EP2681451A1 - Doppel-schlauchmembran-prozesspumpe - Google Patents

Doppel-schlauchmembran-prozesspumpe

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EP2681451A1
EP2681451A1 EP12721726.3A EP12721726A EP2681451A1 EP 2681451 A1 EP2681451 A1 EP 2681451A1 EP 12721726 A EP12721726 A EP 12721726A EP 2681451 A1 EP2681451 A1 EP 2681451A1
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EP
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valves
delivery
cassette
hydraulic cylinder
feed
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Heinz Nägel
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Feluwa Pumpen GmbH
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Feluwa Pumpen GmbH
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/08—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members
    • F04B43/084—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members the tubular member being deformed by stretching or distortion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B43/08—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members
    • F04B43/10—Pumps having fluid drive
    • F04B43/107—Pumps having fluid drive the fluid being actuated directly by a piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/08—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members
    • F04B43/10—Pumps having fluid drive
    • F04B43/113—Pumps having fluid drive the actuating fluid being controlled by at least one valve

Definitions

  • the invention relates to a double-tube membrane process pump with conveyor valves arranged in cassettes.
  • Double-tube membrane process pumps are described in more detail, for example, in Heinz M. Nägel, "Hermetically sealed positive displacement pumps", ISBN978-3-00-030685-3, pages 39 to 42.
  • a flexible double-tube membrane is used as the membrane, which by a In the pump gearbox, the rotation of the drive motor is converted by means of a crank mechanism into a translational movement of the crosshead which is connected to the piston.
  • the piston moves the hose membrane pair via a hydraulic feed liquid Pair causes a change in the internal volume and thus the displacement of the medium.
  • Heinz M. Nägel, aao, p. 62 describes the cassette construction of the valves.
  • This can be removed with a few simple steps and without special tools to check, for example, the internal parts, such as valve seats and valve balls, or change.
  • This cartridge design significantly reduces maintenance and maintenance time by eliminating the need to remove pipes and pulsation dampeners prior to removing the valve from traditionally flanged valves.
  • additional Ausschwenkvorraumen be used for larger valves.
  • the disassembly is problematic, especially in high-pressure pumps, because for each valve inspection, whether it is the suction or pressure side valves, previously the suction or the pressure side connection line must be solved, which with a considerable Effort is connected.
  • high-pressure pumps in particular, up to 12 M42 screws must be loosened for this purpose.
  • angle valves that are freely accessible from above.
  • angle valves have the disadvantage that they wear because of the flow deflection unilaterally.
  • the delivery valves represent the only wearing part of the double-tube membrane process pumps, however, the time required for the maintenance of the delivery valves is relatively large.
  • DE 43 27 549 A1 describes a method for producing a ceramic plunger, wherein a sleeve-shaped ceramic plunger part is clamped axially between an adapter part for connecting a plunger drive and a head part screwed to a tie rod.
  • a closure for housing openings in piston pumps is described in which an inner lid and a pressure member for the latter and a loading device for the latter are used.
  • the loading device has a pressure spring arranged between the pressure element and an abutment, and a release device is provided for generating a force acting against the force of the compression spring.
  • the object of the invention is thus to facilitate the expansion of the delivery valves in double-tube membrane process pumps and to accelerate.
  • a Ausschwenkvorraum is provided, with which the delivery valves are respectively connected and to which they are hinged from an operating position in which they are axially centered in the cassette, in a Maintenance s position in which they are pivoted out of the cassette, are pivotable, with a hydraulically activated clamping device is provided for biasing the delivery valve or the delivery valves in the operating position to the required sealing pressure.
  • the delivery valves in the operating position can be biased so that the necessary sealing pressure is achieved. Subsequently, the respective delivery valve (or superimposed conveyor valves) is fixed in this position, for example by means of screws.
  • a preferred embodiment of the invention is that below or above the delivery valves or a hydraulic cylinder with a delivery valve or the delivery valves facing piston is arranged, which is acted upon by a hydraulic connection with pressure.
  • a development of the invention is that the hydraulic cylinder by means of a pump, preferably a hand pump is pressurized.
  • An embodiment of the invention is that in the region of the screw connection between the hydraulic cylinder and an adjacent flange of the cassette springs, preferably disc springs, are provided for resetting the hydraulic cylinder.
