EP1291524A2 - Hydraulic diaphragm pump with prestressed diaphragm - Google Patents
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- EP1291524A2 EP1291524A2 EP02018670A EP02018670A EP1291524A2 EP 1291524 A2 EP1291524 A2 EP 1291524A2 EP 02018670 A EP02018670 A EP 02018670A EP 02018670 A EP02018670 A EP 02018670A EP 1291524 A2 EP1291524 A2 EP 1291524A2
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
- F04B43/06—Pumps having fluid drive
- F04B43/067—Pumps having fluid drive the fluid being actuated directly by a piston
Definitions
- the invention relates to a hydraulically driven diaphragm pump according to the Preamble of claim 1.
- diaphragm pumps of the generic type is finally still their starting safety of great importance.
- the diaphragm pumps in today clearly lack of safety as a disadvantage. This one is only then eliminated if additional design features are present, however additional costs. It is therefore desirable in such diaphragm pumps to have sufficient starting safety, due to which ensures that the diaphragm is at standstill of the pump, due to always existing internal leakage - even then not in direction Pressure stroke moves when there is vacuum in the pumping chamber.
- the invention is therefore based on the object, the diaphragm pump of the generic To design the way of eliminating the described disadvantages in such a way that they nevertheless a high dosing accuracy with a simple structure and that their absorbency is not limited by gas formation in the hydraulic space is, so that a suction from vacuum is well possible.
- the inventively designed diaphragm pump is the essential idea on the basis of biasing the membrane by spring force so strong that they a considerable pressure force on the hydraulic fluid in the hydraulic chamber exerts and that thus in the hydraulic chamber a significant overpressure against the delivery room is constructed.
- the spring force is dimensioned so that the membrane in the suction stroke the piston also follows when in the pumping chamber vacuum is applied.
- the spring force is such that the diaphragm at standstill of the pump even then not moved in the direction of pressure stroke, if applied in the pumping chamber vacuum.
- the spring force is so dimensioned that the pressure in the hydraulic chamber is always at least 1 bar greater than the pressure in the pump room.
- the design can be made such that the spring force is so dimensioned that always a differential pressure of at least 1 bar at the Membrane rests.
- the embodiment can also be made in such a way that the sum of the differential pressure generated by the spring force on the Membrane and the holding pressure of a spring-loaded leak-relief valve always at least a cash is. It is advantageous if the differential pressure at the Membrane is very large compared to the holding pressure of the leak-relief valve.
- the dimensioning can be made, for example be that the differential pressure across the membrane with at least 0.8 bar and the Holding pressure of the leak-relief valve with about 0.3 bar is dimensioned.
- differential pressure at the membrane for example, to 0.8 bar in the rear Measuring the dead center of the diaphragm is merely a holding pressure at the leak-relief valve of 0.3 bar necessary to sum the desired total differential pressure of more than 1 bar.
- the invention can be advantageous in design terms in various ways and realize. So it is possible, for example, the membrane in Direction of the suction stroke biasing strong spring force through the membrane itself, i. to produce by their shape and / or material.
- Material for the membrane for example polytetrafluoroethylene (PTFE) in question, while a suitable membrane shape, for example, by a corresponding Pre-deformation is formed.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- the membrane biasing in the direction of the suction stroke strong Spring force by at least one built-in membrane spring element, for example a plate spring to produce.
- a structurally particularly simple realization of the invention is based lying thought arises when the membrane in the direction of Suction stroke biasing strong spring force by a arranged in the hydraulic chamber Compression spring is generated; this can be on a connected with the membrane central guide rod on the one hand on the pump housing and on the other Support at the end of the guide rod, with respect to their strength the effective membrane area is dimensioned accordingly.
- the membrane in adaptation to the at her applied differential pressure is designed as a molding membrane.
- the mold membrane is a circumferential Beading has the concave side to the hydraulic chamber.
- the bead of the Stabilized shape membrane This results in no tendency to buckle, so that the membrane has a long life.
- the inclination is To friction wear in sandwich membranes extremely low.
- the membrane can be used as a sandwich membrane be formed with at least two membrane layers, the individual layers mechanically are coupled and the suction stroke by the spring action of the compression spring be retrieved as a complete membrane package.
- a membrane 1 As can be seen from Fig. 1, the illustrated, hydraulically driven diaphragm pump a membrane 1, the edge between a pump body. 2 and a pump cover 3 is clamped and a delivery chamber 4 of a Hydraulic chamber 5 separates.
- the hydraulic drive of the membrane 1 is effected by an oscillating displacement piston 6, in the pump body 2 in a bushing 7 between the hydraulic space 5 and a reservoir 8 for the hydraulic fluid back and forth is.
