EP0460386A1 - Membran für eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe - Google Patents

Membran für eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe Download PDF

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EP0460386A1
EP0460386A1 EP91105990A EP91105990A EP0460386A1 EP 0460386 A1 EP0460386 A1 EP 0460386A1 EP 91105990 A EP91105990 A EP 91105990A EP 91105990 A EP91105990 A EP 91105990A EP 0460386 A1 EP0460386 A1 EP 0460386A1
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EP
European Patent Office
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membrane
diaphragm
connecting surfaces
membrane according
layers
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EP91105990A
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English (en)
French (fr)
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EP0460386B1 (de
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Waldemar Dipl.-Ing. Horn
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Lewa GmbH
Lewa Herbert Ott GmbH and Co KG
Original Assignee
Lewa GmbH
Lewa Herbert Ott GmbH and Co KG
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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
    • F04B43/0009—Special features
    • F04B43/0081—Special features systems, control, safety measures
    • F04B43/009—Special features systems, control, safety measures leakage control; pump systems with two flexible members; between the actuating element and the pumped fluid

Definitions

  • the invention relates to a diaphragm for a hydraulically driven diaphragm pump according to the preamble of claim 1.
  • the diaphragm In diaphragm pumps of this type, which are equipped with diaphragm rupture signaling for safety reasons, the diaphragm is usually made up of two or more individual layers, in order to get knowledge of this as quickly as possible in the event of a diaphragm rupture and to take appropriate measures to exchange the delivery and hydraulic fluid prevent.
  • the rapid signaling of the membrane rupture is made possible here by a connection from the membrane space formed between the membrane single-cell layers to a display device.
  • the invention is therefore based on the object of designing the diaphragm of the generic type provided for a hydraulically driven diaphragm pump in such a way that a simple, reliable coupling of the diaphragm systems is achieved with simple means both in the pressure stroke and in the suction stroke, and at the same time with certainty crack formation in one Membrane system can be signaled immediately.
  • the membrane according to the invention is based on the idea of connecting the individual membrane systems to one another for purely mechanical coupling both in the pressure stroke and in the suction stroke via a large number of connecting surfaces with the formation of intermediate free spaces or free spaces. To achieve this practically, it would be conceivable to glue the membrane systems together. However, the adhesive layer arranged between the membrane layers would be subjected to high shear forces at high pressure, which would lead to premature failure of the connection.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the membrane systems consist of plastic, in particular fluoroplastic, and that the connecting surfaces are formed by welding the membrane systems.
  • plastic in particular fluoroplastic
  • fluoroplastics enable a compact and inexpensive pump design.
  • the preferred fluoroplastic is polytetrafluoroethylene (PTFE), which is characterized by almost unlimited resistance to media and good flexibility.
  • PTFE is difficult to weld due to its high melt viscosity.
  • modified PTFE grades for example, as material for the membrane systems, which are known from the sales information VM423, p. 11, from Hoechst AG, Frankfurt, and have good welding properties. The welding process takes place at around 360 to 390 ° C.
  • one or more thin intermediate layers of copolymers with 90 to 99.5% by weight of PTFE and 0.5 to 10% by weight of perfluoroalkyl-perfluorovinyl ether between the membrane layers. This creates the Welded joint under pressure and temperature, the temperature being 360 to 390 ° C, ie above the melting point of PTFE (325 ° C).
  • the connecting surfaces are designed to be as small as possible with the formation of the largest possible open spaces or free spaces. At the same time, it is advisable to make the design in such a way that the connecting surfaces have the smallest possible distance between them. It is also advantageous if the connecting surfaces are largely evenly distributed.
  • connection surfaces either as - radially extending - connecting strips or to design them as connecting points.
  • the individual connection points or surfaces are dimensioned in such a way that, on the one hand, a secure connection is formed and, on the other hand, membrane cracks that arise within a weld connection point spread to the area outside the weld connection point before one through all layers continuous crack occurs. This ensures fault-free membrane rupture signaling.
