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Verdrängerpumpe, insbesondere Membranpumpe
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besondere aber bei Membranpumpen anwendbar.
Erfindungsgemäss besitzt die Ventilanordnung ein starres Saugventilorgan, das mit einem Saugventilsitz zusammenwirkt, ferner ein membranartiges, elastisches, mit einem mittleren rohrförmigen Teil versehenes Druckventilorgan, das unter seiner eigenen Elastizität an der Rückseite des Saugventilorganes anliegt, wodurch der Saugventilkörer leicht gegen seinen Sitz gedrückt und der Arbeitsraum der Pumpe abgeschlossen wird.
Während des Saughubes hebt sich das Saugventilorgan entgegen der von dem elastischen Druckventilorganausgeübten leichten elastischen Kraftwirkung von seinem Sitz, während der in der Pumpkammer im Verlaufe des Druckhubes entwickelte Druck auf den ausserhalb der Öffnung befindlichen Teil des D : uckventilorganes einwirkt und dieses von seinem Sitz am Saugventilorgan abhebt, so dass das zu fördernde Medium durch die entstehende Öffnung aus der Pumpe austritt.
Der Austrittsdruck wirkt daher durch die Öffnung in dem Druckventilorgan stets auf die Rückseite des Saugventilorganes ein, so dass das Saugventil geschlossen bleibt, wenn nicht beim Saughub der Pumpe der D1Uckinder Pumpenkammerund dem Zuflusskanal herabgesetzt wird. Die erfindungsgemässe Ventilanord-
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Die beiden Ventilorgane sind vorzugsweise drehsymmetrisch ausgebildet. Das Saugventilorgan kann im wesentlichen aus einer Scheibe bestehen, deren eine Seite mit einer Umfangsrippe versehen ist, die mit einem flachen Saugventilsitz zusammenwirkt, der eine Saugöffnung oder eine Gruppe von kleinen Saugöffnungen umgibt. Auf der Rückseite der Scheibe ist eine Ringrippe von kleinerem Durchmesser angeordnet, die eine ebene Stirnfläche aufweist, welche einen Sitz für das Dfuckventilorgan bildet.
Das elastische Diuckventilorgan kann aus einem zylindrischen inneren Teil bestehen, der die Öffnung umgibt und über eine U-förmig umgeschlagene Stulpe mit einem ringförmigen Randteil verbunden ist. Der Randteil kann um die Ducköffnung (oder eine Gruppe von kleinen Öffnungen) herum mit der Ventilkammer mittels eines Käfigs oder eines Armsternes dicht verbunden sein, der vorzugsweise gleichzeitig zum Zentrieren des Saugventilorganes dienen kann. Das freie Ende des zylindrischen Teiles des Dmckventilorganes kann verdickt sein, um die Ringfläche zu vergrössern, die mit dem Sitz auf der Rückseite des Saugventilorganes zusammenwirkt.
Die erfindungsgemässe Ventilanordnung bewirkt eine Begrenzung des Förderdruckes und damit eine Entlastung der sich bewegenden Teile und des Antriebes, wenn die Förderung gedrosselt oder gesperrt ist, beispielsweise beim Füllen eines geschlossenen Gefässes oder durch Schliessen eines Ventils.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht ist. In dieser zeigen Fig. l bzw. Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Pumpe, wobei sich die Ventilanordnung in der dem Saughub bzw. dem Druckhub entsprechenden Stellung befinden, und die Fig. 3 und 4 eine Einzelheit in Draufsicht bzw. im Schnitt.
Als Ausführungsbeispiel ist eine Membranpumpe gewählt, obwohl die Anwendung der Erfindung nicht
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auf Pumpen dieser Art beschränkt ist. Die dargestellte Membranpumpe weist eine Membran 11 auf, die wie bei Membranventilen an ihrem Umfangsbereich eingespannt ist. Im Mittelteil dieser Membran ist der
Kopf einer Schraube 13 eingebettet, die in ein Betätigungsorgan 12 eingeschraubt ist. Die Stirnfläche des
Betätigungsorganes ist gekrümmt und unterstützt die mit ihm auf Bewegung gekuppelte Membran in deren innerer Grenzstellung (Fig. 2) praktisch überdie gesamte Oberfläche. Wsnn sich das Betätigungsorgan beim
Saughub in entgegengesetzter Richtung bewegt, hebt sich die Membran in zunehmendem Masse von der
Stirnfläche ab, so dass die unterstützte Fläche kleiner wird, was aber ohne Bedeutung ist.
