Hydraulisch angetriebene Membranpumpe

Abstract

 Hydraulisch angetriebene Membranpumpe mit einer randseitig zwischen einem Pumpenkörper (10) und einem Pumpendeckel (12,14) eingespannten Membran (16,18), die einen getrennte Ein- und Auslasskanäle für ein zu förderndes Medium aufweisenden Förderraum von einem Hydraulikraum (36,38) trennt und von einem hydraulischen Membranantrieb in Form eines oszillierenden Verdrängerkolbens (40) zwischen einer Saughub- und einer Druckhubgrenzstellung hin- und her bewegbar ist, wobei ein stabartiger Schieber (48) auf der hydraulikraumseitigen Seite mit der Membran verbunden und in einer Führungsbohrung (56) des Pumpenkörpers geführt ist, der in eine Saughubgrenzstellung der Membran ein Reservoir für Hydraulikflüssigkeit (42) mit dem Hydraulikraum (36) über ein Saugventil (66) verbindet, wobei der stabartige Schieber einen mit dem Hydraulikraum in Verbindung stehenden Abschnitt der Führungsbohrung (56) über eine Gehäusebohrung (60,61) mit dem Reservoir verbindet, wenn sich die Membran in einer Druckhubgrenzstellung befindet, und ein der Membran zugekehrter Abschnitt des stabartigen Schiebers einen kleineren Durchmesser aufweist, der eine zum Saugventil führende zweite Bohrung (64) freigibt, wenn sich die Membran in der Saughubgrenzstellung befindet zwecks Verbindung des Saugventils mit der Führungsbohrung und über diese mit dem Hydraulikraum.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Derartige Membranpumpen, zumeist Doppelmembranpumpen, sind in verschiedensten Ausführungsformen bekannt geworden. In DE 43 27 969 wird eine Membranpumpe beschrieben, bei der ein stabartiger Schieber in einer Bohrung des Pumpenkörpers geführt und mit der Membran mittig verbunden ist. Der Schieber führt dabei während des Saug- und Druckhubes der Membran eine entsprechende translatorische Bewegung in der Führungsbohrung aus. In einer Saughubgrenzstellung verbindet der Schieber einen zu einem Saugventil führenden Kanal mit dem Hydraulikraum der Pumpe. Führt der Hydraulikkolben weiter seinen Hub aus, wenn die Membran bereits ihre Grenzstellung oder ihre Anlage an der Anlagefläche am Pumpenkörper erreicht hat, verhindert das Ventil, dass Luft angesaugt bzw. ein Vakuum gebildet wird, in dem Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikreservoir nachströmt. In der entgegengesetzten Grenzstellung der Membran sorgt der Schieber dafür, dass Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikraum über einen zweiten Einströmkanal in das Reservoir gedrückt wird, sollte bei Erreichen der Membran an dem anderen Anschlag der Hydraulikkolben seinen Hub noch nicht beendet haben.

[0003] Aus der Firmenschrift der Firma GEHO "Kolbenmembranpumpe Typ ZPM" ist ferner bekannt, mit der Membran mittig eine Stange zu verbinden, welche mit Näherungssensoren zusammenarbeitet, die ihrerseits Ventile steuern, um ein Nachsaugen bzw. Herausdrücken von Hydraulikflüssigkeit zu bewerkstelligen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass mit einfachen mechanischen Mitteln ein Flüssigkeitsausgleich im Hydraulikraum erhalten wird.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0006] Bei der Erfindung ist der stabartige Schieber in einer Führungsbohrung geführt, die sich im Hydraulikraum befindet. In der Saughubgrenzstellung sorgt der Schieber dafür, dass eine erste Bohrung mit dem Saugventil, das vorzugsweise im Reservoir angeordnet ist, verbunden wird, um ggf. Hydraulikflüssigkeit aus dem Reservoir nachzusaugen. In der Druckhubgrenzstellung wird eine zweite Bohrung mit der Führungsbohrung verbunden. Die zweite Bohrung ist ebenfalls mit dem Reservoir verbunden, so dass in der beschriebenen Stellung Hydraulikflüssigkeit in das Reservoir strömen kann, wenn eine entsprechende Verdrängung durch den Hydraulikkolben stattfindet.

[0007] Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist ein der Membran zugekehrter Teil des stabartigen Schiebers einen im Durchmesser kleineren Abschnitt auf, der eine zum Schieberventil führende zweite Bohrung überdeckt, wenn sich die Membran in der Saughubgrenzstellung befindet zwecks Verbindung des Saugventils mit der Führungsbohrung und damit mit dem Hydraulikraum. In diesem Fall bildet der Schieber auch ein zweites Ventil, das während des Saughubs der Membran das Einströmen von Hydraulikflüssigkeit aus dem Reservoir in den Hydraulikraum verhindert.

