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Kolbenpumpe mit membrangeschütztem Kolben Die Erfindung betrifft eine
Kolbenpumpe mit membrangeschütztem Kolben derjenigen bekannten Gattung, bei welcher
der im Pumpengehäuse axial geführte, ständig in eine im Durchmesser größer bemessene
Druck- bzw. Saugkammer hineinragende Kolben in diesem vorstehenden Längenabschnitt
unter Vermeidung einer Zwischenflüssigkeit von einem in der zurückgezogenen Kolbenstellung
entspannten, aus elastisch dehnbarem Werkstoff bestehenden Mantel umschlossen ist.
Kolbenpumpen dieser Art dienen insbesondere zur Förderung stark schmutzhaltiger
oder mit Säuren durchsetzter Flüssigkeiten und ' haben sich beispielsweise im Bergbau
gut bewährt. Um bei diesen Kolbenpumpen Membranbrüche auszuschalten oder weitgehend
zu vermeiden, ist es bereits bekannt, die Membran in der Weise auszubilden, daß
sie vorderseitig mit einem verstärkten Teil die Kolbenstirnseite kappenartig übergreift
und mit dem hinteren Ende am Pumpengehäuse über einen Wulstring festgelegt ist,
wobei der axial dehnbare zylindrische Mittelteil zwischen den gleich oder etwa gleich
zur Mantelachse gerichteten, in den Wulstring bzw. den kappenartigen Teil übergehenden
Endabschnitten durch eine langgestreckte, außenseitig angeordnete Ringnut in der
Wandstärke verringert
ist. Diese Ausgestaltung der Membran bewirkt
eine wesentliche Verminderung der auf die Membran ausgeübten Biegebeanspruchungen,
da alle notwendigen Veränderungen an der Membran während der einzelnen Betriebsphasen
der Pumpe ausschließlich oder doch nahezu ausschließlich auf in axialer Richtung
des Pumpenkolbens sich auswirkende Dehnungen beschränkt sind, die indessen lediglich
innerhalb des in der Wandstärke verringerten Teiles im Bereich der Nut stattfinden.
Die in der Wandstärke größer bemessenen, wenn auch nur kurzen zvlindrischen Mantelabschnitte
beiderseits des dünneren Mantelabschnittes werden gegenüber den in der Wandstärke
erheblich geringeren Längenabschnitten im Bereich der Nut nur unwesentlich beansprucht,
und es werden daher sowohl Biege- als auch Zugbeanspruchungen in den daran anschließenden
Kappen- bzw. Wulstbereichen vermieden.
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Bei Verwendung solcher Membranen in Verbindung mit Kolbenpumpen, deren
Kolbenstange gegenüber dem Kolben im Durchmesser kleiner bemessen ist, hat die verminderte
Biegefestigkeit der Membran in dem Bereich der Ringnut den Nachteil, daß der auf
der Außenseite wirkende Druck die Membranwandung beim Arbeitshub des Kolbens in
den druckentlasteten Zylinderraum hineindrückt, so daß die durch die Nut eigentlich
angestrebten Vorteile der Vermeidung von Biegebeanspruchungen mindestens teilweise
zunichte gemacht werden.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei der eingangs beschriebenen
Gattung von Kolbenpumpen diese Nachteile zu vermeiden, und löst die Aufgabe dadurch,
daß unter Verwendung einer im Durchmesser gegenüber dem Kolben geringer bemessenen
Kolbenstange der Kolben in seinem zylindrischen Abschnitt von einer in der Länge
etwa dem Kolbenhub entsprechenden, am Pumpengehäuse befestigten, dünnwandigen Führungshülse
umschlossen ist, auf deren Außenseite der dünnere Mantelabschnitt im Bereich der
Ringnut abgestützt ist. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln sichergestellt,
daß der dünnwandige Mittelteil der Membran vor Durchbiegungen geschützt und ausschließlich
auf Dehnung beansprucht wird.