Die äussere
Grenzstellung zeigt Fig. 1. Der die Verformung der gegebenenfalls mit eingebetteten Gewebeeinlagen verstärkten Membran beim Übergang von der einen in die andere Grenzstellung bestimmende Gesamthub und die Membranabmessungen sind derart bemessen, dass die flächenmässig kleine Abstützung zu Beginn des Druckhubes nicht zu übermässigen, die Lebensdauer verkürzenden Spannungen führt.
Das die Pumpenkammerund das Ventilgehäuse bildende Pumpengehäuse, d. h. der Teil unterhalb der
Membran, besteht aus zwei Teilen, nämlich einem Saugteil 14 und einem Druckteil 15, der einen Flansch
16 aufweist, gegen den die Membran geklemmt ist. Dar Saugteil 14 ist in den Deckteil 15 eingesetzt und mittels Schrauben 17 befestigt. Die beiden Teile sind mit fluchtenden Durchflusskanälen 18, 19 versehen und so ausgebildet, dass sie in eine Rohrleitung eingeschaltet oder an Behälter od. dgl. angeschlossen wer- den können. Dies ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch die Anordnung von Endflanschen 21 angedeutet.
Der Saugteil 14 weist einen flachen Sitz 22 für das Abschlussorgan des Saugventiles 23 auf, das im wesentlichen die Form einer Scheibe hat, an der eine Umfahgsrippe 24 angeordnet ist, welche mit dem
Sitz 22 zusammenwirkt. Auf der andern Seite der Scheibe befindet sich eine ebenflächige Ringrippe 25.
Das Saugventilorgan besteht aus starrem Material.
Das Abschlussorgan des Druckventiles besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen, rohrförmigen inneren Teil 26, dessen ebene Stirnfläche mit dem durch die Ringrippe 25 des Saugventilorganes gebilde- ten Sitz zusammenwirkt. Der rohrformige Teil 26 ist über eine Stulpe 27 von U-förmigem Meridianschnitt mit einem ebenen Flanschteil 28 verbunden. Das Druckventilorgan besteht vorzugsweise zur Gänze aus elastischem Material, z. B. aus natürlichem oder synthetischem Gummi, Polytetrafluoräthylen od. dgl. zweckmässig aus demselben Material wie die Membran, und kann in ähnlicher Weise durch Einlagen ver- stärkt sein.
Es ist derart gestaltet, dass es in der Normalstellung, in der sowohl das Saug- als auch das
Druckventil geschlossen sind, infolge seiner Elastizität eine leichte elastische Verformung aufweist, der- zufolge das ebene Ende des Teiles 26 gegen die Rippe 25 anliegt. Es ist demnach nicht nur der von dem
Teil 26 gebildete Austrittskanal vollständig geschlossen, sondern es wird auch der Saugventilkörper 23 leicht gegen den Sitz 22 in die Schliessstellung gedrückt. In dieser Stellung sind daher beide Ventile ge- schlossen.
Der Ringflansch 28 des D ; : uckventilorganes wird gegen eine Fläche 29 des Ventilgehäuses mittels eines in Fig. 3 und 4 genauer gezeigten Käfiges oder Armsternes dicht angepresst, der als mit einer Vertiefung versehene Ringscheibe 31 ausgebildetist, die mehrere Lappen 32 aufweist. D. : e Lappen 32 stützen sich ge- gen den abgesetzten Teil des Gehäuseteils 14 ab, wenn dieser festgeschraubt ist, so dass die Ringscheibe den Flansch 28 gegen die Fläche 29 drückt und festhält. Wie dargestellt, können die Lappen ausserdem zum Zentrieren des Saugventilkörpers 23 in bezug auf seinen Sitz 22 und den Stutzen 18 herangezogen sein. Der Druckteil 15 des Gehäuses ist hinter dem Druckventilorgan mit einer Vertiefung 33 versehen, so dass bei geschlossenem Ventil zwischen der Fläche 29 und dem Stulpenteil 27 ein freier Raum verbleibt.
