DE10065977B4

DE10065977B4 - Elektromagnetische Membranpumpe

Info

Publication number: DE10065977B4
Application number: DE10065977A
Authority: DE
Inventors: Toshio Mikiya; Kenji Mizuno; Atsuki Hashimoto
Original assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Current assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2020-02-03
Also published as: DE10065977A1

Abstract

Elektromagnetische Membranpumpe (250) mit einer Wechselspannungsleistungsversorgung und zumindest einem Kompressionsbereich, der durch eine von der Wechselspannungsversorgung bereitgestellte Wechselspannung betrieben wird, wobei der Kompressionsbereich umfaßt:
ein Gehäuse (251);
einen Oszillator (263), der in dem Gehäuse angeordnet ist und einen Permanentmagneten (261, 262) trägt;
ein Paar von Membranen (266a, 266b), die jeweils einen an gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses befestigten Randbereich und einen an einem Endbereich des Oszillators befestigten Zentralbereich umfassen, wobei jede der Membranen den Oszillator (263) trägt, so daß dieser in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene, in welcher die Membranen angeordnet sind, schwingen kann;
ein Paar von Feldkernen (257, 258), die den Oszillator (263) zwischen sich aufnehmen und magnetische Pole aufweisen, die relativ zu dem Permanentmagneten um einen vorbestimmten Betrag in einer Richtung der Schwingung des Oszillators versetzt sind;
eine Spule (259), die mit einer Wechselspannung von der Wechselspannungsversorgung beaufschlagt ist, um magnetische Flüsse an...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Membranpumpe gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 2 und 4.
Diese Erfindung betrifft insbesondere eine kleine, leichtgewichtige elektromagnetische Membranpumpe, die für ein Außen-Luftblas-Gerät geeignet 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 Elektromagneten 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.
Eine 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.
Es wird also eine elektromagnetische Membranpumpe bereitgestellt, die ein Gehäuse mit einander gegenüberliegenden Seitenwänden umfasst, um den Oszillator, die Feldkerne und die Spule zu umgeben. Es ist eine Mehrzahl von Haken vorgesehen, die sich von den Seitenwandungen nach außen erstrecken. Außerdem sind Kopfabdeckungen vorhanden, die mit den einander gegenüberliegenden Seitenwandungen des Gehäuses zu verbinden sind. Die Kopfabdeckungen weisen Haken-Aufnahmelöcher an Stellen auf, die den an dem Gehäuse angeformten Haken gegenüberliegen. Die Kopfabdeckungen sind mit dem Gehäuse verbunden, wenn die Haken in die Haken aufnehmenden Löcher eingeführt sind. Die Kopfabdeckungen können auf diese Weise an dem Gehäuse gesichert werden, ohne Schrauben zu verwenden.
Das Gehäuse umfasst außerdem Führungen, die sich von der gegenüberliegenden Seitenwandung in derselben Richtung erstrecken wie die Haken und als Fluid-Einlässe funktionieren, wobei die Führungen gleichzeitig die Kopfabdeckungen führen, wenn die Kopfabdeckungen mit dem Gehäuse zusammengebracht werden.
Das Anbringen von Gehäusedeckeln mittels sich in Anbringrichtung erstreckender, am Gehäuse einschnappender Haken ist für sich genommen aus der US-A-5 558 810 bekannt. es fehlen dort jedoch zusätzliche Führungen, und erst recht solche, die eine Zusatzfunktion als Fluid-Durchlässe erfüllen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.
In dieser Pumpe kann das Ausgleichsgefäß direkt mit dem Gehäuse verbunden werden. Im Unterschied zum Stand der Technik muß das Ausgleichsgefäß nicht mittels einer Röhre mit dem Gehäuse der Pumpe verbunden werden. Somit kann die Pumpe und das Ausgleichsbehältnis einheitlich als kompakte Einheit konstruiert werden. Auch können die Arbeitsgeräusche der Ventile, die zu dem Ausgleichsgefäß übertragen werden, reduziert werden, und eine leise Pumpe kann bereitgestellt werden
Die Dichtungen können gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 3 mit den Auslaßstutzen verbunden sein.
Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung ist Gegenstand der Anspruchs 4.
Hierdurch kann der Vibrationslärm der Membranen, der nach außen durch das Gehäuse dringt, wesentlich reduziert werden, da das Loch, welches in der Membran-Aufnahmewandung gebildet ist, kleiner als das Loch beim Stand der Technik ist und eine leise Pumpe kann bereitgestellt werden.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen ausgeführt.
1 ist eine Ansicht einer Pumpe, teilweise im Schnitt, mit zwei Kompressionsabschnitten gemäß 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 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. 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 ge kennzeichnet. 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 Sei tenkerns 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 abgestoßen 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 Einlaßöftnungen 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 Auslaßöftnungen 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 Bereich 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 285b 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 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 Führungseinbringloch 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 Fi guren 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.

