CH661321A5

CH661321A5 - Elektromagnetisch betaetigte membranpumpe.

Info

Publication number: CH661321A5
Application number: CH315/83A
Authority: CH
Inventors: Friedrich Edler
Original assignee: Chemie Filter Gmbh Verfahren
Priority date: 1982-02-10
Filing date: 1983-01-20
Publication date: 1987-07-15
Also published as: DE3204534A1; GB2115233A; US4537565A; FR2521225B1; DE3204534C2; JPS58148286A; GB2115233B; GB8303750D0; CA1206379A; NL8300460A; FR2521225A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetisch betätigte Membranpumpe mit einem Kunststoffgehäuse, das nahe einer Stirnwand, die aussen einen Pumpenkopf trägt, einen Elektromagneten mit zylindrischer Umfangsfläche und in einem Gehäuseabschnitt mit wesentlich grösserer Querschnittsfläche als der Elektromagnet Teile einer elektrischen Steuervorrichtung aufnimmt sowie an der Unterseite mit einer Standfläche versehen ist.

Bei einer bekannten Membranpumpe dieser Art sind Teile der elektrischen Steuervorrichtung sowie zugehörige Bedienungselemente, wie Drehköpfe, Schalter u. dgl., an einer etwa rechteckigen Platte angebracht, die als deckelartiger Einsatz das ebenfalls rechteckigen Querschnitt aufweisende Kunststoffgehäuse stirnseitig abschliesst. Das Gehäuse hat über seine gesamte Länge etwa gleichbleibenden Rechteck-Querschnitt. Die gegenüberliegende Stirnwand ist vom restlichen Gehäuse abnehmbar und bildet mit einem zylindrischen Fortsatz einen Teil des Pumpenkopfes. Der Elektromagnet ist an einer rechteckigen Halteplatte befestigt, die an ihren über den Querschnitt des Magneten hinausragenden Ecken mit Schrauben an dieser Stirnwand angebracht ist. An der Oberseite und Unterseite des den Elektromagneten umgebenden Gehäuseabschnitts befinden sich axial verlaufende Kühlrippen. Mit Abstand unterhalb der unteren Kühlrippen ist ein die Standfläche aufweisendes Fussteil vorgesehen, das über zwei Seitenwände einstückig mit dem Gehäuse verbunden ist.

In dem Elektromagneten entsteht während des Betriebes eine bestimmte Verlustwärme. Andererseits darf die Temperatur eines Kunststoffgehäuses einen vorgegebenen Grenzwert, der verhältnismässig niedrig liegt, nicht überschreiten. Aus diesem Grund konnten bisher Kunststoffgehäuse nur dann angewendet werden, wenn die Verlustwärme gering war, sei es weil die Pumpe insgesamt nur wenig Leistung forderte oder der Elektromagnet überdimensioniert war, was einen unnötigen Platz- und Kostenaufwand erfordert. Wollte man die Membranpumpen mit höherer Leistung und/oder möglichst klein bauen, verwendete man Metallgehäuse, über die die Wärme besser nach aussen abgeführt wird und die auch mit höherer Temperatur belastet werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die trotz der Verwendung eines Kunststoffgehäuses mit höherer Leistung betrieben und/oder mit kleinen Abmessungen gebaut werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der an die dem Pumpenkopf zugewandte Stirnwand anschliessende Gehäuseabschnitt über mindestens einen Teil der axialen Länge des Elektromagneten eine zylindrische Umfangswand aufweist, die vom Gehäuseabschnitt grösseren Querschnitts getragen ist, den Elektromagneten mit gleichmässigem Spalt umgibt und durch die Umgebungsluft kühlbar ist. Bei dieser Anordnung wird die Wärme gleich-mässig und intensiv vom Umgang des Elektromagneten abgeführt. Die Gleichmässigkeit ergibt sich, weil die Wärmeübertragung zur Umfangswand über einen gleichmäs-sigen Spalt erfolgt. Die Wärmeleitung durch die Umfangswand geht ebenfalls gleichmässig vor sich, weil diese Wand zylindrisch ist und sich ringsum erstreckt. Infolgedessen ergeben sich auch nicht, wie beim Stand der Technik, infolge

