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Membranpumpvorrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Membranpumpvorrichtung mit einer
zwischen zwei Bauteilen eingespannten Membran, die über ein hydraulisches Gestänge
oder einen Kolben mittels eines Exzenters, einer Taumelscheibe oder dgl. als Antriebsglied
oszillierend antreibbar ist.
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Membranpumpvorrichtungen dieser Art sind in zahlreichen unterschiedlichen
Ausgestaltungen bekannt und haben sich in der Praxis, insbesondere zur Förderung
von abrasiven Medien, wie z. B. Farben, außerordentlich gut bewährt. Bei der Ausgestaltung
nach dem DBP 21 o4 783 wie auch bei vergleichbaren Ausführungen ist das Antriebsglied
jeweils in einem Hydraulikgehäuse angeordnet, das auch das auf die Membran einwirkende
hydraulische Gestänge bzw. den mit dieser verbundenen Kolben aufnimmt und das außerdem
zur Verspannung der Membran dient. Mit solchen Druckerzeugern, die selbstregelnd
sein
können, kann das zu fördernde Medium zwar mit hohem Druck einem
Verbraucher, beispielsweise einer Farbspritzpistole, zugeführt werden, die Beanspruchung
des Hydraulikgehäuses ist jedoch außerordentlich hoch. Bei Betriebsdrücken von bis
zu 500 bar, für die diese Pumpen ausgelegt werden, muß das Hydraulikgehäuse nämlich
sowohl die Kräfte aus dem Flüssigkeitsdruck als auch die auftretenden mechanischen
Beanspruchungen aufnehmen, außerdem muß dessen Werkstoff ein solch dichtes Gefüge
aufweisen, daß Sickerleckagen vermieden werden. An das Hydraulikgehäuse werden somit
hohe Anforderungen gestellt, so daß dessen Herstellung einen erheblichen Fertigungs-
und Kostenaufwand bedingt. Dennoch können Risse im Bereich des Kolbenraumes auftreten.
Und tritt ein Defekt an irgend einer Stelle des Aggregates auf, ist dieses meist
in seiner Gesamtheit auszutauschen.
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Es. ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Membranpumpvorrichtung der
vorgenannten Gattung zu schaffen, bei der die an der Mediumförderung unmittelbar
beteiligten Bauteile als gesonderte Pumpeinheit ohne Schwierigkeit auswechselbar
ist, wobei auch die Möglichkeit gegeben sein soll, mit einem Antriebsglied mehrere,
mitunter unterschiedlich ausgebildete Pumpeinheiten gleichzeitig anzutreiben. Vor
allem aber soll erreicht werden, daß das bei den vergleichbaren Pumpen erforderliche
Hydraulikgehäuse aus hochwertigem Werkstoff nicht mehr benötigt wird, so daß der
Bau- und Fertigungsaufwand in einem erheblichen Maße reduziert werden kann, dennoch
soll aber eine hohe Funktionstüchtigkeit bei servicefreundlicher Handhabung des
Aggregates gewährleistet sein.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das der Membran
zugeordnete Antriebs glied in einem gesonderten vorzugsweise als Ölbehälter ausgebildeten
ein- oder mehrteiligen
gehäuseartigen Trägerelement eingesetzt ist,
in das eine mit dem Antriebsglied verbundene Antriebswelle eingeführt ist, und daß
an dem Trägerelement die die Membran aufnehmenden Bauteile jeweils als Pumpeinheit
auswechselbar ein- oder mehrfach befestigt sind.
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Bei zwei durch ein Antriebsglied betätigbaren Pumpeinheiten ist es
zweckmäßig, diese diametral einander gegenüberliegend an dem Trägerelement zu befestigen,
bei drei oder mehreren durch ein Antriebsglied betätigbaren Pumpeinheiten sollten
diese sternförmig mit vorzugsweise regelmäßiger Teilung an dem Trägerelement angebracht
sein.
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Vorteilhaft ist es des weiteren, auf der Antriebswelle innerhalb oder
außerhalb des Trägerelements eine Schwungmasse in Form einer Schwungscheibe anzuordnen.
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Eine kompakte Bauweise der Pumpeinheiten läßt sich dadurch erreichen,
daß eines der die Membran haltenden Bauteile mit einer zentralen Bohrung zur Aufnahme
eines von dem Antriebsglied betätigbaren unmittelbar oder über ein hydraulisches
Gestänge mit der Membran verbundenen Kolbens oder einer diesen aufnehmenden Buchse
und das andere Bauteil mit Ein-und Auslaßventilen sowie gegebenenfalls mit einem
Druckbegrenzungsventil versehen sind.
