DE1728343A1

DE1728343A1 - Fluessigkeitsgetriebene Membranpumpe

Info

Publication number: DE1728343A1
Application number: DE19651728343
Authority: DE
Inventors: Schlosser Paul W
Original assignee: PANTHER PUMPS AND EQUIPMENT CO
Current assignee: PANTHER PUMPS AND EQUIPMENT CO
Priority date: 1964-01-08
Filing date: 1965-01-07
Publication date: 1972-02-17
Also published as: SE344792B; SE419670B; GB1108424A; DE1288433B; FR1426416A; NL6500183A; GB1108423A; CH446069A; DE1288433C2

Description

DfPL-ING. HELLMUTH KOSEL DIPL-ING. HORST ROSE DIPL-INO. PETER KOSEL PATENTANWXLfe

3353 !«dOandmiMhi, 12. November 1968

Breun«diw«lg«r ttro6· B T.l.fon.JDOM)»«

T«l»eromro.Aitr»t«·! Siadpotoni Bod Gqnd«r»h«im

P 15 28 506.0 'fr.A.

Panther Pumps & Equipment Company, Ino.

Panther Pumps & Equipment Company, Inc.

4183 North Eiston Avenue Chicago, 111. 60618
V.St.A.

Flüssigkeitsgetriebene Membranpumpe

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgetriebene ' Membranpumpe für ein angetriebenes Medium, mit einer mit dem Pumpengehäuse zusammenwirkenden Ventilanordnung zur Begrenzung der Membranbewegung, mit einem in dem Pumpengehäuse geführten, einen Teil der mit einem Vorratebehälter in Verbindung stehenden Antriel»«XlÜ8-sigkeit antreibenden Kolben, und mit einer Einriohtung zur Regelung der Antriebsflüssigkeitsmenge in dem Gehäuse.

Bei einer bekannten Membranpumpe dieser Art (USA-Patentschrift 2 303 597) ist mit der Membran eint axialverschiebbare Stange gekuppelt, auf der die Ventilanordnung gegen die Kraft von Federn axial verschiebbar gelagert ist. Der Vorratsbehälter ist parallel zu dem Kalbenzylinder angeordnet und weist in seinem Boden ein Einlaß- und ein Auslaßventil zur Regelung der duroh' dan Kolben angetriebenen Antriebsflüsaigkeitsmenge auf. Die Ventilanordnung wirkt mit einer eigens für diesen Zweck in der Kammer der Antriebaflüssigkeit angeordneten festen Trennwand zusammen. Der Hub des Kolbens ist durch ein Hebelgetriebe verstellbar.

208808/04S6

Diese bekannte Membranpumpe ist im weeentliohen für Sauerförderung von angetriebenem Medium gedacht. Gesteuerte oder geregelte Entnahme von angetriebenem Medium würde bei der bekannten Membranpumpe sogleich Hilfseinrichtungen erfordernoh machen, welohe die Antriebsflüssigkeit unter dem Einfluß des Antriebsorgans in einem Wärmetauschkreislauf führen und die AntriebsflüBsigkeit dadurch kühlen. Durch diese Hilfseinrichtungen würde der Zweck verfolgt, den Arbeitsdruok der Antriebsflüssigkeit während derjenigen Zeitabsohnitte aufrechtzuerhalten, in denen kein angetriebenes Medium durch die Pumpe hindurchgeht. Anderenfalls wäre es erforderlich, den Arbeitsdruck der Antriebsflüssigkeit immer dann wieder aufzubauen, wenn angetriebenes Medium durch die Pumpe gefördert werden soll.

Eine solche Kreislaufführung der AntriebsflüBsigkeit hätte den wesentlichen Nachteil, daß die Leistungsaufnahme des Antriebsorgans während der Kreislauf führung größer wäre als diejenige während der Zeitspannen, in denen angetriebenes Medium gepumpt wird. Die Leistungsaufnahme wäre während der Kreislaufführung deshalb größer, weil in diesem Betriebszustand die Antriebsflüssigkeit in der Antriebskammer unter dem maximalen Druok steht und das Antriebsorgan gegen diesen maximalen Druck arbeiten müßte.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil wäre bei der geschilderten Anwendung der bekannten Membranpumpe, daß während der Kreislaufführungsperioden die Temperatur der Antriebsflüssigkeit und bestimmter Pumpenteile auf unzulässig hohe Werte ansteigen würde im Vergleich au den Temperaturen, die während derjenigen Periodin herrschen, in denen angetriebenes Medium gepumpt wird. Die bekannte Membranpumpe käme daher nicht 4hne zusätzliche Kühleinriohtungen, wie z.B. große Kühltanks oder Wärmetauscher aus, durch welche

209808/0465

die Antriebsflüssigkeit während der Kreislaufführung geleitet werden müßte. Neben dem zusätzlichen baulichen Aufwand würden große Kühltanks und Wärmetauscher viel Raum beanspruchen und Energie vernichten, welche die Pumpe zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Antriebsflüssigkeit sdruoks während derjenigen Zeitabschnitte aufnahme, in denen angetriebenes Medium nicht gepumpt wird.

Derartige Hilfseinrichtungen bei der bekannten Membranpumpe wären sperrig, kostspielig und würden außerdem den weiteren Nachteil zeitigen, daß die zugehörige Membranpumpe nicht tragbar und daher in der Regel fest installiert wäre. Diese Unbewegliohkeit wäre z.B. beim Farbspritzen deshalb besonders nachteilig, weil dann die zu spritzenden Gegenstände in der Regel ortsbeweglich sein müßten. Diesem Naohttil könnte man zwar dadurch begegnen, daß ganze Farbspritzanlagen auf einem Lastwagen montiert werden. Selbst bei derartiger Montage wären die bekannten Membranpumpe», nicht mit Spannung aus dem normalen elektrischen Leitungsnetz zu betreiben, weil die zum Betrieb erforderliche Leistungsaufnahme voraussichtlich die zulässigen Grenzen eines normalen Leitungsnetzes übersteigen würde.

Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, eine Membranpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche die vorgenannten Nachteile beseitigt werden können. Insbesondere soll eine tragbare Membranpumpe geschaffen werden, die für gesteuerte bzw. geregelte Entnahme von angetriebenem Medium geeignet ist und bei der das Erfordernis zusätzlicher Kreislaufführung und Kühleinrichtungen für die Antriebsflüssigkeit entfallen, ohne daß während der Betriebsselten, In denen die Membranpumpe kein angetriebenes Medium fördert, die Temperatur der Antriebsflüssigkeit und der zugeordneten Pumpenteile uniulÄeeig stark ansteigt. Die erfinÄuagegemäße Pumpe aoll außerdem

209808/0466

mit geringatmöglicher Leistungsaufnahme während dieser Betriebsabsohnitte auskommen.

Biese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Regeleinrichtung aufweist: ein Antriebsflüssigkeitseinlaßventil, das zwischen dem Vorratsbehälter und dem Antriebsflüssigkeitsteil eingeschaltet ist, eine das Einlaßventil mit verhältnismäßig geringer Schließkraft in seine geschlossene Stellung vorspannende Vorrichtung, ein mit dem Antriebsflüssigkeitsteil verbundenes Druckbegrenzungsventil, das in seine geschlossene Stellung vorgespannt ist und öffnet, wenn der Druck des Antriebsflüssigkeitsteils um einen bestimmten Betrag den Druck des angetriebenen Mediums übersteigt und ein in die Druckleitung des gepumpten Mediums eingeschaltetes völlig schließbares Entnahmeventil, das in seiner geschlossenen Stellung die öffnung des Druckbegrenzungsventils bei Aufenthalt der Membran in ihrer einen Endetellung bewirkt. Bei Drosselung der Entnahme von angetriebenem Medium wird der Druck in der das angetriebene Medium enthaltenden Pumpenkammer bis auf einen Grenzwert gesteigert, bei dem die Membran trotz weiterhin wechselnder Druckverhältnisse der Antriebeflüssigkeit in Ruhe verharrt und bei dem wenigstens ein Teil der Antriebeflüssigkeit in der Antriebsflüssigkeitekammer jeweils bei deren Entlastung verdampft und bei deren Unterdrucksetzung wieder kondensiert wird. Die Erfindung macht sich dabei also einen Kavitationseffekt bei der Antriebeflüssigkeit zunutze. Die in Bereich der Antriebsflüssigkeit angeordneten Pumpenteile haben eine Bittlere zulässige Temperatur sowohl in dem Betriebszustand, in dem die Pumpe angetriebenes Medium fördert, als auch in dem sogenannten Beriitsohaftssustaaii bei dem die Pumpe kein angetriebenes Medium fördert. Diese weitgehende Aufreohterhaltung einer Bittieren Betriebetemperatur unabhängig von dem jeweiligen*betriebszustand wird dem genannten

201808/0466

Kavitationseffekt zugeschrieben. Man kann hierbei von Kavitationskühlung sprechen.