  • connection points are designed as welding spots, good results can be achieved if the welding spots have a diameter of 3 to 5 mm.
  • the distance between the connection points which is preferably as small as possible, should be chosen so that the membrane layers between the connection points do not stand out significantly from one another during the suction process, since the distance increases with increasing distance Suction head would reduce the delivery capacity of the pump. It has been shown that a favorable distance between the weld connection points is, for example, in the range of approximately 10 to 15 mm.
  • the connecting surfaces are arranged exclusively in the deflection zone, such that the deflection zone the edge of the membrane has a connection-free peripheral area, for example of 5 to 10 mm in width.
  • the outer membrane layers can be mechanically connected to one another by arranging an intermediate layer.
  • the arrangement is either such that the intermediate layer consists of a separating fabric or a separating fleece, in which the gaps provided in each case, together with the free spaces between the membrane systems, form the intermediate membrane space associated with the display device.
  • the intermediate layer which consists of the material of the outer membrane layers and is provided with slots. In this case, the slits together with the free spaces between the membrane layers form the intermediate membrane space.
  • the hydraulically driven diaphragm pump shown has a diaphragm 1 to be described in more detail.
  • This is provided with an edge-side clamping zone A, on which it is clamped between a pump housing 2 and a pump cover 3 which is detachably attached to the end thereof.
  • the membrane 1 separates a delivery chamber 4 from a pressure chamber 5 filled with hydraulic fluid.
  • the latter is connected to a hydraulic chamber 7 via a plurality of axial bores 6 on the housing side.
  • the diaphragm pump shown has a hydraulic diaphragm drive in the form of an oscillating displacement piston 8, which can be displaced in a sealed manner in the pump housing 2 between the hydraulic space 7 and a storage space 9 for the hydraulic fluid.
  • the pressure chamber 5 is delimited on the one hand by the membrane 1 and on the other hand by a rear calotte 10 on the piston side.
  • the membrane 1 lies against this rear limitation cap 10 at the end of the suction stroke.
  • the pump cover 3 in which a front limiting cap 11 is also formed, has an inlet valve 12 and an outlet valve 13 in the usual manner. These two valves 12, 13 are connected via an inlet duct 14 and an outlet duct 15 to the delivery chamber 4 in such a way that the conveying medium during the suction stroke of the displacer 8 and thus the diaphragm 1 to the right according to FIG. 1 and thus the diaphragm 1 in the direction of the arrow via the inlet valve 12 and the inlet channel 14 is sucked into the delivery chamber 4.
  • the pumped medium is then pressed out of the pumping chamber 4 in a metered manner via the outlet channel 15 and the outlet valve 13.
  • the membrane 1 is designed in the illustrated embodiment as a two-layer membrane with two individual layers 20, 21, between which a membrane space 19 is formed.
  • this membrane interspace 19 is used for rapid membrane rupture signaling, by means of a corresponding display device 22, which is connected to the membrane interspace 19.
  • the individual membrane layers 20, 21 are held at a distance in their edge-side clamping zone A by a ring 23, as is also clearly evident from FIG. 4.
  • This ring 23 is provided with one or more channels 24, which establish the connection between the membrane space 19 and the interior of the membrane rupture indicator 22.
  • this display device 22 is designed as a membrane pressure switch, which responds as soon as one of the membrane systems 20, 21 breaks, the liquid pressure - either from the delivery chamber 4 or from the pressure chamber 5 - propagates into the membrane interspace 19 and from there to the membrane pressure switch 22.
  • the membrane breakage can then be remotely reported by means of a correspondingly connected acoustic display 25 and / or an optical display 26.
  • connection points 27 are formed in the manner already mentioned by welding the membrane layers 20, 21, the membrane for this purpose consisting of suitable fluoroplastic in the manner also described above.
  • the connection points 27 are arranged in a membrane area surrounded by the edge-side clamping zone A, which represents the active deflection zone B of the membrane 1 and is connected to the clamping zone A by means of a bending or transition zone C.
