EP0641936A1 - Hydraulically actuated membrane pump - Google Patents

Abstract

A hydraulically actuated diaphragm pump has a diaphragm (1) which consists of at least two individual layers (1a, 1b). In the central zone of the diaphragm (1) a shape-retaining (inherently stable) stiffening element (25, 26; 42) is provided which is kept in contact with the diaphragm (1) and moves together with the diaphragm (1). The inlet and outlet ducts (14, 15) of the diaphragm pump in this arrangement debauch, at least for the greater part, radially within the stiffening element (25, 26; 42) into the discharge chamber, so that they are correspondingly covered by the stiffening element (25, 26; 42).

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hydraulically driven diaphragm pump according to the preamble ofclaim 1.

Bei hydraulisch angetriebenen Membranpumpen ist es zur Aufrechterhaltung einer einwandfreien Funktion von großer Bedeutung, daß im Hydraulikraum stets die vorgesehene Menge an Hydraulikflüssigkeit vorhanden ist, eine ordnungsgemäße Membranbewegung sichergestellt wird und Beanspruchungen vermieden werden, die zu einer Beschädigung der Membran führen könnten.In the case of hydraulically driven diaphragm pumps, it is of great importance in order to maintain proper functioning that the intended amount of hydraulic fluid is always present in the hydraulic chamber, that proper diaphragm movement is ensured and stresses which could damage the diaphragm are avoided.

Zum Ausgleich eines Hydraulikflüssigkeitdefizits im Hydraulikraum ist es aus der DE-PS 23 33 876 bekannt, eine membranlagengesteuerte Leckergänzungseinrichtung vorzusehen. Dies bedeutet, daß die Membran selbst die Betätigung eines Steuerventils übernimmt, wobei ein mit der Membran verbundener Steuerschieber, der im Pumpenkörper verschiebbar geführt ist, in der Saughubendstellung der Membran eine Verbindung von einem Vorratsraum für die Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikraum öffnet. Die Leckergänzung kann und soll dabei nur dann erfolgen, wenn die Membran eine vorbestimmte Grenzposition am Ende des Saughubes erreicht hat.To compensate for a hydraulic fluid deficit in the hydraulic space, it is known from DE-PS 23 33 876 to provide a diaphragm system-controlled leak supplement device. This means that the membrane itself takes over the actuation of a control valve, a control slide connected to the membrane, which is displaceably guided in the pump body, in the suction stroke end position of the membrane opening a connection from a reservoir for the hydraulic fluid to the hydraulic chamber. Leakage supplementation can and should only take place when the membrane has reached a predetermined limit position at the end of the suction stroke.

Weitere Ausführungsformen derartiger Leckergänzungseinrichtungen von Membranpumpen sind in DE-PS 28 43 054 sowie in FR-PS 24 92 473 beschrieben.Further embodiments of such leakage supplement devices of diaphragm pumps are described in DE-PS 28 43 054 and in FR-PS 24 92 473.

Die Steuerung der Leckergänzung durch die Membranlage bringt im Vergleich zur druckgesteuerten Leckergänzung mit einem Schnüffelventil eine Reihe von Vorteilen. So können einerseits große Saughöhen überwunden werden, wobei die Saughöhe allein durch den Dampfdruck der Förderflüssigkeit und Hydraulikflüssigkeit begrenzt ist. Andererseits sind Überladungen des Hydraulikraums, wie sie bei der druckgesteuerten Leckergänzung durch Unterdruckspitzen auftreten können, ausgeschlossen. Derartige ausgeprägte Unterdruckspitzen treten vorzugsweise bei großen Hochdruckmembranpumpen zu Beginn der Saugphase auf, wenn die Flüssigkeitssäule in der Saugleitung beim Öffnen des Saugventils ruckartig beschleunigt wird. Schließlich ermöglicht die membranlagengesteuerte Leckergänzung das Anschnüffeln von Hydraulikflüssigkeit bei einem geringen Differenzdruck von beispielsweise weniger als 0,3 bar, d.h. der Absolutdruck bleibt bei etwa 0,7 bar. Dadurch kann die Gasbildung im Hydraulikraum weitgehend vermieden werden, was entsprechende Vorteile hinsichtlich der Förderleistung und der Fördergenauigkeit erbringt. Demgegenüber erfordert die druckgesteuerte Leckergänzung eine relativ hohe Einstellung des Differenzdruckes am Schnüffelventil von beispielsweise 0,6 bar, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Die dadurch bewirkte Druckabsenkung im Hydraulikraum während des Schnüffelvorgangs auf beispielsweise 0,4 bar Absolutdruck führt zu einer verstärkten Gasbildung. Dies hat eine verminderte Förderleistung und Fördergenauigkeit zur Folge.Controlling the leakage supplementation through the membrane system offers a number of advantages compared to pressure-controlled leakage supplementation with a snifting valve. On the one hand, large suction heights can be overcome, the suction height being limited solely by the vapor pressure of the delivery fluid and hydraulic fluid. On the other hand, overloading of the hydraulic space, as can occur in the pressure-controlled leak replenishment due to vacuum peaks, is excluded. Such pronounced vacuum peaks preferably occur in large high-pressure diaphragm pumps at the beginning of the suction phase when the liquid column in the suction line is accelerated suddenly when the suction valve is opened. Finally, the diaphragm system-controlled leak supplement enables the sniffing of hydraulic fluid at a low differential pressure of, for example, less than 0.3 bar, i.e. the absolute pressure remains at around 0.7 bar. As a result, gas formation in the hydraulic space can be largely avoided, which provides corresponding advantages with regard to the delivery rate and the delivery accuracy. In contrast, the pressure-controlled leakage supplement requires a relatively high setting of the differential pressure at the snifting valve of, for example, 0.6 bar in order to ensure safe operation. The resulting pressure drop in the hydraulic chamber during the sniffing process to, for example, 0.4 bar absolute pressure leads to increased gas formation. This results in a reduced delivery rate and delivery accuracy.

In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß diese bekannten Membranpumpen noch bestimmte Schwächen aufweisen, deren Beseitigung wünschenswert ist. So muß vor Inbetriebnahme der Pumpe dafür gesorgt werden, daß die Membran in Bezug auf den Kolben auf keinen Fall zu weit in Richtung Förderraum ausgelenkt ist. Im Hydraulikraum darf sich weiterhin nur eine vorbestimmte Menge an Hydraulikflüssigkeit befinden, da eine zu große Menge an Hydraulikflüssigkeit beim ersten ausgeführten Druckhub des Kolbens zu einer Überdehnung oder gar zum Bersten der Membran führen würde. Mit einer unkorrekten Menge an Hydraulikflüssigkeit im Hydraulikraum ist jedoch immer dann zu rechnen, wenn während einer Betriebspause ein Unterdruck am Saugventil oder Druckventil des Förderraums ansteht. Der z.B. am Saugventil herrschende Unterdruck kann sich über das statisch nie ganz dichte Saugventil in den Förderraum sowie in den Hydraulikraum fortpflanzen und führt dann dazu, daß Hydraulikflüssigkeit, z.B. über die Kolbenabdichtung, vom Vorratsraum in den Hydraulikraum gesaugt wird.In practice, however, it has been shown that these known diaphragm pumps still have certain weaknesses, the elimination of which is desirable. Before the pump is started up, it must be ensured that the diaphragm is never too far in the direction of the delivery chamber in relation to the piston is deflected. Only a predetermined amount of hydraulic fluid may remain in the hydraulic chamber, since an excessive amount of hydraulic fluid would cause the diaphragm to overstretch or even burst during the first pressure stroke of the piston. However, an incorrect amount of hydraulic fluid in the hydraulic chamber is always to be expected if a vacuum is present at the suction valve or pressure valve of the delivery chamber during a break in operation. The negative pressure prevailing at the suction valve, for example, can propagate via the suction valve, which is never completely static, into the delivery chamber and into the hydraulic chamber and then leads to hydraulic fluid, for example via the piston seal, being sucked from the reservoir into the hydraulic chamber.