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ungleichmässiger Spaltweiten Stellen schlechter Wärmeabfuhr und damit unzulässig erhöhter Temperatur. Die intensive Wärmeabfuhr wird dadurch begünstigt, dass der Wärme-fluss das schlecht wärmeleitende Kunststoff material nur in Form der zylindrischen Wand durchqueren muss, die nur die aus Festigkeitsgründen geforderte Wandstärke haben muss. Zur intensiven Wärmeabfuhr trägt auch bei, dass die Umgebungsluft die Aussenfläche der Umfangswand bestreichen kann.

Mit Vorteil ist die zylindrische Umfangswand an ihrer Aussenfläche mit Kühlrippen versehen. Diese Kühlrippen steigern die Intensität der Wärmeabfuhr. Sie versteifen aber auch die zylindrische Umfangswand, so dass deren Wandstärke noch geringer gewählt werden kann.

Insbesondere verlaufen die Kühlrippen in Umfangsrich-tung. Auf diese Weise wird die thermisch aufsteigende Luft am wenigsten behindert, was zu einem raschen Luftaustausch führt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die zylindrische, den Elektromagneten umgebende Umfangswand mit Abstand von einem Fussfortsatz untergriffen, der nur stirnseitig mit dem Gehäuse verbunden ist. Dieser Fussfortsatz erhöht die Standfestigkeit, da der Schwerpunkt der Membranpumpe im wesentlichen durch den Elektromagneten bestimmt wird. Da der Fussfortsatz aber nur stirnseitig mit dem Gehäuse verbunden ist, wird die an der Aussenseite der Umfangswand vorbeistreichende Luft nicht behindert.

Günstig ist es, wenn die zylindrische Umfangswand am oberen Teil und der Fussfortsatz am unteren Teil des Gehäuseabschnitts grösseren Querschnitts anschliesst. Dies ergibt trotz der vergrösserten Standfläche und der ringsum freien Umfangswand eine geringe Baugrösse der Pumpe.

Hierbei kann dafür gesorgt sein, dass die zylindrische Umfangswand, die dem Pumpenkopf zugewandte Stirnwand, der Gehäuseabschnitt grösseren Querschnitts und der Fussfortsatz einstückig ausgebildet sind und das Gehäuse an seiner dem Pumpenkopf abgewandten Stirnseite einen Deckel aufweist. Durch die Zusammenfassung der genannten Teile in einem einstückigen Gehäuseteil ergibt sich eine sehr rationelle Fertigung.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich eine Steuervorrichtungsplatine im Gehäuseabschnitt grösseren Querschnitts in vertikaler Richtung bis in die Horizontalprojektion des Fussfortsatzes. Auf diese Weise kann eine im Verhältnis zu den gegebenen Abmessungen grosse Platine untergebracht werden, die in der Regel zur Aufnahme der für die Steuervorrichtung erforderlichen Bauteile ausreicht.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn an der Innenseite eines den Gehäuseabschnitt grösseren Querschnitts stirnseitig abschliessenden Deckels Raststifte angeformt sind, welche die Steuervorrichtungsplatine durch federnde Rastung festhalten.

Infolge der Verwendung von Kunststoff-Gehäuseteilen lassen sich die Raststifte leicht anformen.

In weiterer Ausgestaltung kann eine zweite Steuervorrichtungsplatine sich am Boden des Gehäuseabschnitts grösseren Querschnitts in horizontaler Richtung bis in den Fussfortsatz erstrecken. Die zweite Platine kann dazu benutzt werden, zusätzliche Teile für eine aufwendigere Steuervorrichtung aufzunehmen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, durch Verwendung der zweiten Platine die erste Platine zu entlasten und dadurch die Höhe des Gehäuses zu verringern.

