DE4130166C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenmembranpumpe zum dosier­ ten Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere Tensiden, Netzmit­ teln od. dgl., mit einem in einem den Pumpendruckraum umschließenden Pumpenrohr verschieblich geführten und durch eine letz­ teres umgebende Magnetspule entgegen der Wirkung einer Rück­ stellfeder elektromagnetisch antreibbaren Pumpenkolben sowie einer damit saugseitig fest verbundenen, im Pumpengehäuse peri­ pher eingespannten und mit ihrer einen Seite dem Pumpensaugraum zugewandten Pumpenmembran, die von dem mit einer durchgehenden, den Druckraum mit dem Saugraum verbindenden Längsbohrung und einem darin eingebauten Kolbenventil versehenen Pumpenkolben zentral durchsetzt ist.

Eine Kolbenmembranpumpe obiger Art ist durch die DE-OS 28 31 437 bekannt. Während bei ihr das jeweilige Ansaugen der Flüssigkeit in den Saugraum über die flexible Membran erfolgt, geschieht die Verdrängung der zu dosierenden Flüssigkeit aus dem Druckraum heraus allein durch den mit der Membran fest ver­ bundenen Pumpenkolben, der dazu in dem den Druckraum umschließenden Pumpenrohr abdichtend geführt ist. Das erfordert nicht nur eine entsprechende Abdichtung sondern kann auch nach länge­ ren Betriebspausen durch Eintrocknen der Dosierflüssigkeit zum Festsetzen des Pumpenkolbens führen. Da weiterhin der Pumpen­ kolben einen wesentlich geringeren wirksamen Querschnitt als die Pumpenmembran aufweist und beide durch ihre beiderseitige feste Verbindung mit gleicher Hubhöhe arbeiten, wird während des jeweiligen Förderhubes der Pumpe aus dem Pumpendruckraum heraus stets weniger Flüssigkeit verdrängt als über die Membran in den Saugraum Flüssigkeit nachgesaugt wird. Das hat zur Folge, daß der Saugraum über eine besondere, durch ein Rück­ schlagventil absperrbare Flüssigkeitsleitung mit dem Flüssig­ keits-Vorratsbehälter verbunden sein muß, um die jeweils über­ schüssig in den Saugraum geförderte Flüssigkeitsmenge beim je­ weiligen Rückhub der Pumpenmembran wieder in den Vorratsbehäl­ ter zurückzufördern. Ein weiterer Nachteil besteht bei der vor­ bekannten Pumpe darin, daß der Pumpenkolben wegen seines ver­ gleichsweise geringen Förderquerschnitts und damit letztlich auch die Membran vergleichsweise große Hubbewegungen vollführen müssen, um eine bestimmte Flüssigkeitsmenge dosierend fördern zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kol­ benmembranpumpe der eingangs erwähnten Gattung dahingehend zu verbessern und zu vervollkommnen, daß sie die vorerwähnten Män­ gel nicht aufweist, vielmehr mit kürzeren Pumpenhüben zur För­ derung vergleichbarer Flüssigkeitsmengen auskommt, keine abge­ dichtete Führung des Pumpenkolbens im Pumpenrohr erfordert und daher auch ein Festsetzen des Kolbens nach längerer Betriebsun­ terbrechung ausschließt. Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Kolbenmembranpumpe der eingangs erwähnten Gattung erfindungsge­ mäß dadurch gelöst, daß der auf der dem Saugraum abgewandten Seite der Pumpenmembran liegende Arbeitsraum als zusätzlicher Pumpendruckraum dient, der über im Pumpenkolben hinter dem Kol­ benventil vorhandene Querkanäle mit der zum Pumpenrohr-Druck­ raum führenden Kolben-Längsbohrung ständig verbunden ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Pumpbewegungen der Membran auch druckraumseitig voll wirksam werden und der Pum­ penkolben lediglich noch als durch die Elektromagnetspule und die an ihm angreifende Rückstellfeder beaufschlagbares An­ triebsorgan für die Pumpenmembran dient. Der Kolben braucht da­ her im Pumpenrohr auch nicht mehr besonders abgedichtet zu sein, sondern kann darin mit größerer Toleranz geführt werden, wodurch ein Festsetzen bei nach längerer Betriebspause einge­ trockneter Förderflüssigkeit praktisch ausgeschlossen wird. Da weiterhin die über die Pumpenmembran aus dem Druckraum zu ver­ drängende Flüssigkeit volumenmäßig der jeweils in den Saugraum nachgesaugten Flüssigkeitsmenge entspricht, ist eine besondere Rückleitung zum Flüssigkeits-Vorratsbehälter aus dem Saugraum heraus nicht notwendig. Vergleichbare Fördermengen an Flüssig­ keit können bereits mit verhältnismäßig geringen Förderhubhöhen der Membran und damit auch des Pumpenkolbens erzielt werden, was wiederum ebenso wie dessen unabgedichtete Führung im Pum­ penrohr auch zu geringerer Erwärmung und verringerten Reibungs­ verlusten führt.

