DE8435169U1 - Schlauch-Kolbenpumpe - Google Patents

Description

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VON KRE(SLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler + 1973 Dr.-Ing. K. W. Eishold+1981

Dr.-Ing. K. Schönwdd

Dr. J. F. Fues

Dipl.-Chem. Alek von Kreisler

Dipl.-Chem. Carola Keller

Dipl.-Ing. G. Selting

Dr. H.-K. Werner

29.11.1984 Sch/rk

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

Feluwa Schlesiger & Co. KG, 5531 Mürlenbach/Eifel

Schlauch-Kolbenpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schlauch-Kolbenpumpe, bei der der Verdrängungsraum durch einen Schlauch, insbesondere einen mit Flüssigkeit in dem Zwischenraum gefüllten Doppelschlauch, und durch zwei Rückschlagventile gebildet ist und der den Schlauchkörper umgebende Raum eine von einem angetriebenen Kolben oder einer Hydraulikpumpe bewegte Vorlageflüssigkeit aufweist sowie ein Vorratsbehälter mit Rückschlagventil für die Vorlageflüssigkeit vorgesehen ist.

Membran-Verdrängerpumpen, bei denen ein hydraulisches Fördergut zwischen einem in einem Gehäuse angeordneten Einlaß- und Auslaßventil in einen Raum höheren Drucks gepumpt wird, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Pumpen mit einer ebenen, kreisförmigen Membran sind im allgemeinen nur für geringe Leistungen verwendbar. Es gibt weiterhin Kolben-

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pumpen mit einer Schlauchmembran, wobei ein einzelner Schlauch oder auch ein Doppelschlauch verwendet wird. Auch bei diesen Membran-Pumpen lassen sich bisher große Förderleistungen nicht erreichen. Die Fördermenge ergibt sich hierbei lediglich dadurch, daß der Einzelschlauch oder der Doppelschlauch für das Fördern der zu pumpenden Flüssigkeitmenge zusammengedrückt wird. Es ist praktisch kein merklicher Raum am Außenumfang des Schlauches oder des Doppel-· Schlauches vorhanden, der ein spürbares Ausweiten des Schlauches ermöglichen würde. Außerdem werden die Schläuche .infolge ihrer gleichmäßigen -Dicke ungleichmäßig belastet. Ihre Lebensdauer ist nicht ausreichend.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Membran-Kolbenpumpe mit mindestens einem den Verdrängungsraum bildenden Schlauch der anfangs genannten Art zu schaffen, bei der bei wesentlich gesteigerter Fördermenge der Schlauch oder die Schläuche eine höhere Standhaftigkeit bzw. längere Lebensdauer haben. Die Membran-Kolbenpumpe der beschriebenen Art zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus, daß der Schlauch, vornehmlich jeder Schlauch eines Doppelschlauches, in der Wandstarke sich verjüngend ausgebildet ist, und daß das Schlauchgehäuse einen über die Dicke einer Schlauchwand wesentlich erweiterten Außenraum aufweist.

Durch eine solche Ausbildung der Schlauchmembran-Kolbenpumpe ist es ermöglicht, die Schlauchmembran erheblich höher als bisher beanspruchen zu können. Unter der Wirkung der Kolbenpumpe kann der Schlauch bzw. der Doppelschlauch über seine Normallage auseinandergezogen werden, so daß er - im Längsschnitt gesehen - mehr oder weniger die Form einer Ellipse annehmen kann. Zugleich läßt sich der Schlauch oder der Doppelschlauch stark zusammendrücken. Man erzielt

Ι dadurch ein sehr hohes Fördervolumen für die zu pumpende

I Durchgangsflüssigkeit. Das Fördervolumen kann feaispiels-

I Weise den doppelten Wert erreichen gegenüber einer Schlauch-

t pumpe, bei der der Schlauch für den PimpenfÖrdergang im wesentlichen nur

5 zusammengedrückt wird. Zugleich bewirkt die sich verjüngende Ausbildung der Wandstärke des Schlauches eine höhere Elastizität des Schlauchgebildes. Diese hat zur Folge/ daß 'h der Schlauch oder der Doppelschlauch unter möglichster

\ Schonung beansprucht wird. Dadurch ergibt sich eine grö-

I 10 ßere Standfestigkeit und Lebensdauer.

