DE68910726T2

DE68910726T2 - Flüssigkeitspumpe und Ventilvorrichtung.

Info

Publication number: DE68910726T2
Application number: DE89302606T
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Koiwa
Original assignee: LITTLE ROCK CHIBA KK; Kelbin Co Ltd
Current assignee: Bauer Spezialtiefbau GmbH
Priority date: 1988-03-23
Filing date: 1989-03-16
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2009-03-17
Also published as: AU626838B2; EP0393800B1; CA1338102C; EP0390298A2; EP0390298A3; AU639071B2; EP0393800A2; EP0343773A1; AU3160689A; DE68917587T2; DE68920306D1; AU7113391A; EP0390298B1; KR0181711B1; DE68920306T2; EP0393800A3; KR890014899A; EP0343773B1; DE68910726D1; DE68917587D1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Fluidpumpe.
Pumpen umfassen Hubkolben-Pumpen, bei denen die hin- und hergehende Bewegung eines Kolbens verwendet wird, um Ventile zu öffnen und zu schließen, um ein Fluid zu pumpen, z.B. Wasser. In Abhängigkeit von der Ausbildung des Kolbens werden Hubkolben- Pumpen in Schöpf-, Tauchkolben- und Scheibenkolbentypen unterteilt.
Jeder Typ einer Hubkolben-Pumpe hat seine eigene Verwendung, jedoch neigen die gleitenden Teile in allen solchen Pumpen zum Verschleiß. Im Stand der Technik ist eine Technik bekannt, bei der einem direkten Kontakt zwischen dem Fluid und den gleitenden Teilen der Hubkolben-Pumpe vorgebeugt wird, bestehend aus der Anbringung einer Membrane vor dem Kolben und Befüllen des Raumes auf der Innenseite der Membrane mit einem Fluid, um die Kraft des Kolbens zu übertragen (Japanische patentschrift Nr. 48-35405).
Dennoch ist bei einer solchen Ausbildung die Membrane dem Fluid ausgesetzt und infolgedessen verschleißt die Membrane schnell und muß ersetzt werden. Die Membrane muß insbesondere dann häufig ersetzt werden, wenn die Pumpe z.B. in zementmühlen eingesetzt wird.
Wenn Tauchkolbenpumpen z.B. auch in Zementmühlen verwendet werden, begrenzt der durch die zementpartikel verursachte rasche Verschleiß der Packungen die Pumpendrücke auf 200 kp/cm².
Der Durchfluß des Fluids wird durch verschiedene Arten von Ventilen begrenzt und gesteuert. Die Figuren 14 und 15 zeigen ein Ventil, das in Tauchkolbenpumpen verwendet wird, einem Puinpentyp, der häufig für Hochdruckanwendungen benutzt wird. Dieses Ventil besteht aus einem rohrförmigen Sitz 100, einem ventilstück 102 mit einem umlaufenden Flansch 101 und einer ventilfeder 103, die das Venti1stück 102 gegen den Sitz 100 drückt.
Da Tauchkolbenpumpen verwendet werden, um Stoffe wie Zementklinker zu pumpen, können in üblichen Ventilen Feststoffe, die in dem Fluid enthalten sind, zwischen dem Ventilstück 102 und dem Sitz 100 hängenbleiben.
Die rohrförmige Ausbildung des Sitzes 100, wie er in üblichen Ventilen verwendet wird, macht den Durchtritt für Feststoffe einfach. Da zudem der Sitz 100 und das Ventilstück 102 aus Metall bestehen, kann die Funktion des Ventils durch zwischen diesen hängengebliebene Feststoffe nachteilig beeinflußt werden. Als Folge davon ist es manchmal unmöglich, eine konstante Menge an Fluid mit einer konstanten Rate zu pumpen, so daß der Betrieb der Pumpe durch einen Rückgang der Wirksamkeit begleitet wird. Weiterhin können zwischen dem Sitz 100 und dem Ventilstück 102 hängengebliebene Feststoffe den Sitz und das Ventilstück beschädigen, was zu einem Abfließen des Fluids führt. Üblicherweise muß dann das Ventil ausgetauscht werden, wodurch der Betrieb unterbrochen wird.
