-
Hintergrund
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Membranpumpe
gemäß den Oberbegriffen
der Ansprüche
1 bzw. 4.
-
Diese
Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine kleine, leichtgewichtige
elektromagnetische Membranpumpe, die für ein Außen-Luftgebläse geeignet
und z.B. in der US-A-5011379 dargestellt ist.
-
Üblicherweise
umfaßt
eine elektromagnetische Membranpumpe einen Oszillator, der in seinem zentralen
Bereich zwei Permanentmagnete aufweist, die derart angeordnet sind,
daß sie
gegenseitig umgekehrte Polaritäten
aufweisen und der an beiden Enden durch Membranen getragen wird,
und Elektromagnete, die einander gegenüberliegend mit dem Oszillator
dazwischen angeordnet sind. Wenn eine Wechselspannung an den Elektromag-neten
angelegt ist, kehrt sich die Polarität der Elektromagneten gemäß der Frequenz
der Wechselspannung um. Folglich werden werden die Permanentmagneten durch
die Elektromagneten jedesmal dann angezogen und abgestoßen, wenn
die Polarität
der Elektromagneten geändert
wird. Die Membranen werden durch den axial bewegten Oszillator in
Schwingungen versetzt.
-
Jede
Membran dient als Tragelement für
den Oszillator und bildet eine Wandung, die eine Kompressionskammer
begrenzt. Mit der Schwingung der Membrane vergrößert und verkleinert sich das
Volumen der Kompressionskammer. Dadurch wird ein Fluid in die Kompressionskammer über eine
Einlaßöffnung,
die in einer weiteren Wandung gebildet ist, die die Kompressionskammer
zusammen mit der Membran begrenzt, gebracht, und das Fluid wird
von einem Auslaß abgegeben.
-
19 bis 21 zeigen einen bestimmten Aufbau einer
konventionellen elektromagnetischen Membranpumpe (im folgenden kurz "Pumpe" genannt). 19 ist eine Schnittansicht,
die die Pumpe von oben zeigt, 20 ist
eine seitliche Schnittansicht, und 21 ist
die linksseitige Ansicht von 20.
-
Ein
Pumpe 1 umfaßt
ein durch einen Rahmen 2, eine schalldichte Abdeckung 3 und
Kopfabdeckungen 4,5, die an den linken und rechten
Seiten des Rahmens 2 angeordnet sind, gebildetes Gehäuse. Jede
der Kopfabdeckungen 4 und 5 ist an dem Rahmen 2 durch
vier Schrauben 4a, 4b, 4c, 4d; 5a, 5b, 5c, 5d (lediglich
zwei Schrauben 5a, 5b sind gezeigt) befestigt.
Kernhalter 6,7 sind auf einem Bodenbereich des
Rahmens 2 errichtet. Zwei Feldkerne 8, 9,
die dieselbe Größe aufweisen,
werden durch die Kernhalter 6, 7 getragen und
an den Schrauben 8a–89; 9a–9c befestigt.
Spulen 10, 11 sind um die Feldkerne 8, 9 gewickelt.
Ein Oszillator 12 ist zwischen den Feldspulen 8, 9 vorgesehen.
Da die Anordnung zur Befestigung der Membranen 15a, 15b, die
an beiden Enden des Oszillators 12 befestigt sind, und
die innere Ausgestaltung der beiden Kopfabdeckungen 4, 5,
die die Membranen abdecken, auf den linken und rechten Seiten des
Oszillators 12 gleich sind, wird nur die in den Figuren
links dargestellte Anordnung beschrieben und auf eine Beschreibung
der rechten Anordnung verzichtet.
-
Ein
Paar von Zentrumsplatten 13, 14 ist an einem Endbereich
des Oszillators 12 befestigt. Die Membran 15a ist
zwischen der ersten und zweiten Zentrumsplatte 13, 14 eingeklemmt.
Die Membran 15a hat eine Kreisscheibenform, und ihr äußerer peripherer
Bereich, der ein Randbereich ist, ist mittels eines Rings 16,
der in den Rahmen 2 und die Kopfabdeckung 4 eingepaßt ist,
geklemmt. Genauer wird der Oszillator 12 an beiden Enden
durch Membranen 15a, 15b befestigt und getragen
und an dem Rahmen 2 abgestützt.
-
Ein
Kompressionskammer 17 wird durch die Membran 15a und
die Kopfabdeckung 4, die an einem Endbereich des Oszillators 12 vorgesehen
ist, begrenzt. Ein Paar von Einlaßöffnungen 19 zum Einbringen
von Luft in die Kompressionskammer 17 ist in einer der
Wandungen, die die Kompressionskammer 17 begrenzen, gebildet.
Die Einlaßöffnungen 19 sind mit
plattenartigen Ventilbauteilen, welche auf die Kompressionskammer 17 zu
gespannt sind, um die Einlaßöffnungen 19 zu öffnen, versehen.
Diese eine der Wandungen ist ebenso mit einem Paar von Auslaßöffnungen
zum Zwingen der komprimierten Luft aus der Kompressionskammer 17 heraus
versehen. Die Auslaßöffnungen 20 sind
mit plattenartigen Ventilen, die fort von der Kompressionskammer 17 gespannt
sind, um die Auslaßöffnungen 20 zu öffnen, versehen.
-
Die
Kopfabdeckung 4 ist mit einem Einlaßstutzen zum Einbringen von
Luft und einem Auslaßstutzen 22 zum
Ausbringen komprimierter Luft versehen. Eine Einlaßkammer 23 ist
zwischen dem Einlaßstutzen 21 und
den Einlaßöffnungen 19 vorgesehen, und
eine Auslaßkammer 24 ist
zwischen dem Auslaßstutzen 22 und
den Auslaßöffnungen 20 vorgesehen.
Permanentmagneten 31, 32, die derart magnetisiert
sind, um wechselseitig entgegengesetzte Polaritäten aufzuweisen, sind mit dem
Oszillator 12 befestigt. Ein Wechselstrom wird von einer
Wechselstromleistungsquelle (nicht dargestellt) zu den Spulen 10, 11 über ein
Kabel 33 geleitet. Das Kabel 33 ist mit einer
Schutzröhre 34 bedeckt,
hineingeführt
in die Pumpe 1 innerhalb der Pumpe 1, aufgeteilt
in eine Mehrzahl von Spulendrähten 35 und
mit den Spulen 10, 11 verbunden.
-
Die
Pumpe 1 ist an einem Halter 41 über Beine 40,
die zur Vibrationsentkopplung aus einem elastischen Material, wie
Gummi, gebildet sind, befestigt. Der Halter 41 wird an
einer gewünschten
Stelle befestigt und die Pumpe angetrieben.
-
Wenn
eine Wechselspannung mit einer kommerziellen Frequenz an den Spulen 10, 11 über das Kabel 33 angelegt
wird, beginnt die Pumpe zu arbeiten. Mit dem Zuführen der Wechselspannung werden beide
Endbereiche der E-förmigen
Hauptkerne 8, 9, d.h. solche Bereiche derselben,
die dem Oszialltor 12 gegenüberliegen, veranlaßt, alternierende
magnetische Pole mit Polaritäten
zur Anziehung und Abstoßung
des Permantmagnets, der an dem Oszillator 12 befestigt
ist, aufzuweisen. Der Oszillator 12 schwingt in der Rechts-
und Linksrichtung in der vorerwähnten kommerziellen
Leistungsfrequenz. In Übereinstimmung
mit der Schwingung nehmen die Membranen 15a, 15b Luft
von dem Einlaßstutzen 21,
der Einlaßkammer 23 und
den Einlaßöffnungen 19 und
komprimieren die Luft in der Kompressionskammer 17. Die komprimierte
Luft wird über
die Auslaßöffnungen 20, die
Auslaßkammer 24 und
den Auslaßstutzen 22 ausgebracht.
-
Wenn
eine große
auszubringende Menge bei Verwendung einer Pumpe des obigen Typs
bereitgestellt werden muß,
wird daran gedacht, eine Mehrzahl von Pumpen dieses Typs zu koppeln.