Vorteilhaft ist der Schlauch in der Weise ausgebildet, daß er einen zylindrischen Außenumfang besitzt, wobei der Innenumfang des Schlauches zur Einlaßseite des Verdrängerraumes hin radial nach außen konisch verläuft. Der Schlauch 15 ist also in der Wandstärke am Auslaßende dicker als am ϊ Einlaßende. Man erzielt dadurch eine erhöhte Haltbarkeit

- des Schlauches. Das Auslaßende ist die Druckseite. Entspre-

'(■ chend der hohen Beanspruchung an dem druckseitigen Ende,

insbesondere bei hochviskosem Fördergut, weist der koni-20 sehe Schlauch seine größte Wandstärke auf. Im ganzen wird der Schlauch über seine Länge relativ gleichmäßig beansprucht.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Innendurchmesser des Schlauchgehäuses etwa das Eineinhalbfache 25 bis Doppelte des Außendurchmessers des Einzelschlauches bzw. des äußeren Schlauches bei einem Doppelschlauch betragen. Dadurch ist dem Stsiilauch eine verhältnismäßig große ffe Ausdehnungsmöglichkeit gegeben. Man erzielt auf diese Weise

I ^ein bis zu dem Zweifachen ansteigendes Fördervolumen gegen-

% 30 über Membranpumpen, bei denen der Schlauch zum Fördern tt praktisch nur ζ us aramengedrückt wird.

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Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Schläuche im Einspannbereich verstärkt ausgebildet sind. Der Schlauch soll ferner an den Einspannenden zur Schlauchachse unter einem Schrägwinkel und/oder bogenförmig nach außen verlaufend geformt sein. Hieran kann sich der Endwulstring in Querebene zur Schlauchachse erstrecken. Man erzielt auf diese Weise, daß der Schlauch sich nur im Mittelbereich seiner Länge verformen kann und die Endbereiche der Schläuche von der Verformung spannungsfrei gehalten werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Außenraum des Schlauchgehäuses über ein Leckageventil und ein Entlüftungsventil mit dem Vorratsbehälter verbunden. Auf diese Weise ist mit einfachen Mitteln sichergestellt, daß der die Vorlageflussigkeit aufnehmende Raum voll von der Vorlageflüssigkeit während des Arbeitens der Pumpe ausgefüllt bleibt. Dies trägt zu einer optimalen Lebensdauer der Schlauch-Pumpe wesentlich bei.

Vorteilhaft ist das Leckageventil außen am Schlauchgehäuse angeordnet. Dies bedeutet, daß das Leckageventil sich außerhalb des Stromes der Vorlageflüssigkeit befindet und davon unabhängig arbeitet. Ferner kann das Leckageventil mittels einer Tastvorrichtung in den Außenraum des Schlauchgehäuses hineinragen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Leckageventil in der Weise zu gestalten, daß es zwei entgegengesetzt gerichtete Rückschlagventile besitzt. Diese arbeiten in Abhängigkeit von einem eventuellen Unterdruck in dem Raum der Vorlageflüssigkeit zum unmittelbaren Nachströmen dieser.

Weiterhin kann zwischen dem Außenraum des Schlauchgehäuses und dem Vorlageraum der Pumpe ein in den Außenraum des Schlauchgehäuses ragender, unter Federdruck stehender Schließmechanismus angeordnet sein. Mit diesem wird ein übermäßiges Aufweiten des Schlauchgebildes verhindert.

Bei Vorhandensein eines Doppelschlauches ist eine Schlauchbruchsicherung bzw. eine Anzeigevorrichtung für einen Bruch eines Schlauches in entsprechender Weise vorgesehen. Hierzu kann die Schlauchbruchsicherung kapazitiv gesteuert werden, was durch eine Elektrode erzielt wird, die in den Zwischenraum des Doppelschlauches greift.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Doppelschlauch-Kolbenpumpe gemäß der Erfindung im Längsschnitt, schematisch.

Fig. 2 stellt eine andere Ausführungsform der Schlauchpumpe der Fig. 1 dar.

Fign. 3 und 4 veranschaulichen je im Längsschnitt und im Ausschnitt vorteilhafte Ausbildungen der Schläuche im Einspannbereich.

