DE1503390A1

DE1503390A1 - Hydraulische Membranpumpe

Info

Publication number: DE1503390A1
Application number: DE19651503390
Authority: DE
Inventors: Von Loewis Of Menar Alexander
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1965-12-31
Filing date: 1965-12-31
Publication date: 1970-01-08
Also published as: DE1503390B2; DE1503390C3; GB1163329A; FR1500691A

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Membranpumpe mit einem Antrieb durch ein fließfähiges, pulsierendes Übertragungsmittel auf der Antriebsseite der an ihrer Peripherie eingespannten Fördermembran, auf deren Förderseite ein von einem Druck- und einem Saugventil abgeschlossener Arbeitsraum zum Durchgang für das zu fördernde Medium angeordnet ist.

Die Membranpumpe hat die Aufgabe, ein strömungsfähiges Medium, insbesondere Luft, bei hohem Druck zu fördern. Um dieses Ziel zu erreichen, soll die Pumpe so ausgebildet sein, dass auf der Förderseite der Membran beim Pumpvorgang zwischen dieser und der Wandung des Arbeitsraumes des zu fördernden Mediums keine Blasen eingeschlossen werden, die insbesondere im letzten Teil des Arbeitshubes nicht mehr mit der Mündung des Arbeitsraumes in Verbindung stehen. Außerdem soll die Membran vor Beschädigung bei zu hohem Druck geschützt werden.

Man hat bereits bei mechanisch mit einer Pleuelstange angetriebenen Membranpumpen dadurch versucht, das erwähnte Ziel zu erreichen, dass der Membran eine in ungespanntem Zustand vorgewölbte Form gegeben wurde (schwed. Patent 99058). Auch bei mit einer Flüssigkeit angetriebenen Membranpumpen kann dieses Prinzip noch nicht verhindern, dass beim Arbeitshub Blasen des zu fördernden Mediums zwischen der Wand des Arbeitsraumes und der Membran in unverwünschter Weise eingeschlossen werden. Insbesondere lassen sich mit solchen Membranpumpen nicht die Drücke erzielen, die mit der Erfindung erzielt werden können. Die Erfindung besteht darin, dass auf die Membran in ihrem der Mündung des Arbeitsraumes gegenüberliegenden Zentrum eine Kraft angreift, die bestrebt ist, insbesondere die Membranmitte von der Mündung des Arbeitsraumes abzuziehen. Diese Kraft kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung durch eine Feder hervorgerufen werden, die sich einerseits im Innern des Pumpengehäuses und andererseits an einer Platte abstützt, die an dem einen Ende eines Bolzens angeordnet ist, dessen anderes Ende an der Fördermembran angreift. Das membranseitige Ende des Bolzens kann dabei so ausgebildet sein, dass es in die entsprechend ausgebildete Membran einknöpfbar ist oder dieses Bolzenende kann in die Membran einvulkanisiert sein. Der Bolzen wird bei der erfindungsgemäßen Pumpe im Pumpengehäuse zweckmäßig so geführt, dass seine Längsmittelachse das Zentrum der Mündung des Arbeitsraumes schneidet. Im übrigen ist es zur völligen Entleerung des Arbeitsraumes bis zur Mündung beim Arbeitshub vorteilhaft, wenn die dem Arbeitsraum zugekehrte, unmittelbar mit der Mündung des Arbeitsraumes in Verbindung kommende Fläche der Membran etwas härter ausgeführt ist als die übrigen Teile der Membran. Dies geschieht zweckmäßig dadurch, dass entweder das in der Membran sitzende Ende des Bolzens sich bis zur förderseitigen Oberfläche der Membran oder bis beinah dahin erstreckt.

Die Membran kann bei einer Membranpumpe nach der Erfindung so gewölbt ausgebildet sein, dass ihre Mitte in ungespannten Zustand den größten Abstand von der Mündung des Arbeitsraumes und der dieser benachbarten Fläche desselben hat, während die übrigen Teile der dieser Fläche des Arbeitsraumes gegenüberliegenden Oberfläche der Membran zur Peripherie derselben hin einen immer geringeren

Abstand von dieser Arbeitsraumfläche haben.

Die Erfindung wird anhand von drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Membranpumpe,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil dieser Pumpe in vereinfachter Darstellung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen abgewandelten Membranpumpenteil, bei dem das membranseitige Ende des Bolzens einen geringeren Abstand von der Mündung des Arbeitsraumes hat als bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen anderen, ebenfalls abgewandelten Membranpumpenteil mit nicht vorgewölbter Fördermembran, deren förderseitiger Oberfläche eine gewölbte Fläche des Arbeitsraumes gegenüberliegt.