- the membrane 1 is in the illustrated embodiment as a three-layer sandwich membrane formed in the form of a molding membrane with a circumferential bead 9, the concave side of the hydraulic chamber 5 shows.
- the individual layers of the membrane 1, not shown, are in their central Area mechanically coupled by means of corresponding discs 10, 11, the interconnected, in particular screwed, are.
- the in the direction of the hydraulic space 5 facing disc 11 carries a central guide rod 12, the extends axially to the rear in the hydraulic chamber 5.
- On this guide rod 12 is a strong compression spring 13 is arranged, on the one hand to a Shoulder 14 of the pump body 2 and on the other hand to the corresponding shoulder-like end of the guide rod 12 is supported. Due to the As a result of this exerted strong spring force, the membrane 1 is always in the direction of her Suction strokes, i. their rear dead center, biased.
- Compression spring 13 dimensioned such that the hydraulic fluid located in the hydraulic chamber 5 a considerable pressure force is exerted, so that thus in the hydraulic chamber 5 a substantial pressure over the delivery chamber 4 constructed is.
- This significant overpressure in the hydraulic chamber 5 is hereby shown Embodiment always at least 1 bar greater than the pressure in the delivery chamber 4th
- the diagram according to FIG. 2 schematically shows the differential pressure on the membrane Plotted over the stroke of the front dead center VT to the rear dead center HT,
- the differential pressure on the membrane alone due to the previously described spring 13 is generated.
- the spring 13 also generates in rear dead center HT of the diaphragm a differential pressure of at least 1 bar, so that thus in the hydraulic chamber 5 is always a significant overpressure against the delivery chamber 4 is constructed.
- the differential pressure at the diaphragm 1 pressure in the hydraulic oil
- the differential pressure is generated by spring force.
- the effective holding pressure of the leak-relief valve 15 shown as the sum of the differential pressure at the diaphragm 1 and the holding pressure of the leak-relief valve 15 (see Fig. 1). It is always at least 1 bar.
- the embodiment For example, be made such that the differential pressure at the Membrane 1 is at least 0.8 bar and that the holding pressure of the leak-relief valve 15 with about 0.3 bar is measured.
- the effective holding pressure is then at the rear dead center HT of the membrane 1 at least 1.1 bar.
- Pressure in the hydraulic oil then drops to 0.7 bar absolute or to a negative pressure of 0.3 bar.
- Fig. 4 shows the membrane 1 in its hydraulic side installation, i. in her back Dead center HT.
- the embodiment is made such that the pump body 2 together with the rear diaphragm coupling disk 11 a nearly gap-free surface for supporting the membrane 1 forms. This allows the membrane stand at standstill differential pressures of up to 400 bar without them Harm suffers.
- the illustrated membrane 1 ' is designed as a wave membrane. This has a design due to their design Such inherent rigidity, that this the function of the compression spring described above 13 fulfilled and for applying the desired spring force on the membrane 1 ' can be used.
- the dashed lines illustrate the work area such a wave membrane 1 '.
- the illustrated Membrane 1 integrated disc springs 16. These may, for example, in an elastomeric membrane vulcanised and also fulfill the function to that they the membrane in the direction of its suction stroke with a strong spring force Pretension. Again, the dashed lines illustrate the work area such a membrane 1 ".
- FIG. 7 schematically illustrates the usable working area of one of the previously described membranes 1 'and 1 ".
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hydraulically driven diaphragm pump according to the
Preamble of
Bei bekannten Membranpumpen der gattungsgemäßen Art (DE-AS 1 034 030, DE-OS 25 26 925) ist die jeweilige Membran durch eine Druckfeder vorgespannt. Hierbei ist diese Druckfeder entweder im Förderraum der Membranpumpe oder in deren Hydraulikraum angeordnet, und zwar derart, daß sie die Bewegung der Membran in Richtung deren Saughubes unterstützt.In known diaphragm pumps of the generic type (DE-AS 1 034 030, US Pat. DE-OS 25 26 925), the respective membrane is biased by a compression spring. Here, this compression spring is either in the delivery chamber of the diaphragm pump or in arranged their hydraulic space, in such a way that they the movement of Supported membrane in the direction of their suction stroke.
Da es sich hierbei jedoch jeweils lediglich um eine schwache Druckfeder handelt, wird hierdurch auch nur eine relativ leichte Vorspannung auf die Membran ausgeübt. Dies hat zur Folge, daß die Membranlagensteuerung in jeder Situation noch nicht befriedigend gelöst ist. Es sind daher zur Membranlagensteuerung zusätzliche Konstruktionselemente notwendig, die naturgemäß den Aufbau der Membranpumpe komplizieren und damit verteuern. However, since this is only a weak compression spring, As a result, only a relatively slight bias is exerted on the membrane. This has the consequence that the membrane layer control in any situation not solved satisfactorily. There are therefore additional to the membrane position control Design elements necessary, the nature of the structure of the diaphragm pump complicate and thus more expensive.