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Zur Befestigung der Pumpeinheit an dem Trägerelement ist es angebracht,
dieses und/oder das diesem zugekehrte Bauteil einer Pumpeinheit mit Auflagenocken
zu versehen.
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Um die sich in dem Trägerelement sammelnde Wärmeenergie abzuführen,
ist es ferner zweckmäßig, dieses an einer oder mehreren Außenseiten mit Kühlrippen
zu versehen und gegebenenfalls
auf der in das Trägerelement eingeführten
Antriebswelle ein Lüfterrad oder dgl. anzuordnen.
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Bei einer Mehrfachanordnung von Pumpeinheiten an einem Trägerelement
sollten diese nach einer Weiterbildung mittels eines Exzenters, eines Nocken oder
dgl. wahlweise von dem Antriebsglied abkuppelbar sein, wobei zur Entkoppelung einer
Pumpeinheit ein in dem Trägerelement achssenkrecht zu dem Kolben der Pumpeinheit
verstellbar gelagerter Exzenter vorgesehen werden kann, mittels dem der Kolben in
der oberen Totpunktlage arretierbar ist.
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An dem Trägerelement können ohne weiteres gleiche oder unterschiedlich
ausgebildete Pumpeinheiten mit konstanten und/oder manuell verstellbaren, vorzugsweise
selbstregelnden Ausstoßmengen für ein hydraulisches und/oder gasförmiges Druckmedium
angebaut werden.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Membranpumpvorrichtung ist einfach
in der konstruktiven Ausgestaltung, wirtschaftlich herzustellen und vor allem vielseitig
zu verwenden.
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Wird nämlich das Antriebsglied in einem gesonderten Trägerelement
angeordnet, an das eine oder mehrere Pumpeinheiten auswechselbar befestigt sind,
so ist es möglich, mit einem Antriebsmotor gleichzeitig gleiche oder unterschiedlich
ausgebildete Aggregate, z. B. eine Flüssigkeitspumpe und einen zum Betrieb einer
besonders artig ausgebildeten Spritzpistole außerdem erforderlichen Luftkompressor,
anzutreiben. Der Bauaufwand kann auf diese Weise erheblich reduziert werden, da
nicht mehr wie bisher zwei Aggregate mit zwei Antriebsmotoren notwendig sind. Des
weiteren sind die einzelnen Pumpeinheiten auch in kurzer Zeit auszutauschen, so
daß eine Umrüstung, um
z. B. die Fördermenge zu erhöhen, ohne weiteres
zu bewerkstelligen ist. Insbesondere aber ist von Vorteil, daß nur noch die Bauteile,
zwischen denen die Membran eingespannt ist, aus hochwertigem Werkstoff herzustellen
und entsprechend zu dimensionieren sind. Das Trägerelement, das zweckmäßigerweise
als ölbehälter genutzt wird, kann somit konstruktiv einfach gestaltet werden und
ist keinen hohen Beanspruchungen unterworfen, dadurch bedingte Beschädigungen sind
demnach nahezu ausgeschlossen.
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Tritt jedoch an einer Pumpeinheit eine Störung auf, so ist diese rasch
komplett auszubauen. Betriebsunterbrechungen können auf diese Weise äußerst kurz
gehalten werden, auch kann ein derartiger Austausch nahezu von jedermann ohne spezielle
Kenntnisse vorgenommen werden. Die vorschlagsgemäß ausgebildete Membranpumpvorrichtung
bietet somit bei Reparatur- und Uberholarbeiten und auch im Betrieb selbt gegenüber
der bisher bekannten Ausgestaltung erhebliche Vorteile.
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Weitere Einzelheiten der gemäß der Erfindung ausgebildeten Membranpumpvorrichtung
sind den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, die nachfolgend im
einzelnen erläutert sind, zu entnehmen. Hierbei zeigt, jeweils in einem Axialschnitt:
Fig. 1 eine an einem Trägerelement angebaute und durch einen in diesem eingesetzten
Exzenter antreibbare Pumpeinheit und Fig. 2 eine Membranpumpvorrichtung mit zwei
unterschiedlich ausgebildeten an einem Trägerelement befestigten Pumpeinheiten.
