[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Förderung insbesondere pastöser
Medien mit einer ersten Membranpumpe, die eine in einem Gehäuse eingespannte Membran
und einen mechanisch betätigbaren Verstellkolben aufweist, der über eine in einem
zwischen diesem und der Membran in dem Gehäuse eingearbeiteten Freiraum eingefülltes,
ein hydraulisches Gestänge bildende Flüssigkeit auf die Membran einwirkt und wobei
der Freiraum über ein in einer Rücklaufleitung eingesetztes einstellbares Druckbegrenzungsventil
an einen Vorratsraum für die Flüssigkeit angeschlossen ist.
[0002] Durch die DE-19 514 316-C1 ist eine Membranpumpe dieser Art bekannt. In der Praxis
hat sich diese Membranpumpvorrichtung zwar bewährt, da die Membran jedoch eine Hubbewegung
ausführt, ist eine pulsierende Förderung unumgänglich. Des weiteren ist von Nachteil,
daß mit solchen Pumpen hochviskose Medien nicht in großen Mengen gefördert werden
können, da sich in diesem Fall die Pulsationen sehr stark auswirken und insbesondere
bei auszuführenden Beschichtungsarbeiten keine zufriedenstellende Arbeitsergebnisse
zu erzielen sind. Zwischen den unvermeidbaren Druckspitzen steht nämlich nur eine
geringe Menge des zu verarbeitenden Mediums zum Auftragen zur Verfügung. Außerdem
sind konstruktive Maßnahmen zu treffen, daß der Druckraum der Membranpum keine Toträume
aufweist, damit der Unterdruck möglichst frühzeitig aufzubauen ist. Dies wiederum
erfordert es, das Fördervolumen klein zu bemessen und Kegelventile, die einem hohen
Verschleiß unterworfen sind, einzusetzen. Dadurch bedingte Betriebsstörungen und Unterbrechungen
sind oftmals die Folge.
[0003] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fördervorrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen, bei der in jedem Druckbereich nur geringe Pulsationen des geförderten
Mediums auftreten, so daß stets ein gutes Spritzbild gegeben ist. Vor allem aber soll
erreicht werden, daß trotz niederer Hubfrequenzen auch hochviskose Medien angesaugt
und kontinuierlich gefördert werden können, ohne daß es dazu eines großen baulichen
Aufwandes bedarf.
[0004] Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Fördervorrichtung der vorgenannten Art dadurch
erreicht, daß der ersten Membranpumpe eine in gleicher Weise gestaltete zweite Membranpumpe
zugeordnet ist, deren Verstellkolben um 180° versetzt zu dem Verstellkolben der ersten
Membranpumpe antreibbar ist, deren Fördervolumen kleiner bemessen ist als das Fördervolumen
der ersten Membranpumpe und deren Freiraum über das Druckbegrenzungsventil der ersten
Membranpumpe mit dem Vorratsraum der Flüssigkeit verbunden ist, und daß der Druckraum
der ersten Membranpumpe über einen Förderkanal, in den ein Rückschlagventil eingesetzt
ist, mit dem Druckraum der zweiten Membranpumpe verbunden und dieser über eine Förderleitung
mit einem Arbeitsgerät, beispielsweise einer Spritzpistole, in Verbindung steht.
[0005] Zweckmäßig ist es hierbei, das Fördervolumen der zweiten Membranpumpe in Abhängigkeit
von dem Durchmeser und/oder dem Verstellweg des Verstellkolbens einzustellen, wobei
das Fördervolumen der zweiten Membranpumpe etwa der Hälfte des Fördervolumens der
ersten Membranpumpe entsprechen sollte.
[0006] Angebracht ist es ferner, die Freiräume der beiden Membranpumpen jeweils über einen
mit einem Rückschlagventil versehenen Kanal an eine dem Druckbegrenzungsventil zugeordnete
Rücklaufleitung anzuschließen, und die Membrane der beiden Membranpumpen in einer
Ebene achsparallel mit seitlichem Abstand zueinander in dem vorzugsweise zweiteiligen
Gehäuse einzuspannen.