Während des Kavitationabetriebs wird die Antriebsflüssigkeit zyklisch schlagartig verdampft und der so erzeugte Dampf anschließend kondensiert. Dieser durch die Kavitation erzeugte Wechsel zwischen Verdampfung und Kondensation gibt eine Kavitationskühlung der Antriebsflüssigkeit und Pumpenteile, insbesondere derjenigen Pumpenteile, die in Berührung mit der Antriebsflüssigkeit und ihrem Dampf stehen. Die erfindungsgemäße Nutzbarmachung des Kavitationseffekts hat * im übrigen eine drastische Verringerung der Leistungsaufnahme des Antriebsorgans der Pumpe während des Kavitations- oder Bereitschaftsbetriebs zur Folge, bei dem kein angetriebenes Medium gefördert wird. Diese Leistungsaufnahmecharakteristik steht in vorteilhaftem Gegensatz zu derjenigen der bekannten Pumpen, bei denen gerade bei dem unproduktiven Bereitschaftsbetrieb die größte Leistung aufgenommen würde.

Als Antriebsflüssigkeit kann vorzugsweise öl w-:■■'·■ Kerosin, Äthylenglykol, Öl allein oder eine Mischung v„<;: Glyzerin oder Alkohol mit Wasser verwendet werden. i._; 81'aalb des Rahm cmc ier Erfindung kann jedoch jede

I :..i.uite Flüssigevi verwendet v/erden, die günstige ™

. j L-koivodier-in-o dreiis■;haften und umkehrbare Dajnpf-'.: . ■ ?iU3Bi^keitapn-::.aeii aufweist. Eine Pumpe verwendet ':. . :; ;ieisweise eui -reiaiach von vier Teilen Öl 3AE 5 M- ^n l'eil KerO32u, Das Kerosin irä_i;;t v/enentlich ■■.. - ^jLe,:>(:<i.biLa\ir_L:· bei.

VorteiUu--. ■■ , V;"ei terbildun^en der ^ri'inciung ,. ;; -fieri übrigen Az.,t;ö 1 dun^sunterlagen und ins besondere ..arkraalen ij, ':·."■· ^^!i...-i. -niohe z\\ entrannen.

209808/ÜA65

BAD Original

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Pig. 1 eine sohematische Seitenansicht einer ersten Ausführungeform der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 in größerem Haßstab einen Längsschnitt der Pumpe dieser Ausführungsform,

Pig. 3 in größerem Maßstab eine Schnittansicht eines in jeder der Ausführungsformen verwendeten inneren Ventile,

fig« 4 eine.Stirnansicht eines Pumpenkolbens,

^ Pig· 5 einen Längsschnitt nach der Linie 5-5 der

* Pig. 4,

Pig· 6 in größerem Maßstab einen Längsschnitt eines gemäß der Erfindung verwendeten Druckbegrenzungsbzw. Überdruckventils,

Pig. 7 schematisch mit einigen im Längsschnitt dargestellten Teilen eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit doppeltwirkenden Kolben,

Pig. θ sohematisch ein einstellbares Hebelgetriebe, das für jede der Ausführungsformen verwendbar ist,

Pig. 9 eine Seitenansicht einer weiteren Ausfüh-" rungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Pig. 10 einen Grundriß der in Pig. 9 dargestellten Vorrichtung,

Pig. 11 im Längsschnitt ein bei der Ausführungsform nach den Pig. 9 und 10 verwendetes Rückschlag ventil,

Pig. 12 einen Längsschnitt nach der Linie 12-12

der Pig. 10,

Pig. 13 im Längsschnitt ein Rückschlagventil für das gepumpte Medium.

Die in Pig. 1 dargestellte Auaführungaform bezieht sioh auf eine Vorrichtung, die einer intermittierend 209808/0465

BAD ORIGINAL

betätigten Spritzpistole Material -zuführt. Bei einer besonderen Verwendung der Vorrichtung für die Zuführung des aufzuspritzenden Materials zu einer intermittierend betätigten Spritzpistole o.dgl. wird eine wesentliche Antriebsleistungsersparnis erzielt, wenn die Pistole bei zyklischer Verdampfung und Kondensation der Antriebsflüssigkeit abgeschaltet ist. Die Pumpflüssigkeit wird einem Kreisprozeß zwischen Dampf- und Flüssigkeitsphasen durch eine Ventileinrichtung unterworfen, die nachstehend genauer beschrieben wird. Dieser Kreisprozeß wird durch die Vorrichtung unterbunden, wenn die Pumpe unter Druck stehendes gepumptes Medium fördert, um während der Förderung eine hohe Pumpleistung zu erzielen. m

In der Praxis hat sich ergeben, daß für manche Anwendungen wenigstens 60$ des Leistungsverbrauche geapart werden können.

I_n Fig. 1 ist sohematisoh eine Pumpe dargestellt, die allgemein mit 10 bezeichnet ist und die auf einem entsprechenden Unterteil 12 befestigt ist, wie z.B. dem Steg des I-Trägers, der ausreichende Festigkeit aufweist, um verhältnismäßig große Kräfte aufzunehmen, ohne eine beträchtliche Bewegung der verschiedenen Teile der Vorrichtung zuzulassen.

Die Pumpe 10 ist auf der linken Seite auf dem

Unterteil 12 durch eine Platte 18 befestigt, die mit End- I stützen 19 verschweißt ist, von denen nur eine dargestellt 1st. Die Stützen 19 sind Ihrerseits mit dem Unterteil 12 verbunden.

Die Pumpe 10 pumpt aus einem Behälter H angetriebenes Medium oder Material, das durch eine Leitung 15 einer Seite einer Pumpenmembran »ugeführt wird. Sin Materialverbraucher 16, z.B. eine Spritzpistole, empfängt das Hochdruokmaterial durch eine Leitung 17· Ein (in der Zeichnung nicht dargestellter) Druckspeicher kann vorgesehen werden, um Druckschwankungen zu glätten, die auf

209808/0465

die intermittierende Wirkung einer geringen Anzahl von Kolben und entsprechend angetriebenen Membranen zurückzuführen sind. Selbstverständlich kann in bekannter Weise mehr als ein Kolben verwendet werden, um einen im .wesentlichen kontinuierlichen hohen Druck zu erzielen.

. Die Pumpe 10 weist ein Gehäuse auf, das für viele Anwendungen der Pumpe aus zwei im wesentlichen identischen Hälften 22 besteht. Ein dickwandiger Pumpenzylinder 24 wirkt mit einem Kolben 25 zusammen, der über eine Stange 26 von einem verhältnismäßig großen üblichen Kolben 29 angetrieben wird, welcher in einem Gehäuse 30 eines hydraulischen Motors 28 enthalten ist. Für einen einseitig wirkenden Kolben 25 kann der Kolben 29 durch eine Feder in Fig. 1 und 2 nach rechts zurückgeführt werden. Für den doppeltwirkenden Betrieb wird d-er Kolben 29 im Wechsel beidseitig mit Hochdrucköl beaufschlagt.

Zur Steuerung der hin und her gehenden Bewegung dee Kolbens 29 kann eine ^schalteinrichtung 35 verwendet werden, die einen schematisch dargestellten Schalter 36 und zur Hubverstellung axial einstellbare Flanschen 40 und 4Öa aufweist.

öl, Äthylenglykol oder eine andere entsprechende Antriebeflüssigkeit sind in einem Behälter 45 enthalten, der ein verhältnismäßig geringes volumetrisches Fassungsvermögen aufweist. Wenn der Kolben 25 einen Durchmesser von 25 mm aufweist, würde beispielsweise gefunden, daß nur 1,11 Antriebsfltissigkeit erforderlich sind, wobei sioh der Kolben 25 bei einem Hub von ungefähr 12,5 mm ungefähr 1750 mal pro Minute hin und her bewegt. Die Antriebsflüssigkeit wird über eine Leitung 47 dem Inneren des Zylinders 24 durch eine nachstehend beschriebene Einrichtung zugeführt.

209808/0465

Das Innere des Behälters 45 steht mit dem atmosphärischen Druck durch eine Leitung 48 in Verbindung, die ein mit einer Haube 50 versehenes Staubfilter 49 aufweist. Innerhalb des Behälters 45 ist ein Filtersieb 46 angeordnet, um die Sauberkeit der Antriebsflüssigkeit zu gewährleisten.

In Fig. 2 verbindet die Leitung 15 den Behälter 14 mit einem doppelten Rückschlagventil 52, das eine Einlaßkugel 53 und eine Auslaßkugel 54 aufweist, welche über die Leitung 17 mit dem Materialverbraucher 16 (Fig. 1) verbunden ist. Das angetriebene Material gelangt über die Einlaßkugel 53 durch einen Rohrnippel 55 und eine Ventilöffnung 56 in eine Pumpenkammer 58, die durch. μ die linke Hälfte 22 der Membranpumpe 10 und eine Membran 60 begrenzt ist, welche zwischen den üehäusehälften 22 entlang Stirnflächen 22a festgeklemmt ist.

