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Dokumentenidentifikation DE3708868C2 23.08.1990
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Anfahren einer hydraulischen Membranpumpe gegen Last
Anmelder Lewa Herbert Ott GmbH + Co, 7250 Leonberg, DE
Erfinder Fritsch, Horst, Dipl.-Ing., 7250 Leonberg, DE;
Jarosch, Josef, Dr.-Ing., 7000 Stuttgart, DE
Vertreter Zeitler, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 18.03.1987
DE-Aktenzeichen 3708868
Offenlegungstag 06.10.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.08.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.08.1990
IPC-Hauptklasse F04B 43/06

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren einer hydraulischen Membranpumpe gegen Last gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Wenn eine hydraulische Membranpumpe, d. h. eine oszillierende Verdrängerpumpe, unter Last, also bei vollem Systemdruck angefahren werden muß, ist zunächst das sog. Losbrechmoment zu überwinden. Dieses liegt in der Größenordnung des doppelten Nennmomentes, was zur Folge hat, daß der Pumpenantrieb entsprechend auszulegen ist. Damit jedoch der Antrieb nicht zu stark überdimensioniert werden muß, hilft man sich in solchen Fällen, insbesondere bei großen 3-Plunger-Pumpen, mittels Installation einer sog. Anfahrschaltung auf der Produktseite, d. h. Förderseite der Pumpe. Eine bekannte derartige Anfahrschaltung ist gemäß der DE-AS 10 17 469 zwischen einer Pumpe und ihrem Verbraucherkreis angeordnet. Dies bedingt jedoch den Einsatz mehrerer Stellventile in Verbindung mit einer speziellen Steuerungseinrichtung. Es sind daher für hohe Förderdrücke derartige Anfahrschaltungen sehr aufwendig und nicht ohne Probleme, vor allem wenn es sich um schwierige Förderfluide, z. B. Suspensionen, handelt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur Beseitigung der geschilderten Nachteile ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, die mit geringem konstruktivem Aufwand zuverlässig arbeiten und ein sanftes Anfahren der Membranpumpe unter Last ermöglichen, ohne daß der Antrieb für das hohe Losbrechmoment ausgelegt werden muß.

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben.

Die Merkmale der in Form einer Anfahreinrichtung ausgestalteten Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus Anspruch 7. Zweckmäßige Weiterbildungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen erläutert.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß beim Anlauf der Membranpumpe zuerst in einem offenen Verbindungsweg zwischen Druckraum und Vorratsraum ein Hubvolumen der Hydraulikflüssigkeit durch den Verdrängerkolben transportiert wird, wobei dieser Transport eine Zirkulationsströmung oder Pulsation sein kann; sodann wird die Bewegung der Membran an die Verschiebung des Verdrängerkolbens dadurch angekoppelt, daß die Verbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum unterbrochen wird. Hierdurch steigt der Druck im Druckraum auf den Förderdruck an, so daß die Pumpe sanft dem Drucknetz der Anlage zugeschaltet wird. Die Unterbrechung der Verbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum erfolgt gesteuert, wobei eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens in der automatisch erfolgenden Unterbrechung dieser Verbindung liegt. In diesem Fall kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, die Unterbrechung der Verbindung durch den sich im Druckraum während des Druckhubes einstellenden Überdruck der Hydraulikflüssigkeit zu bewirken.

Der Erfindung liegt der wesentliche Gedanke zugrunde, die Anfahreinrichtung von der Produktseite auf die Ölseite, d. h. also von der Förderseite auf die Antriebsseite zu verlegen und zu diesem Zweck zwischen dem Druckraum und dem Vorratsraum einen Verbindungskanal vorzusehen, der grundsätzlich offen ist, jedoch nach Inbetriebsetzen der Pumpe langsam oder auch schnell verschlossen wird, wodurch der Druck im Druckraum dann bis zum Förderdruck ansteigt. Das erforderliche Losbrechmoment beträgt somit nur einen Bruchteil desjenigen ohne Anfahreinrichtung, so daß sich der entscheidene Vorteil ergibt, daß der Pumpenantrieb im wesentlichen nur für das Nennmoment, nicht aber für das Losbrechmoment ausgelegt werden muß. Dies hat den weiteren Vorteil zur Folge, daß der auf das Nennmoment ausgelegte Antriebsmotor mit einem deutlich besseren Wirkungsgrad arbeitet als der ansonsten erforderliche, auf das Losbrechmoment abgestimmte und somit viel größer zu dimensionierende Antriebsmotor.

