EP0438428B1 - Doppeltwirkende faltenbalgpumpe - Google Patents

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EP0438428B1
EP0438428B1 EP89910823A EP89910823A EP0438428B1 EP 0438428 B1 EP0438428 B1 EP 0438428B1 EP 89910823 A EP89910823 A EP 89910823A EP 89910823 A EP89910823 A EP 89910823A EP 0438428 B1 EP0438428 B1 EP 0438428B1
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EP
European Patent Office
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bellows
pump
chamber
cylinder chamber
seals
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP89910823A
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English (en)
French (fr)
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EP0438428A1 (de
Inventor
Hans Willi Meinz
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP0438428A1 publication Critical patent/EP0438428A1/de
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Publication of EP0438428B1 publication Critical patent/EP0438428B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/08—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members
    • F04B43/086—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members with two or more tubular flexible members in parallel

Definitions

  • the invention relates to a double-acting bellows pump for gases and / or liquids, in particular aggressive and / or abrasive media, with two cylinder spaces arranged one above the other, each by a bellows, which is hermetically sealed at one end to an end wall of the relevant cylinder chamber and on its other end is closed by a bottom.
  • the bellows bottoms are mechanically coupled to one another by a piston rod guided through at least one seal of the respective cylinder chamber, so that a bellows sucks in at the same time and a bellows promotes that to the Seal or seals adjoining rooms are connected to supply and discharge lines for a pressure medium and that the rooms facing away from the seal or the seals are connected to supply and discharge lines for the medium to be conveyed.
  • Such a double-acting bellows pump is known from FR-A-13 15 900. which serves for the continuous delivery or for increasing the pressure of a fluid.
  • This known pump has two bellows arranged one above the other in a cylinder space. which alternately carry out a suction and pressure stroke, the medium to be conveyed being inside and the driving pressure medium being outside the bellows.
  • a disadvantage of this known pump is that when liquids are pumped, an automatic ventilation on the The conveying medium side is fundamentally not possible with this arrangement of the bellows. Automatic venting is, however, absolutely necessary for the conveyance of most liquid media, since otherwise the proper functioning of the pump cannot be guaranteed.
  • the object of the present invention is to design a double-acting bellows pump so that it automatically vented during operation, so that the air dissolved in the medium can escape continuously, and can perform large strokes and has a high number of load cycles.
  • the inlet and outlet In order to achieve automatic ventilation of all interior and exterior spaces, the inlet and outlet must be able to be arranged at the highest point of the respective bellows. This is possible with the pump according to the invention.
  • the bellows In contrast to the known pump, the bellows, the interior of which directly adjoins the seal or seals, are acted upon by internal overpressure. Bellows stressed in this way, however, are not kink-resistant in the case of internal overpressure - in contrast to the bellows loaded with external overpressure according to the aforementioned prior art - and are therefore unusable for use in a pump. For this reason, one is play-free centric guidance of the bellows with internal pressure on the pressure medium side is absolutely necessary.
  • the supported bellows can be very thin-walled, i.e. very flexible, and have a high number of load cycles.
  • the stroke end positions in both directions should not be exceeded in order not to destroy the bellows designed for a low differential pressure.
  • the end position can be determined either by mechanical or electrical sensors, which in most cases are also available in encapsulated, high-pressure-resistant versions. As soon as a corresponding signal is given by the sensor, the compressed air or hydraulic flow supplied by the pressure unit is switched over by a 4/2-way valve. This prevents an inadmissible increase in the differential pressure between the pressure and delivery medium and swaps the functions of the pressure and suction chamber.
  • the bellows pump according to the invention can be designed as a simple pump construction which does not have the disadvantages of the known bellows pump and which, with a simple structure and minimal maintenance, can convey both the most abrasive and the most chemically aggressive media, the material valves coming into contact with the medium to be conveyed being either automatic Check valves or positively controlled shut-off valves are and the control on the pressure medium side is carried out by electrically, pneumatically or hydraulically operated 4/2-way valves.
  • the bellows can be driven by an existing central compressed air supply or by a central hydraulic system.
  • a central hydraulic system with low-viscosity hydraulic fluids is the most economical pressure supply, which can be carried out with centrifugal pumps up to the highest pressures and large delivery quantities in continuous operation with high efficiencies and low system costs.