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In Anwendung auf solche Kolbenpumpen, bei welchen zwischen zwei voneinander
getrennten Saug- bzw. Druckräumen zwei gleichachsig angeordnete und durch eine Kolbenstange
mit geringerem Durchmesser miteinander verbundene Kolben geführt sind, ist es zweckmäßig,
die im mittleren Bereich in der Wandstärke geringer bemessenen Mäntel aus elastisch
dehnbarem Werkstoff mit ihren Wulstringen an einem die Kolbenstange führenden, mittleren
Gehäuseblock zu befestigen. Hierdurch ist es möglich, die Befestigung der Membran
unmittelbar hinter und neben der dünn--,vandigen Führungshülse vorzunehmen, so daß
durch die Gewährleistung einer sicheren Anlage der Membran an der Außenseite der
Führungshülse die Gefahr von Biegebeanspruchungen weiter vermindert wird. Außerdem
wird durch diese Aus-Bildung eine besonders gedrängte Bauart erreicht, bei welcher
gerade im Hinblick auf die günstige Beanspruchung der Membran die Wirkung mit Vorteil
ausgenutzt werden kann, daß während der Dehnung der einen Membran sich die andere
Membran zusammenzieht, wodurch gewissermaßen ein Gleichgewichtszustand bezüglich
der für die Dehnung der :Membran aufzuwendenden Kräfte erzielt wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Mit dem die Zuleitungen bzw. Steuerorgane enthaltenden Mittelstück
i sind zwei Seitenteile .2 verschraubt, welche einen Teil der Saug- und Druckkammer
der Pumpe umschließen und dementsprechend die Saugventile 3 und die Druckventile
q. besitzen. Die beiden Pumpenräume 5 sind stirnseitig durch die Deckel 6 geschlossen.
Die Kolben 7, die halbkugelartig ausgebildete Kopfstücke 7" aufweisen, sind durch
die Kolbenstange 8 miteinander verbunden, so daß beim Druckhub des einen Kolbens
der andere Kolben einen Saughub ausführt.
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Zwischen dem Kolben 7 und dem Mittelstück i ist ein kurzer, aus elastischem
Werkstoff bestehender Mantel io eingespannt. Dieser Mantel-io besitzt an seinem
mittleren zylindrischen Abschnitt auf der Außenseite eine Ringnut 13, an welche
sich in der Wandstärke stärker bemessene zylindrische Teile anschließen, die ihrerseits
an dem einen Ende in eine Wulst i i und am anderen Ende in den Kappenteil 12, übergehen.
Die Kappe 12 entspricht der Form des halbkugelartigen Kopfstückes des Kolbens 7.
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Der Membranmantel io weist im Bereich zwischen den Endteilen i i und
1.2 eine Zone geringerer Wandstärke auf, welche in der Längsachse des Kolbens während
der Kolbenbewegung ausschließlich auf Zug beansprucht wird. Die Dehnung des mittleren
Bereiches 13 ist so groß bemessen, daß während des Kolbenhubes, und zwar während
des Druckhubes, ausschließlich in diesem Bereich der Ringnut 13 eine Verformung
des Mantels eintritt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kolben? jeweils
in einem mit dem Mittelstück i verbundenen Zylindergehäuse geführt. Die Zylinderlänge
entspricht etwa der Länge der Kolben 7 ohne den Kopf 7Q. Zur Führung der Kolben
sowie zur Führung und Unterstützung des llembraninantels io dienen Führungshülsen
1d., die gleichzeitig Zylinderansätze bilden.
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Es ist selbstverständlich denkbar, den Mantel zusätzlich an der Außenfläche
durch einen geeigneten Ansatz des Gehäuses gegen seitliches Abbiegen zu schützen,
sofern bei einer Beaufschlagung der Zylinderkammer 9 mit einem übermäßigen Innendruck
gerechnet werden muß.
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Die axiale Länge der Ringnut 13 richtet sich nach den gegebenen
Verhältnissen, doch ist darauf zu achten, daß die axiale Dehnung innerhalb des von
der Ringnut 13 begrenzten zylindrischen Bereiches etwa dem Kolbenhub entspricht.
Der Zylinder der Kolben sowie der Mantel können daher in günstigstem Fall etwa gleiche
Länge erhalten, wobei
in der Saugstellung. diese drei Teile konzentrisch
zueinander liegen und sich gewissermaßen umschließen.