Die Schlauch-Kolbenpumpe 1 setzt sich aus dem Verdrängerteil 2 zur Förderung der Flüssigkeitsmenge unter Druck und aus einer Kolben-Antriebsvorrichtung 3 zusammen. Die letztere weist einen Zylinder 4, einen Kolben 5, eine Kolbenstange 6 und einen Antrieb 7 auf. Ein von einem Motor¹ angetriebener Exzenter 8 treibt über eine Pleuel-

stange die Kolbenstange 6, und den Kolben 5 in dem Zylinder 4 hin- und hergehend an, wobei vor dem Kolben die Vorlageflüssigkeit 10 vorgesehen ist.

Der Verdrängerteil 2 weist ein Schlauchgehäuse 12 auf, in dem ein Doppelschlauch 13 angeordnet ist. Der Förderraum 14 ist an beiden Enden durch entgegen der Förderrichtung wirkende Rückschlagventile 15 und 16 abgeschlossen. In dem Ventilgehäuse der Rückschlagventile befinden sich Nocken 17 mit Stegen für die Ventilkugeln 18, die den Ventilhub der Kugeln begrenzen und diese zentrisch auffangen, so daß die Kugeln zu ihrer Sitzfläche zentrisch wieder zurückgehen können.

Die Verdrängerflüssigkeit 10 steht über eine Leitung mit einem F ium 21 des Verdrängerteils 2 und einem Vorratsbehälter 22 über vorgespannte Rückschlagventile 23 in Verbindung. In den Außenraum 24 des Schlauchgehäuses 12 ragt eine Ventilscheibe 25, die mit der Sitzfläche zusammengreift, durch Bolzen 27 geführt ist und unter der Wirkung von Federn 28 steht. Das Verdrängerteil 2 weist ein Leckageventil 30 und ein Entlüftungsventil 31 auf. Von dem Leckageventil 30 führt eine Leitung 32 und von dem Entlüftungsventil 31 eine Leitung 33 zu dem Vorratsbehälter 22.

Die Schläuche 35 und 36 des Doppelschlauches 13 sind in der Wandstärke sich verjüngend ausgebildet, und zwar erstreckt sich die Verjüngung in Richtung zu dem Einlaßventil 16. Sowohl der Außenumfang als auch der Innenumfang jedes Schlauches kann den konischen Verlauf haben, wobei die Wandstärke zürn Auslaßende hin größer wird. Vorteilhaft ist die Verjüngung der Wandstärke der

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Schläuche so vorgesehen, daß die Schläuche einen zylindrischen Außenumfang besitzen, wobei die Innenfläche

des Schlauches zur Einlaßseite des Verdrängerraumes 14 : hin konisch verläuft, so daß die Wandstärke zur Einlaß-

seite hin geringer wird. Dadurch erhält man eine erhöhte Elastizität für die Schlauchbewegung beim Ausweiten und Zusammengehen. Der Zwischenraum zwischen

:? den Schläuchen 35 und 36 ist durch eine Flüssigkeit 37

ausgefüllt.

Das Schlauchgehäuse 12 ist -¹O ausgebildet, daß sich ein Außenraum 24 ergibt, der eine erhebliche Erweiterung darstellt und ein Aufweiten des Schlauches nach außen in erheblichem Maß ermöglicht. Die Erweiterung soll mindestens die Wandstärke eines Schlauches wesentlich überschreiten. In der Regel kann der Innendurchmesser des

Schlauchgehäuses 12 etwa das Eineinhalbfache bis Doppelte [ des Außendurchmessers des Schlauches bzw. des äußeren

Schlauches bei einem Doppelschlauch betragen. Dadurch ist in Verbindung mit der erhöhten Elastizität des Schlauches oder des Schlauchgebildes die Gewähr gegeben, daß das Schlauchgebilde sich beim Saughub in erheblichem Maß ausweiten kann. Beim Druckhub wird das Schlauchge-

% bilde zusammengedrückt bis etwa zur Schlauchmitte. Da-

; durch erzielt man eine durch den Schlauch durchzupumpen-

de Menge von erheblicher Größe. Die Menge kann nahezu

das Doppelte betragen gegenüber Schlauchmembran-Pumpen, bei denen das Schlauchgebilde im wesentlichen nur zusammengedrückt wird.