Die EP-A-0 309 240 (die einen früheren Prioritätstag als die vorliegende Erfindung beansprucht, aber nach jedem der Prioritätstage dieser Anmeldung veröffentlicht wurde) offenbart ein Ventil zur Verhinderung des Hineinfließens von in dem Fluid enthaltenen Feststoffen und zur Verbesserung der Haltbarkeit des Teils. Solch ein Ventil (vgl. Figuren 16 und 17) enthält einen Sitz 107, der einen Ventilsitz 104 in Form einer konkaven Fläche 105 umfaßt, die einein Kugelflächenausschnitt entspricht, und eine festgelegte Anzahl an Fluiddurchlässen 106, die in dem Sitz 107 gebildet sind und sich in die konkave Fläche 105 öffnen. Ferner gibt es ein Ventilteil 108, das eine der Form der konkaven Fläche 105 des Ventilsitzes 104 entsprechende Oberfläche aufweist, eine Ventilabdeckung 110 und eine Federaufnahme 111 hat, die das Ventilteil 108 über eine Ventilfeder 109 auf der konkaven Fläche 105 des Sitzes 104 halten. In einem so aufgebauten Ventil ist wenigstens eines der Teile Sitz 107 und Ventilteil 108 entweder aus einem schwer nachgiebigen Material gebildet oder mit einem solchen überzogen, oder eines der Teile ist aus einem schwer nachgiebigen Material hergestellt und das andere ist mit einem schwer nachgiebigen Material überzogen. Weiterhin kann Holz anstelle des schwer nachgiebigen Materials verwendet werden.
Bei einem so aufgebauten Ventil haben die in dem Sitz 107 gebildeten Fluiddurchlässe 106 einen kleinen Durchmesser, wodurch der Durchtritt für Feststoffe schwierig wird. Auch wenn Feststoffe durch die Fluiddurchlässe 106 gelangt und zwischen dem Sitz 107 und dem Ventilstück 108 hängengeblieben sein sollten, stellt die Nachgiebigkeit von Ventilsitz und/oder Ventilteil sicher, daß die Wirksamkeit des Ventils nicht behindert wird. Dennoch ist ein solches Ventil zum Pumpen bei höheren Drücken wenig geeignet, weil eine Erhöhung der gepumpten Menge das Ventilteil 108 beim Einfließen des Fluids zum Vibrieren bringen kann.
Die GB-A-272 374 und die DE-C-805 006 offenbaren jeweils Fluidpumpen mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.
Erfindungsgemäß wird eine Fluidpumpe bereitgestellt mit:
einem Kolben;
einem Zylinder, in dem sich der Kolben hin- und herbewegt;
eine Ventilkammer mit einem Einlaß und einem Auslaß, die jeweils mit einem Ventil versehen sind;
ein abteilendes Druckbetätigungselement, das zwischen dem Zylinder und der Ventilkammer in einer Druckerzeugerkammer vorgesehen ist, wobei das Element infolge der Hin- und Herbewegung des Kolbens betätigt wird, um Fluid in die Ventilkammer zu saugen und Fluid aus der Ventilkammer zu pumpen; und
ein Siebelement, das zwischen dem Druckbetätigungselement und der Ventilkammer vorgesehen ist, so daß in dem Fluid nur Partikel, die eine vorbestiinmte Größe nicht überschreiten, das Siebelement passieren können, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das Ventil des Einlasses der Ventilkammer aufweist:
(a) ein Sitzelement, in dessen einer Stirnfläche eine Vielzahl von Ventilsitzen gebildet sind, von denen jeder eine konkave Form hat, die einem Kugelflächenausschnitt entspricht;
(b) eine Vielzahl von Fluiddurchlässen in dem Sitzelement, wobei für jeden der Ventilsitze eine entsprechende Vielzahl solcher Fluiddurchlässe in dem Sitzelement vorhanden und mit dem Ventilsitz verbunden sind;
(c) eine Vielzahl von Ventilteilen, von denen sich jedes in einem entsprechenden Ventilsitz befindet und eine Kugeloberfläche aufweist, die der Fläche des Ventilsitzes entspricht; und
(d) ein Ventilgehäuse, das mit einem elastischen Teil versehen ist, das die Ventilstücke elastisch auf die Oberfläche der entsprechenden Ventilsitze drückt.
Die Druckerzeugerkammer kann auf der Zylinderseite des Druckbetätigungselements ein Betriebsmedium enthalten, das die Bewegung des Kolbens überträgt.
Das Druckbetätigungselement kann eine elastische Membrane sein.