  • These springs which are arranged in the region of the attachment of the hydraulic cylinder, allow the hydraulic cylinder moves axially so far that the delivery valves can be swung out.
  • 1 is a double-tube membrane process pump with inventively designed delivery valves
  • 6a and 6b is a sectional view of the hydraulically activated clamping device.
  • the delivery valves 1 of a double-tube membrane process pump are mounted in cassettes 2, which consist of two mutually spaced apart flanges 3, which are arranged by at least two permanent support tubes 4a, in which expansion screws, and at least a further expansion screw 4b, which has no support tube, are interconnected.
  • the delivery valves 1 are formed in the present case as double valves.
  • a Ausschwenkvorraum 5 is provided with each of the delivery valves 1 are connected and to which they are hinged axially from the operating position in the hinge Cassette 2 in a maintenance s position outside the cassette 2 can be swung out.
  • Fig. 2 shows the delivery valves 1 in the swung-out position in which, for example, a valve inspection or even an exchange of parts of the delivery valves 1 can take place.
  • the Ausschwenkvortechnisch 5 has two nuts 6, which serve to raise the Ausschwenkvortechnisch 5 to the delivery valves 1, to provide a space for swiveling.
  • Fig. 2 the hydraulic cylinder 8 is shown below the delivery valve 1, which can be acted upon by the hydraulic connection 7 with pressure. Also, the screws 9 can be seen in the region of the lower flange 3, which serve to fix the position of the delivery valve 1. You are in Fig. 2 in the released position.
  • Fig. 3 the delivery valves 1 are shown in the pivoted state.
  • Fig. 4 shows that the expansion screw 4b, which had to be removed for swinging the delivery valves 1, again arranged in its original position and fixed to the flanges 3.
  • a pump (which may be a hand pump) is connected to the hydraulic connection and the hydraulic cylinder 8 is pressurized, whereby a hydraulic pressure, which depends on the device specification and may for example be 700 bar, is built up.
  • the piston of the hydraulic cylinder 8 moves downwardly and thereby the arranged on the hydraulic cylinder 8 delivery valves 1 are biased in the axial direction to the sealing pressure against the maximum pump internal pressure, so that there is a stroke H, for example, 5 to 10 mm in height.
  • FIGS. 6a and 6b show two sectional views of a hydraulic cylinder 8. It can be seen that the pressure applied via the hydraulic connection 7 presses the annular piston 10 downwards, whereby the delivery valve 1 arranged on the hydraulic cylinder 8 and the delivery valves 1 upwards be pressed.
  • the stroke H is about 10 mm.
  • the plate springs 11 can be seen, which are arranged in the region of the screw connection between the hydraulic cylinder 8 and the adjacent flange 3 and ensure that the hydraulic cylinder 8 can move so far that the delivery valves 1 can be swung out of the cassette 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpe mit in Kassetten angeordneten Förderventilen. Um die Demontage der Förderventile in Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpen zu erleichtern und zu beschleunigen, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, daß eine Ausschwenkvorrichtung vorgesehen ist, mit der die Förderventile jeweils verbunden sind und um die sie scharnierartig aus einer Betriebsstellung, bei der sie axial zentriert in der Kassette angeordnet sind, in eine Wartungsstellung, bei der sie aus der Kassette herausgeschwenkt sind, schwenkbar sind, wobei eine hydraulisch aktivierbare Spannvorrichtung zum Vorspannen des Förderventils bzw. der Förderventile in der Betriebsstellung auf den erforderlichen Dichtdruck vorgesehen ist. In der Wartungsstellung kann beispielsweise eine Ventilinspektion oder aber auch ein Austausch von Teilen der Förderventile oder der gesamten Förderventile erfolgen. Mit der Spannvorrichtung können die Förderventile in der Betriebsstellung axial definiert so vorgespannt werden, daß der notwendige Dichtdruck erreicht wird. Anschließend wird das jeweilige Förderventil in dieser Position fixiert, beispielsweise mittels Stellschrauben.

Description

BESCHREIBUNG
Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpe
Die Erfindung betrifft eine Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpe mit in Kassetten angeordneten Förderventilen.