Das Leckageventil 30 ist außen am Schlauchgehäuse 12 an-

% 30 geordnet und steht über die Leitung 32 mit dem Vorrats-I

behälter 22 in Verbindung, Es weist in dem Gehäuse 39

zwei entgegengesetzt wirkende Rückschlagventile 40 und

auf, die unter der Wirkung der Federn 42 und 43 stehen.
Das Ventil 41 ist mit einer Tastvorrichtung 44 versehen,
die in den Außenraum 24 des Schlauchgehäuses 12 ragt.

Das Entlüftungsventil 31 hat eine DoppeIfunktion. Es wird
die Luft, die sich am höchsten Punkt des Hydraulikraumes

24 sammelt, durch dieses Ventil abgelassen und es wird ! das Hydrauliköl, das zur Uberfüllung des Außenraumes 24

führen würde, mit Hilfe des Ventils 31 in den Vorrats- j

behälter 22 geleitet. |

Das Ventil 31 ist als federbclastetes Kugelventil 46,47 |

ausgebildet und so konzipiert, daß es unabhängig von dem |

Gegendruck immer die gleiche Luft- oder Ölmenge durch- ! läßt. Dies wird dadurch bewirkt, daß die Ventilkugel
einmal nach unten und einmal nach oben abdichtet. Die

Leitung 33 verbindet das Entlüftungsventil 31 mit dem S Vorratsbehälter 22.

Der Doppelschlauch 13 ist mit einer Schlauchbruch- |

sicherung 48 bzw. einer Anzeigevorrichtung bei Bruch |

eines Schlauches versehen. Hierzu kann eine kapazitive $

Steuerungsvorrichtung mit einer Elektrode 49 vorgesehen i

sein, wobei bei Änderung der Beschaffenheit der Flüssig- |

keit in dem Zwischenraum 37 eine Anzeigevorrichtung S

bzw. eine akustische Signalanlage betätigt wird. f

Wenn in den die Vorlageflüssigkeit enthaltenden Räumen 24 |

und 21 durch Leckage ein Unterdruck entsteht, drückt der f

aufgeweitete Doppelschlauch 13 das Ventil 41 mittels des \

Tasters 44 auf. über die Leitung 32 und das Ventil 40 f

wird sodann Vorlageflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter I

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angesaugt, bis die Räume 24 und 21 mit der Vorlageflüssigkeit wieder vollständig gefüllt sind. Bei überschreiten des Nenndruckes der Vorlageflüssigkeit tritt das Überdruckventil 23 in Tätigkeit. Es wird soviel Vorlageflüssigkeit in den Vorratsbehälter abgegeben, bis der eingestellte maximale Druck wieder erreicht ist. Mit ist ein Bypass-Ventil in der Umgehungsleitung 51 bezeichnet, welches während des Betriebes der Pumpe geschlossen ist.

Die Doppelschlauch-Kolbenpumpe ist infolge der erhöhten Durchsatzmenge sehr leistungsfähig, ist einfach aufget und stabil und gewährleistet eine lange Betriebsdauer.

Durchsatzmenge sehr leistungsfähig, ist einfach aufgebaut \

\ I Fig. 2 zeigt eine Schlauch-Kolbenpumpe, bei der die Ven- » tile 15a, 16a als Schwimmkugelventile ausgebildet und | eingesetzt sind. Hierbei sind die Kugeln 18a gewichtsmäßig leichter als Wasser bzw. die zu fördernde Flüssigkeit. Die Ventilkörper sind vorteilhaft goßvolumige Bauteile. Das Fördern der Flüssigkeit erfolgt von oben nach unten. Die sonstige Ausbildung der Schiauch-Kolbenpumpe entspricht derjenigen der Fig. 1.

Fig. 3 und Fig. 4 stellen vorteilhafte Gestaltungen der Einspannenden der Schläuche dar. Die Schläuche 35 und sind an ihren Einspannenden 35a,35b und 36a,36b - im Längsschnitt gesehen - zur Schlauchachse unter einem Schrägwinkel nach außen verlaufend geformt. Die Schrägwinkel befinden sich zweckmäßigen dem Bereich von 40° bis 50°, vorzugsweise betragen sie 45°. Die Schlauchenden können auch bogenförmig nach außen verlaufend gestaltet sein, wie dies bei den unteren Einspannenden der Fig. 4 dargestellt ist. An den Schräg- oder Bogen-

verlauf der Schläuche können sich die Endwulstringe 53,54 in Querebene zur Schlauchachse verlaufend anschließen. Vorteilhaft sind die Einspannenden der Schläuche verstärkt und versteift ausgebildet, z.B. in der Wanddicke größer als normal ausgebildet. Die Schläuche werden durch die Art der Gestaltung der Einspannenden gezwungen, daß sich die Verformung nur im Mittelbereich ihrer Länge auswirkt, und die Endbereiche der Schläuche von einer Walkung, dem Auftreten von Kerbspannungen u.dgl. völlig frei gehalten werden.

