DE10216146A1

DE10216146A1 - diaphragm pump

Info

Publication number: DE10216146A1
Application number: DE10216146A
Authority: DE
Inventors: Peter Jaehn; Bernhard Krumbach
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Jahn Peter 51375 Leverkusen De
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-10-30
Also published as: EP1353069A2; CA2424872A1; US20030194332A1; EP1353069A3; JP2003307178A

Abstract

Es wird eine Membranpumpe mit einem mehrteiligen Pumpenkörper beschrieben. Die Pumpe besteht wenigstens aus drei starren Platten (201, 203, 205) und wenigstens zwei zwischen diesen Platten (201, 203, 205) angeordneten, elastischen Membranen (204, 202), wobei die Platten (201, 203, 205) insbesondere eine Pumpkammer (211) und mindestens zwei Absperrkammern (210, 212) mit je einer Einlass- (240) und einer Auslassöffnung (241) für das Fördergut bilden, und die Pumpkammern (211) und Absperrkammern (210, 212) zusammen mit einem Einlasskanal (207) den Verbindungskanälen (208) und (209) sowie einem Auslasskanal (206) einen Durchlasskanal bilden, wobei die Pumpkammer (211) und die Absperrkammern (210, 212) durch die Membranen (204, 202) in je einen Produktraum (230,231, 232) und einen Steuerraum (220, 221, 222) getrennt sind und die Steuerräume (220, 221, 222) Steuerleitungen (119, 120, 121) aufweisen, die mit einer Steuereinheit (100, 115) verbunden sind.A diaphragm pump with a multi-part pump body is described. The pump consists of at least three rigid plates (201, 203, 205) and at least two elastic membranes (204, 202) arranged between these plates (201, 203, 205), the plates (201, 203, 205) in particular one Form the pump chamber (211) and at least two shut-off chambers (210, 212), each with an inlet (240) and an outlet opening (241) for the material to be conveyed, and the pump chambers (211) and shut-off chambers (210, 212) together with an inlet channel ( 207) the connecting channels (208) and (209) and an outlet channel (206) form a passage channel, the pump chamber (211) and the shut-off chambers (210, 212) through the membranes (204, 202) each in a product space (230, 231, 232) and a control room (220, 221, 222) are separated and the control rooms (220, 221, 222) have control lines (119, 120, 121) which are connected to a control unit (100, 115).

Description

In chemischen Forschungslaboratorien werden chemische Reaktionen in 100 ml- Glasgefäßen durchgeführt. Für derartige Reaktionen muss der zusätzliche apparative Aufwand und somit die apparativen Kosten für einen Versuchsaufbau möglichst gering gehalten werden. Für eine kontinuierlich - oder auch diskontinuierlich - arbeitende Versuchsanlage werden Dosier- und Förderpumpen benötigt, die sehr kompakt, verstopfungsunempfindlich und reproduzierbar kleine Substanzmengen im Bereich von kleiner 1 ml pro Minute dosieren können. In den Laboratorien werden in kurzen Zeitabständen unterschiedliche Reaktionen durchgeführt, dadurch ändern sich die Versuchsbedingungen und auch die eingesetzten Chemikalien, so dass viele Stoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften möglichst mit einem Pumpentyp genau dosiert werden muss. Die Dosiergenauigkeit der Pumpen definiert sich im wesentlichen aus der Kurzzeitgenauigkeit. Dabei müssen die zu dosierenden Substanzen in kurzen Zeitabständen (Sekunden oder Minuten) mit geringem Fehler reproduzierbar dosiert werden. In chemical research laboratories, chemical reactions are carried out in 100 ml Glass vessels performed. For such reactions, the additional equipment Effort and thus the equipment costs for an experimental setup if possible be kept low. For a continuous - or discontinuous - working pilot plant dosing and feed pumps are needed, which are very compact, resistant to constipation and reproducible small amounts of substance in the Can dose from less than 1 ml per minute. In the laboratories, in carried out different reactions at short intervals, this changes the test conditions and also the chemicals used, so many Fabrics with different properties, if possible, with one pump type must be dosed. The dosing accuracy of the pumps is defined in the essential from the short-term accuracy. The substances to be dosed in short time intervals (seconds or minutes) reproducible with little error be dosed.

Insbesondere werden für derartige Aufgaben bekannte Kolben- oder Membranpumpen eingesetzt. Bei diesen Pumpentypen handelt es sich um oszillierende Verdrängerpumpen. Diese Pumpen arbeiten nach dem Verdrängungsprinzip und sind mit Rückschlagventilen auf der Pumpensaug- und -druckseite ausgerüstet. Eine Dosiermengenänderung erfolgt durch Variation des Kolben- oder Membranhubes, so dass ein verändertes Totraumvolumen je nach eingestelltem Hub im Pumpenkopf entsteht. Die Rückschlagventile nehmen entscheidend Einfluss auf die Pumpfunktion und die Dosiergenauigkeit der Pumpen. In particular, known piston or for such tasks Diaphragm pumps used. These types of pumps are oscillating Displacement pumps. These pumps work on the displacement principle and are included Check valves equipped on the pump suction and pressure side. A The dosage is changed by varying the piston or diaphragm stroke so that a changed dead space volume depending on the stroke set in the pump head. The check valves have a decisive influence on the pump function and the Dosing accuracy of the pumps.

Das führt dazu, dass ein reproduzierbares Dosieren kleinster Flüssigkeitsmengen direkt von der Funktionstüchtigkeit der produktberührten Pumpenventile abhängt. Die Öffnungs- und Schließfunktion der Ventile sind abhängig von der Dichte und Viskosität der zu fördernden Substanz, deshalb ist ein reproduzierbares und substanzunabhängiges Schließen bzw. Öffnen nicht gewährleistet und es kommt zu Dosierabweichungen, insbesondere innerhalb kleiner Zeitabschnitte (Kurzzeitgenauigkeit). Des weiteren ist der Weg des Schließkörpers in den Rückschlagventilen nicht linear, der z. B. kugelige Schließkörper beschreibt eine Taumelbewegung bis er im Dichtsitz liegt und den Substanzdurchgang versperrt. Es ist bekannt, dass vorzugsweise Kugelrückschlagventile in Kolben- und Membranpumpenköpfen eingesetzt werden. Die Veränderung der Pumpleistung erfolgt durch Veränderung des Hubes, so dass die Kolben oder Membranen nicht mehr den maximalen Hubweg durchlaufen und dadurch auch das Ansaugverhalten verschlechtert wird. This leads to a reproducible dosing of the smallest amounts of liquid depends directly on the functionality of the pump valves in contact with the product. The opening and closing functions of the valves depend on the density and Viscosity of the substance to be pumped, which is why a reproducible and Substance-independent closing or opening is not guaranteed and it happens Dosing deviations, especially within small time periods (short-term accuracy). Furthermore, the path of the closing body in the check valves is not linear, the z. B. spherical closing body describes a wobbling movement until it is in the sealing seat lies and blocks the passage of substance. It is known that preferably Ball check valves can be used in piston and diaphragm pump heads. The The pump power is changed by changing the stroke so that the Pistons or membranes no longer go through the maximum stroke and this also worsens the suction behavior.

Insbesondere wird beim Dosieren flüssiger Substanzen mit unterschiedlicher Viskosität und oder Dichte immer eine abhängige Schließzeit der Rückschlagventile initiiert, was zur Erhöhung des Dosierfehlers führt. In particular, when dosing liquid substances with different Viscosity and or density always a dependent closing time of the check valves initiated, which leads to an increase in the dosing error.

Die bekannten Kolben- und Membranpumpen werden über ein Getriebe mit Nocken- bzw. Exzenterwelle angetrieben. Die direkte Kopplung dieser Pumpen mit dem Antrieb führt zu großen Geräteabmessungen, deren Bauform für viele miniaturisierte Versuchsanlagen zu groß ist. Die mechanischen Antriebe müssen präzise gefertigt werden und erhöhen die Investitionskosten. Pulsierende Verdrängerpumpen werden auch mit Magnetantrieben ausgerüstet. Dadurch sind die Bauabmessungen dieser Pumpentypen geringfügig kleiner und die Pumpen besitzen ein konstantes Totvolumen im Pumpenkopf. The well-known piston and diaphragm pumps are driven by a gear with cam or eccentric shaft driven. The direct coupling of these pumps with the Drive leads to large device dimensions, the design of which is miniaturized for many Test facilities is too large. The mechanical drives must be manufactured precisely and increase the investment costs. Pulsating displacement pumps are also equipped with magnetic drives. This makes the building dimensions of this Pump types slightly smaller and the pumps have a constant one Dead volume in the pump head.

Es sind Mikrosystempumpen bekannt, mit denen sehr kleine Flüssigkeitsmengen gefördert werden können. Die Mikropumpen sind sog. Präzisionspumpen deren Funktion bei geringsten produktseitigen Verunreinigung nicht mehr gewährleistet ist. Die Strömungskanäle und Verdrängerräume innerhalb der Mikropumpenköpfe besitzen Abmessungen von wenigen µ-Metern. Verunreinigte Produkte verstopfen Strömungskanäle sofort, oder blockieren die dynamisch bewegten Pumpenteile, so dass ein Dosiervorgang schnell unterbrochen werden kann. Kleine Produktkanäle lassen ein Fördern und Dosieren von viskosen Substanzen nicht zu, weil der Druckverlust zu groß ist. Microsystem pumps are known with which very small amounts of liquid can be used can be promoted. The micropumps are so-called precision pumps Function with the slightest contamination on the product side is no longer guaranteed. The flow channels and displacement spaces within the micropump heads have dimensions of a few µ meters. Clog contaminated products Flow channels immediately, or block the dynamically moving pump parts, so that a dosing process can be interrupted quickly. Leave small product channels Pumping and dosing of viscous substances does not lead to pressure loss is too big.

Es sind verschiedene Mikromembranpumpen bekannt, die aufgrund von piezoelektrischen bzw. thermopneumatischen Antrieben sehr kleine bauliche Abmessungen haben und dadurch kleine Substanzmengen dosieren können. In der Patentschrift DE 44 02 119 C2 wird eine Mikromembranpumpe beschrieben, die ebenfalls thermisch angetrieben wird. Diese Antriebssysteme funktionieren immer nach dem Prinzip einer thermisch initiierten Volumenausdehnung auf einer Membranseite, so dass die Fördermembran der Pumpe durch die Auslenkung eine Pumpwirkung erzeugt. Mit diesen Antriebssystemen können keine größeren Differenzdrücke überwunden werden um z. B. eine flüssige Substanz in einen unter höheren Druck stehenden Behälter zu dosieren. Desweiteren neigen diese Pumpen zur Verstopfung, so dass der betriebliche Einsatz in chemischen Laboratorien nicht zufriedenstellend ist und in präparativen chemischen Laboratorien derartige Pumpen nicht zu Einsatz kommen. Various micromembrane pumps are known, which are due to Piezoelectric or thermopneumatic drives have very small structural dimensions and can dose small amounts of substance. In the patent specification DE 44 02 119 C2 describes a micromembrane pump that is also thermal is driven. These drive systems always work on the principle a thermally initiated volume expansion on a membrane side, so that the Delivery membrane of the pump generates a pumping effect by the deflection. With these drive systems cannot overcome larger differential pressures be around z. B. a liquid substance in a container under higher pressure to dose. Furthermore, these pumps tend to become blocked, so that the operational use in chemical laboratories is unsatisfactory and in preparative chemical laboratories such pumps are not used.

