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Die
Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit einem Gehäuse und
mit wenigstens zwei, in unterschiedlichen Ebenen angeordneten, von
einem Pleuel beaufschlagten Membranen, wobei die Pleuel jeweils
an einer oder an einer gemeinsamen Exzenter- oder Kurbelwelle angeordnet und nach
verschiedenen Richtungen orientiert sind und die Membranen innerhalb
des sie aufnehmenden Gehäuses
jeweils Arbeitsräume
begrenzen, deren Einlässe
und/oder Auslässe
direkt oder indirekt miteinander verbunden sind.
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Derartige
Membranpumpen sind insbesondere in sogenannter Boxeranordnung bekannt.
Die beiden Membranköpfe
und/oder die die Membranen aufweisenden Gehäuseteile, können dabei, aufgrund der Pleuelanordnung
in axialer Richtung zueinander versetzt sein, können aber auch bei Verwendung
beispielsweise eines gemeinsamen Pleuels oder bei der Benutzung
abgekröpfter
Pleuel übereinstimmende axiale
Positionen haben.
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Die
Verschaltung oder Verbindung der jeweiligen, von den Membranen begrenzten
Arbeitsräume beziehungsweise
der Membranköpfe
in Serie oder parallel erfolgt dabei durch ausserhalb der Pumpe befindliche
Schlauch- oder Leitungsverbindungen, wie es beispielsweise bei einer
Membranpumpe für den
Transport von Flüssigkeiten
gemäss
DE 10 2004 045 687
A1 oder bei einer Membranpumpe gemäss
6 von
FR-A-2 175 507 bekannt
ist.
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Dies
nimmt nicht nur viel Platz in Anspruch, sondern führt auch
zu mehreren, zur Leckage neigenden Verbindungsstellen zwischen den
Schläuchen
oder Leitungen und den Membranköpfen
oder Arbeitsräumen
beziehungsweise deren Verbindungsstutzen, so dass also neben dem
Platzbedarf auch eine entsprechende Leckage-Gefahr besteht.
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Aus
der
DE 27 26 674 B1 und
der
DE 199 46 562
A1 sind bereits Doppelmembranpumpen bekannt, bei denen
die auf gegenüberliegenden
Seiten des Pumpengehäuses
angeordneten Membranen druckgasbetätigt sind. Diese vorbekannten
Doppelmembranpumpen weisen also keinen Exzenter- oder Kurbelwellenantrieb
auf, – vielmehr
unterteilen die in jeweils einer Kammer angeordneten Membranen diese
Kammern in jeweils eine Antriebs- und eine Pumpkammer, wobei eine
synchrone Bewegung dieser Membranen durch eine starre Koppelung
bewirkt wird und ein Steuerventil ein Antriebsdruckgas jeweils abwechselnd
der einen oder anderen Antriebskammer zuleitet. Den Pumpkammern
sind Ein- und Auslassventile zugeordnet, die beidseits der Membranen
an den Außenseiten
des Pumpengehäuses vorgesehen
und durch im Pumpengehäuse
geführte Kanäle verbunden
sind. Diese vorbekannten Doppelmembranpumpen sind vergleichsweise
aufwendig in ihrer Konstruktion und erfordern einen nicht unerheblichen
Platzbedarf.
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Aus
der
DE 29 07 123 A1 ist
eine Schwenkkolbenpumpe bekannt, die zwei, auf gegenüberliegenden
Seiten des Pumpengehäuses
angeordnete und über
einen gemeinsamen Exzenterantrieb ange triebene Schwenkkolben hat.
Da es sich bei dieser vorbekannten Pumpe um eine Schwenkkolbenpumpe
handelt, und da eine solche Schwenkkolbenpumpe höchste Ansprüche an die Fertigungstoleranzen und
an die Abdichtung der durch die Schwenkkolben begrenzten Pumpkammern
stellt, ist auch bei dieser großformatigen
Pumpe die Konstruktion und Herstellung mit einem erheblichen Aufwand
verbunden.
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Es
besteht deshalb die Aufgabe, eine Membranpumpe der eingangs definierten
Art zu schaffen, bei welcher die Verschaltung der Arbeitsräume oder Membranköpfe weniger
Platz benötigt
und die Gefahr von Leckagen vermindert ist.