[0007] Die Verstellkolben der beiden Membranpumpen können über auf einer gemeinsamen Antriebswelle
um 180° versetzt zueinander angeordnete Exzenterscheiben oder mittels einer durch
eine Servoeinrichtung verstellbaren Wippe angetrieben werden, es ist aber auch möglich,
die Verstellkolben in Fluchtrichtung zueinander in dem Gehäuse anzuordnen und durch
eine auf einer zwischen diesen und achssenkrecht zu diesen eingesetzten Antriebswelle
angebrachten Exzenterscheibe anzutreiben und der den Verstellkolben der zweiten Membranpumpe
aufnehmenden Zylinderraum über eine Leitung mit dem deren Membran zugeordenten Freiraum
zu verbinden.
[0008] Auch sollte den beiden Membranpumpen ein gemeinsamer in dem Gehäuse vorgesehener
Vorratsraum für die Flüssigkeit zugeordnet sein, in den die Verstellkolben teilweise
einführbar sind, und die Förderleitung der zweiten Membranpumpe sollte ein Rückschlagventil
aufweisen.
[0009] Wird eine Vorrichtung zur Förderung insbesondere pastöser Medien gemäß der Erfindung
ausgebildet, so ist es mit geringem baulichen Aufwand möglich, einen Förderstrom zu
erzeugen, der in jedem Druckbereich nahezu keine Pulsationen aufweist. Das aus dem
Druckraum der ersten Membran ausgestoßene Medium wird nämlich nur zum Teil sofort
dem Arbeitsgerät zugeführt, der andere Teil wird je nach Größe des Hubvolumens der
zweiten Membranpumpe in deren Druckraum zwischengelagert und erst während eines Saughubes
der Membran der ersten Membranpumpe wiederum von der Membran der zweiten Membranpumpe
beaufschlagt und dem Arbeitsgerät zugeführt, so daß der Förderstrom in einem erheblichen
Maße geglättet wird und insbesondere Beschichtungsarbeiten kontinuierlich ausgeführt
werden können, ohne daß das Arbeitsergebnis beeinträchtigt wird.
[0010] Durch das an die beiden Druckräume der Membranpumpe angeschlossene Druckbegrenzungsventil
kann dabei nicht nur stufenlos der Staudruck an dem Arbeitsgerät eingestellt und somit
auf die jeweils auszuführenden Arbeiten angepaßt werden, sondern die Vorrichtung regelt
sich auch selbsttätig in Abhängigkeit des Staudruckes, und zwar bei kontinuierlicher
Förderung. In den beiden Freiräumen der Membranpumpen stellt sich nämlich jeweils
der gleiche Druck ein, Druckspitzen werden dadurch zuverlässig vermieden.
[0011] Da mit der vorschlagsgemäß ausgebildeten Vorrichtung auch pastöse Medien in großen
Mengen gefördert werden können, wird der Einsatzbereich der Fördervorrichtung in einem
erheblichen Maße gesteigert. Auch ist die Störanfälligkeit gering und ein äußerst
zufriedenstellendes Spritzbild ist gegeben, bei geringem baulichen Aufwand wird demnach
eine Vorrichtung geschaffen, die in sehr vorteilhafter Weise vielseitig einsetzbar
ist.
[0012] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der gemäß der Erfindung ausgebildeten
Fördervorrichtung dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei
zeigt, jeweils in einem Axialschnitt:
- Figur 1
- die aus zwei zusammenwirkenden Membranpumpen bestehende Vorrichtung, deren Verstellkolben
durch Exzenterscheiben antreibbar sind,
- Figur 2
- die Fördervorrichtung nach Figur 1 mit durch eine Wippe antreibbarer Verstellkolben,
und
- Figur 3
- eine Fördervorrichtung gemäß Figur 1 mit axial hintereinander angeordneten gemeinsam
durch eine Exzenterscheibe antreibbaren Verstellkolben.
