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DE2447741C2 - - Google Patents

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Publication number
DE2447741C2
DE2447741C2 DE2447741A DE2447741A DE2447741C2 DE 2447741 C2 DE2447741 C2 DE 2447741C2 DE 2447741 A DE2447741 A DE 2447741A DE 2447741 A DE2447741 A DE 2447741A DE 2447741 C2 DE2447741 C2 DE 2447741C2
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DE
Germany
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piston
membrane
pressure transmission
pressure
valve
Prior art date
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DE2447741A
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DE2447741A1 (de
Inventor
William F. Minneapolis Minn. Us Wanner Jun.
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WANNER ENGINEERING Inc HOPKINS MINN US
Original Assignee
WANNER ENGINEERING Inc HOPKINS MINN US
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Filing date
Publication date
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Publication of DE2447741A1 publication Critical patent/DE2447741A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2447741C2 publication Critical patent/DE2447741C2/de
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/06Pumps having fluid drive
    • F04B43/067Pumps having fluid drive the fluid being actuated directly by a piston

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenvorrichtung für eine Membran­ pumpe mit einer, einen Pumpraum von einem Druckübertragungsraum trennenden Membran, welche durch ein Vorspannelement ständig in Richtung auf den Druckübertragungsraum hin gespannt gehalten wird, ferner mit einem auf den Druckübertragungsraum wirkenden Kolben, ferner mit einer, einen Hydraulikflüssigkeits-Vorrats­ raum mit dem Druckübertragungsraum verbindenden Hydraulik-Flüs­ sigkeits-Leitung, in der eine erste Ventileinrichtung angeord­ net ist, welche die Hydraulikflüssigkeitsströmung vom Vorrats­ raum zum Druckübertragungsraum zu sperren vermag. Eine Kolbenvor­ richtung dieser Art ist aus der DE-AS 10 34 030 bekannt.
Bei der bekannten Vorrichtung ist das Vorspannelement als eine Schraubenfeder ausgebildet, die zwischen die Membran und ein ortsfestes, den Pumpraum begrenzendes Gehäuse eingesetzt ist. Die von der Druckfeder auf die Membran ausgeübte Druckkraft schwankt mit der Membranstellung, so daß die Membran einer ständig wechselnden Druckbeanspruchung ausgesetzt ist. Viele der für die Membranherstellung eingesetzten Elastomermaterialien halten einer solch ständig wechselnden Druckbeanspruchung nicht lange stand.
Bei der bekannten Vorrichtung öffnet die, in den vom Vorratsraum zum Druckübertragungsraum führende Leitung eingesetzte, erste Ventileinrichtung dann, wenn im Vorratsraum ein höherer Druck herrscht als im Druckübertragungsraum und ein von der Membran verstellter Steuerschieber eine bestimmte Stellung einnimmt. Die hierzu vorgeschlagene erste Ventileinrichtung ist ein mit einer Feder ausgerüstetes Rückschlagventil, so daß der Druck im Vorratsraum größer sein muß als die Summe der Federkraft dieser Feder und des Druckes im Druckübertragungsraum, damit die Hydrau­ likflüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Druckübertragungsraum nachfließen kann. Eine solche Nachlieferung ist wünschenswert, wenn beispielsweise im Pumpraum wegen fehlender Zuführung von Pumpflüssigkeit ein Unterdruck auftritt, während gleichzeitig der Kolben zurückgeführt wird, um Kavitationsbildung innerhalb des Druckübertragungsraumes zu vermeiden. Beim nachfolgenden Arbeitshub des Kolbens muß überschüssige Hydraulikflüssigkeit gegebenenfalls wieder weggeführt werden, und die bekannte Vor­ richtung weist hierzu ein zweites, federbelastetes Rückschlag­ ventil auf, das jedoch nur dann wirksam werden kann, wenn der Steuerschieber und damit die Membran eine bestimmte Stellung einnehmen. In anderen Stellungen kann eine übermäßige Beanspru­ chung der Membran auftreten.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung da­ rin, eine übermäßige Druckbelastung der Membran, insbesondere auch in dem vorstehend erläuterten Betriebszustand, sicher aus­ zuschließen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung be­ steht darin, bei einer Kolbenvorrichtung der genannten Art die Nachlieferung von Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Druckübertragungsraum bereits bei geringerem Differential­ druck zu ermöglichen.