  • centrifugal pumps achieve a service life of around 50,000 hours until first maintenance, which is usually limited to changing a mechanical seal.
  • the pump according to the invention can also be designed such that the bellows is supported on at least one guide element via at least one support ring. Because of the support rings, the bellows are not subject to wear, since wear is only absorbed by the support rings, which are supported on one or more guide elements.
  • the pump according to the invention can also be designed so that the support ring is slotted and self-tightening is attached to at least one fold of the bellows in question and that the guide element consists of a cylindrical tube which is slotted or perforated at least once in the longitudinal direction.
  • the slotted support ring is particularly easy to manufacture and cannot be lost.
  • the guide element can be produced particularly easily from a cylindrical tube which is provided with slots or perforations distributed around the circumference in order to prevent pressure build-up between the support rings.
  • the pump according to the invention can also be designed so that the supply and discharge of the pressure medium of the interior located in the upper cylinder space through a hollow bore Piston rod takes place, the connection through the hollow piston rod to the interior through an axial bore and through radial bores at the highest point of the interior and between the two seals.
  • This arrangement enables automatic ventilation in a simple manner even if an interior space directly adjoins the seal or seals in the cylinder spaces.
  • the pump according to the invention can also be designed so that the bellows consist of at least two superimposed partitions.
  • a double or multi-walled design of the bellows allows great elasticity with great flexural rigidity (principle of leaf spring), which results in a larger usable displacement volume of the bellows.
  • Another advantage of a multi-layer bellows, especially steel bellows, is the greater safety when leaking. As a rule, not all partitions will leak at the same time, but the leakage from an outer partition will take its toll.
  • the pump according to the invention can also be designed so that the space or spaces between the partitions are or are in communication with the environment outside the cylinder spaces, the space or spaces serving or serving as a derivation for a leakage report in the event of bellows breakage .
  • the pressure medium or the pumped medium enters the space or spaces between the partitions and from there to the outside to either trigger an alarm or stop the pump.
  • the leakage message is activated before the fluid and pressure medium are mixed.
  • the pump according to the invention can also be designed so that between the partition walls of the bellows there is an inert liquid layer which transmits the leakage message to the outside in the event of a bellows break.
  • Such an inert liquid film which is in communication with the environment outside the pump housing, enables a very quick response in the event of a bellows wall rupture, so that there is the possibility of a leakage message long before the bellows becomes leaky as a whole.
  • the pump according to the invention can also be designed such that a hydraulic accumulator smoothing the pulsations present in the delivery flow is provided at the pump outlet.
  • the pulsations caused by the stroke reversal are considerably smaller than in comparable piston pumps due to the extremely light moving masses, but they have to be reduced even further for most applications.
  • the pump according to the invention can also be designed such that the hydraulic accumulator consists of a bellows located in a cylinder chamber, which is hermetically sealed at one end to an end wall of the cylinder chamber and closed at its other end by means of a base, and that the cylinder chamber into one is enclosed by the bellows inner space and an outer space, the inner or outer space being filled with an inert compressed gas and the outer or inner space being filled with the medium to be conveyed.
  • a bellows with a base is firmly clamped on the vessel lid, the bellows oscillating without contact and thereby compensating for fluctuations in the flow rate.
  • This bellows hydraulic accumulator has the same advantages as the bellows pump and is particularly suitable for aggressive abrasive fluids that cause problems with the service life when using diaphragm hydraulic accumulators with plastic diaphragms.
  • the pump has a suction line 14 for the medium to be conveyed, which is connected to an upper interior 17 and a lower exterior 18 via an automatic check valve 15, 16 in each case.
  • the pump has a pressure line 19 for the medium to be conveyed, which is also connected to the upper interior 17 and the lower exterior 18 via an automatic check valve 20, 21.
  • the bellows 7, 8 are fastened to the end walls 9, 10 via flanges 22, 23 and to the bottoms 11, 12 by means of flanges 24, 25 by screws. If steel bellows are used, the flanges 24, 25 will usually be replaced by a welded construction.
  • the piston rod 13 which is only subjected to tensile forces resulting from the suction force of the pump, is correspondingly light in construction and has two piston rod guides 26,27 and each sealed by one of the seals 5,6 between the upper outer space 2 and the lower inner space 4.