Mikrosystempumpen, sogenannte Zahnringpumpen arbeiten mit hohen Drehzahlen und erzeugen im Ringspalt einen Druck. Während des Druckaufbaues im ableitenden Bereich der Pumpe erfolgt eine Rückströmung in den ansaugenden Bereich, insbesondere aufgrund der mechanischen Toleranzen von Rotor und Stator der Pumpe, so dass der Pumpenwirkungsgrad stark reduziert wird. Aufgrund der geringen Antriebsleistung der Mikrosystempumpen ist das reproduzierbare Dosieren von niederviskosen Substanzen gegen hohen Druck in der Regel nicht gewährleistet. Microsystem pumps, so-called gerotor pumps, work at high speeds and create pressure in the annular gap. During pressure build-up in discharge area of the pump, there is a backflow into the suction area, especially due to the mechanical tolerances of the rotor and stator of the pump, so the pump efficiency is greatly reduced. Because of the low The driving power of the microsystem pumps is the reproducible dosing of Low-viscosity substances against high pressure are generally not guaranteed.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Pumpe zu entwickeln, die stark miniaturisiert ist, kleine Volumenmengen, z. B. von 5 µl bis 1000 µl/Hub und pro Zeiteinheit, fördert und eine hohe Kurzzeit-Dosiergenauigkeit besitzt. Die Pumpe soll ein gutes Ansaugverhalten haben und gegen Druck fördern, so dass selbst im nicht gefluteten Zustand des Pumpenkopfes ein Fördern gegen Druck möglich ist. Das Dosieren von Substanzen mit unterschiedlicher Dichte soll keinen wesentlichen Einfluss auf die Fördergenauigkeit und das Dosierverhalten haben. Die Störanfälligkeit gegen Verstopfung durch Produktverunreinigungen soll wesentlich herabgesetzt werden, so dass auf zusätzliche Feinfilter, auf der Ansaugseite der Pumpe, verzichtet werden kann. Erforderliche Saug- und Druckventile des Pumpenkopfes sollen dichteunabhängig, reproduzierbar öffnen und schließen und insbesondere im geschlossenen Zustand gegen Gasdruck dicht sein, so dass während des Pumpens keine Rückströmung erfolgt, ein hoher Wirkungsgrad erzielt und dadurch ein genaues Pumpen gegen Druck ermöglicht wird. Die Dosierleistung der zu fördernden Volumenströme muss einfach einstellbar bzw. variierbar sein und soll insbesondere bis zu 10 µl/Hub betragen. Die Pumpe soll insbesondere aufgrund unterschiedlicher Korrosionsanforderungen in der chemischen Industrie aus diversen resistenten Werkstoffen preiswert herstellbar sein. Aufgrund der gelegentlich rauhen Betriebsbedingungen sollten Reparatur und Wartung einfach und preiswert sein. Therefore, the invention has for its object to develop a pump that is strongly miniaturized, small volumes, e.g. B. from 5 ul to 1000 ul / stroke and per unit of time, promotes and has a high short-term dosing accuracy. The pump should have a good suction behavior and promote against pressure, so that even in pumping against pressure is possible when the pump head is not flooded. The dosing of substances with different densities is not intended to be essential Influence the delivery accuracy and the dosing behavior. The Susceptibility to constipation due to product contamination should be significantly reduced so that there is no need for additional fine filters on the suction side of the pump can be. Required suction and pressure valves of the pump head should independent of density, reproducible opening and closing and especially in the closed Condition to be tight against gas pressure so that none during pumping Backflow takes place, a high degree of efficiency is achieved and therefore precise pumping against pressure is made possible. The dosing capacity of the volume flows to be conveyed must be easily adjustable or variable and should in particular be up to 10 µl / stroke be. The pump is said to be particularly different Corrosion requirements in the chemical industry from various resistant materials inexpensive be producible. Due to the occasional harsh operating conditions Repair and maintenance should be simple and inexpensive.

Des weiteren sollen Investitionsvorteile gegenüber dem Stand der Technik deutlich sichtbar werden. Die Auslegung der Steuerung oder Antriebstechnik soll keinen Einfluss auf die Pumpenkopfgröße und die Integrationsmöglichkeit in einen miniaturisierten Versuchsanlagenaufbau nehmen. Die Pumpe soll modular aufgebaut sein, so dass durch entsprechende Ergänzungen oder Austausch von Modulteilen, die Dosierpumpe einfach modifiziert werden kann. Die Änderung der Dosierleistung sollte erfolgen, ohne dass der Verdrängerweg der Membran bzw. des Kolbens im Pumpenkopf das Totvolumen vergrößert, so dass das angesaugte Flüssigkeitsvolumen zu jeder Zeit vollständig aus dem Pumpenkopf verdrängt wird. Furthermore, investment advantages should be clear compared to the prior art become visible. The control or drive technology should not be designed Influence on the pump head size and the possibility of integration into one take miniaturized test facility. The pump should be modular, so that through appropriate additions or exchange of module parts that Dosing pump can be easily modified. The change in dosing performance should take place without the displacement path of the membrane or the piston in the Pump head increases the dead volume so that the aspirated liquid volume increases is completely pushed out of the pump head at any time.

Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch einen modular lamellenartig aufgebauten pneumatisch angetriebenen Pumpenkopf, der aus mindestens drei starren Lamellen (Platten) besteht und im Bereich der einzelnen Trennebene der mittleren Platte und der jeweils angrenzenden benachbarten Platten mindestens eine konkave Vertiefung vorhanden ist und jede Vertiefung von einer elastischen Membran vollständig überdeckt wird und die Membran auf der einen Seite Teil des Produktraumes der Pumpe ist und die andere Seite Teil des Steuerraumes ist. Die Vertiefungen ein- oder beidseitig der Membran bilden den max. Weg um den die elastische Membran ausgelenkt werden kann. The object was achieved according to the invention by a modular lamella constructed pneumatically driven pump head, which consists of at least three rigid Slats (plates) and in the area of the individual parting plane of the middle Plate and the adjacent adjacent plates at least one concave Depression is present and each depression is made of an elastic membrane is completely covered and the membrane on one side is part of the product space the pump and the other side is part of the control room. The wells or on both sides of the membrane form the max. Way around the elastic membrane can be deflected.

Gegenstand der Erfindung ist eine Membranpumpe mit einem mehrteiligen Pumpenkörper, wenigstens umfassend drei starre Platten und je eine zwischen diesen Platten angeordnete elastische Membran, wobei die Platten mindestens eine Pumpkammer und mindestens zwei Absperrkammern, insbesondere in einer räumlichen Form eines abgestumpften Kugelabschnitts einer Kugelzone (Kalotten), Zylinders oder Kegels, mit je einer Einlass- und einer Auslassöffnung für das Fördergut bilden, und die Pump- und Absperrkammern über Verbindungskanäle miteinander verbunden sind, und zusammen mit einem Einlasskanal, den Verbindungskanälen sowie einem Auslasskanal einen Durchlasskanal bilden, dadurch gekennzeichnet dass die Pump- und Absperrkammern durch die Membranen in je einen Produktraum und einen Steuerraum geteilt sind und die Steuerräume Steuerleitungen aufweisen, die mit einer Steuereinheit verbunden sind. The invention relates to a diaphragm pump with a multi-part Pump body, at least comprising three rigid plates and one between each of these plates arranged elastic membrane, the plates at least one pumping chamber and at least two shut-off chambers, in particular in a spatial form of a truncated spherical section of a spherical zone (spherical cap), cylinder or cone, with one inlet and one outlet opening for the material to be conveyed, and the Pump and shut-off chambers are connected to one another via connecting channels, and together with an inlet duct, the connecting ducts and one Outlet channel form a passage channel, characterized in that the pump and Isolation chambers through the membranes into one product space and one Control room are divided and the control rooms have control lines with a Control unit are connected.

Der Steuerraum wird bei pneumatischer Ansteuerung insbesondere über einen Kanal, der durch die jeweilige äußere Platte geführt ist, mit z. B. einer elektro-pneumatischen Steuereinheit, die in einer Nebenleitung z. B. einen Vakuumerzeuger hat, verbunden, um eine alternierende Druck- oder Vakuumbeaufschlagung des Steuerraumes zu ermöglichen. Ebenso ist es möglich, eine hydraulische Flüssigkeit zur Druck- und Zugbeaufschlagung des Steuerraumes zu verwenden. Gemäß eines Steuerprogramms, welches mindestens vier hintereinander ablaufende Steuerschritte mit jeweils zugehörendem Zeitglied hat, werden beispielsweise die Membranen in den Pump- und Absperrkammern verformt, so dass sich alternierend der Steuer- oder der Produktraum vergrößert bzw. verkleinert. Die Membran öffnet oder verschließt gleichzeitig die im Membranbereich liegende Ein- und Auslassöffnung der Kammern, so dass beim Schließvorgang mindestens die produktberührten Zuführkanäle- dicht verschlossen sind und bei vorgegebener Steuerung mindestens eine, der in Strömungsrichtung liegenden Membranen eine reproduzierbare Volumenverdrängung erzeugt. Die Steuereinheit ist insbesondere aufgrund des erforderlichen Miniaturisierungsgrades dezentral angeordnet und bei pneumatischer Steuerung z. B. mit flexiblen Schläuchen mit dem Pumpenkopf verbunden. In the case of pneumatic control, the control room is opened in particular via a channel, which is guided through the respective outer plate, with z. B. an electro-pneumatic Control unit, the z. B. has a vacuum generator connected, to alternate pressurization or vacuum application to the control room enable. It is also possible to use a hydraulic fluid for pressure and To use train control. According to a tax program, which has at least four sequential control steps with each has associated timer, for example, the membranes in the pump and Shut-off chambers deformed, so that the control or the Product space enlarged or reduced. The membrane opens or closes at the same time the inlet and outlet opening of the chambers in the membrane area, so that During the closing process, at least the product channels in contact with the product are sealed are closed and for a given control at least one that in Diaphragms in the flow direction produce a reproducible volume displacement. The control unit is required in particular because of the Miniaturization degrees arranged decentrally and with pneumatic control z. B. with flexible Hoses connected to the pump head.

