DE202006011928U1

DE202006011928U1 - Schlauchmembranpumpe

Info

Publication number: DE202006011928U1
Application number: DE200620011928
Authority: DE
Original assignee: Feluwa Pumpen GmbH
Current assignee: Feluwa Pumpen GmbH
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2016-08-03

Abstract

Schlauchmembranpumpe (1, 101) mit folgenden Merkmalen:
a) die Schlauchmembranpumpe (1) hat eine Schlauchmembraneinrichtung (2, 3) und eine damit verbundene Membranantriebseinrichtung;
b) die Schlauchmembraneinrichtung (2, 3) weist ein Membranpumpengehäuse (4, 5) auf;
c) das Membranpumpengehäuse (4, 5) hat einen Membranpumgeneingang (6, 7) und einen Membranpumpenausgang (8, 9);
d) die Schlauchmembraneinrichtung (2, 3) weist eine sich zwischen Membranpumpeneingang (6, 7) und Membranpumpenausgang (8, 9) erstreckende Schlauchmembran (10, 11);
e) die Schlauchmembran (10, 11) umschließt einen Verdrängungsraum (12, 13) für das Membranpumpenmedium;
f) der Verdrängungsraum (12, 13) steht mit dem Membranpumpeneingang (6, 7) und dem Membranpumpenausgang (8, 9) in Verbindung;
g) die Schlauchmembran (10, 11) ist außenseitig von einem Ringraum (14, 15) umgeben;
h) die Membranantriebseinrichtung weist einen Druckwandler (58, 59, 103) zum alternierenden Erzeugen eines Unter- und Überdrucks auf;
i) die Membranantriebseinrichtung hat einen Druckwandlerantrieb zum Betrieb des Druckwandlers (58, 59, 103);...

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlauchmembranpumpe mit folgenden Merkmalen:

a) Die Schlauchmembranpumpe hat eine Schlauchmembraneinrichtung und eine damit verbundene Membranantriebseinrichtung;
b) die Schlauchmembraneinrichtung weist ein Membranpumpengehäuse auf;
c) das Membranpumpengehäuse hat einen Membranpumpeneingang und einen Membranpumpenausgang;
d) die Schlauchmembraneinrichtung weist eine sich zwischen Membranpumpeneingang und Membranpumpenausgang erstreckende Schlauchmembran auf;
e) die Schlauchmembran umschließt einen Verdrängungsraum für das zu pumpende Medium;
f) der Verdrängungsraum steht mit dem Membranpumpenein- und -ausgang in Verbindung;
g) die Schlauchmembran ist außenseitig von einem Ringraum umgeben;
h) die Membranantriebseinrichtung weist einen Druckwandler zum alternierenden Erzeugen eines Unter- und eines Überdrucks auf;
i) die Membranantriebseinrichtung hat einen Druckwandlerantrieb zum Betrieb des Druckwandlers;
j) der Druckwandler ist unter Bildung eines geschlossenen, mit einem Fluid gefüllten Druckraums mit dem Ringraum derart verbunden, dass die Schlauchmembran durch Erzeugen des Überdrucks im Druckwandler komprimiert und durch Erzeugen eines Unterdrucks im Druckwandler auf geweitet wird;
k) die Schlauchmembraneinrichtung weist in Durchströmrichtung vor der Schlauchmembran ein Saugventil und hinter der Schlauchmembran ein Druckventil auf;
l) bei einer Komprimierung der Schlauchmembran ist das Saugventil geschlossen und das Druckventil geöffnet;
m) bei einer Aufweitung der Schlauchmembran ist das Saugventil geöffnet und das Druckventil geschlossen.

Für das Fördern von Flüssigkeiten sind Schlauchmembranpumpen bekannt, deren Kennzeichen darin besteht, dass die Förderung der Flüssigkeit mit Hilfe einer alternierend komprimierten und expandierten Schlauchmembran bewirkt wird. Die Schlauchmembran – sie kann auch als Doppelschlauch ausgebildet sein – erstreckt sich innerhalb eines meist rohrförmigen Membranpumpengehäuses zwischen einem Membranpumpeneingang und einem Membranpumpenausgang und ist dort jeweils endseitig eingespannt. Innerhalb des Pumpengehäuses ist die Schlauchmembran von einem Ringraum umgeben.
In der Regel steht dieser Ringraum mit einer Membranantriebseinrichtung in Verbindung, die aus einer einen Druckwandler bildenden Kolbenpumpe zur alternierenden Erzeugung von Saug- und Druckhüben und einem Pumpenantrieb besteht. Der Pumpenantrieb weist einen Elektromotor auf, dessen Drehbewegung über einen Kurbeltrieb auf den Kolben der Kolbenpumpe übertragen wird. Der Ringraum der Schlauchmembraneinrichtung und der Druckraum der Kolbenpumpe bilden einen geschlossenen Raum, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, so dass eine Hubbewegung des Kolbens der Kolbenpumpe in Verdrängungsrichtung zu einer Beaufschlagung der Außenseite der Schlauchmembran und damit zu deren Komprimierung führt, während eine Hubbewegung in umgekehrter Richtung, also ein Saughub, eine Expandierung der Schlauchmembran bewirkt. Bei dieser Aus führungsform bildet der Innenraum der Schlauchmembran einen Verdrängungsraum für die zu pumpende Flüssigkeit.
