DE2754318A1

DE2754318A1 - Beschickungssteuerung fuer eine membranpumpe

Info

Publication number: DE2754318A1
Application number: DE19772754318
Authority: DE
Inventors: Vernon K Quarve
Original assignee: Graco Inc
Current assignee: Graco Inc
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1977-12-06
Publication date: 1978-06-29
Also published as: SE7714413L; FR2374537B1; GB1540188A; CA1075078A; FR2374537A1; JPS5380804A; SE437068B; US4068982A; JPS6158674B2

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. H. FINCKE DIPL.-ING. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER DR. rer. nat. R. KNEISSL

PA Or. Find» - Bohr Staeger Or. ΚπβίιιΙ Müllcrslr. 31 ■ 8000 München S 8 MÖNCHEN B. Müllerttroße 31 Fernruf: (089)'26 6OeO Telegramme: Claims München Telex: 5 239 03 claim d

Mopp« No.

Bitte in der Antwort ang«b*n

A 859 - B/vS/hö

GRACO INC.

Minneapolis, Minnesota, USA

"Beschickungssteuerung für eine Membranpumpe"

PRIORITÄT: 20. Dezember 19 76 - USA -7 52 419

Bankverbindung ι Boyer. Vereintbank München, Konto 620 404 ■ Potticheckkonto: München 270 44-802

Die Erfindung bezieht sich auf Membranpumpen.

Sie stellt insbesondere eine Weiterentwicklung der in mehreren Anmeldungen der Anmelderin vorgeschlagenen, beispielsweise der mit dem Titel "Membranpumpe" eingereichten Patentanmeldung P 27 O7 844.0 vom 23.2.1977 ("Diaphragm Pump Improvement", US. Serial No. 701 807 vom 1.7.1976), der US-Anmeldung "Piston Drive Assembly", US-Serial No. 593 449 vom 7.7.1975 und der US-Anmeldung "Pressure Unlocking Apparatus", US-Serial No. 582 262 vom 30.5.1975, dar. Hierbei offenbart die Patentanmeldung "Membranpumpe" vom 23.2.1977 eine Membranpumpe mit einem hin- und hergehenden Kolben· und einem Kolbenantrieb, der dem in dieser Erfindung offenbarten ähnlich ist, welche eine relativ geringe Abnutzung der Membran sicherstellt. Die US-Anmeldung "Piston Drive Assembly" vom 7.7.1975 offenbart einen Antrieb für einen in einer Membranpumpe hin- und hergehenden Kolben des in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Typs, wobei jedoch die vorliegende Anmeldung eine Verbesserung des Antriebs darstellt. Die letztgenannte US-Anmeldung "Pressure Unloading Apparatus" vom 30.5.1975 beschreibt ebenfalls einen Kolbenantrieb des in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Typs, wobei die vorliegende Erfindung jedoch eine vorteilhafte Weiterentwicklung des dort beschriebenen Antriebs darstellt.

Die Erfindung stellt insbesondere eine Weiterentwicklung von Vorrichtungen dar, die zur Steigerung der Pumpleistung und Verringerung der Verschleiß- und Bruchgefahr der Membranen entwickelt worden sind. Membranpumpen stellen einen beacht-