Die Druckerzeugerkammer kann auf der Ventilkammerseite des Druckbetätigungselementes mit einer Flüssigkeit gefüllt sein, die eine von dem Fluid in der Ventilkammer unterschiedliche Wichte aufweist, und ein Durchlaß, der die Druckerzeugerkammer und die Ventilkammer verbindet, an einer Stelle vorgesehen sein, an der die Höhe relativ zu der Druckerzeugerkammer und der Ventilkammer so ist, daß die Flüssigkeit infolge des Wichteunterschieds zwischen der Flüssigkeit und dem Fluid nicht in die Ventilkammer fließt.
Eine Vorkammer kann zur Aufnahme der Flüssigkeit vorgesehen sein und die Flüssigkeit in der Vorkammer mit der Flüssigkeit in dem Durchlaß in Verbindung stehen.
Eine Trenneinrichtung kann zwischen der Flüssigkeit und dem Fluid vorgesehen sein, die sich Niveauveränderungen anpaßt.
Das Siebelement kann einstückig mit einem Teil ausgebildet sein, das mit der Druckerzeugerkammer versehen ist.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
Figur 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Fluidpumpe ist;
Figur 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Gerätes aus Figur 1 ist;
Figur 3 eine Schnittansicht eines Teils einer zweiten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Fluidpumpe ist;
Figur 4 eine Schnittansicht einer dritten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Fluidpumpe ist;
Figur 5 eine Schnittansicht einer vierten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Fluidpumpe ist, wobei Figur 6 eine Detailansicht des Gerätes ist;
Figur 7 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Fluidpumpe in Form einer Ultrahochdruckpumpe ist;
Figur 8 eine Schnittansicht eines Ventils aus Figur 7 ist;
Figur 9 eine perspektivische Ansicht eines zerlegt dargestellten Ventils aus Figur 8 ist;
Figur 10 eine Draufsicht eines Ventilgehäuses aus Figur 9 ist;
Figur 11 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Figur 10 ist;
Figur 12 eine Draufsicht eines Sitzes aus Figur 8 ist;
Figur 13 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Figur 12 ist;
Figuren 14 und 15 eine Schnittansicht und eine perspektivische Einzelteilansicht eines üblichen Ventils sind; und
Figuren 16 und 17 eine Schnittansicht und eine perspektivische Einzelteilansicht eines Ventils für ein nicht erfindungsgemäßes Gerät sind.
Figur 1 ist eine Schnittansicht einer Tauchkolbenpumpe zum Pumpen von Fluid mit einem hohen Anteil an Partikeln, z.B. Zementpartikeln.
Die Fluidpumpe in Figur 1 enthält einen Ventilblock 2 mit einer Ventilkammer 1, einem Tauchkolbengehäuse 4, das mit einem Kolben in Form eines Tauchkolbens 3 versehen ist, und einem Gehäuse 5, das eine Druckerzeugerkammer 5a aufweist, die zwischen dem Ventilblock 2 und dem Tauchkolbengehäuse 4 angeordnet ist.
Der Ventilblock 2 hat einen Einlaßkanal 6 und einen Auslaßkanal 7, die mit der Ventilkammer 1 verbunden und entsprechend mit einem Einlaßventil 8 und einem Auslaßventil 9 versehen sind. Das Einlaßventil 8 und das Auslaßventil 9 weisen jeweils einen Sitz 11, der als Ventilsitz mit einer konkaven, halbkreisförmigen Gestalt ausgebildet ist und in dem sich eine Vielzahl von kleinen Löchern 10 befinden, die sich axial von dem konkaven Ventilsitz aus erstrecken, ein Ventilteil 12, das eine dem konkaven Ventilsitz entsprechende Kugelform aufweist, und eine Ventilfeder 13 auf, die das Ventilteil 12 gegen den Ventilsitz drückt. Die Löcher 10 dienen zur Beschränkung des Eintritts von in dem Fluid 14 befindlichen Partikeln, die eine bestimmte Größe überschreiten, in die Ventilkammer 1.
Das Ventilteil 12 des Einlaßventils 8 kann in Richtung der Ventilkammer 1 öffnen und wird dazu von seiner Ventilfeder 13 über einen Ventilfederteller 15 auf seinen Sitz 11 gedrückt, wobei sich ein eine Ende der Ventilfeder 13 auf die Innenwand der Ventilkammer 1 stützt. Das Ventilteil 12 des Auslaßventils 9 öffnet sich von der Ventilkammer weg und wird dazu von seiner Ventilfeder 13, die zwischen dem Ventilblock 2 und einer Ventilabdeckung 16 angeordnet ist, gegen seinen Sitz 11 gedrückt.