Um ein Durchströmen der zu pumpenden Flüssigkeit in einer Richtung zu bewirken, sind am Membranpumpeneingang ein Saugventil und am Membranpumpenausgang ein Druckventil angeordnet. Beide Ventile sind als Rückschlagventile ausgebildet. Im Falle eines Druckhubes, d.h. bei einer Komprimierung des Verdrängungsraums innerhalb der Schlauchmembran, schließt das Saugventil und öffnet das Druckventil, so dass das im Verdrängungsraum befindliche Medium über das Druckventil nach außen befördert wird. Bei einer Expansion der Schlauchmembran schließt das Druckventil und öffnet sich das Saugventil, so dass das zu fördernde Medium in den Verdrängungsraum einströmen kann.
Vorbeschriebene Schlauchmembranpumpen sind beispielsweise der DE 32 10 240 A1 , DE 34 43 768 A1 , WO 02/18790 A1 und EP 1 520 988 A1 zu entnehmen. Sie sind dazu bestimmt, niedrigviskose Flüssigkeiten zu fördern. Es ist jedoch auch schon der Vorschlag gemacht worden, Membranschlauchpumpen für die Förderung von hochviskosen Medien, beispielsweise Dickstoffe wie Beton, Klärschlamm, Abraum oder dergleichen, einzusetzen (vgl. DE 31 21 103 C2 ; DE 31 44 734 A1 ). In diesen beiden Dokumenten wird jedoch die vorbeschriebene Gattung von Schlauchmembranpumpen als für solche Medien nicht geeignet angesehen. Vielmehr wird eine Art kinematische Umkehr vorgeschlagen, indem der Verdrängungsraum in den Ringraum zwischen Membranpumpen gehäuse und Schlauchmembran verlegt wird und der Innenraum der Schlauchmembran mit der Membranantriebseinrichtung verbunden wird, so dass die Schlauchmembran beim Fördervorgang durch den Druckhub der Kolbenpumpe von innen her radial gedehnt und durch den Saughub ebenfalls von innen zusammengezogen wird. Die Durchströmung der Schlauchmembranpumpe geschieht dabei – abweichend von der gattungsgemäßen Schlauchmembranpumpe – quer zur Achse des Membranschlauchs.
Schlauchmembranpumpen der bekannten Art haben prinzipielle Nachteile, wenn es um die Förderung von Dickstoffen geht. Ihre Hubfrequenz sinkt mit zunehmender Viskosität des zu fördernden Mediums, und sie erfordert wegen des hohen Gegendrucks eine starke Getriebereduktion zwischen Antriebsmotor und Kolbenpumpe. Dies verursacht beträchtliche Kosten. Hinzu kommt, dass der Wirkungsgrad solcher Schlauchmembranpumpen mit zunehmender Viskosität des Mediums abfällt. Beide Umstände haben dazu geführt, dass sich Schlauchmembranpumpen für die Förderung von Dickstoffen wie Beton oder dergleichen nicht haben durchsetzen können. Vielmehr ist hier Industriestandard nach wie vor die Doppelkolbenpumpe, wie sie beispielsweise aus der DE 1 678 445 B , DE 1 128 925 U , WO 99/00599 A, DE 39 10 120 A1 oder DE 197 27 103 A1 bekannt ist. Dabei wird in Kauf genommen, dass das zu fördernde Medium, eben der Dickstoff, direkten Kontakt mit den Kolben hat, was hohen Verschleiß und Korrosion nach sich zieht. Außerdem ist es erforderlich, bei der Zusammenführung der die aus gestoßene Flüssigkeit führenden Druckrohre in ein gemeinsames Förderrohr ein Umschaltventil vorzusehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe zu entwickeln, die zum Fördern von hochviskosen Medien geeignet ist und dabei einen hohen Wirkungsgrad und einen geringen Verschleiß hat und nicht korrosionsanfällig ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schlauchmembranpumpe mit folgenden Merkmalen gelöst:

n) Der Druckwandlerantrieb ist als Hydraulikantrieb mit einem Hydraulikreservoir, einer Förderpumpe und wenigstens einer Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet;
o) es sind motorische Ventilantriebseinrichtungen zum gesteuerten Öffnen und Schließen von Saug- und Druckventil vorgesehen.

Grundgedanke der Erfindung ist es, sich vom Industriestandard der Doppelkolbenpumpen gelöst und wieder Schlauchmembranpumpen zugewandt zu haben, jedoch in Abweichung von den sich aus der DE 31 21 103 C2 und DE 31 44 734 A1 ergebenden Empfehlungen eines Typs von Schlauchmembranpumpen, bei dem der Verdrängungsraum für das zu fördernde Medium von der Schlauchmembran umschlossen wird, also die Förderung in Achsrichtung der Schlauchmembran erfolgt. Damit erschöpft sich jedoch die Erfindung noch nicht. Vielmehr ist die Schlauchmembran pumpe durch die vorgenannten Maßnahmen derart weiterentwickelt worden, dass sie in der Lage ist, hochviskose Medien bei günstigem Wirkungsgrad zu fördern. Durch die Ausführung des Druckwandlerantriebs als Hydraulikolbenantrieb können bei vertretbaren Kosten hohe Drücke erzielt werden. Die Zwangssteuerung von Saug- und Druckventil mit Hilfe von motorischen Ventilantriebseinrichtungen wirkt einem Absinken des Wirkungsgrades mit zunehmender Viskosität entgegen. Dem liegt die schon zur Erfindung gehörende Erkenntnis zugrunde, dass der Wirkungsgradabfall dadurch bedingt war, dass die bisher bei Schlauchmembranpumpen verwendeten Rückschlagventile mit einer entsprechend dem Viskositätsanstieg immer größer werdenden Verzögerung schließen bzw. öffnen, so dass es zu unerwünschten Rückströmungen kommt. Mit Hilfe der Ventilantriebseinrichtungen kann das Schließen und Öffnen der Ventile schnell und zum günstigsten Zeitpunkt erfolgen.