Um zu vermeiden, daß die Membran zur Verhinderung von Membranschäden vor dem Start der Membranpumpe jedesmal neu manuell positioniert werden muß, ist es aus der DE-OS 41 41 670 bereits bekannt, sowohl in der Saughub- als auch in der Druckhubgrenzstellung der Membran eine Membranhubbegrenzung vorzusehen. Diese erfolgt in der Saughubgrenzstellung auf rein mechanische Weise, nämlich mittels eines Stütztellers, an den sich die Membran in der Saughubgrenzstellung anlegt. In der Druckhubgrenzstellung wird die Membranhubbegrenzung dagegen rein hydraulisch bewirkt, indem ein Ventilglied, das am kolbenseitigen Ende eines Steuerschiebers einer Leckergänzungsvorrichtung vorgesehen ist, die hydraulische Verbindung vom Kolbenarbeitsraum zum Membranarbeitsraum unterbricht, wobei überschüssiges Hydrauliköl über ein Druckbegrenzungsventil in den Vorratsraum verdrängt wird.In order to avoid that the membrane has to be manually repositioned each time before the membrane pump is started in order to prevent membrane damage, it is already known from DE-OS 41 41 670 that both the suction stroke and the pressure stroke limit position of the membrane have a membrane stroke limitation to provide. This takes place in the suction stroke limit position in a purely mechanical manner, namely by means of a support plate against which the membrane lies in the suction stroke limit position. In the pressure stroke limit position, on the other hand, the diaphragm stroke limitation is effected purely hydraulically, in that a valve member, which is provided on the piston-side end of a control slide of a leakage supplement device, interrupts the hydraulic connection from the piston work chamber to the diaphragm work chamber, excess hydraulic oil being displaced into the reservoir space via a pressure relief valve.

Problematisch ist hierbei jedoch, daß die verwendete hydraulische Membranhubbegrenzung relativ aufwendig ist und keine Anzeigevorrichtungen vorhanden sind, die eine Beschädigung oder ein Bersten der Membran signalisieren würden.However, the problem here is that the hydraulic diaphragm stroke limitation used is relatively complex and there are no display devices which would signal damage or bursting of the diaphragm.

Um eine Überwachung des Membranzustandes vornehmen zu können, ist es bei einer Membranpumpe der gattungsgemäßen Art (DE-OS 40 18 464) bereits bekannt, die Membran als Sandwichmembran auszuführen, wobei die Membran aus zwei in Abstand gehaltenen Einzellagen besteht. Der Zwischenraum zwischen den Einzellagen ist mit einer Anzeigevorrichtung verbunden, die anspricht, sobald sich beim Bruch einer Einzellage der Flüssigkeitsdruck - entweder vom Förderraum oder vom Druckraum - in den Membranzwischenraum fortpflanzt. Um bei dieser bekannten Membranpumpe das insbesondere im Saughub auftretende gegenseitige Abheben der Einzellagen zu vermeiden, sind diese an einer Vielzahl von Stellen, insbesondere durch Schweißen, verbunden. Bei dieser bekannten Menbranpumpe können die Ein- und Auslaßkanäle jedoch nicht derart groß dimensioniert werden, wie es für hochviskose Fördermedien häufig wünschenswert wäre. Dies ergibt sich daraus, daß es beim Anfahren der Pumpe, wie bereits erwähnt, vorkommen kann, daß die Membran mit hohem Druck gegen die Förderraum-Begrenzungswand des Pumpendeckels gedrückt wird. Große Ein- und Auslaßkanäle hätten dann unter Umständen zur Folge, daß es zu einem "Durchschießen" der Membran an diesen Stellen kommt. Aus diesem Grund ist es bei der bekannten Membranpumpe auch erforderlich, daß die Ein- und Auslaßkanäle in unmittelbarer Nähe des Einspannrandes der Membran angeordnet sind, was jedoch erhöhte pumpeninterne Druckverluste und eine Verschlechterung des Wirkungsgrades zur Folge hat.In order to be able to monitor the membrane condition, it is already known in a diaphragm pump of the generic type (DE-OS 40 18 464) to design the diaphragm as a sandwich diaphragm, the diaphragm consisting of two spaced apart layers. The space between the individual layers is connected to a display device which responds as soon as the liquid pressure - either from the delivery space or from the pressure space - propagates into the membrane space when a single layer breaks. In order to avoid the mutual lifting off of the individual layers, which occurs in particular in the suction stroke, in this known diaphragm pump, these are connected at a multiplicity of points, in particular by welding. In this known diaphragm pump, however, the inlet and outlet channels cannot be dimensioned as large as would often be desirable for highly viscous delivery media. This results from the fact that when starting the pump, as already mentioned, it can happen that the membrane is pressed against the delivery chamber boundary wall of the pump cover with high pressure. Large inlet and outlet ducts would then under certain circumstances result in the membrane being “shot through” at these points. For this reason, it is also necessary in the known diaphragm pump that the inlet and outlet ducts are arranged in the immediate vicinity of the clamping edge of the diaphragm, which, however, results in increased pump internal pressure losses and a deterioration in the efficiency.

Ausgehend von diesem Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine hohe Funktionssicherheit sowie einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist und universell einsetzbar ist.Starting from this prior art, the invention has for its object to provide a diaphragm pump of the type mentioned, which has a high level of functional reliability and an improved efficiency and is universally applicable.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.The features of the invention created to achieve this object result fromclaim 1. Advantageous refinements thereof are described in the further claims.

Bei der erfindungsgemäßen Membranpumpe ist im mittleren Bereich der Membran ein mit der Membran in Anlage gehaltenes und sich zusammen mit der Membran bewegendes formstabiles Versteifungselement vorgesehen. Außerdem münden die Ein- und Auslaßkanäle zumindest größtenteils radial innerhalb des Versteifungselements in den Förderraum, so daß sie vom Versteifungselement entsprechend überdeckt sind.In the diaphragm pump according to the invention, a dimensionally stable stiffening element which is held in contact with the diaphragm and moves together with the diaphragm is provided in the central region of the diaphragm. In addition, the inlet and outlet channels open at least for the most part radially inside the stiffening element into the delivery chamber, so that they are covered accordingly by the stiffening element.

Durch das erfindungsgemäß vorgesehene formstabile Versteifungselement im mittleren Bereich der Membran wird die Funktionssicherheit einer hydraulisch angetriebenen Membranpumpe bedeutend erhöht. Dies ergibt sich insbesondere daraus, daß das Versteifungselement die Membran auch im Bereich der Ein- und Auslaßkanäle großflächig abstützt, falls beispielsweise beim Anfahren der Pumpe die Membran in ihre Druckhubgrenzstellung gedrückt wird. Ein "Durchschießen" der Membran kann auf diese Weise zuverlässig verhindert werden. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß die Ein- und Auslaßkanäle ohne weiteres relativ nahe der Mittelachse des Förderraumes angeordnet werden können, d.h. in demjenigen Bereich, in dem der größte Membranhub stattfindet. Außerdem können die Ein- und Auslaßkanäle sehr groß dimensioniert werden. Aufgrund großer, nahe beieinanderliegender Ein- und Auslaßkanäle können die pumpeninternen Druckverluste wesentlich reduziert und der Einsatzbereich der Pumpe vergrößert werden, da auch hochviskose Medien problemlos gefördert werden können.The functional stability of a hydraulically driven diaphragm pump is significantly increased by the dimensionally stable stiffening element in the central region of the diaphragm. This results in particular from the fact that the stiffening element also supports the membrane over a large area in the area of the inlet and outlet channels, for example if the membrane is pressed into its pressure stroke limit position when the pump is started. A "shooting through" of the membrane can be reliably prevented in this way. It is particularly advantageous that the inlet and outlet channels can be arranged relatively close to the central axis of the delivery chamber without any problems, i.e. in the area where the largest membrane stroke takes place. In addition, the inlet and outlet channels can be very large. Due to the large, closely spaced inlet and outlet ducts, the internal pressure losses can be significantly reduced and the area of application of the pump can be increased, since even highly viscous media can be conveyed without any problems.

In gleicher Weise wie auf der Förderraumseite trägt das erfindungsgemäße Versteifungselement auch auf der Hydraulikraumseite zur Membranschonung bei, falls das Versteifungselement derart dimensioniert und angeordnet wird, daß es auch Ein- und Abführkanäle für die Hydraulikflüssigkeit überdeckt. In diesem Fall wirkt das Versteifungselement auch in der Saughubgrenzstellung der Membran als ein die Membran verstärkendes bzw. versteifendes Abstützorgan.In the same way as on the delivery chamber side, the stiffening element according to the invention also helps to protect the membrane on the hydraulic chamber side if the stiffening element is dimensioned and arranged such that it also covers inlet and outlet channels for the hydraulic fluid. In this case, the stiffening element also acts as a support member reinforcing or stiffening the membrane in the suction stroke limit position of the membrane.