  • connection points 27 Since this transition zone C is most heavily loaded by the membrane movement, this area is advantageously not affected at all by connection points 27. Instead, the connection points 27 that are furthest from the outside, as can be seen in FIG. 2, are at a certain minimum distance, for example 5-10 mm, from the transition zone C.
  • connection points 27 have a diameter of, for example, 3-5 mm, are largely evenly distributed and have the smallest possible distance between them, for example 10-15 mm, but at the same time it must be ensured that the free spaces formed between the connection points 27 separate the membrane space 19 form.
  • the outer membrane layers 20, 21 are mechanically connected to one another with the arrangement of an intermediate layer 28 by means of the connection points 27.
  • the intermediate layer 28 is produced from the material of the diaphragm layers 20, 21 and is provided with slots 29 which run, for example, in the manner shown in FIG. 5. These slots 29 have a length at least corresponding to the width of the clamping zone A.
  • the slots 29 provided in the intermediate layer 28 thus form together with the between the connecting points 27, free spaces formed by channels which establish the connection from the active deflection zone B through the clamping zone A to the outside, for example to the diaphragm rupture indicator device 22.
  • the sandwich structure of the membrane 1 can be produced or achieved in larger dimensions as a semi-finished product.
  • the individual membrane layers 20, 21 and also the intermediate layer 28 can be manufactured by simple punching out, so that overall simple production is ensured.
  • the connecting surfaces are not designed in the form of connecting points, but rather as connecting strips 30, which run radially in the manner shown and also a purely mechanical coupling of both the pressure stroke and the suction stroke of the membrane 1 Effect membrane systems 20, 21.
  • the two membrane layers 20, 21 of the membrane 1 are also kept at a distance by an intermediate layer 31.
  • This intermediate layer 31 consists of a separating fabric or a separating fleece which forms a channel system between the membrane layers 20, 21 with its gaps.
  • the membrane layers 20, 21 are connected to one another via connection points 27 - similar to the embodiments according to FIG. 2 or 5.

Abstract

Bei einer Membran 1 für eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe, die mit einer Vorrichtung 22 zur Anzeige eines Membranbruchs versehen ist, wobei die randseitig zwischen Pumpengehäuse 2 und Pumpendeckel 3 eingespannte Membran 1 aus wenigstens zwei Einzellagen 20, 21 besteht, zwischen denen ein Membranzwischenraum 19 gebildet ist, der mit der Anzeigevorrichtung 22 in Verbindung steht, ist die Ausbildung derart getroffen, daß die einzelnen Membranlagen 20, 21 zur rein mechanischen Kopplung sowohl im Druckhub als auch im Saughub über eine Vielzahl von Verbindungsflächen 27 bzw. 30 unter Bildung von dazwischenliegenden Freiflächen bzw. Freiräumen miteinander verbunden sind. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Membran für eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei derartigen Membranpumpen, die aus Sicherheitsgründen mit einer Membranbruchsignalisierung ausgestattet sind, ist die Membran üblicherweise aus zwei oder mehr Einzellagen aufgebaut, um im Fall eines Membranbruchs so schnell wie möglich Kenntnis hierüber zu erhalten und durch Ergreifen entsprechender Maßnahmen einen Austausch von Förder- und Hydraulikflüssigkeit zu verhindern. Die schnelle Signalisierung des Membranbruchs wird hierbei durch eine Verbindung von dem zwischen den Membraneinzellagen gebildeten Membranzwischenraum zu einer Anzeigevorrichtung ermöglicht.
  • Um insbesondere im Saughub ein unerwünschtes Lösen der Einzellagen der Membran voneinander zu verhindern, ist es erforderlich, die Einzellagen der Membran in geeigneter Weise anzuordnen und miteinander zu koppeln. In diesem Zusammenhang ist es bereits bekannt (DE-PS 710 320), die Membran aus drei Einzellagen zu bilden, die lose aufeinander liegen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß bei Saugbetrieb eine mangelnde Betriebssicherheit gegeben ist, da sich die Einzellagen der Membran voneinander lösen können.