Die Schließeinrichtung, mittels welcher der Verbindungskanal allmählich verschließbar ist, weist erfindungsgemäß einen beweglichen Schließkörper auf. Dieser kann im Rahmen der Erfindung unterschiedliche konstruktive Ausgestaltungen besitzen, nämlich in Form eines Ventils, eines Steuerschiebers, eines Steuerkolbens oder dgl.

Der Schließkörper ist vorzugsweise in einer von außen zugänglichen Anschlußbohrung angeordnet, die zweckmäßigerweise derart an einem Knick des Verbindungskanals vorgesehen ist, daß hierdurch zwei Teilabschnitte des Verbindungskanals, nämlich ein druckraumseitiger sowie ein vorratsraumseitiger Kanalabschnitt, gebildet werden, die durch die Anschlußbohrung verbunden sind.

Erfindungsgemäß kann der Schließkörper der Schließeinrichtung von außen über einen Stellantrieb, sei es elektrisch, magnetisch oder pneumatisch, betätigt werden. Der Stellantrieb kann in Abhängigkeit von der Anzahl bzw. Frequenz der Hübe des Verdrängerkolbens arbeiten, und zwar derart, daß nach dem Einschalten der Pumpe der für die verdrängte Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung stehende Durchtrittsquerschnitt des Verbindungskanals bei jedem weiteren Druckhub verkleinert wird. Stattdessen kann auch, und zwar vorzugsweise, die Steuerung des Schließkörpers automatisch erfolgen. Zu diesem Zweck ist die Anordnung derart getroffen, daß der bewegliche Schließkörper durch den pulsierenden Ölstrom beim Pumpendruckhub betätigbar ist und nach dem Einschalten der Pumpe allmählich von einer offenen Startstellung in eine geschlossene Betriebsstellung verschiebbar ist. In Fortbildung der Erfindung kann dabei Sorge dafür getroffen sein, daß der Schließkörper nach dem Abschalten der Pumpe automatisch wieder in seine offene Startstellung zurückgeht.

Die Funktionsweise der mit einer Anfahreinrichtung gemäß der Erfindung versehenen Membranpumpe stellt sich demgemäß derart dar, daß die Membranpumpe eingeschaltet und auf Minimaldrehzahl hochgefahren wird, wobei sie in diesem Zustand noch nicht fördert. Hierbei pulsiert die vom Verdrängerkolben verdrängte Hydraulikflüssigkeit (Hubvolumen) in dem noch offenen Verbindungskanal als Ölstrom mehr oder weniger drucklos hin und her, ohne daß sich die Membran bewegt. Die Membran, die sich aufgrund des in der Anlage herrschenden Systemdrucks zum Produktförderraum nicht bewegen kann, wandert zur hinteren druckraumseitigen Begrenzungskalotte bzw. liegt dieser schon an. Dadurch wird sichergestellt, daß die Membran beim Anfahren nicht überdehnt wird. Durch langsames oder auch plötzliches Schließen des Verbindungskanals mittels der per Stellantrieb gesteuerten oder automatisch betätigten Schließeinrichtung wird der betreffende Membranpumpenkopf dann sanft dem Drucknetz der Anlage zugeschaltet, so daß sich insgesamt ein sanftes Anfahren unter Last ergibt, ohne daß das übliche hohe Losbrechmoment überwunden und demgemäß der Pumpenantrieb zu stark überdimensioniert werden muß.

