DE2843054C2 - Kolbenmembranpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenmembranpumpe mit einer den Förder- und den Kolbenarbeitsraum trennenden Membran, die über das den Kolbenarbeitsraum vollständig ausfüllende Hydraulikmedium durch einen in diesem Raum oszillierend hin- und herbewegten Kolben betätigt wird, und mit einem Vorratsbehälter für das Hydraulikmedium, der über ein Nachfüllventil mit dem Kolbenarbeitsraum in Verbindung steht, sowie einer unter Federdruck stehenden verschiebbar gelagerten Stützplatte für die Membran. Pumpen dieser Art sind bekannt und insbesondere in der chemischen Industrie in unterschiedlicher Bauweise weitverbreitet.

Um die an der Stopfbuchse des Kolbenarbeitsraumes unvermeidlichen Leckverluste an Hydraulikmedium zu ergänzen, werden sogenannte Nachfüllventile vorgesehen. Sie arbeiten vornehmlich in der Art, daß sich die Membran bei fehlendem Hydraulikmedium im Kolbenarbeitsraum am Ende des Saughubes gegen eine Stutzplatte anlegt, die weitere Kolbenbewegung einen Unterdruck im Kolbenarbeitsraum erzeugt, und dadurch ein Nachfüllventil gegen seine Federschließkraft öffnet. Über den freiwerdenden Querschnitt fließt Hydraulikmedium bis zum Druckausgleich aus einem Vorratsbehälter in den Kolbenarbeitsraum. Der Nachteil dieser Einrichtung liegt darin, daß auch bei entsprechender Drosselung am Saugstutzen der Förderseite und dem dadurch bedingten Unterdruck im Kolbenarbeitsraum Hydraulikmedium aus dem Vorratss behälter angesaugt wird, ohne daß die Membran an der Stützplatte anliegt. Der folgende Druckhub bewirkt dann eine die Lebensdauer der Membran herabsetzende Oberdehnung.

Aus der französischen Patentschrift 21 64 025 ist eine to Einrichtung bekannt, die diesen Nachteil dadurch vermeidet, daß ein zweites Steuerventil mit entgegengesetzter Schließrichtung in der Leitung zwischen Vorratsbehälter und Kolbenarbeitsraum angeordnet ist Dieses Ventil wird durch einen Stößel, der mit einer verschiebbar gelagerten Membran-Stützplatte verbunden ist, nur beim Anliegen der Membran gegen diese Stützplatte aufgestoßen. Ober ein erstes auf Unterdruck ansprechendes Nachfüllventil wird dann die zu ergänzende Hydraulikflüssigkeitsmenge nachgesaugt Diese aus zwei Ventilen bestehende Einrichtung vermeidet zwar den zuvor beschriebenen Nachteil, gleichzeitig bewirkt sie jedoch andere Schwierigkeiten. So überträgt sich der beim Druckhub der Pumpe im Kolbenarbeitsraum herrschende Gegendruck auch auf den Raum zwischen Steuer- und NachfüllventiL Da beide Ventile gegensinnig arbeiten, sperren sie sich selbst, und der Fördergegendruck bleibt auch beim anschließenden Saughub zwischen den Ventilen erhalten. Gegen dieser, auf dem Ventilkegel oder -teller lastenden Druck muß das Ventil beim Nachfüllvorgang aufgestoßen werden. Die zur Verfügung stehende Kraft resultiert aus der Membrananlagcfläche gegen die bewegliche Stützplatte und der an der Membran im Saughub anstehenden Druckdifferenz. Mit steigendem Gegendruck versagt diese Bauweise, da die Kraft zum Öffnen des Ventils nicht mehr ausreicht Im Kolbenarbeitsraum entsteht dann ein Leerraum mit den bekannten schädlichen Folgen.