Hinzu kommt außerdem, daß aufgrund der von der relativ schwachen Feder ausgeübten geringen Vorspannung die Gasbildung im Hydraulikraum beim Saughub nicht wirksam unterbunden ist. Daher ist aufgrund der immer noch vorhandenen Gasbildung im Hydraulikraum die gesamte Saugfähigkeit der bekannten Membranpumpen begrenzt.In addition, in addition, because of the exerted by the relatively weak spring low bias the gas formation in the hydraulic chamber during the suction stroke is not effectively prevented. Therefore, due to the still existing Gas formation in the hydraulic chamber the entire absorption capacity of the known diaphragm pumps limited.
Bei Membranpumpen der gattungsgemäßen Art ist schließlich noch deren Anfahrsicherheit von großer Bedeutung. Hierbei ist bei heutigen Membranpumpen die mangelnde Anfahrsicherheit eindeutig als Nachteil anzusehen. Dieser ist nur dann beseitigt, wenn zusätzliche konstruktive Einrichtungen vorhanden sind, die jedoch zusätzliche Kosten bedingen. Es ist daher wünschenswert, bei derartigen Membranpumpen eine ausreichende Anfahrsicherheit zur Verfügung zu haben, aufgrund welcher gewährleistet ist, daß sich die Membran im Stillstand der Pumpe - aufgrund stets vorhandener interner Leckage - auch dann nicht in Richtung Druckhub bewegt, wenn im Förderraum Vakuum anliegt.In diaphragm pumps of the generic type is finally still their starting safety of great importance. Here is the diaphragm pumps in today clearly lack of safety as a disadvantage. This one is only then eliminated if additional design features are present, however additional costs. It is therefore desirable in such diaphragm pumps to have sufficient starting safety, due to which ensures that the diaphragm is at standstill of the pump, due to always existing internal leakage - even then not in direction Pressure stroke moves when there is vacuum in the pumping chamber.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Membranpumpe der gattungsgemäßen Art zur Beseitigung der geschilderten Nachteile derart auszugestalten, daß sie bei einfachem Aufbau gleichwohl eine hohe Dosiergenauigkeit aufweist und daß ihre Saugfähigkeit nicht durch Gasbildung im Hydraulikraum begrenzt wird, so daß auch ein Ansaugen aus Vakuum gut möglich ist.The invention is therefore based on the object, the diaphragm pump of the generic To design the way of eliminating the described disadvantages in such a way that they nevertheless a high dosing accuracy with a simple structure and that their absorbency is not limited by gas formation in the hydraulic space is, so that a suction from vacuum is well possible.
Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben
sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren
Ansprüchen beschrieben.The features of the invention created to solve this problem
themselves from
Der erfindungsgemäß ausgestalteten Membranpumpe liegt der wesentliche Gedanke zugrunde, die Membran mittels Federkraft so stark vorzuspannen, daß sie eine beträchtliche Druckkraft auf die im Hydraulikraum befindliche Hydraulikflüssigkeit ausübt und daß somit im Hydraulikraum ein wesentlicher Überdruck gegen den Förderraum aufgebaut ist. The inventively designed diaphragm pump is the essential idea on the basis of biasing the membrane by spring force so strong that they a considerable pressure force on the hydraulic fluid in the hydraulic chamber exerts and that thus in the hydraulic chamber a significant overpressure against the delivery room is constructed.
Vorteilhafterweise ist die Federkraft so bemessen, daß die Membran im Saughub dem Kolben auch dann folgt, wenn im Förderraum Vakuum anliegt.Advantageously, the spring force is dimensioned so that the membrane in the suction stroke the piston also follows when in the pumping chamber vacuum is applied.
Aufgrund der erfindungsgemäß ausgestalteten Membranpumpe ist ausserdem die erwünschte Anfahrsicherheit gegeben. Dies beruht darauf, daß erfindungsgemäß die Federkraft so bemessen ist, daß sich die Membran im Stillstand der Pumpe auch dann nicht in Richtung Druckhub bewegt, wenn im Förderraum Vakuum anliegt.Due to the inventively designed diaphragm pump is also the desired starting safety given. This is based on that according to the invention the spring force is such that the diaphragm at standstill of the pump even then not moved in the direction of pressure stroke, if applied in the pumping chamber vacuum.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Federkraft so bemessen, daß der Druck im Hydraulikraum stets wenigstens 1 bar größer ist als der Druck im Förderraum.According to a preferred embodiment of the invention, the spring force is so dimensioned that the pressure in the hydraulic chamber is always at least 1 bar greater than the pressure in the pump room.