Wie schon dargelegt, kann die Schließeinrichtung von außen mittels eines geeignet gesteuerten Stellantriebes betätigt werden. Vorzugsweise ist jedoch die Schließeinrichtung als automatisch arbeitende Einrichtung ausgestaltet, die beim Pumpendruckhub durch den pulsierenden Ölstrom nach dem Einschalten der Pumpe betätigt wird. Hierbei befindet sich der Schließkörper, der ein Steuerschieber, Steuerkolben oder dgl. sein kann und über den Verbindungskanal die Verbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum herstellt, beim Einschalten der Pumpe in Startstellung. Über ein Dosierventil, das auch durch eine enge Bohrung bzw. eine Drossel ersetzt sein kann, wird ein am stirnseitigen Ende, insbesondere am oberen Ende des Schließkörpers vorgesehener Speicherraum aufgrund der definiert ausgebildeten Strömungswiderstände im Verbindungskanal langsam im Hubrhythmus aufgeladen. Der Schließkörper wandert dabei gegen Federkraft nach unten und schließt den Verbindungskanal. Seine stabile Endlage ist dann die Betriebsstellung. Wenn die Membranpumpe stillgesetzt wird, drückt die Feder den Schließkörper gegen den auftretenden Leckstrom wieder in die offene Startstellung zurück. Es steht demgemäß bei Stillstand der Membranpumpe der Druckraum in ständiger offener Verbindung mit dem Vorratsraum für die Hydraulikflüssigkeit. Wenn dann die Membranpumpe wieder in Betrieb gesetzt wird, wird das gesamte, vom Verdrängerkolben verdrängte Hydraulikvolumen über die Anfahreinrichtung (Verbindungskanal einschließlich offener Schließeinrichtung) ohne wesentliche Druckerhöhung in den Vorratsraum zurückgeführt.

Der sich im Druckraum während des Druckhubes einstellende geringe Überdruck bewirkt im Fall der automatisch arbeitenden Anfahreinrichtung die schrittweise Wanderbewegung des Schließkörpers, der bei jedem weiteren Druckhub den Durchtrittsquerschnitt des Verbindungskanals für die verdrängte Hydraulikflüssigkeit verkleinert. Durch den höheren Druckverlust im Durchtrittsquerschnitt des Verbindungskanals steigt der Druck im Druckraum stufenweise an, und zwar so lange, bis der Schließkörper den Durchtrittsquerschnitt des Verbindungskanals vollständig sperrt, worauf dann die Pumpe den Förderdruck erreicht hat.

Nach dem Abstellen der Pumpe wandert dann der Schließkörper in der bereits geschilderten Weise in kurzer Zeit aufgrund seiner Federbelastung oder aufgrund seines Eigengewichtes in die Startstellung zurück und gibt erneut die Verbindung zwischen dem Druckraum und dem Vorratsraum frei.

Die Anfahreinrichtung kann so ausgeführt sein, daß sie ohne Eingriffe von außen allein aufgrund der Druckwechsel im Druckraum beim Anfahren der Pumpe selbsttätig die Verbindung zum Vorratsraum schließt und diese Verbindung nach dem Abstellen der Pumpe selbsttätig wieder für den nächsten Anfahrvorgang freigibt.

Durch entsprechende Gestaltung des Schließkörpers sowie der Strömungswiderstände der einzelnen Abschnitte des Verbindungskanals läßt sich die Anfahrcharakteristik der Membranpumpe leicht an die Eigenarten des Pumpenantriebes anpassen.

Um den Einfluß von Fertigungstoleranzen, Hubfrequenzen des Verdrängerkolbens und Viskosität der Hydraulikflüssigkeit auszuschalten, ist es außerdem möglich, wie schon dargelegt, die Betätigung des Schließkörpers über elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch arbeitende Stellglieder von außen durchzuführen, und zwar unabhängig von den Druckwechselvorgängen in der Pumpe. Auf diese Weise können unterschiedliche Anfahrcharakteristiken verwirklicht werden.

