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Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe für flüssige

Medien, insbesondere für durch Feststoffe verunreinigte Medien, mit einem Pumpkolben, der in einem Pumpzylinder hin- und herverschiebbar ist, an dessen Innenraum unter _,_ Zwischenschaltung von gegenläufig arbeitenden Rück¬ schlagventilen eine den Ansaugstutzen der Kolbenpumpe aufweisende Ansaugkammer und eine den Druckstutzen der Kolbenpumpe aufweisende Druckkammer angeschlossen sind.

0 Bei nach dem Stande der Technik bekannten Kolbenpumpen der genannten Art ist in der Regel die Druckkammer über den Pumpzylinder angeordnet. Insbesondere sind immer die der Druckkammer zugeordneten Rückschlagven¬ tile (Druckventile) an der höchsten Stelle des Innen- g raumes angeordnet. Außerdem mündet der Druckstutzen an der Druckkammer meistens oberhalb des Pumpzylinders

aus. Diese Bauweise wurde bisher für zwingend ange¬ sehen, v/eil hierdurch der Verbleib von Luftblasen im Pumpeninnenraum vermieden werden kann. Die aus der an¬ gesaugten Flüssigkeit austretenden oder direkt ange- saugten Luftblasen können sich nämlich nicht im Pumpen¬ gehäuse sammeln, sondern werden durch die höherliegen¬ den Druckventile abgefördert. Auf diese V/eise soll bei Gegendruck der Gefahr begegnet v/erden, daß die Kolben¬ pumpe die angesaugte Luft komprimiert ohne Pumparbeit ^z u leisten.

Ein Nachteil der bekannten Kolbenpumpen der genannten Art liegt jedoch darin, daß sie verhältnismäßig leicht durch in der zu pumpenden Flüssigkeit mitgeführte Fest- stof teile verstopfen. Dies hat besonders dann Nach¬ teile, wenn verschmutzte Medien, wie z.B. Schmutzwasser auf Baustellen oder dergleichen gefördert werden sollen. Die Feststoffteile gelangen mit dem angesaugten Förderstrom verhältnismäßig leicht durch die Ansaug- ventile und verbleiben dann im Raum zwischen den An¬ saugventilen und den Druckventilen, weil sie dem stark ansteigenden Förderstrom nicht folgen können. Dies gilt insbesondere für solche Feststoff eile, die spezifisch wesentlich schwerer als das Fördermedium sind, wie z.B. im Schmutzwasser enthaltene Steine, Sand oder der¬ gleichen. Aus diesem Grunde werden bei Kolbenpumpen der genannten

Art gewöhnlich in die Ansaugleitung Abscheider für Steine oder andere grobe Schmutzteile eingebaut. Der- artige Steinabscheider verstopfen jedoch leicht, bei¬ spielsweise durch in dem Schmutzwasser schwimmendes Laub oder dergleichen, und vermögen kleine Steine oder Feststoffpartikel, die die Pumpe ebenfalls verstopfen können, nicht zurückzuhalten. Besser wäre es demgegen- über, die Kolbenpumpe selbstreinigend auszubilden, so daß Verstopfungen durch mitgeführte Feststoffteile nicht vorkommen können.

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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Kolbenpumpe der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß im Fördermedium mitgeführte Feststoffteile, die das Saugventil passiert haben, mit Sicherheit über die Druekventile, die Druckkammer und den Druckstutzen aus der Pumpe ausgetragen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung aus¬ gehend von einer Kolbenpumpe der eingangs genannten Art vor, daß die Ansaugkammer, der Pumpzylinder und die Druckkammer in horizontaler oder nur geringfügig geneigter Ebene nebeneinander angeordnet sind, daß die Rückschlagventile in derselben horizontalen oder geringfügig geneigten Ebene nebeneinander angeordnet sind und daß der Druckstutzen an der Unterseite der Druckkammer ausmündet.