[0013] Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte und mit 1 bzw. 1' bezeichnete Vorrichtung
dient zur Förderung insbesondere hochviskoser Medien aus einem Vorratsbehältnis 4
zu einem z.B. als Spritzpistole ausgebildeten Arbeitsgerät 2, das über eine Schlauchleitung
3 an die Vorrichtung 1 angeschlossen ist, und besteht im wesentlichen aus einer ersten
Membranpumpe 21 und einer zweiten Membranpumpe 31, die gemeinsam in einem zweiteiligen
Gehäuse 11 eingebaut sind. Die Membranpumpen 21 und 31 weisen jeweils einen zwischen
den beiden Gehäuseteilen 11' und 11'', die mittels Schrauben 12 fest miteinander verbunden
sind, eingespannte Membran 22 bzw. 32 sowie diesen zugeordneten Verstellkolben 23
bzw. 33 auf, die über in zwischen diesen und den Membrane 22 bzw. 32 vorgesehenen
Freiräume 24 bzw. 34 befindliche Flüssigkeitsäulen, die jweils ein hydraulisches Gestänge
bilden, auf die Membrane 22 bzw. 32 einwirken. Außerdem sind die Membranpumpen 21
und 31 mit Druckräumen 25 bzw. 35 versehen.
[0014] Die Verstellkolben 23 und 33 werden über Exzenterscheiben 43 bzw. 44 angetrieben,
die gemeinsam auf einer mittels Wälzlager 42 in dem Gehäuse 11 abgestützten Antriebswelle
41 angeordnet sind. Die Exzenterscheiben 43 und 44 wirken jedoch um 180° versetzt
auf die Verstellkolben 23 bzw. 33 ein, so daß diese gegenläufig zueinander verstellt
werden.
[0015] In dem Gehäuse 11 ist des weiteren ein Vorratsraum 13 für die in den Freiräumen 24
und 34 befindliche Flüssigkeit vorgesehen, die über eine Rücklaufleitung 14, die mittels
zweier Kanäle 16 und 18 an die Freiräume 24 bzw. 34 angeschlossen und mit einem Druckbegrenzungsventil
15 ausgestattet ist, in den Vorratsraum 13 gelangen kann. Um Flüssigkeit selbsttätig
in den Freiräumen 24 und/oder 34 einbringen zu können, sind die Verstellkolben 23
und 33 mit schlitzartigen Ausnehmungen 30 bzw. 40 versehen, über die beim Eintauchen
der Verstellkolben 23 bzw. 33 in den Vorratsraum 13 Flüssigkeit in die Freiräume 24
bzw. 34 einströmen kann.
[0016] Die beiden Druckräume 25 und 35 der Membranpumpen 21 und 31 sind durch einen Förderkanal
26 miteinander verbunden, in dem ein Rückschlagventil 27 eingesetzt ist. Außerdem
sind die beiden Kanäle 16 und 18 mit Rückschlagventilen 17 bzw. 19 ausgestattet, und
zur Unterstützung der Rückführung der Membran 22 der ersten Membranpumpe 21 dient
eine Rückstellfeder 28, die auf die Membran 22 einwirkt.
