DE1728451B2 - Membranpumpe - Google Patents

Description

Die 1 rl'indung betrifft eine Membranpumpe, insbesondere zur Förderung von Flüssigkeit, bei der in einer vollständig mit Arbeitsfliissigkeit gefüllten, durch eine Membrane von einer Förderkammer getrennten Arbeitskammer unmittelbar neben der Förderkammer eine Kolbenpumpe angeordnet ist, deren Zylinderraum durch Kanäle mit der Arbeitskammer in Verbindung steht.

Bekannt ist eine Membranpumpe dieser Gattung insbesondere zur Förderung aus Tiefbohrlöchern, bei der besonderes Augenmerk auf eine gedrungene Ausbildung und einen leichten Anlauf gelegt wird. Besondere Einrichtungen zum Verstellen des Hubes der Kolbenpumpe sind nicht vorgesehen (deutsehe Palentschrift 1 200 687).

Bekannt ist eine weitere Membrankolbenpumpe dieser Gattung, bei der die Kolbenpumpe aus einer Vielzahl von in axialer Richtung hintereinander angeordneten Kolben besteht. Auch diese Membrankolbenpumpe weist keine besonderen Einrichtungen zum Verstellen ihres Hubes auf (deutsche Patentschrift 1 031 640).

Bekannt ist weiter eine insbesondere zur Förderung von Erdöl aus Bohrlöchern bestimmte Pumpe mit einer in einer Pumpenkammer angeordneten Fördennembran, die von einem Druckkolben hydraulisch beaufschlagt wird. Das Besondere dieser Pumpe liegt darin, daß sie den hohen Drücken von mehreren hundert Atmosphären widerstehen kann, die durch die über ihr stehende Flüssigkeitssäule verursacht werden. Auch diese Pumpe weist keine besonderen Einrichtungen auf, die das Verstellen ihres Hubes

ίο bewirken oder besonders leicht durchführen lassen (deutsche Patentschrift 955 028).

Bekannt ist schließlich noch eine weitere Membranpumpe, deren Membran ebenfalls hydraulisch von einer Kolbenpumpe angetrieben wird. Auch bei dieser bekannten Pumpe sind keine besonderen Maßnahmen zum Einstellen des Hubes vorgesehen (USA.-Paientschrift 3 153381).

Der Hub der bekannten Membranpumpen und damit die in Abhängigkeit von der Drehzahl pro Zeiteinheit geförderte Flüssigkeitsmenge IaRt sich bei den bekannten Pumpen selbstverständlich dadurch ci^; stellen, daß man die Pumpe stillsetzt, das Pumpengehäuse öffnet und die Antriebselemente der Kolbenpumpe, z. B. den Pleuel des Kolbens, verstellt oder ändert. Bei in die Tiefe eines Bohrloches abgesenklen Membranpumpen, bei denen eine pro Zeileinheit konstante Fördermenge völlig ausreicht, mag eine solche zeitaufwendige Einstellung der Fördermenge angängig sein. Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen der Hub und die Fördermenge der Membranpumpe während deren Lauf fein eingestellt werden muß.

Damit liegt der Erfindung die technische Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe der genannten Gattung so auszubilden, daß sich der Hub ihres Pumpcnclcmentes und damit ihre Fördermenge während ihres Laufes und damit ohne Betriebsunterbrechung sehr fein einstellen lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor. daß der Kolben der Kolbenpumpe im wesentlichen radial zur Antriebswelle angeordnet ist. in einem mit der Welle gekuppelten Rotor umläuft und sich an einem drehfest im Gehäuse gelagerten Exzenterring abstützt, wobei eine Stellvorrichtung zur Yeränderung der Exzentrizität des Exzenterringes zur Achse des Rotors und eine Stellschraube, die mit dem Gehäuse und dem Exzenterring in Gewindecingriff steht, vorgesehen sind.