Insgesamt sind damit die Vorteile der Erfindung darin zu sehen,

  • - daß aufwendige und geräuschintensive Anfahrschaltungen auf der Förderseite der Pumpe entfallen können,
  • - daß Bedienungsfehler in jedem Fall ausgeschlossen sind,
  • - daß der Pumpenantrieb für die Betriebsbedingungen, wie Nenndrehmoment, Nennstrom usw., ausgelegt werden kann, wobei sich vor allen Dingen bei einem drehzahlverstellbaren Pumpenantrieb erhebliche Einsparungen in der Anschaffung sowie beim Betrieb der Pumpe ergeben,
  • - daß Kupplungen, Getriebe und Pumpe ohne lebensdauermindernde Anfahrstöße betrieben werden können,
  • - daß hydrodynamische Gleitlager erst belastet werden, wenn sich bei der Mindestdrehzahl ein tragfähiger Schmierfilm aufgebaut hat, und
  • - daß aufgrund der Flexibilität der Anfahreinrichtung das Anlaufverhalten der Pumpe auf die Eigenarten des Antriebes abgestimmt werden kann.


Die Erfindung wird im folgenden in Form mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 schematisch im Diagramm den typischen Verlauf einer Drehmomentkennlinie über der Drehzahl für eine Dreizylinderpumpe - sowohl ohne als auch mit Anfahreinrichtung;

Fig. 2 im Längsschnitt eine mit der Anfahreinrichtung gemäß der Erfindung versehene Membranpumpe;

Fig. 3 vergrößert im Schnitt das Detail A gemäß Fig. 2, wobei die dargestellte Anfahreinrichtung als Ventileinrichtung ein Rückschlagventil sowie als Schließkörper einen Steuerschieber aufweist, mit in Startstellung befindlichem Steuerschieber und

Fig. 4 mit in Betriebstellung befindlichem Steuerschieber;

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform in Startstellung und

Fig. 6 in Betriebsstellung;

Fig. 7 eine weiterhin abgewandelte Ausführungsform, wobei die Betätigung der Schließeinrichtung über einen Stellantrieb erfolgt, mit einem Steuerschieber als Schließkörper und

Fig. 8 eine weiterhin abgewandelte Ausführungsform mit einem Ventil als Schließkörper;

Fig. 9 eine weitere abgewandelte Ausführungsform mit einem am unteren Ende des Schließkörpers angeordneten Speicherraum, in Startstellung und

Fig. 10 in Betriebsstellung sowie Fig. 11 eine weitere Abwandlung unter Verwendung eines Schiebers anstelle eines Ventils.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die typische Drehmoment- Drehzahlkennlinie für beispielsweise eine Dreizylinderpumpe, die keine Anfahreinrichtung aufweist, derart ausgebildet, daß diese ein hohes Anfahrmoment, das sog. Losbrechmoment, aufweist, welches fast beim doppelten Nennmoment liegt. Demgegenüber zeigt die gestrichelt dargestellte Linie das beträchtlich verringerte Losbrechmoment bei einer mit der erfindungsgemäßen Anfahreinrichtung versehenen Membranpumpe, so daß demgemäß der Pumpenantrieb allenfalls für das Nennmoment bzw. Vollastmoment ausgelegt werden muß.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Anfahreinrichtung bei einer hydraulischen Membranpumpe vorgesehen, die eine übliche Membran 1 aufweist. Diese ist an ihrem Rand zwischen einem Pumpenkörper 2 sowie einem hieran stirnseitig lösbar festgelegten Pumpendeckel 3 eingespannt und trennt einen Förderraum 4 von einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckraum 5. Die dargestellte Membranpumpe weist einen hydraulischen Membranantrieb in Form eines oszillierenden Verdrängerkolbens 6 auf, der im Pumpenkörper 2 abgedichtet zwischem dem Druckraum 5 und einem Vorratsraum 7 für die Hydraulikflüssigkeit verschiebbar ist. Der kolbenseitige Druckraum 5 steht über mehrere im Pumpenkörper 2 angeordnete axiale Bohrungen 8 mit einem membranseitigen Druckraum 9 in Verbindung, der einerseits durch die Membran 1 sowie andererseits durch eine hintere (kolbenseitige) Kalotte 10 begrenzt ist. Die Membran 1 liegt dieser hinteren Begrenzungskalotte 10 am Ende des Saughubes an, wie gestrichelt in Fig. 2 dargestellt, während sie am Ende des Druckhubes zur Anlage an eine vordere Begrenzungskalotte 11 kommt.

