MEMBRANPUMPE MIT EINER FUNKTIONSSICHEREN MEMBRANLAGENSTEUERUNG

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranpumpe (1) mit einem Förderraum (3) und einem Arbeitsraum (5), wobei der Arbeitsraum mit einem Hydraulikfluid befüllbar oder befüllt ist und mit einer Druckerzeugungsvorrichtung in Wirkverbindung steht, um das Hydraulikfluid mit einem oszillierenden Druck zu beaufschlagen, weiterhin umfassend
eine Membran (11) mit mindestens einer Membranlage (13) und einem Membrankern (15), die den Förderraum (3) und den Arbeitsraum (5) voneinander trennt, wobei die Membran (11) mit einer Membranrückholeinrichtung (17) umfassend eine Zugstange (19) in Wirkverbindung bringbar ist oder steht, die die Membran (11) in Richtung der Saughubposition mit einer Rückholkraft beaufschlagt bzw. beaufschlagen kann, und weiterhin umfassend einen Vorratsraum (21) zur Aufnahme des Hydraulikfluids, und wobei der Arbeitsraum (5) und der Vorratsraum (21) mittels eines mittels eines Verschlusselements (23) verschlossenen Rückflusskanals (25) miteinander verbunden sind, und wobei das Verschlusselement (23) mit dem Membrankern (15) und der Membranrückholeinrichtung (17) in Wirkverbindung steht, so dass die Rückholkraft und eine durch den Fluiddruck im Arbeitsraum (5) der Rückholkraft entgegenwirkend Druckkraft auf das Verschlusselement (23) wirkt, und wobei bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Auslösekraft als Summe der Rückholkraft und der Druckkraft am Verschlusselement (23) der Rückflusskanal (25) geöffnet wird.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit einer funktionssicheren Membranlagensteuerung.

[0002] Membranpumpen besitzen einen Förderraum mit einem Sauganschluss und einem Druckanschluss sowie einen Arbeitsraum, der durch eine Membran von dem Förderraum getrennt ist. Um ein Medium zu fördern, wird die Membran oszillierend zwischen einer ersten und zweiten Position hin- und her bewegt, in dem der Arbeitsraum mit einem Hydraulikfluid befüllt ist, welches mit einem oszillierenden Druck beaufschlagt wird. Die zwei Positionen der Membran werden dabei meist als Druckhubposition und als Saughubposition bezeichnet.

[0003] Üblicherweise ist der Druckanschluss über ein als Rückschlagventil ausgebildetes Druckventil mit dem Förderraum verbunden und der Sauganschluss über ein ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildetes Saugventil mit dem Förderraum verbunden. Bei der Bewegung der Membran von der ersten in die zweite Position, dem sogenannten Saughub, wird das Volumen des Förderraums vergrößert, wodurch der Druck im Förderraum abfällt. Sobald der Druck im Förderraum unter den Druck in einer mit dem Sauganschluss verbundenen Saugleitung fällt, öffnet sich das Saugventil und über den Sauganschluss wird zu förderndes Medium in den Förderraum eingesaugt. Sobald die Membran sich von der zweiten Position wieder in Richtung der ersten Position bewegt (dies ist der sogenannte Druckhub), verringert sich das Volumen im Förderraum und der Druck im Förderraum steigt an. Das Saugventil wird verschlossen, um ein Zurückströmen des zu fördernden Mediums in die Saugleitung zu verhindern. Sobald der Druck im Förderraum den Druck in einer mit dem Druckanschluss verbundenen Druckleitung überschreitet, wird das Druckventil geöffnet, sodass das im Förderraum befindliches Fördermedium in die Druckleitung gedrückt werden kann.

[0004] Die Membran selbst kann dabei federnd in Richtung der Saughubposition vorgespannt sein. Dabei wird die Membran stets eine Position einnehmen, in der die auf die Membran wirkenden Kräfte sich gegenseitig aufheben. Dabei wirken die von dem Fluiddruck in dem Förderraum und die durch die federnde Vorspannung in Richtung Saughubposition erzeugten Kräfte gegen die von dem Fluiddruck im Arbeitsraum erzeugten Kräfte.