Unter Steuereinheit wird hier eine Kombination aus elektronischer Steuerung und Aktoren verstanden, z. B. elektro-pneumatische Schaltventile, die auf einem Druckluft-/Vakuumverteiler montiert sind, welcher einen in einer Nebenleitung befindlichen pneumatischen Unterdruckerzeuger hat. Die elektronische Steuerung und die Aktoren können z. B. zusammen in ein Gehäuse montiert sein. Die elektro-pneumatischen Ventile werden mittels eines Steuerprogramms bedient, um eine exakte Folge von Arbeitschritten für den Pumpvorgang durchzuführen. A combination of electronic control and Understood actuators, e.g. B. electro-pneumatic switching valves on a Compressed air / vacuum distributors are installed, one in a secondary line pneumatic vacuum generator located. The electronic control and the Actuators can e.g. B. assembled together in a housing. The electro-pneumatic valves are operated by means of a control program to ensure an exact sequence of work steps for the pumping process.

Insbesondere sind die Absperr- und Pumpkammern randseitig durch die eingelegten und verpressten Membranen abgedichtet. In particular, the shut-off and pumping chambers are on the edge by the inserted and pressed membranes sealed.

Bevorzugt ist eine Ausführung, bei der jede Absperr- und Pumpkammer eine einzeln zugeordnete Membran hat und die Membranen zwischen die Platten eingelegt sind. Durch z. B. Verschrauben der Platten werden die Membranen eingeklemmt um in den Trennebenen der Platten die druckbeaufschlagten Steuer- und Produkträume nach außen dicht zu verschließen. An embodiment is preferred in which each shut-off and pumping chamber is an individual one has assigned membrane and the membranes are inserted between the plates. By z. B. screwing the plates, the membranes are clamped around in the Partition planes of the plates follow the pressurized control and product rooms tightly sealed on the outside.

Das Einklemmen der Membranen zwischen den Platten hat für den Anwender im Reparaturfall Vorteile, so dass bei einem eventuellen Defekt des Pumpenkopfes nur die kleine Teilmembran ausgetauscht werden muss und erhebliche Materialkosten eingespart werden. Eine Zuordnung der Teilmembran zur jeweiligen Kammer, ermöglicht eine standardisierte Membranfertigung und verringert die Fertigungskosten. Clamping the membranes between the plates has for the user Repair case advantages, so that in the event of a possible defect in the pump head only the small sub-membrane has to be replaced and considerable material costs be saved. An assignment of the sub-membrane to the respective chamber, enables standardized membrane production and reduces the Production costs.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Pumpe, hat mindestens im Produktraum der Pumpkammer eine Nut, die den Scheitelpunkt der Pumpkammer mit der Auslassöffnung der Pumpkammer verbindet. A preferred embodiment of the pump has at least in the product space Pumping chamber a groove that connects the apex of the pumping chamber with the Pump chamber outlet connects.

Die verbindende Nut, vom Scheitelpunkt zur Auslassöffnung der Pumpkammer erhöht die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit des Fördervorgangs, indem ein vollständiger Abfluss des Dosiervolumens gewährleistet wird. Die Nut bildet einen ableitenden Sammelkanal für das Dosiergut und kompensiert Verformungsdifferenzen der elastischen Membran. Zwischen Einlass der Kammer und Nut muss eine Fläche vorhanden sein, so dass die Membran die Einlassöffnung der Kammer zur Nut abdichten kann. Die Nut kann in einfachster Ausführung ein gestreckter Kanal sein, die Nut kann aber auch in der Vertiefung eine verzweigte Kontur besitzen. The connecting groove, from the apex to the pump chamber outlet increases the accuracy and reproducibility of the funding process by using a complete discharge of the dosing volume is guaranteed. The groove forms one dissipating collecting channel for the dosing and compensated Deformation differences of the elastic membrane. There must be one between the inlet of the chamber and the groove Surface to be in place so that the membrane is the inlet opening of the chamber to the groove can seal. In its simplest form, the groove can be an elongated channel, the groove can also have a branched contour in the recess.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Pumpe, ist der Steuerdruck auf der Membran in allen Steuerräumen mindestens um 0,1 bar höher einstellbar, als der herrschende Druck am Auslasskanal, bevorzugt ist der Steuerdruck mindestens um 0,5 bar höher und besonders bevorzugt ist der Steuerdruck um 1 bar höher als der Druck am Auslasskanal. In a further preferred embodiment of the pump, the control pressure is on the membrane in all control rooms can be set at least 0.1 bar higher than the prevailing pressure at the outlet channel, the control pressure is preferably at least around 0.5 bar higher and particularly preferably the control pressure is 1 bar higher than that Outlet port pressure.

Der höhere Differenzdruck zwischen Auslasskanal und steuerseitigem Druck stellt das dichte Verschließen der jeweiligen Einlassöffnungen in den Kammern durch die Membran sicher. The higher differential pressure between the outlet duct and the control side pressure provides the tight sealing of the respective inlet openings in the chambers by the Membrane safe.

Die Membranen bestehen bevorzugt aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomer, Silikon, Viton, Teflon oder einem EPDM-Kautschuk. The membranes preferably consist of an elastic material, in particular an elastomer, silicone, Viton, Teflon or an EPDM rubber.

Besonders vorteilhaft ist eine bevorzugte Ausführung der Pumpe, bei der mehrere Absperrkammern eine gemeinsame Membran aufweisen. A preferred embodiment of the pump, in which several Shut-off chambers have a common membrane.

Eine bevorzugte Ausführung der Membranpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe aus mindestens drei Platten besteht und die Pump- und Absperrkammern durch Vertiefungen in den Platten gebildet sind. A preferred embodiment of the diaphragm pump is characterized in that the pump consists of at least three plates and the pumping and isolating chambers are formed by depressions in the plates.

In einer besonders bevorzugten Bauform besteht die Pumpe aus mindestens drei Platten und die Pump- und Absperrkammern sind durch Vertiefungen in einer mittleren Platte gebildet. In a particularly preferred design, the pump consists of at least three Plates and the pumping and shut-off chambers are in one by depressions middle plate formed.

Eine andere besonders bevorzugte Form der Membranpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe aus mindestens drei Platten besteht und die Pump- und Absperrkammern durch Vertiefungen in den äußeren Platten gebildet sind. Another particularly preferred form of the diaphragm pump is thereby characterized in that the pump consists of at least three plates and the pump and Isolation chambers are formed by recesses in the outer plates.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die der Membrane gegenüberliegende Wand des Steuerraums mindestens in der Pumpkammer ein Ausgleichsvolumen, insbesondere eine flächige Vertiefung auf, in die sich die Membrane bei Unterdruck im Steuerraum anschmiegt. In a preferred embodiment, the membrane opposite Wall of the control room at least in the pumping chamber a compensation volume, in particular a flat recess, in which the membrane is under negative pressure nestles in the control room.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Membranpumpe beträgt das Ausgleichsvolumen höchstens 100% des jeweiligen zugehörenden Produktraumvolumens, bevorzugt beträgt das Ausgleichsvolumen höchstens 20%, und besonders bevorzugt beträgt das Ausgleichsvolumen höchstens 10% des Produktraumvolumen. In a particularly preferred embodiment of the diaphragm pump, this is Compensation volume at most 100% of the respective belonging Product space volume, preferably the compensation volume is at most 20%, and the compensation volume is particularly preferably at most 10% of the Product volume.

Typischerweise sind die Produkträume der Absperrkammern kleiner als der Produktraum der Pumpkammer ausgeführt. Typically, the product spaces of the containment chambers are smaller than that Product chamber of the pump chamber executed.

Der Mittenabstand des jeweils benachbarten Einlasses und des Auslasses jeder Pump- oder Absperrkammer beträgt das zwei- bis zehnfache des größten hydraulischen Durchmessers der jeweiligen Einlass- oder Auslassöffnung, bevorzugt beträgt der Mittenabstand das zweifache bis fünffache und besonders bevorzugt das zwei- bis dreifache. The center-to-center distance of the adjacent inlet and outlet of each Pump or shut-off chamber is two to ten times the largest hydraulic diameter of the respective inlet or outlet opening, preferred the center distance is twice to five times and particularly preferably that two to three times.

Der definierte Mittenabstand ist ein wichtiges Funktionsmaß der Kammern. Er sorgt für ein dichtes Verschließen der zu- und abführenden Kanäle bzw. Öffnungen und erhöht das reproduzierbare Fördern von gasförmigen oder flüssigen Substanzen und nimmt Einfluss auf den Miniaturisierungsgrad. The defined center distance is an important functional dimension of the chambers. He cares for tightly closing the supply and discharge channels or openings and increases the reproducible delivery of gaseous or liquid substances and influences the degree of miniaturization.

Die Verbindungskanäle zwischen der Pumpkammer und den Absperrkammern sind in einer bevorzugten Ausführung gerade ausgebildet und weisen ein Verhältnis von Kanallänge zum jeweiligen hydraulischen Durchmesser der Kanäle von höchstens 20, bevorzugt höchstens 10, besonders bevorzugt höchstens 5, auf. The connecting channels between the pumping chamber and the isolation chambers are straight in a preferred embodiment and have a ratio of Channel length to the respective hydraulic diameter of the channels of at most 20, preferably at most 10, particularly preferably at most 5.

Das geringe Totraumvolumen zwischen Pump- und Absperrkammern verbessert die Ansaugleistung der pneumatischen Pumpe. The small dead space volume between the pump and shut-off chambers improves the Suction power of the pneumatic pump.

Die Platten der Membranpumpe sind zu Reinigungs- und Reparaturzwecken vorzugsweise lösbar miteinander verbunden. The diaphragm pump plates are for cleaning and repair purposes preferably releasably connected.

Eine dezentrale elektro-pneumatische Steuereinheit ermöglicht bevorzugt auch eine synchrone Ansteuerung mehrerer Pumpenköpfe, so dass im parallelen Betrieb mehrerer Pumpen nur eine Steuereinheit notwendig ist. A decentralized electro-pneumatic control unit preferably also enables one synchronous control of several pump heads, so that in parallel operation multiple pumps, only one control unit is necessary.

Durch die erfindungsgemäße Membranpumpe mit dezentraler elektro-pneumatischer Steuereinheit ist ein wirtschaftlicher Einsatz bei gleichzeitig niedrigen Investitionskosten im Forschungsbereich möglich. Das wird insbesondere sichtbar, wenn wechselnde Aufgabenstellungen unterschiedlich große Förderströme verlangen, die mit einem Pumpenkopftyp nicht abgedeckt werden können. Bei unterschiedlich großen Förderströmen muss nur der Pumpenkopf ausgetauscht werden, während der Steuerungsteil unverändert bleibt. Der Austausch des Pumpenkopfes erfolgt durch einfaches Abklemmen der pneumatischen Steuerleitungen. Through the diaphragm pump according to the invention with a decentralized electro-pneumatic Control unit is an economical use with low at the same time Investment costs in the research area possible. This is particularly evident when changing tasks require different flow rates, which with a pump head type cannot be covered. With different sizes Only the pump head needs to be replaced during the flow Control part remains unchanged. The pump head is replaced by easy disconnection of the pneumatic control lines.