Eine weitere Membranschonung ergibt sich daraus, daß die Membran im Bereich des Versteifungselements keinen Biegebeanspruchungen unterworfen ist. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung des Versteifungselements wird außerdem sichergestellt, daß die Membran rotationssymmetrisch beaufschlagt wird, was ebenfalls bedeutend zur Membranschonung beiträgt.A further protection of the membrane results from the fact that the membrane in the area of the stiffening element is not subjected to any bending stresses. With a corresponding design of the stiffening element, it is also ensured that the membrane is acted upon in a rotationally symmetrical manner, which likewise makes a significant contribution to protecting the membrane.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Förderraumseite eine mit dem Versteifungselement in der Druckhubgrenzstellung zusammenwirkende Pumpendeckel-Anschlagfläche und auf der Hydraulikraumseite eine mit dem Versteifungselement direkt oder über ein Zwischenelement zusammenwirkende Pumpenkörper-Anschlagfläche für eine beidseitig mechanische Hubbegrenzung der Membran vorgesehen. Hydraulische Hubbegrenzungsmittel, beispielsweise zur Begrenzung des Druckhubes, sind auf diese Weise nicht erforderlich.According to an advantageous embodiment of the invention, a pump cover stop surface cooperating with the stiffening element in the pressure stroke limit position is provided on the delivery chamber side and a pump body stop surface interacting with the stiffening element directly or via an intermediate element is provided for a mechanical stroke limitation of the diaphragm on both sides. Hydraulic stroke limiting means, for example to limit the pressure stroke, are not required in this way.

Vorteilhafterweise liegt das Versteifungselement an der Außenfläche der Membran an. Bei einer derartigen Anordnung bewirkt das Versteifungselement einen zusätzlichen Schutz der Membran sowohl in chemischer Hinsicht, indem es Schutz vor aggressiven Medien bietet, als auch in mechanischer Hinsicht, indem es die mechanische Beanspruchung der Membran in ihrem Hauptbeanspruchungsbereich durch das zu fördernde Medium verringert. Ein derartiges Versteifungselement stellt außerdem ein Schutzelement dar, wenn die Membran in ihrer Druckhubgrenzstellung an die entsprechende Anschlagfläche des Pumpendeckels anschlägt.The stiffening element advantageously lies on the outer surface of the membrane. With such an arrangement, the stiffening element provides additional protection of the membrane both chemically by offering protection against aggressive media and mechanically by reducing the mechanical stress on the membrane in its main stress area by the medium to be conveyed. Such a stiffening element also represents a protective element when the diaphragm strikes the corresponding stop surface of the pump cover in its pressure stroke limit position.

Zweckmäßigerweise besteht das Versteifungselement aus einem förderraumseitigen und einem hydraulikraumseitigen Kopplungsglied, zwischen denen die Einzellagen der Membran eingespannt und dadurch mechanisch miteinander verbunden sind. Auf diese Weise verhindert das erfindungsgemäße Versteifungselement zuverlässig ein gegenseitiges Abheben der Membranlagen während des Saughubes. Eine dadurch verursachte Beeinträchtigung der Saug- und Pumpleistung kann daher sicher vermieden werden. Außerdem wird verhindert, daß durch das gegenseitige Abheben der Membranlagen Druckänderungen zwischen den Membranlagen auftreten, die zum Ansprechen einer angeschlossenen Membranbruchanzeigevorrichtung führen, obwohl keine Membranundichtigkeit vorliegt.The stiffening element expediently consists of a coupling member on the delivery chamber side and a coupling member on the hydraulic chamber side, between which the individual layers of the membrane are clamped and thereby mechanically connected to one another. In this way, the stiffening element according to the invention prevents reliable mutual lifting of the membrane systems during the suction stroke. An impairment of the suction and pumping power caused thereby can therefore be safely avoided. In addition, the mutual lifting of the membrane systems prevents pressure changes between the membrane systems from occurring, which lead to the response of a connected membrane rupture indicator, even though there is no membrane leakage.

Vorteilhafterweise sind die Kopplungsglieder derart ausgebildet, daß sie in der Druckhub- bzw. Saughubgrenzstellung zusammen mit zugeordneten Pumpenkörper- und Pumpendeckelflächen jeweils eine der natürlichen Membrangeometrie angepaßte, zumindest im wesentlichen durchgehende Abstützfläche für die Membran bilden. Eine derartige Ausgestaltung trägt wesentlich zur Membranschonung bei.Advantageously, the coupling members are designed in such a way that in the pressure stroke or suction stroke limit position, together with assigned pump body and pump cover surfaces, they each form a support surface for the membrane that is adapted to the natural membrane geometry and is at least essentially continuous. Such a configuration makes a significant contribution to protecting the membrane.

Von besonderem Vorteil ist, wenn die Kopplungsglieder als rotationssymmetrische Stützteller mit insbesondere ebenen Stirnflächen ausgebildet sind. Die der Membran abgewandte ebene Stirnfläche wirkt dabei als großflächige Anschlagfläche in der Druckhub- bzw. Saughubgrenzstellung, während die der Membran zugewandte ebene Stirnfläche als großflächige Abstützfläche für die Membran ausgebildet ist.It is particularly advantageous if the coupling members are designed as rotationally symmetrical support plates with, in particular, flat end faces. The flat end surface facing away from the membrane acts as a large-area stop surface in the pressure stroke or suction stroke limit position, while the flat end surface facing the membrane is designed as a large-area support surface for the membrane.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Versteifungselement zumindest teilweise mit einer Kunststoffschicht umhüllt. Diese Kunststoffschicht schützt das Versteifungselement einerseits vor aggressiven Medien und kann andererseits derart ausgelegt werden, daß es als Dämpfungsglied wirkt, wenn das Versteifungselement beispielsweise in der Druckhubgrenzstellung am Pumpendeckel anschlägt.According to an advantageous embodiment of the invention, the stiffening element is at least partially covered with a plastic layer. This plastic layer protects the stiffening element on the one hand against aggressive media and on the other hand can be designed such that it acts as an attenuator when the stiffening element strikes the pump cover, for example in the pressure stroke limit position.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das förderraumseitige Kopplungsglied ein stabartiges Befestigungsteil auf, das durch zentrale Durchgangslöcher in der Membran und dem hydraulikraumseitigen Kopplungsglied hindurchtritt und an einem Steuerschieber einer membranlagengesteuerten Leckergänzungseinrichtung befestigt ist. Hierbei weist vorteilhafterweise auch der Steuerschieber eine durchgehende Längsbohrung auf, durch die das stabartige Befestigungsteil hindurchtritt, so daß es an dem dem Verdrängerkolben zugewandten Ende des Steuerschiebers festgelegt werden kann.According to an advantageous embodiment, the coupling member on the delivery chamber side has a rod-like fastening part which passes through central through holes in the membrane and passes through the hydraulic chamber-side coupling member and is fastened to a control slide of a diaphragm system-controlled leakage supplement device. Here, the control slide also advantageously has a continuous longitudinal bore through which the rod-like fastening part passes, so that it can be fixed on the end of the control slide facing the displacement piston.

Eine einfache Ausbildung ergibt sich, wenn das hydraulikraumseitige Kopplungsglied integral, d.h. einstückig, mit dem Steuerschieber ausgebildet ist.A simple design results if the coupling element on the hydraulic chamber side is integral, i.e. in one piece, is formed with the control slide.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann das Versteifungselement zwischen den Einzellagen der Membran angeordnet und mit diesen fest verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt sein. Bei einer derartigen Ausführungsform besteht das Versteifungselement ebenfalls vorzugsweise aus einer rotationssymmetrischen, ebenen Scheibe, was eine einfache Ausgestaltung des Versteifungselements und der zugeordneten Anschlagflächen im Pumpendeckel und Pumpenkörper ermöglicht.According to a modified embodiment of the invention, the stiffening element can be arranged between the individual layers of the membrane and firmly connected to it, in particular glued or welded. In such an embodiment, the stiffening element also preferably consists of a rotationally symmetrical, flat disk, which enables the stiffening element and the associated stop surfaces in the pump cover and pump body to be designed in a simple manner.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform ist das Versteifungselement zumindest teilweise unabhängig von einem hydraulikraumseitigen zentralen Stützteller zwischen seiner Saughub- und Druckhubendstellung bewegbar.According to an expedient embodiment, the stiffening element can be moved between its suction stroke and pressure stroke end positions at least partially independently of a central support plate on the hydraulic chamber side.