[0005] Die Beaufschlagung des Hydraulikfluids mit einem oszillierenden Druck führt somit zu einer oszillierenden Bewegung der Membran und damit verbunden zu einem oszillierenden Pumpvorgang des Förderfluids aus der Saugleitung in die Druckleitung.

[0006] Hydraulisch betriebene Membranpumpen kommen bevorzugt bei der Förderung von Förderfluiden unter hohen Drücken zum Einsatz, da durch das Hydraulikfluid eine gleichmäßige Belastung der Membran erfolgt und diese somit eine hohe Lebensdauer aufweist.

[0007] Dabei erfolgt die Druckbeaufschlagung des Hydraulikfluids mit dem oszillierenden Druck meist mittels eines beweglichen Kolbens. Dabei kann es vorkommen, dass bei einer starken Verschmutzung des Saugventils oder einer Umströmung des Kolbens die Fluidmenge im Arbeitsraum von der gewünschten Menge abweicht. In diesem Fall kann entweder zu viel Hydraulikfluid im Arbeitsraum angesammelt sein, so dass die Membran über ihre Druckhubposition hinaus ausgelenkt wird, oder es kann zu wenig Hydraulikfluid im Arbeitsraum vorhanden sein, so dass die Membran die Druckhubposition nicht erreichen kann. Im ersten Fall besteht die Gefahr einer übermäßigen Belastung der Membran, die deren Lebensdauer reduziert und zu Beschädigungen führen kann. Im zweiten Fall wird das Fördervolumen pro Hub unerwünscht reduziert.

[0008] Für dieses Problem sind Lösungen im Stand der Technik beschrieben, beispielsweise offenbart DE 10 2013 105 072 A1 eine Lösung, gemäß der eine Bewegung der Membran über die Druckhubposition hinaus einen Durchgang zu einem Vorratsraum des Hydraulikfluids freigegeben wird, so dass der Druck im Arbeitsraum automatisch reduziert wird.

[0009] Idealerweise soll die Versorgung der Membranpumpe unter allen Last- und Betriebsbedingungen gewährleistet sein, um Beschädigungen an den Membranpumpen und insbesondere an der Membran selbst zu vermeiden. Problematisch sind dabei insbesondere Störfälle, die beispielsweise durch eine verschlossene oder verschmutze Saugleitung auftreten können. In diesem Fall befindet sich zu wenig oder kein Förderfluid im Förderraum. Wie beschrieben wirken die von dem Fluiddruck in dem Förderraum und die durch die federnde Vorspannung in Richtung Saughubposition erzeugten Kräfte gegen die von dem Fluiddruck im Arbeitsraum erzeugten Kräfte. Wenn sich jedoch kein oder eine zu geringe Menge an Förderfluid im Förderraum befindet, kann die Membran über die Druckhubposition ausgelenkt werden, da der Fluiddruck im Förderraum zu gering ist.

[0010] Zur Lösung dieses Problems ist es beispielsweise im Stand der Technik bekannt, auf starke Rückholfedern zurückzugreifen. Diese weisen jedoch die Nachteile auf, dass eine starke Kavitation im Förderraum entsteht, die mit einer Schaumbildung und Geräuschentwicklung einhergeht, und die Membran vor allem an den Einspannstellen extremen Belastungen ausgesetzt wird.

[0011] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, und insbesondere eine Membranpumpe zu liefern, die eine Beschädigung der Membran im Störfall verhindert, wobei eine Geräuschentwicklung und Schaumbildung bevorzugt verhindert wird.