Die Steuerung für das Fördern mit der Membranpumpe ist bevorzugt so durchzuführen, dass ein Förderhub aus mindestens vier einzelnen hintereinander folgenden Steuerschritten besteht und jeder einzelne Steuerschritt mit einem zwischengeschalteten konstanten oder variierbaren Zeitglied zum darauf folgenden Steuerschritt getrennt ist und die Förder- bzw. Dosierleistung der Pumpe durch das Verändern von mindestens einem Zeitglied verändert werden kann. The control for the delivery with the diaphragm pump is preferably this way carry out a delivery stroke of at least four individual consecutive ones Control steps exist and each individual control step with one interposed constant or variable timing element to the subsequent control step is separated and the delivery or metering capacity of the pump by changing at least one timer can be changed.

Die zwischen den Steuerschritten eingeflochtenen Zeitglieder stellen sicher, dass die pneumatisch ausgelösten Teilschritte des Pumphubes exakt und vollständig durchgeführt werden und die einzelnen Schritte reproduzierbar ablaufen. Das synchrone Verändern aller Zeitglieder zur Regulierung der Förderleistung sorgt für eine einfache bedienerfreundliche Handhabung der Pumpe. The timers interwoven between the control steps ensure that the Pneumatically triggered sub-steps of the pump stroke exactly and completely be carried out and the individual steps are reproducible. The synchronous Changing all timers to regulate the delivery rate ensures a easy, user-friendly handling of the pump.

Die zur Steuerung gehörenden Zeitglieder betragen vorzugsweise T > 0,1 Sekunden bis 100 Sekunden, bevorzugt liegt der Bereich bei T > 0,3 Sekunden bis 30 Sekunden und besonders bevorzugt beträgt das Zeitglied T > 0,5 Sekunden bis 10 Sekunden. The timing elements belonging to the control are preferably T> 0.1 seconds to 100 seconds, preferably the range is T> 0.3 seconds to 30 seconds and particularly preferably the timer T is> 0.5 seconds to 10 seconds.

Die Zeitglieder stellen sicher, dass die schnellen elektronischen Steuerungs-Signale (Signallaufzeit) die langsameren pneumatischen Arbeitsvorgänge zur Auslenkung der Membranen und dadurch die hydraulischen Verdrängungsvorgänge auf der produktberührten Seite der Membran nicht vorzeitig abgebrochen werden. Insbesondere wenn viskose Substanzen gefördert werden, benötigen die fluiddynamischen Vorgänge mehr Zeit als die elektronisch ausgelösten Signale der Steuerung. The timers ensure that the fast electronic control signals (Signal runtime) the slower pneumatic work processes for deflection of the membranes and thereby the hydraulic displacement processes on the side of the membrane in contact with the product cannot be broken off prematurely. In particular if viscous substances are conveyed, the fluid dynamic ones are required Processes more time than the electronically triggered signals from the controller.

Der Dosierzyklus besteht bevorzugt aus mindestens vier Steuerschritten und hat mindestens zwei unterschiedliche Zeitglieder, von denen nur ein Zeitglied veränderbar ist und zur Regulierung des Pumpenzyklus benutzt wird. The dosing cycle preferably consists of at least four control steps and has at least two different time elements, of which only one time element can be changed and used to regulate the pump cycle.

Zur Optimierung des Pumpzyklusses einer erfindungsgemäßen Pumpe können die pneumatischen Öffnungs- und Schließvorgänge der Membranen in den Absperrkammern mit einem nicht verstellbaren kleineren Zeitglied versehen werden und ein variierbares Zeitglied für die AUF/ZU-Schaltung der mittleren größeren Pumpkammer genutzt werden. To optimize the pump cycle of a pump according to the invention, the pneumatic opening and closing of the membranes in the Barrier chambers are provided with a non-adjustable smaller timer and a Variable timer for the ON / OFF switching of the medium-sized ones Pump chamber can be used.

Zwei verschiedene Zeitglieder sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Volumen der Absperrkammern kleiner ist als das Volumen der Pumpkammer. Two different timing elements are particularly advantageous if that The volume of the shut-off chambers is smaller than the volume of the pump chamber.

Jedes Zeitglied ist in einer besonders bevorzugten Betriebsweise größer als die benötigte Schaltzeit der zugeordneten elektro-pneumatischen Mehrwege-Ventile. In a particularly preferred mode of operation, each timing element is larger than that required switching time of the assigned electro-pneumatic multi-way valves.

An der elektronischen und der elektro-pneumatischen Steuereinheit sind bevorzugt mindestens zwei Membranpumpen parallel angeschlossen. On the electronic and the electro-pneumatic control unit are preferred at least two diaphragm pumps connected in parallel.

Eine elektro-pneumatische Steuereinheit kann parallel mehrere Membranpumpen ansteuern, so dass die Pumpen mit gegebenenfalls unterschiedlichen großen Pumpkammern synchron verschiedene Substanzen in unterschiedlicher Menge zeitgleich dosieren können. An electro-pneumatic control unit can run several diaphragm pumps in parallel control so that the pumps may have different sizes Pump chambers synchronously different substances in different quantities at the same time can dose.

Die Dicke der elastischen Membran ist bevorzugt größer als 0,1 mm und kleiner als 5 mm und die Höhe der Pump- und Absperrkammer im Bereich des Scheitelpunktes der Kammer (größte Ausdehnung über der Membran) ist insbesondere größer als das 2-fache der Membrandicke und kleiner als das 10-fache der Membrandicke. The thickness of the elastic membrane is preferably greater than 0.1 mm and less than 5 mm and the height of the pumping and shut-off chamber in the area of the apex the chamber (greatest extent over the membrane) is in particular larger than that 2 times the membrane thickness and less than 10 times the membrane thickness.

Die konkaven Vertiefungen in den Platten können verschiedene geometrische Formen haben, wie z. B. die eines Zylinders, eines Kugelabschnittes oder eines Kegelstumpfes. The concave recesses in the plates can have different geometrical shapes Have shapes such as B. that of a cylinder, a spherical section or one Truncated cone.

Die Membranpumpe weist bevorzugt für die saug- und druckseitige Absperrkammer kleinere Vertiefungen auf, als für die Pumpkammer, und alle Vertiefungen sind vollständig auf der Produktseite der Membranseite in der mittleren Platten angeordnet. The diaphragm pump preferably has a shut-off chamber on the suction and pressure side smaller recesses than for the pump chamber, and all recesses are completely on the product side of the membrane side in the middle plates arranged.

Eine Variante der Membranpumpe besteht bevorzugt aus einer pneumatisch gesteuerten Pumpkammer, kombiniert mit zwei magnetbetriebenen Ventilen als Absperrkammern. A variant of the diaphragm pump preferably consists of a pneumatic one controlled pump chamber, combined with two solenoid operated valves as Shut-off.

Die in der Pumpe eingesetzten Membranen sind vorzugsweise im Durchmesser um mindestens 20% größer ausgelegt als der gebildete Durchmesser der Kammern in der Trennebene der Platten. The diaphragms used in the pump are preferably around in diameter designed at least 20% larger than the diameter of the chambers formed in the parting plane of the plates.

In einer weiteren alternativ bevorzugten Ausführungsform werden metallische Membranen als Pumpmembran verwendet und eingelegt oder unlösbar mit einer der Teilplatten, insbesondere einer äußeren Platte schweißtechnisch verbunden. In a further alternative preferred embodiment, metallic Membranes used as a pump membrane and inserted or insoluble with one of the Partial plates, in particular an outer plate connected by welding.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform ist ein Pulsationsdämpfer in Strömungsrichtung hinter der druckseitigen Absperrkammer, insbesondere im Bereich des Auslasskanals der Membranpumpe angebracht. In a further special embodiment, a pulsation damper is shown in Flow direction behind the pressure-side shut-off chamber, especially in the area the outlet channel of the diaphragm pump.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform ist die Membranpumpe mit einem integriertem federbelasteten Überströmventil ausgerüstet, um einen internen Produktkreislauf in der Membranpumpe zu erzeugen. Falls der angeschlossene Steuerungsdruck größer ist als der erwünschte Pumpendruck wird eine integrierte Entspannungsmöglichkeit von der Pumpendruckseite zur Pumpensaugseite geschaffen. In a further special embodiment, the diaphragm pump is equipped with a Integrated spring-loaded overflow valve equipped to an internal Generate product cycle in the diaphragm pump. If the connected one Control pressure is greater than the desired pump pressure, an integrated Relaxation possibility created from the pump pressure side to the pump suction side.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung sind in den drei starren Platten mindestens zwei Pumpeneinheiten, bestehend aus zwei Pumpkammern mit zugehörenden vier Absperrkammern, zur Bildung eines Doppel-Membranpumpenkopfes angeordnet. In a further particularly preferred embodiment, the three rigid plates at least two pump units, consisting of two pumping chambers with associated four shut-off chambers, to form a double diaphragm pump head arranged.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Pumpensatz bestehend aus zwei oder mehr Membranpumpen, wobei die erfindungsgemäßen Membranpumpen eine gemeinsame Steuereinheit aufweisen. The invention also relates to a pump set consisting of two or more Diaphragm pumps, the diaphragm pumps according to the invention a have common control unit.

Bevorzugt ist ein Pumpensatz, bei dem die Membranpumpen gemeinsame durchgehende Platten aufweisen. A pump set in which the diaphragm pumps are common is preferred have continuous plates.