  • control elements 28, 29 thus prevent the bellows 7,8 from moving beyond the permissible stroke and thus also impermissibly high differential pressures between the interior spaces 4.17 and the exterior spaces 2.18 of the bellows 7.8 at the stroke end points.
  • the control elements 28, 29 serve to reverse the direction of movement and thus to interchange the suction and pressure functions of the two bellows 7, 8.
  • the bellows 8 in the lower cylinder chamber 3 is subjected to internal pressure. It is guided over three slotted support rings 33, 34, 35, each of which is placed radially on the inside of a fold of the bellows 8, on a guide element 36 which is arranged concentrically with the bellows 8 and is fastened to the end wall 10 of the lower cylinder chamber 3 .
  • the guide element 36 consists of a cylinder tube with four slits, which prevents the pressure medium from building up between the support rings.
  • FIG. 2 shows a pump in which an interior space 4.37 in each of the two cylinder spaces 1.3 directly adjoins the seals 5.6.
  • This design is structurally somewhat more complex than the previous one, since both bellows 7, 8 are subjected to internal pressure and are therefore subject to a risk of kinking. To eliminate this danger, both bellows 7, 8 are equipped with the support rings 33, 34, 35, 38, 39, 40 and with the corresponding guide elements 36, 41, which are each fastened to the end wall 10, 42.
  • a hollow-bored piston rod 43 is provided, since the pressure medium must be supplied to or removed from the bellows 7 arranged in the upper cylinder chamber 1 via the inlet and outlet 44 through the bores 45, 46, 47 in the piston rod 43 in order to be able to actuate it automatically To allow ventilation at the level of the bellows base 48.

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Abstract

Bei einer doppeltwirkenden selbstansaugenden Faltenbalgpumpe sind Faltenbälge (7, 8) als Verdrängerelemente in jeweils einem Zylinderraum (1, 3) vorgesehen, die miteinander takt- und fördersynchron über eine Kolbenstange (13; 43) formschlüssig gekoppelt sind, so daß gleichzeitig ein Faltenbalg (7) ansaugt und ein Faltenbalg (8) fördert, wobei jeweils eine Seite der Faltenbälge (7, 8) mit dem zu fördernden Medium und die andere Seite mit einem Druckmedium beaufschlagt ist. In den beiden Zylinderräumen (1, 3) ist entweder jeweils ein Innenraum (4, 37) an die Dichtung bzw. Dichtungen (5, 6) angeschlossen oder im unteren Zylinderraum (3) schließt sich ein Innenraum (4) und im oberen ein Außenraum (2) an die Dichtungen (5, 6) an. In den von einer Dichtung (5, 6) ausgehenden Innenräumen (4, 37) ist jeweils zur Verhinderung der Knickung des Faltenbalges (7, 8) konzentrisch und radial innerhalb dazu ein Führungselement (36, 41) vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine doppeltwirkende Faltenbalgpumpe für Gase und/oder Flüssigkeiten, insbesondere aggressive und/oder abrasive Medien, mit zwei stehend übereinander angeordneten Zylinderräumen, die jeweils durch einen Faltenbalg, der an seinem einen Ende mit einer Stirnwand des betreffenden Zylinderraums hermetisch dicht verbunden und an seinem anderen Ende mittels eines Bodens verschlossen ist. in einen Außenraum und einen von dem betreffenden Faltenbalg umschlossenen Innenraum aufgeteilt sind: daß die Faltenbalg-böden durch eine durch mindestens eine Dichtung des jeweiligen Zylinderraums geführte Kolbenstange mechanisch miteinander gekoppelt sind, so daß gleichzeitig ein Faltenbalg ansaugt und ein Faltenbalg fördert, daß die an die Dichtung bzw. Dichtungen sich anschließenden Räume mit Zu- und Ableitungen für ein Druckmedium verbunden sind und daß die der Dichtung bzw. den Dichtungen abgewandten Räume mit Zu- und Ableitungen für das zu fördernde Medium verbunden sind.
  • Aus der FR-A-13 15 900 ist eine derartige dopplewirkende Faltenbalgpumpe bekannt. die zur kontinuierlichen Förderung bzw. zur Druckerhöhung eines Fluids dient. Diese bekannte Pumpe weist zwei stehend übereinander angeordnete Faltenbälge in jeweils einem Zylinderraum auf. die wechselseitig einen Saug- und Druckhub ausführen, wobei sich das zu fördernde Medium innerhalb und das antreibende Druckmedium außerhalb der Faltenbälge befindet.