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Die in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Membranpumpvorrichtung
besteht im wesentlichen aus einer abnehmbar an einem zweiteiligen Trägerelement
5, 6 angebrachten Pumpeinheit 21, die von einem Elektromotor 2 angetrieben wird.
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Auf der Abtriebswelle 3 des Elektromotors 2, dessen Flansch 4 mittels
Schrauben 11 an dem Teil 5 des Trägerelementes befestigt ist, ist hierbei eine Schonngmasse
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Antriebswelle 8 übergeht. Mittels Wälzlager 9 und 9' ist die Antriebswelle 8 in
an den Trägerelementen 5 und 6 angeformte Flansche 13 bzw. 13' drehbar gehalten.
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Mittels einer Dichtung 10 ist der Durchgang der Antriebswelle 8 flüssigkeitsdicht
abgedichtet, so daß die Trägerelemente 5 und 6, die mittels Schrauben 12 fest miteinander
verbunden sind, als Ölsammelbehälter genutzt werden können.
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Zum Antrieb der Pumpeinheit 21, die aus einer zwischen zwei Bauteilen
22 und 23 eingespannten und an in diese eingesetzte Scheiben 41 bzw. 42 abgestützte
Membran 24 gebildet ist, dient ein an der Antriebswelle 8 angeformter Exzenter 14,
der über ein Wälzlager 15 auf einen Kolben 28 einwirkt, der in einer Laufbuchse
29 verschiebbar gelagert ist und über eine in einem der Membran 24 vorgelagerten
Raum 27 befindliche Ölsäule auf diese einwirkt. Zur Rückführung der Membran 24 ist
eine über eine Scheibe 30 sich an dem Kolben 28 abstützende Druckfeder 31 vorgesehen.
Zum Ausgleich von Leckverlusten und/oder zur Selbstregelung ist der ölraum 27 mit
einem von dem Kolben 28 übersteuerbaren Schlitz 34 ausgestattet, aus dem über eine
Saugleitung 33 öl nachgesaugt werden kann.
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Außerdem ist ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 32 vorhanden.
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Der zu dem Druckraum 35 der Pumpeinheit 21 fahrende Einlaßkanal 36
sowie der Auslaßkanal 38 und auch ein Einlaßventil 37 und ein Auslaßventil 39 sind
zusammen mit einem an den Auslaßkanal 38 angeschlossenen Druckbgrenzungsventil 40
in das Gehäuseteil 23 eingebaut bzw. eingesetzt, das mittels Schrauben 25 mit dem
Gehäuseteil 22 fest verspannt ist. Und beide Gehäuseteile 22 und 23 und somit die
gesamte Pumpeinheit 21 ist an dem Trägerelemententeil 6 angeschraubt, wie es durch
die mit 26 bezeichneten strichpunktierten Linien dargestellt ist.
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Bei einer Störung im Bereich des Pumpenelementes 21 kann dieses daher
in sehr kurzer Zeit problemlos ausgetauscht werden. Dazu sind lediglich die Befestigungsschrauben
26 zu lösen, so daß die Pumpeinheit 21 komplett abgenommen und eine andere gleichartige
oder auch unterschiedlich ausgebildete Pumpeinheit auf das Trägerelemententeil 6
aufgesetzt und wiederum angeschraubt werden kann.
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Bei der Membranpumpvorrichtung 51 nach Fig. 2 ist in das zweiteilige
Trägerelement 52, 52' wiederum eine hier mittels eines Keilriementriebes 54 mit
einer nicht dargestellten Antriebsmaschine verbundene Antriebswelle 53 eingeführt,
die eine Schwungscheibe 55 trägt und mittels Wälzlager 56 und 56' drehbar gelagert
ist. Auf der Antriebswelle 531 deren Durchgang durch eine Dichtung 56'' abgedichtet
ist, ist zur Zwangskühlung des mit Kühlrippen 59 versehenen Trägerelementes 52 des
weiteren ein Lüfterrad 60 gelagert.
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Die Membranpumpvorrichtung 51 ist mit zwei Pumpeinheiten 61 und 81
ausgestattet, die gemeinsam durch einen an der Antriebswelle 53 angebrachten Exzenter
57, auf dem ein Wälzlager 58 sitzt, antreibbar sind. Die Pumpeinheiten 61 und 81,
die
als selbstregelnde Flüssigkeitspumpe bzw. als Luftkompressor mit konstantem Fördervolumen
ausgebildet sind, bestehen auch hierbei jeweils aus zwei Gehäuseteilen 62, 63 bzw.