  • Zur Beseitigung dieses Nachteils ist es schon bekannt (DE-AS 12 26 740), den zwischen zwei Einzellagen der Membran gebildeten Membranzwischenraum zu evakuieren. Diese Maßnahme gewährleistet zwar eine gewisse Kopplung der Membranlagen, insbesondere im Saugbetrieb. Jedoch ist der Nachteil gegeben, daß ein großer apparativer Aufwand erforderlich ist, weil u.a. eine Vakuumpumpe vorgesehen sein und praktisch ständig betrieben werden muß, um den Membranzwischenraum evakuiert zu halten und die Kopplung zu gewährleisten.
  • Der vorerwähnte Nachteil wird bei einer weiteren bekannten Membrananordnung (DE-PS 1 800 018) wirkungsvoll dadurch vermieden, daß der zwischen den Einzellagen der Membran gebildete Membranzwischenraum mit einem Hydraulikmedium gefüllt ist, wobei der Membranzwischenraum nach außen durch ein Rückschlagventil verschlossen ist, derart, daß das Hydraulikmedium lediglich nach außen austreten kann. Hierdurch ergibt sich eine einwandfreie hydraulische Kopplung der Membranlagen im Saughub, wobei gleichzeitig eine mechanische Kopplung im Druckhub vorliegt. Eine derartige Ausbildung erfordert jedoch eine einwandfreie Befüllung des Membranzwischenraums mit Hydraulikmedium. Außerdem kann bei großer Ansaughöhe im Membranzwischenraum Gasbildung auftreten, was zum Leistungsabfall der Pumpe führt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die für eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe vorgesehene Membran der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß mit einfachen Mitteln sowohl im Druckhub als auch im Saughub eine einwandfreie, zuverlässige Kopplung der Membranlagen erzielt ist und gleichzeitig mit Sicherheit eine Rißbildung in einer Membranlage sofort signalisiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäß ausgestalteten Membran mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
  • Der Membran gemäß der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die einzelnen Membranlagen zur rein mechanischen Kopplung sowohl im Druckhub als auch im Saughub über eine Vielzahl von Verbindungsflächen unter Bildung von dazwischenliegenden Freiflächen bzw. Freiräumen miteinander zu verbinden. Um dies praktisch zu erreichen, wäre zwar denkbar, die Membranlagen miteinander zu verkleben. Jedoch wäre die zwischen den Membranlagen angeordnete Klebschicht bei hohem Druck großen Scherkräften unterworfen, was zu vorzeitigem Ausfall der Verbindung führen würde.
  • Stattdessen sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Membranlagen aus Kunststoff, insbesondere aus Fluorkunststoff, bestehen und daß die Verbindungsflächen durch Verschweißen der Membranlagen gebildet sind. Derartige Fluorkunststoffe ermöglichen eine kompakte und preisgünstige Pumpenbauform. Vorzugsweise gelangt als Fluorkunststoff Polytetrafluoräthylen (PTFE) zum Einsatz, das sich durch eine fast uneingeschränkte Beständigkeit gegen Medien sowie durch gute Flexibilität auszeichnet.
  • Reines PTFE läßt sich aufgrund seiner hohen Schmelzviskosität zwar nur schwer verschweißen. Diesem Umstand läßt sich jedoch wirkungsvoll dadurch begegnen, daß beispielsweise als Material für die Membranlagen modifizierte PTFE-Sorten verwendet werden, die aus der Verkaufsinformation VM423, S. 11, der Firma Hoechst AG, Frankfurt, bekannt sind und gute Schweißeigenschaften aufweisen. Hierbei erfolgt der Schweißvorgang bei etwa 360 bis 390°C.
  • Stattdessen ist es auch möglich, zwischen den Membranlagen eine oder mehrere dünne Zwischenlagen aus Copolymeren mit 90 bis 99,5 Gew.-% PTFE und 0,5 bis 10 Gew.-% Perfluoralkyl-perfluorvinyläther vorzusehen. Hierbei entsteht die Schweißverbindung unter Druck und Temperatur, wobei die Temperatur bei 360 bis 390°C liegt, d.h. oberhalb des Schmelzpunktes von PTFE (325°C).