Der in dem Druckkanal 19 herrschende Druck wirkt ständig auf die Rückseite des Saugventilorganes
23 und bei geschlossenen Ventilen durch den rohrförmigen inneren Teil lediglich auf dessen innerhalb der
Rippe 25 liegende Fläche. Er unterstütztdann die von dem Druckventilorgan auf das Saugventilorgan aus- geübte elastische Kraft.
Beim Saughub öffnet sich das Einlassventil selbsttätig, wenn der Druck im Druck- oder Auslasskanal 19 unterhalb eines gewissen Wertes liegt, der durch das Verhältnis der Fläche innerhalb der Rippen 24 an der Vorderseite des Saugventilorganes zu der Fläche innerhalb der Rippe 25 an dessen
Rückseite und durch die Grösse der elastischen Kraft bestimmt ist, die das Dj : uckventil ausübt. Das auto- matische Öffnen des Saugventiles bewirkt eine stärkere elastische Verformung des Druckventilorganes, das in seiner Schliessstellung auf dem Sitz 25 verbleibt. Das zu fördernde Medium kann jetzt in die Pumpen- kammer eintreten (Fig. 1).
Wenn dar Druckim Saugkanal 18 nichtausreicht bzw. der D : uck in dem Druckstutzen einen bestimm- ten Wert überschreitet, öffnet sich das Saugventil nicht, von dem zu fördernden Medium tritt nichts in die
Pumpenkammer ein und die Pumpe läuft leer.
Wenn während des Saughubes Fördermittel in die Pumpe eingetreten ist, wird das Saugventil am En-
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de dieses Hubes durch das Druckventilorgan geschlossen. Im Verlaufe des Druckhubes wird das Saugventil noch fester geschlossen gehalten, weil d > . r Dzuck in der Pumpenkammer auf den ausserhalb der Rippe 25 gelegenen Teil der Rückseite des Saugventilorganes einwirkt. Der Förderdruck wirkt auch auf den Stulpenteil 27 ein, so dass das Druckventilorgan von dem Sitz 25 abgehoben wird, wodurch zwischen dem Sitz
25 und dem Ende des Teils 26 des Druckventilorganes ein Ringkanal geöffnet und das Medium durch diesen, durch den rohrförmigen Teil 26 und den Austrittskanal 19 hinausgedrückt wird, wie in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet ist.
Die Vertiefung 33 ist von solcher Form und Tiefe, dass sie einen Anschlag bildet, der beim Öffnen des Austrittsventiles die Bewegung des Ventilorganes auf einen Wert beschränkt, bei dem eine über- mässige Verformung vermieden ist. Zur Uaterstützung ist die Wandstärke des rohrförmigen Teiles 26 grö- sser gewählt, als die des Stulpenteiles 27, wodurch auch die Breite der Fläche vergrössert wird, die mit dem Sitz 25 zusammenwirkt.
Die Gehäuseteile 14, 15 können entlang der ganzen mit dem Fördermedium in Berührung kommenden Fläche mit einer Auskleidung, beispielsweise aus Glas, Gummi, synthetischem Gummi oder einem entsprechenden Kunststoff, versehen sein. Das Gehäuse kann dann aus nicht resistentem, billigem Material gefertigt sein, auch wenn die Pumpe zur Förderung chemisch aggressiver Medien dienen soll. Die Membran und die Bestandteile der Ventilanordnung, d. h. das Saug- und das Druckventilorgan und der Käfig können entweder zur Gänze aus einem gegenüber dem zu fördernden Medium resistenten Material bestehen oder einen Überzug aus solchem Material aufweisen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verdrängerpumpe, insbesondere Membranpumpe, gekennzeichnet durch eine Ventilanordnung mit einem starren Saugventilorgan (23), das mit einem Saugventilsitz zusammenwirkt, und mit einem membranartigen, einen elastischen mittleren rohrförmigen Teil aufweisenden Druckventilorgan (26, 27), das unter dem Einfluss seiner Eigenelastizität an der Rückseite des Saugventilorganes anliegt und dieses leicht gegen seinen Sitz drückt, um den Arbeitsraum der Pumpe abzuschliessen.