Ausgehend von einer Kolbenvorrichtung mit den oben bezeichneten Merkmalen ist die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der vom Hydraulikflüssigkeits-Vor­ ratsraum zum Druckübertragungsraum führenden Leitung eine, der ersten Ventileinrichtung nachgeschaltete, zweite Ventileinrich­ tung vorhanden ist, die auf die gegenseitige Verstellung der Membran und des Kolbens anspricht, und das Vorspannelement ge­ meinsam mit der Membran verschieblich angeordnet ist.
Zur Lösung des weiteren Zieles ist die erste Ventileinrichtung vorzugsweise als Rückschlagventil ausgebildet, dessen Ventilkör­ per nicht unter der Spannung eines Vorspannelementes steht, so daß dieses Ventil bereits dann öffnet, wenn der Druck im Vorrats­ raum größer ist als im Druckübertragungsraum.
Vorteilhafte Ausgetaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im Gegensatz zur vorbekannten Vorrichtung verschiebt sich bei der erfindungsgemäßen Membranvorrichtung das vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildete, die Membran in Richtung auf den Druckübertragungsraum gespannt haltende Vorspannungselement ge­ meinsam mit der Membran, so daß der auf die Membran einwirkende Differentialdruck auf einem relativ geringen Wert, und während des gesamten Kolbenhubes annähernd konstant gehalten werden kann. Die Abwesenheit entsprechender Druckschwankungen erhöht die Le­ bensdauer der Membran.
Die erfindungsgemäß vorgesehene zweite Ventileinrichtung ist vorzugsweise als Gleitventil ausgerichtet, mit einerseits einer der Membran zugeordneten ersten Hülse, und andererseits einer dem Kolben zugeordneten zweiten Hülse, welche ineinander ver­ schieblich ausgebildet und jeweils mit Öffnungen versehen sind, die das Gleitventil bei Deckung öffnen und bei Nicht-Deckung schließen. Bei einem möglicherweise auftretenden Unterdruck im Pumpraum, bei welchem die Rückführung der Membran nur verzögert oder überhaupt nicht ausreichend erfolgt, kann die Leitung durch entsprechende Verstellung der zweiten, dem Kolben zugeordneten Hülse geöffnet werden, wodurch ebenfalls übermäßige Membranbe­ lastungen vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Kolbenvorrichtung weist somit eine Ventil­ einrichtung auf, die während des Arbeitshubes des Kolbens schließt und den Zufluß von Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Druckübertragungsraum verhindert und beim Rückhub des Kolbens lange genug offen bleibt, um den beim Arbeitshub eingetretenen Verlust an Hydraulikflüssigkeit durch Zufluß frischer Hydraulik­ flüssigkeit zu ersetzen. Diese Ventileinrichtung besteht vorzugs­ weise aus der Kombination eines Kugelventils und eines Gleitven­ tils, wobei das Kegelventil (erste Ventileinrichtung) den Zufluß von Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Drucküber­ tragungsraum beim Arbeitshub und immer dann verhindert, wenn der Druck in dem Druckübertragungsraum höher als der Druck in dem Vorratsraum ist, und wobei das Gleitventil (zweite Ventil­ einrichtung) selektiv Flüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Druckübertragungsraum fließen läßt, um Flüssigkeitsverluste beim Arbeitshub zu ersetzen, eine Überfüllung des Druckübertragungs­ raum aber verhindert.