  • Mit derartigen Schweißverbindungen lassen sich Schweißfaktoren von bis zu 1,0 erreichen. Dies bedeutet, daß die Festigkeit der die jeweilige Verbindungsfläche bildenden Schweißstelle derjenigen des Grundwerkstoffes entspricht.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Verbindungsflächen unter Bildung größtmöglicher Freiflächen bzw. Freiräume so klein wie möglich ausgestaltet sind. Hierbei empfiehlt es sich gleichzeitig, die Ausgestaltung derart zu treffen, daß die Verbindungsflächen einen geringstmöglichen Abstand zwischen sich aufweisen. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Verbindungsflächen weitgehend gleichmäßig verteilt sind.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Verbindungsflächen entweder als - radial verlaufende - Verbindungsstreifen auszubilden oder als Verbindungspunkte auszugestalten. In jedem Fall sind hierbei die einzelnen Verbindungsstellen bzw. -flächen in ihrem Durchmesser so dimensioniert, daß einerseits eine sichere Verbindung gebildet ist und daß andererseits Membranrisse, die innerhalb einer Schweißverbindungsstelle entstehen, sich auf den Bereich außerhalb der Schweißverbindungsstelle ausbreiten, bevor ein durch alle Schichten durchgehender Riß entsteht. Dadurch ist eine einwandfreie Membranbruchsignalisierung gewährleistet.
  • Im Fall der Ausbildung der Verbindungsstellen als Schweißpunkte lassen sich gute Ergebnisse erzielen, wenn die Schweißpunkte einen Durchmesser von 3 bis 5 mm aufweisen. Der Abstand zwischen den Verbindungspunkten, der vorzugsweise ein geringstmögliches Ausmaß aufweist, soll so gewählt sein, daß die Membranlagen zwischen den Verbindungspunkten während des Saugvorganges nicht nennenswert voneinander abheben, da sich bei zu großem Abstand mit zunehmender Saughöhe die Förderleistung der Pumpe vermindern würde. Es hat sich gezeigt, daß ein günstiger Abstand zwischen den Schweißverbindungspunkten beispielsweise im Bereich von etwa 10 bis 15 mm liegt.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, wenn bei der erfindungsgemäß ausgestalteten Membran, die üblicherweise eine randseitige Einspannzone, eine die Förderung aktiv bewirkende Auslenkzone und eine Biege- oder Übergangszone zwischen Einspannzone und Auslenkzone aufweist, die Verbindungsflächen ausschließlich in der Auslenkzone angeordnet sind, derart, daß die Auslenkzone der Membran randseitig einen verbindungsfreien umlaufenden Bereich, beispielsweise von 5 bis 10 mm Breite, aufweist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die äußeren Membranlagen unter Anordnung einer Zwischenlage mechanisch miteinander verbunden sein. Hierbei ist die Anordnung entweder derart getroffen, daß die Zwischenlage aus einem Trenngewebe oder einem Trennvlies besteht, bei dem die jeweils vorgesehenen Zwischenräume zusammen mit den Freiräumen zwischen den Membranlagen den mit der Anzeigevorrichtung in Verbindung stehenden Membranzwischenraum bilden. Stattdessen ist es auch möglich, als Zwischenlage eine solche zu verwenden, die aus dem Werkstoff der äußeren Membranlagen besteht und mit Schlitzen versehen ist. Hierbei bilden dann die Schlitze zusammen mit den Freiräumen zwischen den Membranlagen den Membranzwischenraum.