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lichen Fortschritt in der Entwicklung der Flüssigkeitspumpen dar. Dieser Fortschritt ist durch die Verwendung hin- und hergehender flexibler Membranen bedingt, mittels derer in einer mit geeigneten Einström- und Ausström-Steuerventilen bestückten Flüssigkeitspumpkammer ein Druck auf- und wieder abgebaut wird. Das am schwierigsten zu meisternde Problem ist bei derartigen Membranpumpeη der Schutz der Membran vor Bruch. Im Idealzustand ist die, beispielsweise aus Gummi oder einem Kunststoff bestehende, flexible Membran zwischen zwei mit einem Fluid gefüllten Kammern angeordnet. Hierbei ist die eine Kammer mit einem Drucköl und die andere Kammer mit der zu pumpenden Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, Farbe oder einem anderen Fluid niedriger Viskosität, gefüllt. In der ölgefüllten Kammer wird abwechselnd ein Druck auf- und wieder abgebaut. Entsprechend wird die Pumpkammer über geeignete Steuerventile aufgefüllt und wieder entleert; sie gibt dabei unter Druck stehende Flüssigkeit ab. Die zu beiden Seiten der Membran angreifenden Druckkräfte werden soweit irgend möglich im Gleichgewicht gehalten, so daß auf die Membran selbst nur ein sehr geringer Druckgradient einwirkt. Dadurch wird ermöglicht, mit einer Membran, die selbst zwar äußerst elastisch aber nur sehr geringe Widerstandskraft gegenüber eini-

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gen kp/cm (p.s.i.) übersteigende Druckunterschiede hat, Flüs-

sigkeiten mit einem mehrere 1000 kp/cm erreichenden Druck abzugeben. Demgemäß muß eine zufriedenstellend arbeitende Membranpumpe stets so konstruiert sein, daß der an der Membran resultierende Druckunterschied während des Hin- und Herhubes der Membran stets so klein wie möglich gehalten wird.

Ein weiteres bei der Konstruktion von Membranpumpen zu beachtendes Problem ist die Steuerung der mittleren Auslenklage der Membran. Im Idealfall wird die Membran in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung um einen Betrag ausgelenkt bzw. durch-

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gebogen, der gleich der Hublänge des Antriebkolbens ist. Die Auslenkung erfolgt hierbei von einer "Ruhe"-Stellung die gewöhnlich durch die ümfangslinie der Membran bestimmt ist, mit der die Membran bzw. -kante mit dem übrigen Pumpenaufbau fest verbunden ist. In dem Maße, in dem das Druckölvolumen in der geschlossenen Kammer - die Kammer wird hierbei auf der einen Seite vom Antriebskolben und auf der anderen Seite von der Membran abgegrenzt - auf einem "Ideal"-Wert bzw. -Volumen konstant gehalten werden kann, wird auch die Membran stets zwischen derselben Vorwärts- und Rückwärtslage hin- und hergebogen· Tatsächlich kommt es jedoch vor, daß das Flüssigkeitsvolumen in der mit öl gefüllten Kammer über den "Ideal"-Wert ansteigen kann und dann dazu führt, daß die Membran durch Biegungen um einen Mittelwert bzw. eine mittlere Lage, die von der dazwischenliegenden "Ruhe"-Lage abweicht, ausgeführt werden. Mit steigender Abweichung der mittleren Durchbiegungslage von der obengenannten "Ruhe"-Lage wachsen auch die an der Membran angreifenden Kräfte, da die Kante der Membran fest am restlichen Pumpenaufbau, und zwar entlang der obengenannten umlaufenden Linie, haftet, der Abstand der maximalen Auslenkung sich von dieser Linie bzw. -kante jedoch vergrößert. Wenn man diesen Effekt nicht in den Griff bekommt, führt er schließlich zu einem Membranbruch bzw. -riß.

Zur Minimalisierung der an der Membran angreifenden resultierenden Kräfte hat man bisher stets Regelventile in jeder Hubrichtung vorgesehen. Demgemäß sind Vorrichtungen entworfen worden, welche einen zu hohen Öldruck während des Druckhubes abbauen und fehlendes öl während des Rückhubes wieder nachfüllen. Eine andere Art der Steuerung bestand darin, den Druck der gepumpten Flüssigkeit zu erhöhen und zu erniedrigen.