82, 83, zwischen denen Membrane 64 bzw. 84 eingespannt sind.
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Bei der Pumpeinheit 61 wird die Membran 64 durch die in einem Ölraum
69 befindliche Flüssigkeitssäule betätigt, auf die ein in einer Laufbuchse 71 verschiebbar
gelagerter Kolben 70 einwirkt, bei der Pumpeinheit 81 dagegen ist die Membran 84
mittels einer Scheibe 88 fest mit einem ebenfalls in einer Laufbuchse 9o eingesetzten
Kolben 89 verspannt.
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Bei Rotation des Exzenters 57 werden somit die Kolben 70 und 89, die
durch sich an diesen angeformten Bunde 73 bzw. 91 und den Gehäuseteilen 62 bzw.
82 abstützenden Federn 74 bzw.
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92 zurückgeführt werden, in Richtung der Membrane 64 bzw.
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84 verschoben, so daß diese Druckhübe ausführen.
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In den Druckraum 64' der Pumpeinheit 61 wird im Betrieb das zu fördernde
Medium über einen Einlaßkanal 65 und ein in diesen eingesetztes Einlaßventil 66
gesaugt und über einen Auslaßkanal 67, der ein Auslaßventil 68 aufweist, ausgestoßen.
Und zur Selbstregelung steht der Raum 69, an den ein einstellbares Druckbegrenzungsventil
66 angeschlossen ist, über einen Schlitz 72 und eine Saugleitung 75 mit dem als
ölbehälter ausgebildeten Trägerelement 52, 52' in Verbindung, aus dem mit Luft angereichertes
öl angesaugt werden kann. Auch in den Druckraum 87 der Pumpeinheit 81 münden ein
ventilgesteuerter Einlaßkanal 85 und ein ventilgesteuerter Auslaßkanal 86.
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Die Bauteile 62 und 63 bzw. 82 und 83 der Pumpeinheit 61 bzw 81 sind
mittels Schrauben 77 bzw. 93 fest miteinander verspannt und mittels weiterer Schrauben
80 bzw. 96 an dem Trägerelement
52 befestigt. Dazu sind an diesem
wie auch an den diesem zugekehrten Bauteilen 62 und 82 Auflagenocken 78 und 94 bzw.
79 und 95 angeformt, so daß eine exakte Anlage gewährleistet ist, und die Pumpeinheiten
61 bzw. 81 komplett und in kurzer Zeit auf einfache Weise ausgetauscht werden können.
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Um die Pumpeinheit 61, ohne daß diese abgenommen werden muß, außer
Betrieb setzten zu können, ist in das durch eine Haube 97 abgedeckte Trägerelement
52 ein mit einem Griffstück 103 versehener Bolzen lol eingesetzt, an dem exzentrisch
ein vorstehender mit dem Kolben 70 zusammenwirkender Zapfen 1o2 angebracht ist.
Durch Verschwenken des sich an dem Bund 73 anliegenden Zapfens 1o2 kann somit der
Kolben 70 entgegen der Kraft der Feder 74 von dem Wälzlager 58 abgehoben werden,
so das dieser durch den Exzenter 57 nicht mehr betätigt wird und somit die Pumpeinheit
61 außer Betrieb gesetzt ist.
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Selbstverständlich ist es möglich, an dem Trägerelement 52, 52' beliebig
gestaltete Pumpeinheiten anzubauen, wobei zwei oder mehrere gleichartige Pumpeinheiten,
um z. B. eine große Fördermenge zu erhalten, oder sich ergänzende bzw. auch Pumpeinheiten
für unterschiedliche Gebrauchs zwecke vorgesehen werden können. Ferner ist es nicht
zwingend erforderlich, den Raum des Trägerelementes 52, 52', in dem das Antriebsglied
angeordnet ist, als ölbehälter zu verwenden, das Hydrauliköl kann vielmehr auch
in einem gesonderten, z. B. durch eine Wand abgetrennten Raum gelagert werden. Wird
jedoch, wie bei den dargestellten Ausführungsbeispielen, das Antriebsglied unmittelbar
in dem Ölbehälter angeordnet, so wird durch dieses im Betrieb Luft in das öl einaebracht,und
es ist auf einfache Weise eine Selbstregelung einer Pumpeinheit zu bewerkstelligen.
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