In der Seitenwandung 2a des Ventilblocks 2 ist ein Durchlaß 17 angeordnet, der die Druckerzeugerkammer 5a mit dem Inneren der Ventilkammer 1 verbindet, wobei sich der Durchlaß 17 in den unteren Teil einer Ausnehmung 18 in der Seitenwandung 2a des Ventilblocks 2 öffnet.
Das mit der Druckerzeugerkammer 5a versehene Gehäuse 5 ist mit einem Siebelement 19 ausgestattet, das zwischen der Ausnehmung 18 und der Druckerzeugerkammer 5a angeordnet ist, wie in der vergrößerten Ansicht in Figur 2 dargestellt. Als Siebelement 19 wird z.B. ein Maschensieb verwendet, in dem Durchlässe 20 gebildet sind, um den Eintritt von Partikeln, die eine bestimmte Größe überschreiten, in die Druckerzeugerkammer 5a zu verhindern. Die Durchlässe 20 können in die Seitenwandung des Ventilgehäuses 5 integriert und in eine vorgeschriebenen Neigung zu der Seite des Durchlasses 17 gebracht sein.
Das Ende des Tauchkolbens 3, der in dem Zylinder 21 in dem Tauchkolbengehäuse 4 über eine V-Packung 22 gehalten wird, erstreckt sich in die Druckerzeugerkammer 5a und wird mit hoher Geschwindigkeit durch einen Antrieb (nicht dargestellt) hin- und herbewegt.
In der Druckerzeugerkammer 5a ist eine elastische Membrane 23 vorgesehen, um die Druckerzeugerkammer 5a in eine Zylinderseite A und eine Ventilkammerseite B abzuteilen. Die Kammer 5a ist auf der Zylinderseite A der elastischen Membrane 23 mit einem Betriebsmedium 25, wie z.B. Öl, über einen Ölkanal 24 des Tauchkolbengehäuses 4 gefüllt.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau führt ein Saughub des Tauchkolbens 3 zum Zusammenziehen der elastischen Membrane 23 und zur Verringerung des Volumens auf der Zylinderseite A der Druckerzeugerkammer 5a, wodurch eine entsprechende Menge Fluid 14 in die Ventilkammer 1 fließt. Dabei können Partikel in dem Fluid 14, die eine bestimmte Größe überschreiten, nicht durch den Sitz 11 des Ventils 8 treten und werden dadurch am Einströmen in die Ventilkammer 1 gehindert. Da ferner Partikel in dem Fluid 14, die eine bestimmte Größe überschreiten, nicht durch das Siebelement 19 treten können, können Partikel in dem Fluid 14, die in die Ventilkammer 1 gelangt sind, nicht in die Ventilkammerseite B der Druckerzeugerkammer 5a gelangen.
Der Ausstoßhub des Tauchkolbens 3 dehnt die elastische Membrane 23 aus und treibt Fluid 14, das sich in der Ventilkammer 1 befindet, aus dieser heraus.
Gleiche Teile in Figur 3 und in Figur 1 wurden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der zweiten Ausführungsform deckt eine elastische Membrane 26 direkt den Tauchkolben 3 ab und die hin- und hergehende Bewegung des Tauchkolbens 3 vergrößert direkt die elastische Membrane 26. Bei dieser Ausführungsform sind Durchlässe 20 in dem Siebelement 27 nicht gegenüber dem Durchtritt 17 angeordnet, sondern liegen höher, wodurch das Eintreten von in dem Fluid 14 vorhandenen Partikeln vollständig verhindert wird. Beim Pumpbetrieb mit einem hohen Anteil an Partikeln, wie in einer Zementmühle, kann das Eintreten von in dem Fluid 14 vorhandenen großen Partikeln in die Ventilkammerseite B der Druckerzeugerkammer 5a durch Befüllen der Ventilkammerseite B der Druckerzeugerkammer 5a vor dem Beginn des Pumpens mit einer Flüssigkeit, die, wie Wasser, keine Partikel enthält, vollständig verhindert werden.