[0012] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Membranpumpe mit einem Förderraum und einem Arbeitsraum, wobei der Förderraum einen Druckanschluss und einen Sauganschluss umfasst, und wobei der Arbeitsraum mit einem Hydraulikfluid befüllbar oder befüllt ist und mit einer Druckerzeugungsvorrichtung in Wirkverbindung steht, um das Hydraulikfluid mit einem oszillierenden Druck zu beaufschlagen, weiterhin umfassend eine Membran mit mindestens einer Membranlage und einem Membrankern, die den Förderraum und den Arbeitsraum voneinander trennt, und die von einer Druckhubposition in eine Saughubposition und wieder zurück überführbar ist, wobei das Volumen des Förderraums in der Druckhubposition der Membran kleiner ist als in der Saughubposition, und wobei die Membran mit einer Membranrückholeinrichtung umfassend eine Zugstange in Wirkverbindung bringbar ist oder steht, die die Membran in Richtung der Saughubposition mit einer Rückholkraft beaufschlagt bzw. beaufschlagen kann, und weiterhin umfassend einen Vorratsraum zur Aufnahme des Hydraulikfluids, und wobei der Arbeitsraum und der Vorratsraum mittels eines Verschlusselements verschlossenen Rückflusskanals miteinander verbunden sind, und wobei das Verschlusselement mit dem Membrankern und der Membranrückholeinrichtung in Wirkverbindung steht, so dass die Rückholkraft und eine durch den Fluiddruck im Arbeitsraum der Rückholkraft entgegenwirkend Druckkraft auf das Verschlusselement wirkt, und wobei bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Auslösekraft als Summe der Rückholkraft und der Druckkraft am Verschlusselement der Rückflusskanal geöffnet ist, und wobei Membrankern (15) und Zugstange (19) lösbare miteinander verbunden sind, wobei im verbundenen Zustand von Membrankern (15) und Zugstange (19) der Rückflusskanal (25) geschlossen ist und im nicht verbundenen Zustand der Rückflusskanal (25) geöffnet ist.

[0013] Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines mit dem Membrankern und der Membranrückholeinrichtung in Wirkverbindung stehenden Verschlusselements die auf die Membran wirkenden Kräfte wirksam auf einem vorbestimmten Wert begrenzt werden können, in dem bei einem Überschreiten einer Auslösekraft ein Rückflusskanal geöffnet wird und sich der Fluiddruck im Arbeitsraum reduziert, in dem das Fluid aus dem Arbeitsraum in Vorratsraum fließen kann. Wirken zwei Kräfte in entgegengesetzten Richtungen, so resultiert der Betrag der Gesamtkraft dadurch, dass sich der größere Kraftbetrag um den kleineren verringert. Dies setzt jedoch voraus, dass die Kräfte an demselben Angriffspunkt wirken. Bei der erfindungsgemäßen Membranpumpe greift die Rückholkraft am oder im Bereich des der Membran gegenüberliegenden Endes der Zugstange der Membranrückholeinrichtung und die Druckkraft wirkt im Bereich der Membran. Die Kraftangriffspunkte von Rückholkraft und Druckkraft liegen somit erfindungsgemäß auf gegenüberliegenden Seiten des Verschlusselements, so dass auf das Verschlusselement selbst die Addition von Rückholkraft und Druckkraft wirken. Überschreitet diese Summe erfindungsgemäß eine vorbestimmte Auslösekraft, wird das Verschlusselement geöffnet und die Druckkraft reduziert sich. Somit wird die Membran vor zu großen Belastungen geschützt.Der Förderdruck im Förderraum wirkt demgegenüber direkt der Druckkraft entgegen, da beide Kräfte direkt an der Membran auf einer Seite des Verschlusselements wirken. Die Druckkraft wird daher in ihrem Betrag durch den gegen diese wirkende Kraft des Förderdrucks im Förderraum reduziert. Fällt der Förderdruck im Förderraum schlagartig ab, steigt der Betrag der Druckkraft im Gegenzug stark an, so dass die daraus resultierende Summe aus Druckkraft und Rückholkraft über der Auslösekraft liegen kann, wobei dies zunächst unabhängig von der Auslenkung der Membran zwischen Saughubposition und Druckhubposition ist.

[0014] Dabei kann jedoch insbesondere vorgesehen sein, dass bei einer Auslenkung der Membran über die Druckhubposition von der Saughubposition weg das Verschlusselement und der Rückflusskanal geöffnet sind. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Verschlusselement durch den Membrankern ausgebildet ist.

[0015] Zur Erzeugung der Rückholkraft kommen erfindungsgemäß bevorzugt Federelemente zum Einsatz. Wird die Membran über die Druckhubposition von der Saughubposition weg bewegt erhöht sich die in Richtung Saughubposition wirkende Rückholkraft des Federelements. Gleichsam steigt die der Rückhohlkraft entgegenwirkende durch das Fluid im Arbeitsraum erzeugte und auf die Membran in entgegengesetzter Richtung wirkende Druckkraft. Durch geeignete Auswahl der Auslösekraft kann somit die maximale Auslenkung der Membran festgelegt werden. Dies kann gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch unabhängig von dem Förderdruck im Förderraum erfolgen.