Bei der Kolbenpumpe gemäß der Erfindung durchströmt das Fördermedium auf den Wegen durch die Ansaugkammer zum Ansaugventil, vom Ansaugventil zum Förderzylinder, vom Förderzylinder zum Druckventil und durch die Druckkam¬ mer zum Druckstutzen im wesentlichen horizontale oder nur flach ansteigende Förderwege, so daß sicherge¬ stellt ist, daß die Feststoffteile auf dem Boden der horizontalen Förderwege rollend oder gleitend weitergefördert werden. Selbst wenn sich Feststoffteile mit besonders hohen spezifischen Gewicht am Boden des Förderweges ablagern sollten, werden hierdurch die Förderfähigkeit und die Selbstreinigungsfähigkeit der Kolbenpumpe gemäß der Erfindung nicht beeinträchtigt, weil sich infolge der durch die Ablagerung bedingten Verengung der Förderwege die Strömungsgeschwindigkeit erhöht, so daß zumindest die nachfolgend in die Pumpe gelangenden Feststoffteile auf den horizontalen Förder- wegen mitgerissen werden und somit eine vollständige

Verstopfung der Pumpe unmöglich ist. Luftblasen können

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sich im Pumpzylinder der Kolbenpumpe gemäß der Erfin¬ dung nur oberhalb der Oberkante des Druckventiles aus¬ bilden. Durch geeignete konstruktive Maßnahmen kann deshalb die sich ausbildende Luftblase in Abhängigkeit vom maximal möglichen Gegendruck so klein gehalten werden, daß ein Aussetzen der Flüssigkeitsförderung durch Komprimieren und Expandieren der Luftblase im Pumpzylinder nicht möglich ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Kolbenpumpe gemäß der Erfindung sieht vor, daß der Druckstutzen von der Unterseite der Druckkammer bis an deren Oberseite an¬ steigend verläuft und im Bereich der Oberseite mit einer in die Druckkammer ausmündenden Entlüftungs- Öffnung kleinen Querschnittes versehen ist. Bei dieser Ausführungsform der Kolbenpumpe verhindert die Entlüf¬ tungsöffnung an der Oberseite der Druckkammer, daß sich in der Druckkammer Luft ansammelt, die durch Un¬ dichtigkeiten in den Druckventilen in den Pumpzylinder gelangen könnten. Der Druckstutzen hat dabei natürlich einen Querschnitt, der kleiner oder zumindest nicht größer ist als der des Saugstutzens, damit trotz des ansteigenden Förderweges ein einwandfreier Abtransport von angesaugten und durch die Pumpe geförderten Fest- Stoffen gewährleistet ist.

Eine alternative Ausführungsform sieht vor, daß der Druckstutzen von der Unterseite der Druckkammer fallend, horizontal oder geringfügig ansteigend ver- läuft und die Druckkammer an der Oberseite mit einem

Entlüftungsventil versehen ist. Bei dieser Ausführungs- form der Kolbenpumpe sorgt das Entlüftungsventil für die Luftabfuhr aus der Druckkammer..Dadurch, daß der Druckstutzen horizontal, fallend oder zumindest nur geringfügig ansteigend verläuft, v/erden die im Förder¬ medium enthaltenen Feststoffe noch besser abgefördert.

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Eine vorteilhafte V/eiter ildung der Kolbenpumpe gemäß der Erfindung sieht vor, daß der Saug¬ stutzen in die Saugkammer von unten vertikal oder zu¬ mindest steil ansteigend einmündet. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß schon vor der Ansaugkammer solche Feststof teile zurückgehalten werden, deren Sinkgeschwindigkeit aufgrund eines besonders hohen spezifischen Gewichtes größer ist als die Strömungsge¬ schwindigkeit des Fördermediums. Bei Feststoffteilen, die den vertikal oder steil ansteigenden Ansaugstutzen passiert haben, kann man davon ausgehen, daß sie anschließend problemlos die horizontalen oder nur flach ansteigenden Förderwege in der Kolbenpumpe passieren.