Die vordere Begrenzungskalotte 11 ist im Pumpendeckel 3 gebildet, der in der üblichen Weise ein federbelastetes Einlaßventil 12 sowie ein federbelastetes Auslaßventil 13 aufweist. 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. 2 erfolgenden Saughub des Verdrängerkolbens 6 und damit der Membran 1 in Pfeilrichtung über das Einlaßventil 12 und den Einlaßkanal 14 in den Förderraum 4 angesaugt wird. Bei dem nach links gemäß Fig. 2 erfolgenden Druckhub der Membran 1 wird dann das Fördermedium über den Auslaßkanal 15 und das Auslaßventil 13 in Pfeilrichtung dosiert aus dem Förderraum 4 herausgedrückt.

Um am Ende des Saughubes eine Überlastung der Membran 1 sowie das Auftreten von Kavitation zu verhindern, ist im Pumpenkörper 2 ein übliches federbelastetes Schnüffelventil 16 vorgesehen, das über Kanäle 17, 18, 19 mit dem Druckraum 5 bzw. 9 und dem Vorratsraum 7 in Verbindung steht.

Die bei der beschriebenen Membranpumpe vorgesehene Anfahreinrichtung A weist einen Verbindungskanal 20 auf, der zwischen Druckraum 5 sowie Vorratsraum 7 verläuft und durch einen nachstehend näher zu erläuternden Schließkörper nach Inbetriebsetzen der Pumpe verschließbar ist. Der Schließkörper ist in einer von außen zugänglichen, durch einen Stopfen 21 verschlossenen Anschlußbohrung 22 verschiebbar, die derart an einem Knick des Verbindungskanals 20 angeordnet ist, daß der druckraumseitige Abschnitt des Verbindungskanals 20 in den Boden der Anschlußbohrung 22 und der vorratsraumseitige Abschnitt des Verbindungskanals 20 in die Seitenwand der Anschlußbohrung 22 mündet.

Verschiedene konstruktive Ausführungsbeispiele der im wesentlichen aus dem Verbindungskanal 20 und dem hiermit zusammenwirkenden Schließkörper bestehenden Anfahreinrichtung A werden nachstehend anhand der Fig. 3-11 im einzelnen erläutert.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 weist die Anfahreinrichtung als Schließkörper einen Steuerschieber 23 auf, der in der Anschlußbohrung 22, und zwar speziell innerhalb einer hierin eingesetzten Hülse 24, verschiebbar ist. Die Hülse 24 ist derart mit einer querverlaufenden Durchgangsbohrung 25 und einem Längskanal 26 versehen, daß die Strömungsverbindung zwischen dem druckraumseitigen Abschnitt des Verbindungskanals 20 und dessen vorratsseitigem Abschnitt aufrechterhalten ist. An einer bestimmten Stelle seines Umfangs weist der Steuerschieber 23 eine Umfangsnut 27 auf, derart daß der Verbindungskanal 20 bei in Startstellung gemäß Fig. 3 befindlichem Steuerschieber 23 offen, jedoch bei in Betriebstellung gemäß Fig. 4 befindlichem Steuerschieber 23 verschlossen ist. Zwischen dem unteren Ende des Steuerschiebers 23 und dem Verschlußstopfen 21 stützt sich in der Einsatzhülse 24 eine Feder 28 ab, die den Steuerschieber 23 in Richtung seiner Startstellung vorspannt. Demgegenüber ist zwischen dem oberen stirnseitigen Ende des Steuerschiebers 23 und dem Boden der Hülse 24 ein Speicherraum 29 begrenzt, der über eine Ventileinrichtung mit dem druckraumseitigen Abschnitt des Verbindungskanals 20 in Verbindung steht und mit Hydraulikflüssigkeit aufladbar ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Ventileinrichtung als Rückschlagventil bzw. als federbelastetes Dosierventil 30 ausgestaltet, das sich im wesentlichen lediglich beim Druckhub des Verdrängerkolbens 6 öffnet, jedoch beim Saughub des Verdrängerkolbens 6 geschlossen bleibt.

