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Membran-KoIbenpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Membranpumpe,
insbesondere zur Förderung von dickflüssigen und chemisch oder mechanisch agressiven
Medien, bei welcher die Membran (1) auf an sich bekannte Weise durch einen Kolben
(2) und eine Zwischenflüssigkeit (3) angetrieben wird. Der Kolben wird durch ein
Kurbeltriebwerk (4) in hin-und hergehende Bewegung versetzt. Die Zwischenflüssigkeit
(3), welche sich ohne Lufteinflüsse zwischen Kolben und Membran befindet, überträgt
die Verdrängerarbeit des Kolbens (2) auf die an ihrem Außenrand eingespannte Membran
(1). Diese ihrerseits erzeugt beim Rückwärtshub des Kolbens ein Vakuum im Förderraum
(5), wodurch infolge des atmosphärischen Drucks das zähflüssige Fördergut durch
das Saugventil (6) in den Pumpraum gedrückt bzw. gesaugt wird.
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Beim Vorwärtshub des Kolbens (2) wird die Membran (1) nach vorne gedrückt
und schiebt somit das Fördergut durch das nunmehr sich öffnende Druckventil (7)
in die Druckförderleitung (8).
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Wegen der besonderen Eigenart der dickflüssigen und oft verunreinigten
Fördermedien, werden als Ventilkörper für die Membranpumpen meist Kugeln gewiihlt.
Diese werden in der Regel bei bekannten Pumpen durch das Fördergut angehoben und
fallen durch ihr eigenes Gewicht bei Beendigung des Saug-bzw. Druckhubes wieder
auf den Ventilsitz zurück. Der Antrieb für das Schließen dieser Ventile wird somit
durch die Schwerkraft bewirkt. Bei Förderung von dickflüssigen und zähen Fördergütern
traten hier vielfach Schwierigkeiten auf, weil die Ventilkörper durch den Strömungswiderstand
und durch ungünstige Ventilgestaltung nicht mehr rechtzeitig auf den Sitz zurückfanden.
In diesen Fällen wurde bisher häufig der Rückhub der Kugel durch eine Feder unterstützt,
die sich zuvor beim Anheben der Kugel spannte, oder es wurden besonders schwere
Kugeln verwendet, die naturgemäß durch ihr Gewicht den Strömungswiderstand eher
überwinden konnten.
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In all den erwähnten Fällen bewegtensich die Ventilkugel beim Öffnungshub
senkrecht nach oben und beim Schließhub durch ihr Eigengewicht,
oder
evtl. unterstützt durch eine Federwirkung, senkrecht nach unten auf den Sitz. Aus
diesem Grund mussten bei den bekannten Dickstoff-Pumpen die Saugventile an der Unterseite
der Membran angeordnet werden und das Druckventil senkrecht darüber am oberen Rand
des Membrantellers.
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Diese Anordnung brachte in der Praxis mehrfache Nachteile mit sich.
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Die Saugleitung, durch welche die Pumpe das Fördergut aus einem meist
neben ihr stehenden Vorbunker ansaugte, wurde durch Festkörper und die Neigung des
Förderguts, sich zu entmischen, häufig verstopft und meist nicht sauber genug gereinigt.
Weiter ergab sich bei sehr dickbreiigen Fördermedien ein sehr hoher Saugwiderstand,
so daß der atmosphärische Druck meist nicht mehr in der Lage war, das Fördergut
durch die Saugleitung und durch die relativ engen Querschnitte des Saugventils zu
drücken. Als Folge davon arbeitete die Pumpe sehr häufig unter Vakuum, was naturgemäß
zu einer sehr starken Herabsetzung der Förderleistung führte.
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Ein weiterer Nachteil war, daß durch die hohen Saugunterdrücke sehr
leicht durch kleine Undichtigkeiten in der Saugleitung Luft gesaugt wurde. Durch
dieses nunmehr entsprechende Luftpuffer wurde die Pumpe sofort außer Betrieb gesetzt.
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Erfindungsgemäß werden diese Membranpumpen dadurch verbessert, daß
die bisherige Anordnung der Ventile genau umgekehrt wird. Das Saugventil (6) befindet
sich nunmehr an der Oberseite der Membran (1).