Die Pumpenkammer 58 ist mit einer vorzugsweise ebenen Fläche 62 versehen, die einen etwas größeren Durchmesser aufweist als eine Ventilscheibe 63» die auf der linken Seite ebenfalls eben ausgebildet ist, um mit der Fläche 62 zwecks Abschlusses der Öffnung 56 zusammenzuwirken.

Die Antriebsfluasijkeit tritt in eine Pumpenkammer 65 Huf der entgegengesetzten Seite der Membran 60 ein '.,in.-. 'ILCa Lu.er eiue Öffnung 66 durch einen Nippel 67 zu- J -,;·: ..··., '.j .-■ -e - ι ■ ■ η. 1 Ln''er 24 an der rechten Aufien- Ii-- -- ;>·;-' röoiitcifi >ui;fc- . aar ii&mbranpuupe 'Vo b«- ■»

r,iuo viü ?.,Γ.;.ά ■■::.;...;;<■■' ■-i'■■.tI Lacheibe Tj wir,, g mit einer er ■--., 'leh·-.. ■ . ill ·. .-.· '"!-'- .'■> -':..,:ieri, u λ aie Off/iUiiij 66 zu 7*^:: ':· i. ieii:. a. <.■?'.?·.:. -,^'- -- lie öffnung 66 o.Hr 56 in

■; · ;,\ ΙΐύίΚ O'i.er UU' -.-V i^'v- -k :"0uetZ t^j; ?ill._; ^ t. r ιυ'^; ·.·■■·■ a Ve '.'- '/h ! f ;.>■' " .'i''i . ■''· ;'Ί 'ILb t'lv;nit'l-Uh c.^.¹ : · ί J el i.i.i.

der Ventilscheiben 63 und 73 gebogen, so daß die Membran nicht beschädigt wird.

Die Membran 60 kann daher sehr dünnwandig sein, und z.B. eine Polypropylenfolie von 0,5 bis 1,0 mm Dicke wurde erfolgreich verwendet, ohne die Membran übermäßig zu beanspruchen. Es ist erforderlich, daß die Membranstoffe in Gegenwart von hohen Drücken und korrodierenden Materialien zäh sind, von denen einige wesentlich erhitzt werden, bevor sie durch die Pumpe hindurchgeleitet werden, damit sie die gewünschte Fließfähigkeit erreichen. Die Pumpe ist besonders geeignet zum Pumpen von Farben o.dgl., in weichen bestimmte Lösungsmittel P stark korrodierend sind, so daß andere Kunststoffe als die oben genannten besser geeignet sein können. Beispielsweise wurde der unter der Bezeichnung Mylar in verschiedener Dicke bekannte Kunststoff erfolgreich angewendet.

Der Kolben 25 wird in Verbindung mit den Figuren 4 und 5 genauer beschrieben. Bin Druckbegrenzungsventil 75, dae eine Strömung von Antriebsflüssigkeit aus der ^Hochdruckkammer 77 in eine Niederdruckkammer 78 auf der entgegengesetzten Seite des Kolbens 25 zuläßt, ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung im Kolben 25 angeordnet. Ein Antriebaflüasigkeitaeinlaßventil in Form eines Zungenventils 80 ist auf der Stirnseite dea W Kolbens 25 angebracht und steht ebenfalls mit der Kammer 78 in Verbindung. Die Kammer 78 ist durch eine Hülse 81 abgeschlossen, die Dichtungsringe 82· zur Abdichtung der Stange 26 enthält und mit einem Hülse.-;-fortsatz 82 in Form eines Rohrstücks versehen ist.

Der Hüisenfortsaua 82 trägt einen Ansatz --y^:,, .,: welchen ein Rohr 86 eingesetzt i:;t, das mit einer, T-Stück 87 iii v'cii'bindiuv: steht, jxeats ißt nit ei:;^iia den -^ehäl'.er 45 durchlassenden Hücicachla-vent! ■■■■:- sov/te mit uii.-.i.- ^ >iu.u ■ :. ;l:ao: dasv^nt Ll 89 ve d i ';i Kamm or 7;> 'luiohla:., t. ^m : il »ηγβλ e:.; -j·...· :.

20eeoa/0/_i6:. BAD ORIGINAL

einer Scheidewand 92 in dem behälter 45 befestigt. Dae Sieb 90 paßt genau auf einen nach innen vorstehenden Wulst 95, so daß der Weg der Flüssigkeit im Behälter 45 durch die rechte Hälfte des Siebes 90 nach oben und durch die linke Hälfte des Siebes nach unten zurück in die Kammer 78 im Hülsenfortsatz 82 gerichtet ist.

In Mg. 3 ist das innere Ventil der Pumpe im Längsschnitt dargestellt, welches die Blasenbildung und Kondensation regelt sowie die Mitte der Membran 60 verstärkt. Die Ventilscheiben 63 und 73 sind in Eingriff mit der Membran 60 befestigt, welche im mittleren Teil 60a stark zusammengedrückt dargestellt ist. Ein Niet äk

mit einem Kopf 100 geht durch einen Ring 101 hindurch, und das Ende 102 des Niets ist in Eingriff mit dem Ring 101 umgebördelt, so daß beide Seiten der Ventilscheiben 63 und 73 im wesentlichen dae gleiche Aussehen haben. Die Membran kann daher in die in Fig. 2 gesseigte Vorrichtung nicht versehentlich falsch eingesetzt werden. Der Kopf 100 und das umgebördelte Ende 102 aind hinreichend kleiner als die Öffnungen 56 und 66, so daß sie in dieselben eintreten können und den Sitz der Ventilscheiben 63 und 73 auf den Öffnungen 56 und 66 nicht behindern.

In den Fig. 4» 5 und 6 sind Einzelheiten der Aus- M bildung des Kolbens 25, des Druckbegrenzungsventils 75 und der Zungenventile 80 dargestellt. Die Stirnseite 105 des Kolbens 25 ist vorzugsweise eben und mit wenigstens einem Zungenventil 80 versehen, um Niederdruckantriebsflüssigkeit auB der Kammer 78 in die Kammer 77 innerhalb des Pumpenzylinders 24 einzulassen. Je nach der Größe des Kolbens 25 kann es ratsam Bein, mehr als ein solches Zungenventil 80 vorzusehen, und in Fig. 3 sind drei dargestellt. Jedes ^ungenventil 80 bedeckt eine kleine öffnung 106, die mit einem zur Kolbenach.ee parallelen Durchbruch 107 verbunden ist, der mit eintm auegefrästen Schlitz 108 in Verbindung steht. Die Zungenvontile 80 aind auf der Stirnseite 105 des ^olbene 25

··.';: kleine Schrauben 110, Niete o.dgl. befestigt, 209808/04 65 BAD ORIGINAL

Die diese Ventile verechließende Vorspannung ist sehr gering, so daß atmosphärischer Druck und der öffnungswiderstand des Rückschlagventile 88 genügen, die Einlaßöffnungen 106 ssu öffnen, um während eines Kolbenrüokhubes eine sehr kleine Menge Antriebsflüssigkeit der Kammer 77 (Pig. 2) zuzuführen.

' Der Kolben 25 ist mit mehreren Dichtungsringen 112 versehen, welche das Lecken entlang dem Kolben auf einem zulässigen Maß halten. In Fig. 5 sind drei Diohtungsringe dargestellt. Je nach Einsatz der Pumpe können mehr oder weniger Ringe 112 verwendet werden. Das Lenken an diesen Dichtungsringen vorbei ist im wesentlichen das einzige, das während der normalen Hochleistungstätigkeit der Pumpe auftritt, und ist je Hub des Kolbens 25 sehr gering. Nach mehreren Hüben kann jedoch ausreichendes Lecken aufgetreten sein, so daß die Ventilscheiben 73 auf ihrem Sitz 74- (Fig. 2) aufsetzt. Demgemäß wird der Druck der Antriebeflüssigkeit in der Kammer 77 am rechtsseitigen Ende des Hubes des Kolbens 25 verringert, und die Zungenventile 80 werden geöffnet,' um eine kleine Menge der Antriebeflüssigkeit in die Kammer 77 einzulassen, um dieselbe für die gewünschte Pumpenleistung und Wirksamkeit der Membranpumpe 10 auf einem im wesentlichen konstanten Volumen zu halten*

Das Druckbegrenzungsventil 75 ist in der Mitte des Kolbens 25 angeordnet. Das Ventil 75 let aus einem diokwandigen Rohr gebildet, das vorzugsweise im mittleren Teil mit einem aufgewalzten Gewinde 114 versehen 1st» Das Ventil 75 ist an den Enden 115t 116 abgedreht und an jeden Sude alt einen In der Querrichtung verlaufenden Einschnitt 118 versehen, mit welchem ein entsprechendes Werkzeug in Eingriff könnt, um das Ventil 75 von jeden Ende für einen in Verbindung nlt Fig. 7 nooh genauer beschriebenen Zweck einschrauben su können. !Die finden 115 und 116 können nit Dichtungsringen 119 versehen werden, je nachdem weiche« Ende in den Ventilkolben

209808/0465

oder sonstwo eingesetzt wird.

