DE29513604U1 - Membrankolbenpumpe - Google Patents

Description

Membrankolbenpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Membrankolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Membrankolbenpumpen dienen zur Förderung mechanisch oder chemisch aggressiven fließfähigen Fördergutes. Die Verdrängerwirkung eines Kolbens wird mit Hilfe einer Hilfsflüssigkeit (z.B. Wasser, Öl) auf eine bewegliche, in das Gehäuse eingespannte Membran übertragen, deren Werkstoff (z.B. Kunststoff oder Gummi) dem Fördergut angepaßt werden kann. Die Verdrängung der Membran bewirkt im Zusammenspiel mit einem Saugventil und einem Druckventil die Förderung des Fördergutes.

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Deutsche Bank AG Hamburg, Nr. 05 2SSt¹ST(BlS; 2XW 70CT00) -*Post&ihk HantBurg, !Sr. 28 42 206 (BLZ 200 100 20)
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Wichtig für die Lebensdauer der Membrankolbenpumpe ist, daß das aggressive Fördergut nicht aus der Sekundärkammer in die Primärkammer gelangt und einen erhöhten Verschleiß der Kolben-Zylinder-Einheit bewirkt. Die Membran muß deshalb sicher abdichtend im Gehäuse eingespannt sein. Bei dem hier betrachteten Membrankolbenpumpentyp mit Zylindermembran ist die Membran an ihren beiden Enden eingespannt, so daß sich der dazwischenliegende Zylinderabschnitt angetrieben von der Hilfsflüssigkeit ausdehnen bzw. bis zur Anlage auf ein Stützrohr zusammenziehen kann.

Bei einer bekannten Membrankolbenpumpe ist die Zylindermembran an ihren Enden mit ihrem Außenumfang abdichtend gegen das Gehäuse gepreßt. Hierzu sind im Stützrohr zwei Stützkörper angeordnet, die über die Enden des Stützrohres hinausstehende Konusabschnitte mit aufeinander zu gerichteten Konusspitzen haben. Zwischen den Konusabschnitten und über das Stützrohr hinausstehenden Enden der Zylindermembran sind O-Ringe angeordnet. Beim Zusammenziehen der Stützkörper werden die O-Ringe gegen den Innenumfang der Zylindermembran gedrückt und pressen diese außen abdichtend gegen das Gehäuse. Hierzu sitzen die Stützkörper auf einer Spindel, die gegensinnige Gewinde aufweist, so daß sich die Stützkörper durch Drehen der Spindel zusammenziehen oder auseinanderrücken lassen. Die vorbekannte Kon-

struktion ist aufwendig und in der Handhabung problematisch. So müssen beim Ein- bzw. Ausbau einer Zylindermembran eine Vielzahl von Teilen gehandhabt werden. Beim Einbau sind geringste Fehlausrichtungen der Bauteile schädlich, weil diese die gewünschte Abdichtung verhindern können.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Membrankolbenpumpe zu schaffen, bei der die Abdichtung konstruktiv weniger aufwendig und einfacher in der Handhabung ist.

Die Aufgabe wird durch eine Membrankolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Membrankolbenpumpe sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Membrankolbenpumpe hat die Zylindermembran an ihrem von der Einsetzöffnung entfernten Ende einen radial vorspringenden Innenkragen, d.h, einen über ihren Innenumfang hinausstehenden, umlaufenden Vorsprung. Ferner hat die Zylindermembran an ihren der Einsetzöffnung nahen Ende einen radial vorspringenden Außenkragen, d.h. einen über ihren Außenumfang hinausstehenden, umlaufenden Vorsprung. Der Innenkragen stützt sich an sei-