Gleiche Teile in Figur 4 und in Figur 1 wurden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser dritten Ausführungsform ist die Seitenwandung 2a des Ventilblocks 2 mit einem Durchlaß 17 versehen, der die Druckerzeugerkammer 5a mit der Ventilkammer 1 verbindet. Wie nachfolgend erläutert, ist die Lage des Durchlasses 17 entsprechend der Differenz der Wichten einer Flüssigkeit 28 und dem Fluid 14 bestimmt. Wenn die Flüssigkeit eine höhere Wichte als das Fluid hat, ist der Durchlaß 17 in einer höheren Position in der Druckerzeugerkammer 5a angeordnet, und wenn die Flüssigkeit 28 eine geringere Wichte hat, ist der Durchlaß 17 niedriger angeordnet. Bei dem dargestellten Beispiel liegt die Öffnung des Durchlasses 17 in die Druckerzeugerkammer 5a höher als der Einlaß der Ventilkammer 1. Dazu ist bei dieser Ausführungsform die Lage des Durchlasses 17 entsprechend dem Verhältnis zwischen der Höhe der Druckerzeugerkammer 5a und der Ventilkammer 1 und unter Berücksichtigung der Wichten der Flüssigkeit 28 und des Fluids 14 bestimmt.
Das Ende des Tauchkolbens 3, der in dem Zylinder 21 in dem Tauchkolbengehäuse 4 über eine V-Packung 22 gehalten wird, erstreckt sich in die Druckerzeugerkammer 5a und wird mit hoher Geschwindigkeit durch einen Antrieb (nicht dargestellt) hin- und herbewegt.
In der Druckerzeugerkammer 5a ist eine elastische Membrane 23 vorgesehen, um die Druckerzeugerkammer 5a in eine Zylinderseite A und eine Ventilkammerseite B abzuteilen. Die Kammer 5a ist auf der Zylinderseite A der elastischen Membrane 23 mit einem Betriebsmedium 25, wie z.B. Öl, über einen Ölkanal 24 des Tauchkolbengehäuses 4 gefüllt. Ferner sind die Kammer 5a auf der Ventilkammerseite B der Membrane 23 und ein Teil des Durchlasses 17 mit der Flüssigkeit 28, z.B. Öl, gefüllt, die eine niedrigere Wichte hat, als das Fluid 14, das z.B. in einer Zementmühle verwendet wird, und die sich nicht mit dem Fluid 14 vermischt.
Die Flüssigkeit 28 kommt mit dem Fluid 14 entlang des Durchlasses 17 teilweise in Kontakt.
Zwischen der Druckerzeugerkammer 5a und dem Durchlaß 17 ist eine Siebeinrichtung 29 vorgesehen, die z.B. ein Maschensieb umfaßt, um Partikel, die eine bestimmte Größe überschreiten, vom Eintritt in die Druckerzeugerkammer 5a abzuhalten. Das Siebelement 29 kann als integraler Bestandteil des Ventilgehäuses 5, das die Druckerzeugerkammer 5a enthält, ausgebildet sein, und die Durchlässe 20 darin weisen eine Abwärtsneigung zu dem Durchlaß 17 hin auf.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau führt ein Saughub des Tauchkolbens 3 zum Zusammenziehen der elastischen Membrane 23, zur Verringerung des Volumens auf der Zylinderseite A der Druckerzeugerkammer 5a und zur Vergößerung des Volumens auf der Ventilkammerseite B. Die Veränderung des Volumens führt zu einem Ansteigen des Pegels der Flüssigkeit 28 in dem Durchlaß 17. Außerdem strömt eine der Volumenänderung entsprechende Menge an Fluid 14 in die Ventilkammer 1, sobald das Einlaßventil 8 öffnet. Der Ausstoßhub des Tauchkolbens 3 führt über das Betriebsmedium 25 zu einer Ausdehnung der Membrane 23, und bei Verringerung des Volumens auf der Ventilkammerseite B wird die auf der Ventilkammerseite B in der Druckerzeugerkammer 5a befindliche Flüssigkeit 28 ausgestoßen. Ferner sinkt der Pegel der Flüssigkeit 28 in dem Durchlaß 17 und eine entsprechende Menge an Fluid 14 wird ausgestoßen, wenn das Auslaßventil 9 öffnet. Die Flüssigkeit 28 wird nur über ein Teilstück des Durchlasses 17 gedrückt und strömt nicht auf die Seite der Ventilkammer 1.
Gleiche Teile in Figur 5 und in Figur 1 wurden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser Ausführungsfonn ist ferner eine mit der Flüssigkeit 28 gefüllte Vorkammer 30 an der Außenseite des Ventilgehäuses 5 vorgesehen. Die Vorkammer 30 steht mit der Flüssigkeit 28 in dem Durchlaß 17 über eine Zweigröhre 31 in Verbindung. Bei dieser Ausführungsform bewegt sich die Kontaktstelle zwischen Flüssigkeit 28 und Fluid 14 nicht über die Vorkammer 30 hinaus, und dadurch kann die Flüssigkeit 28 in der Druckerzeugerkammer 5a durch Auswechseln der Flüssigkeit 28 in der Vorkammer 30 frischgehalten werden.