Mit der erfindungsgemäßen Membranpumpe mit ansteuerbarem Ansaug- und Druckventil bzw. ansaugseitiger und druckseitiger Absperrkammer können je nach Ausführungsgröße sehr kleine Volumenströme von < 5 µl/Hub bis in den ml-Bereich pro Minute reproduzierbar gefördert werden. Besonders vorteilhaft ist der getrennte Aufbau zwischen eigentlicher Pumpeinheit bzw. Pumpenkopf und der dezentralen elektrischen bzw. elektro-pneumatischen Steuereinheit, dadurch ist der erforderliche Platzbedarf für ein kontinuierlich arbeitendes Fördergerät in einer stark miniaturisierten Versuchsanlage für Screening-Arbeiten sehr gering. Dieses Pumpenprinzip arbeitet ohne mechanisches Getriebe und die benötigten Bauteile des Pumpenkopfes haben keine dynamische Funktion, bis auf das Auslenken der Membran im Bereich der Absperr- und Pumpkammer, so dass selbst für eine miniaturisierte Ausführung der Pumpenbauteile keine Präzisionsfertigung nötig ist. Mechanische Störungseinflüsse sind aufgrund fehlender mechanischer Teile nicht vorhanden und die Fertigungskosten sind für diesen reproduzierbar arbeitenden Membranpumpenkopf erheblich minimiert. Die Pumpe benötigt lediglich eine Strom- und eine Druckluftversorgung um arbeiten zu können; diese sind in jedem Labor vorhanden. With the diaphragm pump according to the invention with controllable suction and Pressure valve or suction-side and pressure-side shut-off chamber can depend on Version size very small volume flows of <5 µl / stroke up to the ml range per Minutes are reproducibly promoted. The separate one is particularly advantageous Structure between the actual pump unit or pump head and the decentralized electrical or electro-pneumatic control unit, this is the required Space requirement for a continuously operating conveyor in a strong miniaturized pilot plant for screening work very small. This pump principle works without mechanical gear and the necessary components of the pump head have no dynamic function, except for the deflection of the membrane in the area the shut-off and pumping chamber, so that even for a miniaturized version the pump components do not require precision manufacturing. mechanical No influences are present due to the lack of mechanical parts and the Manufacturing costs are for this reproducible diaphragm pump head significantly minimized. The pump only needs one current and one Compressed air supply to be able to work; these are available in every laboratory.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Membranpumpe für die Dosierung von sehr kleinen flüssigen Substanzmengen, deren Volumen pro Pumphub wesentlich unter der spezifischen Tropfengröße liegt. Durch das schnelle Aufbringen der pneumatischen Förderenergie auf die Steuerseite der Verdrängermembran der Pumpkammer wird das angesaugte Produktvolumen in der Pumpkammer aus dem Produktraum der Kammer und dem Auslasskanal herausgeschleudert und es bildet sich kein Tropfen an der Abgabestelle der Pumpe. Dadurch wird eine Dosierung von kleinen Flüssigkeitsmengen in ein Reaktionsgemisch zeitlich nicht verzögert und ein Syntheseverlauf wird synchron mit der Dosierung gestartet. The use of the diaphragm pump for dosing is particularly advantageous very small quantities of liquid substance, the volume of which per pump stroke is essential is below the specific drop size. By quickly applying the pneumatic conveying energy on the control side of the displacer membrane Pump chamber is the suctioned product volume in the pump chamber from the Product chamber of the chamber and the outlet channel are thrown out and it forms not a drop at the delivery point of the pump. This will result in a dosage of small amounts of liquid in a reaction mixture are not delayed in time The synthesis process is started synchronously with the dosage.

Das Dosieren von kleinen Substanzmengen bei gegenläufigem Druck ist sehr gut durchführbar, da die Membranen der Absperrkammern und Pumpkammer elastisch sind und die zu- und ableitende Produktkanäle in ZU-Stellung der Kammern gasdicht schließen, so dass über die Gasphase eines angeschlossenes Druckgefäßes kein Stoff über die Auslassseite des Pumpenkopfes auf die Einlassseite der Pumpe zurück gedrückt wird und das Ansaugen bei Normaldruck nicht unterbrochen wird. The dosing of small amounts of substance with opposing pressure is very good feasible because the membranes of the shut-off chambers and pump chamber are elastic and the supply and discharge product channels in the CLOSED position of the chambers close gas-tight so that the gas phase of a connected pressure vessel no substance on the outlet side of the pump head on the inlet side of the pump is pressed back and the suction is not interrupted at normal pressure.

Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist sichtbar, dass aufgrund des geringen Totraums und der dichten Absperr- und Pumpkammer ein zu dosierendes empfindliches Produkt ohne große Verweilzeit und Rückvermischung dem Bestimmungsort zugeführt wird. Another advantage over the prior art is evident that due to the small dead space and the dense shut-off and pumping chamber sensitive product without long dwell time and back mixing Destination is supplied.

Insbesondere im Vergleich zur Mikrostrukturtechnik bieten sich Vorteile aufgrund der im Verhältnis zum Dosiervolumen großen Kanalabmessungen ist die Pumpe wenig empfindlich gegen Verschmutzung. Eine durch Produktverunreinigung hervorgerufene Störung, die sich durch einen größer werdenden Dosierfehler bemerkbar macht, oder zum Versagen der Dosierung der Pumpe führen kann, ist aufgrund der großen Produktkanäle stark reduziert. Produktverunreinigungen können während des Dosierens durch die relativ großen Produktkanäle gespült werden. In particular, compared to microstructure technology, there are advantages due to the channel dimensions, which are large in relation to the dosing volume, is the pump little sensitive to pollution. One due to product contamination caused disturbance, which is noticeable by an increasing dosing error makes, or can lead to failure of the dosage of the pump is due to the large product channels greatly reduced. Product contamination can occur during the Dosing through the relatively large product channels.

Das extrem kleine Hold-up des Pumpenkopfes und das geringe Totraumvolumen sichert ein gutes Ansaugverhalten und ein schnelles reproduzierbares Dosieren, insbesondere bei Anwendungen, die neue pharmazeutische Stoffe betreffen, die im frühen Entwicklungsstadium nur in geringen Mengen verfügbar sind. The extremely small hold-up of the pump head and the small dead space volume ensures good suction behavior and fast, reproducible dosing, especially in applications that relate to new pharmaceutical substances that are used in early developmental stages are only available in small quantities.

Das Einstellen von kleinen Dosierströmen ist besonders einfach, weil das Einstellen der Dosiermenge bei konstanten Verdrängervolumen mit einem zwischengeschalteten Zeitglied in der Steuerung erfolgt. Dadurch können sehr einfach ohne Gegenkontrolle Volumenströme verändert werden. Setting small dosing flows is particularly easy because the setting the dosing quantity with constant displacement volume with a intermediate timer in the controller. This makes it very easy to do without Countercheck volume flows can be changed.

Der lamellenartige Aufbau der Membranpumpe mit integrierten steuerbaren Ventilen, die aufgrund des Pumpprinzips einen pulsierenden Dosierstrom erzeugt, macht es möglich, durch Vervielfachung der Verdrängereinheit und der Ventile den Dosierstrom zu vergleichsmäßigen, wobei die baulichen Abmessungen der Pumpe in der Versuchsanlage sich nicht wesentlich vergrößern. The lamellar structure of the diaphragm pump with integrated controllable Valves, which generates a pulsating metering flow due to the pumping principle it is possible by multiplying the displacement unit and the valves Metering flow to be equal, the structural dimensions of the pump in the The pilot plant is not significantly enlarged.

Für den Anwender bieten sich weitere Betriebsvorteile, dadurch dass die produktberührten Verschleißteile einfach und preiswert ersetzbar sind. There are further operational advantages for the user in that the wear parts that come into contact with the product are simple and inexpensive to replace.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the figures.

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer lamellenartig aufgebauten pneumatischen Membranpumpe mit zugehörender elektro-pneumatischer Steuereinheit und programmierbarer elektronischer Steuerung sowie den Verbindungsleitungen. Fig. 1 shows the schematic structure of a lamellar pneumatic diaphragm pump with associated electro-pneumatic control unit and programmable electronic control and the connecting lines.

Fig. 2 zeigt beispielhaft eine Membranpumpe bei der Vertiefungen in der mittleren Platte eingearbeitet sind und die Pump- und Absperrkammern bilden. Fig. 2 shows an example of a diaphragm pump in which recesses are incorporated in the middle plate and form the pumping and shut-off chambers.

Fig. 3 zeigt einen Pumpenkopf mit separat eingelegten elastischen Membranen für jede Kammer. Fig. 3 shows a pump head with separately inserted elastic membranes for each chamber.

Fig. 4 zeigt eine Anwendung bei der mehrere Pumpen mit einer Steuereinheit verschaltet sind. Fig. 4 shows an application in which several pumps are connected to a control unit.

Fig. 5, 5a zeigen eine Doppel-Membranpumpe mit gemeinsamen Platten. Fig. 5, 5a show a double diaphragm pump with common plates.

Fig. 6 zeigt ausschnittsweise eine Pumpkammer mit Ausgleichsvolumen in der Steuerkammer. Fig. 6 shows a section of a pump chamber with compensation volume in the control chamber.

Fig. 7, 7a zeigen die Anordnung und Ausgestaltung der Nut bzw. des Sammelkanals in z. B. einer Pumpkammer. Fig. 7, 7a show the arrangement and design of the groove or the collecting channel in z. B. a pump chamber.

Fig. 8 zeigt eine Pumpe mit Kammern in den äußeren Platten. Fig. 8 shows a pump with chambers in the outer plates.

Fig. 9, 9a zeigen Ausführungen der Membranpumpe mit Kammern in der inneren Platte. Fig. 9, 9a show embodiments of the diaphragm pump chambers in the inner plate.