  • Nachteilig bei dieser bekannten Pumpe ist, daß bei Förderung von Flüssigkeiten eine selbsttätige Entlüftung auf der Fördermediumseite bei dieser Anordnung der Faltenbälge grundsätzlich nicht möglich ist. Eine selbsttätige Entlüftung ist aber für die Förderung der meisten flüssigen Medien unbedingt erforderlich, da sonst eine einwandfreie Funktion der Pumpe nicht gewährleistet ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine doppeltwirkende Faltenbalgpumpe so auszubilden, daß sie sich während des Betriebes selbsttätig entlüftet, damit die in dem Fördermedium gelöste Luft ständig entweichen kann, und dabei große Hübe ausführen kann sowie eine hohe Lastwechselzahl hat.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Pumpe der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß sich in den Zylinderräumen entweder jeweils ein Innenraum oder im unteren Zylinderraum ein Innenraum und im oberen Zylinderraum ein Außenraum unmittelbar an die Dichtung bzw. Dichtungen anschließt bzw. anschließen und daß sich die Faltenbälge der sich unmittelbar an die Dichtung bzw. Dichtungen anschließenden Innenräume bzw. des Innenraums in diesem Innenraum bzw. diesen Innenräumen jeweils auf mindestens einem konzentrisch zum jeweiligen Faltenbalg angeordneten Führungselement abstützen, das an der jeweiligen Stirnwand des betreffenden zylinderraumes betestigt ist.
  • Um eine selbsttätige Entlüftung aller Innen- und Außenräume zu erreichen, muß an der jeweils höchsten Stelle des jeweiligen Faltenbalges die Zu- bzw. Ableitung angeordnet werden können. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Pumpe möglich.
  • Im Gegensatz zu der bekannten Pumpe werden nach der Erfindung die Faltenbälge, deren Innenraum sich unmittelbar an die Dichtung bzw. Dichtungen anschließt, mit Innenüberdruck beaufschlagt. Derart beanspruchte Faltenbälge sind jedoch bei Innenüberdruck - im Gegensatz zu den mit Außenüberdruck beaufschlagten Faltenbälgen nach dem vorgenannten Stand der Technik - nicht knickstabil, sind also für die Verwendung in einer Pumpe unbrauchbar. Aus diesem Grunde ist eine spielfreie zentrische Führung der mit Innenüberdruck beaufschlagten Faltenbälge auf der Druckmediumseite unbedingt notwendig.
  • Die gestützten Faltenbälge können sehr dünnwandig, also sehr flexibel ausgeführt sein und eine hohe Lastwechselzahl haben.
  • Bei Verwendung solcher flexiblen Faltenbälge sollten die Hubendlagen in beiden Richtungen nicht überschritten werden, um die für einen geringen Differenzdruck ausgelegten Faltenbälge nicht zu zerstören. Die Endlagenerfassung kann dabei wahlweise durch mechanische oder elektrische Sensoren, die es in den meisten Fällen auch in gekapselten hochdruckfesten Ausführungen gibt, erfolgen. Sobald vom Sensor ein entsprechendes Signal erfolgt, wird der vom Druckaggregat gelieferte Druckluft- bzw. Hydraulikstrom durch ein 4/2-Wege- Ventil umgeschaltet. Damit wird ein unzulässiger Anstieg des Differenzdruckes zwischen Druck- und Fördermedium verhindert und die Funktionen von Druck- und Saugraum vertauscht.
  • Insgesamt kann die erfindungsgemäße Faltenbalgpumpe als einfache Pumpenkonstruktion ausgeführt werden, die die Nachteile der bekannten Faltenbalgpumpe nicht aufweist und die bei einfachem Aufbau und geringstem Wartungsaufwand sowohl abrasivste als auch chemisch aggressivste Medien fördern kann, wobei die mit dem zu fördernden Medium in Berührung kommenden Materialventile entweder selbsttätige Rückschlagventile oder zwangsgesteuerte Absperrventile sind und die Steuerung auf der Druckmediumseite durch elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigte 4/2-Wege-Ventile erfolgt.
  • In Abhängigkeit vom geforderten Druck können die Faltenbälge durch eine vorhandene zentrale Druckluftversorgung oder durch eine Zentral-Hydraulik angetrieben werden.