[0016] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass der Rückflusskanal abschnittsweise in der Membranrückholeinrichtung verläuft.

[0017] Erfindungsgemäß steht das Verschlusselement mit dem Membrankern und der Membranrückholeinrichtung in Wirkverbindung. Es hat sich dabei gezeigt, dass der Rückflusskanal besonders geeignet abschnittsweise in der Membranrückholeinrichtung verläuft, so dass eine integrierte Lösung von Membrankern, Membranrückholeinrichtung, Verschlusselement und Rückflusskanal bereitgestellt werden kann. Diese Ausgestaltung hat sich dabei als besonders kompakt und zuverlässig erwiesen.

[0018] Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform bilden Membrankern und Zugstange gemeinsam das Verschlusselement aus. Dabei sind beide lösbar miteinander verbunden, wobei die Verbindung erst bei Überschreiten der Auslösekraft gelöst wird. Ist die Verbindung gelöst, kann das Arbeitsfluid durch den bevorzugt in die Zugstange teilweise integrierten Rückflusskanal in den Vorratsraum fließen, so dass sich der Druck im Arbeitsraum verringert.

[0019] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es bevorzugt sein, dass das Verschlusselement einen Magneten umfasst und/oder mit diesem in Wirkverbindung steht, wobei Richtung und Stärke der magnetischen Kraft der vorbestimmten Auslösekraft entspricht und bei Überschreiten der Auslösekraft der Rückflusskanal geöffnet ist.

[0020] Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, dass der Membrankern einen Magneten umfasst, der mit der Zugstange der Membranrückholeinrichtung in Wirkverbindung steht und der ausgelegt und eingerichtet ist, den Membrankern mit der Zugstange in Verbindung zu halten, bis die Auslösekraft überschritten ist. Wird die Auslösekraft überschritten, löst sich der Membrankern von der Zugstange und beide Elemente liegen separiert vor. In diesem Zustand ist der bevorzugt in der Zugstange integrierte Rückflusskanal geöffnet und das Arbeitsfluid kann in den Vorratsraum fließen, so dass sich der Druck im Arbeitsraum und somit die Druckkraft reduziert.

[0021] Eine erfindungsgemäße magnetische Verbindung von Membrankern und Zugstange hat dabei insbesondere den Vorteil, dass eine reversible Lösung bereitgestellt ist. Sobald die Auslösekraft unterschritten wird können sich Membrankern und Zugstange wieder verbinden und die erfindungsgemäße Membranpumpe kann ihren Betrieb fortsetzen, ohne dass die Membran beschädigt wurde.

[0022] Dabei kann es selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass der Magnet von der Zugstange, von einem anderen Element der Membranrückholeinrichtung und/oder einem weiteren Element der Membranpumpe umfasst ist.

[0023] Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass das Verschlusselement eine Sollbruchstelle als Überlastschutz umfasst, die der Auslösekraft bis zum Überschreiten derselben widersteht und bei Überschreiten der Auslösekraft bricht und der Rückflusskanal geöffnet ist.

[0024] Eine solche Sollbruchstelle als Bestandteil der Verbindung von Membrankopf und Zugstange verhindert ein Wiedereinkoppeln derselben und führt somit dazu, dass im Falle eines auftretenden Schutzereignisses für die Membran das entsprechende Bauteil vor Wiederinbetriebnahme ausgetauscht werden muss.

[0025] Auch kann vorgesehen sein, dass der Arbeitsraum in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei der Rückflusskanal abschnittsweise durch das Gehäuse im Bereich der Zugstange verläuft.

[0026] Üblicherweise ist der Arbeitsraum einer erfindungsgemäßen Membranpumpe von dem Vorratsraum mittels eines Gehäuses getrennt. Zur Bereitstellung des Rückflusskanals, der es dem Arbeitsfluid ermöglicht, von dem Arbeitsraum in den Vorratsraum zu strömen, muss dieser zwangsweise durch das besagte Gehäuse führen. Es hat sich dabei erfindungsgemäß als besonders positiv erwiesen, wenn der Rückflusskanal, der abschnittsweise in der Zugstange verläuft, in dem Bereich des Gehäuses benachbart zu der Zugstange fortgesetzt wird. Dadurch kann auf Schläuche, Leitungen und dergleichen verzichtet werden, so dass eine effiziente und zuverlässige Lösung bereitgestellt ist.