Zum Einschieben der zweiten Steuervorrichtungsplatine sind zweckmässigerweise nahe dem Boden des Gehäuseabschnitts grösseren Querschnitts zwei horizontale, bis in den Fussfortsatz reichende Führungen vorgesehen.

Vorteile bietet es auch, wenn der Kunststoff elektrisch isolierend ist und in ihm Kontaktstifte einer elektrischen

Durchführung eingespritzt oder durch Einpressen oder Ein-schallen fest eingesetzt sind. Auf diese Weise können die Kontaktstifte dicht durch das Gehäuse geführt werden und brauchen nicht nachträglich eingesetzt zu werden.

Es empfiehlt sich, dass die Kontaktstifte innen federnde Köpfe haben, die in durchkontaktierte Bohrungen der vertikalen Steuervorrichtungsplatine greifen. Insbesondere kann die Platine beim Aufstecken auf die Raststifte gleichzeitig die Kontaktierung mit den federnden Köpfen erfolgen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dafür gesorgt, dass die axiale Erstreckung der Stirnwand wesentlich grösser ist als die Dicke der zylindrischen Umfangswand und in die Stirnwand Einsätze mit Gewindebohrungen zur Befestigung des Pumpenkopfes eingespritzt und Führungen für den Elektromagneten haltende Schrauben eingeformt sind. Da die Wärmeabfuhr sehr intensiv in Radialrichtung erfolgt, kann die Wärmeabfuhr über die Stirnwand vernachlässigt werden. Die Stirnwand darf daher eine verhältnismässig grosse axiale Erstreckung erhalten, so dass es keine Schwierigkeiten macht, die verschiedenen Befestigungsmittel in ihr sicher zu halten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Membranpumpe und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die dem Pumpenkopf zugewandte Stirnwand in einer anderen Querschnittsebene.

Die Membranpumpe weist ein Kunststoffgehäuse auf, das aus einem einstückigen Gehäusebauteil 1 und einem daran mit Schrauben 2 befestigten Deckel 3 besteht. Das Gehäusebauteil 1 weist einen Gehäuseabschnitt 4 grösseren Querschnitts, eine an deren oberen Teil anschliessende zylindrische Umfangswand 5, eine Stirnwand 6 sowie einen am unteren Teil des Gehäuseabschnitts 4 anschliessenden Fussfortsatz 7 auf. Die Bodenplatte 8, welche sowohl dem Gehäuseabschnitt 4 grösseren Querschnitts als auch dem Fussfortsatz 7 zugeordnet ist, trägt an ihrer Unterseite Teile 9 der Standfläche. Umfangswand 5 ist ringsum frei und trägt an ihrer Aussenseite in Umfangsrichtung verlaufende Kühlrippen 10. Da der Fussfortsatz 7 nur an seiner rechten Stirnseite mit dem übrigen Gehäuse verbunden ist, ergibt sich zwischen diesem Fussfortsatz 7 und der Umfangswand 5 ein nach beiden Seiten hin offener Zwischenraum 11.

An der Stirnwand 6 ist ein Pumpenkopf 12 angebracht, der aus zwei Teilen 13 und 14 besteht, zwischen denen eine Membran 15 eingespannt ist. Auf der einen Seite der Membran befindet sich ein Hubraum 16, der über eine Saugventilanordnung mit einem Saugleitungsanschluss 17 und über eine Druckventilanordnung mit einem Druckleitungsanschluss 18 verbunden ist. Auf der anderen Seite der Membran befindet sich ein Freiraum 19, der über eine Ablauföffnung 20 mit der Atmosphäre verbunden ist. Bei einem Bruch der Membran 15 kann zu fördernde Flüssigkeit nach unten abfliessen, ohne dass die Pumpe beeinträchtig wird. Eine Schürze 21 bietet einen zusätzlichen Schutz. In der Stirnwand 6 sind vier gleichmässig über den Umfang verteilte Gewindebuchsen 22 eingespritzt, die je eine Gewindebohrung 23 und eine Gewindebohrung 24 aufweisen. Die Gewindebohrungen 23 und 24 nehmen nicht veranschaulichte Schrauben zur Befestigung des Teils 12(13, 14, 15) mit unterschiedlicher Grösse und deshalb unterschiedlichem Lochkreis auf.