Examples example 1

In Fig. 1 ist eine Membranpumpe 200 im Querschnitt mit zugehöriger Steuerung 100 und Gehäuse sowie Pneumatikverteiler 115 dargestellt. Im Gehäuse sind elektronische Komponenten und eine freiprogrammierbare elektrische Steuerung eingebaut. Eine nicht dargestellte Stromzuleitung dient der Spannungsversorgung der elektronischen Komponenten. Das Gehäuse hat ein Display 101, einen Ein/Aus- Schalter 102 und mehrere Funktionstaster 103 bis 109, mit denen benötigte Parameter für den Pumpablauf bzw. für den Pumpvorgang eingegeben, optisch verfolgt und gespeichert werden können. Die elektronische Steuerung 100 ermöglicht verschiedene Betriebsvarianten, so dass mit dem Taster 103 auf kontinuierlichen Betrieb und mit Taster 104 auf diskontinuierlichen Betrieb der Pumpe geschaltet werden kann. Insbesondere der diskontinuierliche Betrieb der Pumpe kann durch eine vorwählbare Anzahl von Pumphüben eingestellt und mit Taster 105 in der Steuerung gespeichert werden. Mit dem Taster 106 ist eine Reduzierung der eingestellten Parameter, der Taster 107 ist für eine Erhöhung der variierbaren Parameter vorgesehen, die dann ebenfalls mit dem Taster 105 als neu gewählte Betriebsparameter der Membranpumpe in die Steuerung gespeichert werden können. Bei kontinuierlicher Fahrweise können mit Taster 106, 107 die Zeitkonstanten verändert werden. Der Taster 108 erlaubt die Wahl zwischen interner und externer Steuerung, von zum Beispiel einem externen Prozessleitsystem. Die Pumpe 200 beginnt zu arbeiten, wenn Taster 109 betätigt wird und bei wiederholtem Drücken des Tasters 109 wird der Arbeitsvorgang wieder gestoppt. Die Elektronik mit der programmierbaren Steuerung sendet zu Beginn der Dosierung über elektrische Verbindungskabel 110 digitale Signale zu den elektro-pneumatischen 2/3-Wege-Ventilen 111, 112, 113, 114, die dann in ihre definierte Auf- oder Zu-Stellung (Tabelle 1) schalten. Die elektro-pneumatischen 2/3-Wege-Ventile 111 bis 114 sind auf einem pneumatischen Verteilerblock 115 montiert. Der Verteilerblock hat zwei Versorgungskanäle 116, 117. Der Versorgungskanal 116 ist direkt mit der Druckluftversorgung verbunden und der Verteilkanal 117 ist mit einer Vakuumleitung an die Unterdruckversorgung angeschlossen. Der Unterdruck wird durch den im Bypass installierten Vakuumerzeuger 118, einen Injektor, erzeugt, der vom Ventil 114 bei Einschaltung der elektrischen Steuerung ständig mit Druckluft versorgt wird. In einer kompakten Bauweise befindet sich der Verteilerblock 115 mit den elektropneumatischen 2/3-Wege-Ventilen und dem Unterdruckerzeuger 118 direkt im Gehäuse der Steuerung 100, so dass die Druckluftversorgung des Versorgungskanals 116 über eine Schlauchkupplung 116' und der Pumpenkopf über die Schlauchkupplungen 119', 120', 121' verbunden werden. Die freiprogrammierbaren elektronischen Komponenten, Dioden für die optische Funktionsanzeige, elektrisches Netzgerät und eine elektrische Platine sind in Fig. 1 nicht dargestellt. In Fig. 1, a diaphragm pump 200 is shown in cross section with the associated control 100 and housing and pneumatic distributor 115 . Electronic components and a freely programmable electrical control are built into the housing. A power supply line, not shown, is used to supply power to the electronic components. The housing has a display 101 , an on / off switch 102 and a plurality of function buttons 103 to 109 with which the parameters required for the pumping process or for the pumping process can be entered, optically tracked and stored. The electronic control 100 enables various operating variants, so that the button 103 can be used for continuous operation and the button 104 for discontinuous operation of the pump. In particular, the discontinuous operation of the pump can be set by means of a preselectable number of pump strokes and saved in the control system with button 105 . The button 106 is a reduction of the set parameters, the button 107 is provided for increasing the variable parameters, which can then be stored as a newly selected operating parameters of the diaphragm pump in the control also with the button 105th In the case of continuous driving, the time constants can be changed using buttons 106 , 107 . The button 108 allows the choice between internal and external control, for example of an external process control system. The pump 200 starts to operate when the button 109 is actuated and the button 109 is stopped again when the button 109 is pressed again. At the start of dosing, the electronics with the programmable controller send 110 digital signals to the electro-pneumatic 2/3-way valves 111 , 112 , 113 , 114 via electrical connecting cables , which then move to their defined open or closed position (table 1) switch. The electro-pneumatic 2/3-way valves 111 to 114 are mounted on a pneumatic distributor block 115 . The distributor block has two supply channels 116 , 117 . The supply duct 116 is connected directly to the compressed air supply and the distribution duct 117 is connected to the vacuum supply with a vacuum line. The negative pressure is generated by the vacuum generator 118 , an injector, installed in the bypass, which is constantly supplied with compressed air by the valve 114 when the electrical control is switched on. In a compact design, the distributor block 115 with the electropneumatic 2/3-way valves and the vacuum generator 118 is located directly in the housing of the controller 100 , so that the compressed air supply to the supply channel 116 via a hose coupling 116 'and the pump head via the hose couplings 119 ' , 120 ', 121 ' can be connected. The freely programmable electronic components, diodes for the optical function display, electrical power supply and an electrical circuit board are not shown in FIG. 1.

Die freiprogrammierbare Steuerung der pneumatisch betriebenen Membranpumpe 200 schaltet die elektro-pneumatischen 2/3-Wegeventile 111 bis 114 und leitet den im Verteilerblock 115 anstehenden pneumatischen Druck im Kanal 116 (Druckkanal) oder das Vakuum im Verteilerkanal 117 (Vakuumkanal) durch die Steuerleitungen (Kapillaren oder Schläuche) 119, 120, 121 auf die pneumatischen Steuerräume (Pneumatikräume) 220, 221, 222 in der Pumpe 200. The freely programmable control of the pneumatically operated diaphragm pump 200 switches the electro-pneumatic 2/3-way valves 111 to 114 and directs the pneumatic pressure in the distributor block 115 in the duct 116 (pressure duct) or the vacuum in the distributor duct 117 (vacuum duct) through the control lines (capillaries or hoses) 119 , 120 , 121 to the pneumatic control rooms (pneumatic rooms) 220 , 221 , 222 in the pump 200 .

Das Ventil 111 (V 1) ist durch die Steuerleitung 119 mit dem Ansaugventil (untere Absperrkammer 210) der Membranpumpe 200 verbunden. Nach gleichem Schema sind das andere Ventil 112 (V2) (obere Absperrkammer 212) und Ventil 113 (V3) mit der Pumpkammer 211 der Pumpe 200 verbunden. Das Ventil 114 (V4) versorgt den Vakuumerzeuger ständig mit Druckluft und wird sofort geschaltet, sobald die Elektronik mit elektrischer Spannung versorgt ist. The valve 111 (V 1) is connected through the control line 119 to the suction valve (lower shut-off chamber 210 ) of the diaphragm pump 200 . According to the same scheme, the other valve 112 (V2) (upper shutoff chamber 212 ) and valve 113 (V3) are connected to the pump chamber 211 of the pump 200 . Valve 114 (V4) constantly supplies the vacuum generator with compressed air and is switched immediately as soon as the electronics are supplied with electrical voltage.

Der Membranpumpenkopf 200 besteht aus den drei Teilplatten 201, 203, 205 und hat eingelegte elastische Membranen 202, 204, die im Bereich der Pumpkammer 211 und Absperrkammern 210, 212 pneumatisch verformbar sind. Die Membranen 202, 204 haben die gleiche Fläche wie die Platten 201, 203, 205, um eine gute Abdichtung zur Atmosphäre zu gewährleisten. In den Platten 201, 203, 205 sind Vertiefungen eingelassen, die die Pump- bzw. Absperrkammern 210, 211, 212 bilden. Die Absperrkammern 210, 212 sind hier beispielsweise in die Platte 201 und die Pumpkammer 211 ist mit einem geringen Ausgleichs-Volumenanteil in der Platte 205 und mit dem größeren Volumenanteil in die mittlere Platte 203 eingearbeitet. The diaphragm pump head 200 consists of the three partial plates 201 , 203 , 205 and has inserted elastic membranes 202 , 204 , which are pneumatically deformable in the area of the pump chamber 211 and shut-off chambers 210 , 212 . The membranes 202 , 204 have the same area as the plates 201 , 203 , 205 in order to ensure a good seal from the atmosphere. Recesses are formed in the plates 201 , 203 , 205 , which form the pumping and shut-off chambers 210 , 211 , 212 . The shut-off chambers 210 , 212 are here, for example, incorporated into the plate 201 and the pump chamber 211 is incorporated into the plate 205 with a small equalizing volume fraction and with the larger volume fraction into the middle plate 203 .

Mit der Absperrkammer 210 ist z. B. das steuerbare Ansaugventil des Pumpenkopfes benannt. Sinngemäß stellt die Pumpkammer 211 die Förderkammer und die Absperrkammer 212 das steuerbare Druckventil des Pumpenkopfes dar. With the shut-off chamber 210 z. B. named the controllable suction valve of the pump head. Analogously, the pump chamber 211 represents the delivery chamber and the shut-off chamber 212 the controllable pressure valve of the pump head.

Die Membranen 202, 204 teilen die Pump- und Absperrkammern in Steuerräume 220, 221, 222 und in Produkträume 230, 231, 232. The membranes 202 , 204 divide the pumping and shut-off chambers into control rooms 220 , 221 , 222 and into product rooms 230 , 231 , 232 .

Die Pump- bzw. Absperrkammern 210, 211, 212 haben die Form von abgestumpften Kegeln. Die mittlere Platte 203 weist einen Ansaugkanal 207 und einen Auslasskanal 206 auf. Beide Kanäle 206, 207 sind jeweils mit einer eingeschweißten Kapillare verlängert. Die Kanäle 209, 208 verbinden die Produkträume 230, 231, 232 der Kammern 210, 211, 212 mit einander. The pumping and shut-off chambers 210 , 211 , 212 have the shape of truncated cones. The middle plate 203 has an intake duct 207 and an outlet duct 206 . Both channels 206 , 207 are each extended with a welded-in capillary. The channels 209 , 208 connect the product spaces 230 , 231 , 232 of the chambers 210 , 211 , 212 with one another.

Die Pumpkammer 211 hat eine Nut 213, als verbindendes Element vom tiefsten geometrischen Punkt der Vertiefung in der Platte zur Auslassöffnung bzw. zum Verbindungskanal 209. Auch wird verdeutlicht, das zwischen Einlasskanal 208 und Beginn des Auslasskanals 209 mit der verbindenden Nut 213 noch ein ausreichend großer Abstand vorliegt um ein dichtes Verschließen der Öffnungen im Produktraum der Pumpkammer durch die Membran 204 zu ermöglichen. The pump chamber 211 has a groove 213 as a connecting element from the deepest geometric point of the depression in the plate to the outlet opening or to the connecting channel 209 . It is also made clear that there is still a sufficiently large distance between the inlet channel 208 and the start of the outlet channel 209 with the connecting groove 213 to enable the openings in the product chamber of the pump chamber to be sealed by the membrane 204 .

Die Membranpumpe 200 ist hier im Steuerungsschritt 4 (siehe Tabelle 1) gezeigt. Im Bereich der Absperrkammer 210 (steuerbares Ansaugventil) ist die Membran 202 auf der Steuerraumseite 220 mit Druck beaufschlagt, so dass die Membran 202 den Ansaugkanal 207 am Einlass 240 (Fig. 2) und den Verbindungskanal 208 am Auslass 241 (Fig. 2) versperrt. Im Bereich der Pumpkammer 211 (Förderkammer oder Verdrängereinheit) ist der zugehörige Steuerraum 221 mit Vakuum beaufschlagt, so dass der Membranbereich sich abhebt und den zuführenden und ableitenden Verbindungskanal 208, 209 öffnet. Die Absperrkammer 212 ist steuerseitig ebenfalls mit Vakuum beaufschlagt, so dass der Verbindungskanal 209 und der Auslasskanal 206 geöffnet sind um im folgenden Steuerschritt 5 (siehe Tabelle 1) das Pumpenhubvolumen aus der Pumpkammer zu verdrängen. In der Fig. 1 sind erforderliche Schrauben für das Zusammenziehen der Platten und gleichzeitige Verpressen der eingelegten Membranen nicht dargestellt. The diaphragm pump 200 is shown here in control step 4 (see Table 1). In the area of the shut-off chamber 210 (controllable suction valve), the membrane 202 is pressurized on the control chamber side 220 , so that the membrane 202 blocks the suction channel 207 at the inlet 240 ( FIG. 2) and the connecting channel 208 at the outlet 241 ( FIG. 2) , In the area of the pump chamber 211 (delivery chamber or displacement unit), the associated control chamber 221 is subjected to a vacuum, so that the membrane area lifts off and opens the supply and discharge connection channel 208 , 209 . The shut-off chamber 212 is also subjected to a vacuum on the control side, so that the connecting duct 209 and the outlet duct 206 are opened in order to displace the pump stroke volume from the pump chamber in the following control step 5 (see Table 1). In Fig. 1 required screws for the contraction of the plates and simultaneous pressing of the inserted membranes are not shown.

