168710. lajstromszámú szabadalom • Membránszivattyúzási eljárás és membránszivattyú-berendezés

3 168710 4 A találmány szerinti membránszivattyúval tehát eddigi műszaki előítéletet sikerült legyőzni. A hidraulikus nyomófolyadékok ugyanis egészen 9%-ig terjedő levegő, ill. gáztartalommal rendelkeznek, de mindezideig membránszivattyúhoz ilyen nagy levegőtartalmú hidraulika olajokat nem alkalmaztak. Sőt arra törekedtek, hogy olyan hidraulika olajokat alkalmazzanak, amelyek egyáltalán nem tartalmaznak levegőt, ill. gázt. Ezért vagy rögtön levegőmentes olajat alkalmaznak, vagy a berendezésnél gondoskodtak arról, hogy az olaj által tartalmazott levegőt el lehessen távolítani. A membránszivattyúknak, amelyek hidraulikus hajtásúak az eddigi felfogás szerint „merevnek" kell lenniük, azaz a motor teljesítményét merev folyadékoszlopon keresztül kell továbbítani, hogy a membrán a löketmozgást tökéletesen kövesse. Szokás szerint az ismert berendezéseknél az olajat légtelenítik és/vagy a tartályokba csillapítórácsokat vagy csillapító szakaszokat helyeznek el. Az ismert membránszivattyúnál külön légtelenítő szelep van beépítve, amely az esetleges levegőtartalmú hidraulika olajból rövid idő alatt eltávolítja a levegőt és így levegőmentes olaj marad a szivattyúban. Ez a törekvés, mármint a légmentes olaj biztosítása az összes eddig ismert membránszivattyú esetén megtalálható. Találmányunk esetén ezzel szemben tudatosan kihasználjuk a hajtófolyadék kompresszibilitását és ezáltal biztosítjuk, hogy a hajtórendszer ne legyen merev és így automatikus önszabályozás válik lehetségessé. Ezt azáltal érjük el, hogy az olajban egy állandó minimális levegőtartalmat tartunk fenn, amit azáltal érünk el, hogy az olajban egy bolygótárcsát járatunk, amely a levegőnek az olajba jutását elősegíti. Ugyancsak jelentős, hogy a membrán hajtóoldali játéktere, azaz a hajtófolyadék kamrája megfelelően nagy, ami azt jelenti, hogy zárt festékszóró pisztoly és bekapcsolt motor esetén megfelelő légmennyiség áll rendelkezésre. Ebben az üzemi helyzetben a membrán majdnem teljesen jobboldali véghelyzetében van és a motorfordulatszám erősen leesik úgy, hogy a munkatérben csekély a szállítás és nem lépnek fel hőmérséklet okozta nehézségek. Ezek igen jelentős előnyök a membránszivattyúkkal szemben. A hidraulikusan üzemeltetett membránszivattyúknál hasonlóan a mechanikusan működtetett membránszivattyúkhoz, arra törekedtek, hogy a membrán mozgása a dugattyú löketmozgását a lehető legtökéletesebben kövesse és ezért levegőtartalmú olajat nem alkalmaztak, sőt azt kimondottan károsnak tartották. A találmány szerinti berendezéseknél a tipikus kavitációs jelenségek mint a gőzbuborékok hirtelen kondenzálódása, ki vannak küszöbölve, tekintettel arra, hogy a dugattyú szívólöketekor a hajtófolyadékból szabaddá váló levegőt a nyomólöket alatt a hajtófolyadék állapotváltozás nélkül újra elnyeli. Az elgőzölés, illetve kondenzáció révén bekövetkező kavitációs jelenség annál jobban kiküszöbölhető, minél nagyobb a szívólöket közben a hajtófolyadék nyomása és a hajtófolyadék forrási nyomása közötti különbség, és minél több levegőt tartalmaz a hajtófolyadék. A kavitációs hűtés kiküszöbölése révén természetszerűen nagyobb üzemi középhőmérséklet áll elő, amely jó hővezetéssel és a hidraulikus közeg alacsony értéken tartott, de tudatosan betervezett áramoltatásával megengedhető határon belül tartható. A találmány szerint végül a hidraulikus folyadék élettartama is nő. A dugattyúszivattyú első nyomólökete utáni maradék térfogatot és a dugattyúlöketet egymáshoz képest úgy kell meghatározni, hogy a dugattyú szívólöketekor keletkező vákuum a hajtófolyadék forrási nyomásánál nagyobb legyen és a visszalöket térfogat a hajtófolyadékból szabaddá váló levegővel legyen kitöltve. Ezáltal az elgőzölés ki van küszöbölve. A találmány szerinti membránszivattyú csupán annyiban azonos az ismert membránszivattyúval, hogy a szivattyúzandó folyadék számára szolgáló első kamrája van, amely beengedő szeleppel, valamint egy visszacsapó- és szabályozószeleppel áll kapcsolatban, továbbá az első kamrától membránnal elválasztott kamrája van a hajtófolyadék számára, továbbá a hajtófolyadék tartálya, amely a második kamrával egy nyomáskorlátozó szeleppel ellátott túlfolyóvezetéken és egy utántöltő szeleppel ellátott utántöltő vezetékkel áll kapcsolatban. A találmány tehát membránszivattyú, amelynek a lényege, hogy a hajtófolyadék kamrájában és a tartaléktartályban molekulárisán oldott levegőtartalmán felül levegőbuborékokkal dúsított nyomófolyadék van és a dugattyú első nyomólökete utáni maradék térfogat és a dugattyúlöket térfogata a dugattyú szívólökete alatt a hajtófolyadék forrási nyomásánál nagyobb vákuumot előidézőén és a visszatérő lökettérfogatnak a hajtófolyadékban levő és nyomásmentessé váló levegővel való feltöltését előidézőén van egymáshoz igazítva. A dugattyút a szívási löket alatt nem szabad nagy sebességgel viszszahúzni, mert akkor a levegőnek nincs elég ideje, hogy a hajtófolyadékból szabaddá váljék. Ha a szívólöket viszont nem túl gyorsan történik, minden egyes löketnél egyensúly állapot áll be, és lényegében levegő kiválás következik be, mivel a nyomás csupán a hajtófolyadék forrási nyomása fölötti értékre csökken. A levegő kiválást a Henri-törvény írja le. Csupán mikor a dugattyút túl nagy sebességgel húzzuk vissza, tehát gyorsabban, mint ahogy a levegő a hajtófolyadékból szabaddá tud válni, tud a holttér nyomófolyadék gőzzel megtelni, ami a következő nyomólöketnél a dugattyú és a hengerfal ismert kavitációs károsodásához vezethet. Ezen okból kifolyólag a maximális dugattyú sebességet úgy választjuk meg, hogy a Henri-törvény a levegő szabaddá válására alkalmazható maradjon. A maximális dugattyúsebesség tehát célszerűen kisebb, mint 1,5 m/sec, kedvező esetben kisebb mint 1 m/sec és legjobb esetben kisebb mint 0,5 m/sec. Abból a célból, hogy biztonságosan ki lehessen küszöbölni az első kamrában levő holttérnek a szivattyúzandó folyadék fojtása utáni második szívólöket alatti feltöltődését, a találmány szerinti berendezésnél a beengedő szelep mozgatható részeinek rugó karakterisztikája, előfeszítése és adott esetben tömegtehetetlensége, valamint az első kamra alakja, úgy vannak megválasztva, hogy a beengedő szelep a készenléti állapotban az első kamrában levő holt-10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2