Wie schon eingangs dargelegt, befindet sich der Steuerschieber 23, der über den Verbindungskanal 20 und die hiermit zusammenwirkenden Kanäle 25, 26, 27 die Verbindung zwischen dem Druckraum 5 und dem Vorratsraum 7 herstellt, beim Einschalten der Pumpe in der Startstellung gemäß Fig. 3, in der er durch die Feder 28 gehalten ist. Bei auf Minimaldrehzahl hochgefahrener Pumpe pulsiert dabei das vom Verdrängerkolben 6 verdrängte Öl im offenen Verbindungskanal 20 hin und her. Hierbei bildet sich jeweils im Druckraum 5 während des Druckhubes des Verdrängerkolbens 6 ein geringer Überdruck aus, der aufgrund der definierten Strömungswiderstände in den Kanälen 20, 25, 26 und 27 bewirkt, daß bei jedem Druckhub das Dosierventil 30 in Richtung des aufladbaren Speicherraums 29 öffnet und dieser Speicherraum 29 langsam im Hubrhythmus aufgeladen wird. Es wandert demgemäß der Steuerschieber 23 gegen die Kraft der Feder 28 nach unten, so daß sich auch die im Steuerschieber 23 vorgesehene Umfangsnut 27 vom vorratsraumseitigen Verbindungskanal 20 wegbewegt. Hierdurch wird der Durchtrittsquerschnitt des Verbindungskanals 20 verkleinert, und zwar so lange, bis sich der Steuerschieber 23 vollständig nach unten in die Betriebsstellung gemäß Fig. 4 verschoben hat, in welcher der Verbindungskanal 20 vollständig geschlossen ist. In dieser Stellung hat die Pumpe den Förderdruck erreicht, so daß der Membranpumpenkopf dem Drucknetz der Anlage zugeschaltet wird.

Wie deutlich aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, ist der Vollständigkeit halber noch darauf hinzuweisen, daß der die Feder 28 aufnehmende Hülsenraum unterhalb des Steuerschiebers 23 über einen Durchlaß 31 mit dem vorratsraumseitigen Abschnitt des Verbindungskanals 20 in Verbindung steht.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 5 und 6 ist anstelle des Dosierventils 30 eine Drossel 32 in Form einer engen Bohrung vorgesehen, die denselben Effekt wie das Dosierventil 30 ausübt, nämlich dahingehend, daß beim Druckhub des Verdrängerkolbens 6 der über dem Steuerschieber 23 befindliche Speicherraum 29 mit Hydraulikflüssigkeit aufgeladen wird, so daß sich der Steuerschieber 23 entgegen der Kraft der Feder 28 schrittweise im Hubrhythmus nach unten bewegt und hierbei die Verbindung zwischen den beiden Abschnitten des Verbindungskanals 20 unterbricht.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 erfolgt die Betätigung des Steuerschiebers 23 über einen Stellantrieb 33, der seinerseits elektrisch, magnetisch oder pneumatisch betätigt werden kann. Zu diesem Zweck steht der außen am Verschlußstopfen 21 der Anschlußbohrung 22 angebrachte Stellantrieb 33 über einen Betätigungsstößel 34 mit dem Steuerschieber 23 in Verbindung, so daß der Steuerschieber 23 entsprechend dem Hubrhythmus des Verdrängerkolbens 6 aus seiner Startstellung, in welcher der Verbindungskanal 20 offen ist, nach unten in seine gestrichelt dargestellte Betriebsstellung verschoben werden kann, in welcher der Verbindungskanal 20 geschlossen ist.

Bei der gegenüber Fig. 7 abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist anstelle des Steuerschiebers 23 ein mit dem Betätigungsstößel 34 verbundener Ventilstößel 35 vorgesehen, der mit einem Ventilsitz 36 zusammenwirkt. Dieser Ventilsitz 36 ist in der Anschlußbohrung 22 durch eine dort bodenseitig geformte Schulter des druckraumseitigen Abschnittes des Verbindungskanals 20 gebildet. Demgemäß läßt sich dieses Ventil 35, 36 - analog dem Steuerschieber 23 - mittels des Stellantriebs 33 zwischen einer Startstellung, in welcher der Verbindungskanal 20 offen ist, und einer Betriebsstellung bewegen, in welcher der Verbindungskanal 20 geschlossen ist.

