Membranpumpe für nichtschmierende und chemisch aggressive Flüssigkeiten Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mem- branpumpe für nichtschmierende und chemisch aggressive Flüssigkeiten, z. B. Spritzmittel zur Schädlingsbekämpfung in der Landwirtschaft, deren Membrane unmittelbar durch eine Antriebsflüssigkeit angetrieben wird.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen, einem Raum der Antriebsflüssigkeit und einem Vor ratsraum Mittel zur Herstellung einer Verbindung zwischen diesen Räumen vorhanden sind, und dass von der Membrane mechanisch betätigte Steuermit tel angeordnet sind, welche die Verbindung beim Überschreiten des normalen Hubbereiches der Mem brane öffnen.
Die erfindungsgemässe Pumpe wird nachstehend anhand der folgenden Figuren beispielsweise erläu tert. Es zeigt.
Fig. 1 eine Gesamtansicht, wobei der Teil links von der Membrane einen Schnitt nach<B><I>A -A</I></B> der Fig. 2 und der übrige Teil einen Mittelschnitt dar stellt, Fig. 2 einen Schnitt nach B-B der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach C-C der Fig. 1.
In einem mit 1 bezeichneten Kurbelgehäuse ist eine Kurbelwelle 2 gelagert. 3 ist eine Pleuelstange eines Pumpenkolbens 4, welcher in einer Zylinder büchse 5 läuft. An den Zylinderraum schliesst sich ein Ölraum 6 an, der in einem mit dem Zylinder gehäuse verschraubten Kopfstück 7 gebildet ist. Das Kopfstück 7 trägt einen Flansch 8, einen Ventilsitz 11 und eine Schaftführung 12.
Ein Hals 13 der Schaftführung 12 (Fig. 3) ent hält Steuerkanäle 15 bzw. 16, die mit Rückschlag ventilen 18 bzw. 19 in Verbindung stehen. Das Rückschlagventil 18 ist über die Bohrung 20 mit einer zum Kurbelgehäuseraum führenden Bohrung 21 verbunden. Diese setzt sich in einem Rohr 22 fort, welches ungefähr in Höhe der Kurbelwellen- achse endigt.
Das Rückschlagventil 18 öffnet nur in Richtung zur Bohrung 20, das Ventil 19 nur in Richtung zum Kanal 16.
Eine zweckmässige hochelastische Membrane 10 mit geringer Rückstellkraft ist mit einem Führungs schaft 24 verbunden, indem ihre mittleren Verstär kungsscheiben 25, 26 durch eine Hutmutter 27 auf dem Schaft festgespannt sind. Die Scheibe 26 ist zu gleich als Ventilteller 14 für den Ventilsitz 11 aus gebildet.
Der Schaft 24 ist mit einer axial verlaufenden Steuerbohrung 28 versehen, welche in den Ölraum 6 austritt und in welche eine Querbohrung 29 mündet.
An den Flansch 8 des Kopfstückes 7 ist ein Ge häuse 32 angeschraubt, das zur Aufnahme des Spritzmittels dient. Zwischen einem Flansch 31 des Gehäuses 32 und dem Flansch 8 ist der Rand der Membrane 10 eingespannt.
33 ist eine bezüglich der Förderflüssigkeit korro sionsfeste Druckfeder, die sich einerseits am Gehäuse 32 und anderseits an der Verstärkungsscheibe 25 bzw. an der Membrane abstützt, und die in jeder Betriebslage auf die Membrane eine leichte Vor spannung im Saugsinne ausübt. Am Gehäuse 32 sind ein Gehäuse 34 für ein Druckventil 36 sowie ein Einlassteil 35 bei einem Saugventil 37 befestigt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind diese Ventile je als Doppelventile ausgebildet. Die Teile 34 und 35 werden durch eine gemeinsame Spannschraube 38 über Ventilsitzeinsätze 39 bzw. 40 mit dem Ge häuse 32 verspannt. 41 sind Druckleitungen und 42 Saugleitungen für das Spritzmittel.
43 bzw. 44 sind Entlastungsbohrungen für die Druck- bzw. Saugventile. 45 bzw. 46 sind Verbin dungskanäle zwischen einem Raum 47 im Gehäuse 32 und den Druck- bzw. Saugventilen.
In den Fig. 1-3 ist angenommen, dass der Kol ben 4 sich nach oben bewegt, so dass er einen Druckhub ausführt. Da der Raum 6 (zwischen der Membrane 10 und dem Kolben 4) völlig mit Öl ge füllt ist, wird der Druckimpuls des Kolbens 4 über dieses Öl auf die Membrane 10 und damit auf das Spritzmittel übertragen. Das Spritzmittel wird dabei über den Kanal 45 und das Doppelventil 36 in die Druckleitung 41 gefördert.
Infolge ihres, im Verhältnis zum Pumpenkolben grossen Durchmessers führt die Membrane 10 mit dem Führungsschaft 24 einen entsprechend kleineren Hub als der Kolben 4 aus. Sie befindet sich in Fig. 1 kurz vor ihrer normalen Endstellung in Druckrich tung. In dieser Lage der Membrane bzw. zwischen den zulässigen Grenzlagen in Sau- und Druck richtung, ist die Verbindung der Querbohrung 29 mit den Kanälen 15 und 16 unterbrochen.
Wenn sich, wie bereits beschrieben, bei Öl- schwund im Raum 6 der Membranhub in Saugrich tung (in Fig. 1 nach rechts) verlagert, kommt bei Erreichen der zulässigen Hubgrenze die Quer bohrung 29 mit dem Kanal 16 in Verbindung. Da durch wird beim Saughub des Kolbens Öl aus dem Vorratsraum im Kurbelgehäuse 1 über 22, 21, 19, 16, 29, 28 angesaugt und das Ölvolumen im Raum 6 wieder ergänzt.