Mit der erfindungsgemäßen Schlauchmembranpumpe können die Vorteile dieser Pumpenart, nämlich der geringe Verschleiß und die ebenso geringe Korrosionsanfälligkeit, erstmals auch bei der Förderung von Dickstoffen genutzt werden. Die Schlauchmembranpumpe wird folglich mit wesentlich geringerer Wartung auskommen und deshalb deutlich reduzierte Stillstandszeiten haben.
In bevorzugter Ausbildung der Erfindung weist die Schlauchmembranpumpe zumindest zwei parallel und gegenläufig betriebene Schlauchmembraneinrichtungen auf, wobei auch mehr als zwei Schlauchmembraneinrichtungen vorhanden sein können, die dann vorzugsweise so betrieben werden, dass hintereinander und in gleichen Zeitabständen ein Pumpvorgang ausgelöst wird. Mit einer solchen Schlauchmembranpumpe läßt sich ein kontinuierlicher Förderstrom verwirklichen, was insbesondere für die Förderung von Beton wesentlich ist. Dabei kommen zwei Ausführungen von Membranantriebseinrichtung in Frage.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Schlauchmembraneinrichtungen lediglich mit einer einzigen Membranantriebseinrichtung gekoppelt, wobei deren Druckwandler doppeltwirkend ausgebildet ist, d.h. der Druckwandler bewirkt sowohl einen Saug- als auch einen Druckhub und kann deshalb zur gegenläufigen Beaufschlagung der Schlauchmembranen genutzt werden.
Alternativ dazu ist vorgesehen, dass die Schlauchmembraneinrichtungen jeweils mit einem eigenen Druckwandler gekoppelt sind, wobei die Druckwandler zweckmäßigerweise jeweils mit einer eigenen Kolben-Zylinder-Einheit verbunden sind. Dabei reicht es aus, dass nur ein einziges Hydraulikreservoir und nur eine einzige Förderpumpe vorhanden sind.
Die Kolben-Zylinder-Einheit(en) ist bzw. sind zweckmäßigerweise doppeltwirkend ausgebildet, so dass die alternierende Druckausübung des Druckwandlers mittels einer einzigen Kolben-Zylinder-Einheit ausgeführt werden kann.
Als Druckwandler kommen solche Pumpen in Frage, die alternierend einen Unter- bzw. einen Überdruck erzeugen können. Hierzu eignen sich – wie im Stand der Technik bekannt – vor allen Dingen Kolbenpumpen und hier zweckmäßigerweise Hubkolbenpumpen. Diese Ausführung ist deshalb zweckmäßig, weil sie mit der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit in der Weise kombiniert werden kann, daß diese und die zugehörige Hubkolbenpumpe eine gemeinsame Kolbenstange aufweisen. Hierdurch entsteht eine besonders kompakte Membranantriebseinrichtung.
Die Ventilantriebseinrichtungen weisen zweckmäßigerweise Hydraulikdrehantriebe auf, die von einem Hydraulikreservoir und einer Förderpumpe druckgespeist sind. Solche Hydraulikdrehantriebe sind beispielsweise aus der DE 41 14 410 U1 oder GB 2309747 A bekannt. Den Ventilantriebseinrichtungen sollten ein eigenes Hydraulikreservoir und eine eigene Förderpumpe zugeordnet sein, die von dem Hydraulikreservoir und der Förderpumpe der Membranantriebseinrichtung unabhängig ist.
Es versteht sich, dass für die Steuerung der Ventile für die Hydraulik-Kolben-Einheit und der Saug- und Druckventile eine eigene Steuereinrichtung vorgesehen ist, die deren Steuerung automatisch ablaufen läßt. Dabei kann vorgesehen sein, dass der jeweilige Umsteuervorgang einstellbar ist, so dass eine Umsteuerung der Ventile zu optimalen Zeitpunkten verwirklichbar ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Membranpumpenausgänge der Schlauchmembraneinrichtungen in Ausgangsleitungen münden, die in eine Förderleitung übergehen. Dabei sollte zwischen den Ausgangsleitungen und der Förderleitung ein Umschaltventil zur alternativen Verbindung jeweils einer Ausgangsleitung mit der Förderleitung angeordnet sein, wie dies beispielsweise bei Doppelkolbenpumpen für die Förderung von Dickstoffen bekannt ist (vgl. z.B. DE 1 828 925 U ; WO 99/00599; DE 197 27 103 A1 ). Alternativ dazu oder in Kombination damit könnten die Membranpumpeneingänge an Zuführleitungen angeschlossen sein, deren entfernten Enden mit einem Umschaltventil zur alternierenden Verbindung mit einem Zuführrohr versehen sind.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Schlauchmembranpumpe nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform und
2 eine schematische Darstellung der Schlauchmembranpumpe nach der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform.
1 zeigt eine insgesamt mit 1 bezeichnete Schlauchmembranpumpe mit zwei Schlauchmembraneinrichtungen 2, 3.
Die Schlauchmembraneinrichtungen 2, 3 weisen rohrförmige Pumpengehäuse 4, 5 auf, die stirnseitig jeweils einen Membranpumpeneingang 6, 7 und einen Membranpumpenausgang 8, 9 aufweisen. Durch die Pumpengehäuse 4, 5 erstreckt sich jeweils eine Schlauchmembran 10, 11, die jeweils doppelwandig ausgebildet ist und an ihren Enden abdichtend mit der Innenseite des Pumpengehäuses 4, 5 verspannt ist. Die Schlauchmembranen 10, 11 umschließen innenseitig jeweils einen Verdrängungsraum 12, 13 und sind jeweils von einem Ringraum 14, 15 umgeben, die sich zwischen den Außenseiten der Schlauchmembranen 10, 11 einerseits und den Innenseiten der Pumpengehäuse 4, 5 andererseits erstrecken.