Zweckmäßig sind das Kolbenventil in unmittelbarer Nähe des die Pumpenmembran durchdringenden Pumpenkolbenendes und die Querkanäle unmittelbar dahinter vorgesehen. Das ergibt eine ge­ drängte Bauart im druckraumseitigen Teil der Pumpe, insbeson­ dere wenn dazu noch das Pumpengehäuse in seinem die Querkanäle und den Membran-Druckraum umgebendem Bereich zum Pumpenrohr hin trichterförmig verengt ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist in dem den Pumpensaugraum umgebenden Gehäuseteil vorteilhaft ein mit einer Dichtung versehener Pumpenkolbenanschlag vorgesehen, der im Be­ reich der durch die Rückstellfeder bewirkten Anschlagstellung des Pumpenkolbens als den Druckraum vom Saugraum trennendes Si­ cherheitsventil wirkt. Auf diese Weise wird auch nach langen Stillstandszeiten der Pumpe bei dann durch auskristallisierte trockene Flüssigkeitsreste möglicherweise nicht mehr schließen­ dem Kolbenventil ein unerwünschtes Ausströmen des Fördermediums von dem Druck- in den Saugraum und umgekehrt wirkungsvoll ver­ hindert.

Schließlich sieht die Erfindung noch vor, daß in die Stromzuleitung zur Magnetspule ein deren Versorgungsstrom in pulsierenden Gleichstrom umwandelnder Gleichrichter eingebaut ist, der vorzugsweise in den die Elektromagnetspule umgebenden Pumpengehäuseteil integriert ist. Hierdurch wird über den als Elektroanker wirkenden Pumpenkolben ein ruhiger und stromspa­ render Membranpumpenantrieb gewährleistet. Dabei versteht es sich, daß das Ein- und Abschalten des elektromagnetischen Mem­ branantriebs in aller Regel durch einen Impulsgeber gesteuert wird, der in die mit der, zu dosierenden Flüssigkeit zu beschic­ kende Verbraucherleitung oder -behälter eingebaut ist und der auf den hier jeweils bestehenden Dosierflüssigkeitsbedarf an­ spricht.

In der Zeichnung ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß beschaffenen Kolbenmembranpumpe in axia­ lem Längsschnitt in etwa doppelter Vergrößerung dargestellt.

Die abgebildete Kolbenmembranpumpe besitzt ein mehrfach unterteiltes Pumpengehäuse 1, das durch die an ihrem Umfang im Gehäuse eingespannte Pumpenmembran 2 in einen oberen Ansaugbe­ reich 1, und einen unteren, zugleich den Pumpenantrieb enthal­ tenden Druckbereich 1′′ unterteilt ist.

Im Saugbereich 1′ befindet sich zwischen dem Gehäuseteil 3 und der Membran 2 der Saugraum 4. Dieser ist über das aus der Feder 5, der Ventilkugel 6 und der zugehörigen Dichtung 7 be­ stehende Saugventil über den Anschlußstutzen 8 und eine darauf anzubringende Zuleitung mit einem nicht dargestellten Dosier­ flüssigkeits-Vorratsbehälter zu verbinden. Weiterhin befindet sich im oberen Gehäuseteil 3 die darin verstellbar gelagerte Hubverstellschraube 9. Über den O-Ring 10 ist sie gegenüber dem Gehäuseteil 3 abgedichtet geführt. Weiterhin besitzt die Hub­ verstellschraube 9 ein im Durchmesser abgesetztes Stirnende 9′, das zusammen mit dem darin eingebetteten O-Ring 11 sowohl als Pumpenkolbenanschlag wie auch im Zusammenwirken mit dem zuge­ wandten Pumpenkolbenende als Sicherheitsventil wirkt, wie das weiter unten noch näher beschrieben wird.

