben ausgebildet sein kann. 4 stellt
eine weitere Alternative dar, nämlich
einen Schlauch als Begrenzungsteil 12. Auch die Fördermembran 9 kann
durch einen derartigen Schlauch ersetzt werden.
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5 zeigt
schließlich
eine Pumpe mit hydraulischem Antrieb der Fördermembran 9, der
insbesondere bei hohen Drücken
Anwendung findet. Die gezeigte Pumpe ist zudem mit einem Leckageergänzungssystem
ausgestattet. Hierbei wird das Fluidniveau in der Kammer 6 von
der Sonde 20 kontrolliert. Steigt das Fluidniveau, schaltet
die Sonde 22 das Steuerventil 21 und die Hydraulikflüssigkeit
kann zurückgeführt werden.
Beim Druckhub verhindert das Rückschlagventil 23 das
Austreten der Hydraulikflüssigkeit.
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Wie
aus den 1 bis 5 hervorgeht, ist es vorteilhaft,
Membranen 31 gemäß der Detaildarstellung
aus 6 zu verwenden, die sich einerseits großflächig auf
dem tellerförmigen
Kolben 32 und andererseits ebenfalls großflächig auf
der abgeschrägten
Behälterwand 33 abstützt. Beim
Druckhub ist diese Abstützung
nahezu vollständig.
Dies reduziert die inneren Spannungen der Membran. Um ein Eindrücken der
Membran 31 in den Spalt zu verhindern, weist diese einen
Wulst 34 auf.