Die Membranpumpen weisen ein Gehäuse auf, das im wesentlichen aus drei Teilen zusammengesetzt ist, nämlich aus dem Antriebsgehäuseteil 1, dem Membrangehäuseteil 2 und dem Fördergehäuseteil 3. Im Membrangehäuseteil 2 ist die Fördermembran 4 untergebracht. Das Antriebsgehäuseteil weist einen Anschluß 5 für eine Ölleitung auf. In einer Bohrung im Antriebsgehäuseteil sitzt längsverschieblich ein Pumpenkolben 6, der gegen den Druck der Feder 7 von einem Nocken in Richtung auf die Fördermembran 4 bewegt werden kann. Die entgegengesetzte Bewegung führt der Pumpenkolben 6 dadurch aus, dass ihn die Feder 7 dem zurückweichenden Nocken folgen lässt. Die Feder 7 stützt sich dabei an dem im Antriebsgehäuseteil festgelegten Ring 8 ab.

Verstärker 12 auf, in die der Kopf 13 des Bolzens 14 eingeknöpft ist.

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ist in einer zylindrischen Buchse 15 geführt, die mit einem

Flansch 16 versehen ist und mit diesem in eine entsprechende Ausnehmung im Membrangehäuseteil 2 eingelegt ist. Gegen einen Absatz 17 der zylindrischen Buchse 15 stützt sich eine Feder 18 ab, deren anderes Ende an einem Ring 19 angreift, dessen Bewegung in Richtung auf das antriebsseitige Ende des Bolzens 14 hin durch einen Sprengring 21 begrenzt ist. Der Bolzen 14 ist damit so geführt, dass seine Längsmittelachse das Zentrum der Mündung 22 des Arbeitsraumes 23 schneidet (s. auch Fig. 2).

Der Arbeitsraum wird begrenzt von der förderseitigen Oberfläche 24 der Membran, der förderseitigen Fläche 25 des Fördergehäuseteils 3, den Wandungen der Bohrung 26 im Fördergehäuseteil und den Wandungen der zwischen den beiden Ventilen 27 und 28 befindlichen Bohrungen 29 und 31. Von den Ventilen stellt das Ventil 27 das Saugventil und das Ventil 28 das Druckventil dar. In das Fördergehäuseteil 3 sind außerdem die beiden Anschlussverschraubungen 32 und 33 eingeschraubt, an die die Leitungen für das zu fördernde Medium, im vorgesehenen Falle Luft, angeschraubt werden können.

Die drei Gehäuseteile, 1, 2 und 3 sind durch die Schrauben 34 zusammengehalten.

Die Membranpumpe ist in Fig. 1 in einer Stellung gezeichnet, in der der Pumpenkolben 6 seinen oberen Totpunkt erreicht hat und damit das durch den Anschluß 5 zugeführte Öl unter dem durch den vom Exzenter in den oberen Totpunkt geschobenen Pumpenkolben 6 hervorgerufenen Druck in den Antriebsraum 35 eingedrungen ist und dadurch die Membran mit ihrer gesamten förderseitigen Oberfläche 24 gegen die förderseitige Fläche 25 des Fördergehäuseteils 3 gepreßt hat.