Zum Beispiel, wenn zwei Pumpen, die jeweils eine Ausbringmenge von
40 l/min. aufweisen, gekoppelt werden, wird eine Ausbringmenge von
80 l/min. erreicht. Die japanische Patentanmeldung KOKAI Publikation
Nr. 61-207883 schlägt
eine elektromagnetisch hin- und hergehende Pumpe vor, in der eine
Vielzahl von Pumpen gekoppelt sind. Die folgenden Probleme werden
jedoch auftreten, wenn eine Vielzahl von elektromagnetischen Membranpumpen
gekoppelt sind.
-
Wenn
auch eine Ausbringmenge durch vollständiges Koppeln mehrerer Pumpen
erhöht
werden kann, so erhöht
sich die Größe der Anordnung
entsprechend. Wo eine Vielzahl von Pumpen vollständig gekoppelt sind und als ein
Außen-Blas-Gerät usw. verwendet
werden, muß eine
Einkapselung vorgesehen werden, um so ein Herabfallen zu vermeiden.
In diesem Falle erhöht
sich insbesondere die Größe der Vorrichtung
inklusive der Einkapselung, und der Ort der Installation wird limitiert.
Unter diesem Umstand gibt es ein Bedürfnis zur Reduzierung der Größe. Zusätzlich wird
die elektrische Verdrahtung unter den vielen Pumpen komplex.
-
Auch
verschleißen
die in den Pumpen verwendeten Membranen bei Langzeitbenutzung, und sie
müssen
gegen neue regelmäßig ausgetauscht werden.
In dem Falle einer Vorrichtung, in der mehrere Pumpen miteinander
gekoppelt sind, muß das
Gehäuse
einer jeden Pumpe auseinandergenommen werden, um die Membranen auszutauschen.
Im Ergebnis erhöht
sich die für
die Wartung erforderliche Anzahl von Schritten.
-
Auch
in dem Falle des Betriebs einer einzelnen Pumpe werden die folgenden
Probleme auftreten.
-
Erstens
erhöht
sich die Größe der Pumpe, und
das Gewicht der Pumpe steigt ebenfalls an, weil zwei Feldspulen 8, 9 derselben
Größe, um welche Spulen
gewunden sind, in der Pumpe vorgesehen sind.
-
Zweitens
wird die Montagearbeit aufwendig, und die Kosten der Pumpe erhöhen sich,
weil viele Schrauben verwendet werden, um die Feldkerne 8, 9,
Kopfabdeckungen 4, 5 usw. an dem Rahmen zu befestigen.
Beispielsweise werden sechs Schrauben (8a–8c; 9a–9c)
verwendet, um die Feldspulen 8, 9 zu befestigen,
und acht Schrauben (4a–4d; 5a–5c)
werden verwendet, um die Kopfabdeckungen 4, 5 zu
befestigen.
-
Drittens
gelangt ein hoher Schwingungslärm der
Membranen an die Außenseite über die
Kammer, die die Feldspulen 8, 9 enthält.
-
Viertens,
da die Abmessungen der Pumpe groß sind, wie oben erläutert wurde,
muß das
Ausgleichsgefäß zur Glättung des
Pulsierens der komprimierten Luft mittels einer Röhre mit
dem Auslaßstutzen 22 verbunden
werden. Dieses erhöht
die Größe der Vorrichtung,
macht die Anordnung komplex und erhöht die Kosten. Zudem erhöht sich
der für
die Installation der Pumpe und des Ausgleichsgefäßes benötigte Freiraum.
-
Die
vorliegende Erfindung bezweckt unter Berücksichtigung der obigen Umstände mit
geringem Aufwand eine gattungsgemäße kompakte, leichtgewichtige
elektromagnetische Membranpumpe bereitzustellen, welche eine einfache
Wartung erlaubt.
-
Diese
Aufgabe wird in einem ersten Aspekt durch die in Anspruch 1 wiedergegebene
Erfindung gelöst.
-
Der
Permanentmagnet des Oszillators wird von den magnetischen Polen,
die durch die Wechselspannung magnetisiert sind, abwechselnd angezogen
und abgestoßen,
und der Oszillator vibriert. Die Membranen, die den Oszillator in
dem Gehäuse
tragen, schwingen zusammen mit dem Oszillator, und die Kompressionskammern
expandieren und kontrahieren. Hierdurch fließt Fluid in die Kom pressionskammern,
und komprimiertes Fluid wird von dem Auslaß ausgebracht.
-
Obwohl
das Ausbringvolumen durch die Mehrzahl von Kompressionsbereichen
vergrößert ist, kann
die Anzahl von Feldspulen und die gesamte Vorrichtung in Größe und Gewicht
reduziert werden.
-
Die
Mehrzahl von Kompressionsbereichen hat ein gemeinsames Gehäuse und
das gemeinsame Gehäuse
umfaßt
Kopfabdeckungen, die eine Mehrzahl von Membranen benachbarter Kompressionsbereiche überdecken
und die anderen Wände
der Kompressionskammern der benachbarten Kompressionsbereiche bilden,
und die Einlaßöffnungen
und Auslaßöffnungen
sind in den Kopfabdeckungen gebildet. In diesem Falle kann auf eine
Mehrzahl von Membranen durch Entfernen einer einzelnen Kopfabdeckung
zugegriffen werden.
-
Es
ist gemäß Anspruch
2 bevorzugt, daß die Wechselspannungsversorgung
einen Schaltkreis zur Bereitstellung von Halbwellen der Wechselspannung zu
den Spulen aufweist, so daß zumindest
einer der Vielzahl von Oszillatoren in eine zu den anderen Oszillatoren
entgegengesetzte Richtung verlagert wird. Im Unterschied zu dem
Fall, in dem sämtliche
Oszillatoren zeitgleich in dieselbe Richtung verlagert werden, löschen sich
unkompensierte Kräfte
gegeneinander aus, und Vibrationen werden verringert.
-
Die
Spulen können
gemäß Anspruch
3 um eines der Paare von Feldkernen gewickelt sein. In diesem Falle
ist die gesamte Vorrichtung in ihrem Gewicht und in ihrer Größe reduziert,
da ein Feldkern ohne Spule beinhaltet ist.
-
In
Anspruch 4 ist ein weiterer Aspekt der Erfindung wiedergegeben.
-
Das
Paar von Feldkernen umfaßt
einen E-geformten Hauptkern, um den die Spule gewickelt ist und
welcher einen zentralen Beinbereich aufweist, und einen E-geformten Rückkern,
um den keine Spule gewickelt ist, wobei der E-förmige Rückkern derart angeordnet ist,
daß er
dem E-geformten Hauptkern gegenüberliegt.
Bei dieser elektromagnetischen Membranpumpe ist der Rückkern in
dem Gehäuse enthalten,
und das Gehäuse
kann in seiner Größe reduziert
werden, ohne die Abgabeleistung komprimierten Fluids der Pumpe zu
reduzieren.
-
Jeder
der Hauptkerne und der Rückkerne umfaßt einen
Beinbereich, der in Richtung auf den Oszillator hervorsteht, wobei
der Beinbereich des Haupt kerns eine größere Länge aufweist als die Länge des
Rückkerns.
Der Feldkern kann in Größe und Gewicht
reduziert werden.
-
Aus
der
DE 692 09 308
T2 ist ein elektromagnetisches Betätigungselement für einen
pneumatischen Verteiler mit einer E-förmigen feststehenden Elektrode
bekannt. Die JP 0063-262 056 AA offenbart einen Linearmotor der
geeignet ist, zu verhindern, dass ein beweglicher Permanentmagnet
die seitlichen magnetischen Einrichtungen berührt. Beide Schriftstellen haben
keinen direkten Bezug zum Gegenstand der Erfindung.