[0008] Die beschriebene Konstruktion ist denkbar einfach und arbeitet absolut sicher. In beiden Fällen wird die Ventilwirkung wegabhängig bewerkstelligt, wobei zwecks Abgabe von Hydraulikflüssigkeit in das Reservoir der Schieber selbst als Ventil wirkt, mithin ein zweites Ventil nicht erforderlich ist.

[0009] Nach einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung sind erste und zweite Bohrung in einem Bauteil geformt, das auch die Führungsbohrung aufweist und das auf der Seite des Reservoirs im Inneren des Hydraulikraums, vorzugsweise an der Wand, die den Hydraulikraum vom Reservoir (Wasserkasten) trennt. Das Bauteil kann einen Flansch aufweisen, der gegen die reservoirseitige Wand des Pumpenkörpers zur Anlage gebracht wird, wenn das Bauteil durch eine Öffnung in der Wand in den Hydraulikraum hineingeführt ist. Das Saugventil kann an dem Flansch angebracht werden. Die Einheit aus Bauteil und Saugventil kann separat gefertigt und anschließend auf einfache Weise am Pumpenkörper durch Verschraubung befestigt werden.

[0010] Der stabartige Schieber ist nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung mit einer Platte verbunden, beispielsweise über eine Schraubverbindung, die in die vorzugsweise vorgeformte Membran einvulkanisiert ist. Auf der Saugseite weist der Pumpenkörper vorzugsweise eine gerade Kegelfläche auf, an die sich die Membran anlegen kann, wenn die Membran ihre Saughubgrenzstellung erreicht oder überschreitet. Eine Beschädigung der Membran kann dadurch vermieden werden. Der Kanal zwischen dem Saughubraum und dem Hydraulikraum wird vorzugsweise über eine im Durchmesser große Bohrung hergestellt, welche den stabartigen Schieber umgibt.

[0011] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

[0012] Die einzige Zeichnung zeigt eine Doppelmembranpumpe nach der Erfindung.

[0013] Es versteht sich, dass das Prinzip der Erfindung auch bei einfach wirkenden Ein- und Mehrzylinderpumpen verwendet werden kann.

[0014] Zwischen einem Pumpenkörper 10 und einem Pumpendeckel 12 bzw. 14 ist eine vorgeformte Membran 16 bzw. 18 eingespannt. Die Vorformung ist an der Membran 16 zu erkennen, die in der Druckhubgrenzstellung eine umlaufende Sicke 20 bildet.

[0015] Im Pumpendeckel 12 bzw. 14 befindet sich ein Pumpenraum 22 bzw. 24, welcher über ein Kugelventil 26 bzw. 28, 30 bzw. 32 mit der Ansaug- und Druckseite der Pumpe verbunden ist. Der Aufbau ist konventionell und soll daher nicht weiter beschrieben werden.

[0016] Im Pumpenkörper 10 ist ein Zylinder 34 angeordnet, der an einem Ende mit einem Hydraulikraum 36 und zum anderen Ende hin mit einem Hydraulikraum 38 in Verbindung steht. Im Zylinder befindet sich ein Kolben 40, der von einem nicht gezeigten Antrieb oszillierend angetrieben wird, um die Hydraulikräume 36, 38 wahlweise unter Druck bzw. Unterdruck zu setzen. Dadurch werden die Membranen 16, 18 in bekannter Weise oszillierend zwischen den Grenzstellungen bewegt, wie dies ebenfalls allgemein bekannt ist.

[0017] Auf dem Pumpenkörper 10 befindet sich ein Kasten 42, der mit Hydraulikflüssigkeit 44, z. B. Wasser, gefüllt ist. Im Betrieb sind die Hydraulikräume 36, 38 ebenfalls mit Hydraulikflüssigkeit vollständig aufgefüllt.

[0018] Nachstehend wird nur der linke Pumpenteil näher beschrieben. Der rechte ist identisch ausgebildet, so dass alle Ausführungen naturgemäß auch für den rechten Pumpenteil gelten.

[0019] In die Membran 16 ist ein Metallteller 46 einvulkanisiert. Ein stangenartiger Schieber 48 ist über eine Schraubverbindung 50 mit dem Teller 46 verbunden. Der Schieber 48 weist einen ersten Abschnitt 52 und einen zweiten Abschnitt 54 auf. Der zweite Abschnitt ist in einer Führungsbohrung 56 eines Bauteils 58 geführt. Der Abschnitt 52 hat einen kleineren Durchmesser als der Abschnitt 54. In die Führungsbohrung 56 münden zwei Bohrungen 60, 61.