Im Gehäusebauteil 1 ist ein Elektromagnet 25 konzentrisch zur zylindrischen Umfangswand 5 angebracht. Er ist mit nicht veranschaulichten Schrauben, die durch Boh-

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rungen 46 in der Stirnwand 6 greifen, an dieser Stirnwand befestigt. Die Umfangswand 5 erstreckt sich über einen Teil der axialen Länge des Elektromagneten 25. Zwischen dieser Umfangswand 5 und dem Elektromagneten 25 erstreckt sich ringsum ein gleichmässiger Ringspalt 26. Der Anker des Elektromagneten ist mit einer Hubstange 27 verbunden, die durch eine Bohrung 28 in der Stirnwand 6 ragt und mit der Membran 15 verbunden ist. Eine zwischen Pumpenkopf 12 und Stirnwand 6 eingespannte Flachmembran 29 dient der Abdichtung. In der Bohrung 28 ist des weiteren eine Formdichtung 30 vorgesehen. Zwischen den beiden Dichtungen gibt es einen weiteren Ablaufkanal 31, der in der Stirnwand 6 eingeformt ist. Diese Doppeldichtung verhindert mit grösst-möglicher Sicherheit, dass bei einem Bruch der Pumpenmembran 15 die Förderflüssigkeit in das Innere des Gehäuses gelangt. In das Gehäusebauteil 1 kann auch ein etwas grösserer Elektromagnet 25a eingebaut werden, wie es gestrichelt eingezeichnet ist. Obwohl dieser grössere Magnet auch mit grösserer Leistung betrieben werden kann, ist die Wärmeabfuhr sichergestellt, da der Spalt 26 entsprechend kleiner und daher die Wärmeabfuhr noch besser ist.

Der Hub des Ankers des Elektromagneten 25 kann mittels eines Anschlags 32 begrenzt werden. Der Anschlag sitzt an einer Schraube 33, die in einem Gewinde 34 des Deckels 3 gehalten ist und an der Aussenseite einen Drehkopf 35 trägt.

Ferner sind am Deckel 3 Raststifte 36 angespritzt, auf denen eine erste Steuervorrichtungsplatine 37 federnd aufgerastet ist. Diese Platine trägt verschiedene Teile der Steuervorrichtung, darunter auch ein von aussen mittels Drehknopf 38 verstellbares Potentiometer 39 zur Einstellung der Hubfrequenz der Pumpe. Die Platine 37 erstreckt sich in ver-s tikaler Richtung bis in die Horizontalprojektion des Fussfortsatzes 7. In dieser Höhe sind in der Wand des Deckels 3 Kontaktstifte 40 einer elektrischen Durchführung eingespritzt oder fest eingesetzt. Diese Kontaktstifte tragen an der Innenseite federnde Köpfe 41, welche unmittelbar in durch-lo kontaktierte Bohrungen 42 der Platine 37 greifen. Eine zweite Steuervorrichtungsplatine 43 mit gestrichelt angedeuteten Bauelementen verläuft etwa horizontal in der Nähe des Bodens und reicht bis in den Fussfortsatz 7. Gehalten wird diese Platine in zwei horizontalen Führungen 44 an den ls beiden Seitenwänden des Gehäusebauteils 1 einschliesslich des Fussfortsatzes 7.

Die Stirnseite mit dem Deckel 3 kann, wie es strichpunktiert veranschaulicht ist, durch eine durchsichtige Platte 45 2# abgedeckt werden.