-
Es
ist gemäß Anspruch
5 bevorzugt, daß der Abstand
zwischen dem Hauptkern und dem Oszillator größer ist als der Abstand zwischen
dem Rückkern
und dem Oszillator. In diesem Falle ist die Kraft, mit der der Hauptkern
auf den Oszillator wirkt, im wesentlichen gleich zu der Kraft, mit
dem der Rückkern auf
den Oszillator wirkt. Die Schwingung des Oszillators kann weich
gemacht werden, und die Lebensdauer der Membranen, die mit beiden
Enden des Oszillators befestigt sind, kann erhöht werden.
-
Durch
die Merkmale des Anspruchs 6 können
die Kerne befestigt werden, ohne Schrauben zu verwenden. Da es nicht
erforderlich ist, Löcher
zu bilden, um Schrauben hindurchzuführen, wie beim Stand der Technik,
kann der effektive magnetische Fluß in den Kernen verbessert
werden.
-
Die
Merkmale der Ansprüche
7 und 8 dienen der Sicherung der Kappe an dem Gehäuse.
-
Die
Kappe kann hierdurch an dem Gehäuse sicher
befestigt werden, ohne Schrauben zu verwenden.
-
Die
beigefügten
Zeichnungen, die in die Beschreibung eingearbeitet sind und einen
Teil derselben bilden, illustrieren derzeit bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung, und dienen dazu, zusammen mit der obigen allgemeinen
Beschreibung und der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen,
die folgt, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
-
1 ist
eine Ansicht einer Pumpe, teilweise im Schnitt, mit zwei Kompressionsabschnitten
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist
eine geschnittene Seitenansicht der Pumpe entlang Linie II-II in 1;
-
3A zeigt
Polaritäten
von magnetischen Polen eines in der in 1 gezeigten
Pumpe verwendeten Feldkerns;
-
3B zeigt
Halbwellen einer Wechselspannung zur Erzeugung der in 3A gezeigten Polaritäten;
-
4 ist
eine Ansicht, die eine Modifikation des Feldkernes zeigt;
-
5 ist
eine Ansicht, die eine andere Modifikation des Feldkernes zeigt;
-
6 ist
eine Ansicht eines Hauptteils einer Pumpe mit drei Kompressionsbereichen;
-
7 ist
eine Schnittansicht, die eine weitere bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
8 ist
eine Schnittansicht entlang Linie VIII-VIII in 7;
-
9 ist
eine Vorderansicht einer Kopfabdeckung, gesehen in Richtung der
Linie IX-IX in 7;
-
10 ist
eine Ansicht in Richtung Linie X-X in 7;
-
11 ist
eine Bodenansicht einer mit der in 7 gezeigten
Pumpe verbundenen Kappe, betrachtet von der Innenseite der Pumpe;
-
12 ist
eine Schnittansicht entlang Linie XII-XII in 11;
-
13 ist
eine Ansicht, die den inneren Aufbau eines Gehäuses der in 7 dargestellten
Pumpe zeigt;
-
14A ist eine Ansicht in Richtung der Linie XIVA-XIVA
in 13;
-
14B ist eine Ansicht in Richtung der Linie XIVB-XIVB
in 13;
-
15 ist
eine Bodenansicht einer Kappe, gesehen in Richtung der Linie XV-XV;
-
16 ist
eine Vorderansicht der in der in 7 dargestellten
Pumpe verwendeten Kopfabdeckung;
-
17 ist
eine Schnittansicht entlang Linie XVII-XVII in 16;
-
18A ist eine Schnittansicht einer in der in 7 dargestellten
Pumpe verwendeten Dichtung;
-
18B ist eine Vorderansicht der Dichtung;
-
19 ist
eine Schnittansicht einer konventionellen Pumpe;
-
20 ist
eine geschnittene Seitenansicht entlang Linie XX-XX in 19;
und
-
21 ist
eine Seitenansicht in Richtung der Linie XXI-XXI in 19.
-
1 und 2 zeigen
den gesamten Aufbau einer elektromagnetischen Membranpumpe (im folgenden
lediglich als "Pumpe" bezeichnet) 101 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Pumpe 101 dieser Ausführungsform
umfaßt
eine Doppel-Pumpenanordnung mit zwei Kompressionsbereichen, die
jeweils wie eine einzelne Pumpe funktionieren. Da die zwei Kompressionsbereiche
denselben Aufbau aufweisen, sind dieselben oder entsprechende Elemente
in den beiden Bereichen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet,
und auf eine detaillierte Beschreibung derselben wurde verzichtet,
wenn nicht anderslautend darauf hingewiesen wird.
-
Wie
in 1 und 2 dargestellt, umfaßt eine
Pumpe 101 ein Gehäuse,
das durch einen Rahmen 102, eine schalldichte Abdeckung 103 und
Kopfabdeckungen 104 und 105, die an den Vorder-
und Rückseiten
des Rahmens 102 vorgesehen sind, gebildet ist. Kernhalter 106 und 107 sind
mit einem Grundbereich des Rahmens 102 verbunden. Eine Feldspule 108 wird
von den Kernhaltern 106 und 107 gehalten. Die
Feldspule 108 umfaßt
einen zentralen Kern 181 und Seitenkerne 182 und 183.
Spulen 190 und 191 sind um den Zentrumskern 181 gewickelt. Eine
Spule 192 ist um den Seitenkern 182 gewickelt, und
eine Spule 193 ist um den Seitenkern 183 gewickelt.
Oszillatoren 110 sind zwischen der Zentrumsspule 181 und
der Seitenspule 182 und zwischen der Zentrumsspule 181 und
der Seitenspule 183 vorgesehen. Ein Paar von Scheiben 111, 112 ist
mit jedem der beiden Enden eines jeden Oszillators 110 befestigt.
Eine Membran 113, 114 ist zwischen den gepaarten
Scheiben 111, 112 eingeklemmt. Die Membran 113, 114 weist
eine Kreisscheibenform auf, und ihr Randbereich ist mittels eines
Rings 115, 116, der in dem Rahmen 102 und
der Kopfabdeckung 104, 105 befestigt ist, eingeklemmt.
Im einzelnen sind beide Endbereiche eines jeden Oszillators 110 befestigt und
gehalten an dem Rahmen 102 durch die Membranen 112, 113.
-
Kompressionskammern 117, 118,
die durch die Membranen 113, 114 und die Kopfabdeckungen 104, 105 begrenzt
sind, sind an beiden Enden des Oszillators 110 gebildet.
Ein Paar von Einlaßöffnungen 119 zum
Einleiten des Fluids (beispielsweise Luft) in die Kompressionskammer 117 und
ein Paar von Einlaßöffnungen 120 zum
Einleiten des Fluids in die Kompressionskammer 118 sind
in Wänden
der Kompressionskammern 117, 118 gebildet. Die
Einlaßöffnungen 119, 120 sind
mit Ventilen 121, 122 versehen, die in Richtung
der Kompressionskammern 117, 118 federnd vorgespannt
sind, um die Einlaßöffnungen 119, 120 gegen
die Federkräfte öffnen zu können.
-
Andererseits
ist ein Paar von Auslaßöffnungen 123 zum
Ausstoßen
von Fluid aus der Kompressionskammer 117 und ein Paar von
Auslaßöffnungen 124 zum
Ausstoßen
von Fluid aus der Kompressionskammer 118 vorgesehen. Die
Auslaßöffnungen 123, 124 sind
mit Ventilen 125, 126 versehen, die fort von den
Kompressionskammern 117, 118 federnd vorgespannt
sind, um die Auslaßöffnungen 125, 126 gegen
die Federkräfte öffnen zu
können.
-
Die
Kopfabdeckungen 104, 105 sind mit Einlaßstutzen 127, 128 zur
Aufnahme von Fluid und Auslaßstutzen 129, 130 zur
Abgabe von Fluid versehen. Einlaßkammern 131, 132 sind
zwischen den Einlaßstutzen 127, 128 und
den Einlaßöffnungen 119, 120 vorgesehen.
Auslaßkammern 133, 134 und Verbindungskanäle 135, 136 sind
zwischen den Auslaßstutzen 129, 130 und
den Auslaßöffnungen 123, 124 vorgesehen.