Die Fördermembran ist so hergestellt, dass sie im ungespannten Zustand die in den Fig. 2 und 3 dargestellte gewölbte Form hat, sodaß die in ungespannten Zustand eingesetzte Membran in ihrer Mitte am weitesten von der förderseitigen Fläche 25 des Fördergehäuseteils 3 entfernt ist, während sich die Oberflächenteile der Membran an ihrer Peripherie hin immer mehr dieser Fläche 25 nähern. Durch diese Form und weiterhin durch die allmähliche Verstärkung der Membran zu ihrer Mitte hin werden beim Druckhub durch das in den Antriebsraum 35 eingedrungene Öl zu
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weiter außen liegenden ringförmigen Teile der Membran gegen die für
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Membran gegen diese Fläche gepresst, bis zum Schluß das Zentrum der Membran an der Mündung 22 des Arbeitsraumes 23 anliegt, ohne dass zwischen der Membran und der förderseitigen Fläche 25 noch an irgendeiner Stelle ein Rost des zu fördernden Mediums verbleiben kann. Das bedeutet, dass der Arbeitsraum beim Druckhub von der Peripherie her rascher als im Zentrum verkleinert wird. Diese Art des Andrückens der Membran wird außerdem dadurch hervorgerufen, dass das Zentrum derselben möglichst lange durch den Druck der Feder 18 von der Berührung mit der förderseitigen Fläche 25 zurückgehalten wird. Auf diese Weise ist es, da zwischen der Membran und der förderseitigen Fläche 25 kein Rest des zu fördernden Mediums verbleibt, möglich, hohe Drücke mit dieser Membranpumpe zu erzeugen. Ein zu großer Überdruck im Arbeitsraum 35 wird durch ein Ventil verhindert. Dies wird von einer in den hohlen Pumpenkolben 6 einsetzbaren Buchse 36 und einem Ventilteller 37 gebildet. Dieser Ventilteller wird von einer Feder 38 dadurch gegen seinen Sitz am Rand der Buchse 36 gedrückt, dass diese Feder einerseits an einem Absatz 39 im Innern der Buchse 36 anliegt und andererseits an einem im Teller 37 sitzenden Ventilbolzen 41 angreift. Das membranseitige Ende der Feder 38 stützt sich dazu an einem Ring 42 ab, der auf das freie Ende des Ventilbolzens 41 mit Gewinde aufgeschraubt und daher einstellbar ist.

Das Pulsieren des die Membran bewegenden Übertragungsmittels im vorliegendem Falle Öl, wird durch das Auf- und Abgehen des Kolbens 6 hervorgerufen, wann sich der Exzenter 43 dreht, da der Kolben 6 durch die Feder 7 gegen den Exzenter gedrückt wird. Bei der Bewegung des Pumpenkolbens 6 auf den unteren Totpunkt zu, wird aus dem Antriebsraum 35 Öl abgesaugt und die Fördermembran 4 bewegt sich von der Mitte her bis beinahe zur feststehenden Peripherie vom Arbeitsraum weg. Durch den nicht abgedichteten Spalt 44 zwischen der äußeren Wandung des Pumpenkolbens 6 und der Zylinderbohrung, in der er geführt ist, wenigstens der unter Druck stehenden Öldruckleitung 5 und der Nut 45 Öl in den Antriebsraum 35 nachzuströmen. Bei der umgekehrten Bewegung des Kolbens 6 wird das Öl im Antriebsraum zusammengepresst und die Membran von außen nach innen an die Wandfläche des Fördergehäuseteils angelegt. Wird der Druck dabei im Antriebsraum zu groß, öffnet der Überdruck den Ventilteiler 37 und Öl kann aus dem Antriebsraum 35 über den Raum 46 die Bohrungen 47 und die Nuten 45 in die Ölleitung zurück entweichen. Dadurch wird die Membran vor Beschädigung geschützt, weil der Höchstdruck so eingestellt ist, dass Membranteile nicht in das Innere der Bohrung 22 eindringen können.

Durch diese Art der Ölführung und Ölförderung ist es außerdem sichergestellt, dass immer eine größere Menge Öl beim Druckhub eingepumpt als beim Saughub abgesaugt wird.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführung der Membran und des Bolzens dargestellt, bei der der Bolzen die Membran ganz durchdringt, sodaß seine der Mündung 22 zugekehrten Endfläche bei Beendigung des Förderhubs an der Mündung anliegt. Bolzen und Membran können auch so ausgebildet sein, dass bei einer ähnlichen Ausführung wie bei der soeben beschriebenen, die förderseitige Fläche des Bolzenendes nicht ganz mit der förderseitigen Oberfläche der Membran in einer Ebene liegt und sich über dieses Bolzenende ein relativ dünnes Membranhäutchen hinzieht. Bei derartigen Ausführungen kann das Bolzenende oder der gesamte Bolzen zweckmäßig aus Kunststoff oder aus einem anderen genügend festen Werkstoff hergestellt sein, der nicht so hart ist wie Stahl.

Bei dem in Fig. 4 abgebildeten Ausführungsbeispiel ist nicht die Membran in ungespannten Zustand gewölbt ausgeführt, sondern die förderseitige Fläche 48 des Fördergehäuseteils; die Membran hat in diesem Fall eine in ungespannten Zustand ebene förderseitige Oberfläche 49. Die Membran selbst kann aus einem Material mit gummiähnlichen Eigenschaften, insbesondere aber aus Gummi bestehen. In jedem Fall sollte sichergestellt sein, dass das
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der Membran des der Mündung des Arbeitsraums gegenüberliegt, stärker ist als die übrigen Membranteile.