Vorteilhafterweise ist der Radius des Verstärkungselements gleich oder größer als der halbe Radius des im Förderraum liegenden Membranabschnitts. Hierdurch werden große Anschlag- bzw. Abstützflächen erzielt, die die mechanische Druckbelastung auf das Versteifungselement, den Pumpenkörper- bzw. Pumpendeckel sowie die Membran vermindern und gleichzeitig sicherstellen, daß die einzelnen Membranlagen sicher aneinander gehalten werden.The radius of the reinforcing element is advantageously equal to or greater than half the radius of the membrane section located in the delivery chamber. As a result, large stop or support surfaces are achieved, which reduce the mechanical pressure load on the stiffening element, the pump body or pump cover and the membrane and at the same time ensure that the individual membrane systems are held securely against one another.

Vorteilhafterweise münden die Ein- und Auslaßkanäle derart in den Förderraum, daß ihr Mittelpunktsabstand von der zentralen Achse des Förderraums maximal 50 % des größten Förderaum-Radius beträgt.The inlet and outlet ducts advantageously open out in this way into the delivery area so that their center distance from the central axis of the delivery area is a maximum of 50% of the largest delivery area radius.

Die pumpeninternen Druckverluste können vorteilhafterweise weiterhin dadurch reduziert werden, daß die Ein- und Auslaßkanäle im Bereich ihrer förderraumseitigen Mündungen parallel zur Bewegungsrichtung der Membran ausgerichtet sind.The pump-internal pressure losses can advantageously be further reduced in that the inlet and outlet channels are aligned parallel to the direction of movement of the membrane in the region of their orifices on the delivery chamber side.

Da das Versteifungselement formstabil ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn die Membran-Einzellagen im Bereich zwischen Versteifungselement und randseitiger Einspannung eine Sicke aufweisen. Diese Sicke ermöglicht einerseits die gewünschte Bewegbarkeit der Membran und ist andererseits zweckmäßigerweise jedoch genügend steif ausgebildet, um das gegenseitige Abheben der einzelnen Membranlagen im Saughub zu verhindern.Since the stiffening element is designed to be dimensionally stable, it is advantageous if the individual membrane layers have a bead in the area between the stiffening element and the edge-side clamping. On the one hand, this bead enables the desired mobility of the membrane and, on the other hand, it is expediently designed to be sufficiently rigid to prevent the individual membrane systems from lifting off from one another in the suction stroke.

Zweckmäßigerweise ist im Pumpendeckel eine Entlüftungsbohrung vorgesehen, die im geodätisch höchsten Punkt des Förderraumes in diesen mündet und mit dem Auslaßkanal in Verbindung steht. Diese Entlüftungsbohrung, die im Verhältnis zum Ein- bzw. Auslaßkanal relativ klein ausgeführt sein kann, dient der Entlüftung des Förderraums.A ventilation hole is expediently provided in the pump cover, which opens into the geodetically highest point of the delivery chamber and is connected to the outlet channel. This vent hole, which can be made relatively small in relation to the inlet or outlet channel, serves to vent the delivery chamber.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn im Pumpendeckel eine Feststoffteilchen-Abführbohrung vorgesehen ist, die im geodätisch tiefsten Punkt des Förderraums in diesen mündet und mit dem Einlaßkanal in Verbindung steht. Diese Bohrung dient dazu, sedimentierte Partikel abzuführen, um zu verhindern, daß diese zwischen Pumpendeckel und Membran eingeklemmt werden und zu Schäden an der Membran führen.Furthermore, it is advantageous if a solid particle discharge hole is provided in the pump cover, which opens into the geodetically lowest point of the delivery chamber and is connected to the inlet channel. This hole is used to remove sedimented particles in order to prevent them from becoming trapped between the pump cover and the membrane and causing damage to the membrane.

Zweckmäßigerweise steht der Hydraulikraum mit einem Druckbegrenzungsventil in Verbindung, da es beim Anfahren der Pumpe vorkommen kann, wie eingangs beschrieben, daß sich die Membran bzw. das Versteifungselement an den Pumpendeckel anlegen. Bewegt sich der Kolben daraufhin weiter in Richtung seiner Druckhubendstellung oder wird ein bestimmter vorgegebener Maximaldruck überschritten, wird überschüssiges Hydrauliköl über das Druckbegrenzungsventil in den Vorratsraum abgeführt. Danach arbeitet die Membran wieder in ihrem normalen Arbeitsbereich.The hydraulic chamber is expediently connected to a pressure relief valve, since it can occur when the pump starts up, as described at the beginning, that place the membrane or the stiffening element on the pump cover. If the piston then moves further in the direction of its end of the pressure stroke or if a certain predetermined maximum pressure is exceeded, excess hydraulic oil is discharged into the reservoir via the pressure relief valve. Then the membrane works again in its normal working area.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1

schematisch im Querschnitt eine Membranpumpe gemäß der Erfindung,

Fig. 2

eine vergrößerte Darstellung eines Versteifungselements in der Form zweier Kopplungsglieder, zwischen denen die Membran eingespannt ist, wobei das förderraumseitige Kopplungsglied mit Kunststoff ummantelt ist und

Fig. 3

eine Teildarstellung einer abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Membranpumpe.

The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example. This shows in

Fig. 1

schematically in cross section a diaphragm pump according to the invention,

Fig. 2

an enlarged view of a stiffening element in the form of two coupling members, between which the membrane is clamped, the coupling member on the delivery chamber is encased in plastic and

Fig. 3

a partial view of a modified embodiment of the diaphragm pump according to the invention.

Aus Fig. 1 ist eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe ersichtlich, die eine aus zwei voneinander getrennten Einzellagen 1a, 1b bestehende Membran 1, insbesondere aus Kunststoff, aufweist. Diese ist an ihrem Rand zwischen einem Pumpenkörper 2 sowie einem hieran stirnseitig lösbar festgelegten Pumpendeckel 3 eingespannt und trennt einen Förderaum 4 von einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Hydraulikraum 5, der den Kolbenarbeitsraum darstellt.1 shows a hydraulically driven diaphragm pump which has adiaphragm 1 consisting of two separateindividual layers 1a, 1b, in particular made of plastic. This is clamped at its edge between apump body 2 and apump cover 3 which is detachably attached to the end thereof and separates adelivery chamber 4 from a hydraulic chamber 5 filled with hydraulic fluid, which represents the piston working chamber.

Die Membranpumpe weist einen hydraulischen Membranantrieb in Form eines oszillierenden Verdrängerkolbens 6 auf, der im Pumpenkörper 2 abgedichtet zwischen dem Kolbenarbeitsraum 5 und einem Vorratsraum 7 für die Hydraulikflüssigkeit verschiebbar ist. Der Kolbenarbeitsraum 5 steht über wenigstens eine im Pumpenkörper 2 angeordnete axiale Bohrung 8 mit einem membranseitigen Druckraum 9 in Verbindung, der den Membranarbeitsraum darstellt und zusammen mit dem Kolbenarbeitsraum 5 insgesamt den Hydraulikraum bildet. Wie ersichtlich, ist der Membranarbeitsraum 9 einerseits durch die Membran 1 sowie andererseits durch eine hintere (kolbenseitige) Kalotte 10 begrenzt. Diese hintere Begrenzungskalotte 10 wird durch die entsprechend ausgebildete Stirnfläche des Pumpenkörpers 2 gebildet und stellt einen Teil derjenigen mechanischen Abstützfläche dar, an der sich die Membran 1 am Ende des Saughubes anlegt.The diaphragm pump has a hydraulic diaphragm drive in the form of anoscillating displacement piston 6, which can be displaced in a sealed manner in thepump body 2 between the piston working space 5 and astorage space 7 for the hydraulic fluid. The piston working space 5 is at least above an axial bore 8 arranged in thepump body 2 in connection with a diaphragm-side pressure chamber 9, which represents the diaphragm working chamber and together with the piston working chamber 5 forms the hydraulic chamber as a whole. As can be seen, the diaphragm working space 9 is delimited on the one hand by thediaphragm 1 and on the other hand by a rear (piston-side)calotte 10. Thisrear limitation cap 10 is formed by the correspondingly designed end face of thepump body 2 and represents part of that mechanical support surface on which themembrane 1 is applied at the end of the suction stroke.