Im speziellen kann die Ausgestaltung hierbei derart getroffen sein, daß die Federkraft so bemessen ist, daß stets ein Differenzdruck von wenigstens 1 bar an der Membran anliegt.In particular, the design can be made such that the spring force is so dimensioned that always a differential pressure of at least 1 bar at the Membrane rests.
Besondere Vorteile mit der Erfindung lassen sich dann erzielen, wenn die Federkraft so bemessen ist, daß im Hydraulikraum während des Saughubes zu keinem Zeitpunkt Unterdruck herrscht, bis sich die Membran mechanisch am Pumpenkörper abstützt.Particular advantages with the invention can be achieved when the spring force is so dimensioned that in the hydraulic chamber during the suction stroke to none Time of negative pressure prevails, until the membrane mechanically on the pump body supported.
In Weiterbildung der Erfindung kann die Ausgestaltung auch derart getroffen sein, daß die Summe aus dem von der Federkraft erzeugten Differenzdruck an der Membran und dem Haltedruck eines befederten Leckergänzungsventils stets wenigstens ein bar beträgt. Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Differenzdruck an der Membran sehr groß ist im Vergleich zum Haltedruck des Leckergänzungsventils.In development of the invention, the embodiment can also be made in such a way that the sum of the differential pressure generated by the spring force on the Membrane and the holding pressure of a spring-loaded leak-relief valve always at least a cash is. It is advantageous if the differential pressure at the Membrane is very large compared to the holding pressure of the leak-relief valve.
Zweckmäßigerweise kann die Dimensionierung beispielsweise derart getroffen sein, daß der Differenzdruck an der Membran mit mindestens 0,8 bar und der Haltedruck des Leckergänzungsventils mit ca. 0,3 bar bemessen ist.Conveniently, the dimensioning can be made, for example be that the differential pressure across the membrane with at least 0.8 bar and the Holding pressure of the leak-relief valve with about 0.3 bar is dimensioned.
Bei dieser abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist es demgemäß mit Vorteil möglich, die Saugfähigkeit der Pumpe - auch aus dem Vakuum heraus - nicht allein durch den Differenzdruck an der Membran, sondern durch die Summe aus dem Differenzdruck an der Membran und dem Haltedruck des Leckergänzungsventils zu gewährleisten.In this modified embodiment of the invention, it is accordingly with Advantage possible, the absorbency of the pump - even out of the vacuum - not only by the differential pressure at the membrane, but by the sum from the differential pressure at the diaphragm and the holding pressure of the leak-relief valve to ensure.
Solange hierbei die erwähnte Summe größer als ein bar ist, kann auch bei anstehendem Vakuum nicht unkontrolliert nachgeschnüffelt werden. Dadurch ist sichergestellt, daß die Membran im Saughub dem Kolben auch bei Vakuumbedingungen folgt.As long as the aforementioned sum is greater than one bar, can also be pending Vacuum should not be sniffed uncontrolled. This ensures that the membrane in the suction stroke the piston even under vacuum conditions follows.
Wird der Differenzdruck an der Membran beispielsweise zu 0,8 bar im hinteren Totpunkt der Membran bemessen, ist am Leckergänzungsventil lediglich ein Haltedruck von 0,3 bar notwendig, um in der Summe den erwünschten Gesamtdifferenzdruck von mehr als 1 bar zu erreichen.If the differential pressure at the membrane, for example, to 0.8 bar in the rear Measuring the dead center of the diaphragm is merely a holding pressure at the leak-relief valve of 0.3 bar necessary to sum the desired total differential pressure of more than 1 bar.
Beim Leckergänzungsvorgang entsteht im Hydrauliköl dann ein Unterdruck von 0,3 bar. Die Erfahrung hat gezeigt, daß derart niedrige Haltedrücke am Leckergänzungsventil in der Praxis keine Nachteile erbringen.ln entsprechender Weise entsteht beim Saughub und bei Vakuumbedingungen auf der Saugseite im Hydrauliköl ein Unterdruck von 0,2 bar bei einem Differenzdruck von 0,8 bar an der Membran.During the leak completion process, a vacuum of 0.3 bar. Experience has shown that such low holding pressures on the leak-relief valve in practice no disadvantages. In a corresponding manner occurs during the suction stroke and under vacuum conditions on the suction side in the hydraulic oil a negative pressure of 0.2 bar at a differential pressure of 0.8 bar at the Membrane.