Diese Schwierigkeit soll gemäß der DAS 23 33 876

dadurch vermieden werden, daß statt des Steuerventils ein druckentlasteter Steuerschiebe, vorgesehen ist Da ein Schieber jedoch je nach seiner Fertigung in der

Praxis nur mehr oder weniger vollkommen abdichtet

und überdies sehr schmutzempfindlich ist ist diese

Einrichtung entsprechend störanfällig. Außerdem sind

in jedem Fall bei dieser Bauweise zwei Absperrorgane

für das Funktionieren der Vorrichtung erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile, die Kolbenmembranpumpe der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß unter Zuhilfenahme eines einzigen Nachfüllventils Hydraulikflüssigkeit dann in den Kolbenarbeitsraum eingeführt werden kann, wenn hieran e<n Mangel besteht.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei bezüglich bevorzugter Ausführungsformen auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Nach der Erfindung ist zwischen dem Vorratsbehälter für das Hydraulikmedium und dem Kolbenarbeitsraum ein einziges, in Richtung gegen den Vorratsbehälter öffnendes Nachfüllventil vorgesehen, das in der normalen Arbeitsstellung durch eine von der verschiebbaren, unter dem Druck einer Feder stehenden Stützplatte gesteuerte Zuhaltung in geschlossenem Zustand gehalten ist, während die Zuhaltung nach einer Verschiebung der Stutzplatte gegen den Druck der

Feder durch die anliegende Membran bei einem Unterdruck im Kalbenarbeitsraum infolge Mangel an Hydraulikflüssigkeit das N&ehfüllventil zur Öffnung beim Anstehen eines entsprechenden Differenzdruckes freigibt. Das Ventil wird also in der normalen Arbeitsstellung durch die Kraft der Feder, die auf eine verschiebbare Membranstütze wirkt, zusätzlich, beispielsweise durch Hebelübertragung, auf seinen Sitz gedrückt. Bei Unterdruck im Kolbenarbeitsraum kann sich das Nachfüllventil erst dann öffnen, wenn die im Saughub zum Kolbenarbeitsraum ausgelcnkte Membran die Stützplatte gegen die Federkraft verschiebt und damit die zusätzliche Belastung des Nachfüllventils aufhebt

Da die Anordnung gemäß der Erfindung entgegen den bekannten Ausführungen nur ein Nachfüllventil aufweist, ist sie von einem im Kolbenarbeitsraum auftretenden Gegendruck unabhängig, so daß keine Überfüllung des Hydraulikraums möglich ist Somit sind die eingangs beschriebenen Mangel mit der neuen Konstruktion auf einfache und betriebssichere Art vermieden.

Die Zeichnungen sieiien zwei beispielhafte Ausführungen der Erfindung dar.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Kolbenmembranpumpe gemäß der Erfindung. Dabei ist das Nachfüllventil 12 außerhalb des Pumpenkörpers angeordnet; ein Gestänge 9 überträgt die auf die Stützplatte 7 wirkende Federkraft 8 auf den Schließkörper 10 des Ventils 12.

Fig.2 zeigt einen Schnitt mit einem funktionsgleichen parallel zur Pumpenachse liegenden Nachfüllventil

Die dargestellte Kolbenmembranpumpe besitzt einen Verdrängerkolben 1, der oszillierend in einen vollständig mit Hydraulikmedium aufgefüllten Kolbenarbeitsraurs! 2 hin und her bewegt wird. Die zwischen dem Förderraum 3 und dem Kolbenarbeitsraum 2 angeordnete Membran 4 führt dadurch einen dem Kolbenhubvolumen entsprechenden Membranhub aus.

Beim Saughub strömt über das Saugventil 5 die zu fördernde Flüssigkeit in den Förderraum 3 und wird beim Druckhub über das Druckventil 6 ausgestoßen.

Im Kolbenarbeitsraum 2 ist eine Stützplatte 7 vorhanden, die einen axialen Ansatz 13 aufweist, der von einer Druckfeder 8 umgeben ist, die sich einerseits gegen die Stützplatte, andererseits gegen das Pumpengehäuse abstützt. Der Ansatz 13 v/eist an seiner Oberkante eine schräge, zur Stützplatte hin vertiefte Nut 13a auf. In der Normalstellung wird durch die auf der Oberkante des Ansatzes 13 gleitende Stange 9 der Schließkörper 10 des NachföIlventiJs 12 in Verschlußstellung gehalten, Ein öffnen des Ventils bei Unterdruck wird dadurch zunächst vermieden. Erst dünn, wenn die a unvermeidlichen Hydraulikverluste dazu führen, daß sich die Membranstellung beim Saughub langsam zum Kolbenarbeitsraum hin verschiebt, erreicht die Membran 4 schließlich die Stützplatte 7 und verschiebt sie gegen den Druck der Feder 8 geringfügig in Richtung des Kolbenarbeitsraums. Dabei gleitet die Stange 9 in die Vertiefung der Nut 13a, so daß der auf den Schließkörper 10 des Nachfüllventils 12 zusätzlich lastende Druck aufgehoben wird. Das Nachfüllventil 12 öffnet sich infolge des im Kolbenarbeitsraum herrschenden Unterdrucks und läßt aus dem Vorratsbehälter 11 Hydraulikmedium in den Kolbenarbeitsraum einströmen. Hierdurch bewegen sich die Membran 4 und die Stützplatte 7 mit ihrem Ansatz 13 wieder in Richtung auf den Förderraum 3. Die Stange 9 gleitet nun in der Nut 13a wieder aufwärts und drückt wieder gegen den Schließkörpir 10 des Ventils 12 und unterbindet damit die Zufuhr von weiterem Hydraulikmr i-um. Dadurch ist sichergestellt, daß eine Hydraulikmediu.ne-gänzung nur bei gleichzeitigem Anliegen der Membran 4 an die Stützplatte 7 erfolgen kann.