Die erfindungsgemäße Weiterbildung der bekannten Kolbenvorrich­ tung unterbindet eine mögliche Kavitationsbildung in dem Druck­ übertragungsraum, wobei nur eine minimale Verringerung des Pum­ penwirkungsgrades auftritt. Ferner wird ein federbelastetes Rück­ schlagventil zur Regulierung der Nachfüllung von Hydraulikflüs­ sigkeit in den Druckübertragungsraum und zur Verhütung einer Überfüllung des Druckübertragungsraumes vermieden. Das demgegen­ über mit der vorliegenden Erfindung vorgesehene Gleitventil spricht unabhängig von der Membranstellung bei Unterdruck im Pumpraum an.
Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; die letzteren zeigen
Fig. 1 in einer Querschnittsdarstellung eine erste Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Kolbenvorrichtung, wobei sich deren Kolben und Membran in einer ersten Stellung befinden, nach Vollendung des Rückhubes unter der normalen Pumpbedingungen und unmittelbar vor Beginn des Arbeits­ hubes;
Fig. 2 in einer Querschnittsdarstellung eine zweite Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Kolbenvorrichtung, wobei sich deren Kolben und Membran in einer zweiten Stellung befinden, nach Vollendung des Arbeitshubes und unmittel­ bar vor Beginn des Rückhubes;
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil des Gleitventils der Kolbenvorrichtung in geschlossener Stellung entspre­ chend der Stellung nach Fig. 1; und
Fig. 4 eine Draufsicht auf das Gleitventil in offener Stel­ lung entsprechend der Stellung nach Fig. 2.
Die in Fig. 1 dargestellte Kolbenvorrichtung ist beispielsweise für den Einsatz in einer hydraulisch entlasteten Mehrkolben- Hochdruck-Membranpumpe bestimmt. Zur Kolbenvorrichtung gehört ein im wesentlichen zylindrischer Kolben 10 mit einem Endteil 11, mit einem, mit dem Endteil 11 einstückig ausgebildeten Man­ telteil 12, das sich von dem Endteil 11 nach unten erstreckt, und mit einem Unterteil 14, das von den End- und Mantelteilen 11 bzw. 12 getrennt, aber mit diesen beweglich ist. Das Unter­ teil 14 ist gegen die Innenfläche des Kolbenmantels 12 durch einen O-Ring 15 abgedichtet. Der Kolben 10 ist verschieblich in einem Zylinder 22 untergebracht, der fest mit dem Pumpenge­ häuse 24 verbunden ist und dessen zylindrische Innenfläche nahe­ zu gleich der zylindrischen Außenfläche des Kolbenmantels 12 ist, so daß ein Durchtritt von Hydraulikflüssigkeit aus dem Druck­ übertragungsraum 25, der teilweise durch das Innere des Kolbens 10 gebildet wird, zwischen der Außenfläche des Mantels 12 und der Innenfläche des Zylinders 22 bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens 10 im wesentlichen verhindert wird. Es ist jedoch zu beachten, daß die Passung zwischen Mantelteil 12 und Zylin­ der 22 zwar so eng ist, daß die Hin- und Herbewegung des Kolbens 10 eine entsprechende Hin- und Herbewegung der Membraneinrich­ tung bewirkt, wie weiter unten beschrieben, die Pressung aber doch wieder lose genug ist, um bei der Abwärtsbewegung oder dem Arbeitshub des Kolbens 10 eine kleine Menge Hydraulikflüs­ sigkeit vorliegt. Außerdem wird sich bei der Beschreibung der Arbeitsweise der Kolbenvorrichtung zeigen, daß die Feder 31 sich beim Betrieb der Vorrichtung nur dehnt, wenn im Drucküber­ tragungsraum 25 ein Flüssigkeitsverlust stattgefunden hat, und dann ist die Größe der Federdehnung nur gleich dem Flüssig­ keitsverlust. Auf diese Weise wird die Verminderung des Pumpen­ wirkungsgrades durch die Maßnahmen zur Verhinderung von Kavi­ tation im Druckübertragungsraum 25 auf einem Minimum gehalten.