Im Bereich der Membranpumpeneingänge 6, 7 sind jeweils ein Saugventil 16, 17 und im Bereich der Membranpumpenausgänge 8, 9 jeweils ein Druckventil 18, 19 angeordnet Die Saugventile 16, 17 und die Druckventile 18, 19 sind beispielsweise als Kugelventile ausgebildet, wobei die zugehörigen Kugeln mit jeweils einem Doppelkolbendrehantrieb 20, 21, 22, 23 verbunden sind. Die Doppelkolbendrehantriebe 20, 21, 22, 23 sind mit einem Hydrauliksystem verbunden, das ein Hydraulikreservoir 24 und eine dem Hydraulikreservoir 24 zugeordnete Förderpumpe 25 aufweist. Von der Förderpumpe 25 geht eine Zuführhauptleitung 26 aus, an der ein Druckausgleichsgefäß 27 angeschlossen ist und die über ein Überdruckventil 28 abgesichert ist.
Die Zuführhauptleitung 26 teilt sich in einer der Anzahl der Doppelkolbendrehantriebe 20, 21, 22, 23 entsprechenden Anzahl von Zuführteilleitungen 29, 30, 31, 32 auf, die jeweils zu einem Steuerventil 33, 34, 35, 36 führen. In umgekehrter Richtung führen von den Steuerventilen 33, 34, 35, 36 vier Rücklaufteilleitungen 37, 38, 39, 40 aus, die in eine Rücklaufhauptleitung 41 münden, welche bis in das Hydraulikreservoir 24 reicht. Auf der jeweils anderen Seite der Steuerventile 33, 34, 35, 36 verlaufen jeweils ein Paar von Hydraulikleitungen 42, 43 bzw. 44, 45 bzw. 46, 47 bzw. 48, 49, wobei jeweils ein Paar von Hydraulikleitungen 42 bis 49 zu den beiden gegenüberliegenden Druckräumen der Doppelkolbendrehantriebe 20, 21, 22, 23 führen.
Die Doppelkolbendrehantriebe 20, 21, 22, 23 haben jeweils einen Doppelkolben 50, 51, 52, 53, die innerhalb des Gehäuses der Doppelkolbendrehantriebe 20, 21, 22, 23 axial verschieblich sind. Die jeweils zwei Kolben der Doppelkolben 50, 51, 52, 53 sind – wie im Stand der Technik bekannt – durch eine Zahnstange miteinander verbunden, die jeweils mit einem Ritzel in Eingriff steht, so dass die Translationsbewegung der Doppelkolben 50, 51, 52, 53 in eine Drehbewegung umgewandelt wird, die für die Verdrehung der Kugeln der Saugventile 16, 17 bzw. Druckventile 18, 19 sorgen. Die Doppelkolben 50, 51, 52, 53 befinden sich in der nach rechts verschobenen Endstellung, wenn das jeweilige Saugventil 16, 17 bzw. Druckventil 18, 19 geschlossen ist, und in der nach links verschobenen End stellung, wenn das jeweilige Saugventil 16, 17 bzw. Druckventil 18, 19 geöffnet ist.
Die die Schlauchmembranen 10, 11 umgebenden Ringräume 14, 15 sind jeweils über eine Hydraulikleitung 54, 55 mit insgesamt mit 56 bzw. 57 bezeichneten Pumpenantrieben verbunden, die dafür sorgen, dass die Schlauchmembranen 10, 11 alternierend aus einer expandierten Form, wie sie die Schlauchmembran 11 einnimmt, in eine komprimierte Form, wie sie die Schlauchmembran 10 einnimmt, bringt und umgekehrt. Die Pumpenantriebe 56, 57 weisen jeweils eine einfachwirkende Kolbenpumpe 58, 59 auf, in deren Pumpenzylinder 60 bzw. 61 jeweils ein an einer Kolbenstange 62, 63 geführter Pumpenkolben 64, 65 verschieblich geführt ist. Die Pumpenkolben 64, 65 schließen rechtsseitig einen Aktivraum 66, 67 ab, wobei die Aktivräume 66, 67 mit den jeweils zugehörenden Hydraulikleitungen 54 bzw. 55 verbunden sind. Die Aktivräume 66, 67, die Hydraulikleitungen 54, 55 und die Ringräume 14, 15 sind mit Hydrauliköl gefüllt. Die Hydraulikleitungen 54, 55 münden in die Ringräume 14, 15 im Bereich von jeweils einem Leckageventil 68, 69. Diese Leckageventile 68, 69 sind für die Erläuterungen der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich. Sie sind dazu bestimmt, im Falle einer Leckage Hydraulikflüssigkeit zuzuführen. Ihre Funktion ergibt sich beispielsweise aus der EP 1 520 988 A1 .
Die Kolbenpumpen 58, 59 sind jeweils mit einer Kolben-Zylinder-Einheit 70, 71 verbunden, die axial hinter den Kolbenpumpen 58, 59 angeordnet sind. Die Kolben-Zylinder-Einheiten 70, 71 weisen einen Zylinder 72, 73 auf, in dem jeweils ein Kolben 74, 75 verschieblich geführt ist. Die Kolben 74, 75 sitzen auf einer Verlängerung der Kolbenstangen 62, 63, und zwar in der Weise, dass die Pumpenkolben 64, 65 und die Kolben 74, 75 an ihren Umkehrpunkten sich jeweils in den gleichen Endstellungen befinden. Die Kolbenstangen 62, 63 treten rückseitig aus den Zylindern 72, 73 aus und haben dort endseitig Vorsprünge 76, 77, die mit Endschaltern 78, 79 bzw. 80, 81 zusammenwirken.