Ein weiteres im Stand der Technik behandeltes Problem betrifft die Baueinheit zur Hin- und Herbewegung der Membran. Hierbei

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sind viele kolbenbetriebene hin- und hergehende Vorrichtungen bekanntgeworden, die ihrerseits mittels Kurbelanordnungen, Taumelscheiben, Nocken oder anderen hin- und hergehenden Antrieben betrieben wurden. Die Anmelderin ist zu dem Ergebnis gelangt, daß sich übliche Kurbelwellen am besten für den Antrieb der obengenannten Pumpen eignen, insbesondere dann, wenn es sich um gemäß der vorliegenden Erfindung weiterentwickelte Pumpen handelt.

Die Erfindung sieht einen neuen Lagerschuh vor, der zwischen einer drehbaren Kurbelkröpfung oder Exzenter und einem in einer Membranpumpe hin- und hergehenden Kolben angeordnet ist. Durch den Kolben ist hierbei ein Durchlaß geführt, dessen eine Seite in Strömungsverbindung mit der ölgefüllten Kammer und dessen andere Seite, ebenfalls in Strömungsverbindung, mit der als Lager dienenden Oberfläche des Lagerschuhs steht. Durch den Lagerschuh ist ebenfalls ein Durchlaß geführt, der von seiner am Kolben anliegenden Oberfläche zu der am Kurbelantrieb anliegenden Oberfläche führt. Außerdem ist eine ölrinne längs der am Kurbelantrieb anliegenden Lagerfläche des Lagerschuhs angeordnet. Diese ölrinne sorgt für eine Schmierung der beweglichen Teile und - während jedes Hin- und Herhubes des Kolbens - für einen Uberdruckkanal, und zwar dann, wenn die öffnung des im Lagerschuh vorgesehenen Durchlasses in Deckung mit derjenigen des im Kolben vorgesehenen Durchlasses kommt.

Aufgrund dieser Maßnahmen kann während jedes Kolbenhubes eine vorgegebene ölmenge aus der mit öl gefüllten Kammer ausströmen, so daß ein nominales Öl-Arbeits-Volumen sichergestellt wird. Gleichzeitig werden dadurch die maximal zulässige ölmenge im Innern der Pumpe, die mittlere Membran-Auslenklage und die resultierenden, maximal an der Membran angreifenden Kräfte selbsttätig gesteuert.

Insgesamt wird demnach eine Vorrichtung zur Hin- und Herbewegung eines Kolbens in einer Membranpumpe geschaffen, wobei der Kolben in einer ölgefüllten Kammer abwechselnd Druck auf- und wieder abbaut, die Kammer mittels einer Membran von einer Flüssigkeits-Pumpkammer abgetrennt ist und 'erf indungsgemäß ein Lagerschuh zwischen dem Kolben und einer Antriebswelle angeordnet ist, wobei der Lagerschuh öldurchlässe zum Schmieren und Auslassen überschüssigen Öls aus der ölkammer, und zwar während jedes Kolbenhubes, hat.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beigefügten schematischen Darstellungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel, wobei die wesentlichen Teile in auseinandergezogener Darstellung veranschaulicht sind,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 ein Einzelteil, nämlich den Lagerschuh, in perspektivischer Ansicht,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel in Seitenansicht,

Fig. 5A bis 5D eine Veranschaulichung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels, wobei der Kolben in Fig. 5A in seiner rückwärtigen Stellung, in Fig. 5B während seines Vorwärtshubes, in Fig. 5C in seiner vorderen Stellung und in Fig. 5D während seines Rückhubes dargestellt ist.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Teile der Erfindung in Richtung ihrer Achsen in auseinandergezogener Darstellung veranschaulicht. Demgemäß weist die Membranpumpe 10 einen einzelnen Zylinder 14

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und einen im Zylinder hin- und hergehenden Kolben 18 auf.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf eine Membranpumpe mit einem einzigen Zylinder und Kolben beschränkt, sondern auch, wie ohne weiteres ersichtlich wird, auf Membranpumpen mit mehreren Zylindern anwendbar.