ner der Einsetzöffnung abgewandten Seite an einer im Gehäuse ausgebildeten Innenstufe und der Außenkragen stützt sich an seiner der Einsetzöffnung zugewandten Seite an einer im Gehäuse ausgebildeten Außenstufe ab. Ferner liegt das Stützrohr mit seinem von der Einsetzöffnung entfernten Ende an der der Einsetzöffnung zugewandten Seite des Innenkragens an und der Deckel drückt gegen das der Einsetzöffnung nahe Ende des Stützrohres und die der Einsetzöffnung zugewandte Seite des Außenkragens. Somit wird der Innenkragen vom Deckel über das Stützrohr abdichtend gegen die Innenstufe des Gehäuses und der Außenkragen vom Deckel abdichtend gegen die Außenstufe des Gehäuses gepreßt. Natürlich könnte der Deckel auch gegen einen Außenflansch des Stützrohres drücken, der seinerseits an der der Einsetzöffnung zugewandten Seite des Außenkragens anliegt, so daß der Deckel über das Stützrohr den Außenkragen und den Innenkragen abdichtend gegen Außenstufe und Innenstufe des Gehäuses drückt. Durch axiales Andrücken läßt sich die erforderliche Dichtkraft sicher aufbauen, ohne daß es auf einen besonders genauen Sitz der Bauteile ankäme. Ferner begünstigt der Aufbau das Einsetzen bzw. Entnehmen der Zylindermembran durch die Einsetzöffnung. Beim Einsetzen braucht die Membran lediglich mit dem Innenkragen voran eingeschoben zu werden, bis sich der Innenkragen an der Innenstufe und der Außenkragen an der Außenstufe abstüt-

zen. Der Stützzylinder ist korrekt eingesetzt, wenn er nach axialem Einschieben am Innenkragen anliegt. Der Deckel braucht lediglich so montiert zu werden, daß er mit der erforderlichen Dichtkraft gegen die zugewandten Seiten von Außenkragen und Stützrohr drückt. Nach dem Öffnen des Deckels können Zylindermembran und Stützrohr einfach herausgezogen werden.

Bevorzugt hat die Zylindermembran angrenzend an Innenkragen und Außenkragen Endabschnitte mit einem Außendurchmesser, der den eines dazwischenliegenden Mittelabschnittes der Zylindermembran übersteigt und mit denen das Stützrohr in komplementär geformten Gehäuseaufnahmen gehalten ist. Dies erleichtert das Einführen der Zylindermembran in das Gehäuse, weil der Mittelabschnitt geringeren Außendurchmessers einfach durch die Gehäuseaufnahme neben der Einsetzöffnung geschoben werden kann.

Innenkragen und/oder Außenkragen können umlaufende Dichtvorsprünge haben, die einer verbesserten Abdichtung bzw. Befestigung im Gehäuse dienen. Auf Innenkragen und/oder Außenkragen können mehrere umlaufende Dichtvorsprünge angeordnet sein. Das Gehäuse kann auch komplementäre Aufnahmen zum verankernden Einsetzen der Dichtvorsprünge haben.

Bevorzugt ist der Deckel ein gegen eine Dichtfläche des Gehäuses schraubbarer Flansch. Der Deckel kann bei Anlage am Gehäuse solchermaßen das Stützrohr gegen den Innenkragen und selber gegen den Außenkragen drücken, daß die Abdichtung an Innenkragen und Außenkragen gewährleistet ist. Dann ist für einen Monteur die korrekte Montage der Zylindermembran leicht durchführbar. Voraussetzung ist, daß Gehäuse, Zylindermembran, Stützrohr und Deckel mit genügender Genauigkeit gefertigt sind. Der Deckel kann bei Anlage am Gehäuse solchermaßen das Stützrohr gegen den Innenkragen und selber gegen den Außenkragen drücken, daß der Innenkragen axial mehr zusammengedrückt wird als der Außenkragen. Infolgedessen wird die Zylindermembran axial etwas gestaucht, was aufgrund ihrer günstigen Dehnungseigenschaften vorteilhaft ist.