Figur 6 zeigt das Einfügen einer Flüssigkeit 32 mit einer Wichte, die mittig zwischen der Wichte der Flüssigkeit 28 und der des Fluids 14 liegt und die sich außerdem nicht mit dem Fluid 14 vermischt. Bei dieser Anordnung besteht kein direkter Kontakt zwischen der Flüssigkeit 28 und dem Fluid 14. Ein Trennmedium, das zwischen Flüssigkeit 28 und Fluid 14 angeordnet ist, kann anstelle der Flüssigkeit 32 verwendet werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird eine Flüssigkeit 28 verwendet, die eine niedrigere Wichte als das Fluid 14 aufweist, jedoch kann auch eine Flüssigkeit mit einer höheren Wichte als das Fluid 14 verwendet werden. In einem solchen Fall sollte der Durchlaß, der die Druckerzeugerkammer 5a mit der Ventilkammer 1 verbindet, im oberen Teil der Druckerzeugerkammer 5a vorgesehen werden. Eine Voraussetzung für eine solche Anordnung ist, daß das Lageverhältnis zwischen der Höhe der Druckerzeugerkammer 5a und der Ventilkammer 1 angepaßt wird.
Figur 7 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Form einer Ultrahochdruckpumpe, z.B. zur Verwendung in Zementmühlen. Gleiche Teile in Figur 7 und in Figur 1 wurden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser Ausführungsform besteht die Ultrahochdruckpumpe aus einem Ventilblock 2 mit einer Ventilkammer 1, einem Tauchkolbengehäuse 4, das einen Kolben in Form eines Tauchkolbens 3 enthält, und einem Ventilgehäuse 5 mit einer Druckerzeugerkammer 5a, die zwischen dem Ventilblock 2 und dem Tauchkolbengehäuse 4 angeordnet ist.
Der Ventilblock 2 hat einen Einlaßkanal 6 und einen Auslaßkanal 7, die mit der Ventilkammer 1 verbunden und entsprechend mit einem Einlaßventil 80 und einem Auslaßventil 81 versehen sind. Wie in den Figuren 8 bis 13 dargestellt, weisen das Einlaßventil 80 und das Auslaßventil 81 jeweils einen Sitz 84 in der Stirnfläche 82 auf, in dem eine Vielzahl von Ventilsitzen 83 mit regelmäßigen Abständen voneinander entlang des Randes gebildet sind (acht bei dem dargestellten Beispiel), von denen jeder konkav in einer Form ausgebildet ist, die einem Kugelflächenausschnitt entspricht, kugelförmige Ventilteile 85, die auf den Ventilsitzen 83 angeordnet sind, und einem Ventilgehäuse 87, das die Ventilteile 85 mit Federn 86 auf die Ventilsitze 83 drückt. In jedem der Ventilsitze 83 in dem Sitz 84 sind mehrere Fluiddurchlässe 88 gebildet (jeweils drei bei dem dargestellten Beispiel), die sich axial durch den Sitz 84 erstrecken. Entlang des Randes des Ventilgehäuses 87 sind Fluiddurchlässe 89 angeordnet, die den Ventilsitzen 83 entsprechen und in die die Ventilteile 85 passen. Das Austrittsende jedes Fluiddurchlasses 89 ist durch eine Lippe 90 als Abschnitt mit kleinerem Durchmesser gebildet. Ein Ende jeder Ventilfeder 86 wird durch eine entsprechende Lippe 90 festgehalten.
Das Ventilgehäuse 87 und der Sitz 84 sind jeweils mit entsprechenden zentrischen Schraubendurchgangslöchern 91 und 92 versehen, durch die sie mit einer Schraube 93 und einer Mutter 94 zusammengeschraubt sind.
Außer aus Metall können die Ventilteile 85 und/oder der Sitz 84 aus einem schwer nachgiebigen Material, wie z.B. Kunstharz, hergestellt oder damit überzogen sein.
In der Seitenwandung 2a des Ventilblocks 2 befindet sich ein Durchlaß 17, der die Druckerzeugerkammer 5a mit dem Inneren der Ventilkammer 1 verbindet und an dessen Öffnung an dem Ende zur Druckerzeugerkammer 5a ein Siebelement 29 vorgesehen ist, das aus einem Maschensieb o.ä. besteht, das den Eintritt von Partikeln, die eine bestimmte Größe überschreiten, begrenzt.
Das Ende des Tauchkolbens 3, der in dem Zylinder 21 in dem Tauchkolbengehäuse 4 über eine V-Packung 22 gehalten wird, erstreckt sich in die Druckerzeugerkammer 5a und wird mit hoher Geschwindigkeit durch einen Antrieb (nicht dargestellt) hin- und herbewegt.