Um zu vermeiden, daß sich in dem Fördermedium schwim¬ mende Feststoffe, wie z.B. mitgeführte Blätter, Fäden oder dergleichen, im Bereich der Rückschlagventile der Pumpe festsetzen, ist weiterhin vorgesehen, daß die Rückschlagventile als Membranventile mit einem ununter- brochenen kreisförmigen Druchtrittsσuerschnitt ausge¬ bildet sind, deren Membrane am äußeren Umfang eine steife, sich an den Ventilsitz anlegende Wulst auf¬ weist, in Druckrichtung ringförmig ausgewölbt ist und mittig an einem feststehenden Halteschaft befestigt ist. Derart ausgebildete Membranventile haben einen be¬ sonders großen Hub und geben demgemäß große Druch- trittsquerschnitte frei, ohne das der Ventilkörper irgendwelche den Druchtrittsquerschnitt verengende Stützstege oder Stützgitter benötigt. Durch die in Druckrichtung ringförmig ausgewölbte Membran in Ver¬ bindung mit der steifen Wulst ist Membranventil auch für verhältnismäßig große Drücke geeignet. Die mittig vom Halteschaft gehaltene und außen mit der steifen V/ulst verbundene, in Druckrichtung ringförmig vorge-

- wölbte Membrane bewirkt, daß die Drucklast auf dem

Ventil nach der Membrantheorie, d. h. also durch Zug¬ spannungen, nicht aber durch Biegespannungen aufgenom¬ men wird. Da elastische Materialien wesentlich stärkere Zugspannungen als Biegespannungen aufnehmen können, ist es möglich, die Membran verhältnismäßig dünn auszuführen, so daß sie sich beim Öffnen des Ven- tiles leicht zurückbiegen läßt und einen großen Öffnungsquerschnitt freigibt, und dennoch in der Schließstellung hohe Flüssigkeitsdrücke aufzunehmen vermag.

Die Membrane und die Wulst der Rückschlagventile be¬ stehen zweckmäßig aus gummielastischem Material, wobei bei höheren Flüssigkeitsdrücken in die Wulst ein Stahl¬ ring eingearbeitet ist. Hierdurch kann die Wulst bei großer Steifigkeit einen verhältnismäßig kleinen Quer¬ schnitt erhalten, so daß bei der Betätigung des Ventiles nur kleine Massenkräfte auftreten. Durch den eingearbeiteten Stahlring wird verhindert, daß sich die Wulst unter dem Einfluß der Zugkräfte der an sie angreifenden Membrane an einer Stelle des Umfanges ein¬ faltet und auf diese Weise das Ventil undicht macht.

Um das Pumpengehäuse und die Rückschlagventile er¬ forderlichenfalls leicht reinigen zu können, sind die Rückschlagventile an Gehäusedeckeln des Pumpengehäuses befestigt, die lösbar mit dem Pumpengehäuse verbunden sind. Zur lösbaren Befestigung der Gehäusedeckel können gegebenenfalls geeignete Schnellverschlüsse verwendet werden, so daß die Ventile und das Innere der Pumpe mit wenigen Handgriffen zugänglich sind.

Um tote Räume im Förderweg zum Druckraum zu vermeiden, sind zweckmäßig die den Rückschlagventilen der Druck¬ kammer zugeordneten Gehäusedeckel mit Füllstücken ver-

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1 sehen, die vor diesen Rückschlagventilen die toten Ecken in den Zuführungskanälen der Druckkammer aus¬ füllen und Auflauframpen bilden, die bis in die Höhe der Unterkante des Ventildurchlas es reichen. Diese

5 Füllstücke füllen die toten Räume, in denen sich Fest¬ stoffpartikel ansammeln könnten ^" , aus und leiten darüber hinaus die am Boden des Förderweges rollenden oder gleitenden Feststoffteile zum Druckventil, so daß sie das Druckventil ohne Behinderung passieren können.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