-
Permanentmagneten 137, 138,
die derart angeordnet sind, daß sie
einander entgegengesetzte Polaritäten aufweisen, sind an jedem
Oszillator 110 befestigt. Die Polaritäten der Permanentmagneten 137, 138 werden
später
im einzelnen beschrieben werden. Eine elektrische Wechselspannung
von einer Wechselspannungsquelle (nicht gezeigt) wird den Spulen 190, 191, 192, 193 durch
ein Kabel 139 zugeführt.
Das als Wechselspannungsquelle dienende Kabel 139 umfaßt eine
derart mit den Spulen 190, 191, 192, 193 verbundene
Schleife, um die Richtungen des magnetischen Feldes zu erhalten,
wie später erwähnt sein
wird. Die Pumpe 101 ist über Beine 140, die
zur Vibrationsisolation aus einem elastischen Material, wie Gummi,
hergestellt sind, mit einem Halter 141 verbunden. Der Halter 141 ist
an einem gewünschten
Ort angeordnet, und die Pumpe ist angetrieben.
-
Es
wird nun eine Beschreibung des Verhältnisses zwischen den magnetischen
Polen der Felderspule 108 und der Polaritäten der
Permanentmagneten 137, 138 gegeben.
-
3A und 3B zeigen
die Verhältnisse zwischen
den Polaritäten
der Feldspule 108 und der Permanentmagneten 137, 138 und
Wechselspannungswellenformen. In dieser Beschreibung sind den Oszillatoren 110 und
Permanentmagneten 137 und 138 in den beiden Kompressionsbereichen
verschiedene Bezugszeichen zugeteilt. Wie in 3A dargestellt
ist, sind die in dem Oszillator 110a, 110b eingebauten
Permanentmagneten 137a und 138a derart angeordnet,
daß sie
einander entgegengesetzte Polaritäten aufweisen. Im einzelnen
weisen die Permanentmagneten 137a und 137b S-Pole
auf den Seiten auf, die jeweils den Seitenkernen 182 und 183 zugewandt
sind, und die Permanentmagneten 137a und 137b haben
N-Pole auf den dem Zentrumskern 181 zugewandten Seiten.
Im Gegensatz hierzu haben die Permanentmagneten 138a und 138b jeweils
N-Pole auf ihren den Seitenkernen 182 und 183 zugewandten
Seiten, und die Permanentmagneten 138a und 138b haben
ihre S-Pole auf ihren Seiten, die dem Zentrumskern 181 zugewandt
sind.
-
Das
Kabel 139 umfaßt
eine Schleife, die mit den Spulen 190, 191, 192, 193 verbunden
ist, wobei die Richtung der magnetischen Pole der Permanentmagneten 137a, 137b, 138a, 138b berücksichtigt
ist, so daß eine
an diese Spulen angelegte Wechselspannung die Oszillatoren 110a und 110b in
entgegengesetzte Richtungen in Einheiten von Halbwellen der Wechselspannung
verlagert.
-
Zum
Beispiel ist eine Wechselspannung an der Spule 192 derart
angelegt, daß der
Zentrumspol 182a des Seitenkerns 182 so magnetisiert
ist, daß dieser
einen S-Pol bei einer Halbwelle W1 der Wechselspannung aufweist,
wie in 3B dargestellt, und einen N-Pol
bei der anderen Halbwelle W2. Zu dieser Zeit ist jeder Seitenpol 182b des
Seitenkerns 182 derart magnetisiert, so daß er die
entgegengesetzte Polarität
aufweist. Die Polarität
des magnetischen Pols bei der Halbwelle W1 ist gekennzeichnet durch Ergänzung "1" zu der Bezeichnung N, S, und die Polarität des magnetischen
Pols bei der Halbwelle W2 ist durch Zufügen von "2" zu
den Bezeichnungen N, S gekennzeichnet. Dieselbe Kennzeichnung ist
in den folgenden Beschreibungen eingeführt.
-
Andererseits
ist eine Wechselspannung an den Spulen 190 derart angelegt,
daß der
Zentrumspol 181a des Zentrumskerns 181 so magnetisiert
ist, daß er
N-Pol bei der ersten Halbwelle W1 und einen S-Pol bei der anderen
Halbwelle W2 aufweist, entgegengesetzt zu der Richtung der Magnetisierung
des Seitenkerns 182. Zu dieser Zeit ist der Seitenpol 181b des
Zentrumskerns 181 derart magnetisiert, daß er eine
Polarität
entgegengesetzt zu dem Zentrumspol 181a aufweist.
-
Zusätzlich ist
eine Wechselspannung an der Spule 193 derart angelegt,
daß der
Zentrumspol 183a des Seitenkerns 183 derart magnetisiert
ist, so daß er
einen N-Pol während
der Halbwelle W1 und einen S-Pol bei der anderen Halbwelle W2 aufweist. Zu
dieser Zeit ist der Seitenpol 183b des Seitenkerns 183 derart
magnetisiert, daß er
eine Polarität
entgegengesetzt zu dem Zentrumspol 183a aufweist.
-
Andererseits
ist eine Wechselspannung an die Spule 191 derart angelegt,
daß der
andere Zentrumspol 181c des Zentrumskerns 181 derart
magnetisiert ist, so daß er
einen S-Pol bei der Halbwelle W1 und einen N-Pol bei der anderen
Halbwelle W2 aufweist, umgekehrt zu der Richtung der Magnetisierung
des Seitenkerns 183. Zu dieser Zeit ist der Seitenpol 181d des
Zentrumskerns 181 derart magnetisiert, so daß er eine
Polarität
entgegengesetzt zu dem Zentrumspol 181c aufweist.
-
Es
sei angenommen, diese Wechselspannung werde an die Spulen 190, 191, 192, 193 über das
Kabel 139 in dem Zustand angelegt, in welchem das Kabel 139 angeschlossen
ist, um die vorgeschriebenen Verhältnisse zwischen den Wechselspannungswellenformen
und der Richtung der Magnetisierung hervorzurufen. Betrachtet man
den Oszillator 110a zum Beispiel bei der Beaufschlagung
mit der Halbwelle W1, so wird der Permanentmagnet 137a durch
den Zentrumspol 181a des Zentrumskerns 181 und
dem Zentrumspol 182a des Seitenkerns 182 abgestoßen, wogegen
der Permanentmagnet 138a durch den Zentrumspol 181a des
Zentrumskerns 181 und den Zentrumspol 182a des
Seitenkerns 182 angezogen wird. Im Ergebnis wird der Oszillator 110a in
Richtung des Pfeiles F verlagert.
-
Andererseits
wird bei Beaufschlagung mit der Halbwelle W2 der Permanentmagnet 137a von dem
Zentrumspol 181a des Zentrumskerns 181 und dem
Zentrumspol 182a des Seitenkerns 182 angezogen,
wogegen der Permanentmagnet 138a durch den Zentrumspol 181a des
Zentrumskerns 181 und den Zentrumspol 182a des
Seitenkerns 182 abgestoßen wird. Im Ergebnis wird
der Oszillator 110a in Richtung des Pfeiles B verlagert.
-
Betrachtet
man den Oszillator 110b bei Beaufschlagung mit der Halbwelle
W1, so wird der Permanentmagnet 137b von dem Zentrumspol 181c des Zentrumskerns 181 und
dem Zentrumspol 183a des Seitenkerns 183 angezogen,
wogegen der Permanentmagnet 138b von dem Zentrumspol 181c des Zentrumskerns 181 und
dem Zentrumspol 183a des Zentrumskerns 183 ab gestoßen wird.
Im Ergebnis wird der Oszillator 110b in Richtung des Pfeiles
B verlagert.
-
Andererseits
wird bei der Beaufschlagung der Halbwelle W2 der Permanentmagnet 137b von dem
Zentrumspol 181 und dem Zentrumspol 183a des Seitenkerns 183 abgestoßen, wogegen
der Permanentmagnet 138b von dem Zentrumspol 181c des Zentrumskerns 181 und
dem Zentrumspol 183a des Seitenkerns 183 angezogen
wird. Im Ergebnis wird der Oszillator 110b in Richtung
des Pfeiles F verlagert.