Bei der weiterhin abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 9 und 10 ist der in der Anschlußbohrung 22 angeordnete Schließkörper als frei beweglicher Steuerkolben 37 ausgebildet, dessen Kolbenstange 38 in den druckraumseitigen Abschnitt des Verbindungskanals 2 ragt. Der die automatische Verschiebung des Steuerkolbens 37 bewirkende aufladbare Speicherraum 29 ist unterhalb des Steuerkolbens 37 gebildet, wie deutlich aus Fig. 9 und 10 ersichtlich. Hierbei erfolgt die Verbindung des Speicherraums 29 mit dem druckraumseitigen Abschnitt des Verbindungskanals 20 über eine im Steuerkolben 37 vorgesehene Längsmittelbohrung 39. An dem in den Speicherraum 29 ausmündenden Ende dieser Längsmittelbohrung 38 ist eine Drossel 32 - ähnlich derjenigen gemäß Fig. 5 und 6 - vorgesehen. Stattdessen kann auch ein Rückschlagventil - ähnlich dem Dosierventil 30 gemäß Fig. 3 und 4 - angeordnet sein, das bei jedem Druckhub des Verdrängerkolbens 6 in Richtung des Speicherraums 29 öffnet und diesen mit Hydraulikflüssigkeit auflädt. In jedem Fall wird hierdurch der Steuerkolben 37 aus seiner Startstellung gemäß Fig. 9, in der der Verbindungskanal 20 vollständig offen ist, in seine Betriebsstellung gemäß Fig. 10 angehoben, in welcher die Verbindung zwischen den beiden Abschnitten des Verbindungskanals 20 vollständig unterbrochen ist. In dieser Stellung liegt ein Ventilkonus 40, der an der Verbindungsstelle zwischen Kolbenstange 38 und oberem Ende des Steuerkolbens 37 gebildet ist, einem zugeordneten Ventilsitz - ähnlich dem Ventilsitz 36 gemäß Fig. 8 - an. Nach dem Abschalten der Pumpe sinkt dann der Steuerkolben 37 aufgrund seines Eigengewichtes langsam wieder in die Startstellung gemäß Fig. 9, da sich der Speicherraum 29 allmählich aufgrund des Leckstroms im Kolbenspalt sowie aufgrund des sich in der Längsmittelbohrung 39 ergebenden Rückstroms entlädt.