Die Kolben-Zylinder-Einheiten 70, 71 sind doppeltwirkend, d.h. die Räume beidseits der Kolben 74, 75 sind an Hydraulikleitungen 82, 83 bzw. 84, 85 angeschlossen. Die Paare von Hydraulikleitungen 82, 83 bzw. 84, 85 führen jeweils zu einem Steuerventil 86, 87.
Für die Druckversorgung der Kolben-Zylinder-Einheiten 70, 71 ist ein Hydraulikreservoir 88 vorgesehen, von dem eine Zuführhauptleitung 89 ausgeht. In dieser sitzt eine Förderpumpe 90. Außerdem sind auch hier ein Überdruckventil 91 und ein Druckausgleichsgefäß 92 vorgesehen. Die Zuführhauptleitung 89 teilt sich in zwei Zuführteilleitungen 93, 94 auf, die zu dem jeweils zugehörigen Steuerventil 86 bzw. 87 gehen. Von diesen Steuerventilen 86, 87 gehen in umgekehrter Richtung Rücklaufteilleitungen 95, 96 aus, die zu einer Rücklaufhauptleitung 97 zusammengeführt werden, welche in das Hydraulikreservoir 88 mündet.
Die vorbeschriebene Schlauchmembranpumpe 1 arbeitet bei einem Pumpenvorgang wie folgt.
In der gezeigten Darstellung ist bei der Schlauchmembraneinrichtung 2 ein Pumpvorgang gerade abgeschlossen, während bei der Schlauchmembraneinrichtung 3 gerade ein Saugvorgang beendet ist. Für den Pumpvorgang ist das Steuerventil 86 so eingestellt, dass die Zuführteilleitung 93 auf die Hydraulikleitung 82 und demgemäß die Rücklaufteilleitung 95 auf die Hydraulikleitung 83 geschaltet sind. Auf diese Weise ist Drucköl der Hydraulikleitung 82 zugeführt worden und hat dafür gesorgt, dass der Kolben 74 und damit über die Kolbenstange 62 der Pumpenkolben 64 nach rechts verschoben worden sind. Dies hat zur Verdrängung des in dem Aktivraum 66 befindlichen Hydrauliköls geführt mit der Folge, dass das Hydrauliköl über die Hydraulikleitung 54 in den Ringraum 14 eingeflossen und dort zu eine Komprimierung (Stauchung) der Schlauchmembran 10 geführt hat. Dies wiederum hat den Verdrängungsraum 12 verkleinert. Da das Saugventil 16 der Schlauchmembraneinrichtung 2 geschlossen und das dazugehörige Druckventil 18 geöffnet sind, ist hierdurch die im Verdrängungsraum 12 befindliche Flüssigkeit entsprechend der Komprimierung der Schlauchmembran 10 über das Druckventil 18 ausgestoßen worden. Über anschließende Rohrleitungen ist es dann dem Bestimmungsort zugeführt worden.
Der Saughub bei der Schlauchmembraneinrichtung 3 ist dadurch zustande gekommen, dass das Steuerventil 87 so geschaltet worden ist, daß das Drucköl aus der Zuführleitung 94 der Hydraulikleitung 85 zugeführt worden ist und demgemäß der Kolben 75 in seine linksseitige Endposition verschoben worden ist. Über die Kolbenstange 63 ist der Pumpenkolben 65 in der gleichen Richtung mitgenommen worden. Hierdurch ist der Aktivraum 67 vergrößert worden und hat hierdurch eine Aufweitung der Schlauchmembran 11 bewirkt. Da das Saugventil 17 der Schlauchmembraneinrichtung 3 geöffnet und das Druckventil 19 geschlossen sind, ist hierdurch zu pumpende Flüssigkeit über das Saugventil 17 in den Verdrängungsraum 13 eingesaugt worden. Die beiden Schlauchmembraneinrichtungen 2, 3 haben also zeitgleich gegenläufig gearbeitet, d.h. während die Schlauchmembraneinrichtung 2 einen Pumpvorgang durchführte, hat die Schlauchmembraneinrichtung 3 zu pumpende Flüssigkeit angesaugt.
Die Vorsprünge 76, 77 betätigen in den gezeigten Endstellungen gerade die Endschalter 79, 80. Sie gehören zu einer Steuereinrichtung, die nunmehr die Ventile wie folgt umsteuert. Der Endschalter 79 der Kolben-Zylinder-Einheit 70 sorgt bei dessen Betätigung für eine Umsteuerung des Steuerventils 86, so dass die Zuführteilleitung 93 mit der Hydraulikleitung 83 und die Rücklaufteilleitung 95 mit der Hydraulikleitung 82 verbunden werden. Der rechtseitige Druckraum der Kolben-Zylinder-Einheit 70 wird mit Hydrauliköl beaufschlagt, was eine Verschiebung des Kol bens 74 zur Folge hat. Dabei wird der Pumpenkolben 64 der Kolbenpumpe 58 mitgenommen und dadurch ein Saughub in dem Aktivraum 66 erzeugt.
Gleichzeitig werden die Steuerventile 33, 36 durch das Signal des Endschalters 79 umgesteuert, so dass die Zuführteilleitungen 29, 32 jetzt Verbindung zu der Hydraulikleitung 43 bzw. 48 erhalten. Hierdurch werden der Doppelkolben 50 nach links und der Doppelkolben 52 nach rechts verschoben mit der Folge, dass das Saugventil 16 geöffnet und das Druckventil 18 geschlossen werden. Die dabei in den Doppelkolbendrehantrieben 20, 22 in dem jeweils anderen Druckraum verdrängte Hydraulikflüssigkeit gelangt über die Hydraulikleitungen 42 bzw. 49 und die damit verbundenen Rücklaufteilleitungen 37, 40 und die Rücklaufhauptleitung 41 zurück in das Hydraulikreservoir 24. Der Saughub der Kolbenpumpe 58 hat zur Folge, dass die Schlauchmembran 10 aus der komprimierten Stellung auf geweitet und hierdurch über das dann offene Saugventil 16 zu fördernde Flüssigkeit angesaugt wird, wobei das geschlossene Druckventil 18 einen Rückfluß schon gepumpter Flüssigkeit verhindert.