- _j _ Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine

Kolbenpumpe gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform entlang der Linie A - B in Fig. 2, Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Kolben¬ pumpe entlang der Linie C - D in Fig. 1

²⁰ Fig. 3 einen horizontalen Schnitt durch ein der Saugkammer zugeordnetes Rückschlagventil, Fig. 4 einen vertikalen Schnitt durch eine Kolbenpumpe gemäß der Erfindung in einer zweiten Aus¬ führungsform entlang der

2.5 Linie E - F in Fig. 5,

Fig. 5 einen horizontalen Schnitt durch die in Fig. 4 dargestellte Kolben¬ pumpe entlang der Linie G - H in Fig. 4.

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In der Zeichnung ist das Pumpengehäuse in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. In dem Pumpengehäuse 1 ist ein Pumpzylinder 2 angeorndet, in dessen Innenraum ein doppeltwirkender Pumpkolben 3 hin- und herverschiebbar angeordnet ist. Der Pumpkolben 3 5 ist mit einer Kolbenstange 4 verbunden, die mit einem nicht näher dargestellten Pumpenantrieb, beispielweise

einem antreibenden Hydraulikzylinder oder einem Kurbel¬ trieb verbunden ist. An den Innenraum des Pumpzylinders 2 sind über schmale Verbindungskanäle 5 und ^' 6 eine Ansaugkammer 7 und eine Druckkammer 8 angeschlossen, die sich ebenso wie der Pumpzylinder 2 in horizontaler Ebene nebeneinander in dem Pumpengehäuse 1 befinden. Der Verbindungskanal 5 steht mit dem der Vollfläche des Pumpkolbens 3 zugewandten Teil des Innenraumes des Pumpzylinders 2 in Verbindung, während der Verbindungs- kanal 6 mit dem der Ringfläche des Pumpkolbens 3 zuge¬ wandten Teil des Innenraumes des Pumpzylinders 2 in Verbindung steht. In den Verbindungskanälen 5 und 6 befinden sich der Ansaugkammer 7 zugeordnete Rück¬ schlagventile 9 und lo, die den Durchfluß des Förder- mediums aus der Ansaugkammer 7 in die Verbindungs¬ kanäle 5 bzw. 6 zulassen, einen Rückfluß des Förder¬ mediums aus den Verbindungskanälen 5 bzw. 6 in die An¬ saugkammer 7 jedoch verhindern. In gleicher Weise sind der Druckkammer 8 Rückschlagventile 11 und 12 zuge- ordnet, die den Durchfluß des Fördermediums aus den Verbindungskanälen 5 und 5 in die Druckkammer 8 zu¬ lassen, einen Rückfluß des Fördermediums aus der Druck¬ kammer 8 in die Ver iπdungskanäle 5 bzw. 6 jedoch unterbinden.

Die Rückschlagventile 9, lo, 11 und 12 sitzen jeweils an Gehäusedeckeln 13, 14, 15 und 16, die lösbar mit dem Pumpengehäuse 1 verbunden sind. Die Verbindung zwischen den Gehäusedeckeln 13, 14, 15, 16 und dem Gehäuse 1 erfolgt jeweils durch Schrauben oder durch geeignete

Schnellverschlüsse. Die der Druckkammer 8 zugeordneten Gehäusedeckel 15 und 16 sind jeweils mit Füllstücken 17 und 18 versehen, die die toten Ecken in den Verbin¬ dungskanälen 5 bzw. 6 zu der Druckkammer 8 ausfüllen und Auf leitrampen bilden, die bis in die Höhe der Unterkanten des Ventildurchlasses der Rückschlag¬ ventile 12 bzw. 13 reichen.