Der Kolben 18 wird mittels einer Feder 20 in Richtung einer Antriebswelle 36 gedrückt bzw. vorgespannt. Die Feder 20 ist in einer im Kolben vorgesehenen Ausnehmung angeordnet und an einer Pumpkammer 12 gegengelagert. Die Pumpkammer 12 ist mit Schrauben 22, die in Gewindebohrungen 23 eingeschraubt sind, an der Membranpumpe 10 befestigt.

Die Antriebswelle 36 ist in einem Bohrloch 16 in der Membranpumpe 10 drehbar in Laufbuchsen 25 und 27 gehaltert. An der Antriebswelle 36 ausgeformte Laufflächen 26 und 28 dienen als Lager, mit denen sich die Antriebswelle 36 in den Laufbuchsen 25 und 27 dreht. Weiterhin ist ein Lagerschuh 32 mit einer eingelassenen, gekrümmten Lagerfläche 33, die einer an der Antriebswelle 36 ausgeformten Kurbelkröpfung entspricht bzw. mit dieser in Eingriff steht, vorgesehen. Die Kurbelkröpfung 30 ist außerachsig bzw. exzentrisch an der Antriebswelle 36 angeordnet. Eine Deck- bzw. Gleitfläche 34 des Lagerschuhs liegt an der Rückseite des Kolbens 18 an und steht mit dieser in Gleitlagerkontakt. Wenn die Antriebswelle 36 von einem geeigneten Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor, gedreht wird, wird die Rotation der Kurbelkröpfung mittels des Lagerschuhs 3 2 in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 18 umgewandelt.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel, der entlang der Achse der Antriebswelle

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und des Kolbens 18 geführt ist. Die Laufbüchsen 25 und 27 sind in das Bohrloch 16 und die Antriebswelle 36 in die Laufbuchsen 2 5 und 26 eingeführt worden. Der Lagerschuh 32 befindet sich zwischen der Kurbelkröpfung 30 und dem Kolben 18. Ein ölkanal bzw. öldurchlaß 21 ist durch das Ende des Kolbens 18 geführt und sorgt für einen Strömungskanal zwischen der Gleitfläche 34 und dem dem Kolben 18 benachbarten Bereich einer Druckölkammer 24. Der öldurchlaß 21 dient dazu, eine Strömungsverbindung zwischen der gefüllten Druckölkammer 24 und einem öltank 11 herzustellen - dies wird im folgenden noch näher erläutert. Unter Normalbedingungen herrscht im öltank 11, der mittels eines Tankverschlusses 13 oder auf andere Weise belüftet wird, Atmosphärendruck.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des rückwärtigen Teiles des Lagerschuhs 32. Die gewölbte Lagerfläche 33 ist so ausgeformt, daß deren Krümmung mit der der Kurbelkröpfung 30 übereinstimmt. In der Lagerfläche 33 ist eine ölrinne 37 vorgesehen, die sich von einer Kante des Lagerschuhs 32 wenigstens bis zu einem mit einem öldurchlaß 35 in Verbindung stehenden Punkt erstreckt. Der öldurchlaß 3 5 ist durch den Lagerschuh 32 gebohrt und öffnet sich zur Gleitfläche 34 hin. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft der öldurchlaß 3 5 nicht in radialer Richtung von der Gleitoberfläche 33. Die Gründe für diese nicht-radiale Führung des öldurchlasses werden noch im einzelnen erläutert. Der Lagerschuh 32 besteht vorzugsweise aus Bronze oder einem anderen für diese Zwecke üblichen Material. Die ölrinne 37 kann sich über die gesamte Lagerfläche 33 erstrecken und dabei als Schmierkanal zur besseren Schmierung der Kurbelkröpfung 30 sowie der Lagerfläche des Lagerschuhs 32 dienen. Gleichzeitig stellt die ölrinne 37 einen Uberdruckkanal für das in der Druckölkammer 24 befindliche öl dar.