Ebenfalls gleichzeitig läuft die Umsteuerung bei der Schlauchmembraneinrichtung 3 ab, und zwar wie folgt. Durch die Betätigung des Endschalters 80 durch den Vorsprung 77 wird das Steuerventil 87 umgesteuert, so dass die Zuführteilleitung 94 Verbindung zu der Hydraulikleitung 84 erhält, während umgekehrt die Hydraulikleitung 85 mit der Rücklaufteilleitung 96 verbunden wird. Dies sorgt für eine Verschiebung des Kolbens 75 und über die Kolbenstange 63 auch des Pumpenkolbens 65 nach rechts. Hierdurch wird in der Kolbenpumpe 59 ein Druckhub unter Verkleinerung des Aktivraums 67 durchgeführt mit der Folge, dass dem Ringraum 15 zusätzlich Hydraulikflüssigkeit zugeführt und damit die Schlauchmembran 11 komprimiert wird.
Gleichzeitig werden die Steuerventile 34, 35 umgesteuert, so dass die Zuführteilleitungen 30, 31 Verbindung zu den angeschlossenen Hydraulikleitungen 44 bzw. 46 erhalten, während die Rücklaufteilleitungen 38, 39 mit den jeweils zugehörigen Hydraulikleitungen 45, 47 gekoppelt werden. Dies hat zur Folge, dass der Doppelkolben 51 des Doppelkolbendrehantriebs 21 nach rechts und der Doppelkolben 53 des Doppelkolbendrehantriebs 23 nach links verschoben werden. Hierdurch werden das Druckventil 19 geöffnet und das Saugventil 17 geschlossen. Die in dem Verdrängungsraum 13 in dem vorangegangenen Saughub angesaugte Flüssigkeit wird dann über das Druckventil 19 ausgestoßen. Dabei wird ein Rückfluß über das Saugventil 17 vermieden.
An die Druckventile 18, 19 können sich – was hier nicht näher dargestellt ist – Teilförderrohre anschließen, die dann in einem Hauptförderrohr zusammengeführt werden. Dort kann ein Umschaltventil vorgesehen sein, wie es auch bei Doppelkolbenpumpen üblich ist.
In 2 ist eine etwas abgewandelte, insgesamt mit 101 bezeichnete Schlauchmembranpumpe dargestellt. Sie ist gegenüber der Schlauchmembranpumpe 1 gemäß 1 nur insoweit abgeändert, als die beiden Pumpenantriebe 56, 57 durch einen einzigen Pumpenantrieb 102 ersetzt sind. Die ansonsten gleich gebliebenen Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen worden wie bei der Schlauchmembranpumpe 1 gemäß 1, so dass zu deren Beschreibung auf die Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels Bezug genommen wird. Dies gilt insbesondere für die mit den Bezugsziffern 2 bis 55 sowie 88 bis 92 bezeichneten Teile.
Der Pumpenantrieb 102 weist im Unterschied zu den Pumpenantrieben 56, 57 eine doppeltwirkende Kolbenpumpe 103 auf, in deren Zylinder 104 ein an einer Kolbenstange 105 geführter Pumpenkolben 106 verschieblich geführt ist. Der Pumpenkolben 106 teilt das innere des Pumpenzylinders 104 in zwei Aktivräume 107, 108 auf, wobei der linksseitige Aktivraum 107 mit der Hydraulikleitung 54 und der rechtsseitige Aktivraum 108 mit der Hydraulikleitung 55 verbunden sind. Die Aktivräume 107, 108, die Hydraulikleitungen 54, 55 und die Ringräume 14, 15 sind mit Hydrauliköl gefüllt.
Die Kolbenpumpe 103 ist mit einer Kolben-Zylinder-Einheit 109 verbunden, die axial hinter der Kolbenpumpe 103 angeordnet ist. Die Kolben-Zylinder-Einheit 109 ist wie die Kolben-Zylinder-Einheiten 70, 71 der Schlauchmembranpumpe 1 gemäß 1 ausgebildet, d.h. sie weist einen Zylin der 110 auf, in dem ein Kolben 111 verschieblich geführt ist. Der Kolben 111 sitzt auf einer Verlängerung der Kolbenstange 105, und zwar in der Weise, dass der Pumpenkolben 106 und der Kolben 111 an ihren Umkehrpunkten sich jeweils in den gleichen Endstellungen befinden. Die Kolbenstange 105 tritt rückseitig aus dem Zylinder 110 aus und hat dort endseitig einen Vorsprung 112, der mit Endschaltern 113, 114 zusammen wirkt.
Auch die Kolben-Zylinder-Einheit 109 ist doppeltwirkend, d.h. die Räume beidseits des Kolbens 111 sind an Hydraulikleitungen 115, 116 angeschlossen. Sie führen zu einem Steuerventil 117. Dessen andere Seite ist einerseits mit der Förderpumpe 90 über eine Zuführleitung 118 und andererseits mit einer Rückführleitung 119 verbunden, die in das Hydraulikreservoir 88 mündet.
Die vorbeschriebene Schlauchmembranpumpe 101 arbeitet bei einem Pumpvorgang wie folgt.