Derart niedrige Unterdrücke erbringen in der Praxis keine Nachteile. Die - unerwünschte - Gasbildung von Hydraulikölen setzt erfahrungsgemäß erst bei größeren Unterdrücken ab ca. 0,4 bar massiv ein.Such low negative pressures bring in practice no disadvantages. The - unwanted - Gas formation of hydraulic oils is based on experience only with larger Suppress massively from approx. 0.4 bar.
Hierdurch ergibt sich insgesamt der Vorteil, daß durch die mögliche schwächere Befederung Bauraum und Kosten gespart werden.This results in the overall advantage that by the possible weaker Feathering space and costs are saved.
Die Erfindung läßt sich mit Vorteil in konstruktiver Hinsicht auf verschiedene Art und Weise verwirklichen. So ist es zum Beispiel möglich, die die Membran in Richtung des Saughubes vorspannende starke Federkraft durch die Membran selbst, d.h. durch deren Form und/oder Material zu erzeugen. Hierbei kommt als Material für die Membran beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) in Frage, während eine geeignete Membranform beispielsweise durch eine entsprechende Vorverformung gebildet wird.The invention can be advantageous in design terms in various ways and realize. So it is possible, for example, the membrane in Direction of the suction stroke biasing strong spring force through the membrane itself, i. to produce by their shape and / or material. Here comes as Material for the membrane, for example polytetrafluoroethylene (PTFE) in question, while a suitable membrane shape, for example, by a corresponding Pre-deformation is formed.
In einer abgewandelten konstruktiven Ausführungsform ist es auch erfindungsgemäß möglich, die die Membran in Richtung des Saughubes vorspannende starke Federkraft durch wenigstens ein in die Membran eingebautes Federelement, beispielsweise eine Tellerfeder, zu erzeugen.In a modified structural embodiment, it is also according to the invention possible, the membrane biasing in the direction of the suction stroke strong Spring force by at least one built-in membrane spring element, for example a plate spring to produce.
Eine konstruktiv besonders einfache Verwirklichung des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens ergibt sich dann, wenn die die Membran in Richtung des Saughubes vorspannende starke Federkraft durch eine im Hydraulikraum angeordnete Druckfeder erzeugt ist; diese kann sich auf einer mit der Membran verbundenen zentralen Führungsstange einerseits am Pumpengehäuse sowie andererseits am Ende der Führungsstange abstützen, wobei ihre Stärke in Bezug auf die wirksame Membranfläche entsprechend bemessen ist.A structurally particularly simple realization of the invention is based lying thought arises when the membrane in the direction of Suction stroke biasing strong spring force by a arranged in the hydraulic chamber Compression spring is generated; this can be on a connected with the membrane central guide rod on the one hand on the pump housing and on the other Support at the end of the guide rod, with respect to their strength the effective membrane area is dimensioned accordingly.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Membran in Anpassung an den an ihr anliegenden Differenzdruck als Formmembran ausgebildet ist. Hierbei ergibt sich eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, wenn die Formmembran eine umlaufende Sicke aufweist, deren konkave Seite zum Hydraulikraum zeigt. Aufgrund des an der Membran anliegenden Differenzdruckes wird hierbei die Sicke der Formmembran stabilisiert. Es ergibt sich hierdurch keinerlei Neigung zum Beulen, so daß die Membran eine hohe Lebensdauer aufweist. Außerdem ist die Neigung zu Reibverschleiß bei Sandwichmembranen außerordentlich gering.It is within the scope of the invention that the membrane in adaptation to the at her applied differential pressure is designed as a molding membrane. This results a particularly advantageous embodiment, when the mold membrane is a circumferential Beading has the concave side to the hydraulic chamber. by virtue of of the voltage applied to the diaphragm differential pressure is the bead of the Stabilized shape membrane. This results in no tendency to buckle, so that the membrane has a long life. Besides, the inclination is To friction wear in sandwich membranes extremely low.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Membran als Sandwichmembran mit wenigstens zwei Membranlagen ausgebildet sein, deren einzelne Lagen mechanisch gekoppelt sind und beim Saughub durch die Federwirkung der Druckfeder als komplettes Membranpaket zurückgeholt werden.In a further embodiment of the invention, the membrane can be used as a sandwich membrane be formed with at least two membrane layers, the individual layers mechanically are coupled and the suction stroke by the spring action of the compression spring be retrieved as a complete membrane package.
Es liegt schließlich im Rahmen der Erfindung, die Ausgestaltung derart zu treffen, daß die Membran in ihrer hinteren Totpunktlage durch eine nahezu spaltfreie Fläche abgestützt ist, die durch einen Teil des Pumpenkörpers und eine Membrankopplungsscheibe gebildet ist.It is finally within the scope of the invention to make the design in such a way that the membrane in its rear dead center by a nearly gap-free surface supported by a part of the pump body and a diaphragm coupling disc is formed.