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Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht eines Querschnittes entlang der Mittellinie des Kolbens 18 und Zylinders 14 durch die Membranpumpe 10. Hierbei soll angenommen werden, daß sich die Antriebswelle 36 in Richtung des eingezeichneten Pfeils dreht und die Kurbelkröpfung 30 demgemäß den Kolben 18 in seinen Preßhub drückt. Der Öldurchlaß 35 des Lagerschuhs 32 ist gegenüber dem öldurchlaß 21 des Kolbens 18 seitlich versetzt, kommt jedoch bei fortgesetzter Drehung der Antriebswelle 36 in einehi bestimmten Zeit- bzw. Raumpunkt des Kolbenhubes in Deckung mit dem öldurchlaß 21. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die öldurchlässe 21 und 35 so angeordnet, daß sie erstmalig bei einem Drehwinkel der Antriebswelle 36 zur Deckung kommen, welcher einige Grad derjenigen Stellung nachläuft, die dem obersten Totpunkt des Kolbens entspricht. Zeitlich heißt dies, daß die Deckungslage kurz nach Beginn des Rückhubs des Kolbens 18 erreicht wird.

In Fig. 4 ist auch eine Membran 40 und ein Schieberventil in ihrer vollständig zurückgezogenen Stellung dargestellt. Diese Stellung wird erreicht, sobald eine am Schieberventil 42 ausgeformte Schulter 100 auf einen Anschlag 101 trifft, der Kolben 18 in seine rückwärtige Stellung zurückkehrt und sich die Kurbelkröpfung 30 in ihrem rückwärtigen Totpunkt befindet. Wenn sich die genannten Teile in der so beschriebenen Lage befinden, hat dasjenige Volumen, das dem Druckölkammerraum 24 entspricht und von der Membran 40, Regulierventilen 102 und 45 und dem Kolben 18 umgrenzt wird, einen Wert V. Dieser Wert soll im folgenden als "Ideal"-Volumen V bezeichnet werden. Unter optimalen Arbeitsbedingungen ist die Druckölkammer 24 vollständig mit Drucköl gefüllt, so daß die "ideale" ölmenge stets gleich V ist. Durch den sich hin- und herbewegenden Kolben 18 wird auch das öl entsprechend mitgenommen und demgemäß die Membran 40 hin- und herbewegt. In dem Maß, indem das ölvolumen V zwischen dem Kolben 18 und der

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Membran 40 eingeschlossen bleibt, wird auch die Membran 40 in Übereinstimmung mit dem Kolben 18 hin- und herbewegt. Tatsächlich läuft jedoch eine geringe Menge öl am Kolben 18 und durch die Regulierventile 35 und 102 aus, so daß das ursprüngliche "Ideal"-Volumen V auf den Wert V-v absinkt. Um die Pumpwirkung der Membran 40 in Übereinstimmung mit dem Kolbenhub zu halten, muß deswegen die ölmenge ν der Druckölkammer 24 zugeführt bzw. in diese nachgefüllt werden.

Das Nachfüllen der ölmenge ν wird mit Hilfe der Kombinationswirkung des Schieberventils 42 und des Regulierventils 45 bewerkstelligt. Da das Schieberventil 4 2 an der Membran 40 befestigt ist, bewegt es sich in einem 1:1-Verhältnis mit der Membran 4O und zwar zwischen einer durch die gestrichelte Linie für die Membran 40 dargestellten Vorwärtsstellung und einer rückwärtigen Stellung,die dann erreicht wird, wenn die Schulter 100 am Anschlag 101 anliegt. Wenn das ölvolumen in der Druckölkammer 24 auf einen Wert V-v absinkt, trifft die Schulter 1OO auf den Anschlag 101 bevor der Kolben 18 seine hinterste Stellung erreicht hat. Die weitere Rückbewegung des Kolbens 18 führt zu einem sich in der Druckölkammer 24 aufbauenden Unterdruck - bezogen auf die im öltank 11 herrschenden Druckverhältnisse - so daß sich das Regulierventil 3 5 öffnet und öl aus dem öltank 11 über den mittels des Schieberventils 42 geöffneten Kanal 44 in die Druckölkammer 42 strömen kann. Unter optimalen Arbeitsverhältnissen ist die in die Druckölkammer 24 einströmende ölmenge gleich v, so daß die in der Druckölkammer 24 insgesamt befindliche ölmenge wieder den "Ideal"-Wert V erreicht. Wenn nun der Kolben 18 seine Hubrichtung wieder umkehrt und mit seinem Preßhub beginnt, wird - bezogen auf das Regulierventil 35 - ein positiver Druck in der Druckölkammer 24 aufgebaut. Dies führt zu einem Verschluß des Regulierventils 45, so daß das in der Druckölkammer 24 befindliche öl nicht mehr abströmen kann. Eine Weiterbewegung