[0017] Wird die Antriebswelle 41 angetrieben, so werden durch die Exzenterscheiben 43 und
44 die Verstellkolben 23 und 33 der ersten Membranpumpe 21 und der zweiten Membranpumpe
31 um 180° versetzt zueinander betätigt. Bei einem Saughub der Membran 22 der ersten
Membranpumpe 21 wird hierbei über ein Einlaßventil 29 das zu fördernde Medium aus
dem Vorratsbehälter 4 angesaugt und in den Druckraum 25 eingebracht. Bei einem Druckhub
der Membran 22 wird das in diesem befindliche Medium bei geschlossenem Einlaßventil
29 über den Förderkanal 26 - dabei öffnet sich das Rückschlagventil 27 selbsttätig
- teilweise in den Druckraum 35 der zweiten Membranpumpe 31 gedrückt und teilweise
über die Schlauchleitung 3 dem Arbeitsgerät 2 zugeführt. Der Verstellkolben 33 der
zweiten Membranpumpe 31 kann, da die Exzenterscheibe 44 gegenüber der Exzenterscheibe
43 um 180° versetzt angeordnet ist, in Richtung der Antriebswelle 41 ausweichen. Bei
dem nachfolgenden Saughub der Membran 22 der ersten Membranpumpe 21 führt dagegen
die Membran 32 der zweiten Membranpumpe 31 einen Druckhub aus, das in dem Druckraum
35 der zweiten Membranpumpe 31 befindliche Medium wird somit in dem Intervall zwischen
zwei Druckhüben der ersten Membranpumpe 21 unter Druck dem Arbeitsgerät 2 zugeführt,
so daß keine Pulsationen feststellbar und somit eine konstante Förderung des Mediums
zu dem Arbeitsgerät 2 gegeben ist.
[0018] Wird z. B. bei geschlossenem Arbeitsgerät 2 ein Staudruck aufgebaut, durch den sich
der Druck in den Druckräumen 25 und 35 sowie den Freiräumen 24 und 34 der Membranpumpen
21 und 31 erhöhen wird, so spricht das an diese angeschlossene Druckbegrenzungsventil
15 an und der Druck in den Freiräumen 24 und 34 wird sofort selbsttätig, da das Druckbegrenzungsventil
15 öffnet, auf den vorgegebenen Wert begrenzt. Da der Druck in den Druckräumen 25
und 35 sowie den Freiräumen 24 und 34 stets gleich hoch ist, werden somit Druckspitzen,
die zu Beschädigungen führen können, vermieden.
[0019] Bei der Ausgestaltung nach Figur 2 ist zum Antrieb der Verstellkolben 23 und 24 eine
auf einem Bolzen 46 verschwenkbar gelagerte Wippe 45 vorgesehen, die durch eine Servoeinrichtung
47 antreibbar ist. Die Servoeinrichtung 47 besteht hierbei aus einem meinem Zylinder
48 eingesetzten, beidseitig durch wechselweise Zufuhr eines Druckmittels in die Druckräume
51 oder 52 einströmendes Druckmittel beaufschlagbaren Kolben 49, dessen Kolbenstange
50 auf die Wippe 45 einwirkt. Außerdem sind den Verstellkolben 23 und 33 der Membranpumpen
21 und 31 Rückstellfedern 53 und 54 zugeordnet, die auf die Verstellkolben 23 bzw.
33 einwirken und sich an dem Gehäuse 11 abstützen. Des weiteren ist bei dieser Ausgestaltung
in einen Kanal 20, durch den der Druckraum 35 der zweiten Membranpumpe 31 mit der
Schlauchleitung 3 verbunden ist, ein Rückschlagventil 36 eingebaut, durch das der
Druck bei geschlossenem Arbeitsgerät 2 in der Schlauchleitung 3 eingesperrt wird.
[0020] Bei der Vorrichtung 1' nach Figur 3 ist der Verstellkolben 33' der zweiten Membranpumpe
31' in Achsrichtung der ersten Membranpumpe 21 angeordnet und die beiden Membranpumpen
21 und 31' sind gemeinsam mittels der Exzenterscheibe 43'antreibbar, die auf der Antriebswelle
41' angebracht ist. Der den Verstellkolben 33' der zweiten Membranpumpe 31' aufnehmende
Zylinderraum 37 ist hierbei über eine Leitung 38 mit dem Freiraum 34' verbunden, so
daß die Verstellbewegungen des Verstellkolbens 33' über das zwischen diesem und der
Membran 32 sich befindende hydraulische Gestänge auf diese übertragen werden. Die
Vorrichtung 1' ist in gleicher Weise wirksam wie die Vorrichtung 1 nach den Figuren
1 und 2.