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Die
Lösung
dieser scheinbar widersprüchlichen
Aufgabe besteht in den Merkmalen des geltenden Patentanspruchs 1.
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Die
Einlässe
und Auslässe
und die an ihnen vorgesehenen Ventile werden also nicht zwischen
einer Zwischenplatte und dem Membrankopf, sondern neben der jeweiligen
Membrane angeordnet, können also
mit dieser in einer Ebene liegen. Die Ventilbohrungen oder Durchlässe sind
durch im Kurbelgehäuse
oder Gehäuse
liegende Bohrungen oder Öffnungen
sowohl mit den Verdichtungsräumen
als auch mit den innenliegenden Verbindungsleitungen verbunden,
so dass aussen am Gehäuse
verlaufende Leitungen vermieden werden.
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Dabei
sind die Angriffe der Pleuel an ihrer Exzenter- oder Kurbelwelle
axial zueinander versetzt, und die Membranen sind um den selben
Betrag wie die Pleuel an den voneinander abgewandten Stellen relativ
zueinander in axialer Richtung versetzt, während die Ein- und Auslassventile
jeweils neben den Membranen in dem durch den Versatz gebildeten Überstand
des Gehäuses
angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass für die Ein- und Auslassventile
kein zusätzlicher
Raum benötigt
wird, da aufgrund der sich durch die Pleuelanordnung ergebenden
Versetzung der Membrane und damit auch der Verdichtungsräume neben
jedem Verdichtungsraum ein freier Platz für die Ein- und Auslässe und deren Ventile zur Verfügung steht.
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Zweckmäßig ist
es, wenn die Verbindungen der Ein- und Auslässe als Kanäle in dem Gehäuse eingearbeitet
oder eingeformt sind.
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Die
im Inneren des gemeinsamen Gehäuses verlaufenden
Kanäle
können
parallel zu Längsmittelachse
und zur Antriebswelle verlaufen und auf quer dazu angeordnete, von
den Ventilen ausgehende Kanäle
oder Bohrungen treffen und insbesondere die parallel zum Antrieb
verlaufenden Kanäle
können
als gemeinsame Ein- oder Auslässe
zu den beiden Arbeitsräumen
dienen, also mit dem Äußeren des
Gehäuses
mit der Membranpumpe verbunden sein.
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Besonders
günstig
ist es für
eine Membranpumpe in Boxeranordnung, wenn die Membranen in einander
parallelen Ebenen angeordnet und relativ zueinander um 180 Grad
versetzt sind. Dies führt auch
kinematisch und dynamisch zu einer günstigen und ausgewogenen Anordnung.
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Die
für die
gegenseitige Verschaltung dienenden Bohrungen oder Kanäle könnten zwar
durchgehend sein und an dadurch störenden Öffnungen nachträglich verschlossen
sein, jedoch ist es besonders zweckmäßig, wenn das Gehäuse aus
miteinander fest oder lösbar
verbundenen Gehäuseteilen
besteht, deren Teilungsebene oder Teilungsebenen derart verlaufen
oder angeordnet sind, dass die eingearbeiteten oder eingespritzten
Kanäle
in den jeweiligen Gehäuseteilen
eingeformt sind. Das Gehäuse kann
also im Spritzgießverfahren
hergestellt und aus kerntechnischen Gründen so geteilt sein, dass die zur
Verbindung und Verschaltung dienenden Kanäle und Leitungen gleichzeitig
beim Spritzgießen
eingeformt werden können.
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Die
Teilung des Gehäuses
kann dabei quer zu den Kanälen
verlaufen und die dadurch unterbrochenen Kanäle können in Zusammensteckrichtung verlaufen
und an ihrer Trenn- oder Übergangsstelle ineinandersteckbar
sein. Es können
also beispielsweise zwei Gehäuseteile
durch Spritzgießen
hergestellt werden, wobei die beim Zusammenfügen dieser Gehäuseteile
zusammensteckbaren Kanäle
zumindest an einem dieser Gehäuseteile
einen Überstand bekommen,
wobei gleichzeitig auch die Innen- und Außendurchmesser so im Spritzgießverfahren
anzupassen sind, dass sie insbesondere dichtend zusammengesteckt
werden können.