Der Deckel kann einen hülsenförmigen Ansatz haben, der in die Einsetzöffnung eingreift und gegen Stützrohr und Außenkragen drückt. Der Ansatz kann den Deckel in der Einsetzöffnung führen. Bevorzugt drückt der Deckel mit einer umlaufenden Innenstufe des Ansatzes gegen den Außenkragen, wodurch sich eine definierte Kraftüberleitung in Außenkragen und Stützrohr ergibt.

Als Material für die Zylindermembran kommt insbesondere

ein mechanisch bzw. chemisch beständiger, elastischer Kunststoff in Betracht, z.B. Polyurethan.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert, das in der anliegenden Zeichnung in einem Schnitt dargestellt ist.

Die Membrankolbenpumpe hat ein im wesentlichen kugelförmiges Gehäuse 1, das einen unteren Anschlußflansch mit einer Einlaßöffnung 2 und einen oberen Anschlußflansch mit einer Auslaßöffnung 3 aufweist. Einlaßöffnung 2 und Auslaßöffnung 3 sind auf einer gemeinsamen vertikalen Achse angeordnet .

Ferner hat das Gehäuse 1 eine Einsetzöffnung 4, die horizontal und quer zu Einlaßöffnung 2 und Auslaßöffnung 3 ausgerichtet ist. Auf der der Einsetzöffnung 4 gegenüberliegenden Seite ist das Gehäuse 1 mit einer Anschlußöffnung 5 für Hilfsflüssigkeit versehen.

Das Gehäuse 1 hat angrenzend an die Einsetzöffnung 4 eine Außenstufe 6, Daran grenzt eine kurze zylindrische Gehäuseaufnahme 7. Auf diese ist in der gegenüberliegenden Innenseite des Gehäuses 1 eine weitere kurze zylindrische Gehäuseaufnahme 8 ausgerichtet. An die Gehäuseaufnahme 8

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grenzt eine Innenstufe 9 des Gehäuses 1.

In das Gehäuse 1 ist eine Zylindermembran 10 eingesetzt. Die Zylindermembran 10 hat überall denselben Innendurchmesser. Allerdings weist sie an ihrem von der Einsetzöffnung 4 entfernten Ende einen innen vorstehenden, umlaufenden Innenkragen 11 auf, der gegen die axiale Begrenzung der Innenstufe 9 drückt. Die Zylindermembran hat im Bereich eines Mxttelabschnittes 12 ihren geringsten Außendurchmesser. An beiden Enden des Mxttelabschnittes 12 befinden sich konische Übergangsabschnitte 13, 14, in denen der Außendurchmesser nach außen hin zunimmt. Die Zylindermembran 10 hat ihren maximalen Außendurchmesser im Bereich von zylindrischen Endabschnitten 15, 16, an denen sie in den Gehäuseauf nahmen 7, 8 gehalten ist. An dem der Einsetzöffnung 4 zugewandten Ende weist die Zylindermembran allerdings einen nach außen über den Endabschnitt 15 vorspringenden, umlaufenden Außenkragen 17 auf. Der Außenkragen 17 stützt sich an der axialen Begrenzung der Außenstufe 6 ab und liegt mit seinem Außenumfang an der Einsetzöffnung 4 an.

In der Zylindermembran 10 ist ein Stützkörper 18 plaziert, der im wesentlichen zylindrisch ist. Der Stützkörper 18 hat einen Mittelabschnitt 19 und Endabschnitte 20, 21 mit

etwas vergrößertem Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser der Zylindermembran 10 entspricht. Der Stützkörper 18 ist somit an den Endabschnitten 20, 21 in der Zylindermembran 10 gehalten, wobei im Bereich seines Mittelabschnittes 19 zumindest ein Luftspalt zwischen Stützrohr 18 und Zylindermembran 10 ausgebildet ist.

Im Bereich des Mittelabschnittes 19 hat der Stützkörper 18 ferner vier gleichmäßig über seinen Umfang verteilte Eindellungen 22. Des weiteren ist er im Bereich seines Mittelabschnittes 19 mit einer Vielzahl Durchbrechungen 23 für einen Druckausgleich versehen, die auch in den Eindellungen 22 ausgebildet sind.