-
Die
Arbeitsweise der Pumpe wird nun beschrieben. Wenn eine Wechselspannung
an den Spulen 190, 191, 192, 193 über das
Kabel 139 angelegt ist, werden die beiden Oszillatoren 110 (110a, 110b)
wechselseitig verlagert und vibrierend in Einheiten einer Halbwelle
in Schwingungen versetzt, wie oben beschrieben. Demnach ist die
Schwingungsfrequenz des Oszillators 110 durch die kommerzielle Frequenz
bestimmt.
-
In Übereinstimmung
mit den Schwingungen des Oszillators 110 schwingen die
Membranen 113, 114. Mit dem Schwingen der Membranen 113, 114 vergrößern und
verkleinern sich die Kompressionskammern 117, 118.
Wenn die Kompressionskammern 117, 118 sich vergrößern, sind
die Ventile 121, 122 der Einlaßöffnungen 119, 120 geöffnet, um
Fluid in die Kompressionskammern 117, 118 über die
Einlaßstutzen 127, 128 und
die Einlaßkammern 131, 132 in
die Kompressionskammern 117, 118 zu bringen. Wenn
die Kompressionskammern 117,118 sich verkleinern,
sind die Ventile 121, 122 geschlossen, wogegen
die Ventile 125, 126 der Auslaßöffnungen 123, 124 geöffnet sind.
Im Ergebnis wird Fluid von den Kompressionskammern 117, 118 über die
Auslaßkammern 133, 134 und
Auslaßstutzen 129, 130 abgegeben.
-
Da
die beiden Oszillatoren 110 in einer Weise mit Wechselspannung
beaufschlagt werden, daß ihre
Richtungen der Schwingungen einander entgegengesetzt sind, werden
die durch die Schwingungen der Oszillatoren 110 hervorgerufenen
Schwingungen der gesamten Pumpe 101 durch gegenseitiges Auslöschen verringert.
Da die Spulen in der oben beschriebenen Pumpe von sämtlichen
Wellen der Wechselspannung magnetisiert werden, ist die Energie
effektiv genutzt.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
ist der Aufbau der Pumpe 101 vereinfacht und die Wartung
der Pumpe 101 durch die Verringerung der Anzahl von Komponenten
erleichtert. Im einzelnen kann die Anzahl von Feldkernen im Vergleich
zu dem Fall, in dem zwei unabhängige
Pumpen miteinander gekoppelt sind, reduziert werden, da der Zentrumskern 181 von zwei
Kompressionsbereichen geteilt wird. Da die Kopfabdeckungen 104, 105 einheitlich
ausgebildet sind, um zwei Kompressionsbereiche zu überdecken,
ist das Auseinandernehmen zum Auswechseln der Membranen 113, 114 einfach.
Grundsätzlich
ist es notwendig, die Membranen von Zeit zu Zeit auszutauschen,
wenn eine Mehrzahl von Pumpen zur selben Zeit betrieben werden.
In diesem Falle wäre es
notwendig, die Membranen durch Entfernen und Aufsetzen der Kopfabdeckungen
einer jeden Pumpe, was zeitaufwendig ist, zu wechseln, wenn eine
Mehrzahl von unabhängigen
Pumpen gekoppelt wären. Da
jedoch bei dieser Ausführungsform
die Kopfabdeckungen von einer Mehrzahl von Kompressionsbereichen
geteilt werden, ist die Anzahl von Kopfabdeckungen, die entfernt/angebracht
werden müssen, reduziert
und die Arbeit für
den Austausch erleichtert.
-
Darüber hinaus
können
die Spulen 190, 191, 192, 193 leicht
verdrahtet werden, da die Mehrzahl von Kompressionsbereichen in
einem einzelnen Gehäuse
enthalten sind. Wenn unabhängige
Pumpen, die jeweils ein separates Gehäuse aufweisen, zu verdrahten
sind, werden Verbindungen benötigt,
um die Spulen zu verdrahten, und die Verdrahtung wird komplex. Dieses
Problem ist bei der Pumpe gemäß der vorliegenden
Erfindung überwunden.
-
Des
weiteren müssen
im Falle einer Pumpe, bei der eine Mehrzahl von unabhängigen Pumpen gekoppelt
sind, Dämpferelemente
zwischen den Pumpen vorgesehen sein, um eine Kollision der Pumpen
aufgrund von Stößen oder
Schwingungen zu vermeiden. Bei der Pumpe dieser Ausführungsform, bei
der eine Mehrzahl von Kompressionsbereichen in einem einzelnen Gehäuse enthalten
sind, werden solche Dämpferelemente
nicht gebraucht.
-
Modifikationen
des Feldkerns 108 werden nun beschrieben. 4 ist
eine Ansicht, die eine Modifikation des Feldkerns 108 zeigt.
Im Unterschied zu dem in 3 gezeigten
Feldkern sind bei dem Feldkern gemäß dieser Modifikation die Seitenkerne durch
Rückfeldkerne 184, 185 ersetzt,
die nicht mit Spulen versehen sind. Wenn eine Wechselspannung an
die Spulen 190, 191 angelegt ist, verlaufen magnetische
Felder durch den Zentrumskern 181, und Rückfeldkerne 184, 185 werden
produziert. Dadurch werden magnetische Pole zur Anziehung/Abstoßung des
Oszillators 110a, 110b gebildet. Bei dieser Modifikation
ist das Gewicht der Feldkerne zusammen mit der Reduzierung der Anzahl
der Spulen reduziert, und der Platz zur Anbringung ist ebenfalls
reduziert.
-
5 ist
eine Ansicht, die eine weitere Modifikation des Feldkerns zeigt.
Spulen 190, 191 sind um Feldkerne 186 und 187 der
Feldkerne 186, 187 und 188, welche dieselbe
Form aufweisen, gewickelt. Wie in der vorstehenden Modifikation
kann das Gewicht der Feldkerne reduziert werden. Darüber hinaus
können
die Feldkerne leicht massenproduziert werden, da die Feldkerne 186, 187 und 188 dieselbe Form
aufweisen.
-
Die
oben beschriebene Ausführungsform
ist an eine Doppelpumpe, die zwei Kompressionsbereiche aufweist,
gerichtet. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf die Doppelpumpe
begrenzt und kann auf eine Pumpe mit drei oder mehr Kompressionsbereichen
angewendet werden. 6 ist eine Ansicht eines Hauptteils
einer Dreifachpumpe mit drei Kompressionsbereichen. In 6 umfaßt ein Feldkern 108 erste
und zweite Zentrumskerne 108A und 108B, die jeweils
zwei Spulen umfassen, und Seitenkerne 108C und 108D,
die jeweils eine einzelne Spule umfassen, die an beiden Enden des
Feldkerns 108 angeordnet sind. Ein Oszillator 110b ist
zwischen dem Zentrumskern 108A und dem Zentrumskern 108B,
ein Oszillator 110a ist zwischen dem Zentrumskern 108A und
dem Seitenkern 108C, und ein Oszillator 110c ist
zwischen dem Zentrumskern 108B und dem Seitenkern 108D angeordnet.
Diese Modifikation ist derart konstruiert, daß beide Seiten Oszillatoren 110a und 110c in
dieselbe Richtung durch dieselbe Halbwelle der anliegenden Wechselspannung gedrückt werden,
und der zentrale Oszillator 110b ist bei der anderen Halbwelle
der Wechselspannung in eine zu den Oszillatoren 110a und 110c entgegengesetzte
Richtung gedrückt.
-
Mit
dem Anstieg der Anzahl von gekoppelten Kompressionsbereichen wird
eine größere Abgabemenge
erzielt. Die Abgabemenge kann jedoch durch das Vorsehen von Wechselschaltern
in den mit den um die Feldkerne gewickelten Spulen verbundenen Leitungen
gesteuert werden, indem die Oszillatoren des Mehrfachkompressionsbereichs
selektiv angetrieben werden.