Aus der DE 203 21 039 Ul ist ein Schlauchmembran-Kolbenpumpe mit einem Gehäuse bekannt, wobei in dem Gehäuse die Schlauchmembran angeordnet ist, die innenseitig einen Verdrängungsraum und außenseitig mit der Gehäusewandung einen Ringraum bildet, der mit einer Vorlageflüssigkeit gefüllt und mit dem Druckraum einer Zylinder/Kolben-Anordnung unter Bildung eines Hydraulikmittelraums verbunden oder verbindbar ist.
Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpen werden beispielsweise in Heinz M. Nägel, „Hermetisch dichte Verdrängerpumpen", ISBN978-3-00-030685-3, Seiten 39 bis 42 näher beschrieben. Hierbei wird als Membran eine flexible Doppel-Schlauchmembrane verwendet, die durch eine Druckmittelflüssigkeit beaufschlagt wird und die Verdrängerwirkung übernimmt. Im Pumpengetriebe wird die Rotation des Antriebsmotors mit Hilfe eines Kurbeltriebs in eine translatorische Bewegung des Kreuzkopfes umgewandelt, der mit dem Kolben verbunden ist. Der Kolben bewegt über eine hydraulische Vorlageflüssigkeit das Schlauchmembran-Paar. Die Verformung des Schlauchmembran-Paars bewirkt eine Veränderung des inneren Volumens und damit die Verdrängung des Mediums.
In Heinz M. Nägel, aao, S. 62, wird die Kassettenbauweise der Ventile beschrieben. Bei dieser Zwischenflanschausführung lassen sich die in einer Kassette angeordneten Förderventile mit wenigen Handgriffen und ohne Spezialwerkzeug ausbauen, um beispielsweise die Innenteile, wie Ventilsitze und Ventilkugeln, zu prüfen oder zu wechseln. Diese Kassettenbauweise reduziert den Wartungsaufwand und die Wartungsdauer erheblich, da es gegenüber traditionell angeflanschten Ventilen nicht mehr erforderlich ist, vor dem Ausbau des Ventils Rohre und Pulsationsdämpfer zu entfernen. Bei größeren Ventilen, d.h. einem Stückgewicht von mehr als 10 kg, werden zusätzlich Ausschwenkvorrichtungen verwendet. Bei mindestens dreifach wirkenden Pumpen gestaltet sich die Demontage problematisch, insbesondere bei Hochdruckpumpen, weil für jede Ventilinspektion, gleich ob es sich um die saug- oder druckseitigen Ventile handelt, vorher die saug- bzw. die druckseitige Verbindungsleitung gelöst werden muß, was mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist. Insbesondere bei Hochdruckpumpen müssen hierfür bis zu 12 Schrauben M42 gelöst werden.
Es besteht die Möglichkeit, Eckventile, die von oben frei zugänglich sind, zu verwenden. Eckventile haben allerdings den Nachteil, daß sie wegen der Strömungsurnlenkung einseitig verschleißen.
Die Förderventile stellen das einzige Verschleißteil der Doppel-Schlauchmembran- Prozeßpumpen dar, jedoch ist der für die Wartung der Förderventile erforderliche Zeitaufwand relativ groß.
Die DE 43 27 549 AI beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikplungers, wobei ein hülsenförmiges keramisches Plungerteil axial zwischen ein Adapterteil zum Anschluß eines Plungerantriebes und ein mit einem Zuganker verschraubbares Kopfteil eingespannt wird.
In der DE 32 35 316 Cl wird ein Verschluß für Gehäuseöffnungen bei Kolbenpumpen beschrieben, bei dem ein Innendeckel und ein Andruckorgan für den letzteren sowie eine Belastungseinrichtung für letzteren verwendet werden. Um den Erfordernissen des praktischen Betriebes ohne kritische Gewindebelastungen gerecht zu werden, weist die Belastungseinrichtung eine zwischen dem Andruckorgan und einem Widerlager angeordnete Druckfeder auf und es ist zur Erzeugung einer der Kraft der Druckfeder entgegenwirkenden Lösekraft eine Entspanneinrichtung vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, den Ausbau der Förderventile in Doppel- Schlauchmembran-Prozeßpumpen zu erleichtern und zu beschleunigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Ausschwenkvorrichtung vorgesehen ist, mit der die Förderventile jeweils verbunden sind und um die sie scharnierartig aus einer Betriebsstellung, bei der sie axial zentriert in der Kassette angeordnet sind, in eine Wartung s Stellung, bei der sie aus der Kassette herausgeschwenkt sind, schwenkbar sind, wobei eine hydraulisch aktivierbare Spannvorrichtung zum Vorspannen des Förderventils bzw. der Förderventile in der Betriebsstellung auf den erforderlichen Dichtdruck vorgesehen ist.