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Das Druckventil (7) ist seitlich oder unten angeordnet. Hierbei werden
die Ventile beim Öffnungs-und beim Schließhub durch das Fördergut verschoben, d.
h. die gesamte Ventilfunktion wird automatisch durch die Strömung des Förderguts
gesteuert. Um zu verhindern, daß die Ventilkorper vom Fordergut weggeschwemmt werden,
ist eine Ventilhubbegrenzung (9) vorgesehen..
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Bei dieser Anordnung kann der Saugtrichter (10) der Pumpe direkt über
dem Saugventil (6) der Pumpe aufgebaut werden, so daß das Saugventil selbst den
unteren Abschluß des Trichters bildet. Hierdurch werden alle Fehlerquellen ausgeschaltet,
die sich bisher durch die Saugleitung und die geschilderten Umstände ergaben. Der
Saugwiderstand ist auf die Reibung beschränkt, welche das Fördergut beim Durckströmen
durch das Sa. agventil erfährt. Hierbei entstehen somit beim Saughub
der
Pumpe relativ kleine Unterdrücke vor der Membran. Die Pumpe in dieser neuen Anordnung
ist somit auch nach den bisher gemachten Erfahrungen in der Lage, bedeutend dickere
Schlämme, z. B. sehr dickbreiigen Kalkmörtel, mit besserem Wirkungsgrad zu fördern,
als Pumpen in der bisherigen alten Anordnung. Es ergeben sich somit neben einer
bedeutenden Steigerung der Betriebssicherheit auch wesentliche Verbesserungen in
der Förderleistung der Pumpe.
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Eine möglichst exakte Steuerbewegung der Ventile wird dadurch erzielt,
daß die Ventilkörper, z. B. Kugeln, sich in einem verhältnismässig engen, zylindrischen
Raum zwischen Ventilsitz (11) und Hubbegrenzungsvorrichtung (9) auf-und ab bewegen.
Hierbei erfahren die Ventilkörper durch das strömende Fördergut so hohe Kräfte,
daß die Verwendung von Federn zur Rückführung der Ventilkörper auf den Sitz nicht
erforderlich ist. Durch Verwendung von leichten Vontilkörpern wird es mit einer
für dickflüssige Fördermedien bestimmten Pumpe z. B. möglich, neben Dickstoffen
auch Wasser zur Durchspülung und Reinigung zu pumpen.
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Ein weiterer, wesentlicher Vorteil dieser neuen Anordnung besteht
darin, daß das Saugventil von Seiten des Zulauftrichters direkt sichtbar und von
Hand zugänglich ist. Es ist hierdurch ohne Schwierigkeiten möglich, die meist im
Saugventil hängenbleibenden Verunreinigungen und Festkörper, welche das Fördergut
mitführt und welche die Pumpe außer Tätigkeit setzen, ohne Montagearbeiten direkt
mit der Hand zu entfernen und das gesamte Ventil evtl. mit einem Wasserschlauch
auszuspülen. Dies ist, gemessen an den besonderen Umständen, die meist auf einer
Baustelle herrschen, als großer Vorteil zu werten.
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Weiter ist es möglich, die Funktion des Saugventils auf einfache Weise
dadurch za prüfen, daß durch das Fördergut im Saugtrichter ein Stab geführt und
auf dem Ventilkörper aufgesetzt wird. Dieser macht dann die Bewegungen des Ventilkörpers
mit und gibt einwandfreien Aufschluß, ob das Saugventil störungsfrei arbeitet.
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Außerdem ist es bei dieser Anordnung ohne weiteres möglich, die Förderung
der Pumpe durch Niederdrücken des Saugventils während des Betriebs zu unterbrechen.
Hierzu braucht lediglich von oben her durch
| den Saugtrichter der Ventilkörper mit einer Stange oder ähnli- |
| ' |
| chem niedergehalten bzw. an seinem Rückfinden auf den Ventilsitz |
| gehindert zu werden. Dies kann ohne weiteres auf einem mechani- |
schen Wege durch die Kraft eines Fressluftzylinders erfolgen.
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Dadurchvird es möglich, die Förderung der Pumpe auch fernzusteuern,
was für den speziellen Einsatz der Mörtelpumpe auf einer Baustelle von besonderer
Wichtigkeit ist.