-
7 bis 9 zeigen
den gesamten Aufbau einer elektromagnetischen Membranpumpe gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
-
Wie
in den Figuren gezeigt, umfaßt
eine Pumpe 250 ein Gehäuse 251 mit
vier peripheren Seitenwänden
und einer Bodenwandung, die einstückig durch ein synthetisches
Harz etc. gebildet sind. Die rechte und linke Seitenwandung (in 7)
des Gehäuses 251 sind
mit innen vorstehenden, fächerförmigen Membranaufnahmewandungen 252a, 252b versehen.
Ein Loch von beispielsweise rechteckiger Gestalt zum Durchtritt
eines Oszillators (später
zu beschreiben) ist in einem zentralen Bodenbereich der Membranaufnahmewandung 252a, 252b gebildet. Halterungsteile 253a, 353b; 254a, 354b,
jeweils mit einer kleinen Fläche,
sind an rechten und linken Seiten gebildet und einstückig mit
den vier Ecken der Bodenwandung des Gehäuses 251. Sich nach
oben erstreckende, geschlitzte Rippen 255a, 255b; 256a, 256b sind
auf diesen Halterungsteilen errichtet. Jede geschlitzte Rippe ist
hohl und entlang ihrer Längsrichtung
in zwei Teile unterteilt. Wenn ein Zapfen in die Rippe von oben
eingesetzt ist, verformt sich die Rippe elastisch nach außen und
klemmt die Erhebung durch die resultierende elastische Kraft ein. Kopfabdeckungen 271a, 271b sind
mit der linken und der rechten Seitenwandung des Gehäuses mit
Hilfe von Haken und nicht durch Schrauben wie im Stand der Technik
befestigt, wie im weiteren im einzelnen beschrieben werden wird.
-
Ein
E-förmiger
Hauptkern 257 und ein E-förmiger Rückkern 258, die einen
Feldkern bilden, sind innerhalb des Gehäuses 251 derart angeordnet,
daß eine
vorbestimmte Entfernung zwischen dem Hauptkern 257 und
dem Rückkern 258 zur
Bildung eines Oszillators (später
zu beschreiben) gebildet ist, und zentrale Beinbereiche von E-Anordnungen und beide Seitenbeinbereiche,
die beide Seitenpole bilden, sind einander entgegengesetzt angeordnet.
Der zentrale Beinbereich des E-förmigen
Hauptkerns 257 ist als Wickelkernbereich gebildet, auf
welchen eine Spule 259 gewunden ist, jedoch ist keine Spule
um den zentralen Beinbereich des Rückkerns 258 gewickelt. Linke
und rechte Außenbereiche
des E-förmigen Hauptkerns 257 und
des E-förmigen Rückkerns 258 sind
mit gekrümmten
Rillen 257a, 257b; 258a, 258b versehen,
die dieselben Formen aufweisen wie Randbereiche der geschlitzten
Rippen. Wenn der E-förmige
Hauptkern 257 und der E-förmige Rückkern 258 in dem
Gehäuse 251 aufgenommen
werden sollen, werden die Kerne 257 und 258 in
das Gehäuse 251 derart
eingesetzt, daß die
gekrümmten
Rillen 257a, 257b; 258a, 258 in
Kontakt mit den äußeren Randbereichen
der geschlitzten Rippen kommen können
und die Bodenoberfläche
der Kerne auf Teilen der Halterungsteile 253a, 253b; 254a, 254b)
aufliegen können.
-
Ein
Oszillator 263 mit einem rechteckigen Querschnitt, an welchem
zwei Permanentmagnete 261, 262 mit dazwischen
gebildeten Fenstern 263a befestigt sind, ist zwischen dem
E-förmigen
Hauptkern 257 und dem E-förmigen Rückkern 258 angeordnet.
Ein Paar von ersten und zweiten Zentrumsplatten 264a, 264b; 265a, 265b ist
an jedem der beiden Enden des Oszillators 263 befestigt.
Eine Membran 266a ist zwischen den ersten und zweiten Zentrumsplatten 264a, 264b und
eine Membran 266b ist zwischen den ersten und zweiten Zentrumsplatten 265a, 265b eingeklemmt.
Die Membran 266a, 266b weist eine Kreisform auf,
und ein äußerer peripherer Bereich,
zum Beispiel ein Randbereich derselben, ist zwischen einem peripheren
ringförmigen
Be reich der Membranaufnahmewandung 252a, 252b und
der Kopfabdeckung 271a, 271b eingeklemmt. Im einzelnen
sind beide Endbereiche des Oszillators 263 in dem Gehäuse 251 mittels
der Membranen 266a, 266b befestigt und getragen.
-
Kompressionskammern 272a, 272b sind
jeweils durch die Membran 266a und der Kopfabdeckung 271a und
durch die Membran 266b und die Kopfabdeckung 271b gebildet
und an beiden Enden des Oszillators 263 vorgesehen. Ein
Paar von Einlaßöffnungen 273a, 273b zum
Einbringen von Luft in die Kompressionskammern 272a, 272b ist
in einer Wandung der Kompressionskammer 272a, 272b gebildet. Die
Einlaßöffnungen 273a, 273b sind
mit Ventilen 274a, 274b, die zu der Kompressionskammer 272a, 272b zum Öffnen der
Einlaßöffnungen 273a, 273b vorgespannt
sind, versehen. Andererseits ist ein Paar von Auslaßöffnungen 275a, 275b zur
Abgabe von Luft aus der Kompressionskammer 272a, 272b in
der Wand der Kompressionskammer 272a, 272b gebildet.
Die Auslaßöffnungen 275a, 275b sind
mit Ventilen 276a, 276b versehen, die weg von
der Kompressionskammer 272a, 272b vorgespannt
sind, um die Auslaßöffnungen
zu öffnen.
-
Zwei
Fluideinlässe 281 (s. 8)
zum Einbringen von Fluid (zum Beispiel Luft) sind in dem Bodenbereich
des Gehäuses 52 ausgebildet.
Fluid, das von den Fluideinlässen 281 eingebracht
wird, wird zu den Einlaßöffnungen 273a, 273b über Leitungen 260a, 260b,
die einheitlich mit dem Gehäuse 251 und den
Einlaßkammern
gebildet sind, geleitet. Andererseits wird aus den Auslaßöffnungen 275a, 275b gezwungenes
Fluid zu einem Ausgleichsgefäß 290 mittels
Auslaßstutzen 277a, 277b,
die an den Kopfabdeckungen 271a, 271b vorgesehen
sind, und Dichtungen 278a, 278b, die an die Auslaßstutzen 277a, 277b angepaßt sind,
geleitet. Ein Pulsieren des Fluids, das aus den Auslaßstutzen 277a, 277b kommt, wird
in dem Ausgleichsgefäß 290 gedämpft, und
das Fluid wird von einem Auslaß 291 abgegeben.
-
Eine
Kappe 282 ist auf einem oberen Bereich des Gehäuses 251 montiert,
wie in 8 gezeigt. Die Kappe 282 ist derart angebracht,
daß vier
Zapfen 283a bis 283d (283a, 283b sind
ausschließlich
dargestellt), die sich auf einer unteren Oberfläche der Kappe 282 erheben,
in die geschlitzten Rippen 255a, 255b, 256a, 256b eingefügt sind,
und Haken 284a, 284d (284a, 284b sind
ausschließlich
gezeigt) sind eingerastet in Einrastlöchern, die in dem Gehäuse 251 gebildet
sind.
-
Eine
Wechselspannung ist von einer Wechselspannungsleistungsquelle (nicht
dargestellt) einer Spule 259 durch ein Kabel 300 zugeführt. Das
Kabel 300 ist mit einem Schutzschlauch 301 bedeckt.
Das Kabel 300 ist in die Pumpe 250 eingeführt und
mit der Spule 259 in der Pumpe 250 verbunden.
Das Kabel 300 dient als Wechselspannungsquelle.