Dies bedeutet, daß man zum Verändern der Fördcrmenge lediglich den mit dem Kolben der Kolbenpumpe im Eingriff stehenden Exzenterring verdrehen muß. Dieser Exzcnlerring läßt sich während de* Laufs der Membranpumpe bzw. der Kolbenpumpe verdrehen. Ohne Beeinflussung des Betriebes läßt sich damit die Fördermenge während des Betriebes einstellen. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß die Einstellung stufenlos erfolgen kann und ohne wesentliche mechanische Beanspruchung oder Reibung von Bauteilen erfolgt. Damit ist eine hohe Einstellgenauigkeit gegeben, die während der gesamten Betriebsdauer der Membranpumpe insgesamt beibehalten werden kann.

Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor. daß auf der Innenseite des Exzenterringes ein Glcitring vorzugsweise auf Rollen angeordnet ist und das herausragende Ende des Kolbens an diesem anliegt. Damit wird ein glaiter und reibungsloser Lauf und ein ylattes und reibungsloses Einstellen gewährleistet.

E.ne weitere Ausbildung sieht vor, daß die Stell-,chraube Abschnitte verschiedener Ganghöhe aufweist Dies gestattet ein sehr feines Einstellen.

Schließlich ist noch vorgesehen, dab die Stellvorrichtung einen den Exzenterring einschließenden Steuerring mit zwei Achsstumpfen aufweist, deren Drehachse rechtwinklig zur Drehachse des Rotors verläuft, und daß die Stellschraube mit einem der der Hubhöhe des Kolbens 46 ist ^ einsteUbar im Gehäuse 10 rnontiert-

Exzeaterring55 einen außen«,St^ mit nach außen ragenden Achsstu D

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mit nach außen ragenden Achsstumpfen versehen ist Diese sitzen in Bohrungen a

des Gehäuses 10. Stellvor-

Gemäß der Darstellung in*-ig.:sum _{g? und} richtungen vorgesehen um dieΛJ|^tl^^P

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ϊ 5 ein Schnitt enUan_g der Schnitüinic 5-5 in ^ ein Schnitt entlang der Schnittlinie « ,„

Schnitt entlang der Schnittlinie 7-7 in

F ι ü. 4.

Die Membranpumpe weist ein Gehäuse 10 auf, das an ι mem Ende mit einem Einlaß 11 und einem Auslaß 12 versehen ist. Am anderen Ende des Gehäuses 10 ist ein Getriebegehäuse 14 vorgesehen, in dem eine Welle 15 gelagert ist die über ein Zahnradgetriebe 16 mit einem Antriebsmotor 17 verbunden ist. An der Vorderseite des Gehäuses 10 ist ein Stellrad 18 vorgesehen.

Im Inneren des Gehäuses 10 ist eine Trennwand 2i angeordnet, die das Gehäuse in ein Membranpumpengehäuse 22 und eine Rotorkammer 23 unterteilt. Zwischen zwei Mcmbranplatten 26 und 27 isi eine Membran 25 angeordnet, die das Membranpumpengehäuse in eine Pumpkammer 28 und eine Arbeitskammer 29 unterteilt. Der Einlaß 11 ist über ein Einwegventil 31 an eine Arbeitskammer 29 angeschlossen, und der Auslaß 12 ist über ein Einwegventil 32 an eine Arbeitskammer 29 angeschlossen Die Ventile - - ■ ,·._,_. .,„r

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schraube 64 g^* -J * Bewegung wegung der StellschraubeJ₄ von 2 54 cm «nc ^

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^Κ17'^Ώ^^_Κ^₉Is F ig> und 3) zur Anzeige und w ^^^ '> _der Rotorkammer 23

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Achsstump s7^ cine^A™™| ₅| _einge-

durch die {l "f"^r^^h „treten kann Die beschriebene sch "^e "u.di m au^traen^ka>m ^ _u_

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Pumpkammer 28 eingetrieben und aus d.eser abgezocen Zu diesem Zweck ist ein Rotor 41 in der Rotorkammer 23 mit Kegelrollenlagern 42 und 43 auf dem inneren Rotorwellenteil 44 und der Welle 15 gelagert. Der Rotor 41 weist eine radiale Ausnehmung 45 auf, in der ein Kolben 46 versch.cblich angeord-„et ist. Der Kolben 46 wird durch e.ne gegen den