[0020] Das Bauteil 58 ist durch eine Öffnung in einer Wandung 62 hindurchgeführt, die den Wasserkasten 42 vom Hydraulikraum 36 trennt. Das Bauteil 58 weist einen Flansch 64 auf, der auf der Wasserkastenseite gegen die Wand 62 zu liegen kommt und dort mittels Schrauben befestigt ist. Mit dem Flansch ist auch ein Ventil 66 verbunden, das eine Rückschlagfunktion ausübt, wobei seine Kugel normalerweise mittels Federdruck an einem oberen Dichtsitz liegt. Somit verhindert das Ventil, dass Hydraulikflüssigkeit vom Hydraulikraum 36 zum Wasserkasten 42 strömt, wenn ein entsprechender Druck im Hydraulikraum 36 aufgebaut wird.

[0021] Die Funktion der soeben beschriebenen Teile lässt sich an der Zeichnung gut erkennen. In der Saughubgrenzstellung der Membran 16, die auf der linken Pumpenanordnung dargestellt ist, gibt der Abschnitt 52 des Schiebers 48 die Verbindung zwischen Bohrung 64 und Hydraulikraum 36 frei. Da im Hydraulikraum 36 Unterdruck herrscht, wird auf diese Weise Hydraulikflüssigkeit 44 nachgeholt, wenn dies aufgrund der im Hydraulikraum 36 befindlichen Flüssigkeitsmenge erforderlich ist. Dies ist durch Pfeile angedeutet.

[0022] Während der Druckhubbegrenzstellung wird die Bohrung 61 mit dem zugehörigen Hydraulikraum, siehe rechte Seite der Figur, verbunden, so dass Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikraum in den Wasserkasten 12 eingeschoben werden kann, um eine Überfüllung des Hydraulikraumes, z. B. infolge von Undichtigkeiten, zu verhindern. Mithin ist beim Betrieb der beschriebenen Pumpe ein Flüssigkeitsausgleich in jeder Endlage der Membrane sichergestellt.

[0023] Es versteht sich, dass die Betätigung des Hydraulikkolbens 40 in geeigneter bekannter Weise erfolgt. Ferner kann eine Sicherheitseinrichtung vorgesehen werden für den Fall des Membranbruches, welche diesen rechtzeitig anzeigt und ggf. verhindert, dass Hydraulikflüssigkeit in den Pumpenraum 22 bzw. 24 strömt.

Ansprüche

1. Hydraulisch angetriebene Membranpumpe mit einer randseitig zwischen einem Pumpenkörper und einem Pumpendeckel eingespannten Membran, die einen getrennte Ein- und Auslasskanäle für ein zu förderndes Medium aufweisenden Förderraum von einem Hydraulikraum trennt und von einem hydraulischen Membranantrieb in Form eines oszillierenden Verdrängerkolbens zwischen einer Saughub- und einer Druckhubgrenzstellung hin- und her bewegbar ist, wobei ein stabartiger Schieber auf der hydraulikraumseitigen Seite mit der Membran verbunden und in einer Führungsbohrung des Pumpenkörpers geführt ist, der in einer Saughubgrenzstellung der Membran ein Reservoir für Hydraulikflüssigkeit mit dem Hydraulikraum über ein Saugventil verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der stabartige Schieber (48) einen mit dem Hydraulikraum (36) in Verbindung stehenden Abschnitt der Führungsbohrung (56) über eine Gehäusebohrung (61) mit dem Reservoir (42) verbindet, wenn sich die Membran (16) in einer Druckhubgrenzstellung befindet und ein der Membran (16) zugekehrter Abschnitt (52) des stabartigen Schiebers (48) einen kleineren Durchmesser aufweist, der eine zum Saugventil (66) führende zweite Bohrung (60) freigibt, wenn sich die Membran (16) in der Saughubgrenzstellung befindet zwecks Verbindung des Saugventils (66) mit der Führungsbohrung (56) und über diese mit dem Hydraulikraum (36).

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweite Bohrung (61, 60) in einem Bauteil (58) geformt sind, das auch die Führungsbohrung (56) aufweist und das auf der Seite des Reservoirs (42) im Inneren des Hydraulikraums (36) angebracht ist.

3. Membranpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (58) einen Flansch (64) aufweist, der gegen die reservoirseitige Wand (62) des Pumpenkörpers (10) zur Anlage gebracht ist, wenn das Bauteil (58) durch eine Öffnung in der Wand (62) in den Hydraulikraum (36) hinein geführt ist.

4. Membranpumpe nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (66) am Flansch (64) angebracht bzw. in eine Öffnung des Flansches (64) eingesteckt ist.

5. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Membran (16) eine Platte (46) einvulkanisiert ist und der stabförmige Schieber (52) mit der Platte (46) verbunden ist, vorzugsweise durch Verschraubung.

6. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (16, 18) vorgeformt ist und die saughubseitige Anschlagfläche von einer im Schnitt geraden Kegelfläche gebildet ist, welche eine zum Hydraulikraum (36, 38) mündende Bohrung umgibt, welche ihrerseits den stabförmigen Schieber konzentrisch umgibt.

Zeichnung