  • Beim Einsatz einer größeren Anzahl von erfindungsgemäßen Pumpen stellt eine Zentral-Hydraulik mit niederviskosen Hydraulikflüssigkeiten die wirtschaftlichste Druckversorgung dar, die mit Kreiselpumpen bis zu höchsten Drücken und größten Liefermengen im Dauerbetrieb bei hohen Wirkungsgraden und niedrigen Anlagenkosten erfolgen kann. Entsprechend ausgelegte Kreiselpumpen erreichen im Dauerbetrieb Standzeiten von etwa 50.000 Stunden bis zur ersten Wartung, die sich in der Regel auf das Wechseln einer Gleitringdichtung beschränkt.
  • Für den Betrieb von Einzelpumpen sind hydraulische Kleinaggregate mit Druck- und/oder Mengenregelung empfehlenswert, falls nicht mit einer Versorgung aus einem vorhandenen Druckluftnetz gearbeitet werden soll.
  • Die erfindungsgemäße Pumpe kann ferner so ausgebildet sein, daß sich der Faltenbalg über mindestens einen Stützring auf mindestens einem Führungselement abstützt. Aufgrund der Stützringe unterliegen die Faltenbälge keinem Verschleiß, da der Verschleiß nur durch die Stützringe, die sich an einem oder mehereren Führungselementen abstützen, aufgenommen wird.
  • Die erfindungsgemäße Pumpe kann ferner so ausgebildet sein, daß der Stützring geschlitzt ist und selbstspannend auf mindestens einer Falte des betreffenden Faltenbalges befestigt ist und daß das Führungselement aus einem zylindrischen Rohr besteht, das in Längsrichtung mindestens einmal geschlitzt oder perforiert ist. Der geschlitzte Stützring ist besonders einfach herzustellen und unverlierbar einzubauen. Das Führungselement läßt sich besonders einfach aus einem zylindrischen Rohr herstellen, das mit am Umfang verteilten Schlitzen oder Perforationen versehen ist, um einen Druckaufbau zwischen den Stützringen zu verhindern.
  • Die erfindungsgemäße Pumpe kann ferner so ausgebildet sein, daß die Zu- und Ableitung des Druckmediums des im oberen Zylinderraum liegenden Innenraums durch eine hohlgebohrte Kolbenstange erfolgt, wobei die Verbindung durch die hohle Kolbenstange zum Innenraum durch eine axiale Bohrung und durch radiale Bohrungen an der höchsten Stelle des Innenraums sowie zwischen den beiden Dichtungen erfolgt. Diese Anordnung ermöglicht auf einfache Art und Weise auch dann eine selbsttätige Entlüftung, wenn sich in den Zylinderräumen jeweils ein Innenraum unmittelbar an die Dichtung bzw. Dichtungen anschließt.
  • Die erfindungsgemäße Pumpe kann ferner so ausgebildet sein, daß die Faltenbälge aus mindestens zwei aufeinanderliegenden Trennwänden bestehen. Eine doppel- bzw. mehrwandige Ausführung des Faltenbalges erlaubt eine große Elastizität bei gleichzeitig großer Biegesteifigkeit (Prinzip Blattfeder), was eine größeres nutzbares Verdrängungsvolumen des Balges zur Folge hat. Ein weiterer Vorteil eines mehrlagigen Faltenbalges, insbesondere Stahlbalges, ist die größere Sicherheit beim Undichtwerden. In der Regel werden nicht alle Trennwände gleichzeitig undicht, sondern es wird die Undichtheit von einer äußeren Trennwand ihren Antang nehmen.
  • Die erfindungsgemäße Pumpe kann ferner so ausgebildet sein, daß der Zwischenraum bzw. die Zwischenräume zwischen den Trennwänden mit der Umgebung außerhalb der Zylinderräume in Verbindung steht bzw. stehen, wobei der Zwischenraum bzw. die Zwischenräume als Ableitung für eine Leckagemeldung bei Faltenbalgbruch dient bzw. dienen. Im Falle eines Faltenbalgbruches tritt entweder das Druck- oder das Fördermedium in den Zwischenraum bzw. in die Zwischenräume zwischen den Trennwänden ein und gelangt von dort nach außen, um entweder einen Alarm auszulösen oder die Pumpe stillzusetzen. In jedem Falle wird die Leckage-Meldung aktiv, bevor es zu einer Vermischung von Förder- und Druckmedium kommt.