Im unteren Pumpenbereich 1′′ ist das den Pumpen-Druckraum 12 umschließende Pumpenrohr 13 vorgesehen, das an seinem oberen Ende mit dem mittleren Gehäuseteil 14 fest verbunden ist. Die­ ser Gehäuseteil 14 ist zum Pumpenrohr 13 hin trichterförmig verengt. Er umschließt mit der Pumpenmembran 2 einen zusätzlichen Pumpendruckraum 12′, der mit dem vorerwähnten vom Rohr 13 umschlossenen Druckraum 12 in ständiger Verbindung steht.

Im Pumpenrohr 13 ist unabgedichtet der aus Weicheisen be­ stehende Pumpenkolben 15 verschieblich geführt. Dieser Pumpen­ kolben ist an seinem oberen Ende 15′ mit der Membran 2 fest verbunden, die davon zentral durchsetzt wird. Zur Befestigung dient die auf das Pumpenkolbenende 15′ aufzuschraubende Büchse 16, die zugleich das Kolbenende 15′ überragt und in der darge­ stellten Ruhestellung des Pumpenkolbens 15 über das Stirnende 9′ und die darauf vorhandene O-Ringdichtung 11 der Hubverstell­ schraube 9 greift und damit als Sicherheitsventil wirkt.

Der Pumpenkolben 15 steht unter Wirkung der Rückstellfeder 17, die ihn in der dargestellten Ruhestellung zu halten sucht. Der Kolben 15 ist weiterhin mit einer durchgehenden Längsboh­ rung 18 versehen, an deren oberem Ende in unmittelbarer Nähe der Membran 2 das aus der Ventilkugel 19 und der Rückstellfeder 20 bestehende Kolbenventil eingebaut ist. Das in die Längsboh­ rung 18 des Kolbens 15 eingebaute Widerlagerstück 21 dient zur Abstützung der beiden Federn 17 und 20. Unmittelbar unterhalb der Kolbenventilkugel 19 sind im Kolben die Querkanäle 22 ein­ gearbeitet, über die der Membran-Druckraum 12′ mit der Längs­ bohrung 18 und damit auch mit dem Druckraum 12 ständig verbun­ den ist. Die Räume 12 und 12′ bilden somit einen gemeinsamen, vergleichsweise großvolumigen Pumpen-Druckraum.

Der Pumpen-Druckraum 12 ist unterseitig durch das mit dem Pumpenrohr 13 fest verbundene Verschlußstück 23 verschlossen, das das aus der Feder 24 und der Ventilkugel 25 bestehende Pum­ pendruckventil beinhaltet, das den im Verschlußstück 23 gelege­ nen, zum Verbraucher führenden Druckleitungskanal 26 abzusper­ ren bzw. zu öffnen erlaubt.

Unmittelbar um das Pumpenrohr 13 herum ist die Magnetspule 27 angeordnet, die bei entsprechender Stromerregung dem Pumpen­ kolben 15 entgegen der Wirkung der an ihm angreifenden Rück­ stellfeder 17 für die jeweilige Mediumsförderung anzutreiben erlaubt. Die Magnetspule 27 wird von dem Kunststoffmantel 28 und dieser wiederum von dem Gehäuseteil 29 umschlossen, an dem sich außen die beiden Stromleitungsanschlüsse 30 befinden. In die Stromzuleitung zur Magnetspule 27 ist im Gehäuse 29 ein an sich bekannter, nicht dargestellter Gleichrichter unterge­ bracht, der den Versorgungsstrom zur Magnetspule 27 in pulsie­ renden Gleichstrom umwandelt.