Unmittelbar unterhalb der Membraneinrichtung befindet sich der Pumpraum 50 und eine Pumpventileinrichtung die Pumpventilein­ richtung besteht aus einem Saugventil 51 und einem Ausström­ ventil 52, jedes mit einem Ventilsitz 54, einem Ventilteller 55, einem Federglied 56 und einem Halterungsglied 58. Diese Bauteile sind so angeordnet, daß sie zu pumpende Flüssigkeit aus dem Zuflußkanal 59 durch das Ansaugventil 51 in den Pump­ raum 50 und aus dem Pumperaum 50 durch das Ausströmventil 52 in die Ausflußleitung 60 strömen kann. Eine Strömung von Flüs­ sigkeit durch das Ansaugventil 51 findet jedoch nur statt, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Pumpraum 50 und der Zuflußlei­ tung 59 groß genug ist, um die Kraft der Feder 56 des Ansaug­ ventils zu überwinden. Damit die Pumpe mit höchstmöglichem Wirkungsgrad arbeitet, muß die Druckdifferenz natürlich so klein wie möglich sein. Ferner besteht unter idealen Bedingungen eine ununterbrochene Zufuhr von Pumpflüssigkeit zur Leitung 59 und damit zum Pumperaum 50. Infolge der Hin- und Herbewegung der Membran 44 wird beim Aufwärts- oder Rückhub des Kolbens 10 zu pumpende Flüssigkeit durch das Ansaugventil 51 in den Pump­ raum 50 angesaugt und beim Abwärts- oder Arbeitshub des Kolbens und der Membran aus dem Pumpraum 50 durch das Ausströmventil 52 hinausgedrückt.
Die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform der Kolben­ vorrichtung ist bis auf eine andere Anordnung der Rückschlag­ ventilkugel und dem Fehlen des Begrenzungsstößels 32 mit der­ jenigen von Fig. 1 identisch. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, be­ finden sich Rückschlagventilkugel 60 und Sitz 61 im Endteil 11 des Kolbens 10 und nicht, wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1, im Unterteil 14 des Kolbens 10. Rückschlagventilkugel 60 und Sitz 61 der zweiten Ausführungsform arbeiten jedoch in der glei­ chen Weise wie Rückschlagventilkugel 35 und Sitz 36 der Vorrich­ tung nach Fig. 1.
Nach Beschreibung des Aufbaus der Kolbenvorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 die Arbeitsweise beschrie­ ben: Zunächst bewegt sich bei Normalbetrieb, bei dem der Druck im Pumpraum 50 beim Saughub unter den Atmosphärendruck absinkt, der Kolben 10 zwischen der in Fig. 1 dargestellten ersten Stel­ lung und der in Fig. 2 dargestellten zweiten Stellung hin und her. Der Arbeitshub oder die Abwärtsbewegung des Kolbens 10 von der ersten in die zweite Stellung wird durch die Drehung der Nocken- und Taumelscheibe 21 und die Übertragung der sich daraus ergebenden Hin- und Herbewegung über die Druckplatte 18 und den halbkugelförmigen Fuß 16 auf das Kolbenende 11 bewirkt. Der Rückhub oder die Aufwärtsbewegung des Kolbens 10 von der zweiten Stellung in die erste Stellung von der zwischen einem Teil des Schultergliedes 22 und der unteren Fläche des Kolben­ unterteils 14 angeordneten Schraubenfeder 20 auf den Kolben ausgeübte Kraft bewirkt. Durch die Wirkung der Feder 20 wird das Unterteil 14 ständig gegen die untere Fläche des Kolben­ endes 11 gedrückt.