Der Endabschnitt 21 drückt mit seinem von der Einsetzöffnung 4 abgewandten Ende gegen die ihm zugewandte Seite des Innenkragens 11. Gegen das der Einsetzöffnung 4 zugewandte Ende des Endabschnittes 20 drückt ein Deckel 24.

Der Deckel 24 ist flanschartig ausgebildet und mittels Verschraubungen 25 gegen eine Dichtfläche 26 des Gehäuses 1 gepreßt. An einem hülsenförmigen Ansatz 2 7 ist er in der Einführöffnung 4 geführt. Der Ansatz 27 hat eine umlaufende Innenstufe 28, deren axiale Begrenzung gegen die der Einsetzöffnung 4 zugewandte Seite des Außenkragens 17

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drückt. Der am weitesten vorspringende Vorderabschnitt 29 des Ansatzes 27 drückt gegen den Endabschnitt 20 des Stützzylinders 18.

Der Deckel 24 hat einen inneren hülsenförmigen Ansatz 30, der weiter in die Einsetzöffnung 4 hineinsteht, als der Ansatz 27. Der Ansatz 30 weist Verschraubungen 31 mit radial nach innen vorkragenden Befestigungsfahnen 32 des Stützzylinders 18 auf.

Die vorstehenden Bauteile sind so dimensioniert, daß bei Anlage des Deckels 24 an der Dichtfläche 26 des Gehäuses 1 der Innenkragen 11 etwas stärker axial zusammengedrückt wird als der Außenkragen 17. Es kann aber auch der Außenkragen 17 stärker als der Innenkragen 11 gedruckt werden.

Zwischen Außenseite der Zylindermembran 10 und der kugeligen Innenseite des Gehäuses 1 ist eine Sekundärkammer 33 für das zu fördernde Medium ausgebildet. Die Einlaßöffnung 2 ist über ein Rückschlagventil 34 an eine Saugleitung 35 und die Auslaßöffnung 3 ist über ein Rückschlagventil 36 an eine Druckleitung 37 angeschlossen.

An der Innenseite der Zylindermembran 10 ist eine Primärkammer 38 ausgebildet. Die Primärkammer 38 ist über die

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Anschlußöffnung 5 mit einem Zylinder 39 verbunden, in dem ein Kolben 40 axial verschieblich angeordnet ist. Der Kolben 40 wird über ein Exzentergetriebe 41 und einen elektrischen Antriebsmotor 42 angetrieben.

Den Zylinder 39, die Primärkammer 38 sowie deren Verbindung füllende Hilfsflüssigkeit bewirkt bei oszillierendem Kolben 40 eine oszillierende Verformung des Mittelabschnittes 12 der Zylindermembran 10. Aus der gezeigten Ausgangslage wird der Mittelabschnitt 12 nach außen aufgeweitet und zieht sich danach bis zur Anlage in der Eindellung 22 wieder zusammen. Dabei wird das fließfähige Fördergut durch die Förderleitung 35, 37 transportiert.

Für Austausch- oder Wartungszwecke kann die Membran 10 sowie der Stützkörper 18 nach Abnehmen des Deckels 24 leicht axial aus der Einsetzöffnung 4 herausgezogen werden. Bei Montage braucht die Membran 10 lediglich mit ihren Innenkragen 11 voran in die Einsetzöffnung 4 eingeschoben zu werden, bis der Innenkragen 11 und.der Außenkragen 17 in die gezeigten Positionen gelangen. Ferner ist der Stützzylinder 18 in die abgebildete Lage zu bringen. Anschließend wird die Membrankolbenpumpe durch bloßes Anschrauben des Deckels 24 komplettiert und dabei die Abdichtung zwischen Innenkragen 11 und Außenkragen 17 sowie Gehäuse 1 erreicht.