-
Die
Pumpe 250 ist mit einem Halter 311 über Beine 310,
die zur Vibrationsisolation aus einem elastischen Material, wie
Gummi, gebildet sind, befestigt. Der Halter 311 ist an
einem gewünschten Platz
angebracht, und die Pumpe ist angetrieben.
-
Wenn
eine Wechselspannung mit einer kommerziellen Leistungsfrequenz der
Spule 259 über das
Kabel 300 zugeführt
wird, beginnt die Pumpe zu arbeiten. Mit der Zuführung der Wechselspannung werden
die einander gegenüberliegenden
beiden Seitenbereiche des E-förmigen
Hauptkerns 267 und des Rückkerns 258 veranlaßt, magnetische
Pole abwechselnd mit Polaritäten
zur Anziehung und Abstoßung
der Permanentmagneten 261, 262, die an dem Oszillator 263 befestigt
sind, aufzuweisen. Der Oszillator 263 schwingt in Rechts-
und Linksrichtung mit der vorerwähnten
kommerziellen Leistungsfrequenz. In Übereinstimmung mit der Schwingung
komprimieren die Membranen 266a, 266b das Fluid
in den Kompressionskammern 272a, 272b, und das
komprimierte Fluid wird über
die Auslaßöffnungen 275a, 275b und
die Auslaßstutzen 277a, 277b abgegeben.
-
Bei
der Pumpe 270 dieser Ausführungsform wird die Antriebsanordnung
für den
Oszillator 263 durch die gepaarten Elektromagneten gebildet,
welches der E-förmige
Hauptkern 257 mit der Spule 259 und der Rückkern 258 ohne eine
Spule sind. Die Länge
jedes Beinbereichs der Rückspule 258,
der sich in Richtung des Oszillators 263 erstreckt, ist
geringer ausgebildet als die Länge
jedes Beinbereichs des E-förmigen
Hauptkerns 257. Bei dieser Ausführungsform ist die Länge jedes
Beinbereichs des Rückkerns 258 beispielsweise
etwa auf ½ der
Länge eines
jeden Beinbereichs des E-förmigen
Hauptkerns 257 festgesetzt. Dadurch ist die Größe des Gehäuses 251 in der
Pumpe 250 vergleichen mit den konventionellen Vorrichtungen
wesentlich reduziert, und das Gewicht und die Herstellungskosten
der Pumpe können
verringert werden.
-
Gemäß der obigen
Anordnung ist die magnetische Kraft, die von dem E-förmigen Hauptkern 250, auf
welches die Spule 259 gewickelt ist, produziert wird, größer als
die magnetische Kraft, die von dem Rückkern 258, auf welchem
keine Spule gewickelt ist, induziert wird. Um dieses Problem bei
der vorliegenden Ausführungsform
zu lösen,
ist die Entfernung D1 (s. 7) zwischen
dem E-förmigen
Hauptkern 257 und dem Oszillator 263 größer gewählt als
die Entfernung D2 zwischen dem Rückkern 258 und
dem Oszillator 263. Somit können der E-förmige Hauptkern 257 und
der Rückkern 258 im
wesentlichen gleiche Anziehungskräfte zur Anziehung und abstoßende Kräfte zur
Abstoßung
des Permanentmagnets 261, 262, der an dem Oszillator 263 befestigt
ist, aufweisen. Zum Beispiel ist die Distanz D1 zwischen dem E-förmigen Hauptkern 257 und
dem Oszillator 263 etwa als das 1,5-fache der Distanz D2
zwischen dem Rückkern 258 und
dem Oszillator 263 gewählt. Dadurch
ist der Oszillator 263 weder zu dem E-förmigen Hauptkern 257 noch
zu dem Rückkern 258 geneigt,
und der Oszillator 263 kann in einer gut ausbalancierten
Weise zwischen dem E-förmigen
Hauptkern 257 und dem Rückkern 258 in
Schwingung versetzt werden. Radial nicht gleichmäßige Kräfte auf die Membranen 266a, 266b,
die die beiden Endbereiche des Oszillators 263 tragen,
werden durch den Oszillator 263 nicht hervorgerufen, und
die Lebensdauer der Membranen 266a, 266b ist erhöht. Darüber hinaus
können
die Membranen 266a, 266b sanft in Schwingung versetzt
werden, und der Ausstoßwirkungsgrad
von komprimiertem Fluid ist erhöht.
-
10 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in 7. 10 zeigt
die gegenseitige Anordnung zwischen den geschlitzten Rippen 255b, Anbringungsteil 253b und
dem auf dem Anbringungsteil 253b sitzenden E-förmigen Hauptkern 257. Die
Rinne 257b, die eine Form aufweist, die dem äußeren Rand
der geschlitzten Rippe 255b entspricht, ist an dem Bereich
der äußeren Seitenoberfläche des E-förmigen Hauptkerns 257 gebildet,
der in Kontakt mit der geschlitzten Rippe 255b ist. Dieselben
Rinnen 257a, 258a, 258b sind an demjenigen
Bereich der äußeren Seitenoberfläche des
E-förmigen
Hauptkerns 257 gebildet, der in Kontakt mit der geschlitzten Rippe 255a kommt,
und an solchen Bereichen der äußeren Seitenoberfläche des
Rückkerns 258,
welche in Kontakt mit den geschlitzten Rippen 256a, 256b kommen.
-
Wie
in 11 und 12 dargestellt
ist, weist die Kappe 282 eine im wesentlichen rechteckige
Form auf. Die Kappe 282 umfaßt an den geschlitzten Rippen 255a, 255b, 256a, 256b,
die in 7 dargestellt sind, entsprechenden Stellen Vorsprünge in Gestalt
von Zapfen 283a, 283b, 283c, 283d.
Die Kappe 282 umfaßt
Haken 284a, 284b, 284c, 284d an vorbestimmten
Stellen nahe der vier Ecken der im wesentlichen rechteckigen Form.
Wenn die Kappe 282 an der Pumpe 250 montiert werden
soll, sind die Zapfen 283a, 283b, 283c, 283d positioniert,
um in die hohlen Bereiche der geschlitzten Rippen 255a, 255b, 256a, 256b eingebracht
zu werden, wie in 8 dargestellt ist. Dann wird
die Kappe 282 auf das Gehäuse 251 gedrückt. Die
Kappe 282 ist dann an dem Gehäuse 251 durch die
von den geschlitzten Rippen 255a, 255b, 256a, 256b ausgeübten Kräfte zum
Einklemmen der Vorsprünge 283a, 283b, 283c, 283d und
durch den Eingriff zwischen den Haken 284a, 284b, 284c, 284d und
den Eingriffslöchern 284a', 284b', 284c', 284d' (vergleiche 14A) gesichert.
-
In
diesem Falle werden die geschlitzten Rippen 255a, 255b, 256a, 256b durch
das Einbringen der Vorsprünge 283a, 283b, 283, 283d nach
außen verlagert.
Dann treten die geschlitzten Rippen 255a, 255b, 256a, 256b in
die Rinne 257a, 257b; 258a, 258b des
E-förmigen Hauptkerns 257 und
des Rückkerns 258 ein
und klemmen den E-förmigen
Hauptkern 257 und den Rückkern 258 von
beiden Seiten stark, wie deutlich in 7 dargestellt
ist. Im Ergebnis werden der E-förmige
Hauptkern 257 und der Rückkern 258 jeweils
zwischen geschlitzten Rippen 255a, 255b und zwischen
den geschlitzten Rippen 256a, 256b eingeklemmt
und an dem Gehäuse 252 gesichert.
Bezugszeichen 258a und 285 in 11 bezeichnen
Eingrifflöcher
für das
Zusammenwirken mit Vorsprüngen 290a, 290b (vergleiche 7),
die an dem oberen Teil des Ausgleichsgefäßs 290 vorgesehen
sind.