Die Membran braucht nicht unbedingt mit einem im Durchschnitt hakenförmig ausgebildeten Ringteil zu ihrer Peripherie abgehängt zu sein, sie kann auch in den Membrangehäuseteil einvulkanisiert sein. In gleicher Weise kann auch das membranseitige Ende des Bolzens in die Membran einvulkanisiert sein.

Claims

1. Hydraulische Membranpumpe mit einem Antrieb durch ein fließfähiges, pulsierendes Übertragungsmittel auf der Antriebsseite der an ihrer Peripherie eingespannten Fördermembran, auf deren Förderseite ein von einem Druck- und einem Saugventil abgeschlossener Arbeitsraum zum Durchgang für das zu fördernde Medium angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Membran (4) in ihrem der Mündung (22) des Arbeitsraumes (23) gegenüberliegenden Zentrum eine Kraft angreift, die bestrebt ist, insbesondere die Membranmitte von der Mündung des Arbeitsraumes abzuziehen.

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft durch eine Feder (18) hervorgerufen wird, die sich einerseits im Innern des Pumpengehäuses (1) und andererseits an einem Absatz (19) abstützt, der an dem einen Ende eines Bolzens (14) angeordnet ist, dessen anderes Ende (13) an der Fördermembran (4) angreift.

3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das membranseitige Ende (13) des Bolzens (14) so ausgebildet ist, dass es in die entsprechend ausgebildete Membran (4) einknöpfbar ist.

4. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das membranseitige Ende (13) des Bolzens (14) in die Membran (4) einvulkanisiert ist.

5. Membranpumpe nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Arbeitsraum (23) zugekehrte Endfläche des Bolzens (14) in einer Ebene innerhalb der Membran (4) verläuft, die wenigstens annähernd mit der Ebene identisch ist, die die Membran gegenüber der Mündung (22) des Arbeitsraumes (23) begrenzt.

6. Membranpumpe nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (14) vorzugsweise in einer zylindrischen Buchse (15) im Pumpengehäuse (1) so geführt ist, dass seine Längsmittelachse das Zentrum der Mündung (22) des Arbeitsraumes (23) schneidet.

7. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das der Mündung (22) des Arbeitsraumes (23) gegenüberliegende Ende (13) des Bolzens (14) aus einem kunststoffähnlichen Material, insbesondere aus Kunststoff besteht.

8. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (4) aus einem Material mit gummiähnlichen Eigenschaften, insbesondere aus Gummi besteht.

9. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere, der Mündung (22) des Arbeitsraumes (23) gegenüberliegende Teil der Membran (4) härter ist als die übrigen Membranteile.

10. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Peripherie (9) der Membran (4) eingeklemmt ist.

11. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Peripherie (9) der Membran (4) einvulkanisiert ist.

12. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (4) in nicht deformierten Zustand und die ihr gegenüberliegende Fläche (25) des Arbeitsraumes (23) so ausgebildet sind, dass der Mittelabschnitt der Membran von der ihm gegenüberliegenden Fläche des Arbeitsraumes (an der Mündung (22) derselben) die größte Entfernung hat, die sich zur Peripherie (9) der Membran hin allmählich verringert.

13. Membranpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die im eingespannten Zustand gewölbt ausgebildeten Membran (4) einer ebenen Fläche (25) des Arbeitsraumes (23) gegenüberliegt.

14. Membranpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der in ungespannten Zustand mit ebener Förderseitenfläche (49) ausgebildeten Membran (4) eine gewölbte Fläche (48) des Arbeitsraumes (23) gegenüberliegt.

15. Membranpumpe nach Anspruch 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die
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16. Membranpumpe nach den Ansprüchen 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die periphere Außenkante (9) der Membran (4) in Querschnitt hakenartig ausgebildet ist, so dass sich der dadurch gebildete Hakenring (10) in eine entsprechende ringförmige Ausnehmung des Gehäuses (2) einzuhängen vermag.

17. Membranpumpe nach Ansprüchen 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der peripheren Membranaußenkante (9) ein im Fördergehäuseteil (3) eingelassener Dichtungsring (11) zugeordnet ist.

18. Membranpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Antriebsraum in Verbindung stehendes, insbesondere einstellbares Ventil, vorzugsweise im Pumpenkolben angeordnet ist, das bei Überdruck eine Verbindung mit der Ölzulaufleitung herstellt.