[0027] Dabei kann es besonders bevorzugt sein, dass die Membranrückholeinrichtung abschnittsweise durch einen als Führungsabschnitt ausgebildeten Bereich des Gehäuses geführt ist, wobei der Rückflusskanal an seinem der Membranrückholeinrichtung zugewandten Seite entlang der Auslenkung der Membranrückholeinrichtung einen länglichen Verbindungsabschnitt aufweist, so dass unabhängig von der Auslenkungsposition der Membranrückholeinrichtung der sich in der Membranrückholeinrichtung befindliche Abschnitt des Rückflusskanals und der sich in dem Gehäuse befindliche Abschnitt des Rückflusskanals in Wirkverbindung stehen.

[0028] Durch eine solche erfindungsgemäße Ausbildung eines Rückflusskanals wird ermöglicht, dass keine Schläuche, Leitungen oder dergleichen für eine Verbindung des in der Zugstange angeordneten Abschnitts des Rückflusskanals und des sich im Gehäuse befindlichen Abschnitts des Rückflusskanals benötigt werden. Vielmehr wird unabhängig von der Auslenkung der Membranrückholeinrichtung eine sichere Verbindung des in dieser verlaufenden Abschnitts des Rückflusskanals mit dem stationären Abschnitt, der im Gehäuse verläuft, ermöglicht.

[0029] Des weiteren kann vorgesehen sein, dass die Zugstange mit einem Federelement in Wirkverbindung steht, so dass die Membran in Richtung des Saughubes federn vorgespannt ist.

[0030] Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, für ein Bereitstellen der Rückholkraft auf ein Federelement zurückzugreifen, welches mit dem der Membran gegenüberliegenden Ende der Zugstange verbunden ist.

[0031] Dabei kann es insbesondere vorteilhaft sein, dass die Auslenkung der Zugstange mittels eines Festanschlags begrenzt ist, so dass die Zugstange nicht von der Saughuposition über die Druckhubposition oder eine vorbestimmte Position weiter von der Saughubposition entfernt als die Druckhubposition hinaus bewegbar ist.

[0032] Dies hat insbesondere den Vorteil, dass im Falle einer langsam auftretenden Überfüllung, beispielsweise durch eine zunehmend verschmutze Saugleitung, eine maximale Auslenkung der Membran festlegbar ist. Wird die Membran über diesen Punkt ausgelegt, steigt die Summe aus Rückholkraft und Druckkraft signifikant an und der Rückflusskanal wird geöffnet.

[0033] Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Arbeitsraum und der Vorratsraum über einen mit einem weiteren Verschlusselement verschlossenen Rückflusskanal miteinander verbunden sind, wobei das weitere Verschlusselement relativ zu der Zugstange beweglich mit dieser verbunden ist, so dass das weitere Verschlusselement von einer Verschlussposition in eine Öffnungsposition und zurück überführt werden kann, und wobei das weitere Verschlusselement ein Krafterzeugungselement umfasst und/oder mit diesem in Wirkverbindung steht, das das weitere Verschlusselement in der Verschlussposition arretiert, und wobei das weitere Verschlusselement in die Öffnungsposition überführt und der weitere Rückflusskanal geöffnet ist, wenn für die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Vorratsraum p₂ und dem Druck im Arbeitsraum p₁ gilt p₂ - p₁ >a, wobei a ein vorbestimmter Druck ist.

[0034] Dabei kann vorgesehen sein, dass der weitere Rückflusskanal abschnittsweise in der Membranrückholeinrichtung verläuft, insbesondere in der Zugstange, und wobei der weitere Rückflusskanal bevorzugt mit dem Rückflusskanal verbunden ist.

[0035] Somit kann sichergestellt werden, dass bei einem Fluidverlust im Arbeitsraum Fluid aus dem Vorratsraum nachgefüllt werden kann, sobald der Druck im Arbeitsraum unter einen vorbestimmten Wert fällt.