In der gezeigten Darstellung ist bei der Schlauchmembraneinrichtunq 2 gerade ein Pumpvorgang abgeschlossen, während bei der Schlauchmembraneinrichtung 3 soeben ein Saugvorgang beendet ist. Für den Pumpvorgang ist das Steuerventil 117 so eingestellt, dass die Zuführleitung 118 auf die Hydraulikleitung 116 und demgemäß die Rücklaufleitung 119 auf die Hydraulikleitung 115 geschaltet sind. Auf diese Weise ist Drucköl der Hydraulikleitung 116 zugeführt worden und hat dafür gesorgt, dass der Kol ben 111 und damit über die Kolbenstange 105 der Pumpenkolben 106 nach links verschoben worden sind. Dies hat zur Verdrängung des in dem linken Aktivraum 107 befindlichen Hydrauliköls geführt mit der Folge, dass das Hydrauliköl über die Hydraulikleitung 54 in den Ringraum 14 eingeflossen und dort zu einer Komprimierung (Stauchung) der Schlauchmembran 10 geführt hat. Dies wiederum hat den Verdrängungsraum 12 verkleinert. Da das Saugventil 16 der Schlauchmembraneinrichtung 2 geschlossen und das dazu gehörige Druckventil 18 geöffnet sind, ist hierdurch die im Verdrängungsraum 12 befindliche Flüssigkeit entsprechend der Komprimierung der Schlauchmembran 10 über das Druckventil 18 ausgestoßen worden. Über anschließende Rohrleitungen ist es dann dem Bestimmungsort zugeführt worden.
Der Saughub bei der Schlauchmembraneinrichtung 3 ist dadurch zustande gekommen, dass durch die Bewegung des Kolbens 106 nach links der rechte Aktivraum 108 vergrößert worden ist. Hierdurch ist eine Aufweitung der Schlauchmembran 11 bewirkt worden. Da das Saugventil 17 der Schlauchmembraneinrichtung 3 geöffnet und das Druckventil 19 geschlossen sind, ist hierdurch zu pumpende Flüssigkeit über das Saugventil 17 in den Verdrängungsraum 13 eingesaugt worden. Die beiden Schlauchmembraneinrichtungen 2, 3 haben also zeitgleich gegenläufig gearbeitet.
In der gezeigten Endstellung betätigt der Vorsprung 112 gerade den linksseitigen Endschalter 113. Er gehört zu einer Steuereinrichtung, die nunmehr die Ventile wie folgt umschaltet. Das Steuerventil 117 wird so geschaltet, dass die Zuführleitung 118 Verbindung zu der Hydraulikleitung 115 und die Rückführleitunq 119 Verbindung zu der Hydraulikleitung 116 erhalten. Dadurch wird der linksseitige Druckraum der Kolben-Zylinder-Einheit 109 mit Hydrauliköl beaufschlagt, was eine Verschiebung des Kolbens 111 und über die Kolbenstange 105 eine entsprechende Verschiebung des Pumpenkolbens 106 der Kolbenpumpe 103 nach rechts zur Folge hat.
Gleichzeitig werden die Steuerventile 33, 36 durch das Signal des Endschalters 113 umgesteuert, so dass die Zuführteilleitungen 29, 32 jetzt Verbindung zu der Hydraulikleitung 43 bzw. 48 erhalten. Hierdurch werden der Doppelkolben 50 nach links und der Doppelkolben 52 nach rechts verschoben mit der Folge, dass das Saugventil 16 geöffnet und das Druckventil 18 geschlossen werden. Die dabei in den Doppelkolbendrehantrieben 20, 22 in dem jeweils anderen Druckraum verdrängte Hydraulikflüssigkeit gelangt über die Hydraulikleitungen 42 bzw. 49 und die damit verbundenen Rücklaufteilleitungen 37, 40 und die Rücklaufhauptleitung 41 zurück in das Hydraulikreservoir 24.
Ebenfalls gleichzeitig werden die Steuerventile 34, 35 umgesteuert, so dass die Teilleitungen 30, 31 Verbindung zu den angeschlossenen Hydraulikleitungen 44 bzw. 46 erhalten, während die Rücklaufteilleitungen 38, 39 mit den jeweils zugehörigen Hydraulikleitungen 45, 47 gekoppelt werden. Dies hat zur Folge, dass der Doppelkolben 51 des Doppelkolbendrehantriebs 21 nach rechts und der Doppelkolbendrehantrieb 23 nach links verschoben werden. Hierdurch werden das Druckventil 19 geöffnet und das Saugventil 17 geschlossen.
Durch die Verschiebung des Pumpkolbens 106 nach rechts vergrößert sich der Aktivraum 107 und bewirkt in der Schlauchmembraneinrichtung 2 einen Saughub mit der Folge, dass die Schlauchmembran 10 aus der angezeigten komprimierten Stellung auf geweitet und hierdurch über das offene Saugventil 16 zu fördernde Flüssigkeit angesaugt wird, wobei das geschlossene Druckventil 18 einen Rückfluss schon gepumpter Flüssigkeit verhindert. Durch die gleichzeitige Verkleinerung des rechten Aktivraums 108 wird in der Schlauchmembraneinrichtung 3 ein Druckhub erzeugt mit der Folge, dass dem Ringraum 15 zusätzlich Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird, damit die Schlauchmembran 11 komprimiert wird. Die in dem Verdrängungsraum 13 durch den vorangegangenen Saughub angesaugte Flüssigkeit wird dann durch das Druckventil 19 ausgestoßen. Dabei wird ein Rückfluss über das Saugventil 17 vermieden.