Claims

Elektromagnetische Membranpumpe (250) mit einer Wechselspannungsleistungsversorgung und zumindest einem Kompressionsbereich, der durch eine von der Wechselspannungsversorgung bereitgestellte Wechselspannung betrieben wird, wobei der Kompressionsbereich umfaßt: ein Gehäuse (251); einen Oszillator (263), der in dem Gehäuse angeordnet ist und einen Permanentmagneten (261, 262) trägt; ein Paar von Membranen (266a, 266b), die jeweils einen an gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses befestigten Randbereich und einen an einem Endbereich des Oszillators befestigten Zentralbereich umfassen, wobei jede der Membranen den Oszillator (263) trägt, so daß dieser in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene, in welcher die Membranen angeordnet sind, schwingen kann; ein Paar von Feldkernen (257, 258), die den Oszillator (263) zwischen sich aufnehmen und magnetische Pole aufweisen, die relativ zu dem Permanentmagneten um einen vorbestimmten Betrag in einer Richtung der Schwingung des Oszillators versetzt sind; eine Spule (259), die mit einer Wechselspannung von der Wechselspannungsversorgung beaufschlagt ist, um magnetische Flüsse an den Feldkernen hervorzurufen; ein Paar von Kopfabdeckungen (271a, 271b), die mit den Seitenwänden des Gehäuses verbunden sind, um zusammen mit der Membrane Kompressionskammern (272a, 272b) zu bilden; wobei das Paar von Kopfabdeckungen (271a, 271b) jeweils eine Einlaßkammer aufweist, die mit dem Innern des Gehäuses, einer Einlaßöffnung (273a, 273b) mit einem Ventil, das geeignet ist, Luft in die Kompressionskammer einzuziehen, einer Auslaßöffnung (275a, 275b) mit einem Ventil, das geeignet ist, Luft aus der Kompressionkammer auszubringen, und einer Auslaßkammer zur Aufnahme der komprimierten Luft aus Auslaßöffnung in Verbindung steht, wobei die Feldkerne magnetische Pole aufweisen, die durch die der Spule bereitgestellte Wechselspannung magnetisiert werden, wobei der Permanentmagnet durch die magnetischen Pole abwechselnd angezogen und abgestoßen wird, um die Membranen in Schwingung zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine Mehrzahl von Haken (321), die sich von den Seitenwandungen nach außen erstrecken und Führungen (260) umfaßt, die sich in denselben Richtungen wie diese Haken erstrecken, wobei die Kopfabdeckung Hakenaufnahmelöcher (322) an Stellen aufweist, die den an dem Gehäuse ausgebildeten Haken gegenüberliegen, wobei die Kopfabdeckung mit dem Gehäuse (251) gekoppelt ist, wenn die Haken in die Hakenaufnahmelöcher eingeführt sind, während die Kopfabdeckung von den Führungen (260) geführt ist, und wobei die Führungen (260) als Fluideinlässe wirken, die Fluid vom Innern des Gehäuses (251) zur Einlaßkammer führen.
Elektromagnetische Membranpumpe (250) mit einer Wechselspannungsversorgung und zumindest einem Kompressionsbereich, der durch eine von der Wechselspannungsversorgung bereitgestellte Wechselspannung betrieben wird, wobei der Kompressionsbereich umfaßt: ein Gehäuse (251); einen Oszillator (263), der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und einen Permanentmagneten (261, 262) trägt; ein Paar von Membranen (266a, 266b), wobei jede einen an gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuse befestigten Randbereich und einen an einem Endbereich des Oszillators befestigten Zentralbereich aufweist, wobei jede der Membranen den Oszillator (263) trägt, so daß dieser in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene, in welcher die Membran angeordnet ist, schwingen kann; ein Paar von Feldkernen (257, 258), die den Oszillator (263) zwischen sich aufnehmen und magnetische Pole umfassen, die relativ zu dem Permanentmagneten um einen vorbestimmten Betrag in einer Richtung der Schwingung des Oszillators versetzt sind; eine Spule (259), die mit einer Wechselspannung beaufschlagt ist, um magnetische Flüsse an den Feldkernen zu bewirken; ein Paar von Kopfabdeckungen (271a, 271b), die mit den Seitenwänden des Gehäuses verbunden sind, um zusammen mit der Membrane