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des Kolbens 18 in Richtung seines Druckhubs schiebt die Membran 40 nach vorne und führt dazu, daß das Schieberventil 42 vor den Kanal 44 geschoben wird und diesen abschließt. Dieser letztgenannte Vorgang stellt sicher, daß ein Unterdruck in der Druckölkammer 24 nur dann zu einer Öffnung des Regulierventils 45 führt, wenn die Schulter 100 gegen den Anschlag 101 stößt, da nur dann das Schieberventil 42 den Kanal 44 freigibt.

Die vorangegangene Beschreibung veranschaulicht die Arbeits- _% weise des Schieberventils 42 und des Regulierventils 45 unter optimalen Betriebsbedingungen. Mittlerweile hat sich jedoch herausgestellt, daß unter bestimmten dynamischen Betriebsbedingungen das beschriebene Zusammenspiel der beiden Ventile 44 und 45 dazu führen kann, daß zuviel öl in die Druckölkammer 24 eingebracht wird und sich demgemäß im Laufe der Zeit zuviel öl in der Druckkammer 24 ansammelt. Man nimmt an, daß der Aufbau überschüssigen Öls durch mehrere Faktoren, einschließlich der dynamischen Eigenschaften des Schieberventils 42 und des Regulierventils 45 bedingt wird. Der Aufbau von überschüssigem öl in der Druckölkammer 24 führt dazu, daß sich die mittlere Auslenk- bzw. Ruhelage der Membran 40 in Richtung der Fläche vorbewegt. Wird gegen diese allmähliche Verschiebung der mittleren Auslenklage der Membran 40 nichts unternommen, dann wachsen die resultierenden, an der Membran 40 angreifenden Kräfte an und führen schließlich zur Membranzerstörung. Die während jedes Kolbenhubes miteinander zur Deckung kommenden öldurchlässe 21 und 35 stellen jedoch einen automatischen öldruckausgleich für die Druckölkammer 24 dar, so daß das überschüssige Öl sich nicht ansammeln kann. Das in der Druckölkammer 24 befindliche überschüssige Öl kann während der kurz nach Beendigung des Druckhubs auftretenden kleinen Zeitspanne, in welcher die Öldurchlässe 21 und 35 einen Strömungspfad herstellen, abströmen. Die Menge des durch die Öldurchlässe 21 und 35 ausströmenden Öls ist durch den in der Druckölkammer 24 resultie-