Das in Pig. 5 dargestellte Druckbegrenzungsventil 75 wird in den Kolben 25 eingesetzt, indem der mit Gewinde versehene Teil 114 in die Mitte des Kolbens 25 eingeschraubt wird. Die rechtsseitigen Dichtungsringe 119 dichten das innere Ende 116 des Ventils 75 in einer Bohrung ab, die in der Achse des Kolbens 25 liegt. Hochdruekantriebsflüssigkeit kann durch einen Durchlaß 120 in eine Kammer 121 in der ^ytange 26 gelangen und aus dieser durch eine quer verlaufende Bohrung 122 in den Raum 78 austreten.

Eine AbSchlußplatte 123 ist mittels eines

Sprengringes 124 befestigt, um zu verhindern, daß öl ™

in einen mittleren Hohlraum 125 der Stange 26 eintritt.

Gemäß Fig. 6 weist das Druckbegrenzungsventil einen Ventilsitz 130 auf, der mit einer Ventilöffnung 131 versehen ist, welche bei der dargestellten Ausführungsform einen Durchmesser von etwa 2,34- mm hat. Ein Sprengring 132 hält den Ventilsitz 130 in Stellung entgegen der Vorspannung von Federn 135 und 136, welche eine Kugel 138 mit einem Durchmesser von etwa 3»1 mm in Eingriff mit der Ventilöffnung 131 drücken. Sowohl die Kugel 138 als auch der Ventilsitz 130 sind vorzugsweise aus verschleißfestem Stahl, keramischem Material o.dgl· hergestellt, so daß sie bei einer intermittierenden Be- |

tätigung des Ventils gute Abnützungseigenschaftcn aufweisen. Die Kugel 138 wird von einem Schuh 14C geführt, der mit einer Ventilstange 142 verbunden ist. Diese ist in einer öffnung 143 in einem federbelasteten Schraubpfropfen 145 geführt. Der Schraubpfropfen ist mit Seitensohlitzen 147 versehen, durch welche die Antriebsflüssigkeit ebenso wie durch die öffnung 143 hindurchgehen kann. Damit bestimmt die Quersohnittsfläche der Öffnung 131 den Überdruck, bei welchem die Kugel 138 Hochdruckantriebsflüssigkeit aus der Kammer 77 in die Kammer 78 (Pig. 2) gelangen läßt.

209808/0465

Der Schraubpfropfen 145 ist mit einem Einschnitt 148 versehen, mittels welchem der Propfen entgegen der Wirkung der Federn 135 und 136 verdreht werden kann, um den überdruck einzustellen, bei dem das Abheben der Kugel 138 erfolgt. Unter Verwendung der linksseitigen Dichtungsringe 119 kann das Ventil 75 in eine Einstellvorrichtung eingesetzt werden, die mit einer Druckflüssigkeit squelle verbunden ist und der Schraubpfropfen 145 kann verdreht werden, bis die Kugel 138 gegen den beabsichtigten Druck absperrt. Hierauf kann das an den Schraubpfropfen 145 angrenzende Gewinde verstemmt werden, um diese Einstellung aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise können genau eingestellte Ventile 75 leicht hergestellt ™ werden.

Die !federn 135 und/oder 136 müssen keine starken Federn aeinj Für eine öffnung 131 mit einem Durchmesser von 2,34 mm ist beispielsweise nur eine federkraft oder Vorspannung von etwa 2,5 kg erforderlich, die in Fig. 6 naoh links wirkt, um in der VentHoffnung 131 einen Druck von 70 kg/om auszugleichen. Eine Federvorspannung ▼on ungefähr 12,5 kg kann daher einen Flüssigkeitsdruck von 350 kg/cm aufheben, eine Vorspannung von 25 kg einen Druck Ton 700 kg/cm usw.

Da· Ventil 75 kann auch als Flüssigkeitseinlaßventtl verwendet werden, wenn die Federn 135 und 136 w duroll «ehr sohwaohe Federn ersetzt werden. Um das Ventil 75 als Einlaßventil für die Antriebsflüasigkeit etwa anstelle der Zungenventile 80 zu verwenden, wird es in den Kolben 25 in der entgegengesetzten Richtung eingesetzt wie in Fig. 6 dargestellt ist, damit der in der Kammer 78 herrschende Niederdruok die Kugel 138 öffnen kann»' | :

Bin Stopfen 150 (Fig. 2) dient dazu, Luft aus der Kamamt 77 abzuführen. In die Öff_nung kann aber gewünschtenfnOla auch ein Ventil 75 eingesetzt werden, so daß ▼on der Außenseite des Zylinders 24 Antriebeflttieigkeit

209β0β/04$5 ___

ORIGINAL INSPECTH)

in die Kammer 77 eingeführt oder aus derselben abgeführt werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ein Übergang von der einen zu einer anderen Kapazität der Pumpe durchzuführen ist. In diesem Fall nimmt das Druckbegrenzungsventil 75 die Stelle des Stopfens 150 ein und wird über eine Rticklaufleitung mit dem Behälter 45 verbunden. Die Rücklaufleitung braucht nicht als Hochdruckleitung ausgebildet zu sein, da das Druckbegrenzungs ventil auf seiner Auslaßseite atmosphärischem Druck unterworfen werden kann.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der ^ durch eine Flüssigkeit angetriebenen Pumpe ist für Hochdruckbetätigung geeignet, beispielsweise im Bereich von einigen 100 kg/cm .

Die obige Ausführungsform kann ferner durch einen üblichen hydraulischen Hubmotor 28 (Fig. 1) angetrieben werden. Solche Hubmotoren 28 können einen veränderlichen oder konstanten Hub aufweisen, z.B. einen maximalen Hub von 81,25 mm. Die Schalteinrichtung 35 kann den Hub innerhalb des Grenzwertes von 81,25 mm durch die einstellbaren Flanschen 40 und 40a begrenzen.

209808/0465

Pur den maximalen Hub von 81,25 mm und einen Kolben 29 mit einem Durchmesser von 75 mm übt ein Druck von 60,2 kg/cm auf die rechte Seite des Kolbens 29 eine Kraft von ungefähr 2770 kg aus, wobei Reibungsverluste usw, vernachläßigt werden, Der Kolben 25 im Zylinder 24 übt also die Flüssigkeit auf seiner linken Seite die gleiche Kraft von etwa 2770 kg aus. Wenn der Kolben 25 einen Durchmesser von 31,25 mm aufweist, beträgt die volumetrische Verdrängung bei einem Hub von 81,25 mm ungefähr 65,5 cm , wobei die Zusammendrückbarkeit der Flüssigkeit vernachläßigt ist. Der Flächeninhalt der Stirnseite des Kolbens 25 beträgt ungefähr P 7,87 cm², und der Effektivdruck auf die Antriebsflüssigkeit und auf das angetriebene Medium in der Pumpe 10 beträgt etwa 350 kg/cm , Die Kammern 58 und 65 sollen für diese Pumpenkapazität ein maximales Gesamtvolumen von ungefähr 65»5 cm aufweisen. Dies kann erzielt werden mit einer Membran, die einen wirksamen Durchmesser von ungefähr 100 mm und eine maximale Amplitude von ungefähr 15,7 mm aufweist, und im wesentlichen in der in Fig, 2 gezeigten Weise angeordnet ist.

Wenn kleinere Volumen gepumpt werden sollen, können die einstellbaren Flanschen 40 und 40a anders k als in Fig, 1 dargestellt angeordnet werden.

Wie nachstehend in Verbindung mit Fig. 8 erklärt wird, kann mit einer Kraftquelle, wie z.B. einem Elektromotor oder dem hydraulischen Hubmotor mit konstantem Hub, ein einstellbares Hebelgetriebe verbunden werden, so daß sich unterschiedliche Hublängen des Antriebskolbens 25 in der Pumpe 10 realisieren lassen. Wenn eine solche Anordnung verwendet wird, soll sich das Druckbegrenzungsventil 75 vorzugsweise außerhalb des Zylinders 24 befinden und beispielsweise anstelle des Stopfens 150 angeordnet werden.

209808/0465

In dieser Stellung kann das Druckbegrenzungsventil 75 gegen für höhere Drücke ausgebildete Ventile ausgetauscht werden-, die bex kürzeren Hüben des Kolbens 25 wirksam sind, so daß die Pumpe 10 bei höheren Drücken, aber mit niedriger volumetrischer Kapazität arbeiten kann, wobei diese Drücke durch den Materialverbraucher 16 bestimmt werden und durch die Einstellung des Druckbegrenzungsventils 75 begrenzt sind. Demgemäß kann ein Motor mit festgelegter Leistung die Pumpe mit unterschiedlichen volumetrisohen Kapazitäten und Mediumdrücken betätigen.