  • Die erfindungsgemäße Pumpe kann ferner so ausgebildet sein, daß sich zwischen den Trennwänden der Faltenbälge jeweils ein inerter Flüssigkeitstilm befindet, der im Falle eines Faltenbalgbruchs die Leckagemeldung nach außen überträgt.
  • Ein solcher inerter Flüssigkeitsfilm, der mit der Umgebung außerhalb des Pumpengehäuses in Verbindung steht, ermöglicht ein sehr schnelles Ansprechen im Falle eines Bruches einer Faltenbalgwand, so daß die Möglichkeit einer Leckage-Meldung besteht, lange bevor der Faltenbalg insgesamt undicht wird.
  • Die erfindungsgemäße Pumpe kann ferner so ausgebildet sein, daß am Pumpenausgang ein die im Förderstrom vorhandenen Pulsationen glättender Hydraulikspeicher vorgesehen ist. Die durch die Hubumkehr bedingten Pulsationen sind durch die extrem leichten bewegten Massen zwar wesentlicher kleiner als bei vergleichbaren Kolbenpumpen, müssen jedoch für die meisten Anwendungen noch weiter reduziert werden.
  • Die erfindungsgemäße Pumpe kann ferner so ausgebildet sein, daß der Hydraulikspeicher aus einem in einem Zylinderraum befindlichen Faltenbalg besteht, der an seinem einen Ende mit einer Stirnwand des Zylinderraums hermetisch dicht verbunden und an seinem anderen Ende mittels eines Bodens verschlossen ist und daß der Zylinderraum in einen von dem Faltenbalg umschlossenen Innenraum und einen Außenraum aufgeteilt ist, wobei der Innen- bzw. der Außenraum mit einem inerten Druckgas und der Außen- bzw. Innenraum mit dem zu fördernden Medium gefüllt ist. In einem zylindrischen Druckgefäß ist also am Gefäßdeckel ein Faltenbalg mit einem Boden fest eingespannt, wobei der Faltenbalg berührungslos oszillieren und dadurch Förderstromschwankungen ausgleichen kann. Dieser Faltenbalg-Hydraulikspeicher besitzt die gleichen Vorzüge wie die Faltenbalgpumpe und eignet sich insbesondere für aggressive abrasive Fördermedien, die bei Verwendung von Membran-Hydraulikspeichern mit Kunststoffmembranen Probleme hinsicht-lich der Lebensdauer verursachen.
  • Im folgenden Teil der Beschreibung werden zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Pumpe anhand von Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben:
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Pumpe, bei der sich im oberen Zylinderraum ein Außenraum und im unteren Zylinderraum ein Innenraum unmittelbar an die Dichtungen anschließt, und
    • Fig.2 eine Pumpe, bei der sich in den beiden Zylinderräumen je ein Innenraum unmittelbar an die Dichtungen anschließt.
  • Fig. 1 zeigt eine Pumpe, bei der sich im oberen Zylinderraum 1 ein Außenraum 2 und im unteren Zylinderraum 3 ein Innenraum 4 unmittelbar an die Dichtungen 5,6 anschließt. Die beiden Faltenbälge 7,8 sind jeweils mit einer Stirnwand 9,10 des betreffenden Zylinderraums 1,3 hermetisch dicht verbunden und an ihrem anderen Ende mittels eines Bodens 11,12 verschlossen. Die Böden 11,12 wiederum sind durch eine durch die Dichtungen 5,6 hindurch geführte Kolbenstange 13 miteinander fest verbunden, so daß sich die beiden Faltenbälge 7,8 jeweils gleichzeitig in ihren Hubendpunkten befinden. Weiterhin weist die Pumpe eine Ansaugleitung 14 für das zu fördernde Medium auf, die über jeweils ein selbsttätiges Rückschlagventil 15,16 mit einem oberen Innenraum 17 und einem unteren Außenraum 18 verbunden ist. Weiterhin weist die Pumpe eine Druckleitung 19 für das zu fördernde Medium auf, die ebenfalls über jeweils ein selbsttätiges Rückschlagventil 20,21 mit dem oberen Innenraum 17 und dem unteren Außenraum 18 verbunden ist.