Claims (14)

•« * - 11 - ANSPRÜCHE

1. Schlauch-Kolbenpumpe, bei der der Verdrängungsraum durch einen Schlauch, insbesondere einen mit Flüssigkeit in dem Zwischenraum gefüllten Doppelschlauch, und durch zwei Rückschlagventile gebildet ist und der den Schlauchkörper umgebende Raum eine von einem angetriebenen Kolben bewegte Vorlageflüssigkeit aufweist sowie ein Vorratsbehälter mit Rückschlagventil für die Vorlageflüssigkeit vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, laß der Schlauch, vornehmlich jeder Schlauch eines Doppelschlauches (13), in der Wandstärke sich verjüngend ausgebildet ist, und daß das Schlauchgehäuse (12) einen über die Dicke einer Schlauchwand wesentlich erweiterten Außenraum (13) aufweist.

2. Schlauch-Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch einen zylindrischen Außenumfang besitzt, wobei der Innenumfang des Schlauches zur Einlaßseite des Verdrängungsräumes (14) hin radial nach außen konisch verläuft.

3. Schlauch-Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Schlauchgehäuses (12) etwa das Eineinhalbfache bis Doppelte des Außendurchmessers des Schlauchgebildes (13) beträgt.

4. Schlauch-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche (35,36) an den Einspannenden (35a,36a; 35b,36b) zur Schlauchachse unter einem Schrägwinkel z.B. im Bereich von 40° bis 50° nach außen verlaufend geformt sind.

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- 12 -

5. Schlauch-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche an den Einspannenden bogenförmig (35c,36c) nach außen verlaufend vorgesehen sind.

6. Schlauch-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der an dem Schräg- oder Bogenverlauf des Schlauches sich anschließend.- Endwulstring (53,54) in Querebene zur Schlauchachse verläuft.

7. Schlauch-Kolbenpumpe nach eir.em der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche im Einspannbereich verstärkt und versteift, z.B. mit größerer Wandstärke, ausgebildet sind.

8. Schlauch-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenraum (24) des Schlauchgehäuses (12) über ein Leckageventil (30) und ein Entlüftungsventil (31) mit dem Vorratsbehälter (22) verbunden ist.

9. Schlauch-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Leckageventil (30) außen am Schlauchgehäuse angeordnet ist, und daß das Leckageventil (30) mittels einer Tastvorrichtung (44) in den Außenraum (24) des Schlauchgehäuses ragt und weder direkt noch indirekt in dem Haupt-Ölstrom der Verbindung (20) angeordnet ist und somit unabhängig von der ölströmung arbeitet.

10. Schlauch-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Leckageventil (30) p,wei entgegengesetzt wirkende Rückschlagventile (40,41) aufweist.

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- 13 -

11. Schlauch-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet/ daß zwischen dem Außenraum (24)
des Schlauchgehäuses und dem Vorlageraum (21) der Pumpe

(3) ein in den Außenraum (24) ragendes, unter Federdruck
(28) stehendes Schließventil (25) angeordnet ist.

12. Schlauch-Kolbenpumpe nach einen¹, der Ansprüche 1 bis 11_;
dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilgehäuse (15,16) I die den Verdrängungsraum (14) abschließen, der Ventil- | kugel (18) in der Form angepaßte Begrenzungsnocken | (17) mit Stegen aufweisen. |

13. Schlauch-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, | dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer Flüssigkeit |

(37) gefüllte Zwischenraum zwischen den Schläuchen (35, ^

36) mit einer Schlauchbruchsicherung (48) mit kapaziti- * ver Steuerung (49) versehen ist.

14. Schlauch-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, j

dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (15a) und (16a) :

als Schwimmkugelventile ausgebildet sind, so daß Roh- \

abwasser gefördert werden kann. \