  • In jedem Fall wird aufgrund der Membran gemäß der Erfindung eine einfache Handhabung bei der Membranmontage sowie beim Membranwechsel erzielt, da die Membran als Verbundteil in der Handhabung sehr einfach ist und keinerlei gesonderten Aufwand zu ihrer Inbetriebnahme erfordert. Die zwischen den Membranlagen vorgesehene rein mechanische Kopplung funktioniert im Saughub auf Dauer störungsfrei, und zwar unabhängig von den jeweiligen Betriebsparametern. Hierbei haben hohe Betriebstemperaturen, z.B. 150°C, und hohe Drücke, z.B. 350 bar, auf die erfindungsgemäß vorgesehene Verbindung keinerlei Einfluß. Schließlich ist auch zwischen den einzelnen Membranlagen jegliche Relativbewegung unterbunden, so daß somit kein Reibverschleiß auftritt.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • Fig. 1
    im Querschnitt eine mit der erfindungsgemäßen Membran ausgestattete, hydraulisch angetriebene Membranpumpe;
    Fig. 2
    die Membran gemäß der Erfindung schematisch in Draufsicht sowie
    Fig. 3
    im Querschnitt;
    Fig. 4
    im Querschnitt das randseitige Detail der Membran gemäß Fig. 3 in vergrößertem Maßstab;
    Fig. 5
    eine abgewandelte Ausführungsform der Membran in teilweise geschnittener Draufsicht und
    Fig. 6
    im Querschnitt;
    Fig. 7
    eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Membran mit als Verbindungsstreifen ausgestalteten Verbindungsflächen schematisch in Draufsicht und
    Fig. 8
    im Querschnitt sowie
    Fig. 9
    im Querschnitt eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Membran.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die dargestellte hydraulisch angetriebene Membranpumpe eine noch näher zu beschreibende Membran 1 auf. Diese ist mit einer randseitigen Einspannzone A versehen, an der sie zwischen einem Pumpengehäuse 2 sowie einem hieran stirnseitig lösbar festgelegten Pumpendeckel 3 eingespannt ist. Die Membran 1 trennt einen Förderraum 4 von einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckraum 5. Letzterer steht über mehrere gehäuseseitige axiale Bohrungen 6 mit einem Hydraulikraum 7 in Verbindung. Die dargestellte Membranpumpe weist einen hydraulischen Membranantrieb in Form eines oszillierenden Verdrängerkolbens 8 auf, der im Pumpengehäuse 2 abgedichtet zwischen dem Hydraulikraum 7 und einem Vorratsraum 9 für die Hydraulikflüssigkeit verschiebbar ist.
  • Wie ersichtlich, wird der Druckraum 5 einerseits durch die Membran 1 sowie andererseits durch eine hintere kolbenseitige Kalotte 10 begrenzt. Die Membran 1 liegt dieser hinteren Begrenzungskalotte 10 am Ende des Saughubes an.
  • Der Pumpendeckel 3, in dem auch eine vordere Begrenzungskalotte 11 gebildet ist, weist in der üblichen Weise ein Einlaßventil 12 sowie ein Auslaßventil 13 auf. 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. 1 erfolgenden Saughub des Verdrängerkolbens 8 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. 1 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 Saughubs eine Überlastung der Membran 1 sowie das Auftreten von Kavitation zu verhindern, ist im Pumpengehäuse 2 ein übliches federbelastetes Schnüffelventil 16 vorgesehen, das über Kanäle 17, 18 mit einer der axialen Bohrungen 6 bzw. mit dem Vorratsraum 9 in Verbindung steht und somit - einstellbar - bei einer zu großen Saughubwirkung des Verdrängerkolbens 8 die Verbindung zwischen dem Vorratsraum 9 und dem Druckraum 5 bzw. dem Hydraulikraum 7 öffnet.
  • Die Membran 1 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Zweilagenmembran mit zwei Einzellagen 20, 21 ausgestaltet, zwischen denen ein Membranzwischenraum 19 gebildet ist. Dieser Membranzwischenraum 19 dient im Fall eines Bruchs einer der Membranlagen 20, 21 zur schnellen Membranbruchsignalisierung, und zwar mittels einer entsprechenden Anzeigevorrichtung 22, die mit dem Membranzwischenraum 19 in Verbindung steht. Zu diesem Zweck sind die einzelnen Membranlagen 20, 21 in ihrer randseitigen Einspannzone A durch einen Ring 23 auf Abstand gehalten, wie gleichfalls deutlich aus Fig. 4 ersichtlich. Dieser Ring 23 ist mit einem oder mehreren Kanälen 24 versehen, welche die Verbindung zwischen dem Membranzwischenraum 19 und dem Innern der Membranbruchanzeigevorrichtung 22 herstellen.