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Claims (9)

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1. Membrankolbenpumpe, mit einem eine Einsetzöffnung (4) mit einem Deckel (24) aufweisenden Gehäuse (1), einer beidenends im Gehäuse (1) abdichtend eingespannten Zylindermembran (10), die eine Primärkammer (38) an ihrer Innenseite von einer Sekundärkammer (33) an ihrer Außenseite trennt, einem von der Zylindermembran (10) umschlossenen Stützrohr (18), wobei Zylindermembran (10) und Stützrohr (18) durch die Einsetzöffnung (4) in das Gehäuse (1) eingesetzt und aus diesem entnehmbar sind, einem Kolben (40) in einem Zylinder (39), einem Kolbenantrieb (41, 42) für eine Hin- und Herbewegung des Kolbens (40) im Zylinder (39) unter Veränderung eines Kolbenarbeitsraumes, wobei die Primärkammer (38) und der Kolbenarbeitsraum eine Verbindung haben und mit einer Hilfsflüssigkeit gefüllt sind, einem Saugventil (34) zwischen Sekundärkammer und einer Saugleitung (35) und einem Druckventil (36) zwischen Sekundärkammer (33) und einer Druckleitung (37), dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindermembran (10) an ihrem von der Einführöffnung (4) entfernten Ende einen radial vorspringenden Innenkragen (11) und an ihrem der Einsetzöffnung (4) nahen Ende einen radial vorspringenden Außenkragen (17) hat, der Innen-

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kragen (11) sich an seiner von der Einsetzöffnung (4) abgewandten Seite an einer Innenstufe (9) im Gehäuse und der Außenkragen (17) sich an seiner der Einsetzöffnung (4) zugewandten Seite an einer Außenstufe (6) im Gehäuse (1) abstützen, das Stützrohr (18) mit einem von der Einsetzöffnung (4) entfernten Ende an der der Einsetzöffnung (4) zugewandten Seite des Innenkragens (11) anliegt und der Deckel (24) gegen das der Einsetzöffnung (4) nahe Ende des Stützrohres (18) und die der Einsetzöffnung (4) zugewandte Seite des Außenkragens (17) drückt.

2. Membrankolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindermembran (10) angrenzend an Innenkragen (11) und Außenkragen (17) Endabschnitte (15, 16) mit einem Außendurchmesser hat, der den eines dazwischenliegenden Mittelabschnittes (19) übersteigt und mit denen die Zylindermembran (18) in komplementär geformten Gehäuseaufnahmen (7, 8) des Gehäuses (1) gehalten ist.

3. Membrankolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Innenkragen (11) und/oder Außenkragen (17) umlaufende DichtvorSprünge haben.

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4. Membrankolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (24) ein gegen eine Dichtfläche (26) des Gehäuses (1) schraubbarer Flansch ist.

5. Membrankolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (24) bei Anlage am Gehäuse (1) solchermaßen das Stützrohr (18) gegen den Innenkragen (11) und selber gegen den Außenkragen (17) drückt, daß die Abdichtung an Innenkragen (11) und Außenkragen (17) gewährleistet ist.

6. Membrankolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (24) bei Anlage am Gehäuse (1) solchermaßen das Stützrohr (18) gegen den Innenkragen (11) und selber gegen den Außenkragen (17) drückt, daß der Innenkragen (11) axial mehr zusammengedrückt wird als der Außenkragen (17) oder umgekehrt .

7. Membrankolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (24) mit einem hülsenförmigen Ansatz (27) in die Einsetzöffnung (4) greift und gegen Stützrohr (19) und Außenkragen (17) drückt.

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8. Membrankolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützrohr (18) mit einer umlaufenden Innenstufe (6) des Ansatzes (27) gegen den Außenkragen (17) drückt.

9. Membrankolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindermembran (10) aus einem mechanisch und/oder chemisch widerstandsfähigen, elastischen Kunststoff besteht.