Die Reihenfolge der programmierbaren Steuerungsschritte und die Stellung der Ventile 111 bis 114 sind im folgenden in der Tabelle 1 dargestellt. Es bedeutet als Digitalsignal "1" Druckluft anstehend (Ergebnis: Membran wird an die Platte 203 angedrückt und schließt) und das Signal "0" Vakuum anstehend (Membran wird im Steuerraum angehoben und öffnet). Sobald die elektronische Steuerung mit elektrischer Spannung versorgt und mit dem Taster 102 eingeschaltet ist, schaltet die programmierte Steuerung die Ventile 111 bis 114 in eine definierte Start- oder Grundstellung. Die Steuerung eines vollständigen Pumpenhubes besteht hier beispielsweise aus fünf Einzelschritten. Wird der Pumpvorgang unterbrochen oder beendet springt die Steuerung in die Start- oder Grundstellung. Tabelle 1

The sequence of the programmable control steps and the position of the valves 111 to 114 are shown in Table 1 below. As digital signal "1" it means compressed air pending (result: membrane is pressed against plate 203 and closes) and signal "0" vacuum pending (membrane is raised and opens in the control room). As soon as the electronic control is supplied with electrical voltage and is switched on with the button 102 , the programmed control switches the valves 111 to 114 into a defined start or basic position. The control of a complete pump stroke consists here, for example, of five individual steps. If the pumping process is interrupted or ended, the control jumps to the start or basic position. Table 1

Im Steuerungsablauf ist hinter jedem Steuerungsschritt 1-5 ein veränderbares Zeitglied programmiert (in der Tabelle 1 nicht dargestellt), damit die einzelnen hintereinander ablaufenden Steuerungsschritte sich nicht gegenseitig beeinflussen und vollständig ausgeführt werden. Die Schaltzeiten der elektro-pneumatischen Ventile sind größer und damit wesentlich langsamer als die benötigte Zeit zur Sendung der digitalen Signale. Durch die zwischengeschalteten Zeitglieder wird die Pumpfunktion gemäß dem Steuerungszyklus 1-5 (siehe Tabelle 1) reproduzierbar und vollständig durchgeführt. In the control process, a changeable timer is programmed behind each control step 1-5 (not shown in table 1), so that the individual control steps running in succession do not influence each other and are carried out completely. The switching times of the electro-pneumatic valves are longer and therefore much slower than the time required to send the digital signals. The pumping function is reproducibly and completely carried out in accordance with the control cycle 1-5 (see table 1) by the interposed timing elements.

Example 2

Die Fig. 2 zeigt eine Membranpumpe ähnlich der in Fig. 1 beschriebenen Pumpe, jedoch befinden sich die Kammern bzw. die Vertiefungen 210', 211', 212' in der mittleren Platte 203'. Die Kammern 210' bis 212' haben hier die Form eines Kugelabschnittes. Es ist zu erkennen, dass die Höhe im Scheitelpunkt der Vertiefung der Pumpkammer größer ist als die Dicke der Membran. In dieser Ausführung ist der Mittenabstand der zu- und abführenden Kanäle 207, 208 auf der Ansaugseite der Pumpe (Kammer 210') größer, als der Mittenabstand der zu- und abführenden Kanäle 209, 206 des Druckventils (Kammer 212'). Durch den größeren Mittenabstand am Saugventil wird die Dichtigkeit des Ansaugventils erhöht und eine Rückströmung des Produkts während des Pumpvorgangs verhindert. FIG. 2 shows a diaphragm pump similar to the pump described in FIG. 1, but the chambers or the depressions 210 ', 211 ', 212 'are in the middle plate 203 '. The chambers 210 'to 212 ' here have the shape of a spherical section. It can be seen that the height at the apex of the depression of the pump chamber is greater than the thickness of the membrane. In this embodiment, the center distance of the supply and discharge channels 207 , 208 on the suction side of the pump (chamber 210 ') is greater than the center distance of the supply and discharge channels 209 , 206 of the pressure valve (chamber 212 '). The larger center distance on the suction valve increases the tightness of the suction valve and prevents the product from flowing back during the pumping process.

Example 3

In Fig. 3 ist eine Variante der Pumpe 200 aus Fig. 2 mit drei separat eingelegten Membranen 300, 301, 302. Die Vertiefungen 210', 211', 212' sind alle auf der inneren Platte 203' angeordnet und bilden hier mit den Membranen 300, 301, 302 die Produkträume 230, 231, 232. Bei geöffneten Produktkanälen liegen die Membranen 300, 301, 302 an den jeweiligen äußeren Platten 201', 205' an. Diese Membranen werden im Betriebsfall über die Steuerraumseite über eine Bohrung gemäss dem Steuerungsprogramm mit Druckluft oder Vakuum beaufschlagt um die Pumpfunktion zu gewährleisten. FIG. 3 shows a variant of the pump 200 from FIG. 2 with three separately inserted membranes 300 , 301 , 302 . The depressions 210 ', 211 ', 212 'are all arranged on the inner plate 203 ' and here form the product spaces 230 , 231 , 232 with the membranes 300 , 301 , 302 . When the product channels are open, the membranes 300 , 301 , 302 bear against the respective outer plates 201 ', 205 '. In operation, these membranes are pressurized with compressed air or vacuum from the control room side via a hole according to the control program to ensure the pump function.

Fig. 4 gibt beispielsweise den parallelen Betrieb von drei Membranpumpen 200a, 200b, 200c des in Fig. 3 gezeigten Typs im nicht angesteuerten Zustand wieder. Diese sind an die Leitungen des Druckverteilers 115 ähnlich wie in Fig. 1 parallel angeschlossen. Die pneumatischen 2/3-Wege-Ventile des Druckverteilers 115 werden mittels der hier nicht gezeigten elektrischen Steuerung betätigt und bewirken über die Steuerleitungen 119 bis 121, die hier verzweigt auf die drei Pumpenköpfe verschaltet sind, die Betätigung der Membranen. Beim Parallelbetrieb der Pumpenköpfe mit einer Steuereinheit, ist darauf zu achten, dass die Verbindungsleitungen, sowie die Druckluft- und Vakuumversorgung ausreichend dimensioniert sind. FIG. 4 shows, for example, the parallel operation of three diaphragm pumps 200 a, 200 b, 200 c of the type shown in FIG. 3 in the non-activated state. These are connected in parallel to the lines of the pressure distributor 115 in a manner similar to that in FIG. 1. The pneumatic 2/3 way valves of the pressure distributor 115 are actuated by means of the electrical control, not shown here, and actuate the membranes via the control lines 119 to 121 , which are branched here to the three pump heads. When operating the pump heads in parallel with a control unit, make sure that the connecting lines, as well as the compressed air and vacuum supply are adequately dimensioned.

Fig. 5 und 5a zeigen eine Ausführung der Membranpumpe 200d, bei der zwei Pumpeinheiten bzw. zwei Pumpenköpfe gemeinsame Teilplatten haben. Die Teilplatten sind mit den Schrauben 500 verspannt. Die wesentlichen Konturen wie Pumpkammern und Verbindungskanäle im Innern des Pumpenkopfes sind in Fig. 5a mit gebrochenen Linien dargestellt. Der zweifache Pumpenkopf kann mit einer Steuereinheit betrieben werden, so dass mit einem Steuerungshub (entsprechend Schritt 1-5; Tabelle 1, Fig. 1) die doppelte Fördermenge pro Hub dosiert werden kann. Eine weitere Verwendung besteht darin, wenn gleich oder unterschiedlich grosse Pumpkammern in die Teilplatten eingebracht sind, so dass mit einer Steuereinheit synchron zwei unterschiedliche Stoffe gepumpt werden, oder es werden am gemeinsamen Pumpenkopf zwei Steuereinheiten für die Erzeugung unterschiedlicher Stoffströme angeschlossen. Der innere Aufbau einer einzelnen Pumpeinheit entspricht der Pumpe gemäß Fig. 3. Fig. 5a zeigt deutlich, dass die äußeren Konturen (501, 502, 503) der Kammern in den verschiedenen Ebenen der Platten sich überlagern um ein geringes Totraumvolumen und dadurch ein gutes Ausgangsverhalten der Pumpe zu gewährleisten. Des Weiteren wird eine besonders kompakte Pumpenkopfausführung möglich. Fig. 5 and 5a show an embodiment of the diaphragm pump 200 d have in the two pump units and two pump heads common part plates. The sub-plates are clamped with the screws 500 . The essential contours such as pump chambers and connecting channels in the interior of the pump head are shown in broken lines in FIG. 5a. The double pump head can be operated with a control unit, so that with a control stroke (corresponding to steps 1-5 ; Table 1, Fig. 1), twice the delivery rate per stroke can be metered. Another use is when pump chambers of the same size or different sizes are introduced into the partial plates, so that two different substances are pumped synchronously with a control unit, or two control units are connected to the common pump head for generating different material flows. The internal structure of a single pump unit corresponds to the pump according to FIG. 3. FIG. 5a clearly shows that the outer contours ( 501 , 502 , 503 ) of the chambers in the different levels of the plates overlap by a small dead space volume and therefore a good initial behavior to ensure the pump. A particularly compact pump head design is also possible.

Fig. 6 zeigt im Querschnitt zwei Abschnitte der Platten 203, 205 im Bereich der Pumpkammer 211 einer Membranpumpe ähnlich Fig. 1. Das Volumen der Pumpkammer ist in gleichem Verhältnis auf beide Platten verteilt, so dass die eingelegte Membran 301 über eine konzentrische Dichtfläche 214 verspannt wird und den Produktraum 231 und den Steuerraum 221 nach außen abdichtet. FIG. 6 shows in cross section two sections of the plates 203 , 205 in the area of the pump chamber 211 of a diaphragm pump similar to FIG. 1. The volume of the pump chamber is distributed in the same ratio over both plates, so that the inserted membrane 301 is clamped over a concentric sealing surface 214 and seals the product space 231 and the control space 221 to the outside.