Da die Druckübertragungskammer 25 mit Hydraulikflüssigkeit ge­ füllt ist, bewirkt die Bewegung des Kolbens 10 beim Arbeitshub von der ersten Stellung (Fig. 1) in die zweite Stellung (Fig. 2) eine entsprechende Bewegung der Membran 44 von der ersten Stel­ lung (Fig. 1) in die zweite Stellung (Fig. 2). Während des gesamten Arbeitshubes ist natürlich das Rückschlagventil der Ventileinrichtung geschlossen, da die Flüssigkeit in dem Druck­ übertragungsraum 25 und dem Kanal 34 die Kugel 35 gegen den Sitz 36 drückt und das Entweichen von Flüssigkeit aus dem Druck­ übertragungsraum durch das Rückschlagventil verhindert. Wenn unter idealen Bedingungen beim Arbeitshub keine Verluste an Hydraulikflüssigkeit in der Druckübertragungskammer 25 eintreten, ist das durch die Abwärtsbewegung des Kolbens 10 verdrängte Flüssigkeitsvolumen gleich dem Flüssigkeitsvolumen, das den durch die Bewegung der Membran 44 von der Stellung 1 in die Stellung 2 freiwerdenden Raum ausfüllt. Mit anderen Worten, unter idealen Bedingungen ist das Volumen der Druckübertragungs­ kammer 25, die durch den Kolben, die Membran und einen Teil des Zylinders 22 begrenzt wird, jederzeit während des Pumpenbe­ triebes konstant. Unter realen Bedingungen jedoch besteht zwi­ schen der Außenfläche des Mantels 12 und der Innenfläche des Zylinders 22 eine solche Toleranz, daß beim Arbeitshub eine kleine Menge Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckübertragungs­ raum 25 auslecken kann. Infolge dieses geringen Flüssigkeits­ verlustes ist die Abwärtsbewegung der Membran 44 etwas geringer als die entsprechende Abwärtsbewegung des Kolbens 10, wobei die Größe der Bewegungsdifferenz gleich dem Volumen des Flüssig­ keitsverlustes ist. Die geringere Bewegung der Membran 44 im Verhältnis zur Bewegung des Kolbens 10 führt zu einer relativen Bewegung zwischen den Hülsenteilen 26 und 30. Wenn beispiels­ weise, wie in Fig. 2 dargestellt, die Membran 44 sich unter realen Bedingungen in ihrer zweiten Stellung befindet, hat sich der Hülsenteil 26 relativ zu dem Hülsenteil 30 abwärts bewegt, so daß die Öffnung 38 sich mit der Öffnung 29 deckt. In dieser Stellung ist das Gleitventil offen. Eine detaillierte Ansicht des Gleitventils in offener Stellung gibt Fig. 4 wieder. Wie man sieht , befindet sich die Öffnung 38 mit der Öffnung 29 in Deckung.
Wenn der Kolben 10 seinen Rückhub oder seine Aufwärtsbewegung von der Stellung 2 ( Fig. 2) zur Stellung 1 (Fig. 1) beginnt, hängt die entsprechende Bewegung der Membran 44 bis zu einem gewissen Grade von den Bedingungen ab, die in der Zuflußlei­ tung 59 für die zu pumpende Flüssigkeit herrschen. Wenn unter normalen Bedingungen der Ansaugdruck im Pumpraum 50 unter At­ mosphärendruck absinkt, fällt auch der Druck in dem Drucküber­ tragungsraum 25 unter den Atmosphärendruck ab, so daß Hydrau­ likflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 39 durch die Kanäle 40, 37, 34 und die Öffnungen 38 sowie 29 in den Druckübertragungs­ raum 25 strömt, wenn der Kolben 10 mit dem Rückhub beginnt. Dieser Zufluß zu dem Raum 25 hält an, bis bei der Aufwärtsbe­ wegung des Kolbens 10 die Hülse 26 eine Stelle erreicht, bei der die Öffnung 38 und die Öffnung 29 sich nicht mehr decken, wie dies in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist. Wenn dies ein­ tritt, ist der Flüssigkeitsverlust des Druckübertragungsraumes 25 während des Arbeitshubes ersetzt, und die Membran 44 bewegt sich mit dem Kolben 10 aufwärts, bis Kolben und Membran die in Fig. 1 veranschaulichte Stellung erreichen, in der die Membran 44 einen geringen Abstand von dem Membrananschlag 22 hat. Bei der realen Fertigung hat die Membran in dieser Stellung einen Abstand von dem Anschlag 22, der gleich dem halben Durchmesser der Öffnung 38 ist.