Die vorbeschriebenen Schlauchmembranpumpen 1, 101 eignen sich insbesondere zur Förderung hochviskoser Fördermedien, wobei darunter Fördermedien mit einer Viskosität von mindestens 3.500 mPas verstanden werden. Dabei kann eine Hubfrequenz bis zu 40 Hüben pro Minute gefahren werden, wobei unter Hubfrequenz die Anzahl der Wechsel von Saug- zu Druckhub und umgekehrt pro Minute zu verstehen ist. Mit zunehmender Viskosität wird die Hubfrequenz abgesenkt und erreicht einen Wert von 8 Hübe/min, wenn das Fördermedium eine Viskosität von 120.000 mPas bis 150.000 mPas hat.

Claims

Schlauchmembranpumpe (1, 101) mit folgenden Merkmalen: a) die Schlauchmembranpumpe (1) hat eine Schlauchmembraneinrichtung (2, 3) und eine damit verbundene Membranantriebseinrichtung; b) die Schlauchmembraneinrichtung (2, 3) weist ein Membranpumpengehäuse (4, 5) auf; c) das Membranpumpengehäuse (4, 5) hat einen Membranpumgeneingang (6, 7) und einen Membranpumpenausgang (8, 9); d) die Schlauchmembraneinrichtung (2, 3) weist eine sich zwischen Membranpumpeneingang (6, 7) und Membranpumpenausgang (8, 9) erstreckende Schlauchmembran (10, 11); e) die Schlauchmembran (10, 11) umschließt einen Verdrängungsraum (12, 13) für das Membranpumpenmedium; f) der Verdrängungsraum (12, 13) steht mit dem Membranpumpeneingang (6, 7) und dem Membranpumpenausgang (8, 9) in Verbindung; g) die Schlauchmembran (10, 11) ist außenseitig von einem Ringraum (14, 15) umgeben; h) die Membranantriebseinrichtung weist einen Druckwandler (58, 59, 103) zum alternierenden Erzeugen eines Unter- und Überdrucks auf; i) die Membranantriebseinrichtung hat einen Druckwandlerantrieb zum Betrieb des Druckwandlers (58, 59, 103); j) der Druckwandler (58, 59, 103) ist unter Bildung eines geschlossenen, mit einem Fluid gefüllten Druckraums (66, 67, 107, 108) mit dem Ringraum (14, 15) verbunden; k) die Schlauchmembraneinrichtung (2, 3) weist in Durchströmrichtung vor der Schlauchmembran (10, 11) ein Saugventil (16, 17) und hinter der Schlauchmembran (10, 11) ein Druckventil (18, 19) auf; l) bei der Komprimierung der Schlauchmembran (10, 11) ist das Saugventil (16, 17) geschlossen und das Druckventil (18, 19) geöffnet; m) bei der Aufweitung der Schlauchmembran (10, 11) ist das Saugventil (16, 17) geöffnet und das Druckventil (18, 19) geschlossen; gekennzeichnet durch folgende Merkmale: n) der Druckwandlerantrieb (70, 71, 109) ist als Hydraulikantrieb mit einem Hydraulikreservoir (88), einer Förderpumpe (90) und wenigstens einer Kolben-Zylinder-Einheit (70, 71, 109) ausgebildet; o) es sind motorische Ventilantriebseinrichtungen (20, 21, 22, 23) zum gesteuerten Öffnen und Schließen von Saugventil (16, 17) und Druckventil (18, 19) vorgesehen.
Schlauchmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchmembranpumpe (1) mindestens zwei parallel und gegenläufig betriebene Schlauchmembraneinrichtungen (2, 3) aufweist.
Schlauchmembran nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchmembraneinrichtungen (2, 3) mit einer einzigen Membranantriebseinrichtung gekoppelt sind, dessen Druckwandler (103) doppeltwirkend ausgebildet ist.
Schlauchmembranpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchmembraneinrichtungen (2, 3) jeweils mit einem Druckwandler (58, 59) gekoppelt sind.
Schlauchmembranpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwandler (58, 59) jeweils mit einer eigenen Kolben-Zylinder-Einheit (70, 71) verbunden sind.
Schlauchmembranpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kolben-Zylinder-Einheiten (70, 71) nur ein einziges Hydraulikreservoir (88) vorhanden ist.
Schlauchmembranpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine einzige Förderpumpe (90) für die Kolben-Zylinder-Einheiten (70, 71) vorhanden ist.
Schlauchmembranpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranpumpenausgänge (8, 9) in Ausgangsleitungen münden, die in eine Förderleitung übergehen.
Schlauchmembranpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ausgangsleitungen und der Förderleitung ein Umschaltventil zur alternierenden Verbindung jeweils einer Ausgangsleitung mit der Förderleitung alternierend ist.
Schlauchmembranpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranpumpeneingänge (6, 7) an Zuführleitungen angeschlossen sind, deren entfernten Enden mit einem Umschalter zur alternierenden Verbindung mit einem Zuführrohr versehen sind.
Schlauchmembranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Druckwandler jeweils als Kolbenpumpe (58, 59, 103) ausgebildet ist bzw. sind.
Schlauchmembranpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe(n) jeweils als Hubkolbenpumpe(n) (58, 59, 103) ausgebildet ist bzw. sind.
Schlauchmembranpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Kolben-Zylinder-Einheit (70, 71, 109) und Kolbenpumpe (58, 59, 103) jeweils eine gemeinsame Kolbenstange (62, 63, 105) aufweisen.
Schlauchmembranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilantriebseinrichtungen (20, 21, 22, 23) Hydraulikdrehantriebe aufwei sen, die von einem Hydraulikreservoir (24) und einer Förderpumpe (25) gespeist sind.
Schlauchmembranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilantriebseinrichtungen (20, 21, 22, 23) ein eigenes Hydraulikreservoir (24) und eine eigene Förderpumpe (25) aufweisen.