Fig. 7, 7a zeigt die Aufsicht der Vertiefung in einer Membranpumpe in Form einer Kugelabschnittsgeometrie der Pumpkammer 211. Zu erkennen ist die vorgesehene Nut 213, die vom Scheitelpunkt der Pumpkammer bis zum Verbindungskanal 209 verläuft und als Sammelkanal für ein vollständiges Entleeren des Produktraumes dient. In Fig. 7a ist eine weitere besondere Ausführung einer verzweigten Nut 213' bzw. des Sammelkanals 213 gezeigt. Fig. 7, 7a shows the top of the recess in a diaphragm pump in the form of a spherical segment geometry of the pump chamber 211. The provided groove 213 can be seen , which runs from the apex of the pump chamber to the connecting channel 209 and serves as a collecting channel for a complete emptying of the product space. In Fig. 7 a further particular embodiment a branched groove 213 'or of the collecting channel 213 is shown.

Example 5

Fig. 8 zeigt den erfindungsgemäßen Membranpumpenkopf 200 mit einer Pumpkammer 211" und zwei Absperrkammern 210", 212" und der zwischen den Platten 201", 203", 205", eingelegten elastischen Membran 202" und 204". Die Membranpumpe hat in dieser Ausführungsvariante Vertiefungen in den äußeren Platten 201", 205" und der Sammelkanal 213" befindet sich in der Platte 203". Fig. 8 shows the diaphragm pump head according to the invention 200 with a pump chamber 211 "and two shut-off chambers 210 ', 212" and between the plates 201', 203 ", 205", inserted elastic membrane 202 "and 204". In this embodiment variant, the diaphragm pump has depressions in the outer plates 201 ", 205 " and the collecting channel 213 "is located in the plate 203 ".

Zu erkennen sind der Einlasskanal 207", die Verbindungskanäle 208", 209" und der Auslasskanal 206" sowie der Sammelkanal 213". Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe erfordert einen geringeren fertigungstechnischen Aufwand. The inlet duct 207 ", the connecting ducts 208 ", 209 "and the outlet duct 206 " as well as the collecting duct 213 "can be seen. This embodiment of the pump according to the invention requires less manufacturing outlay.

Fig. 9 zeigt eine kombinierte Anordnung der Verbindungskanäle des Pumpenkopfes. Die mittlere Platte ist in einer Schnittdarstellung gezeigt und die äußeren Platten 201', 205' können aufgrund der Anordnung des Durchlasskanals verkleinert werden. Der Einlasskanal 207' und Verbindungskanal 208' zwischen Pumpkammer und saugseitiger Absperrkammer sind rechtwinklig zur äußeren Plattenkontur eingebracht, so dass der Verbindungskanal 208' geradlinig und kurz ist. Das Totraumvolumen des Verbindungskanals 208' ist dadurch minimiert. Der Verbindungskanal zur druckseitigen Absperrkammer hat eine größere Länge und ein größeres Totraumvolumen. Diese Ausführung erfordert eine dritte verkleinerte Platte 205' für den Aufbau der Pumpe. Fig. 9 shows a combined arrangement of the connecting channels shows the pump head. The middle plate is shown in a sectional view and the outer plates 201 ', 205 ' can be reduced in size due to the arrangement of the passage channel. The inlet channel 207 'and the connecting channel 208 ' between the pumping chamber and the shut-off chamber on the suction side are introduced at right angles to the outer plate contour, so that the connecting channel 208 'is straight and short. The dead space volume of the connecting channel 208 'is thereby minimized. The connecting channel to the pressure-side shut-off chamber has a greater length and a larger dead space volume. This design requires a third reduced plate 205 'for the construction of the pump.

In Fig. 9a ist eine optimierte Pumpe mit geringem Totraumvolumen dargestellt, wobei die mittlere Platte 203' in einer Schnittdarstellung gezeigt ist. Die geometrischen Flächen der Vertiefungen der Absperrkammern liegen teilweise oder vollständig im Schatten der geometrischen Fläche der Pumpkammervertiefung, so dass die Verbindungskanäle von Pumpkammer zu den Absperrkammern extrem kurz sind und ein optimiertes Ansaugverhalten der Pumpe ermöglicht wird. An optimized pump with a small dead space volume is shown in FIG. 9a, the middle plate 203 'being shown in a sectional illustration. The geometrical areas of the depressions of the shut-off chambers are partially or completely in the shadow of the geometrical area of the pump chamber depression, so that the connecting channels from the pump chamber to the shut-off chambers are extremely short and an optimized suction behavior of the pump is made possible.

In Fig. 9a ist von der Pumpkammer 211' zu druckseitigen Absperrkammer 212' der Verbindungskanal 209' im Scheitelpunkt der Pumpkammervertiefung positioniert, so dass der Sammelkanal (vgl. Fig. 7) entfällt. Das Totraumvolumen der Pumpe bildet sich aus dem Volumen der beiden Verbindungskanäle 208', 209'. Das Kammervolumen der ansaugseitigen Vertiefung der Absperrkammer 210' liegt teilweise und das Kammervolumen 212' vollständig im Schatten der Pumpkammervertiefung 211', so dass bei gleichzeitiger Optimierung der Dicke der mittleren Platte 203' die Verbindungskanäle 208', 209' extrem kurz gestaltet sind. Das Verhältnis Kanallänge 208' zu Durchmesser beträgt 3,5. In FIG. 9 a, the connecting channel 209 ′ is positioned at the apex of the pump chamber recess from the pump chamber 211 ′ to the shut-off chamber 212 ′ on the pressure side, so that the collecting channel (see FIG. 7) is omitted. The dead space volume of the pump is formed from the volume of the two connecting channels 208 ', 209 '. The chamber volume of the suction-side depression of the shut-off chamber 210 'lies partially and the chamber volume 212 ' completely in the shadow of the pump chamber depression 211 ', so that the connecting channels 208 ', 209 'are made extremely short while simultaneously optimizing the thickness of the middle plate 203 '. The ratio of channel length 208 'to diameter is 3.5.

Die entstehenden geometrischen Flächen der Vertiefungen der Absperrkammern auf den jeweiligen Ebenen der Platten, liegen teilweise oder vollständig im Schatten der sich bildenden geometrischen Fläche der Pumpkammervertiefung, so dass dadurch die Verbindungskanäle der Kammern und das Totraumvolumen des Pumpenkopfes extrem verkleinert ist. The resulting geometric surfaces of the recesses in the shut-off chambers the respective levels of the plates, are partially or completely in the shadow of Forming geometric surface of the pump chamber recess, so that the connection channels of the chambers and the dead space volume of the pump head is extremely reduced.

Claims

1. diaphragm pump with a multi-part pump body, at least comprising three rigid plates ( 201 , 203 , 205 ) and at least two elastic membranes ( 204 , 202 ) arranged between these plates ( 201 , 203 , 205 ), the plates ( 201 , 203 , 205 ), at least one pump chamber ( 211 ) and at least two shut-off chambers ( 210 , 212 ), in particular in the geometry of a spherical section, a spherical zone, a cylinder or truncated cone, each with an inlet ( 240 ) and an outlet ( 241 ) for form the material to be conveyed, and the pump chamber ( 211 ) and shut-off chambers ( 210 , 212 ) together with an inlet channel ( 207 ), the connecting channels ( 208 ) and ( 209 ) and an outlet channel ( 206 ) form a passage channel, characterized in that the pump chamber ( 211 ) and the shut-off chambers ( 210 , 212 ) are separated by the membranes ( 204 , 202 ) into a product room ( 230 , 231 , 232 ) and a control room ( 220 , 221 , 222 ) and the control room Rooms ( 220 , 221 , 222 ) have control lines ( 119 , 120 , 121 ) which are connected to a control unit ( 100 , 115 ).

2. Diaphragm pump according to claim 1, characterized in that the pump in the product space ( 231 ) has a groove ( 213 ) which extends from the apex of the product space to the outlet opening.

3. Diaphragm pump according to claim 1 or 2, characterized in that the pump chamber ( 211 ) and the shut-off chambers ( 210 , 212 ) are sealed on the edge side by the membranes ( 204 , 202 ).

4. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the membranes ( 204 , 202 ) consist of an elastic material, in particular an elastomer, silicone, Viton, Teflon or an EPDM rubber.

5. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the shut-off chambers ( 210 , 212 ) have a common membrane ( 202 ).

6. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pump consists of at least three plates ( 201 , 203 , 205 ) and the pump chamber ( 211 ) and the shut-off chambers ( 210 , 212 ) through depressions ( 210 ', 211 ', 212 ') are formed in the plates ( 201 , 203 , 205 ).

7. Diaphragm pump according to claim 6, characterized in that the pump consists of at least three plates ( 201 , 203 , 205 ) and the pump chamber ( 211 ) and the shut-off chambers ( 210 , 212 ) through depressions ( 210 ', 211 ', 212 ' ) are formed in a central plate ( 203 ').

8. Diaphragm pump according to claim 6, characterized in that the pump consists of three plates ( 201 , 203 , 205 ) and the pump chamber ( 211 ) and the shut-off chambers ( 210 , 212 ) through depressions ( 210 ", 211 ", 212 ") are formed in the outer plates ( 201 ", 205 ").

9. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 8, characterized in that the center distance of the respectively adjacent inlet ( 240 ) and the outlet ( 241 ) of the pumping chamber ( 211 ) or the shut-off chambers ( 210 , 212 ) is at least twice to ten times the largest hydraulic diameter of the respective inlet opening ( 240 ) or outlet opening ( 241 ).

10. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 9, characterized in that the control rooms can be operated with air or hydraulic fluid.

11. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 10, characterized in that the inlet channel ( 207 ) and the outlet channel ( 206 ) are connected to one another via an auxiliary line with an overflow valve.

12. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 10, characterized in that the plates ( 201 , 203 , 205 ) are detachably connected to one another.

13. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 12, characterized in that the wall of the control chamber ( 221 ) opposite the diaphragm ( 204 ) has a compensation volume, in particular a flat depression, at least in the pumping chamber ( 211 ).

14. Diaphragm pump according to claim 13, characterized in that the compensation volume is at most 100%, preferably at most 20% and particularly preferably at most 10% of the associated volume of the product space ( 231 ).

15. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 14, characterized characterized in that the outer contours of the pumping and shut-off chambers in different levels are superimposed.

16. Diaphragm pump according to one of claims 1 to 1 S., characterized in that the connecting channels between the pumping chamber ( 211 ') and the shut-off chambers ( 210 ', 212 ') have a ratio of channel length to hydraulic diameter of at most 20 or at most 10, particularly preferably have at most 5.

17. Pump set consisting of two or more diaphragm pumps according to one of claims 1 to 16, characterized in that the diaphragm pumps have a common control unit ( 100 , 115 ).

18. Pump set according to claim 17, characterized in that at least two diaphragm pumps have common continuous plates ( 201 , 203 , 205 ).