!ÄÄniS?DaslntrEÄ« 2? Aui nehmung 45 "steht über eine Öffnung 51 und e.n höhles übertragungsglied 52 mit der Pumpkammer 28 Verbindung. Zwischen dem Inneren des t'be.t.agungsgliedes 52 und der Mitte der Ausnehmung ist eine Entlüftungsöffnung 53 vorgesehen durch d.c Luft aus der Mitte der Ausnehmung 45 austreten

Exzenterring 55 ist um den Rotor 41 ai^ord-

Kolbens 46 u κΐ dca Lxzcn B _{daß auf der}

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_{ie Rütorkamm}cr 23 beispielsweise « R«3to ^_{4 a bezdchne}

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aeult wird. Hierbei wird die Flüssigkeit in der Ar- nalteil 81. Auf diese Weise wird dauernd neue Flüsbeitskammer 29 durch das Ventil 32 hindurch in den sigkeit in den oberen Kanalteil 81 eingeführt, die die Auslaß 12 getrieben. Bei weiterer Drehung des Ro- aus dem unteren Kanalteil 82 in den oberen Kanaltors 41 schiebt die Feder 47 den Kolben 46 nach teil 81 verbrachten gasförmigen Medien und/oder außen, so daß Flüssigkeit aus der Kammer 28 durch 5 Flüssigkeit ersetzt.

den Kanal 52 und die Öffnung 51 in den unteren Teil Die Entlüftungswelle 85 wird bei Drehung des Roder Ausnehmung 45 gesaugt wird. Durch diesen Ab- tors 41 schrittweise gedreht. Hierzu ist am inneren zug der Flüssigkeit aus der Kammer 28 wird die Ende der Welle 85 eine abgekröpfte Welle 91 über Membran 25 zur Membranplatte 27 hin ausgebeult, eine nur in einer Richtung wirksame Kupplung 92 so daß Flüssigkeit vom Einlaß 11 über das Ventil 31 io befestigt. Am freien Ende der abgekröpften Welle 91 in die Arbeitskammer 29 gesaugt wird. ist eine Gleitrolle 93 angeordnet, die durch eine Fe-

Luft oder andere gasförmige Medien in der der 94 gegen einen Nockenring 95 geführt wird, der Flüssigkeit, die sich normalerweise hinter dem KoI- in fester Verbindung mit dem Rotor 41 angeordnet ben 46 sammeln würden, können durch die Ent- ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat der lüftungsanordnung 53 in den Kanal 52 und von 15 Nockenring 95 nur einen vorspringenden Teil, der dort in die Pumpkammer 28 entweichen. Die bei jeder Umdrehung des Rotors die Glchrolle 93 Gasblasen in der Pumpkammer 28 steigen zum und folglich den Hebel 91 einmal um einen Winkel oberen Ende dieser Kammer 28 auf. Einrichtungen von etwa 15 hin- und herverschwenkt, so daß die zur Abführung der in der Pumpkammer angesam- Welle 85 über die Einrichtungskupplung 92 um melten Gase sind vorgesehen, damit durch derartige 20 einen entsprechenden Winkel gedreht wird. Während Luft- oder Gastaschen in der Pumpkammer 28 die der Drehung des Rotors 41 dreht sich die Welle 85 Pumpenleistung nicht beeinträchtigt wird. Zu diesem also schrittweise. Im dargestellten Ausfühningsbei-Zweck ist in der Trennwand 21 am oberen Ende der spiel vollzieht die Welle 85 bei jeweils vierundzwan-Pumpkammer 28 ein senkrechter Kanal 80 vorgese- zig Umdrehungen des Rotors 41 eine ganze Umdrehen. Der Kanal 80 verläuft nach oben durch die 25 hung.