In Fig, 7 ist eine andere Ausführungsform der Brfindung mit 152 bezeichnet. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet, bei niedrigen Drücken .zu ar-

beiten, beispielsweise im Bereich von 70 bis 140 kg/cm oder mit entsprechend ausgebildeten Teilen auch bei noch niedrigeren Drücken, Eine Spritzpistole 153 oder dergl, nimmt angetriebenes Medium aus einem Behälter 154 o,dgl, auf, d-jr ein Druckscefälle aufweist, um die iiembranen 60 in Pumpen 10a und 10b zu betätigen, welche mit der· in / rvhLn "iun-? mit den Fig. 1 bis 6 L."- iohriebeneri Pur..pe 1Ί .'iit.iseh sein können, mi τ der .λi.'.snähme , daß bei diesel* Aue i'uhrungtsf ->na die Steuereinrichtung vom Kolben und Zylinder aus den nach- :V:ihynd angegebenen 'ir-ündan entfernt ist,

r.'ii'. ί:.:■·.? ~c.:„nn ein^ im Handel erhältliche io UoIe V;·,:· s>jin, axe ein Ventilgehäuse Γ>5, eine Auslaßdüse 156 und einen Abzug 157 zur Betätigung eines Ventils 150 aufweist, daß mit einer VcmυJ!öffnung 15J zusammenwirkt. Das Ventil 1^3 kann ai/'ch eine Feder in die Schließstellung gedrückt und durch Ziehen des Abzugs 157 nach links geöffnet

209808/0465

Der Behälter 154 ist mit Farbe und einem entsprechenden Lösungsmittel gefüllt, die durch eine Zuführungsleitung 160 einem der gleich ausgebildeten Rückschlagventile 161 zugeführt werden, aus denen sie durch gleiche Zuführungsleitungen 162 in eine der (nicht dargestellten) Pumpenkammern in die Membranpumpen 10a und 10b gelangen. Da die Membranen 60 durch den Druck der Antriebsflüssigkeit in den Leitungen 165 und 166 nach unten bewegt werden, wird die Farbe oder dergl, durch das eine oder andere der Rückschlagventile 167 in einen Verteiler 168 gedrückt, . aus welchem sie über einen Druckspeicher 170 mit Luft- W polster über dem Spiegel 172 in eine biegsame Zuführungsleitung 171 gelangt, die mit der Spritzpistole 153 verbunden ist.

Die Pumpe 152 ist doppeltwirkend und weist einen Kolben 175 auf, der in einem Zylinder 176 durch eine Kolbenstange 177 hin und her bewegt wird. Die Kolbenstange 177 ist an einem Gabelkopf 178 befestigt, der durch einen Drehzapfen 181 mit einer Pleuelstange 132 verbunden ist. Diese ist bei 183 auf einer umlaufenden Kurbel 185 gelagert, die durch einen Elektromotor entweder direkt oder über ein (nicht dargestelltes) Untersetzungsgetriebe gedreht wird, Ein veränderliches ψ Hebelgetriebe für die Aueführungsform gemäß Fig, 7, sowie die in den Fig, 1 und 2 dargestellte Ausführungsform wird nachstehend in Verbindung mit Fig, 8 beschrieben·

Der Kolben 175 der Ausführungsform gemäß Fig, 7 weist vorzugsweise einen kurzen Hub auf.

Das Druckbegrenzungsventil 192 kann von der Art des in Verbindung mit Fig, 6 beschriebenen Überdruckventils 75 sein und ist in der schematischen Darstellung der Fig, 7 einstellbar dargestellt.

209808/0465

Das Ventil 192 steht über ein Hochdruckrohr 193 mit einer Endkammer 195 der Pumpe 152 in Verbindung, Ein Niederdruckrohr 199 ist mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 200 verbunden, der beispielsweise mit atmosOhärischem Druck in Verbindung steht. Ein Druckbegrenzungsventil 192a für Kammer 190 kann mit dem Ventil 192 identisch sein. Wenn die Pumpe beispielsweise bei einem Zuführungsdruck von 70 kg/cm arceitit, formen die Druckbegrenzungsventile 192 und 1 32a so eingestellt sein, daß sie bei einem um etwa

7 kg/cm höheren Druck öffnen, um ein überflüssiges Offnen und Schließen ihrer Kugelventile infolge kleiner Stöße zu verhindern, die in der Antriebsflüsaigkeit auftreten, wenn die Pumpe mit maximaler und einer anderen gewünschten Kapazität und die Spritzpistole 153 "bei geöffnetem Ventil 158 arbeiten.

Zwei Niederdruck-Rückschlagventile 202 und 202a führen Antriebsflüssigkeit in kleinen Mengen zu, wie beispielsweise für den vom Ventil 202 zugeführten Tropfen 203 angedeutet ist, der in die Kammer 195 fällt, Dies erfolgt, wenn sich der Kolben 175 "bei abgeschalteter Spritzpistole 153 nach rechts bewegt, Auch das Absperrventil 202a kann einen Flüssigkeitstropfen zuführen, wenn sich der Kolben 175 "bei abgeschaltetem Verbraucher nach links bewegt. Die Tropfen werden mit ausreichender Geschwindigkeit zugeführt, so daß es nur einige Sekunden dauert, die Menge der Antriebsflüssigkeit in den Kammern 190 und 195 zu ergänzen, wenn der Verbraucher, d,h, in diesem Fall die Spritzpistole 153 eingeschaltet wird. Die Spritzpistole 153 wird dann zunächst das angetriebene Medium aufnehmen, das in dem Druckspeicher 170 bis zu dem verhältnismäßig hohen Niveau 172 gespeichert ist, Die Zuführungsgeschwindig- >eit der Tropfen 203 ist vorzugsweise so bemessen, daß

209808/0465

der Druck in dem Druckspeicher nicht wesentlich unter denjenigen absinkt, der für eine richtige Wirkungsweise der Spritzpistole 153 erforderlich ist. Nachdem das Ventil 158 der Spritzpistole eine kurze Zeit geöffnet ist, wird der durch die Kurbel 183 angetriebene Kolben 175 in der Pumpe 152 beginnen, auf vorherbestimmte maximale Antriebsflüssigkeitsmengen in den Kammern 190 und 195 einzuwirken und die Membranen 60 zwischen gewünschten Grenzstellungen der Bewegung anzutreiben, Durch Verwendung des Hebelgetriebes gemäß Pig, 8 können verschiedene Grenzwerte des Hubes des Kolbens 175 eingestellt werden, um die Bewegung der Membranen 60 zu regeln. Die Bewegung der Membranen 60 bewirkt, daß das Medium in dem Druckspeicher 170 ergänzt und der Spritzpistole 153 in entsprechender Weise zugeführt wird, solange deren Ventil 158 geöffnet bleibt.

Wenn sich beispielsweise der Kolben 175 nach links bewegt, wird die Membran 60 der Pumpe 10a nach unten gedrückt, indem Flüssigkeit durch die Leitung 165 nach unten gepumpt wird. Das in der Pumpe 10a auf der Unterseite der Membran befindliche Medium wird dann durch die Leitung 162, das Rückschlagventil 167, den Verteiler 168, den Druckspeicher 170 und die Leitung 171 in die Spritzpistole 153 gedrückt» Gleichzeitig wird Medium aus dem Behälter 154 über die Leitung 160, das rechtsseitige Rückschlagventil 161 und die Leitung 162 der Pumpe 10b zugeführt. Bei eingeschalteter Spritzpistole liefern daher aufeinanderfolgende Arbeitespiele des Kolbens 175 der Spritzpistole fortgesetzt angetriebenes Medium«

209808/0465

- 21 Blasenbildungsvorgang

Wenn der Verbraucher abgeschaltet wird und das Ventil 158 mit der Ventilöffnung 159 in Eingriff kommt, tritt die folgende Erscheinung auf. Der Druck des Mediums im Behälter 154 ist so groß, daß entweder durch die auf das Medium einwirkende Schwerkraft oder durch darauf einwirkenden Druck eine Blasenbildung im Einlaß-Rückschlagventil 161 und in den verschiedenen zu den Membranpumpen 10a und 10b führenden Verbindungen verhindert wird. Bei der hin und her gehenden Bewegung M

des Kolbens 175 wird daher das Medium in die Pumpen 10a und 10b gesaugt und die Membranen steigen an, bis deren Ventilscheiben mit den Öffnungen 66a und 66b in Eingriff kommen, wie in Pig, 7 mit unterbrochenen linien angegeben ist. Der Spiegel 172 und der Druck im Sammelbehälter 170 steigen an, bis die Druckbegrenzungsventile 192 und 192a öffnen und Antriebsflüssigkeit aus den Kammern 190 und 195 auslassen, Die Flüssigkeitsspiegel in den Kammern 190 und 195 sinken daher auf mittlere Stellungen 205 und 206 ab, die durch die Länge des auυes des Kolbens 175 bestimmt sind. Wenn sich dann der Kolben 175 in der Richtung des Pfeiles bewegt, kann die Antriebsflüssigkeit in der Kammer 195 beispielsweise " unter-atmosphärischen Druck erreichen, und der Tropfen 203 wird durch atmosphärischen Druck in die Kammer 195 gedrückt. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, enthält die Antriebsflüssigkeit in der Kammer 195 Dampfblasen 207, die in dieser Flüssigkeit Hohlräume bilden. Die Flüssigkeit in der Kammer 190 ist hingegen blasenlos dargestellt, und ihr Flüssigkeitsspiegel 206 steigt demgemäß gegen das obere Ende der Kammer 190»