An die Unterseite der Ansaugkammer 7 ist ein von unten vertikal einmündender Ansaugstutzen 19 angeschlossen. An der Druckkammer 8 befindet sich beim Ausführungs¬ beispiel gemäß den Fig. 1 und 2 unten seitlich ein horizontal ausmündender Druckstutzen 2o. Außerdem ist bei diesem Ausführungsbeispiel an der Oberseite der Druckkammer 8 ein Entlüftungsventil 21 vorgesehen.

V/ie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind der Pump- zylinder 2, die Ansaugkammer 7, die Druckkammer 8, die Verbindungskanäle 5 und 6 sowie alle Rückschlagventile 9, lo, 11, 12 in derselben horizontalen Ebene ange¬ ordnet, so daß sich innerhalb des Pumpengehäuses hinter dem vertikal angeordneten Ansaugstutzen 19 im wesent- liehen horizontale Förderwege ergeben, die in der ge¬ schilderten Art und Weise eine Selbstreinigung der Pumpe ermöglichen.

In Fig. 3 ist das Rückschlagventil 9 vergrößert im Detail dargestellt. Wie auch die anderen Rückschlag¬ ventile lo, 11 und 12 weist dieses Rückschlagventil 9 eine gewölbte Membran 3o aus gummielastischem Material auf, die ^' mittig an einem Halteschaft 31 befestigt ist. Am äußeren Umfang ist die Membran 3o mit einer steifen Wulst 32 aus gummielastischem Material versehen, in die ein zur Versteifung dienender Stahlring 33 einge¬ arbeitet ist. Die Wulst 32 liegt in der Schließstel¬ lung des Ventiles an einem ringförmigen Ventilsitz 34 des Pumpengehäuses 1 an und hebt in der Öffnungsstel- lung auf dem gesamten Umfang von diesem Ventilsitz 34 ab.

Die Membran 3o ist in Druckrichtung ringförmig ausge¬ wölbt, derart, daß die einerseits an der Wulst 32 und andererseits an dem Halteschaft 31 festgelegte Membran

lo

3o die Druckbelastung nach der Membrantheorie nur durch Zugspannungen aufgenommen werden kann. Bei umge¬ kehrter Beaufschlagung kann sich die Wulst ^' 32 demgegen¬ über _. unter Biegung der Membran 3o leicht vom Ventil- sitz 34 abheben und gibt einen großen Durchtrittsquer¬ schnitt frei, der durch keinerlei Stützstege oder der¬ gleichen eingeengt ist.

Der Halteschaft 31 ist am Gehäusedeckel 13 befestigt der seinerseits mit dem Pumpengehäuse 1 verbunden ist. Wie ersichtlich ist, kann das gesamte Rückschlagventil 9 auf einfache V/eise ausgebaut werden, indem einfach der Gehäusedeckel 13 abgenommen wird.

Das Rückschlagventil lo ist ebenso aufgebaut wie das Rückschlagventil 9. Die Rückschlagventile 11 und 12 sind im Prinzip so aufgebaut, wie das in Fig. 3 im Detail dargestellte Rückschlagventil 9, haben jedoch, weil sie dem Druckraum 8 zugeordnet sind, eine umge- kehrte Wirkungsrichtung. Damit sich diese Rückschlag¬ ventile 11 und 12 ebenfalls leicht ausbauen lassen, sind dort die Ventilsitze 34 mit den Gehäusedeckeln 15 und 16 verbunden und werden zusammen mit diesen abge¬ nommen, so daß die in der Druckkammer 8 liegende Wulst den Ausbau des Rückschlagventiles nicht behindern kann.

In Fig. 1 ist schließlich noch angedeutet, daß die sich in dem Pumpengehäuse 1 ausbildende Luftblase nur bis an die Oberkante des Ventildurchlasses der der Druckkammer zugeordneten Rückschlagventile 11 und 12 reichen kann. Der sich dabei ausbildende luftgefüllte Raum in den Verbindungskanälen 5 und 6 sowie im Pumpen¬ zylinder 2 ist ersichtlich so klein, daß er eine ordnungsgemäße Arbeitsweise der Pumpe nicht stören kann.

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