  • Die Faltenbälge 7,8 sind über Flansche 22,23 an den Stirnwänden 9,10 und über Flansche 24,25 an den Böden 11,12 durch Schrauben befestigt. Bei Verwendung von Faltenbälgen aus Stahl wird man in der Regel die Flansche 24,25 durch eine Schweißkonstruktion ersetzen.
  • Die Kolbenstange 13, die nur auf Zugkräfte beansprucht wird, die von der Saugkraft der Pumpe herrühren, ist entsprechend leicht gebaut und in zwei Kolbenstangenführungen 26,27 gelagert und jeweils durch eine der Dichtungen 5,6 zwischen dem oberen Außenraum 2 und dem unteren Innenraum 4 abgedichtet.
  • Für die Lebensdauer der auf niedrigen Differenzdruck ausgelegten Faltenbälge 7,8 ist es wesentlich, daß das Druckniveau zwischen den Innenräumen 4,17 und den Außenräumen 2,18 der beiden Faltenbälge 7,8 bei allen Betriebszuständen der Pumpe nahezu gleich ist. Insbesondere ist darauf zu achten, daß in den Hubendpunkten der Differenzdruck zwischen den Innenräumen 4,17 und den Außenräumen 2,18 der Faltenbälge 7,8 nicht zu hoch ansteigt. Konstruktiv läßt sich diese Forderung durch den Einsatz von elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Steuerelementen 28,29 realisieren, die in diesem Fall von dem Faltenbalgboden 11 mechanisch betätigt werden und daraufhin ein 4/2-Wege-Ventil 30 umschalten, das über jeweils eine Zu- bzw. Ableitung 31,32 den oberen Außenraum 2 und den unteren Innenraum 4 mit einem Druckmedium versorgt. Die Steuerelememte 28,29 verhindern somit eine Bewegung der Faltenbälge 7,8 über den zulässigen Hub hinaus und damit auch unzulässig hohe Differenzdrücke zwischen den Innenräumen 4,17 und den Außenräumen 2,18 der Faltenbälge 7,8 in den Hubendpunkten. Gleichzeitig dienen die Steuerelemente 28,29 zur Umkehrung der Bewegungsrichtung und damit dem Vertauschen der Saug- und Druckfunktion der beiden Faltenbälge 7,8.
  • Der Faltenbalg 8 im unteren Zylinderraum 3 ist mit Innenüberdruck beaufschlagt. Er wird über drei geschlitzte Stützringe 33,34,35, die jeweils von radial innen auf eine Falte des Faltenbalgs 8 aufgesetzt sind, auf einem konzentrisch zum Faltenbalg 8 angeordneten Führungselement 36, das an der Stirnwand 10 des unteren Zylinderraums 3 befestigt ist, geführt werden. Das Führungselement 36 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem vierfach geschlitzten Zylinderrohr, das einen Druckaufbau des Druckmediums zwischen den Stützringen verhindert.
  • Fig. 2 zeigt eine Pumpe, bei der sich in den beiden Zylinderräumen 1,3 je ein Innenraum 4,37 unmittelbar an die Dichtungen 5,6 anschließt. Diese Ausführung ist konstruktiv etwas aufwendiger als die vorherige, da hier beide Faltenbälge 7,8 mit Innenüberdruck beaufschlagt sind und daher grundsätzlich einer Knickgefahr unterliegen. Zur Beseitigung dieser Gefahr sind beide Faltenbälge 7,8 mit den Stützringen 33,34,35,38,39,40 sowie mit den entsprechenden Führungselementen 36,41, die jeweils an der Stirnwand 10,42 befestigt sind, ausgestattet.
  • Außerdem ist eine hohlgebohrte Kolbenstange 43 vorgesehen, da das Druckmedium dem im oberen Zylinderraum 1 angeordneten Faltenbalg 7 über die Zu- bzw. Ableitung 44 durch die Bohrungen 45,46,47 in der Kolbenstange 43 zu- bzw. abgeführt werden muß, um eine selbsttätige Entlüftung auf der Höhe des Faltenbalgbodens 48 zu ermöglichen.