In der Druckerzeugerkammer 5a ist eine elastische Membrane 23 vorgesehen, um die Druckerzeugerkammer 5a in eine Zylinderseite A und eine Ventilkammerseite B abzuteilen. Die Kammer 5a ist auf der Zylinderseite A der elastischen Membrane 23 mit einem Betriebsmedium 25, wie z.B. Öl, gefüllt. Ferner ist die Kammer 5a auf der Ventilkammerseite B der Membrane 23 mit einer Flüssigkeit, wie z.B. Öl, gefüllt, die eine Wichte hat, die sich von derjenigen des Fluids unterscheidet, so daß das gepumpte Fluid nicht in die Druckerzeugerkammer 5a gelangt.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau führt ein Saughub des Tauchkolbens 3 zum Zusammenziehen der elastischen Membrane 23 und zur Verringerung des Volumens auf der Zylinderseite A der Druckerzeugerkammer 5a, wodurch sich die Ventilteile 85 des Einlaßventiles 80 gegen den Widerstand der Federn 86 öffnen, und Zementmühlenfluid 14 in die Ventilkammer 1 strömt. Gleichzeitig werden die Ventilteile 85 der Auslaßventile 81 in Richtung auf ihre geschlossene Stellung gezogen und bleiben dadurch geschlossen. Bevor das Fluid in die Ventilkammer 1 stömen kann, werden mitgerissene Partikel, die eine bestimmte Größe überschreiten, durch die Fluiddurchlässe 88 entfernt.
Der Ausstoßhub des Tauchkolbens 3 dehnt die elastische Membrane 23 aus und bewirkt, daß in die Ventilkammer 1 eingetretenes Fluid 14 das Auslaßventil 81 öffnet und ausgepumpt wird.
Da der Betrieb der Ventile 80 und 81 die Form von Bewegungen vieler Ventilteile 85 mit geringer Amplitude annimmt, kann das Öffnen und Schließen der Ventile begleitenden Vibrationen vorgebeugt werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele besitzen die folgenden Vorzüge:
Ein vorgesehenes Siebelement unterbindet das Eintreten von Partikeln in dem Fluid, die eine bestimmte Größe überschreiten, verhindert so, daß große Partikel direkt mit dem Druckbetätigungselement (in Form einer Membrane) in Berührung kommen, beseitigt eine Quelle für Verschleiß und Beschädigungen des Druckerzeugungselementes und erhöht dadurch die Haltbarkeit. Es erlaubt das Erreichen von Drücken um 500 kp/cm² und liefert damit erhebliche Verbesserungen in der Wirksamkeit beim Einsetzen für Pumparbeiten bei Bauprojekten.
Die Bereitstellung einer elastischen Membrane als Druckbetätigungselement sichert eine zuverlässige Übertragung der Kolbenbewegung.
Die Verwendung von Wichteunterschieden zwischen dem Fluid und einer Flüssigkeit auf der Ventilkammerseite des Druckbetätigungselementes kann das Strömen des Fluids aus der Druckbetätigungskammer in die Ventilkammer verhindern, so daß kein Fluid in die Druckerzeugerkammer eintritt und dadurch kein Verschleiß und Zerstören der Reibteile des Kolbens auftritt. Dies führt zu einer großen Erhöhung der Pumpleistung im Verhältnis zu üblichen Geräten.
Die Frische des Flüssigkeit in der Druckerzeugerkammer kann durch Auswechseln der Flüssigkeit in einer Vorkammer erhalten werden, wobei die Verwendung eines Trennmittels zwischen der Flüssigkeit und dem Fluid auf zuverlässige Weise eine Vermischung von Flüssigkeit und Fluid verhindert.
Die Verwendung eines geeigneten Betriebsmediums auf dem Zylinder der Druckerzeugerkammer kann zur Schmierung des Kolbens dienen.
Die Verwendung einer Vielzahl von Fluiddurchlässen in dem Sitzteil von wenigstens dem Einlaßventil der Ventilkammer bedeutet, daß Partikel in dem Fluid, die eine bestimmte Größe überschreiten, vor dem Erreichen der Ventilkammer entfernt werden können.
Die Verwendung einer Vielzahl von Ventilsitzen mit jeweils einer Mehrzahl von Fluiddurchlässen verhindert Vibrationen der Ventilteile und kann daher für einen zuverlässigeren Betrieb und größere Haltbarkeit sorgen.