Werden die Gehäuseteile
in ihre Gebrauchsstellung gebracht, erfolgt also automatisch auch
die Verbindung der einzelnen Kanäle,
so dass danach das gesamte Gehäuse
pneumatisch verschaltet ist.
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Günstig ist
es dabei für
die Herstellung, wenn die von den Ein- und Auslassventilen ausgehenden Kanäle innerhalb
der Gehäuseteile
derart verlaufen, dass ein in einem dieser Gehäuseteile verlaufender Kanalabschnitt
vor dem Verbinden benachbarter Gehäuseteile für eine Kernnadel oder dergleichen
zugänglich
ist. Es leuchtet ein, dass unter Umständen die Teilung des Gehäuses nicht
in einer einzigen Ebene, sondern etwa getreppt und/oder schräg verlaufen
kann, um die im Inneren erforderlichen Kanäle und Leitungen zunächst im
Spritzgießverfahren
herstellen und mittels Kernnadeln vorsehen zu können und anschließend die
Gehäuseteile
so zusammenfügen
zu können,
dass sich die Gehäuseteile
und die Kanäle
dichtend zusammenstecken lassen.
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Die
Ein- und Auslassventile der beiden Arbeitsräume können einander etwa spiegelsymmetrisch
gegenüberliegen
und ihr Abstand von den in axialer Richtung versetzten Membranen
können
vorzugsweise unterschiedlich bemessen sein. Durch das Spritzgießen der
Gehäuseteile
können
also die Ein- und
Auslassventile so untergebracht werden, wie es die Platzverhältnisse
einerseits erfordern und andererseits erlauben. Außerdem vereinfacht
eine derartige Anordnung den Verlauf der Verbindungskanäle, welcher
für zwischen
den Ventilen angeordnete Kanäle
geradlinig sein kann.
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Die
Ein- und Auslässe
und die dort angeordneten Ventile können jeweils auf gleicher Höhe beziehungsweise
in der selben Ebene wie die zugehörigen Membranen oder gegebenenfalls
etwas parallel dazu versetzt angeordnet sein. Somit können all
diese Öffnungen
schon beim Spritzgießen
des Kurbelgehäuses
vorgesehen sein und der Membrankopf kann nachträglich ohne Notwendigkeit von Öffnungen
und Verbindungsstellen über
die jeweilige Membran aufgesetzt werden, um dadurch den Arbeitsraum
abzuschließen.
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Für die Zentrierung
der Gehäuseteile
sind dabei zweckmäßigerweise
an den Berührstellen
Führungsnuten
und Führungsstege
vorgesehen, die ineinander passen und gegebenenfalls in einer anderen
Ebene als die ineinandergesteckten Verbindungskanäle verlaufen.
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Zum
Verbinden der Gehäuseteile
können
an dem nachträglich
anbringbaren Membrankopf Vorsprünge
oder Nasen vorgesehen sein, die in an den Gehäusehälften angebrachte Öffnungen
oder Nuten in Gebrauchsstellung eingreifen.
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Vor
allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen
Merkmale und Maßnahmen
ergibt sich eine Membranpumpe mit wenigstens zwei Membranen insbesondere
in Boxeran ordnung, bei welcher außenliegende Leitungen für die Gegenseitige
insbesondere pneumatische Verschaltung der Arbeitsräume vermieden
und diese in das Innere des Gehäuses
verlegt sind, so dass auch die Gefahr von Leckagen vermindert ist.
Insbesondere der äußere Abschluss
der Arbeitsräume
oder Membrankopf enthält
dabei nicht die Ein- und Auslassöffnungen
und -ventile, sondern diese sind innerhalb der Arbeitsräume neben
die Membranen verlegt, was die Verschaltung im Inneren des Kurbelgehäuses ermöglicht oder
erleichtert.