Wenn die zu pumpende Flüssigkeit dem Pumpraum unter Druck zuge­ führt wird, wird die Hydraulikflüssigkeit in der Druckübertra­ gungskammer 25 am Ende des Rückhubes nachgefüllt, wenn die Membran 44 an den Membrananschlag 22 anstößt. Beispielsweise wird bei Zufuhr der Pumpflüssigkeit unter Druck und Abwesen­ heit eines Unterdruckes in dem Raum 50 die Membran 44 mit dem Kolben 10 durch die Kraft der Feder 31 nach oben bewegt. Während dieser Bewegung fließt keine Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter zu dem Druckübertragungsraum 25, obwohl die Öffnungen 38 und 29 offen sind, da in dem Raum 25 kein Unterdruck herrscht. Wenn jedoch die Membran 44 an den Anschlag 22 anstößt, bewirkt die weitere Aufwärtsbewegung des Kolbens 10, daß der Druck in dem Druckübertragungsraum 25 unter den Atmosphärendruck abfällt, so daß Flüssigkeit durch die Kanäle 40, 37 und 34 sowie durch die Öffnungen 38 und 29 angesaugt wird. Wenn unter diesen Be­ dingungen der Kolben 10 sich in der in Fig. 1 dargestellten Stellung befindet, liegt die Membran 44 an dem Membrananschlag 22 an, und die Öffnungen 38 und 29 sind offen.
Man beachte, daß, wenn die Kolben- und Membraneinrichtung sich in der in Fig. 1 dargestellten Stellung befinden, die Hülsen 26 und 30 eine solche Stellung einnehmen, daß die Öffnungen 38 und 29 geschlossen sind; doch wenn die Membran 44 an den An­ schlag 22 anstößt, wie oben beschrieben, nimmt die Hülse 26 zu der Hülse 30 eine solche Stellung ein, daß die Öffnungen 29 und 38 offen sind. Eine solche Änderung der Stellung der Membran 44 zum Kolben 10 führt zu einer geringen Verminderung des Volumens des Druckübertragungsraumes 25. Das Gleitventil wird deshalb stets offen sein, wenn das Volumen des Druckübertragungsraumes 25 kleiner als das Volumen dieses Raumes unter Bedingungen ist, bei denen sich die Kolben- und Membraneinrichtung in der in Fig. 1 dargestellten ersten Stellung befinden. Man beachte ferner, daß das Gleitventil infolge von Leckverlusten der im Drucküber­ tragungsraum befindlichen Hydraulikflüssigkeit während eines Teils des Arbeitshubes des Kolbens 10 offen sein kann; das Rück­ schlagventil ist jedoch während des gesamten Arbeitshubes ge­ schlossen, so daß der Zufluß von Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 39 in den Druckübertragungsraum 25 verhindert wird.
Wenn der Kolben 10 und die Membran 44 sich während des Arbeits­ hubes nach unten bewegen, wird die im Pumpraum 50 befindliche Pumpflüssigkeit durch das Ausströmventil 52 in die Abflußlei­ tung 60 gedrückt. Bei der Aufwärtsbewegung oder dem Rückhub des Kolbens 10 und der Membran 44 wird durch die Leitung 59 und das Ansaugventil 51 zufließende Flüssigkeit in den Pump­ raum 50 angesaugt. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder Hin- und Herbewegung der Membran 44 und des Kolbens 10.