-
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform können die
Kappe 282, der E-förmige Hauptkern 257 und
der Rückkern 258 an
dem Gehäuse 251 ohne
die Verwendung von Schrauben gesichert werden. Im Gegensatz zum
Stand der Technik ist es nicht notwendig, Löcher in den E-förmigen Hauptkerns 257 und
Rückkern 258 zum
Einbringen der Schrauben 8a–8c, 9a–9c (siehe 19),
die bei konventionellen Vorrichtungen verwendet werden, auszubilden.
Daher können
der E-förmige
Hauptkern 257 und der Rückkern 258 effizient
magnetische Flüsse
leiten und magnetische Kräfte
produzieren. Mit anderen Worten kann eine magnetische Kraft, die
derjenigen im Stand der Technik entspricht, durch Verwendung eines E-förmigen Hauptkerns 257 und
eines Rückkerns 258 produziert
werden, die eine geringere Größe aufweisen
als beim Stand der Technik.
-
Die
Form des Gehäuses 251 wird
nun unter Bezugnahme auf 13 bis 15 beschrieben werden.
Dieselben Bezugszeichen wie in 7 bis 9 bezeichnen
dieselben oder ähnliche
Elemente.
-
Wie
in den Fig. gezeigt, sind eine Führung 260a, 260b und
vier Haken 321a, 321c, 321a', 321c'; 321b, 321d, 321b', 321d' einheitlich
an jeder der linken und rechten Seitenwandungen des Gehäuses 251 derart
gebildet, daß sie
nach außen
ragen. Die Nummer 286 bezeichnet ein Eingriffsloch zum
Zusammenwirken mit einem Vorsprung, der an der unteren Oberfläche des
Ausgleichsgefäßes 290 nahe dem
Gehäuse 251 ausgebildet
ist. Wie aus 14B klar wird, ist ein rechteckiges
Loch 285 zum Durchtritt des Oszillators 236 in
einem zentralen Bereich der Membranaufnahmewandung 252a gebildet.
Bei der konventionellen Vorrichtung ist dieses Loch in Übereinstimmung mit
den Abmessungen des äußeren Randes
der Membranaufnahmewandung 252a gebildet. Bei der vorliegenden
Ausführungsform
jedoch ist das Loch 252a' derart
ausgebildet, daß es
eine kleine Grundfläche
aufweist, die zum Durchtritt des Oszillators 263 ausreicht.
Ein rechteckiges Loch mit derselben Grundfläche ist ebenfalls in der rechtsseitigen Membranaufnahmewandung 252b des
Gehäuses 251 ausgebildet.
Aufgrund dieses Aufbaus kann der Vibrationslärm der Membran 266a, 266b,
der in die Innenseite des Gehäuses 251,
d.h. die den E-förmigen
Hauptkern 257, den Rückkern 258 etc.
enthaltende Kammer eintritt, so weit wie möglich reduziert werden. Im
Ergebnis kann der Vibrationslärm
der Membran 266a, 266b, der durch diese Kammer
zur Außenseite
des Gehäuses 251 durchtritt,
so weit wie möglich
reduziert werden, und eine leise Pumpe kann bereitgestellt werden.
-
Die 16 und 17 zeigen
die Kopfabdeckung 271a, die mit der linksseitigen Seitenwandung 251 gekoppelt
ist. Da die mit der rechtsseitigen Seitenwandung des Gehäuses 251 gekoppelte
Kopfabdeckung 271b denselben Aufbau aufweist, wird auf eine
Beschreibung derselben verzichtet.
-
Wie
in 16 dargestellt ist, sind Hakenaufnahmelöcher 322a, 322c, 322a', 322c' zur Aufnahme der
vier Haken 321a, 321c, 321a', 321c', die an der Seitenwandung
des Gehäuses 251 vorgesehen
sind, an vier Ecken der Kopfabdeckung 271a ausgebildet. Wie
aus 17 klar wird, ist ein Führungseinbringloch 260a' zum Einbringen
der Führung 260a in
der mit den Einlaßöffnungen 273a zusammenhängenden Wandung
ausgebildet. Die Größe des Führungseinbringlochs 260a' ist geringfügig größer als
der äußere Durchmesser
der Führung 260a.
-
Wenn
die Kopfabdeckung 271a mit der Seitenwandung des Gehäuses 251 gekoppelt
werden soll, werden die Hakenaufnahmelöcher 322a, 322c, 322a', 322c' der Kopfabdeckungen 271a in
gegenüber
den vier Haken 321a, 321c, 321a', 321c', die an dem
Gehäuse 251 vorgesehen
sind, ausgerichtet. Die Kopfabdeckung 271a wird dann auf
die Seitenwandung des Gehäuses 251 gedrückt. Somit
ist die Führung 260a zu
dem Führungs einbringloch 260a' gebracht, und
die Haken 321a, 321c, 321a', 321c' erreichen die Hakenaufnahmelöcher 322a, 322c, 322a', 322c' der Kopfabdeckung 271a.
Anschließend,
wenn die Kopfabdeckung 271a weiter zur Seitenwandung des
Gehäuses 251 gedrückt wird,
sind die Haken 321a, 321c, 321a', 321c' elastisch in
den Hakenaufnahmelöchern 322a, 322c, 322a', 322c' eingebracht
und durch Verhaken fixiert. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
kann die Kopfabdeckung 271a, 271b an der Seitenwandung
des Gehäuses 251 befestigt
werden, ohne daß wie
bei der konventionellen Vorrichtung eine Schraube benutzt wird,
verwendet wird.
-
Die 18A und 18B zeigen
eine Modifikation der an den entfernten Endbereich der Auslaßstützen 277a, 277b angepaßten Dichtungen.
Wie in den Figuren gezeigt ist, weisen die Dichtungen 278a, 278b eine
zylindrische Grundfläche
auf, und, zum Beispiel, sieben kleine Löcher 279a sind in
einem geschlossenen Endgrundbereich 278a ausgebildet. Zusätzlich sind,
zum Beispiel, zwei kleine Löcher 279b in
einem Wandbereich nahe dem geschlossenen Endfußbereich ausgebildet. Aufgrund der
insgesamt neun in dem Fußbereich
und in dem Wandungsbereich ausgebildeten Löcher wird das Abgabefluid sanft
in das Ausgleichsgefäß 290 eingebracht.
Bei dieser Modifikation sind kleine Löcher in die Dichtung 278a, 278b eingearbeitet.
Somit kann im Vergleich zu dem konventionellen Aufbau, bei dem keine
Dichtung an dem Grundbereich 278a' vorgesehen ist, Schlaglärm von Ventilen,
der übertragen wird,
wenn komprimiertes Fluid zu dem Ausgleichsgefäß 90 durch die Auslaßstutzen 277a, 277b fließt, reduziert
werden, und eine leise Pumpe ist geschaffen.
-
Wie
oben beschrieben worden ist, sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform
die in der Pumpe enthaltenen Elektromagneten nur an einer Seite
des Oszillators vorgesehen. An der anderen Seite des Oszillators
ist der Rückkern
ohne Spule, der etwa die Hälfte
der Breite des Kerns der Elektromagneten aufweist, angeordnet. Dadurch
kann die Pumpe in Gewicht und Größe reduziert
werden. Zusätzlich
kann aufgrund der Reduzierung in der Größe das Ausgleichsgefäß, das im
Stand der Technik mit der Pumpe über die
Röhren
verbunden ist, vollständig
mit der Pumpe über
die Dichtungen ohne die Röhren
verbunden werden.
-
Weiterhin
ist es nicht notwendig Schrauben zu verwenden, die beim Stand der
Technik benötigt werden,
da der E-förmige
Hauptkern, der Rückkern, die
Kappe oder die Kopfabdeckung an dem Gehäuse durch Verwendung der geschlitzten
Rippen oder Haken befestigt werden können. Daneben kann im Vergleich
zu konventionellen Pumpen eine sehr leise Pumpe bereitgestellt werden,
da die Grundfläche
des Oszillatordurchtrittslochs in der Membranaufnahmewandung reduziert
ist und die Dichtung mit Löchern an
der Auslaßdichtung
angepaßt
ist.