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Um
im Pumpen- oder Kurbelgehäuse
liegende Verbindungskanäle
spritzen oder gießen
zu können,
muss aus kerntechnischen Gründen
das Pumpen- oder Kurbelgehäuse
geteilt werden. Bei der Montage der das Pumpen- oder Kurbelgehäuse bildenden
Gehäuseteile
müssen
zwei Aufgaben gelöst werden, – nämlich die
Gehäuseteile
müssen
zentriert und anschließend
auch fixiert werden. Damit beim Zusammensetzen des Pumpen- oder
Kurbelgehäuses
die Membranauflagen und die Ventilauflagen ausreichend plan sind,
müssen
die Gehäuseteile
in einfacher Weise zentriert werden. Eine besonders vorteilhafte
Weiterbildung gemäß der Erfindung
sieht daher bei einer Membranpumpe mit einem mehrteiligen Pumpengehäuse vor,
dass dessen Gehäuseteile durch
ineinander greifende Positioniervorsprünge und – vertiefungen lagezentriert
sind, welche Positioniervorsprünge
und -vertiefungen als im Bereich der Trennebene ineinander greifende
Kanalabschnitte der in das Pumpengehäuse eingeformten Verbindungskanäle und/oder
als ineinander greifende Führungsnuten
und -stege ausgebildet sind. Somit kann eine Lagezentrierung des
Pumpen- oder Kurbelgehäuses
in der einen Ebene durch an den Gehäuseteilen angebrachte Führungsnuten
und -stege bewirkt werden, während
die Zentrierung in der anderen Ebene durch die ineinander gesteckten
Kanalabschnitte der in den Gehäuseteilen
eingeformten Verbindungskanäle
vorgenommen wird. Die Kanalabschnitte können dabei in der Trenn ebene
mittels O-Ringen abgedichtet werden.
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Sofern
eine Fixierung der Gehäuseteile
nicht durch innenliegende Verbindungsschrauben vorgenommen werden
kann, weil der dazu erforderliche Raum beispielsweise von den Verbindungskanälen beansprucht
wird, ist es vorteilhaft, wenn die Gehäuseteile des mehrteiligen Pumpengehäuses mit
Hilfe eines Membrankopfes aneinander gehalten sind, und wenn der
Membrankopf dazu zumindest eine Haltenase hat, welche das aus den
Gehäuseteilen
zusammengesetzte Pumpengehäuse
randseitig hintergreift.
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Dabei
wird eine kompakte Formgebung des Pumpen- oder Kurbelgehäuses begünstigt,
wenn die zumindest eine Haltenase in eine randseitige Haltenut oder
Halteaussparung am angrenzen den Gehäuseteil des Pumpengehäuses eingreift.
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Nachstehend
ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der Zeichnung noch näher beschrieben. Es zeigt in
zum Teil stark schematisierter Darstellung:
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1:
einen Längsschnitt
einer erfindungsgemäßen Membranpumpe
in Boxeranordnung, wobei die Pleuel und damit auch die Membranen
sowie deren Betätigungsglieder
axial etwas zueinander versetzt sind und die Ein- und Auslassventile mit den Membranen
in einer gemeinsamen Ebene im Trennungsbereich des Kurbelgehäuses zu
dem jeweiligen Membrankopf angeordnet sind,
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2:
einen Horizontalschnitt durch die Membranpumpe gemäß 1 mit
Blick auf Ein- und Auslassventil eines Membrankopfes sowie
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3:
eine teilgeschnitte Längsansicht
auf das Gehäuse
der Membranpumpe gemäß den 1 und 2.
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Eine
im Ganzen mit 1 bezeichnete Membranpumpe weist ein Gehäuse 2 oder
Kurbelgehäuse
und zwei in unterschiedlichen, im Ausführungsbeispiel parallelen Ebenen
angeordnete, jeweils von einem Pleuel 3 beaufschlagte Membrane 4 auf.
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Im
Ausführungsbeispiel
sind die Pleuel 3 an einer gemeinsamen Exzenter- oder Kurbelwelle
angeordnet und werden von dieser mit Hilfe eines Antriebsmotors 6 betätigt. Dabei
sind sie nach entgegengesetzten Richtungen orientiert, um die Membranen 4 jeweils
betätigen
zu können.