209808/0465

Beim Vorgang der Blasenbildung der Antriebsflüssigkeit in den Kammern 190 und 195 wird die Flüssigkeit durch Austausch ihrer latenten Verdampfungswärme bei in den Kammern 190 und 195 herrschenden Niederdruck augenblicklich gekühlt. Weil verhältnismäßig wenig Kraft erforderlich ist, um die Verdampfung und Kondensation der Antriebsflüssigkeit in den Kammern 190 und 195 zu bewirken, und weil während der unter Druck erfolgenden Kondensation des Dampfes ein Wärmeverlust durch die Wände der Pumpe 152 und der zugehörigen Metallteile auffe tritt, werden die Pumpe und die AntriebsflUssigkeit während der Perioden, in denen das Ventil 158 der Spritzpistole 153 geschlossen ist, nicht erhitzt sondern gekühlt. Demgemäß ist die Flüssigkeitsmenge, die im Behälter 200 zur Betätigung der Pumpe während der Perioden, in den das Ventil 158 der Spritzpistole geschlossen ist, vorhanden sein muß, sehr gering und kann ungefähr 1,1 1 oder weniger betragen für kleine Pumpen, die Farbspritzpistolen o,dgl, betätigen.

Wenn bei kontinuierlicher Hin- und Herbewegung des Kolbens bei abgeschaltetem Verbaucher, d.h, hier der Spritzpistole, ein Hub des Kolbens 175 in einer ^ gegenüber der in Fig. 7 dargestellten Stellung der ™ Kurbel 185 im Uhrzeigersinn um 90° versetzten Stellung endet, wird die Bewegung des Kolbens 175 umgekehrt. Die Antriebsflüssigkeit in der Kammer 195 wird steigendem Druok unterworfen und kondensiert, und der Flüssigkeitsspiegel 205 steigt an. Während der hin und her gehenden Bewegung des Kolbens 175 in den Zeitabschnitten, in denen das Ventil 158 der Spritzpistole geschlossen ist, bewirken die Flüssigkeitstropfen 203 mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit eine Ergänzung des Volumens der AntriebsflUssigkeit in beiden Kammern 190 und 195·

209808/0465

Wie bereits erwähnt, ist diese Geschwindigkeit hinreichend groß, damit das überschüssige Medium in dem Druckspeicher 170 den Bedarf und die Kapazität der Spritzpistole 153 befriedigen kann, wenn das Ventil 158 derselben geöffnet wird, während das Flüssigkeitsvolumen in den Kammern 190 und 195 bis zur gewünschten vollen Kapazität der Pumpe 152 und der iiembranpumpen 10a und 10b ergänzt wird.

Bei Betrieb unter sehr höhen Druck können (nicht 'dargestellte) mechanische Druckspeicher mit den Kammern 190 und 195 in Verbindung gesetzt und auf geeignet höhere Drücke als die Druckbegrenzungsventile 192 und 192a eingestellt werden, um übermäßige Stöße auf Bauteile zu verhindern»

In Fig, 8 ist ein Hebelgetriebe zur Veränderung des Drucks und der volumetrischen Kapazität der Pumpe dargestellt. Eine einfachwirkende Pumpe 210 ent~ hält einen Kolben 211, der innerhalb eines Zylinders 212 beweglich ist. Ein schematisch dargestelltes Druckbegrenzungsventil 192 kann von der in Verbindung mit Pig. 6 beschriebenen Art sein und ist mit einem Auslaß 214 eines (nicht dargestellten) Vorratsbehälters verbunden» Der Kolben 211 wird durch eine Kolbenstange 215 angetrieben, die durch einen Hebel 216 bewegt wird, Das obere Ende des Hebels ist bei 217 schwenkbar gelagert, und ein Zuglenker 218 ist mit einer auf der Pumpe 210 befestigten Stütze 219 gelenkig verbunden. Das untere Ende des Hebels 216 ist mit einer Reihe im Abstand liegender Bohrungen 220 versehen, welche entsprechende Zapfen zur Befestigung eines Zuglenkers aufnehmen, der seinerseits durch Zapfen in Bohrungen

223 eines Schwenkarmes 224 befestigt ist, dessen unteres Ende 225 mit einer entsprechend befestigten Stütze 226 gelenkig verbunden ist. Der Schwenkarm

224 bewegt sich nach rechts und links unter dem Ein-

209808/0465

fluß einer Verbindungsstange 230, die durch eine Kurbel 231 angetrieben wird. Diese wird durch einen aus einer Kraftquelle 233 gespeisten Elektromotor 232 in Drehung versetzt. Der Schwenkarm kann gewünschtenfalls auch durch einen hydraulischen Motor bewegt werden, wie in Fig, 1 dargestellt ist. Die dargestellte Pumpe 210 wird mit maximaler Kapazität betätigt, da der Zuglenker 222 mit der obersten Bohrung · 223 im Schwenkarm 224 und auch mit der obersten Bohrung 220 im Hebel 216 verbunden ist, Das Ventil ist demgemäß so eingestellt, daß es bei dem gewünschten niedrigsten Druck arbeitet, weil der hin und her gehende Kolben 211 den maximalen Hub ausführt. Wenn ein Antrieb mit geringerem Volumen und höheren Druck wünschenswert ist, kann der Zuglenker 222 in tiefer liegende Bohrungen 220 und 223 eingesetzt werden, damit der hin und her gehende Kolben 211 einen kleineren Hub aueführt, Wenn bei einer im wesentlichen konstanten Leistungsaufnahme des Motors 232 höhere Drücke zur Anwendung kommen, soll jedoch im letzteren Fall das Überdruckventil 192 vorzugsweise durch ein auf einen höheren Druck eingestelltes Ventil ersetzt werden,

Eine weitere Aueführungsform der Erfindung zeigen die Fig, 9 bis 13· Diese Aueführungsform der Erfindung ist tragbar auegebildet, was für das Spritzen von Farbe o,dgl_t eine wünschenswerte Eigenschaft darstellt. Es wurde gefunden, daß eine Pumpe mit einer Kapazität von etwa 150 1 pro Stunde bei einem Druck von ungefähr 140 kg/cm ein Gewicht von etwas weniger als 50 kg aufweist. Die Pumpe kann daher von dem Benutzer über kurze Entfernungen leicht getragen und für den Transport über größere Entfernungen mit einem Fahrgestell versehen werden,

209808/046$

Der Rahmen besteht aus zwei im Abstand voneinander liegenden C-Trägern 240, deren Flanschen sich in der in Pig. 10 gezeigten Stellung nach innen erstrecken, Die Träger 240 sind durch eine in der Querrichtung angeordnete Aufspannplatte 242 miteinander verbunden, Me Enden der Träger 240 sind durch Querträger 246 miteinander verbunden, Die unteren Flanschen der Träger 240 sind mit Querträgern verbunden, die herausragende Fortsätze 248 und Füße 250 aufweisen.

Bin im Handel erhältlicher Elektromotor 254 ist an den oberen Flanschen der Träger 240 befestigt. Der Motor ist so bemessen, daß er mit dem üblicherweise verfügbaren elektrischen Netz auskommt. Der Motor treibt eine Riemenscheibe 256 an, welche über einen üblichen Riemen 257 oder dergl, eine die Drehzahl verringernde Riemenscheibe 258 antreibt, die ihrerseits eine Kurbelwelle 260 dreht« Die Kurbelwelle treibt eine Kurbel 262 (Fig. 10) an, welche mit Gregengewichten 264 versehen ist, um die Schwingung auf einem zulässigen Mindestmaß zu halten. Die Welle 260 ist an im Abstand voneinander liegenden Stellen in auf den Trägern 240 angeordneten nicht dargestellten Lagern gelagert.