[0036] Besonders vorteilhaft ist, dass erfindungsgemäß der Leckageausgleich direkt in die Membranrückholeinrichtung integriert ist und mit demselben Rückflusskanal in Wirkverbindung stehen kann, so dass die Anzahl der Durchbrüche durch das Gehäuse minimiert wird. Jede durch das Gehäuse verlaufende Verbindung geht mit dem Risiko mangelnder Dichtheit einher, insbesondere bei hohen Drücken im Arbeitsraum, so dass ein möglichst geschlossenes Gehäuse grundsätzlich bevorzugt ist.

[0037] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen beispielhaft erläutert wird, ohne dadurch die Erfindung zu beschränken.

[0038] Dabei zeigt:

Fig. 1:

eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe;

Fig. 2:

eine seitliche Schnittansicht der Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe gemäß Fig. 1;

Fig. 3:

eine weitere seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe gemäß den Fig. 1 und 2;

Fig. 4:

eine seitliche Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe; und

Fig. 5:

eine seitliche Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe.

[0039] In Figur 1 ist beispielhaft eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe 1 mit einem Förderraum 3 und einem Arbeitsraum 5 gezeigt. Der Förderraum 3 weist dabei einen Druckanschluss 7 und einen Sauganschluss 9 auf. Dabei ist der Förderraum 3 mittels einer Membran 11 von dem Arbeitsraum 5 getrennt.

[0040] Der Arbeitsraum 5 ist mit einem Hydraulikfluid befüllt und steht mit einer nicht gezeigten Druckerzeugungsvorrichtung in Wirkverbindung, um das Hydraulikfluid mit einem oszillierenden Druck zu beaufschlagen.

[0041] Die Membran 11 hat mindestens eine Membranlage 13 und einen Membrankern 15, wobei die Membran 11 von einer Druckhubposition in eine Saughubposition und wieder zurück überführbar ist.

[0042] Wie in Figur 2 gezeigt ist dabei das Volumen des Förderraums 3 in der Druckhubposition der Membran 11 kleiner ist als in der Saughubposition. Die übliche Auslenkung der Membran ist dabei mit D gekennzeichnet.

[0043] Die Membran 11 ist zudem mit einer Membranrückholeinrichtung 17 umfassend eine Zugstange 19 verbunden, die die Membran 11 in Richtung der Saughubposition mit einer Rückholkraft beaufschlagt.

[0044] Des weiteren ist ein Vorratsraum 21 zur Aufnahme des Hydraulikfluids gezeigt, wobei der Arbeitsraum 5 und der Vorratsraum 21 mittels eines mittels eines Verschlusselements 23 verschlossenen Rückflusskanals 25 miteinander verbunden sind.

[0045] Wie in Figur 3 ersichtlich, sind der Membrankern 15 und die Zugstange 19 lösbare miteinander verbunden sind, wobei im verbundenen Zustand von Membrankern 15 und Zugstange 19 der Rückflusskanal 25 geschlossen ist und im nicht verbundenen Zustand der Rückflusskanal 25 geöffnet ist, so dass in der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Membrankern 15 gemeinsam mit der Zugstange 19 das Verschlusselement 23 ausbildet, wobei eine sichere Verbindung mittels eines Magnets 27 bereitgestellt ist.

[0046] Der Magnet 27 ist ausgelegt und eingerichtet, die Verbindung zwischen Membrankern 15 und Zugstange 19 zu halten, bis eine Auslösekraft überschritten wird. Auf die Verbindung von Membrankern 15 und Zugstange 19, die gemeinsam das Verschlusselement ausbilden, wirkt dabei zum einen die Rückholkraft R, die durch das Federelement 39 am der Membran gegenüberliegenden Ende der Zugstange 19 angreift. Der Rückholkraft R entgegen wirkt der Betrag der Druckkraft D und des Förderdrucks F des Förderfluids im Förderraum 3. Die Druckkraft D greift dabei an demjenigen Ende der Zugstange 19 an, der der Membran 11 zugewandt ist. Somit wirkt auf die Verbindung von Membrankern 15 und Zugstange 19 die Summe aus Druckkraft D und Rückholkraft R.