Bei einem ölüberschuss im Ölraum 6 kommt beim überschreiten der Druckhubgrenze der Mem brane die Bohrung 29 mit dem Kanal 15 zur Deckung, so dass nunmehr das beim Druckhub des Kolbens 4 zuviel geförderte Öl in das Kurbel gehäuse über das Ventil 18 abströmen kann. Die beschriebenen Steuervorgänge dienen dem Schutz der Membrane vor Zerstörung bei übermässiger Be anspruchung in Druck- oder Saugrichtung.
Bei Auftreten eines Überdruckes auf der Spritz mittelseite, also im Raum 47, sei es, dass das Spritz- mittel mit Druck zugeführt wird oder die Saug säule einen Staudruck erzeugt, wird die Membrane vor Überschreitung der zulässigen Hubgrenze in Saugrichtung dadurch geschützt, dass sich der Ventil teller 14 auf seinen Sitz 11 auflegt und den Pumpen raum 6 vom Membranraum trennt. In diesem Be triebszustand stützt das eingeschlossene Ölpolster zwischen Ventilteller und Membrane diese gegen einen auf der Spritzmittelseite herrschenden über druck während des Saughubes des Kolbens ab.
Der erwähnte Staudruck kann z. B. bei Pumpen auftre ten, die weniger als drei Zylinder und entsprechend weniger als drei Membranen aufweisen und denen die Förderflüssigkeit durch längere Leitungen ohne Saugwindkessel zugeführt wird.
Die Querbohrung 29 steht dabei in Verbindung mit dem Steuerkanal 16, so dass auch bei geschlos senem Ventil 11, 14 ein gegebenenfalls vorhandener Ölmangel im Raum 6 durch Ölzufuhr über das Ventil 19 beim Saughub des Kolbens behoben wird.
Die Druckfeder 33 übt in jedem Betriebszustand eine leichte, im Saugsinne wirkende Kraft auf die Membrane aus. Dies hat zur Folge, dass bei mög lichen Undichtheiten der Membrane kein Spritzmit- tel auf die Ölseite übertreten kann. Wenn das Ventil 11, 14 geschlossen und die erwähnte Wirkung der Feder 33 aufgehoben ist, so sind die empfind lichen Steuer- und Triebwerksteile auf der Ölseite durch die vom Ventil 11, 14 hergestellte Trennung vor der schädlichen Einwirkung des Spritzmittels geschützt.
Bei dein durch eine schadhafte Membrane mö- lichen Ölschwund im Raum 6 wird - wie schon ausgeführt - das fehlende Öl aus dem Vorratsraum im Kurbelgehäuse 1 angesaugt. Dies könnte dazu führen, dass der Ölvorrat so weit abnimmt, dass das Triebwerk infolge Ölmangels beschädigt werden kann. Das in den Ölvorrat tauchende Rohr 22 reicht deshalb nur etwa bis zur Achse der Kurbelwelle, so dass der Ölspiegel bis zu dieser Höhe immer bestehen bleibt.
Wenn dann der Ölvorrat bis zu diesem Spiegel erschöpft ist, wird der Ölschwund im Raum 6 nicht mehr ergänzt, und das Ventil 11, 14 bleibt schliess lich unter der Wirkung der Feder 33 dauernd ge schlossen, so dass die Förderflüssigkeit nicht in den Raum 6 gelangen kann.
Bei fehlendem Öl im Hubraum des Kolbens, also besonders dann, wenn die Pumpe Luft ansaugt und im Raum 6 eine genügend grosse Luftmenge vorhanden ist, bewirkt die vorgespannte Feder 33, dass das Ventil 11, 14 dauernd geschlossen bleibt. Diese Verhältnisse können auftreten, wenn die Mem brane schadhaft und der Ölvorrat erschöpft ist.
Auch wenn zur Erneuerung der Membrane oder zur Behebung von Schäden das Gehäuse 32 vom Kopfstück 7 gelöst werden muss, besteht die Mög lichkeit, durch Schliessen des Ventils 11, 14 den Öl- raum 6 nach aussen abzuschliessen.
Bei Anordnung einer in gleicher Weise wie die Feder 33 wirkenden Feder auf der Ölseite (zwischen dem Schaft 24 und der Schaftführung 12) wird bei einer Demontage der Membrane das Ventil 14 selbst tätig, unter der Einwirkung der Feder, geschlossen bleiben.
Derartige Membrankolbenpumpen sind für die Förderung von chemisch aggressiven Flüssigkeiten besonders geeignet, da durch die Membrane der Zylinder für die Kolbenpumpe, die empfindlichen Steuerungsteile, Leitungen usw. von der schädlichen Einwirkung des zu fördernden Mittels getrennt sind.
Die Abdichtung des Pumpenkolbens kann durch genaue Passung bzw. durch Kolbenringe erfolgen. Dabei lässt es sich jedoch nicht verhindern, dass beim Druckhub eine kleine Ölmenge entlang dem Kolben aus dem Hubraum entweicht. Auch diese Ölmenge wird in der angegebenen Weise vom Vor ratsraum aus ergänzt. Als Ölvorratsraum braucht nicht in jedem Falle das Kurbelgehäuse der Pumpe zu dienen, und die ganze Kolbenmembranpumpe kann mehrere Mem branen enthalten, deren Förderhübe zeitlich gleich mässig verteilt sind.
Bei solchen Mehrfachpumpen zeigt sich der durch Ölmangel im Raum 6 hervorgerufene Ausfall der Förderwirkung einer Membrane durch stossweise Förderung an und kann daher nicht unbemerkt blei ben.