Gegenüber der kolbenseitigen Begrenzungskalotte 10 ist im Förderraum 4 eine durch die Stirnfläche des Pumpendeckels 3 gebildete vordere Begrenzungskalotte 11 gebildet. Der Pumpendeckel 3 ist in der üblichen Weise mit einem Einlaßventil 12 (Saugventil) sowie einem Auslaßventil 13 (Druckventil) versehen. Diese beiden Ventile 12, 13 stehen über einen Einlaßkanal 14 sowie einen Auslaßkanal 15 derart mit dem Förderraum 4 in Verbindung, daß das Fördermedium bei dem nach rechts gemäß Fig. 1 erfolgenden Saughub des Verdrängerkolbens 6 und damit der Membran 1 über das Saugventil 12 und den Einlaßkanal 14 in den Förderraum 4 angesaugt wird. Demgegenüber wird bei dem nach links gemäß Fig. 1 erfolgenden Druckhub der Membran 1 das Fördermedium über den Auslaßkanal 15 und das Druckventil 13 dosiert aus dem Förderraum 4 ausgetragen.Compared to the piston-side limiting cap 10, afront limiting cap 11 formed by the end face of thepump cover 3 is formed in thedelivery chamber 4. Thepump cover 3 is provided in the usual way with an inlet valve 12 (suction valve) and an outlet valve 13 (pressure valve). These twovalves 12, 13 are connected via aninlet duct 14 and anoutlet duct 15 to thedelivery chamber 4 in such a way that the conveying medium during the suction stroke of thedisplacer 6 and thus thediaphragm 1 to the right according to FIG. 1 and thus themembrane 1 via thesuction valve 12 and theInlet channel 14 is sucked into thedelivery chamber 4. In contrast, in the case of the pressure stroke of themembrane 1 to the left in accordance with FIG. 1, the pumped medium is discharged from thedelivery chamber 4 in a metered manner via theoutlet channel 15 and thepressure valve 13.

Um am Ende des Membransaughubes das Auftreten von Kavitation zu verhindern und für die aufgrund der Leckageverluste erforderliche Leckergänzung zu sorgen, ist eine Leckergänzungseinrichtung vorgesehen. Diese weist ein übliches federbelastetes Schnüffelventil 16 auf, das über einen Kanal 17 mit dem Vorratsraum 7 sowie über einen Kanal 18 und den Verbindungskanal 8 einerseits mit dem Kolbenarbeitsraum 5 und andererseits mit dem Membranarbeitsraum 9 in Verbindung steht.In order to prevent the occurrence of cavitation at the end of the membrane suction stroke and to ensure the leakage supplementation required due to the leakage losses, a leakage supplementation device is provided. This has a conventional spring-loadedsniffer valve 16, which is connected via a channel 17 to thestorage space 7 and via a channel 18 and the connecting channel 8 on the one hand to the piston working space 5 and on the other hand to the diaphragm working space 9.

Die Leckergänzung wird durch ein Steuerventil gesteuert, das einen Steuerschieber 19 aufweist. Dieser ist achsgleich mit dem Verdrängerkolben 6 im Bereich des Verbindungskanals 8 zwischen Membranarbeitsraum 9 und Kolbenarbeitsraum 5 verschiebbar in einer entsprechenden Bohrung des Pumpenkörpers 2 geführt. An einer bestimmten Stelle des Umfangs des Steuerschiebers 19 ist eine umlaufende Nut 20 vorgesehen, die in der Saughubendstellung der Membran 1 die Verbindung zwischen dem Schnüffelventil 16 der Leckergänzungseinrichtung und dem Hydraulikraum 5, 9 - über die Kanäle 18, 8 - herstellt.The leakage supplement is controlled by a control valve which has acontrol slide 19. This is axially displaceable with thedisplacement piston 6 in the area of the connecting channel 8 between the diaphragm working space 9 and the piston working space 5 in a corresponding bore of thepump body 2. At a certain point on the circumference of thecontrol slide 19, a circumferential groove 20 is provided, which in the suction stroke end position of themembrane 1 establishes the connection between thesnifting valve 16 of the leakage supplement device and the hydraulic chamber 5, 9 - via the channels 18, 8 -.

Die Einzellagen 1a, 1b der Membran 1 sind rotationssymmetrisch ausgebildet und weisen in ihrem randnahen Bereich Sicken 21 auf, die die freie Beweglichkeit der Lagen 1a, 1b zwischen ihrer Saughub- und Druckhubendstellung ermöglichen. Im Bereich dieser Sicken 21 verlaufen die Einzellagen 1a, 1b im Abstand zueinander, so daß ein Membranzwischenraum 22 gebildet wird. Dieser Membranzwischenraum 19 dient im Fall eines Bruchs einer Membranlage 1a, 1b zur schnellen Membranbruchsignalisierung, und zwar mittels einer entsprechenden Anzeigevorrichtung 23, die mit dem Membranzwischenraum 22 in Verbindung steht. Der Membranzwischenraum 22 wird dadurch gebildet, daß die Membranlagen 1a, 1b in ihrer randseitigen Einspannzone durch einen Ring 24 auf Abstand gehalten werden. Dieser Ring 24 ist mit einem oder mehreren, nicht dargestellten Kanälen versehen, welche die Verbindung zwischen dem Membranzwischenraum 22 und dem Innern der Membranbruchanzeigevorrichtung 23 herstellen.Theindividual layers 1a, 1b of themembrane 1 are rotationally symmetrical and havebeads 21 in their area near the edge, which enable thelayers 1a, 1b to move freely between their suction stroke and pressure stroke end positions. In the area of thesebeads 21, theindividual layers 1a, 1b run at a distance from one another, so that an intermediate membrane space 22 is formed. In the event of a rupture of amembrane system 1 a, 1 b, thismembrane space 19 serves for rapid membrane rupture signaling, specifically by means of acorresponding display device 23 which is connected to the membrane space 22. The membrane space 22 is formed in that themembrane layers 1a, 1b are held at a distance in their edge-side clamping zone by a ring 24. This ring 24 is provided with one or more channels, not shown, which establish the connection between the membrane space 22 and the interior of the membranerupture indicator device 23.

Im Gegensatz zu ihren Randbereichen verlaufen die Einzellagen 1a, 1b der Membran 1 in ihrem mittleren Bereich nicht beabstandet, sondern werden durch beidseitig angeordnete Kopplungsglieder in der Form von scheibenförmigen Stütztellern 25, 26 dicht aneinandergehalten. Die Stützteller 25, 26 sind im wesentlichen spiegelbildlich ausgebildet und zentral zur Mittelachse 27 des Steuerschiebers 19 angeordnet. Die Stützteller 25, 26 bilden zusammen ein formstabiles Versteifungselement für die Membran 1.In contrast to their edge regions, theindividual layers 1a, 1b of themembrane 1 do not run in their central region, but are held close together by coupling members arranged on both sides in the form of disk-shapedsupport plates 25, 26. Thesupport plates 25, 26 are essentially mirror images and arranged centrally to thecentral axis 27 of thecontrol slide 19. Thesupport plates 25, 26 together form a dimensionally stable stiffening element for themembrane 1.

Der förderraumseitige Stützteller 25 weist eine dem Pumpendeckel 3 zugewandte ebene Stirnfläche 28 auf, die parallel zu einer ebenfalls ebenen Stirnfläche 29 des Pumpendeckels 3 liegt. Diese Stirnfläche 29 des Pumpendeckels 3 befindet sich zwischen den Mündungen des Einlaßkanals 14 und Auslaßkanals 15 in den Förderraum 4 und dient in der Druckhubgrenzstellung der Membran 1 als Anschlagfläche für den Stützteller 25.Thesupport plate 25 on the delivery chamber side has aflat end face 28 facing thepump cover 3, which lies parallel to a likewiseflat end face 29 of thepump cover 3. This end face 29 of thepump cover 3 is located between the mouths of theinlet duct 14 andoutlet duct 15 in thedelivery chamber 4 and serves in the pressure stroke limit position of themembrane 1 as a stop surface for thesupport plate 25.