Wie aus Fig. 11 ersichtlich, ist es schließlich möglich, anstelle des am oberen Ende des Steuerkolbens 37 angeordneten Ventilkonus 40 einen Schieber 41 vorzusehen, der in einem verengten Teil 42 der Anschlußbohrung 22 die Verbindung zwischen den beiden Abschnitten des Verbindungskanals 20 steuert.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Anfahren einer hydraulischen Membranpumpe gegen Last mit Hilfe einer Anfahrschaltung, wobei die Betätigung einer einen Förderraum von einem Hydraulikdruckraum trennenden Membran durch einen oszillierenden Verdrängerkolben erfolgt, der zwischen dem Druckraum und einem Hydraulikvorratsraum verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anlauf der Pumpe in einem innerhalb des Pumpenarbeitsraumes offenen Verbindungsweg zwischen Druckraum und Vorratsraum ein Hubvolumen der Hydraulikflüssigkeit durch den Verdrängerkolben transportiert wird und daß sodann die Bewegung der Membran an die Verschiebung des Verdrängerkolbens dadurch angekoppelt wird, daß die Verbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum unterbrochen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubvolumen der Hydraulikflüssigkeit im Verbindungsweg zwischen Druckraum und Vorratsraum zirkuliert.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubvolumen der Hydraulikflüssigkeit im Verbindungsweg zwischen Druckraum und Vorratsraum aufgrund des Verdrängerkolbens derart strömt, daß es pulsiert.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung der Verbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum gesteuert erfolgt.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung der Verbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum automatisch erfolgt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung der Verbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum durch den sich im Druckraum während des Druckhubes einstellenden Überdruck der Hydraulikflüssigkeit bewirkt wird.
  7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Membranpumpe versehen ist mit wenigstens einer Membran (1), die einen Förderraum (4) von einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckraum (5) trennt und an ihrem Rand zwischen dem Pumpenkörper (2) und einem Pumpendeckel (3) eingespannt ist, und mit einem hydraulischen Membranantrieb in Form eines oszillierenden Verdrängerkolbens (6), der im Pumpenkörper (2) zwischen dem Druckraum (5) und einem Vorratsraum (7) für die Hydraulikflüssigkeit verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Pumpenantriebsseite zwischen dem Druckraum (5) und dem Vorratsraum (7) ein Verbindungskanal (20) vorgesehen ist, der beim Anlauf der Pumpe die vom Verdrängerkolben (6) im Druckraum (5) verdrängte Hydraulikflüssigkeit in den Vorratsraum (7) zurückführt und der im Verlauf der weiteren Hübe des Verdrängerkolbens (6) durch eine gesteuerte Schließeinrichtung (A) verschließbar ist, so daß der Druck im Druckraum (5) bis zum Förderdruck ansteigt.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließeinrichtung (A) einen beweglichen Schließkörper (23; 35, 36; 37) aufweist, der zwischen einer Startstellung, in der er den Durchtrittsquerschnitt des Verbindungskanals (20) freigibt, und einer Betriebsstellung verschiebbar ist, in welcher der Durchtrittsquerschnitt des Verbindungskanals (20) verschlossen ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper ein Ventil (35, 36) ist, dessen Ventilkörper (35) mit einem im Verbindungskanal (20) gebildeten Ventilsitz (36) zusammenwirkt.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper ein Steuerschieber (23) ist, der im Strömungsweg des Verbindungskanals (20) angeordnet ist und über einen Durchlaßkanal (27) die Größe des Durchtrittsquerschnitts des Verbindungskanals (20) steuert.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper ein Steuerkolben (37) ist.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (23; 35, 36; 37) in einer von außen zugänglichen Anschlußbohrung (22) verschiebbar ist.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußbohrung (22) derart an einem Knick des Verbindungskanals (20) angeordnet ist, daß der druckraumseitige Abschnitt des Verbindungskanals (20) in den Boden der Anschlußbohrung (22) und der vorratsraumseitige Abschnitt des Verbindungskanals (20) in die Wand der Anschlußbohrung (22) ausmündet.
  14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Schließkörpers (23; 35, 36) von außen über einen Stellantrieb (33) erfolgt.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (33) in Abhängigkeit von der Anzahl bzw. Frequenz der Hübe des Verdrängerkolbens (6) arbeitet derart, daß nach dem Einschalten der Pumpe der für die verdrängte Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung stehende Durchtrittsquerschnitt des Verbindungskanals (20) bei jedem weiteren Druckhub verkleinert wird.
  16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Schließkörpers (23; 37) automatisch erfolgt derart, daß dieser durch den pulsierenden Ölstrom beim Pumpendruckhub betätigbar und nach dem Einschalten der Pumpe allmählich von seiner offenen Startstellung in die geschlossene Betriebsstellung bewegbar ist.
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (23; 37) mit seinem einen stirnseitigen Ende einen in der Anschlußbohrung (22) gebildeten Speicherraum (29) begrenzt, der über eine Ventileinrichtung (30, 32) an den druckraumseitigen Abschnitt des Verbindungskanals (20) angeschlossen ist und bei jedem Druckhub des Verdrängerkolbens (6) mit Hydraulikflüssigkeit aufladbar ist.
  18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der aufladbare Speicherraum (29) am oberen Ende des Schließkörpers (23) angeordnet ist, wobei der Schließkörper (23) durch eine Feder (28) in Richtung seiner offenen Startstellung vorgespannt ist.
  19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der aufladbare Speicherraum (29) unterhalb des Schließkörpers (37) angeordnet ist, wobei die Ventileinrichtung (30, 32) über eine im Schließkörper (37) gebildete Längsmittelbohrung (39) an den druckraumseitigen Teil bzw. Abschnitt des Verbindungskanals angeschlossen ist.
  20. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein Rückschlagventil (30) ist, das sich beim Druckhub des Verdrängerkolbens (6) zum aufladbaren Speicherraum (29) hin öffnet.
  21. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung eine Drossel (32) ist.






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