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Technologien

Wie funktionieren Kolbenmembranpumpen?

Prinzip: Taumelscheibe

Die Welle treibt eine Taumelscheibe an, welche die Drehbewegung der Welle in eine oszillierende Bewegung umwandelt. Diese Oszillation lenkt die Kolben aus und durch den Rückhub füllt sich der Zylinder mit Öl. Das Öl wird beim Druckhub in Richtung Membranrückseite gepumpt. Dieser Druck ist fast identisch mit dem Druck auf der Mediumsseite (=hydraulisch ausgeglichene Membran).

Während des Rückhubs helfen Federn die Membran in ihre ursprüngliche Position zurückzubringen. Während sich die Membran im Saughub befindet, strömt das Medium durch das geöffnete Saugventil in die Membrankammer. Das Druckventil ist geschlossen. Während des Druckhubs öffnet das druckseitige Ventil, das Saugventil schließt. Dies erzeugt die Pumpbewegung. 

Prinzip: Nockenwelle

Die Nockenwelle wird durch je ein Kugellager an den Enden der Welle in Position gehalten. Zwischen diesen Lagern sind Kolben an einem oder drei Nocken befestigt. Diese Kolben sind am anderen Ende an einem federbelasteten Rückschlagventil befestigt. Der komplette Mechanismus ist in ein Schmierölbad eingetaucht.

Wenn sich die Antriebswelle dreht, betätigt jeder Nocken den zugehörigen Kolben. Damit wird die axiale Bewegung in eine lineare Pumpbewegung der an dem Kolben befestigten Membran umgewandelt. Jeder Kolben befindet sich in einer separaten Öl-Kammer, die den Druck des Öls hinter der Membran auf den medienseitigen Druck angleicht.

Beim Vorwärtshub des Kolbens wird das Öl komprimiert, wodurch sich die jeweilige Membran nach außen bewegt und die Flüssigkeit aus dem Pumpenkopf drückt. Wenn sich die Membranen zurückbewegen, wird die Flüssigkeit an der Saugseite des Pumpenkopfs eingelassen. Die Kolben werden nacheinander in gleichmäßigen Sequenzen von der Antriebswelle angesteuert. Das führt zu einer Überlagerung der Hübe und damit zu einem gleichmäßigen, pulsationsarmen Förderstrom.

Prinzip: Asynchrone Konstruktion 

Das Prinzip der „asynchronen Konstruktion“ arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie das Nockenwellenprinzip. Jedoch sind in diesem Fall die Membrane nicht mechanisch an den Kolben befestigt. Die Membranen werden hydraulisch angesteuert. Das ermöglicht viel mehr Leistung bei weniger mechanischer Belastung. Durch das Unter- bzw. Überfüllventil wird die Membrane im hydraulischen Gleichgewicht gehalten. 

Beim Vorwärtshub des Kolbens wird das Öl in der Ventilkammer an der Membran verdichtet und führt zu einer Auslenkung der Membran. Damit wird die Pumpbewegung gesteuert. Dieses System beseitigt die Umweltbedenken von gepackten Kolbenpumpen und sorgt für einen nahezu pulsationsfreien, linearen Förderstrom – ganz ohne Pulsationsdämpfer.