Wird durch einen nicht dargestellten, im Verbraucherbe­ reich vorhandenen und den Dosierflüssigkeitsbedarf überwachen­ den Impulsgeber die Magnetspule 27 stromerregt, so wird dadurch der Pumpenkolben 15 und die mit ihm fest verbundene Membran 2 in der Zeichnung nach unten bewegt, wodurch einerseits Dosier­ flüssigkeit aus dem gemeinsamen Druckraum 12, 12′ über das Druckventil 25 in die Verbraucherleitung gefördert wird, wäh­ rend andererseits durch die Membran 2 der Saugraum 4 über das sich dann öffnende Saugventil 6 mit der entsprechenden Dosier­ flüssigkeitsmenge nachgefüllt wird. Das Kolbenventil 19 ist während der vorbeschriebenen Membran- und Kolbenbewegung ge­ schlossen. Wird nach genügend geförderter Dosierflüssigkeit der elektromagnetische Antrieb abgeschaltet, gelangen der Pumpen­ kolben 15 und die mit ihm fest verbundene Membran 2 wieder in ihre in der Zeichnung dargestellte Ruhestellung zurück. Während dieser Rückstellbewegung sind das Saugventil 6 und das Druck­ ventil 25 geschlossen, dagegen das Kolbenventil 19 geöffnet, so daß Flüssigkeit aus dem Saugraum 4 in den gemeinsamen Druckraum 12, 12′ gelangen kann. Gegen Ende dieser unter Wirkung der Feder 17 verlaufenden Rückstellbewegung fährt die am Pumpenkolbenende 15′ vorhandene Befestigungsbüchse 16 über den O-Ring 11 des an der Hubverstellschraube 9 vorhandenen Anschlagendes 9′. Dadurch kommt hier eine zusätzliche wirksame Abdichtung zwischen Saug­ raum 4 und den Druckräumen 12, 12′ zustande, die insbesondere für den Fall wichtig ist, daß das Kolbenventil 19 etwa durch auskristallisierende Flüssigkeitsreste und ebenso auch die an­ deren beiden Ventile 6 und 25 nicht mehr wirksam schließen sollten.

Claims (7)

1. Kolbenmembranpumpe zum dosierten Fördern von Flüssigkei­ ten, insbesondere Tensiden, Netzmitteln od. dgl., mit einem in einem den Pumpendruckraum (12) umschließenden Pumpen­ rohr (13) verschieblich geführten und durch eine letzteres umgebende Magnetspule (27) entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder (17) elektromagnetisch antreibbaren Pumpen­ kolben (15) sowie einer damit saugseitig fest verbundenen, im Pumpengehäuse (1) peripher eingespannten und mit ihrer einen Seite dem Pumpensaugraum (4) zugewandten Pumpenmem­ bran (2), die von dem mit einer durchgehenden, den Druck­ raum (12) mit dem Saugraum (4) verbindenden Längsbohrung (18) und einem darin eingebauten Kolbenventil (19) verse­ henen Pumpenkolben (15) zentral durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der dem Saugraum (4) abge­ wandten Seite der Pumpenmembran (2) liegende Arbeitsraum als zusätzlicher Druckraum (12′) ausgebildet ist, der über im Pumpenkolben (15) hinter dessen Kolbenventil (19) vor­ handene Querkanäle (22) mit der zum Pumpenrohr-Druckraum (12) führenden Kolben-Längsbohrung (18) ständig verbunden ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenventil (19) in unmittelbarer Nähe des die Pumpenmem­ bran (2) durchdringenden Pumpenkolbenendes (15′) und die Querkanäle (22) unmittelbar dahinter vorgesehen sind.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (1) in seinem die Querkanäle und den Mem­ bran-Druckraum (12′) umgebenden Bereich (14) zum Pumpen­ rohr (15) hin trichterförmig verengt ist.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem den Pumpensaugraum (4) umgebenden Gehäuseteil (3) ein mit einer Dichtung (11) versehener Pumpenkolbenanschlag vorgesehen ist, der im Bereich der durch die Rückstellfeder (17) bewirkten Anschlagstellung des Pumpenkolbens (15) als den Druckraum (12, 12′) vom Sau­ graum (4) trennendes Sicherheitsventil wirkt.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolbenanschlag von dem dem Pumpenkolben (15) zuge­ wandten Stirnende (9) einer im Gehäuse (3) verstellbar ge­ lagerten Hubverstellschraube (9) gebildet ist, wobei das betreffende Stirnende im Durchmesser abgesetzt, mit einem O-Ring (11) als Dichtung versehen und von dem zugewandten Ende (15′) des Pumpenkolbens (15) in dessen Anschlagstel­ lung abdichtend zu überfahren ist.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem die Pumpenmembran (2) durchsetzenden Ende (15′) des Pumpenkolbens (15) eine die Membran (2) darauf befestigen­ de Schraubbüchse (16) vorgesehen ist, mit der der Pumpen­ kolben (15) in seiner Ruhe- bzw. Anschlagstellung über das Stirnende (9′) der Hubverstellschraube (9) greift.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den die Magnetspule (27) umgebenden Pum­ pengehäuseteil (29) in die Stromzuleitung zur Magnetspule (27) ein deren Versorgungsstrom in pulsierenden Gleich­ strom umwandelnder Gleichrichter integriert ist.