Insgesamt ergeben sich damit durch die Erfindung wesentliche Vorteile, die sich lediglich des Beispiels halber folgendermaßen darlegen lassen:
- Die Saugfähigkeit der Pumpe wird nicht durch eine unerwünschte Gasbildung im Hydraulikraum begrenzt, so daß auch das Ansaugen aus Vakuum sehr gut möglich ist. Damit entspricht die Saugfähigkeit der erfindungsgemäßen Membranpumpe derjenigen einer Kolbenpumpe.
- Die erfindungsgemäße Membranpumpe weist eine hohe Dosiergenauigkeit auf, da durch den im Hydraulikraum herrschenden, erfindungsgemäß vorgesehenen Überdruck jegliche Gasbildung unterbunden wird.
- Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Hydraulikpumpe kann diese mit einem lediglich einfachen Leckergänzungsventil versehen werden, das nur eine sehr schwache oder sogar gar keine Feder aufweist, so daß während des Leckergänzungsvorgangs kaum Gasbildung auftritt.
- Aufgrund der stark verringerten bzw. vollkommen unterbundenen Gasbildung ergibt sich eine sehr vereinfachte Gasaustragung aus dem Hydraulikraum, so daß auch keine kontinuierliche Gasaustragung erforderlich ist.
- Die erfindungsgemäße Membranpumpe weist insgesamt einen einfachen Aufbau auf, so daß zur Membranlagensteuerung keine zusätzlichen Elemente erforderlich sind.
- Die Drehzahl des Antriebs der Pumpe wird nicht durch eine Gasbildung im Hydraulikraum begrenzt, so daß hohe Drehzahlen möglich sind.
- Aufgrund des im Hydraulikraum herrschenden Überdrucks wird verhindert, daß sich die Membran im Stillstand der Pumpe nach vorn in Richtung ihres Druckhubes bewegt, auch wenn im Förderraum Vakuum anliegt.
- Aufgrund des im Hydraulikraum herrschenden Überdrucks ist die Membran immer in Richtung des Förderraums ausgewölbt, d.h. vorgewölbt, so daß sie in ihrer Form stabilisiert ist.
- The absorbency of the pump is not limited by an undesirable gas formation in the hydraulic chamber, so that the suction from vacuum is very possible. Thus, the absorbency of the diaphragm pump according to the invention corresponds to that of a piston pump.
- The diaphragm pump according to the invention has a high dosing accuracy, since any gas formation is prevented by the overpressure prevailing in the hydraulic chamber.
- Due to the inventive design of the hydraulic pump, it can be provided with a merely simple leak-relief valve, which has only a very weak or even no spring, so that hardly gas formation occurs during the Leckergänzungsvorgangs.
- Due to the greatly reduced or completely suppressed gas formation results in a very simplified gas discharge from the hydraulic chamber, so that no continuous gas discharge is required.
- The membrane pump according to the invention has a total of a simple structure, so that no additional elements are required for membrane layer control.
- The speed of the drive of the pump is not limited by a gas formation in the hydraulic chamber, so that high speeds are possible.
- Due to the pressure prevailing in the hydraulic space overpressure prevents the diaphragm moves when the pump is stopped forward in the direction of its pressure stroke, even if in the pumping chamber vacuum.
- Due to the pressure prevailing in the hydraulic space overpressure, the membrane is always bulged in the direction of the delivery chamber, ie bulged, so that it is stabilized in shape.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
- Fig. 1
- schematisch im Längsschnitt die erfindungsgemäße Membranpumpe;
- Fig. 2
- im Diagramm den allein aufgrund Federkraft erzeugten Differenzdruck an der Membran über deren Hubweg;
- Fig. 3
- gleichfalls im Diagramm den Druck im Hydrauliköl bei Vakuumbedingungen
auf der Saugseite, wobei die Federkraft so bemessen ist,
daß ein
Differenzdruck von mindestens 0,8 bar entsteht bei einem Haltedruck desLeckergänzungsventils von 0,3 bar; - Fig. 4
- im Detail schematisch im Schnitt die Membran in ihrer hinteren Totpunktlage, in der sie an einer aus Pumpenkörper und Membrankopplungsscheibe gebildeten nahezu spaltfreien Fläche abgestützt ist;
- Fig. 5
- die Ausbildung der Membran als Wellenmembran, deren Eigensteifigkeit zum Erzeugen einer Federkraft genutzt ist;
- Fig. 6
- die Ausbildung einer Membran mit einer integrierten Tellerfeder zum Erzeugen der gewünschten Federkraft und
- Fig. 7
- schematisch im Diagramm den nutzbaren Arbeitsbereich einer Membran, die entweder als Wellenmembran gemäß Fig. 5 oder als Membran mit integrierter Tellerfeder gemäß Fig. 6 ausgebildet ist.