Als Material für das Gehäuse kommen alle bisher für Kunststoffgehäuse verwendeten Materialien in Betracht. Als besonders geeignet hat sich Polyphenolenoxid erwiesen, das eine hohe Festigkeit und chemische Beständigkeit besitzt. 25 Die Weite des Spaltes 26 sollte möglichst klein gehalten werden. Zweckmässigerweise liegt die Spaltweite unter 6 mm.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

661321 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektromagnetisch betätigte Membranpumpe mit einem Kunststoffgehäuse, das nahe einer Stirnwand, die aussen einen Pumpenkopf trägt, einen Elektromagneten mit zylindrischer Umfangsfläche und in einem Gehäuseabschnitt mit wesentlich grösserer Querschnittsfläche als der Elektromagnet Teile einer elektrischen Steuervorrichtung aufnimmt sowie an der Unterseite mit einer Standfläche versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der an die dem Pumpenkopf (12) zugewandte Stirnwand (6) anschliessende Gehäuseabschnitt über mindestens einen Teil der axialen Länge des Elektromagneten (25) eine zylindrische Umfangs-wand (5) aufweist, die vom Gehäuseabschnitt (4) grösseren Querschnitts getragen ist, den Elektromagneten mit gleich-mässigem Spalt (26) umgibt und durch Umgebungsluft kühlbar ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Umfangswand (5) an ihrer Aussenfläche mit Kühlrippen ( 10) versehen ist.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen ( 10) in Umfangsrichtung verlaufen.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische, den Elektromagneten (25) umgebende Umfangswand (5) mit Abstand (11) von einem Fussfortsatz (7) untergriffen wird, der nur stirnseitig mit dem Gehäuse verbunden ist.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Umfangswand (5) am oberen Teil und der Fussfortsatz (7) am unteren Teil des Gehäuseabschnitts (4) grösseren Querschnitts anschliessen.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Umfangswand (5), die dem Pumpenkopf zugewandte Stirnwand (6), der Gehäuseabschnitt (4) grösseren Querschnitts und der Fussfortsatz (7) einstückig ausgebildet sind und das Gehäuse an seiner dem Pumpenkopf ( 12) abgewandten Stirnseite einen Deckel (3) aufweist.

7. Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Steuervorrichtungsplatine (37) im Gehäuseabschnitt (4) grösseren Querschnitts in vertikaler Richtung bis in die Horizontalprojektion des Fussfortsatzes (7) erstreckt.

8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite eines den Gehäuseabschnitt (4) grösseren Querschnitts stirnseitig abschliessenden Deckels (3) Raststifte (36) angeformt sind, welche die Steuervorrichtungsplatine (37) durch federnde Rastung festhalten.

9. Pumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Steuervorrichtungsplatine (43) sich am Boden (8) des Gehäuseabschnitts (4) grösseren Querschnitts in horizontaler Richtung bis in den Fussfortsatz (7) erstreckt.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

dass nahe dem Boden (8) des Gehäuseabschnitts (4) grösseren Querschnitts zwei horizontale, bis in den Fussfortsatz (7) reichende Führungen (44) zum Einschieben der zweiten Steuervorrichtungsplatine (43) vorgesehen sind.

11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff elektrisch isolierend ist und in ihm Kontaktstifte (40) einer elektrischen Durchführung eingespritzt oder durch Einpressen oder Einschallen fest eingesetzt sind.

12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstifte (40) innen federnde Köpfe (41) haben, die in durchkontaktierte Bohrungen (42) der vertikalen Steuervorrichtungsplatine (37) greifen.

13. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung der Stirnwand (6) wesentlich grösser ist als die Dicke der zylindrischen

Umfangswand (5) und in die Stirnwand Einsätze (22) mit Gewindebohrungen (23,24) zur Befestigung des Pumpenkopfes (12) eingespritzt und Führungen (46) für den Elektromagneten (25) haltende Schrauben eingeformt sind.