Claims (9)

  1. Doppeltwirkende Faltenbalgpumpe für Gase und/oder Flüssigkeiten, insbesondere aggressive und/oder abrasive Medien, mit zwei stehend übereinander angeordneten Zylinderräumen (1,3), die jeweils durch einen Faltenbalg (7,8), der an seinem einen Ende mit einer Stirnwand (9,10) des betreffenden Zylinderraums (1,3) hermetisch dicht verbunden und an seinem anderen Ende mittels eines Bodens (11,12,48) verschlossen ist, in einen Außenraum (2,18) und einen von dem betreffenden Faltenbalg (7,8) umschlossenen Innenraum (4,17) aufgeteilt sind; daß die Faltenbalgböden (11,12,48) durch eine durch mindestens eine Dichtung (5,6) des jeweiligen Zylinderraums (1,3) geführte Kolbenstange (13,43) mechanisch miteinander gekoppelt sind, so daß gleichzeitig ein Faltenbalg (7) ansaugt und ein Faltenbalg (8) fördert, daß die an die Dichtung bzw. Dichtungen (5,6) sich anschließenden Räume mit Zu- und Ableitungen (31,32,44) für ein Druckmedium verbunden sind und daß die der Dichtung bzw. den Dichtungen (5,6) abgewandten Räume mit Zu- und Ableitungen (14,19) für das zu fördernde Medium verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den Zylinderräumen (1,3) entweder jeweils ein Innenraum (4,37) oder im unteren Zylinderraum (3) ein Innenraum (4) und im oberen Zylinderraum (1) ein Außenraum (2) unmittelbar an die Dichtung bzw. Dichtungen (5,6) anschließt bzw. anschließen und daß sich die Faltenbälge (7,8) der sich unmittelbar an die Dichtung bzw. Dichtungen (5,6) anschließenden Innenräume (4,37) bzw. des Innenraums in diesem Innenraum (4,37) bzw. diesen Innenräumen jeweils auf mindestens einem konzentrisch zum jeweiligen Faltenbalg (7,8) angeordneten Führungselement (36,41) abstützen, das an der jeweiligen Stirnwand (10,42) des betreffenden Zylinderraumes (1,3) befestigt ist.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Faltenbalg (7,8) über mindestens einen Stützring (33,34,35,38,39,40) auf mindestens einem Führungselement (36,41) abstützt.
  3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (33,34,35,38,39,40) geschlitzt ist und selbstspannend auf mindestens einer Falte des betreffenden Faltenbalges (7,8) befestigt ist und daß das Führungselement (36,41) aus einem zylindrischen Rohr besteht, das in Längsrichtung mindestens einmal geschlitzt oder perforiert ist.
  4. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Ableitung (44) des Druckmediums des im oberen Zylinderraum (1) liegenden Innenraums (37) durch eine hohlgebohrte Kolbenstange (43) erfolgt, wobei die Verbindung durch die hohle Kolbenstange (43) zum Innenraum (37) durch eine axiale Bohrung (46), durch radiale Bohrungen (47) an der höchsten Stelle des Innenraums (37), sowie durch radiale Bohrungen (45) zwischen den beiden Dichtungen (5,6) erfolgt.
  5. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltenbälge (7,8) aus mindestens zwei aufeinanderliegenden Trennwänden bestehen.
  6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum bzw. die Zwischenräume zwischen den Trennwänden mit der Umgebung außerhalb der Zylinderräume (1,3) in Verbindung steht bzw. stehen, wobei der Zwischenraum bzw. die Zwischenräume als Ableitung für eine Leckagemeldung bei Faltenbalgbruch dient bzw. dienen.
  7. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Trennwänden der Faltenbälge (7,8) jeweils ein inerter Flüssigkeitsfilm befindet, der im Falle eines Faltenbalgbruchs die Leckagemeldung nach außen überträgt.
  8. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Pumpenausgang ein die im Förderstrom vorhandenen Pulsationen glättender Hydraulikspeicher vorgesehen ist.
  9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikspeicher aus einem in einem Zylinderraum befindlichen Faltenbalg besteht, der an seinem einen Ende mit einer Stirnwand des Zylinderraums hermetisch dicht verbunden und an seinem anderen Ende mittels eines Bodens verschlossen ist und daß der Zylinderraum in einen von dem Faltenbalg umschlossenen Innenraum und einen Auffenraum aufgeteilt ist, wobei der Innen- bzw. der Außenraum mit einem inerten Druckgas und der Außen- bzw. Innenraum mit dem zu fördernden Medium gefüllt ist.
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