In der Wartung s Stellung kann beispielsweise eine Ventilinspektion oder aber auch ein Austausch von Teilen der Förderventile oder der gesamten Förderventile erfolgen. Mit der Spannvorrichtung können die Förderventile in der Betriebsstellung axial definiert so vorgespannt werden, daß der notwendige Dichtdruck erreicht wird. Anschließend wird das jeweilige Förderventil (bzw. übereinander angeordnete Förderventile) in dieser Position fixiert, beispielsweise mittels Stellschrauben.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß unterhalb oder oberhalb des bzw. der Förderventile ein Hydraulikzylinder mit einem dem Förderventil bzw. den Förderventilen zugewandten Kolben angeordnet ist, der über einen Hydraulikanschluß mit Druck beaufschlagbar ist.
Bei Druckbeaufschlagung des Hydraulikzylinders hebt sich der Kolben und der Hydraulikzylinder übt Druck auf das darüber bzw. darunter angeordnete Förderventil (oder die darüber bzw. darunter angeordneten Förderventile) aus.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Hydraulikzylinder mittels einer Pumpe, vorzugsweise einer Handpumpe mit Druck beaufschlagbar ist.
Dies ermöglicht ein einfaches und kostengünstiges Vorspannen des Förderventils bzw. der Förderventile.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß im Bereich der Verschraubung zwischen dem Hydraulikzylinder und einem benachbarten Flansch der Kassette Federn, vorzugsweise Tellerfedern, zum Rückstellen des Hydraulikzylinders vorgesehen sind. Diese Federn, die im Bereich der Befestigung des Hydraulikzylinders angeordnet sind, ermöglichen, daß sich der Hydraulikzylinder axial so weit bewegt, daß die Förderventile ausgeschwenkt werden können.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpe mit erfindungsgemäß ausgebildeten Förderventilen,
Fig. 2 eine Förderventilgruppe im herausgeschwenkten Zustand,
Fig. 3 die Förderventilgruppe im eingeschwenkten Zustand vor dem
Einbringen des Spannbolzens,
Fig. 4 die Förderventilgruppe im eingeschwenkten Zustand nach dem
Einbringen des Spannbolzens,
Fig. 5 die Förderventilgruppe im betriebsbereiten Zustand,
Fig. 6a und 6b eine Schnittzeichnung der hydraulisch aktivierbaren Spannvorrichtung.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Förderventile 1 einer Doppel-Schlauchmembran- Prozeßpumpe in Kassetten 2 montiert, die aus zwei mit Abstand voneinander parallel angeordneten Flanschen 3 bestehen, die durch mindestens zwei permanente Stützrohre 4a, in denen Dehnschrauben angeordnet sind, sowie mindestens eine weitere Dehnschraube 4b, welche kein Stützrohr aufweist, miteinander verbunden sind. Die Förderventile 1 sind im vorliegenden Fall als Doppelventile ausgebildet.
Weiterhin ist eine Ausschwenkvorrichtung 5 vorgesehen, mit der jeweils die Förderventile 1 verbunden sind und um die sie scharnierartig aus der Betriebsstellung axial zentriert in der Kassette 2 in eine Wartung s Stellung außerhalb der Kassette 2 herausgeschwenkt werden können. Fig. 2 zeigt die Förderventile 1 in ausgeschwenkter Stellung, in der beispielsweise eine Ventilinspektion oder aber auch ein Austausch von Teilen der Förderventile 1 erfolgen kann. Es ist zu erkennen, daß die Ausschwenkvorrichtung 5 zwei Muttern 6 aufweist, die zum Anheben der Ausschwenkvorrichtung 5 an den Förderventilen 1 dienen, um einen Freiraum zum Ausschwenken zu schaffen.
Weiterhin ist in Fig. 2 der Hydraulikzylinders 8 unterhalb des Förderventils 1 dargestellt, der über den Hydraulikanschluß 7 mit Druck beaufschlagbar ist. Ebenfalls sind die Stellschrauben 9 im Bereich des unteren Flanschs 3 zu erkennen, die zum Fixieren der Position des Förderventils 1 dienen. Sie befinden sich in Fig. 2 in gelöster Stellung.