[0047] Des weiteren ist in den Figuren 1 bis 3 gezeigt, dass die Membranrückholeinrichtung 17 abschnittsweise durch einen als Führungsabschnitt 35 ausgebildeten Bereich des Gehäuses geführt ist. In diesem Führungsabschnitt 35 weist der Rückflusskanal 25 an seinem der Membranrückholeinrichtung 17 zugewandten Seite entlang der Auslenkung der Membranrückholeinrichtung 17 einen länglichen Verbindungsabschnitt 37 auf.

[0048] Dieser längliche Verbindungsabschnitt 37 dient dazu, dass unabhängig von der Auslenkungsposition der Membranrückholeinrichtung 17 der sich in der Membranrückholeinrichtung 17 befindliche Abschnitt des Rückflusskanals 25 und der sich in dem Gehäuse befindliche Abschnitt des Rückflusskanals 25 in Wirkverbindung stehen, so dass jederzeit die Verbindung zwischen dem Arbeitsraum 3 und dem Vorratsraum 21 herstellbar ist.

[0049] Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Figur 4 dargestellt, die sich von der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 3 darin unterscheidet, dass zur Verbindung von Membrankern 15 und Zugstange 19 auf eine Sollbruchstelle 33 zurückgegriffen wird.

[0050] Eine weitere Ausführungsform ist in Figur 5 gezeigt. Bei der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform ist eine Leckageausgleichseinrichtung ergänzt. Dafür sind der Arbeitsraum 5 und der Vorratsraum 21 über einen mit einem weiteren Verschlusselement 41 verschlossenen Rückflusskanal 43 miteinander verbunden. Das weitere Verschlusselement 41 ist dabei relativ zu der Zugstange 19 beweglich mit dieser verbunden, so dass das weitere Verschlusselement 41 von einer Verschlussposition in eine Öffnungsposition und zurück überführt werden kann.

[0051] Das weitere Verschlusselement 41 steht dabei mit einem Krafterzeugungselement 45 in Wirkverbindung, was in der Ausführungsform gemäß Figur 5 in Form eines Federelements ausgebildet ist. Dabei ist das weitere Verschlusselement 41 in der Verschlussposition arretiert und wird in die Öffnungsposition überführt, so dass der weitere Rückflusskanal 43 geöffnet ist, wenn für die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Vorratsraum p₂ und dem Druck im Arbeitsraum p₁ gilt p₂ - p₁ >a, wobei a ein vorbestimmter Druck ist.

[0052] Die in der voranstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Ansprüche

1. Membranpumpe (1) mit einem Förderraum (3) und einem Arbeitsraum (5), wobei der Förderraum (3) einen Druckanschluss (7) und einen Sauganschluss (9) umfasst, und wobei
der Arbeitsraum mit einem Hydraulikfluid befüllbar oder befüllt ist und mit einer Druckerzeugungsvorrichtung in Wirkverbindung steht, um das Hydraulikfluid mit einem oszillierenden Druck zu beaufschlagen, weiterhin umfassend eine Membran (11) mit mindestens einer Membranlage (13) und einem Membrankern (15), die den Förderraum (3) und den Arbeitsraum (5) voneinander trennt, und die von einer Druckhubposition in eine Saughubposition und wieder zurück überführbar ist, wobei das Volumen des Förderraums (3) in der Druckhubposition der Membran (11) kleiner ist als in der Saughubposition, und wobei
die Membran (11) mit einer Membranrückholeinrichtung (17) umfassend eine Zugstange (19) in Wirkverbindung bringbar ist oder steht, die die Membran (11) in Richtung der Saughubposition mit einer Rückholkraft beaufschlagt bzw. beaufschlagen kann,
und weiterhin umfassend einen Vorratsraum (21) zur Aufnahme des Hydraulikfluids, und wobei
der Arbeitsraum (5) und der Vorratsraum (21) mittels eines Verschlusselements (23, 23') [23' findet sich noch nicht in den Figuren] verschlossenen Rückflusskanals (25) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (23, 23') mit dem Membrankern (15) und der Membranrückholeinrichtung (17) in Wirkverbindung steht, so dass die Rückholkraft und eine durch den Fluiddruck im Arbeitsraum (5) der Rückholkraft entgegenwirkend Druckkraft auf das Verschlusselement (23, 23') wirkt, und wobei bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Auslösekraft als Summe der Rückholkraft und der Druckkraft am Verschlusselement (23, 23') der Rückflusskanal (25) geöffnet ist, und wobei Membrankern (15) und Zugstange (19) lösbare miteinander verbunden sind, wobei im verbundenen Zustand von Membrankern (15) und Zugstange (19) der Rückflusskanal (25) geschlossen ist und im nicht verbundenen Zustand der Rückflusskanal (25) geöffnet ist.