- Fig. 1
- schematically in longitudinal section the diaphragm pump according to the invention;
- Fig. 2
- in the diagram, the differential pressure across the diaphragm caused solely by spring force over its stroke;
- Fig. 3
- also in the diagram, the pressure in the hydraulic oil under vacuum conditions on the suction side, wherein the spring force is dimensioned so that a differential pressure of at least 0.8 bar is formed at a holding pressure of the leak-relief valve of 0.3 bar;
- Fig. 4
- in detail schematically in section the membrane in its rear dead center position in which it is supported on a nearly gap-free surface formed from the pump body and diaphragm coupling disk;
- Fig. 5
- the formation of the membrane as a wave membrane whose inherent rigidity is used to generate a spring force;
- Fig. 6
- the formation of a membrane with an integrated plate spring to produce the desired spring force and
- Fig. 7
- schematically in the diagram the usable working range of a membrane which is formed either as a wave diaphragm according to FIG. 5 or as a diaphragm with integrated disc spring according to FIG.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die dargestellte, hydraulisch angetriebene Membranpumpe
eine Membran 1 auf, die randseitig zwischen einem Pumpenkörper 2
und einem Pumpendeckel 3 eingespannt ist und einen Förderraum 4 von einem
Hydraulikraum 5 trennt.As can be seen from Fig. 1, the illustrated, hydraulically driven diaphragm pump
a
Der hydraulische Antrieb der Membran 1 erfolgt durch einen oszillierenden Verdrängerkolben
6, der im Pumpenkörper 2 in einer Buchse 7 zwischen dem Hydraulikraum
5 und einem Vorratsraum 8 für die Hydraulikflüssigkeit hin- und herverschiebbar
ist.The hydraulic drive of the
Die Membran 1 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als dreilagige Sandwichmembran
in Gestalt einer Formmembran mit einer umlaufenden Sicke 9 ausgebildet,
deren konkave Seite zum Hydraulikraum 5 zeigt.The
Die nicht näher dargestellten einzelnen Lagen der Membran 1 sind in ihrem zentralen
Bereich mechanisch mittels entsprechender Scheiben 10, 11 gekoppelt, die
miteinander verbunden, insbesondere verschraubt, sind. Die in Richtung des Hydraulikraums
5 zeigende Scheibe 11 trägt eine zentrale Führungsstange 12, die
sich axial nach hinten in den Hydraulikraum 5 erstreckt. Auf dieser Führungsstange
12 ist eine starke Druckfeder 13 angeordnet, die sich einerseits an einer
Schulter 14 des Pumpenkörpers 2 sowie andererseits an dem entsprechend
schulterartig ausgebildeten Ende der Führungsstange 12 abstützt. Aufgrund der
hierdurch ausgeübten starken Federkraft ist die Membran 1 stets in Richtung ihres
Saughubes, d.h. ihres hinteren Totpunktes, vorgespannt. Hierbei ist die Stärke der
Druckfeder 13 derart bemessen, daß auf die im Hydraulikraum 5 befindliche Hydraulikflüssigkeit
eine beträchtliche Druckkraft ausgeübt ist, so daß somit im Hydraulikraum
5 ein wesentlicher Überdruck gegenüber dem Förderraum 4 aufgebaut
ist. Dieser wesentliche Überdruck im Hydraulikraum 5 ist hierbei beim dargestellten
Ausführungsbeispiel stets wenigstens 1 bar größer als der Druck im Förderraum
4.The individual layers of the
Im Diagramm gemäß Fig. 2 ist schematisch der Differenzdruck an der Membran
über deren Hubweg vom vorderen Totpunkt VT bis zum hinteren Totpunkt HT aufgetragen,
wobei hier der Differenzdruck an der Membran allein aufgrund der zuvor
beschriebenen Feder 13 erzeugt ist. Wie ersichtlich, erzeugt die Feder 13 auch im
hinteren Totpunkt HT der Membran einen Differenzdruck von wenigstens 1 bar, so
daß damit im Hydraulikraum 5 stets ein wesentlicher Überdruck gegen den Förderraum
4 aufgebaut ist.The diagram according to FIG. 2 schematically shows the differential pressure on the membrane
Plotted over the stroke of the front dead center VT to the rear dead center HT,
Here, the differential pressure on the membrane alone due to the previously
described
Im Diagramm gemäß Fig. 3 ist bei Vakuumbedingungen auf der Saugseite
gleichfalls der Differenzdruck an der Membran 1 ( Druck im Hydrauliköl ) dargestellt.