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renden Druck bestimmt. Da bei der beschriebenen Membranpumpe die Neigung besteht, daß dieser Druck ansteigt, wächst auch die Menge des ausströmenden Öls an. Die Querschnittsfläche der öldurchlässe 21 und 35 ist so bemessen, daß genügend öl aus der Druckölkammer 24 ausströmen kann, um während des Rückhubes des Kolbens 18 eine Rückkehr der Membran 40 zu ihrem Anschlag sicherzustellen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die öldurchlässe 21 und 35 so ausgebildet, daß durch sie mehr öl hindurchfließt als unter normalen Betriebsbedingungen nötig wäre. Dies führt dazu, daß während jedes Rückhubes des Kolbens 18 etwas öl durch das Regulierventil nachgefüllt wird. Durch eine derartige Dimensionierung der öldurchlässe 21 und 3 5 wird die oben geschilderte Vorwärtsverschiebung der mittleren Auslenklage der Membran 40 vermieden und die Membran 40 vor unerwünschter Krafteinwirkung geschützt. Da die öldurchlässe 21 und 35 erst dann miteinander zur Deckung gebracht werden, wenn der Kolben 18 von seiner im Preßhub vordersten Stellung wieder rückkehrt, führt der durch die öldurchlässe 21 und 35 gebildete Strömungspfad nicht zu einer Verringerung der Pumpleistung. Die maximal zulässige Querschnittsfläche der öldurchlässe 21 und 3 5 muß kleiner als die effektive Querschnittsfläche des durch das zum Nachfüllen verwendete Regulierventil 45 führenden Strömungspfads sein, da sonst mehr öl aus der Druckölkammer 24 ausströmen würde, als durch das Regulierventil 45 nachgefüllt werden könnte.

In Fig. 5A ist der Kolben 18 in seiner maximalen Rückwärtsstellung während des Rückhubes dargestellt - diese Stellung des Kolbens 18 entspricht der in Fig. 4 gezeigten Stellung. Die Antriebswelle 36 dreht sich in Richtung des dargestellten Pfeiles und der Lagerschuh 32 bewegt sich seitlich zum Kolben 18. Fig. 5B zeigt den Kolben 18 in der Mitte seines Preßhubes und der Lagerschuh 32 beginnt mit einer Seitwärtsbewegung

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in umgekehrter Richtung, wobei sich die Öldurchlässe 21 und 35 aufeinander zu- bzw. in ihre Deckungsstellung bewegen. In Fig. 5C ist der Kolben 18 in seiner maximalen Vorwärtslage beim Preßhub dargestellt, und der im Lagerschuh 32 ausgeformte öldurchlaß 3 5 befindet sich kurz vor der Stellung, in welcher er mit dem Öldurchlaß 21 einen gemeinsamen Strömungskanal bildet. Bei Weiterdrehung der Antriebswelle 36 kommt der öldurchlaß 35 kurzzeitig in Deckung mit dem Öldurchlaß 21 und bildet mit diesem einen Strömungskanal für überschüssiges Öl aus der Druckölkammer 24. Fig. 5D zeigt den Kolben 18 in der Mitte seines Rückhubes, und der Lagerschuh 32 befindet sich in seiner maximalen seitlichen Auslenkung bezüglich des Kolbens 18, wobei die durch die öldurchlässe 21 und 3 5 hergestellte Strömungsverbindung wieder unterbrochen ist.

Die eben geschilderte Betriebsweise der Membranpumpe führt dazu, daß sich das Volumen kurzzeitig entspannen bzw. überschüssiges öl aus der Druckölkammer 24 abgelassen werden kann, und zwar unmittelbar nachdem der Kolben 18 seine maximale Vorwärtsstellung erreicht hat.

Aus dem dargestellten Arbeitsablauf in der Membranpumpe wird auch die Volumen-Entspannungs- bzw. Druckreduzier-Funktion der Erfindung deutlich. Diese Volumen-Entspannungs-Funktion hat nachweislich die Lebensdauer der Membranen in den obengenannten Pumpen beachtlich erhöht. Da die ölmenge in der Druckölkammer erst nach dem Spitzendruck bzw. der maximalen Vorwärtsstellung des Kolbens absinkt, wird durch die Druckentspannung die Druckleistung der Membranpumpe nicht beeinträchtigt.