  • Diese Anzeigevorrichtung 22 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Membrandruckschalter ausgebildet, der anspricht, sobald sich beim Bruch einer der Membranlagen 20, 21 der Flüssigkeitsdruck - entweder vom Förderraum 4 oder vom Druckraum 5 - in den Membranzwischenraum 19 und von da aus zum Membrandruckschalter 22 fortpflanzt. Durch eine entsprechend angeschlossene akustische Anzeige 25 und/oder eine optische Anzeige 26 kann dann der Membranbruch ferngemeldet werden.
  • Wie im einzelnen aus Fig. 2 - 4 ersichtlich, sind die Einzellagen 20, 21 der Membran 1 über eine Vielzahl von Verbindungsflächen in Form von Verbindungspunkten 27 unter Bildung von dazwischenliegenden Freiflächen bzw. Freiräumen miteinander verbunden, derart, daß sowohl im Druckhub als auch im Saughub der Membran 1 eine rein mechanische Kopplung vorliegt. Diese Verbindungspunkte sind in der schon erwähnten Weise durch Verschweißen der Membranlagen 20, 21 gebildet, wobei die Membran zu diesem Zweck aus geeignetem Fluorkunststoff in der ebenfalls bereits beschriebenen Weise besteht. Die Verbindungspunkte 27 sind in einem von der randseitigen Einspannzone A umgebenen Membranbereich angeordnet, der die aktive Auslenkzone B der Membran 1 darstellt und mittels einer Biege- oder Übergangszone C mit der Einspannzone A verbunden ist. Da diese Übergangszone C durch die Membranbewegung am stärksten belastet ist, ist dieser Bereich vorteilhafterweise überhaupt nicht durch Verbindungspunkte 27 beeinträchtigt. Stattdessen weisen die jeweils am weitest außen liegenden Verbindungspunkte 27, wie aus Fig. 2 ersichtlich, einen gewissen Mindestabstand, beispielsweise 5 - 10 mm, zur Übergangszone C auf.
  • Die Verbindungspunkte 27 weisen einen Durchmesser von beispielsweise 3 - 5 mm auf, sind weitgehend gleichmäßig verteilt und besitzen einen geringstmöglichen Abstand zwischen sich, beispielsweise 10 - 15 mm, wobei gleichzeitig aber gewährleistet sein muß, daß die zwischen den Verbindungspunkten 27 gebildeten Freiräume den Membranzwischenraum 19 bilden.
  • Bei der aus Fig. 5 und 6 ersichtlichen abgewandelten Ausführungsform der Membran 1 sind die äußeren Membranlagen 20, 21 unter Anordnung einer Zwischenlage 28 mittels der Verbindungspunkte 27 mechanisch miteinander verbunden. Bei dieser Ausführungsform, die sich insbesondere für Niederdruckanwendungen der Membranpumpe eignet, ist die Zwischenlage 28 aus dem Werkstoff der Membranlagen 20, 21 hergestellt und mit Schlitzen 29 versehen, die beispielsweise in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise verlaufen. Diese Schlitze 29 weisen eine mindestens der Breite der Einspannzone A entsprechende Länge auf. Es bilden somit die in der Zwischenlage 28 vorgesehenen Schlitze 29 zusammen mit den zwischen den Verbindungspunkten 27 gebildeten Freiräumen Kanäle, welche die Verbindung von der aktiven Auslenkzone B durch die Einspannzone A nach außen, z.B. zur Membranbruchanzeigevorrichtung 22, herstellen.