Trennwand 21 hindurch und ist an seinem oberen Geeignete Überdrucksicherungen verhindern eine

Ende mit einem Stopfen 83 verschlossen. Ein Ver- Überlastung der Pumpe. Zu diesem Zweck ist ein

bindungskanal 84 verbindet den Kanal 80 mit der Entlastungskanal 75 in der Trennwand 21 vorgcse-

Rolorkammer 23, wobei dieser Verbindungskanal 84 hen. der in Höhe des unteren Endes des senkrechten

nahe dem oberen Ende des Rotorgehäuses in dieses 3° Kanals 80 liegt. Am Ende des Entlastungskanals 75

mündet. ist ein Überdruckventil 76 angeordnet, dessen Vemil-

Während des normalen Betriebes der Pumpe muß öffnung 77 normalerweise durch einen i'cdcrbelaste-

die Pumpkammer 28 dauernd geschlossen sein, damit ten Ventilkörper 78 verschlossen wird. Der Anpreß-

keine Flüssigkeit aus der Pumpkammer 28 austreten druck des Ventilkörpers 78 kann gemäß det Darstel-

kann. Ein solcher Austritt von Flüssigkeit aus der 35 lung in F i g. 6 durch eine Stellschraube 79 einrcgu-

Pumpkammer 28 würde nämlich zu einem Leistungs- liert werden. Das Überdruckventil 76 ist m die

verlust der Pumpe führen. Daher ist der Kanal 80 Trennwand 21 eingeschraubt, so daß es zur schnellen

mit einer Entlüftungswelle 85 verschlossen, die den Entlüftung der Pumpkammer beispielsweise während

Kanal RO in einen oberen Teil Sl und einen unteren der Füllung der Pumpe mit Flüssigkeit ausgeschraubt

Teil 82 unterteilt. Die Entlüftungswelle 85 weist an 40 werden kann.

ihrem Schnittpunkt mit dem senkrechten Kanal 80 Wenn aus irgendeinem Grund Flüssigkeit aus der Taschen 86 auf. und es sind Einrichtungen voigct-c- Pur.ipkammcT 28 verloren accansien ist. so wird diese hen. um die Welle 85 periodisch zu drehen und dabei automatisch aus der Rotorkammer 23 nachucfüih, die Taschen 86 wechselweise am unleren Ende des Hierzu ist im Boden der Pumpkammer 28 ein Nachoberen Teils 81 und am oberen Ende des unteren 45 fülleinlaß 100 vorgesehen, der normalerweise durch Teils 82 des Kanals anzuordnen. Die am oberen ein Rückschlagventil 96 geschlossen gehalten wird. Ende des linieren Teils 82 des Kanals 80 befindliche Das Rückschlagventil 96 weist einen Ventilkörper 97 Tasche 86 Vird während des Betriebs der Pumpe mit auf. der normalerweise von einer Feder 98 in dem den Kanaltcil 82 füllenden Fhmhnn gefüllt. Schließstellung geführt wird. Wenn der DnKk in da Wenn sich Blasen in der Pumpkammer 28 gesammelt 5° Pumpkainmer 28 so weit absinkt, daß der Druck ir haben, so sieigen diese im unteren Kanalteil 82 auf der Rotorkammer 23 die Kraft der Feder 98 über· und gelangen in die dort befindliche Tasche 86. wo- steigt, hebt sieh der Ventilk'rpcr 97 von seinem Sit; bei sie die gegebenenfalls in dieser Tasche befind- ab. so daß Flüssigkeil durch einen Kanal 99 aus de liehe Flüssigkeit verdrängen. Wird die Welle 85 gc- Rotorkamnier 23 in die Pumpknmmer 28 strömet dreht, so wird das in der bisher unten liegenden Ta- 55 kann. Mittels eines Belätigungsknopfcs 101 kam sehe 86 befindliche Fliiidum — Pumpflüssisikcit oder man den Druck der Feder 98 auf den Ventilkörper 9' Gasblasen -~ mit der lasche 86 in den oberen Ka- beseitigen, um das Ventil beispielsweise während de nalteil 81 gebracht. Gleichzeitig füllt die im oberen Füllung und Entleerung der Membranpumpe zu öfl Kanalteil 81 enthaltene Pumpflüssigkeit die zunächst neu. so dnß die Flüssigkeit schnell zwischen der Rc oben liegende Tasche 86. so daß die in dieser oben 60 torkammcr 23 und der Pumpkammer 28 ströme liegenden Tasche befindliche Flüssigkeit bei der Drc- kann.