Selbstverständlich kann die Erfindung auch anderweitig als in der dargestellten Membranpumpe verwirklicht werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Kolbenantriebs- und ölmengensteuervorrichtung für eine Membranpumpe mit einem hin- und hergehenden Kolben, der in einer mittels einer Membran von einer Flüssigkeitspumpkammer abgetrennten, gefüllten Druckölkammer Druck auf- und wieder abbaut, gekennzeichnet durch

(a) eine drehbare Kurbelwelle (36) mit einem außerachsig angeordneten Mitnehmer (30),

(b) einem an den Mitnehmer (30) aufgepaßten Lagerschuh (32) mit einer am Kolben (18) anliegenden Gleitfläche (34), einer längs seiner dem Mitnehmer (30) angepaßten Lagerfläche (33) angeordneten ölrinne (37) und einem von der ölrinne (37) zur Leitfläche (34) geführten öldurchlaß (3 5), und

(c) einem durch den Kolben (18) geführten, in der an der Gleitfläche (34) des Lagerschuhs (32) anliegenden Kolbenflächen endenden weiteren öldurchlaß (21), wobei die beiden öldurchlässe (21, 35) derart geführt sind, daß sie während jedes Kolbenhubes einmal in Strömungsverbindung stehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der öldurchlaß (21) im Kolben (18) im Zentrum der an der Gleitfläche (34) des Lagerschuhs (32) anliegenden Kolbenoberfläche angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der öldurchlaß (35) im Lagerschuh (32) durch letzteren in nicht-radialer Richtung, bezogen auf die dem Mitnehmer (30) angepaßten Lagerfläche (33), geführt ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öldurchlaß (35) im Lagerschuh (32) und der öldurchlaß (21) im Kolben (28) derart relativ zueinander angeordnet sind, daß sie erst dann miteinander zur Deckung kommen, wenn der Kolben (18) seine dem Maximaldruck entsprechende Stellung bereits überschritten hat.
5. Membranpumpe mit einem in einer gefüllten Druckölkammer mechanisch hin- und herbewegten Kolben, deren eines Ende aus einer flexiblen Membran besteht, gekennzeichnet durch

(a) eine drehbare Kurbelwelle (30, 36) als Antrieb für die Hin- und Herbewegung des Kolbens (18),

(b) einen auf die Kurbelwelle (30, 36) angepaßten Lagerschuh (32) mit einer längs seiner der Kurbelwelle (3O, 36) angepaßten ersten Fläche (33) angeordneten ölrinne (37) und einer am Kolben (18) anliegenden, auf diesem gleitend hin- und herbewegbaren zweiten Fläche (34),

(c) einem von der Druckölkammer (24) durch den Kolben (18) zur zweiten Fläche (34) des Lagerschuhs (32) geführten ersten öldurchlaß (21), und

(d) einem von der zweiten Fläche (34) des Lagerschuhs (32) durch diesen zur ölrinne geführten zweiten öldurchlaß (35).
6. Pumpe nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen in Strömungsverbindung mit der ölrinne (37) stehenden Öltank (11) und einem zwischen dem Öltank (11) und der gefüllten Druckölkammer (24) angeordneten Einwegregulierventil (44, 45), das so ausgelegt ist, daß bei einem am Einwegregulierventil (44, 45) anliegenden Druckdifferential eine Strömung vom Öltank (11) in die Druckölkammer (24) mit einer ersten Flußrate fließen kann.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste öldurchlaß (21) und der zweite öldurchlaß (35) so zueinander angeordnet sind, daß sie erst dann miteinander in Strömungsverbindung treten, wenn der Kolben (18) seine maximale Druckhublänge in der gefüllten Druckölkammer (24) zurückgelegt hat.
8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste öldurchlaß (21) und der zweite öldurchlaß (35) jeweils so bemessen sind, daß das öl durch die beiden öldurchlässe (21, 35) mit geringerer Flußrate als durch das Einwegregulierventil (44, 45) fließt.
9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite öldurchlaß (35) durch den Lagerschuh (32) in nicht-radialer Richtung, bezogen auf die der Kurbelwelle (30, 36) angepaßten ersten Fläche (33), geführt ist.
10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die ölrinne (37) des Lagerschuhs (32) über seine gesamte an der Kurbelwelle (30, 36) anliegende erste Fläche (33) erstreckt.

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