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Die
Membranen 4 begrenzen an dem sie aufnehmenden Gehäuse 2 jeweils
Arbeitsräume 7,
die außerdem
jeweils von einem Membrankopf 8 abgeschlossen werden. Die
vor allem in 2 erkennbaren Einlassventile 9 und 10,
die für
jeden Arbeitsraum 7 und Membrankopf 8 gemäß 1 vorgesehen sind,
sind dabei über
Leitungen 11 in geeigneter Weise verbunden und führen ausserdem
zu den Einlässen 12 und
Auslässen 13 der
Membranpumpe 1.
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Gemäß 1 und 2 sind
dabei die Einlassventile 9 und die Auslassventile 10 der
Arbeitsräume 7 jeweils
den Membranen 4 benachbart und in derselben Ebene wie diese
angeordnet, so dass die Leitungen 11 und weitere Leitungen 14 zu
den nach Außen
führenden
Einlässen 12 und 13 im
Inneren des gemeinsamen Gehäuses 2 verlaufen
können, wie
man es besonders gut in 1 erkennt.
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Dabei
enthält
der Membrankopf 8 jeweils Kanäle 15, die von dem
jeweiligen Arbeitsraum 7 zu den Einlass- und Auslassventilen 9 und 10 führen, um
die Arbeitsräume 7 möglichst
klein halten zu können.
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Die
Verbindungen der Ein- und Auslassventile 9 und 10 sowie
der Ein- und Auslässe 12 und 13, also
die erwähnten
Leitungen 11 und 14, sind als Kanäle in das
Gehäuse 1 eingearbeitet
oder eingeformt.
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In 1 ist
angedeutet, dass die Angriffe der Pleuel 3 an ihrer Exzenter-
oder Kurbelwelle 5 axial zu einander versetzt sind und
dass demgemäss
auch die Membranen 4 der beiden um 180 Grad zueinander
versetzten Arbeitsräume 7 um
diesen selben Betrag wie die Pleuel 3 an den voneinander
abgewandten Stellen relativ zueinander in axialer Richtung versetzt
sind. Die Einlassventile 9 und die Auslassventile 10 sind
dabei jeweils neben den Membranen 4 in der selben Ebene
wie diese, nämlich
der Trennebene zwischen Kurbelgehäuse 2 und Membrankopf 8 angeordnet,
so dass von dort aus die Kanäle
und Leitungen 11 in das Innere des Gehäuses 2 zu den Leitungen 14 verlaufen
können.
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Bis
auf den erwähnten
Versatz der Pleuel 3 und der Membranen 4 ergibt
sich durch die Anordnung der Membranen 4 in einander parallelen
Ebenen, die also um 180 Grad zueinander versetzt sind, eine praktisch
symmetrische Ausbildung der gesamten Membranpumpe 1, wenn – wie im
Ausführungsbeispiel – die Pleuel 3 übereinstimmende
Längen
haben und die Membranen 4 und die Arbeitsköpfe 7 in ihrer
Größe übereinstimmen.
Diesbezügliche
Maßabweichungen
sind aber je nach Zweck und Schaltung der Arbeitsräume entweder
in Reihe oder hintereinander möglich.
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In
den Zeichnungen erkennt man, dass die im Inneren des gemeinsamen
Gehäuses 2 verlaufenden
Kanäle
und Leitungen 14 etwa parallel zur Längsmittelachse und zur Antriebswelle 5 verlaufen und
auf die quer dazu angeordneten, von den Ventilen 9 und 10 ausgehenden
Kanäle 11 treffen,
wobei die parallel zum Antrieb und zur Welle verlaufenden Kanäle 14 jeweils
als gemeinsame Einlässe 12 und Auslässe 13 für die beiden
Arbeitsräume 7 dienen, was
durch die quer verlaufenden, ihrerseits parallel zueinander angeordneten
Leitungen und Kanäle 11 ermöglicht wird.