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
bei einer Auslenkung der Membran (11) über die Druckhubposition von der Saughubposition weg das Verschlusselement (23, 23') und der Rückflusskanal (25) geöffnet ist.

3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der Rückflusskanal (25) abschnittsweise in der Membranrückholeinrichtung (17) verläuft.

4. Membranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verschlusselement (23, 23') durch den Membrankern (15) ausgebildet ist.

5. Membranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Rückflusskanal (25) abschnittsweise in der Zugstange (19) der Membranrückholeinrichtung (17) verläuft.

6. Membranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verschlusselement (23, 23') einen Magneten (27) umfasst und/oder mit diesem in Wirkverbindung steht, wobei Richtung und Stärke der magnetischen Kraft der vorbestimmten Auslösekraft entspricht und bei Überschreiten der Auslösekraft der Rückflusskanal (25) geöffnet ist.

7. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verschlusselement (23, 23') eine Sollbruchstelle (33) als Überlastschutz umfasst, die der Auslösekraft widersteht und bei Überschreiten der Auslösekraft bricht und der Rückflusskanal (25) geöffnet ist.

8. Membranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Arbeitsraum in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei der Rückflusskanal (25) abschnittsweise durch das Gehäuse im Bereich der Zugstange (19) verläuft.

9. Membranpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Membranrückholeinrichtung (17) abschnittsweise durch einen als Führungsabschnitt (35) ausgebildeten Bereich des Gehäuses geführt ist, wobei der Rückflusskanal (25) an seinem der Membranrückholeinrichtung (17) zugewandten Seite entlang der Auslenkung der Membranrückholeinrichtung (17) einen länglichen Verbindungsabschnitt (37) aufweist, so dass unabhängig von der Auslenkungsposition der Membranrückholeinrichtung (17) der sich in der Membranrückholeinrichtung (17) befindliche Abschnitt des Rückflusskanals (25) und der sich in dem Gehäuse befindliche Abschnitt des Rückflusskanals (25) in Wirkverbindung stehen.

10. Membranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Zugstange (19) mit einem Federelement (39) in Wirkverbindung steht, so dass die Membran (11) in Richtung des Saughubes federn vorgespannt ist

11. Membranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Auslenkung der Zugstange (19) mittels eines Festanschlags begrenzt ist, so dass die Zugstange (19) nicht von der Saughubposition über die Druckhubposition oder eine vorbestimmte Position weiter von der Saughubposition entfernt als die Druckhubposition hinaus bewegbar ist

12. Membranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Arbeitsraum (5) und der Vorratsraum (21) über einen mit einem weiteren Verschlusselement (41) verschlossenen Rückflusskanal (43) miteinander verbunden sind, wobei das weitere Verschlusselement (41) relativ zu der Zugstange (19) beweglich mit dieser verbunden ist, so dass das weitere Verschlusselement (41) von einer Verschlussposition in eine Öffnungsposition und zurück überführt werden kann, und wobei das weitere Verschlusselement (41) ein Krafterzeugungselement (45) umfasst und/oder mit diesem in Wirkverbindung steht, das das weitere Verschlusselement (41) in der Verschlussposition arretiert, und wobei das weitere Verschlusselement (41) in die Öffnungsposition überführt und der weitere Rückflusskanal (43) geöffnet ist, wenn für die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Vorratsraum p₂ und dem Druck im Arbeitsraum p₁ gilt p₂-p₁ >a, wobei a ein vorbestimmter Druck ist.

13. Membranpumpe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass
der weitere Rückflusskanal (43) abschnittsweise in der Membranrückholeinrichtung (17) verläuft, insbesondere in der Zugstange (19), und wobei der weitere Rückflusskanal (43) bevorzugt mit dem Rückflusskanal (25) verbunden ist.

Zeichnung