Die Kurbel 262 verbindet mit einem üblichen Kurbellager innerhalb eines Gehäuses 266, das in der dargestellten Weise angebohrt ist, um das mit Gewinde versehene Ende einer Pleuelstange 268 aufzunehmen. Wenn sich die Kurbel 262 dreht, wird die Stange 268 über 360 nach rechts and nach links hin und her bewegt, wie die Fig, 10 und 12 zeigen. Die Verbindungsstange 268 ist an einem Kolben 280 befestigt, um eine Membranpumpe anzutreiben, die allgemein mit 270 bezeichnet ist. Die Membranpumpe 270 ist an der Aufspannplatte durch mehrere lange üchraubon 271 befestigt, die auch dazu 'iLyritin, Teile -Am· Pumpe 270 auf dem Rahme ti zu be-

209808/0465

Die Betätigung der Pumpe 270 bewirkt, daß Farbe o,dgl, der Pumpe 270 aus einer entsprechenden Leitung 274 zugeführt wird, die auf der rechten Seite der Fig. 9, 10 und 12 dargestellt ist. Die Farbe tritt durch eine Hochdruckleitung 276 zu einer Farbspritzpistole o,dgl, 6der zu einem anderen Verbaucher von Hoohdruckmedium aus.

Fig, 12 zeigt Einzelheiten der Pumpe 270, Die Verbindungestange 268 treibt den Kolben 280 an. Das Ende der Verbindungsstange 268 ist mit einer Kugel 282 versehen oder kann einen entsprechend geformten ^ harten kugelförmigen Einsatz aufweisen. Das kugel- ^ förmige Ende 282 stützt sich auf mehreren im radialen Abstand liegenden K_ugeln 284 eines Kugellagers ab» Die Kugeln 284 laufen auf einer Stahlunterlagsscheibe 286, die.gegen eine Unterlagsscheibe 288 aus verhältnismäßig weicherem Metall anliegt, um die Kraft auf eine Schulter 290 des Kolbens 280 zu verteilen, der vorzugsweise aus Aluminium hergestellt ist. Das kugelförmige Ende 282 wird durch einen Dichtungsring 292 an seinem Platz gehalten, der an einer Stahlunterlagsscheibe 294a befestigt ist. Diese wird durch einen Sprengring in einer Nut 296 am linken Ende der Bohrung im Kolben 280 in Stellung gehalten,

W Der Kolben 280 bewegt sich im Inneren eines Zylinders 298 hin und her, der eine Bohrung 300 aufweist. Bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens 280 bewegt sich seine Stirnseite 310 aus der mit vollen Linien angegebenen Stellung in eine rechtsseitige Stellung 310', um die (nicht dargestellte) Antriebsflüssigkeit unter Druck zu setzen und anzutreiben, worauf der Kolben bei einem Saughub wieder in die mit vollen Linien angegebene Stellung zurückkehrt,

209808/0465

Der Zylinder 298 ist durch Gewinde 312 in einer Endplatte 314 einer Antriebsflüssigkeitskanimer 302 der Pumpe 270 "befestigt. Ein Dichtungsring 316 am Ende des Gewindes 312 dichtet gegen Druckverlust sowohl in radialer Richtung zwischen den Teilen 242 und 314, als auch in axialer Richtung zwischen dem Teil 242 und der Außenseite des Zylinders 298 ab.

Die Antriebsflüssigkeitskammer 302 ist ferner durch einen dickwandigen Ring 325 begrenzt. Dieser ist an öiner Hälfte 326 der Pumpe 270 durch die langen Schrauben 271 befestigt, die durch entsprechende Bohrungen in der Aufspannplatte 242, der Endplatte 314 und des Pumpenkammerringes 325 hindurchgehen und in die Pumpenhälfte 326 eingeschraubt sind.

Eine im wesentlichen mit der Hälfte 326 identische Pumpenhälfte 326' ist an der Pumpenhälfte 326 durch Bolzen 327 befestigt, um zwischen Flächen mit stufenförmigen Eindrehungen 329 eine Membran 330 zu befestigen. An der Membran 330 ist durch eine Schraube 332 eine in der Mitte angeordnete und durch die Membran betätigte Ventileinrichtung 335 befestigt, die weitgehend der vorstehend in Verbindung mit anderen Ausführungsformen der Erfindung beschriebenen Ventileinrichtung entspricht. Die Ventileinrichtung 335 wirkt mit ebenen Ventilsitzen 336 und 336· zusammen, um die Grenzen der Bewegung der Ventileinrichtung 335 und der Membran 330 in der schon beschriebenen Weise zu bestimmen.

Eine Kammer 340 für das angetriebene Medium wird durch einen dickwandigen Hing 342 begrenzt, der an einer Endplatte 344 durch Schrauben 345 befestigt iet, welche in die Pumpenhälfte 326' eingeschraubt sind.

209808/0466

Die Pumpenkammer 340 steht mit einem Auslaßrohrstück 346 in Verbindung, das mit nachstehend beschriebenen Auslaßventilteilen und mit dem Hochdruekschlauch 276 (Fig. 9 und 10) verbunden ist.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist auf der Innenseite der Pumpenkammer 340 eine Einlaßven-^ tileinrichtung 350 in Form eines Kugelrückschlag- . ventile 352 angeordnet. Die Kugel kann aus Polyamid oder einem anderen entsprechenden Stoff bestehen und ist vorzugsweise von geringem Gewicht, Die Ventilkugel 352 ist in einem Käfig 354 geführt. Der Käfig 354 mit der darin befindlichen Kugel 352 ist dem Druck einer schwachen Feder 356 unterworfen, die zwischen den nach außen gebogenen Enden der Schenkel des Käfigs 354 und der rechtsseitigen mittleren Fläche der Pumpengehäusehälfte 326· angeordnet ist. Der Ventilsitz hat die Form einer in der Mitte durohbohrten runden Platte 358', die in einer Nut des Ringes 342 zwischen diesem und der Endplatte 344 angeordnet ist. In Nuten dee Ringes 342 sind ferner Dichtungsringe 328 angeordnet, welche die Pumpenkammer 340 gegen radiales Lecken des angetriebenen Mediums abdichten.

Wenn sich bei der Bewegung des Kobens 280 nach links die Membran 330 mit der Ventileinrichtung 335 ebenfalls nach linke bewegt, wird angetriebenes Medium unter geringem Druck durch die Leitung 274 in das Verbindungsstück 380 eingeführt und drückt das Kugelventil 352 nach linke, Daduroh gelangt das angetriebene Medium auf die entsprechende Seite der Membran 330 in der Pumpe 270, Bei Bewegung des Kolbens 280 nach rechts tritt das angetriebene Medium duroh das Verbindungsstück 346 aus, und die Kugel 352 wird dann unter dem gemeinsamen Einfluß des unter Druck stehenden angetriebenen Mediums und der Spannung der Feder 356 auf seinen Sitz 358 gedrückt,

209808/0466

Fig, 13 zeigt das Auslaßventil 360 für das gepumpte Medium, das über ein einen Ventilsitz bildendes Verbindungsstück 362 mit dem Verbindungsstück 346 (Fig, 12) verbunden ist. Das unter Druck stehende angetriebene Medium tritt in das Verbindungsstück 362 ein, das in der gezeigten Stellung am oberen Ende mit einem konischen Ventilsitz 364 versehen ist. Eine Kugel 366 aus Polyamid o,dgl, wird durch eine Feder 368 nach unten in die in Fig, 13 gezeigte Stellung gedrückt. Die Feder 368 stützt sich auf einen Sitz 370 eines Verbindungsstücks 372a ab. Das Auslaßventil 360 ist in T-Form ausgebildet, Die ' a Gewinde 374 für die Verbindungsstücke 362 und 372a weisen die gleiche Steigung auf und können daher in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Das T-Stück weist ferner einen seitlichen Schenkel 376 auf, der mit Gewinde zur Aufnahme eines Verbindungsstücks 377 versehen ist, welches, mit einem Entlüftungsventil 372 in Verbindung steht. Dieses ist im Handel erhältlich und wird geöffnet, wenn die Pumpe angelassen wird, um die luft aus der Pumpe 270 herauszudrücken, bis das angetriebene Medium am Auslaß eines (nicht dargestellten) Rohres erscheint, das mit dem Entlüftungsventil 372 verbunden ist.

Die Antriebsflüssigkeit ist in einem Behälter ™

392 gespeichert, der zwecks Fallspeisung oberhalb der Träger 240 (:Fig, 9) angeordnet ist, Die Antriebsflüssigkeit ist durch übliche Absperrventile 393 und 393' mit den Zuführungs- und Abführungsseiten des Antriebsflüssigkeitssystems in der Pumpe 270 verbunden. Die Antriebsflüssigkeit wird durch mehrere Rohre und Verbindungsstücke augeführt, die auf der Niederdruokseite des Systems mit 395 und auf der Hochdruckseite mit 396 bezeichnet sind.

209808/0465

Ein Zumeß- oder Nadelventil 394 sind im Handel erhältlich und in die Leitung 395 eingebaut. Bei Verwendung eines Nadelventils kann dieses mit einem Einstellhandgriff 394' versehen sein, der nach richtiger Einstellung abgenommen wird, um eine Verfälschung der Einstellung zu verhindern. Der Pumpe wird dann durch ein Einlaß-Rückschlagventil 4001 eine voreingestellte Menge Antriebsflüssigkeit zugeführt.