Unter idealen Bedingungen, d. h. bei reichlichem Zufluß von Pump­ flüssigkeit durch die Leitung 59 oszillieren der Kolben 10 und die Membran 44 in der oben beschriebenen Weise, und es kommt zu keinerlei Kavitation, weder in dem Druckübertragungs­ raum 25 noch in dem Pumpraum 50. Wenn jedoch, wie es manchmal der Fall ist, in der Zuflußleitung 59 ein Mantel an Pumpflüs­ sigkeit herrscht, erzeugt die Membran 44 bei ihrer Aufwärts­ bewegung einen Unterdruck im Pumpraum 50. Wenn dies eintritt, wird in dem Druckübertragungsraum 25 durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 10 in dem Pumpraum 50 ein Zustand geschaffen, der Kavitation begünstigt. Durch ds Federglied 31 wird jedoch die Membraneinrichtung von dem Pumpraum 50 weg in Richtung auf den Druckübertragungsraum 25 gedrückt. Unter diesen Bedingungen wird eine Kavitation in dem Druckübertragungsraum 25 verhindert. Die Bemessung der Feder 31 ist zwar nicht kritisch, doch muß sie so stark sein, daß sie einen ausreichend hohen Druck auf die Membraneinrichtung und den Raum 25 ausübt, um zur Vermei­ dung von Kavitation die Membran 44, wie in Fig. 1 dargestellt, konvex zu halten. Bei der bevorzugten Ausführungsform wurde ge­ funden, daß die Feder 31 so bemessen werden soll, daß sie einen Druck von 2 bis 3 N/cm2 auf die dem Druckübertragungsraum zuge­ wandte Seite der Membran ausübt.

Claims (7)

1. Kolbenvorrichtung für eine Membranpumpe,
mit einer, einen Pumpraum von einem Druckübertragungsraum trennenden Membran, welche durch ein Vorspannelement ständig in Richtung auf den Druckübertragungsraum hin gespannt gehal­ ten wird,
ferner mit einem auf den Druckübertragungsraum wirkenden Kolben,
ferner mit einer, einen Hydraulikflüssigkeits-Vorratsraum mit dem Druckübertragungsraum verbindenden Hydraulik-Flüssig­ keits-Leitung, in der eine erste Ventileinrichtung angeordnet ist, welche die Hydraulikflüssigkeitsströmung vom Vorratsraum zum Druckübertragungsraum zu sperren vermag,
dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb dieser Leitung (40, 37, 34, 38) eine, der ersten Ven­ tileinrichtung (35, 36) nachgeschaltete, zweite Ventileinrich­ tung vorhanden ist, die auf eine gegenseitige Verstellung der Membran (44) und des Kolbens (10) anspricht; und
das Vorspannelement (31) gemeinsam mit der Membran (44) ver­ schieblich angeordnet ist.
2. Kolbenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannelement (31) in an sich bekannter Weise eine Schraubenfeder ist.
3. Kolbenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventileinrichtung ein Rückschlagventil (35, 36) ist, das bereits dann öffnet, wenn der Druck im Vorratsbehälter (39) höher ist als im Druckübertragungsraum (25), ohne daß die Kraft eines zusätzlichen Vorspannelementes überwunden werden müßte.
4. Kolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventileinrichtung ein Gleitventil (26, 30, 38, 29) ist, das dann öffnet, wenn sich der Kolben (10) und die Mem­ bran (44) am Ende des Rückhubes befinden, und das Volumen der Hydraulikflüssigkeit kleiner ist als das Volumen des Druck­ übertragungsraumes (25).
5. Kolbenvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitventil eine erste, dem Kolben (10) zugeordnete Hülse (26) und eine zweite, der Membran (44) zugeordnete Hülse (30) aufweist, die ineinander verschieblich ausgebildet und jeweils mit Öffnungen (38, 29) versehen sind, die das Gleitventil bei Deckung öffnen und bei Nicht-Deckung schließen.
6. Kolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannelement (31) an einem Ende mit der Membran (44) und am anderen Ende mit dem Kolben (10) verbunden ist.
7. Kolbenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannelement (31) an einem Ende mit der ersten Hülse (26) und am anderen Ende mit der zweiten Hülse (30) verbunden ist.
DE19742447741 1973-10-05 1974-10-07 Kolbenvorrichtung fuer eine membranpumpe Granted DE2447741A1 (de)

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