Claims

1. Fluidpumpe mit:

einem Kolben (3);

einem Zylinder (21), in dem sich der Kolben hin- und herbewegt;

eine Ventilkammer (1) mit einem Einlaß (6) und einem Auslaß (7), die jeweils mit einem Ventil (80 oder 81) versehen sind;

ein abteilendes Druckbetätigungselement (23 oder 26), das zwischen dem Zylinder und der Ventilkammer in einer Druckerzeugerkammer (5a) vorgesehen ist, wobei das Element infolge der Hin- und Herbewegung des Kolbens betätigt wird, um Fluid in die Ventilkammer zu saugen und Fluid aus der Ventilkammer zu pumpen; und

ein Siebelement (19 oder 27 oder 29), das zwischen dem Druckbetätigungselement und der Ventilkammer vorgesehen ist, so daß in dem Fluid nur Partikel, die eine vorbestimmte Größe nicht überschreiten, das Siebelement passieren können, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das Ventil des Einlasses der Ventilkammer aufweist:

(a) ein Sitzelement (84), in dessen einer Stirnfläche eine Vielzahl von Ventilsitzen (83) gebildet sind, von denen jeder eine konkave Form hat, die einem Kugelflächenausschnitt entspricht;

(b) eine Vielzahl von Fluiddurchlässen (88) in dem Sitzelement, wobei für jeden der Ventilsitze eine entsprechende Vielzahl solcher Fluiddurchlässe in dem Sitzelement vorhanden und mit dem Ventilsitz verbunden sind;

(c) eine Vielzahl von Ventilteilen (85), von denen sich jedes in einem entsprechenden Ventilsitz befindet und eine Kugeloberfläche aufweist, die der Fläche des Ventilsitzes entspricht; und

(d) ein Ventilgehäuse (87), das mit einem elastischen Teil (86) versehen ist, das die Ventilstücke elastisch auf die Oberfläche der entsprechenden Ventilsitze drückt.

2. Fluidpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugerkammer (5a) auf der Zylinderseite (A) des Druckbetätigungselements (23) ein Betriebsmedium (25) enthält, das die Bewegung des Kolbens (3) überträgt.

3. Fluidpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbetätigungselement (23 oder 26) eine elastische Membrane ist.

4. Fluidpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbetätigungselement (26) eine elastische Membrane ist, die direkt durch den Kolben (3) betätigt wird.

5. Fluidpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugerkammer (5a) auf der Ventilkammerseite (B) des Druckbetätigungselementes (23) mit einer Flüssigkeit (28) gefüllt ist, die eine von dem Fluid (14) in der Ventilkammer (1) unterschiedliche Wichte aufweist, und ein Durchlaß (17), der die Druckerzeugerkammer und die Ventilkammer verbindet, an einer Stelle vorgesehen ist, an der die Höhe relativ zu der Druckerzeugerkammer und der Ventilkammer so ist, daß die Flüssigkeit infolge des Wichteunterschiedes zwischen der Flüssigkeit und dem Fluid nicht in die Ventilkammer fließt.

6. Fluidpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorkammer (30) zur Aufnahme der Flüssigkeit (28) vorgesehen ist und die Flüssigkeit in der Vorkammer mit der Flüssigkeit in dem Durchlaß (17) in Verbindung steht.

7. Fluidpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trenneinrichtung (32) zwischen der Flüssigkeit (28) und dem Fluid (14) vorgesehen ist, die sich Niveauveränderungen anpaßt.

8. Fluidpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebelement (19 oder 27 oder 29) einstückig mit einem Teil (5) ausgebildet ist, das mit der Druckerzeugerkammer (5a) versehen ist.