Der Differenzdruck wird durch Federkraft erzeugt. Darüber hinaus ist der
effektive Haltedruck des Leckergänzungsventils 15 dargestellt als Summe aus
dem Differenzdruck an der Membran 1und dem Haltedruck des Leckergänzungsventils
15 (siehe Fig. 1). Er beträgt stets wenigstens 1 bar. Hierbei kann die Ausgestaltung
beispielsweise derart getroffen sein, daß der Differenzdruck an der
Membran 1 mindestens 0,8 bar beträgt und daß der Haltedruck des Leckergänzungsventils
15 mit ca. 0,3 bar bemessen ist. Der effektive Haltedruck beträgt
dann im hinteren Totpunkt HT der Membran 1 mindestens 1,1 bar. Bei Leckergänzung
ist die Membran 1 früher in ihrem hinteren Totpunkt als der Kolben 6. Der
Druck im Hydrauliköl fällt dann auf 0,7 bar absolut bzw. auf einen Unterdruck von
0,3 bar ab.In the diagram of FIG. 3 is at vacuum conditions on the suction side
also shown the differential pressure at the diaphragm 1 (pressure in the hydraulic oil).
The differential pressure is generated by spring force. In addition, the
effective holding pressure of the leak-
Fig. 4 zeigt die Membran 1 in ihrer hydraulikseitigen Anlage, d.h. in ihrem hinteren
Totpunkt HT. Hierbei ist die Ausgestaltung derart getroffen, daß der Pumpenkörper
2 zusammen mit der hinteren Membrankopplungsscheibe 11 eine nahezu
spaltfreie Fläche zur Abstützung der Membran 1 bildet. Dadurch kann die Membran
im Stillstand Differenzdrücke von bis zu 400 bar ertragen, ohne daß sie
Schaden leidet.Fig. 4 shows the
Bei der aus Fig. 5 ersichtlichen Ausführungsform ist die dargestellte Membran 1' als Wellenmembran ausgebildet. diese besitzt aufgrund ihrer Ausgestaltung eine solche Eigensteifigkeit, daß diese die Funktion der zuvor beschriebenen Druckfeder 13 erfüllt und zum Aufbringen der gewünschten Federkraft auf die Membran 1' genutzt werden kann. Hierbei verdeutlichen die gestrichelten Linien den Arbeitsbereich einer derartigen Wellenmembran 1'. In the embodiment shown in FIG. 5, the illustrated membrane 1 'is designed as a wave membrane. this has a design due to their design Such inherent rigidity, that this the function of the compression spring described above 13 fulfilled and for applying the desired spring force on the membrane 1 ' can be used. Here, the dashed lines illustrate the work area such a wave membrane 1 '.
Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 6 weist die dargestellte
Membran 1" integrierte Tellerfedern 16 auf. Diese können z.B. in eine Elastomermembran
einvulkanisiert sein und erfüllen gleichfalls die Funktion dahingehend,
daß sie die Membran in Richtung ihres Saughubes mit einer starken Federkraft
vorspannen. Auch hier verdeutlichen die gestrichelten Linien den Arbeitsbereich
einer solchen Membran 1".In the modified embodiment of FIG. 6, the illustrated
Fig. 7 schließlich verdeutlicht schematisch den nutzbaren Arbeitsbereich einer der
zuvor beschriebenen Membranen 1' bzw. 1".Finally, FIG. 7 schematically illustrates the usable working area of one of the
previously described
Hinsichtlich vorstehend nicht im einzelnen näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche sowie auf die Zeichnung verwiesen.With regard to features of the invention which are not explained in greater detail above is moreover explicitly on the claims and on the drawing directed.
Claims (16)
dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) mittels Federkraft so stark vorgespannt ist, daß sie eine beträchtliche Druckkraft auf die im Hydraulikraum (5) befindliche Hydraulikflüssigkeit ausübt und daß somit im Hydraulikraum (5) ein wesentlicher Überdruck gegen den Förderraum (4) aufgebaut ist.Hydraulically driven diaphragm pump with a diaphragm clamped on the edge side between a pump body (2) and a pump cover (3), which separates a delivery chamber (4) from a hydraulic chamber (5) and is biased in the direction of its suction stroke by spring force, and with a hydraulic diaphragm drive in Shape of an oscillating displacer piston (6) which is displaceable in the pump body (2) between a reservoir space (8) for the hydraulic fluid and the hydraulic space (5),
characterized in that the membrane (1) is biased by spring force so strong that it exerts a considerable compressive force on the in the hydraulic chamber (5) located hydraulic fluid and thus in the hydraulic chamber (5) has a substantial overpressure against the delivery chamber (4) is constructed ,
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