In Fig. 3 sind die Förderventile 1 im eingeschwenkten Zustand dargestellt.
Fig. 4 zeigt, daß die Dehnschraube 4b, die zum Ausschwenken der Förderventile 1 entfernt werden mußte, wieder in ihrer ursprünglichen Stellung angeordnet und an den Flanschen 3 befestigt wurde.
Nun wird ein Pumpe (bei der es sich um eine Handpumpe handeln kann) an den Hydraulikanschluß angeschlossen und der Hydraulikzylinder 8 mit Druck beaufschlagt, wobei ein hydraulischer Druck, welcher von der Gerätespezifikation abhängig ist und beispielsweise 700 bar betragen kann, aufgebaut wird. Der Kolben des Hydraulikzylinders 8 bewegt sich nach unten und hierdurch werden die auf dem Hydraulikzylinder 8 angeordneten Förderventile 1 in axialer Richtung auf den Dichtdruck gegenüber dem maximalen Pumpeninnendruck vorgespannt, so daß sich ein Hub H von beispielsweise 5 bis 10 mm Höhe ergibt.
Nun ist es möglich, die Stellschrauben 9, die Dehnschrauben im Bereich der Stützrohre 4a sowie die Dehnschrauben 4b mit einem geringen Drehmoment anzuziehen, um die Förderventile 1 zu fixieren, wie in Fig. 5 dargestellt. Anschließend wird der hydraulische Druck in der Hydraulikleitung wieder abgelassen und die Pumpe wieder von dem Hydraulikanschluß 7 entfernt. Das Herausschwenken der Förderventile 1 aus der Kassette 2 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Nach Anschließen des Hydraulikanschlusses wird hydraulischer Druck aufgebaut, der ein leichtes Lösen der Stellschrauben 9, der Dehnschrauben im Bereich der Stützrohre 4a und der Dehnschrauben 4b ermöglicht. Danach wird der Hydraulikdruck wieder abgelassen und die Dehnschraube(n) 4b abgenommen.
Fig. 6a und 6b zeigen zwei geschnittene Darstellungen eines Hydraulikzylinders 8. Es ist zu erkennen, daß der über den Hydraulikanschluß 7 aufgebrachte Druck den ringförmigen Kolben 10 nach unten drückt, wodurch das auf dem Hydraulikzylinder 8 angeordnete Förderventil 1 bzw. die Förderventile 1 nach oben gedrückt werden. Der Hub H beträgt ca. 10 mm.
Weiterhin sind die Tellerfedern 11 zu erkennen, die im Bereich der Verschraubung zwischen dem Hydraulikzylinder 8 und dem benachbarten Flansch 3 angeordnet sind und dafür sorgen, daß sich der Hydraulikzylinder 8 soweit bewegen kann, daß die Förderventile 1 aus der Kassette 2 ausgeschwenkt werden können.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpe mit in Kassetten (2) angeordneten Förderventilen (1), dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausschwenkvorrichtung (5) vorgesehen ist, mit der die Förderventile (1) jeweils verbunden sind und um die sie scharnierartig aus einer Betriebsstellung, bei der sie axial zentriert in der Kassette (2) angeordnet sind, in eine Wartung s Stellung, bei der sie aus der Kassette (2) herausgeschwenkt sind, schwenkbar sind, wobei eine hydraulisch aktivierbare Spannvorrichtung (7 bis 11) zum Vorspannen des Förderventils (1) bzw. der Förderventile (1) in der Betriebs Stellung auf den erforderlichen Dichtdruck vorgesehen ist.
2. Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb oder oberhalb des bzw. der Förderventile (1) ein Hydraulikzylinder (8) mit einem dem Förderventil (1) bzw. den Förderventilen (1) zugewandten Kolben (10) angeordnet ist, der über einen Hydraulikanschluß (7) mit Druck beaufschlagbar ist.
3. Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (8) mittels einer Pumpe, vorzugsweise einer Handpumpe mit Druck beaufschlagbar ist.
4. Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Verschraubung zwischen dem Hydraulikzylinder (8) und einem benachbarten Flansch (3) der Kassette (2) Federn, vorzugsweise Tellerfedern (11), zum Rücksteilen des Hydraulikzylinders (8) vorgesehen sind.
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