hung der Welle 85 zum unteren Kanaltcil 82 gelangt. Zum Ablassen der Flüssigkeit ist ein Ablaßstopfe

De in den oberen Kanaltcil 81 geförderten Gase 103 am Boden der Rotorkammer 23 vorgesehen, de

sammeln sich am oberen Ende des Kanals 80. und man herausschraubt, um die Flüssigkeit ui«.'. ucn μ

wenn der Flüssigkeitsspiegel im oberen Kanal 81 un- 65 gcbcncnfalls am Boden der Rotorkammer 23 anc

tcr den Vcrbindungskanal 84 absinkt, so strömt sammelten Schlamm herauszulassen. Während d

durch diesen Verbindungskanal 84 neue Pumpflüs- normalen Betriebszustandes der Pumpe wird ύ

siekeit aus der Rotorkammer 23 in den oberen Ka- Kammer 23 durch Lösen eines F.ntlüftungsverschlt

ses 104 am oberen Ende der Kammer entlüftet, um eine Expansion und Kontraktion der Flüssigkeit zu ermöglichen. Der Luftstrom während der Expansion oder Kontraktion der Flüssigkeit tritt durch eine Belüftungsöffnung 102 im Boden des Getriebegehäuses 14 hindurch. Zum Transport der Pumpe wird der Verschluß 104 zugedreht, damit keine Flüssigkeit austritt. Ein Schnellfüllstopfen 105 ist an der Oberseite der Rotorkammer 23 vorgesehen.

In den Zeichnungen ist eine Pumpe mit einer einzigen Radialausnehmung 45 und einem einzigen Kolben 46 im Rotor 41 dargestellt. Es liegt jedoch auf

der Hand, daß der Rotor 41 auch länger ausgebildet werden kann, um mehrere Kolben aufzunehmen, die nach Belieben in gleicher oder entgegengesetzter Richtung arbeiten. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner eine axiale Auslaßleitung aus dei Rotorausnehmung 45 vorgesehen. Nach Belieber kann man das Fluidum jedoch, auch in radialer Richtung in eine Druckkammer führen, die mit dei Pumpkammer in Verbindung steht, ohne damit dis

ίο »Steifigkeit« der Pumpe nachteilig zu beeinflussen die durch die unmittelbare Nebeneinanderanordnunj des Rotors und der Pumpkammer erreicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Membranpumpe, insbesondere zur Förderung von Flüssigkeit, bei der in einer vollständig mit Arbeitsflüssigkeit gefüllten, durch eine Membrane von einer Förderkammer getrennten Arbeitskammer unmittelbar neben der Förderkammer eine Kolbenpumpe angeordnet ist, dereu Zylinderraum durch Kanäle mit der Arbeitskammer in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (46) der Kolbenpumpe im wesentlichen radial zur Antriebswelle (15) angeordnet ist, in einem mit tier Welle (15) gekuppelten Rotor (41) umläuft und sich an einem drehfest im Gehäuse (10) gelagerten Exzenierring (55) abstützt, wobei eine Stellvorrichtung (18, 56, 64) zur Veränderung der Exzentrizität des Exzenterringes zur Achse des Rotors (41) und eine Stellschraube (64), die mit der. Gehäuse (10) und dem Exzenterring in Gewindteingriff sieht, vorgesehen sind.

2. Membranpumpe nach Anspruch 1. dadurcli gekennzeichnet, daß auf dor Innenseite des Exzenterringes (55) ein Gleitring (73) vorzugsweise auf Rollen (74) angeordnet ist und das herausrugende Ende des Kolbens (46) an diesem anliegt.

3. Membranpumpe nach Anspruch 2, ladurch gekennzeichnet, daß die Stellschraube (64) Abschnitte (63, 65) verschiedener Ganghöhe aufweist.

4. Membranpumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichuini! einen den Exzenterring (55) einschließenden Steuerring (56) mit zwei Achsstümpfen (57, 5S) aufweist, deren Drehachse rechtwinklig zur Drehachse des Rotors (41) verläuft, und daß die Stellschraube (64) mit einem der Achsstümpfe (58) im Eingriff steht.