Der Durchmesser des förderraumseitigen Stütztellers 25, d.h. seine Erstreckung in radialer Richtung, ist so bemessen, daß der Stützteller 25 die Mündungen der Einlaß- und Auslaßkanäle 14, 15 in radialer Richtung vollständig überdeckt, so daß diese Mündungen in der Druckhubgrenzstellung der Membran 1 vom Stützteller 25 verschlossen sind. In dieser Druckhubgrenzstellung liegt der Stützteller 25 in einer axialen Bohrung 30 des Pumpendeckels 3, so daß die an der Membran 1 anliegende ebene Abstützfläche des Stütztellers 25 zusammen mit dem radial außerhalb liegenden Bereich der Kalotte 11 des Pumpendeckels 3 eine der natürlichen Membrangeometrie angepaßte, nahezu spaltfreie Abstützfläche bildet. Auch bei großen Drücken kann die Membran 1 daher nicht in die Einlaß- oder Auslaßkanäle 14, 15 eingedrückt und beschädigt werden.The diameter of thesupport plate 25 on the delivery chamber side, i.e. its extension in the radial direction is dimensioned such that thesupport plate 25 completely covers the mouths of the inlet andoutlet channels 14, 15 in the radial direction, so that these mouths are closed by thesupport plate 25 in the pressure stroke limit position of themembrane 1. In this pressure stroke limit position, thesupport plate 25 lies in anaxial bore 30 of thepump cover 3, so that the flat support surface of thesupport plate 25, which is in contact with themembrane 1, together with the radially outer region of thecap 11 of thepump cover 3, is an almost gap-free adapted to the natural membrane geometry Support surface forms. Even at high pressures, themembrane 1 cannot therefore be pressed into and damaged in the inlet oroutlet channels 14, 15.

Der hierzu im wesentlichen spiegelbildlich ausgebildete hydraulikraumseitige Stützteller 26 tritt in der Saughubgrenzstellung der Membran 1 in eine axiale Bohrung 31 des Pumpenkörpers 2 ein, wobei die dem Verdrängerkolben 6 zugewandte Stirnfläche des Stütztellers 26 an einer Stirnfläche 41 des Pumpenkörpers 2 anschlägt. Die an der Membranlage 1b anliegende ebene Abstützfläche des Stütztellers 26 bildet zusammen mit der radial außerhalb liegenden Membranarbeitsraum-Begrenzungsfläche der Kalotte 10 ebenfalls eine der natürlichen Membrangeometrie angepaßte, nahezu spaltfreie Abstützfläche für die Membranlage 1b. Der Stützteller 26 ist integral mit dem Steuerschieber 19 ausgebildet, d.h. an diesen angeformt.Thesupport plate 26 on the hydraulic chamber side, which is essentially a mirror image of this, enters an axial bore 31 of thepump body 2 in the suction stroke limit position of thediaphragm 1, the end face of thesupport plate 26 facing thedisplacement piston 6 striking anend face 41 of thepump body 2. The flat support surface of thesupport plate 26, which is in contact with the membrane system 1b, forms together with the radially outside membrane work space boundary surface thecalotte 10 also has an almost gap-free support surface for the membrane system 1b which is adapted to the natural membrane geometry. Thesupport plate 26 is formed integrally with thecontrol slide 19, that is to say integrally formed thereon.

Die Befestigung des förderraumseitigen Stütztellers 25 am hydraulikraumseitigen Stützteller 26 bzw. am Steuerschieber 19 erfolgt mittels eines stabartigen Befestigungsteils 32, das sich durch zentrale Durchgangsbohrungen innerhalb der Membranlagen 1a, 1b, des hydraulikraumseitigen Stütztellers 26 und des Steuerschiebers 19 hindurch erstreckt und an dem dem Verdrängerkolben 6 zugewandten Ende des Steuerschiebers 19 mittels einer Mutter 33 festgelegt ist.Thesupport plate 25 on the delivery chamber side is fastened to thesupport plate 26 on the hydraulic chamber side or on thecontrol slide 19 by means of a rod-like fastening part 32 which extends through central through bores within themembrane systems 1a, 1b, thesupport plate 26 on the hydraulic chamber side and thecontrol slide 19 and on which thedisplacement piston 6 facing end of thespool 19 is fixed by a nut 33.

Um den Bewegungsraum des Verdrängerkolbens 6 nicht einzuschränken, ist im Verdrängerkolben 6 eine stirnseitige Axialbohrung 34 vorgesehen, deren Durchmesser großer als derjenige des Steuerschiebers 19 ist. Auf diese Weise kann sich der Verdrängerkolben 6 über das vorstehende Ende des Steuerschiebers 19 hinaus in Richtung der Membran 1 bewegen.In order not to restrict the movement space of thedisplacer 6, an end axial bore 34 is provided in thedisplacer 6, the diameter of which is larger than that of thecontrol slide 19. In this way, thedisplacer 6 can move beyond the projecting end of thecontrol slide 19 in the direction of themembrane 1.

Die Einlaß- und Auslaßkanäle 14, 15 sind derart ausgerichtet, daß sie im Bereich ihrer Mündungen parallel zur Mittelachse 27 des Steuerschiebers 19 und damit parallel zur Bewegungsrichtung der Membran 1 verlaufen. Da sie weiterhin relativ nah an der Mittelachse 27 angeordnet sind, liegen sie im Bereich der größten Hubbewegung der Membran 1, so daß eine Zwangsdurchströmung des Förderraums 4 erzielt wird.The inlet andoutlet channels 14, 15 are oriented such that they run in the region of their mouths parallel to thecentral axis 27 of thecontrol slide 19 and thus parallel to the direction of movement of themembrane 1. Since they are still arranged relatively close to thecentral axis 27, they lie in the region of the greatest stroke movement of themembrane 1, so that a forced flow through thedelivery chamber 4 is achieved.

Am geodätisch höchsten Punkt des Förderraumes 4 ist mindestens eine druckfest ausgelegte kleine Bohrung 35 vorgesehen, die in den Auslaßkanal 15 mündet. Diese Bohrung dient der Entlüftung des Förderraums 4.At the geodetically highest point of thedelivery chamber 4, at least one pressure-resistant small bore 35 is provided, which opens into theoutlet channel 15. This bore serves to vent thedelivery chamber 4.

Ferner ist am geodätisch tiefsten Punkt des Förderraumes 4 ebenfalls mindestens eine druckfest ausgelegte kleine Bohrung 36 vorgesehen, die in den Einlaßkanal 14 mündet. Diese Bohrung 36 dient dazu, sedimentierte Partikel abzuführen, um zu verhindern, daß diese zwischen Pumpendeckel 3 und Membran 1 eingeklemmt werden und zu Schäden an der Membran 1 führen.Furthermore, at least one pressure-resistantsmall bore 36 is also provided at the geodetically lowest point of thedelivery chamber 4, which opens into theinlet channel 14. This bore 36 serves to remove sedimented particles in order to prevent them from being pinched between thepump cover 3 andmembrane 1 and causing damage to themembrane 1.