Die am Ventil 12 dargestellte Feder dient lediglich dazu, ein Herabfallen des Ventilstößels 10 zu verhüten, ohne daß sie jedoch einen nennenswerten Gegendruck ausübt. Die Kraft der Feder 8 ist jedenfalls stets größer als die durch Unterdruck am Verschlußkegel 10 des Ventils 12 auftretende Kraft.

Bei der Bauweise gemäß F i g. 2 ist der Schließkörper 10 des federbelasteten Nachfüllventils 12 innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet Im übrigen ist die Konstruktion prinzipiell die gleiche wie bei Fig. 1. Da der Schließkörper 10 des Nachfüllventils 12 hier waagrecht liegt, ist eine besondere Haltefeder wie bei Fig. 1 entbehrlich. In der Normalstellung wird der Verschlußkörper 10 an einer seitlichen Verschiebung,

■to die eine öffnung des Ventils bewegt, durch die anliegende Zuhaltung 9 gehindert. Sobald aber die Stützplatte 7 infolge Verschiebung der Membran 4 gege-; den Druck der Feder 8 in Richtung auf den Hydraulikraiim ausweicht, gibt die am Ansatz 13 befestigte Zuhaltung 9 den Schließkörper 10 frei, so daß nun Hydraulikmedium aus dem Vorratsbehälter 11 in den Hydraulikraum 2 so lange einströmen kann, bis infolge Verschiebung der Stützplatte 7 mit dem Ansatz 13 und der Zuhaltung 9 in Richtung auf den Förderraum 3 das Ventil 12 wieder geschlossen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche;

   |_r Kolbermembranpumpe mit einer den Förderund den Kolbenarbeitsraum trennenden Membran, die über das den Kolbenarbeitsraum vollständig ausfüllende Hydraulikmedium durch einen in diesem Raum oszillierend hin- und herbewegten Kolben betätigt wird und mit einem Vorratsbehälter für das Hydraulikmedium, der über ein Nachfüllventil mit dem Kolbenarbeitsraum in Verbindung steht sowie einer unter Federdruck stehenden verschiebbar gelagerten Stützplatte für die Membran, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vorratsbehälter (11) für das Hydraulikmedium und dem Kolbenarbeitsraum (2) ein einziges, in Richtung entgegengesetzt zum Vorratsbehälter (11) öffnendes Nachfüllventil (12) vorgesehen ist, das in der normalen Arbeitsstellung durch eine von der verschiebbaren, unter dem Druck einer Feder (8) stehenden Stützplatte (7) gesteuerte Zuhaltung (9) in geschlossenem Zustand gehalten ist, während die Zuhaltung ψ) nach einer Verschiebung der Stützpiatte (7) gegen den Druck der Feder (8} durch die anliegende Membran (4) bei einem Unterdruck im Kolbenarbeitsraum (2) infolge Mangel an Hydraulikflüssigkeit das Nachfüllventil (12) zur öffnung beim Anstehen eines entsprechenden Differenzdruckes freigibt
2. 2. Kolbenmembranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte (7) einen Ansatz (13) aufweist, der auf seiner Oberkante eine schräge Nut (13a; besitzt, in der bei Verschiebung der Stützpl;:te (7) mit dem Ansatz (13) eine das Nachfüllventil (12) verschließ»nde Zuhaltung (9) auf- und abgleitet.
3. 3. Kolbenmembranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachfüllventil (12) waagrecht angeordnet ist und in der Ruhestellung durch eine mit der Stützplatte (7) seitlich verschiebbare Zuhaltung (9) an einer öffnung gehindert wird.