  • Bei dieser Ausführungsform kann der Sandwichaufbau der Membran 1 in größeren Abmessungen als Halbzeug hergestellt bzw. erreicht werden. Die einzelnen Membranlagen 20, 21 sowie auch die Zwischenlage 28 lassen sich durch einfaches Ausstanzen fertigen, so daß insgesamt eine einfache Herstellung gewährleistet ist.
  • Bei der weiterhin abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 7 und 8 sind die Verbindungsflächen nicht in Form von Verbindungspunkten, sondern als Verbindungsstreifen 30 ausgestaltet, die in der dargestellten Weise radial verlaufen und ebenfalls sowohl im Druckhub als auch im Saughub der Membran 1 eine rein mechanische Kopplung der Membranlagen 20, 21 bewirken.
  • Wie schließlich aus der weiterhin abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 9 ersichtlich, sind hier die beiden Membranlagen 20, 21 der Membran 1 ebenfalls durch eine Zwischenlage 31 auf Abstand gehalten. Diese Zwischenlage 31 besteht aus einem Trenngewebe oder einem Trennvlies, das mit seinen Zwischenräumen ein Kanalsystem zwischen den Membranlagen 20, 21 bildet. Bei einem Membranbruch kann sich der Flüssigkeitsdruck äußerst schnell in Richtung der Membranbruchanzeigevorrichtung 22 fortpflanzen, so daß auch der Membranbruch schnellstmöglich angezeigt wird. Wie dargestellt, sind die Membranlagen 20, 21 über Verbindungspunkte 27 - ähnlich wie bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 oder 5 - miteinander verbunden.

Claims (11)

  1. Membran für eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe, die mit einer Vorrichtung zur Anzeige eines Membranbruchs versehen ist, wobei die randseitig zwischen Pumpengehäuse und Pumpendeckel eingespannte Membran aus wenigstens zwei Einzellagen besteht, zwischen denen ein Membranzwischenraum gebildet ist, der mit der Anzeigevorrichtung in Verbindung steht,
    dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Membranlagen (20,21 ) zur rein mechanischen Kopplung sowohl im Druckhub als auch im Saughub über eine Vielzahl von Verbindungsflächen (27,30) unter Bildung von dazwischenliegenden Freiflächen bzw. Freiräumen miteinander verbunden sind.
  2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranlagen (20,21 ) aus Kunststoff, insbesondere aus Fluorkunststoff, bestehen und daß die Verbindungsflächen (27,30) durch Verschweißen der Membranlagen (20,21) gebildet sind.
  3. Membran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsflächen (27,30) unter Bildung größtmöglicher Freiflächen bzw. Freiräume so klein wie möglich ausgestaltet sind.
  4. Membran nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsflächen (27,30) einen geringstmöglichen Abstand zwischen sich aufweisen.
  5. Membran nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsflächen (27,30) weitgehend gleichmäßig verteilt sind.
  6. Membran nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsflächen als Verbindungspunkte (27) ausgebildet sind.
  7. Membran nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsflächen als Verbindungsstreifen (30) ausgebildet sind, die radial verlaufen.
  8. Membran nach einem der Ansprüche 1 - 7, die eine randseitige Einspannzone (A), eine die Förderung aktiv bewirkende Auslenkzone (B) und eine Übergangszone (C) zwischen Einspannzone und Auslenkzone aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Verbindungsflächen (27,30) ausschließlich in der Auslenkzone (B) angeordnet sind, derart, daß die Auslenkzone (B) der Membran (1) randseitig einen verbindungsfreien umlaufenden Bereich, beispielsweise von 5 - 10 mm Breite, aufweist.
  9. Membran nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Membranlagen (20,21) unter Anordnung einer Zwischenlage (28,31) mechanisch miteinander gekoppelt sind.
  10. Membran nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (28) aus dem Werkstoff der äußeren Membranlagen (20,21) besteht und mit Schlitzen (29) versehen ist, die zusammen mit den Freiräumen zwischen den Membranlagen (20,21) den mit der Anzeigevorrichtung (22) in Verbindung stehenden Membranzwischenraum bilden.
  11. Membran nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (31) aus einem Trenngewebe oder einem Trennvlies besteht.
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