Wie Pig, 12 zeigt, ist das Einlaß-Verbindungsstück 395' in der Nähe des unteren Endes des Pumpenkammerringes 325 angeordnet. Ebenso ist das Auslaß-Verbindungsstück 396' am oberen Ende des Ringes 325 angeordnet, so daß vor der Antriebsflüssigkeit zuerst Luft aus der Antriebsflüssigkeitsseite des Systems selbsttätig angeführt wird.

Wenn das Auslaßventil 158 der mit der Auslaßleitung 276 für das angetriebene Medium verbundenen Spritzpistole geschlossen ist, wird Farbe weiterhin in die Kammer für das angetriebene Medium gesaugt. Infolge des Druckanstiegs in dieser Kammer gegenüber dem Druck in der Antriebsflüssigkeitskammer bewegen sich die Ventileinrichtung 335 und die Membran 330 in eine Stellung, die der in Fig. 12 gezeigten entgegengesetzt ist. Wenn die Ventileinrichtung 335 mit dem Sitz 336 in Eingriff kommt, v/eist die Membranpumpenkammer 302 eine festgesetzte volumetrische Mindeetkapazität auf, und die darüber hinausgehende Menge der Antriebsflüssigkeit wird durch das Verbindungsstück 396' über das Rückschlagventil 40Or in den Behälter 392 abgeführt.

Wenn die Pumpenkammer 302 und die Verbindungsleitungen in der Pumpe von diesem Flüssigkeitsüberschuß befreit sind,

209808/0466

beginnt der Blasenbildungsvorgang der Pumpe, bei welchem die Antriebsflüssigkeit zyklisch verdampft und kondensiert wird durch die weiterhin hin und her gehende Bewegung des Kolbens 280,

Die Ausbildung eines Rückschlagventils 400 (für beide Ventile 40Oi und 40Or) ist in Pig, 11 dargestellt. Das Rückschlagventil 400 besteht aus einem rohrförmigen Teil 402, der auf seiner ganzen Innenseite mit Gewinde 404 versehen ist. Das Gewinde nimmt an einem Ende ein Verbindungsstück 406 und am anderen Ende ein Verbindungsstück 4O6¹ auf. Das Verbindungsstück 406' kann mit einem Einlaß- oder einem Auslaßrohr verbunden werden, je nachdem welche Richtung der Flüssigkeitsströmung durch das Rückschlagventil 400 gesteuert wird. Das Verbindungsstück 406 ist mit einer inneren Senkbohrung versehen, welche eine Ventilhülse 410 aufnimmt, die einen nach innen gerichteten und den Sitz bildenden Flansch 412 aufweist. Auf dem Sitz ruht eine Kugel 415» die aus Stahl oder einem anderen entsprechenden Stoff besteht. Die Kugel 415 steht mit einer Platte 416 in Eingriff, auf welche eine Feder 413 einwirkt, die gegen eine in der Mitte durchbohrte Einstellbuchse 420 anliegt und durch diese einstellbar ist. Die mittlere Bohrung der Buohse 420 kann mit einer unregelmäßig geformten Flüssigkeitsdurchlaßöffnung versehen sein, welche ein Werkzeug zur Einstellung der Spannung der Feder 418 aufnimmt.

Bei dieser Ausführungsform einer tragbaren Farbensprit zvorrichtung sollen ungefähr 20 vollβtändigpArbeitsspiele des Kolbens 280 ausreichen, um genügend Antriebsflüssigkeit zuzuführen, damit die Membranpumpe aus vollen Hüben bestehende Pumpvorgänge für das angetriebene Medium ausführen kann.

209808/0465

Demgemäß wird gelegentlich ein Ausstoßen und Einlassen von Antriebsflüssigkeit erfolgen, wenn die Ventileinrichtung 335 "bei ihrer Hin- und Herbewegung innerhalb der Membrankammer der Pumpe 270 mit dem einen oder anderen Sitz 336 oder 336' in Berührung kommt. Im praktischen Betrieb geschehen das Ausstoßen und Einlassen mehr oder weniger unregelmäßig in Abhängigkeit vom Betrieb des Verbrauchers, Längere Betriebsperioden des Verbrauchers ohne intermittierende Ausschaltung werden eine andere Art des Ausstoßens und Einlassens bewirken als wiederholte kurze Verbrauchsvorgänge mit verhältnismäßig langen dazwischenliegenden Stillstandszeiten, während der die Antriebsflüssigkeit in der Pumpe den periodischen Phasenwechsel ausführt.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Hellmuth ΚοββΙ Dipl.-Ing. Horst Rö·· Dipl.-Ing. Peter Kos.l

209808/0465

Claims

Patentansprüche

%. Flüssigkeitsgetriebene Membranpumpe für ein angetriebenes Medium, mit einer mit dem Pumpengehäuse zusammenwirkenden Ventilanordnung zur Begrenzung der Membranbewegung, mit einem in dem Pumpengehäuse geführten, einen Teil der mit einem Vorratsbehälter in Verbindung stehenden Antriebsflüssigkeit antreibenden Kolben, und mit einer Einrichtung zur Regelung der Antriebsflüssigkeitsmenge in dem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Hegeleinrichtung aufweist:

a) ein Antriebsflüssigkeitseinlaßventil (80), das zwischen dem Vorratsbehälter (45) und dem Antriebsflüssigkeitsteil eingeschaltet ist,

b) eine das Einlaßventil (80) mit verhältnismäßig geringer Schließkraft in seine geschlossene Stellung vorspannende Vorrichtung (110),

α) ein mit dem Antriebsflüssigkeitsteil verbundenes Druckbegrenzungsventil (75)» das in seine geschlossene Stellung vorgespannt ist und öffnet, wenn der Druck des Antriebsflüssigkeitsteils um einen bestimmten Betrag den Druck des angetriebenen Mediums übersteigt, und

d) ein in die Druckleitung des gepumpten Mediums eingeschaltetes völlig schließbares Entnahmeventil (158), das in seiner geschlossenen Stellung die Öffnung des Druckbegrenzungsventils (75)

2370/5 209808/0465 ^PK/St

bei Aufenthalt der Membran (60) in ihrer einen Endstellung bewirkt.
2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (75) kalibriert ist und einen Ventilsita (130) von vorherbestimmtem freiem Querschnitt sowie ein mit dem Sitz zusammenwirkendes bewegbares Sohließelement (138) aufweist, das durch einen einstellbaren Federsatz (135,136) gegen den Sitz vorgespannt ist und in dem freien Sitzquersohnitt mit dem Antriebsflüssigkeitsteil in Verbindung steht.
3* Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß das Einlaßventil eine oder mehrere Blattfedern (80) aufweist.
4. Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (80) und das Druckbegrenzungeventil (75) jeweils einem im wesentlichen axialen Durchbruch(z.B. 106 bis 108) des Kolbens (25) zugeordnet sind, wobei die von dem Antriebsflüssigkeitsteil abgewandte Kolbenseite mit dem Vorratsbehälter (45) in Verbindung eteht.
5* Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Einlaßventil (80) und den Vorratsbehälter (45) ein in Schließeteilung vorgespanntes Rückschlagventil (89) eingeschaltet ist.
6. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßventilblattfedern (80) auf der dem AntriebsflUssigkeitsteil zugewandten Seite des Kolbens (25) befestigt (110) sind.
7. Membranpumpe nach Anspruoh 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die von dem Antriebsflüssigkeits-

209808/0465

teil abgewandte Kolbenseite und den Vorratsbehälter (45) zwei in entgegengesetzter Richtung durchlassende Rückschlagventile (88, 89) eingeschaltet sind.
8. Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (60) auf ihrer dem Antriebsflüssigkeitsteil zugewandten Seite einen Ventilkörper (73) trägt, der mit einem in der Wand der Antriebsmediumkammer des Pumpengehäuses (22) ausgebildeten Ventilsitz (74) in Dichtberührung bringbar ist und dann die Antriebsmediumkammer in zwei Teile teilt.
9. Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (60) auf ihrer dem angetriebenen Medium zugewandten Seite einen Ventilkörper (63) trägt, der mit einem in der Wand der Gehäusekammer für das angetriebene Medium ausgebildeten Ventilsitz (62) in Dichtberührung bringbar ist und dann die Kammer für das angetriebene Medium in zwei Teile teilt.
10. Membranpumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilkörper (63 und 73) im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und an seinem Umfang von der Membran (60) weg abgerundet (63a, 73a) ist. ■
11. Membranpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilkörper (63 und 73) koaxial zueinander angeordnet und durch die Membran (60) hindurch fest miteinander verbunden sind.

Patentanwalt·

Dtpl.-Ing. Hellmuth Kot* Olpl.-lng. Höret R«·· DipL-k>f. Pmfr Κο··Ι

209808/0465

Lee rsei te