Kompressionskammern (272a, 272b) zu bilden; wobei das Paar von Kopfabdeckungen (271a, 271b) jeweils eine Einlaßkammer aufweist, die mit dem Innern des Gehäuses, einer Einlaßöffnung (273a, 273b) mit einem Ventil, das geeignet ist, Luft in die Kompressionskammer einzuziehen, einer Auslaßöffnung (275a, 275b) mit einem Ventil, das geeignet ist, Luft aus der Kompressionskammer auszubringen, und einer Auslaßkammer zur Aufnahme der komprimierten Luft aus der Auslaßöffnung in Verbindung steht, wobei die Feldkerne magnetischen Pole aufweisen, die durch die der Spule bereitgestellte Wechselspannung magnetisiert werden, wodurch der Permanentmagnet durch die magnetischen Pole abwechselnd angezogen und abgestoßen wird, um die Membranen in Schwingungen zu versetzen, gekennzeichnet durch Auslaßstutzen (277a, 277b), die an den Kopfabdeckungen (271a, 271b) angeformt sind und in Verbindung stehen mit der Auslaßkammer, einem Ausgleichgefäß (290), das direkt mit den Auslaßstutzen verbunden sein kann, und Dichtungen (278a, 278b), die zwischen den Auslaßstutzen und dem Ausgleichsgefäß angeordnet sind und eine Bodenwandung und Seitenwandungen aufweisen, wobei zumindest eine der Seitenwandungen und die Bodenwandung der Dichtungen eine Mehrzahl von kleinen Löchern (279a, 279b) umfassen, die die Auslaßkammer und das Ausgleichsgefäß miteinander verbinden.
Elektromagnetische Membranpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (278a, 278b) an den Auslaßstutzen befestigt sind.
Elektromagnetische Membranpumpe (250) mit einer Wechselspannungsversorgung und zumindest einem Kompressionsbereich, der durch eine von der Wechselspannungsversorgung bereitgestellte Wechselspannung betrieben wird, wobei der Kompressionsbereich umfaßt: ein Gehäuse (251); einen Oszillator (263), der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und einen Permanentmagneten (261, 262) trägt; ein Paar von Membranen (266a, 266b), die jeweils einen an gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses befestigten Randbereich und einen an einem Endbereich des Oszillators befestigten Zentralbereich aufweisen, wobei jede der Membranen den Oszillator (263) trägt, so daß dieser in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene, in welcher die Membran angeordnet ist, schwingen kann; ein Paar von Feldkernen (257, 258), die den Oszillator (263) zwischen sich aufnehmen und magnetische Pole aufweisen, die relativ zu dem Permanentmagneten um einen vorbestimmten Betrag in einer Richtung der Schwingung des Oszillators versetzt sind; eine Spule (259), die mit einer Wechselspannung beaufschlagt ist, um magnetische Flüsse an den Feldkernen hervorzurufen; ein Paar von Kopfabdeckungen (271a, 271b), die mit den Seitenwänden des Gehäuses verbunden sind, um zusammen mit der Membrane Kompressionskammern (272a, 272b) zu bilden; wobei das Paar von Kopfabdeckungen (271a, 271b) jeweils eine Einlaßkammer aufweist, die mit dem Innern des Gehäuses, einer Einlaßöffnung (273a, 273b) mit einem Ventil, das geeignet ist, Luft in die Kompressions kammer einzuziehen, einer Auslaßöffnung (275a, 275b) mit einem Ventil, das geeignet ist, Luft aus der Kompressionskammer auszubringen, und einer Auslaßkammer zur Aufnahme der komprimierten Luft aus der Auslaßöffnung in Verbindung steht, wobei die Feldkerne magnetischen Pole aufweisen, die durch die der Spule bereitgestellte Wechselspannung magnetisiert werden, wodurch der Permanentmagnet durch die magnetischen Pole abwechselnd angezogen und abgestoßen wird, um die Membranen in Schwingungen zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seitenwand des Gehäuses die Membran aufnehmende Wandungen (252a, 252b) aufweist, die von einem Randbereich aus in das Gehäuse hineinragen, und die Membran zusammen mit den Kopfabdeckungen (271a, 271b) enthält und jede der die Membran aufnehmenden Seitenwände eine Öffnung von im wesentlichen derselben Größe wie ein Querschnitt des Endbereiches des Oszillators (263) aufweist, derart, daß der Endbereich des Oszillators dort hindurchtritt.