Im Normalbetrieb arbeitet die Membran 1 in deutlichem Abstand zur Begrenzungskalotte 11 im Pumpendeckel 3, so daß die Membran 1 nicht durch die mechanische Anlage beansprucht wird. Beim Anfahren der Pumpe kann es allerdings vorkommen, daß sich die Membran 1 über ihre Druckhubendstellung hinaus bis zu ihrer Druckhubgrenzstellung bewegt, in welcher der Stützteller 25 an der Stirnfläche 29 des Pumpendeckels 3 anschlägt und die Membran 1 sich an die Stützfläche im Pumpendeckel 3 anlegt. Bewegt sich der Verdrängerkolben 6 daraufhin weiter in Richtung seiner Druckhubendstellung oder wird ein bestimmter vorgegebener Maximaldruck überschritten, wird überschüssige Hydraulikflüssigkeit über einen Kanal 37 und über ein mit diesem in Verbindung stehendes Druckbegrenzungsventil 38 sowie einen Kanal 39 in den Vorratsraum 7 abgeführt. Bewegt sich die Membran 1 beim Anfahren der Pumpe zunächst über ihre Saughubendstellung hinaus bis zu ihrer Saughubgrenzstellung, in welcher der Stützteller 26 an der Stirnfläche 41 des Pumpenkörpers 2 anschlägt und die Membran 1 sich an die Stützfläche im Pumpenkörper 2 anlegt, wird über das Schnüffelventil 16 und den Steuerschieber 19 Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsraum 7 angesaugt. In beiden Grenzpositionen erfolgt jedoch eine rein mechanische Abstützung der Membran 1 über die Stützteller 25, 26, die gleichzeitig eine sichere gegenseitige Verbindung der Membranlagen 1a, 1b gewährleisten.In normal operation, themembrane 1 works at a clear distance from the limitingcap 11 in thepump cover 3, so that themembrane 1 is not stressed by the mechanical system. When starting the pump, however, it can happen that thediaphragm 1 moves beyond its pressure stroke end position up to its pressure stroke limit position, in which thesupport plate 25 strikes theend face 29 of thepump cover 3 and thediaphragm 1 rests against the support surface in thepump cover 3. If thedisplacement piston 6 then moves further in the direction of its pressure stroke end position or if a certain predetermined maximum pressure is exceeded, excess hydraulic fluid is discharged into thestorage space 7 via achannel 37 and via apressure relief valve 38 connected to this and a channel 39. When thepump 1 starts up, thediaphragm 1 initially moves beyond its suction stroke end position to its suction stroke limit position, in which thesupport plate 26 strikes theend face 41 of thepump body 2 and thediaphragm 1 rests against the support face in thepump body 2, via thesnifting valve 16 and thecontrol slide 19 sucked hydraulic fluid from thestorage space 7. In both limit positions, however, themembrane 1 is supported purely mechanically via thesupport plates 25, 26, which at the same time ensure a secure mutual connection of themembrane systems 1a, 1b.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der förderraumseitige Stützteller 25 vollständig mit einer Kunststoffschicht 40 ummantelt, die beim Anschlag des Stütztellers 25 an der Stirnfläche 29 des Pumpendeckels 3 stoßdämpfend wirkt und außerdem derart beschaffen sein kann, daß der Stützteller 25 vor aggressiven Medien geschützt wird. Auch bei dieser Ausführungsform werden die Membranlagen 1a, 1b in ihrem zentralen Bereich mittels der Stützteller 25, 26 versteift, so daß eine Beschädigung der Membran 1 in diesem Bereich sicher vermieden werden kann.In the embodiment shown in FIG. 2, thesupport plate 25 on the delivery chamber side is complete with aSheathed plastic layer 40, which has a shock-absorbing effect on theend face 29 of thepump cover 3 when thesupport plate 25 stops and can also be designed in such a way that thesupport plate 25 is protected against aggressive media. In this embodiment, too, themembrane systems 1a, 1b are stiffened in their central area by means of thesupport plates 25, 26, so that damage to themembrane 1 in this area can be reliably avoided.

Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist ein scheibenförmiges, rotationssymmetrisches Versteifungselement 42 vorgesehen, welches zwischen den Membranlagen 1a, 1b zentrisch zur Mittelachse 27 angeordnet ist. Die Membranlagen 1a, 1b sind mit dem Versteifungselement 42 verschweißt oder verklebt, so daß sie sich auch bei großen Unterdrücken im Saughub nicht vom Versteifungselement 42 lösen und ihre gegenseitige, beabstandete Relativlage beibehalten.In the modified embodiment according to FIG. 3, a disk-shaped, rotationallysymmetrical stiffening element 42 is provided, which is arranged between themembrane layers 1a, 1b centrally to thecentral axis 27. Themembrane systems 1a, 1b are welded or glued to thestiffening element 42, so that they do not detach from the stiffeningelement 42 even with large negative pressures in the suction stroke and maintain their mutual, spaced relative position.

Der Durchmesser des Versteifungselements 42 ist derart bemessen, daß er nur geringfügig kleiner ist als derjenige der Bohrung 30 innerhalb des Pumpendeckels 3, so daß die förderraumseitige Membranlage 1a in ihrem mittleren Bereich zusammen mit zumindest einem Teil des Versteifungselements 42 soweit in die Bohrung 30 eindringen kann, bis die Membranlage 1a an der Stirnfläche 29 des Pumpendeckels 3 anschlägt. In dieser Anschlagposition, d.h. in der Druckhubgrenzstellung der Membran 1, sind die Ein- und Auslaßkanäle 14, 15 wiederum nahezu vollständig vom Versteifungselement 42 überdeckt, so daß ein Eindrücken der Membran 1 in die Ein- und Auslaßkanäle 14, 15 zuverlässig verhindert ist.The diameter of the stiffeningelement 42 is dimensioned such that it is only slightly smaller than that of thebore 30 within thepump cover 3, so that thediaphragm system 1a on the delivery chamber side can penetrate into thebore 30 as far as possible in its central region together with at least a part of the stiffeningelement 42 until themembrane system 1 a strikes theend face 29 of thepump cover 3. In this stop position, i.e. in the pressure stroke limit position of themembrane 1, the inlet andoutlet channels 14, 15 are in turn almost completely covered by the stiffeningelement 42, so that themembrane 1 is reliably prevented from being pressed into the inlet andoutlet channels 14, 15.

Auf der Hydraulikraumseite ist fluchtend zum Versteifungselement 42 ein spiegelbildlich gestalteter Stützteller 26' angeordnet, der einstückig mit dem Steuerschieber 19 ausgebildet ist. Der Steuerschieber 19 steht bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel unter der Wirkung einer Druckfeder 43. Diese Druckfeder 43 stützt sich einerseits im Pumpenkörper 2 sowie andererseits am Stützteller 26' ab, so daß der Steuerschieber 19 in Richtung der Membran 1 vorgespannt ist und der Bewegung der Membran 1 von der Saughubendstellung in Druckhubrichtung folgt. Diese Folgebewegung findet jedoch lediglich über einen solchen Bereich statt, der beispielsweise 30 - 40 % des anfänglichen Membrandruckhubes beträgt, da der Steuerschieber 19 an seinem kolbenseitigen Ende einen - nicht dargestellten - Anschlag, beispielsweise in Form eines Seegerringes, aufweist, der den Verschiebeweg des Steuerschiebers 19 in Richtung des Membrandruckhubes begrenzt. Die Membran 1 bewegt sich somit über einen bedeutenden Teil ihres Hubes unabhängig und losgelöst vom hydraulikraumseitigen Stützteller 26' in Richtung ihrer Druckhubendstellung.On the hydraulic room side, in alignment with the stiffeningelement 42, there is arranged asupport plate 26 ′ designed in mirror image, which is formed in one piece with thecontrol slide 19. Thecontrol slide 19 is in the embodiment shown in Fig. 3 under the action of a Compression spring 43. This compression spring 43 is supported on the one hand in thepump body 2 and on the other hand on the support plate 26 ', so that thecontrol slide 19 is biased in the direction of themembrane 1 and follows the movement of themembrane 1 from the suction stroke end position in the pressure stroke direction. However, this subsequent movement only takes place over such a range, which is, for example, 30-40% of the initial diaphragm pressure stroke, since thecontrol slide 19 has at its piston-side end a stop (not shown), for example in the form of a circlip, which moves thecontrol slide 19 limited in the direction of the membrane pressure stroke. Thediaphragm 1 thus moves independently and detached from the support plate 26 'on the hydraulic chamber side in the direction of its end of pressure stroke position over a significant part of its stroke.

Um die freie Beweglichkeit zwischen Druckhub- und Saughubendstellung zu gewährleisten, weisen die Membranlagen 1a, 1b im Bereich zwischen dem Versteifungselement 42 und ihrer randseitigen Einspannzone jeweils eine doppelte, d.h. wellenförmige Sicke 21' auf. Die Sicken 21' legen sich in der Druckhub- bzw. Saughubgrenzstellung an die Begrenzungswände des Pumpenkörpers 2 bzw. Pumpendeckels 3 an, die zur Membranschonung die gleiche wellenförmige Kontur wie die Sicken 21' aufweisen.In order to ensure the free mobility between the pressure stroke and suction stroke end positions, themembrane systems 1a, 1b each have a double, i.e., a double zone in the area between the stiffeningelement 42 and its edge-side clamping zone. undulating bead 21 '. The beads 21 'lie in the pressure stroke or suction stroke limit position on the boundary walls of thepump body 2 or pumpcover 3, which have the same undulating contour as the beads 21' to protect the membrane.