1. Vorrichtung (1) zur Förderung insbesondere pastöser Medien mit einer ersten Membranpumpe
(21), die eine in einem Gehäuse (11) eingespannte Membran (22) und einen mechanisch
betätigbaren Verstellkolben (23) aufweist, der über eine in einen zwischen diesem
und der Membran (22) in dem Gehäuse (11) eingearbeiteten Freiraum (24) eingefülltes,
ein hydraulisches Gestänge bildende Flüssigkeit auf die Membran (22) einwirkt und
wobei der Freiraum (24) über ein in einen Verbindungskanal (14) eingesetztes einstellbares
Druckbegrenzungsventil (15) an einen Vorratsraum (13) für die Flüssigkeit angeschlossen
ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der ersten Membranpumpe (21) eine in gleicher Weise gestaltete zweite Membranpumpe
(31) zugeordnet ist, deren Verstellkolben (33) um 180° versetzt zu dem Verstellkolben
(23) der ersten Membranpumpe (21) antreibbar ist, deren Fördervolumen kleiner bemessen
ist als das Fördervolumen der ersten Membranpumpe (21) und deren Freiraum (34) über
das Druckbegrenzungsventil (15) der ersten Membranpumpe (21) mit dem Vorratsraum (13)
der Flüssigkeit verbunden ist, und daß der Druckraum (25) der ersten Membranpumpe
(21) über einen Förderkanal (26), in den ein Rückschlagventil (27) eingesetzt ist,
mit dem Druckraum (35) der zweiten Membranpumpe (31) verbunden und dieser über eine
Förderleitung (3) mit einem Arbeitsgerät, beispielsweise einer Spritzpistole (2),
in Verbindung steht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Fördervolumen der zweiten Membranpumpe (31) in Abhängigkeit von dem Durchmesser
und/oder dem Verstellweg der Verstellkolbens (33) einstellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Fördervolumen der zweiten Membranpumpe (31) etwa der Hälfte des Fördervolumens
der ersten Membranpumpe (21) entspricht.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Freiräume (24, 34) der beiden Membranpumpen (21, 31) jeweils über einen mit
einem Rückschlagventil (17 bzw. 19) versehenen Kanal (16 bzw. 18) an eine dem Druckbegrenzungsventil
(15) zugeordnete Rücklaufleitung (14) angeschlossen sind.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Membrane (22, 23) der beiden Membranpumpen (21, 31) in einer Ebene achsparallel
mit seitlichem Abstand zueinander in dem vorzugsweise zweiteiligen Gehäuse (11) eingespannt
sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellkolben (23, 33) der beiden Membranpumpen (21, 31) über auf einer gemeinsamen
Antriebswelle (41) um 180° versetzt zueinander angeordnete Exzenterscheiben (43, 44)
oder mittels einer durch eine Servoeinrichtung (47) verstellbaren Wippe (45) antreibbar
sind.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellkolben (23, 33) der beiden Membranpumpen (21, 31') in Fluchtrichtung
zueinander in dem Gehäuse (11) angeordnet und durch eine auf einer zwischen diesen
und achssenkrecht zu diesen eingesetzten Antriebswelle (41') angebrachten Exzenterscheibe
(42') antreibbar sind und daß der den Verstellkolben (33') der zweiten Membranpumpe
(31') aufnehmende Zylinderraum (37) über eine Leitung (38) mit dem deren Membran (32)
zugeordenten Freiraum (34) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß den beiden Membranpumpen (21, 31) ein gemeinsamer in dem Gehäuse (11) vorgesehener
Vorratsraum (13) für die Flüssigkeit zugeordnet ist, in den die Verstellkolben (23,
33) der Membranpumpe (21, 31) teilweise einführbar sind.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderleitung (3) der zweiten Membranpumpe (31) mit einem Rückschlagventil
(36) versehen ist.