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Vor
allem in den 1 und 3 erkennt man
deutlich, dass die Membranköpfe 8 mit
dem Gehäuse 2 verbunden
sind. Darüber
hinaus ist vorgesehen, dass das Gehäuse 2 aus zumindest
zwei miteinander fest oder lösbar
verbundenen Gehäuseteilen besteht,
deren Teilungsebene oder Teilungsebenen derart verlaufen und angeordnet
sind, dass die eingearbeiteten oder eingespritzten Kanäle 11 und 14 in den
jeweiligen Gehäuseteilen beim
Spritzgießen
eingeformt und entformbar sind. Die hier in der Trennebene 16 etwa
mittig angeordnete Teilung des Gehäuses 2 verläuft dabei
zweckmäßigerweise
quer zu den Kanälen 11 und/oder 14,
damit die durch die Teilung unterbrochenen Kanäle in Zusammensteckrichtung der
Gehäuseteile
verlaufen und an ihrer Trenn- und Übergangsstelle ineinandersteckbar
sind, wobei beim Spritzgießen
der Gehäuseteile
mit ihren Teilkanälen
diese als Steckverbindung geformt sein können. Auch die Gehäuseteile
selbst können
entsprechende Formgebungen an ihren Berührstellen haben, um sie formschlüssig ineinanderstecken
zu können,
so dass die endgültige
Verbindung all dieser Teile beispielsweise über nicht näher dargestellte Vorsprünge und Öffnungen
an den Membranköpfen 8 gebildet
sein können.
Darüber
hinaus können
die ursprünglichen
Berührstellen
miteinander verklebt und/oder verschweißt sein.
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Die
Membranpumpe 1 in Boxeranordnung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Verschaltung, beispielsweise die Parallelschaltung der
beiden Arbeitsräume 7 und
Membranköpfe 8 durch
im Kurbelgehäuse 2 liegende
Kanäle 11 und 14 erfolgt.
Die Einlassventile 9 und die Auslassventile 10 sind
dabei zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Membrankopf 8 angeordnet und die Verbindungsleitungen
zwischen diesen Ventilen und den im Kurbelgehäuse 2 liegenden Verbindungskanälen 14 befinden
sich ebenfalls im Kurbelgehäuse,
welches zweckmäßigerweise zum
Spritzgießen
geteilt ist und nach dem Zusammenfügen durch an den Membranköpfen 8 angeordnete
Verbindungsmittel zusammengehalten werden können.
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Um
die im Kurbelgehäuse 2 liegenden
Verbindungskanäle 11, 14 spritzen
oder gießen
zu können,
muss das Kurbelgehäuse 2 aus
kerntechnischen Gründen
geteilt werden. Bei der Montage der das Kurbelgehäuse 2 bildenden
Gehäuseteile
müssen
die Gehäuseteile
einerseits zentriert und andererseits auch aneinander fixiert werden.
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Damit
beim Zusammensetzen des Pumpen- oder Kurbelgehäuses 2 die Membranauflagen
und die Ventilauflagen ausreichend plan sind, sind die das Kurbelgehäuse bildenden
Gehäusehälften in
einfacher Weise zu zentrieren. Wie aus 3 deutlich wird,
sind dazu an dem einen Gehäuseteil
Führungsstege 20 vorgesehen,
die in Führungsnuten
des benachbarten Gehäuseteiles
eingreifen. Während
also eine Lagezentrierung der das Pumpen- oder Kurbelgehäuse 2 bildenden Gehäuseteile
in der einen Ebene durch die an den Gehäusehälften vorgesehenen Führungsnuten
und -stege bewirkt wird, erfolgt die Lagezentrierung in der anderen
Ebene durch die ineinander gesteckten Kanalabschnitte der in die
Gehäuseteile
eingeformten Verbindungskanäle.
Dabei können
die ineinander gesteckten Kanalabschnitte der Verbindungskanäle 11, 14 in
der Trennebene mittels – hier
nicht weiter dargestellten – O-Ringen
abgedichtet werden. Da die Fixierung der beiden, das Pumpen- oder
Kurbelgehäuse 2 bildenden
Gehäuseteile
nicht durch innenliegende Verbindungsschrauben vorgenommen werden
kann, da der dazu erforderliche Raum von den Verbindungskanälen 11, 14 beansprucht
wird, sind am Membrankopf 8 Haltenasen 21, 22 vorgesehen,
die das aus den Gehäuseteilen
zusammengesetzte Pumpen- oder Kurbelgehäuse 2 randseitig hintergreifen.
Dabei greifen die Haltenasen 21, 22 jeweils in
eine randseitige Haltenut oder Halteaussparung 23 am angrenzenden
Gehäuseteil des
Pumpen- oder Kurbelgehäuses 2 ein.