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Außerdem kann sich das Fördergut nicht entmischen, während die Pumpe
so außer Betrieb gesetzt wird, da es durch das andauernde Ansaugen und Rückstossen
durch das Saugventil in dauernder Bewegung gehalten wird.
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Ein weiterer, bedeutender Vorteil dieser Anordnung ist, daß diese
Pumpe von selbst mit der Förderung aussetzt, sobald z. B. durch Leerpumpen des Saugtrichters
(10) Luft angesaugt wird. Durch diese in den Pumpraum eintretende Luft wird das
Saugventil (6) beim Druckhub der Membran nicht auf seinen Sitz zurückgeschoben,
so daß die angesaugte Luft wieder zurück in den Saugtrichter geschoben wird.
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Die Pumpe fördert erst dann weiter, wenn der Saugtrichter erneut mit
Fördergut beschickt wird.
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Durch diese, besonders günstige Eigenart dieser neuen Pumpenanordnung
wird es möglich, den Pumpraum (5) vor der Membran, welcher vom Fördergut durchströmt
wird, verhältnismässig groß auszuführen, wegen der hierdurch geringeren Membranbeanspruchung.
Bei der alten Anordnung, wo die Pumpe eine Saugleitung selbst entlüften muß, bei
relativ hohem Vakuum, ist dies wegen des hierdurch in einem großen Totraum entstehenden
Luftpuffers nicht möglich. Der nunmehr vergrösserte Pumpraum (5) vor der Membran
ermöglicht es, daß sich die Druckunterschiede innerhalb dieses Raums, welche bei
den zu fördernden steifen und dickbreiigen Fördermedien in hohem Maße auftreten,
weitgehend ausgleichen können. Dies ist aufgrund der Versuchsergebnisse von großer
Bedeutung für die Haltbarkeit und Lebensdauer der Pumpenmembran.
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Um die Druckdifferenzen in dem vom Druckventil (7) ausgehenden und
über die gesamte Fläche der Membran (1) sich erstreckenden Druckfeld beim Druckhub
der Pumpe möglichst niedrig zu halten, d. h. um über die Erstreckung der Membran
möglichst geringe Druckunterschiede zu bekommen, ist es dazuhin noch von Vorteil,
die Ventile, insbesondere das Druckventil in der Nähe der verlängerten Mittelachse
(13) der Membrane
| anzuordnen. Durch diese Maßn&hmenwird es möglich, auf eine
Ab- |
| stützung der Membran zu verzichten, welche dieselbe vor extremen |
| Ausbauchungen an boatimmtenStellen schützt. |
| In Bezug auf die erwähnten Gründe und hinsichtlich einer möglichst |
| geringen Bauhöhe des Zulauf trichters ist es von Vorteil, die
Membran, |
| nicht wie iiblich senkrecht, sondern z. D. geneigt. oder beinahe
hori- |
| zontal anzuordnen. Das wfmgrecbt abführende Dynckventil liegt
dann |
| in Bezug auf die Mcmbranmittelachse (13) verhältnismäßig günatig. |
| Bei Förderung von scharfem Zementmörteloder Feinbeton, welcher
sich |
| oft innerhalb des Pumpraumes entmischt und Ansätze bildet,
ist es |
| vonVorteil, das gesamte P=pgehäuse mitsamt Suugtrichter mit
weni- |
| genUandgriffen nachvorne abzuklappen und reinigen nu kSnaen.
Zu |
| diesem Zweck kan z. B. auf der Unterseite doa GehSuses- ein
Gelenk (12) |
| angoordnet werden, welches das Pumpgehäuse ntit dem Geh&uae
des Trieb- |
| werkes verbindot und nm wolches der vordoro'feil anch Löaen
weniger |
| Schrauben (13) oder nach Lögen eines Schnellverschluues nach
vorne |
| aufgeklappt werd. anann. Hierdurch ird die gesamte MeMbran
freige- |
| legt und das Pumpeninnare zur-Reinigung zugänglich. |
| Weiter ist es von Vorteil, das Gehäuse, welches das Druckventil
(7) |
| enthält, mittels Schnellverschlüsaen am Pumpgeha. uae zu befestigen. |
| Harch Lösen dieser Vcrschlasae wird das Druckventil und das
Pumpen- |
| innere (5) schnell zur Reinigung und Kontrolle zugänglich. |