Claims (20)

Translated fromGerman

Hydraulisch angetriebene Membranpumpe mit einer randseitig zwischen einem Pumpenkörper und einem Pumpendeckel eingespannten Membran, die aus wenigstens zwei Einzellagen besteht, 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 Druckhubendstellung hin- und herbewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß im mittleren Bereich der Membran (1) ein mit der Membran (1) in Anlage gehaltenes und sich zusammen mit der Membran (1) bewegendes formstabiles Versteifungselement (25, 26; 42) vorgesehen ist und die Ein- und Auslaßkanäle (14, 15) zumindest größtenteils radial innerhalb des Versteifungselements (25, 26; 42) in den Förderraum münden, so daß sie vom Versteifungselement (25, 26; 42) entsprechend überdeckt sind.Hydraulically driven diaphragm pump with a membrane clamped on the edge between a pump body and a pump cover, which consists of at least two individual layers, separates a separate inlet and outlet channels for a medium to be conveyed from a hydraulic chamber and from a hydraulic diaphragm drive in the form of an oscillating displacement piston between a suction stroke and pressure stroke end position can be moved back and forth,
characterized,
that a stiffening element (25, 26; 42) which is held in contact with the membrane (1) and moves together with the membrane (1) is provided in the central region of the membrane (1) and the inlet and outlet channels (14, 15 ) open at least for the most part radially inside the stiffening element (25, 26; 42) into the delivery space, so that they are covered accordingly by the stiffening element (25, 26; 42).Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Förderraumseite eine mit dem Versteifungselement (25, 26; 42) in der Druckhubgrenzstellung zusammenwirkende Pumpendeckel-Anschlagfläche (29) und auf der Hydraulikraumseite eine mit dem Versteifungselement (25, 26; 42) direkt oder über ein Zwischenelement (26') zusammenwirkende Pumpenkörper-Anschlagfläche (41) für eine beidseitig mechanische Hubbegrenzung der Membran (1) vorgesehen ist.Diaphragm pump according to claim 1, characterized in that on the delivery chamber side a pump cover stop surface (29) cooperating with the stiffening element (25, 26; 42) in the pressure stroke limit position and on the hydraulic chamber side one with the stiffening element (25, 26; 42) directly or A pump body stop surface (41) interacting via an intermediate element (26 ') is provided for a mechanical stroke limitation of the diaphragm (1) on both sides.Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungselement (25, 26) an der Außenfläche der Membran (1) anliegt.Diaphragm pump according to claim 1 or 2, characterized in that the stiffening element (25, 26) bears on the outer surface of the diaphragm (1).Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungselement aus einem förderraumseitigen und einem hydraulikraumseitigen Kopplungsglied (25, 26) besteht, zwischen denen die Einzellagen (1a, 1b) der Membran (1) eingespannt und dadurch mechanisch miteinander verbunden sind.Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the stiffening element consists of a coupling member (25, 26) on the delivery chamber side and a hydraulic member on the hydraulic chamber side, between which the individual layers (1a, 1b) of the diaphragm (1) are clamped and thereby mechanically connected to one another.Membranpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsglieder (25, 26) derart ausgebildet sind, daß sie in der Druckhub- bzw. Saughubgrenzstellung zusammen mit zugeordneten Pumpenkörper- und Pumpendeckelflächen jeweils eine der natürlichen Membrangeometrie angepaßte, zumindest im wesentlichen durchgehende Abstützfläche für die Membran (1) bilden.Diaphragm pump according to claim 4, characterized in that the coupling members (25, 26) are designed such that in the pressure stroke or suction stroke limit position, together with assigned pump body and pump cover surfaces, they each have an at least essentially continuous support surface adapted to the natural membrane geometry for the Form membrane (1).Membranpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsglieder (25, 26) als rotationssymmetrische Stützteller mit insbesondere ebenen Stirnflächen ausgebildet sind.Diaphragm pump according to claim 4 or 5, characterized in that the coupling members (25, 26) are designed as rotationally symmetrical support plates with in particular flat end faces.Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungselement (25, 26) zumindest teilweise mit einer Kunststoffschicht (40) umhüllt ist.Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the stiffening element (25, 26) is at least partially covered with a plastic layer (40).Membranpumpe nach einem der Ansprüche 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß das förderraumseitige Kopplungsglied (25) ein stabartiges Befestigungsteil (32) aufweist, das durch zentrale Durchgangslöcher in der Membran (1) und dem hydraulikraumseitigen Kopplungsglied (26) hindurchtritt und an einem Steuerschieber (19) einer membranlagengesteuerten Leckergänzungseinrichtung befestigt ist.Diaphragm pump according to one of Claims 4-7, characterized in that the coupling member (25) on the delivery chamber side has a rod-like fastening part (32) which passes through central through holes in the diaphragm (1) and the coupling member (26) on the hydraulic chamber side and on a control slide ( 19) a membrane system-controlled leak supplement device is attached.Membranpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das stabartige Befestigungsteil (32) des förderraumseitigen Kopplungsglieds (25) durch eine durchgehende Längsbohrung innerhalb des Steuerschiebers (19) hindurchtritt und an dessen dem Verdrängerkolben (6) zugewandten Ende festgelegt ist.Diaphragm pump according to claim 8, characterized in that the rod-like fastening part (32) of the coupling member (25) on the delivery chamber side is provided with a continuous one Longitudinal bore passes through the control slide (19) and is fixed at the end facing the displacement piston (6).Membranpumpe nach einem der Ansprüche 4 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulikraumseitige Kopplungsglied (26) einstückig mit dem Steuerschieber (19) ausgebildet ist.Diaphragm pump according to one of claims 4 - 9, characterized in that the coupling member (26) on the hydraulic chamber side is formed in one piece with the control slide (19).Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungselement (42) zwischen den Einzellagen (1a, 1b) der Membran (1) angeordnet und mit diesem vorzugsweise fest verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt, ist.Diaphragm pump according to claim 1 or 2, characterized in that the stiffening element (42) is arranged between the individual layers (1a, 1b) of the diaphragm (1) and is preferably fixedly connected to it, in particular glued or welded.Membranpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungselement (42) aus einer rotationssymmetrischen ebenen Scheibe besteht.Diaphragm pump according to claim 11, characterized in that the stiffening element (42) consists of a rotationally symmetrical flat disc.Membranpumpe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungselement (42) zumindest teilweise unabhängig von einem hydraulikraumseitigen Stützteller (26') zwischen seiner Saughub- und Druckhubendstellung bewegbar ist.Diaphragm pump according to Claim 11 or 12, characterized in that the stiffening element (42) can be moved at least partially independently of a support plate (26 ') on the hydraulic chamber side between its suction stroke and pressure stroke end positions.Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des Versteifungselements (25, 26; 42) gleich oder größer ist als der halbe Radius des im Förderraum liegenden Membranabschnitts.Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the radius of the stiffening element (25, 26; 42) is equal to or greater than half the radius of the diaphragm section located in the delivery chamber.Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßkanäle (14, 15) derart in den Förderraum (4) münden, daß ihr Mittelpunktsabstand von der Mittelachse (27) des Förderraums (4) maximal 50 % des größten Förderraum-Radius beträgt.Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet and outlet channels (14, 15) open into the delivery chamber (4) in such a way that their center point distance from the center axis (27) of the delivery chamber (4) does not exceed 50% of the largest delivery chamber Radius is.Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßkanäle (14, 15) im Bereich ihrer förderraumseitigen Mündungen parallel zur Bewegungsrichtung der Membran (1) ausgerichtet sind.Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet and outlet channels (14, 15) are aligned parallel to the direction of movement of the membrane (1) in the region of their openings on the delivery chamber side.Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran-Einzellagen (1a, 1b) im Bereich zwischen Versteifungselement (25, 26; 42) und randseitiger Einspannung eine Sicke (21, 21') aufweisen.Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the individual membrane layers (1a, 1b) have a bead (21, 21 ') in the region between the stiffening element (25, 26; 42) and the edge-side clamping.Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpendeckel (3) eine Entlüftungsbohrung (35) vorgesehen ist, die im vorzugsweise geodätisch höchsten Punkt des Förderraumes (4) in diesen mündet und mit dem Auslaßkanal (15) in Verbindung steht.Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that a vent hole (35) is provided in the pump cover (3), which opens into the preferably geodetically highest point of the delivery chamber (4) and is connected to the outlet channel (15).Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpendeckel (3) eine Feststoffteilchen-Abführbohrung (36) vorgesehen ist, die im vorzugsweise geodätisch tiefsten Punkt des Förderraumes (4) in diesen mündet und mit dem Einlaßkanal (14) in Verbindung steht.Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that a solid particle discharge bore (36) is provided in the pump cover (3), which opens into the preferably geodetically lowest point of the delivery chamber (4) and is connected to the inlet channel (14) .Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikraum (5, 9) mit einem Druckbegrenzungsventil (38) in Verbindung steht.Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic chamber (5, 9) is connected to a pressure relief valve (38).

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