Kolbenmembranpumpen

Wie funktionieren Hydra-Cell Kolbenmembranpumpen?

Taumelscheibe

Die Wellte treibt eine Taumelscheibe an, welche die rotierende Bewegung der Welle in eine oszillierende (schwingende) Bewegung umwandelt. Die Oszillation lenkt die Hydraulikkolben aus, der Rückhub füllt den Kolben mit Öl. Das Öl wird beim Druckhub nach vorne in Richtung der Membran-Rückseite gefördert. Der dabei entstehende Druck lenkt diese aus. Dieser Druck ist nahezu der gleiche, der an der Mediumseite der Membrane ansteht, deshalb kann von einer druckausgeglichenen Membrane gesprochen werden.

Beim Rückhub helfen Federn in den Hydraulikkolben, die Membrane wieder in die Ausgangslage zu bringen. Wenn sich die Membrane im Rückhub befindet, fließt das Medium durch das sich öffnende Saugventil in die Membrankammer. Das Druckventil ist im Saughub geschlossen. Beim Druckhub öffnet das Druckventil, das Saugventil schließt. Dadurch wird die Pumparbeit geleistet. Da die Membranen versetzt zueinander angeordnert sind, und die Pumpen mit relativ hohen Drehzahlen arbeiten, überlagern sich die einzelnen Druckhübe zu einem konstanten, nahezu pulsationsfreien Förderstrom, der meist keinerlei Dämpfung bedarf. In einer typischen Installation sitzt direkt hinter der Pumpe ein Überstromventil, das die Pumpe vor Überdruck schützt.

Kurbelwelle

Die Kurbelwelle wird durch Kugellager an den Enden der Welle in Position gehalten. Zwischen diesen Lagern sind die Kolben an einem oder mehreren Nocken befestigt. Diese Kolben sind am anderen Ende an einem federbelasteten Rückschlagventil befestigt. Der gesamte Mechanismus ist in ein Schmierölbad getaucht.

Wenn sich die Antriebswelle dreht, betätigt jede Nocke den zugehörigen Kolben. Dadurch wird die axiale Bewegung in eine lineare Pumpbewegung der am Kolben befestigten Membrane umgewandelt. Jeder Kolben befindet sich in einer separaten Ölkammer, die den Druck des Öls hinter der Membrane mit dem medienseitigen Druck ausgleicht.

Während des Ausstoßhubs des Kolbens wird das Öl komprimiert, wodurch sich die jeweilige Membran nach außen bewegt und die Flüssigkeit aus dem Pumpenkopf hinausbefördert wird. Wenn sich die Membranen zurückbewegen, wird die Flüssigkeit aus der Saugleitung in den Pumpenkopf gefördert. Die Kolben werden von der Antriebswelle nacheinander in gleichmäßiger Abfolge angetrieben. Dies führt zu einer Überlagerung der Hübe und damit zu einer gleichmäßigen, nahezu pulsationsfreien Strömung.

Asynchrone Konstruktion

Das Prinzip der asynchronen Konstruktion ist das gleiche Prinzip wie das der Kurbelwelle. Die Membranen sind jedoch nicht mechanisch mit den Kolben verbunden, stattdessen werden sie hydraulisch angesteuert. Dies ermöglicht wesentlich mehr Leistung bei geringerer mechanischer Belastung. Das Unter- oder Überströmventil hält die Membrane im hydraulischen Gleichgewicht.

Während des Entlastungshubs des Kolbens wird das Öl in der Ventilkammer an der Membran komprimiert und führt zu einer Auslenkung der Membran. Dadurch wird der Pumpvorgang gesteuert. Dieses System sorgt für einen praktisch pulsationsfreien, linearen Fluss - ohne die Notwendigkeit eines Pulsationsdämpfers.

Crankshaft

The crankshaft is held in position by a respective ball bearing at the ends of the shaft. Between these bearings, pistons are attached to one or three cams. These pistons are attached at the other end to a spring-loaded check valve. The complete mechanism is immersed in a lubricating oil bath.

As the drive shaft rotates, each cam actuates the associated piston. Thus, the axial movement is converted into a linear pumping motion of the diaphragm attached to the piston. Each piston is located in a separate oil chamber that equalizes the pressure of the oil behind the diaphragm to the media-side pressure.

During the discharge stroke of the piston, the oil is compressed, causing the respective membrane to move outward and push the liquid out of the pump head. As the diaphragms move back, the liquid is admitted to the suction side of the pump head. The pistons are driven sequentially in uniform sequences by the drive shaft. This leads to a superposition of the strokes and thus to a uniform, nearly pulsation-free flow.

Asynchronous design

The principle of asynchronous design is the same principle as the crankshaft principle. But the diaphragms are not mechanically attached to the pistons. The diaphragms are hydraulically controlled. This allows much more performance with less mechanical stress. The underflow or overflow valve keeps the diaphragm in hydraulic equilibrium.

During the discharge stroke of the piston, the oil in the valve chamber is compressed at the diaphragm and leads to a deflection of the diaphragm. This controls the pumping action. This system eliminates the environmental concerns of packaged piston pumps and provides a virtually pulsation-free, linear flow - without the need for a pulsation damper.