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Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Membran-Pumpe, zur Förderung eines Fluids. Unter dem zu fördernden Fluid wird ein zu förderndes Medium, wie eine Flüssigkeit, ein Gas, ein Gas-Gemisch oder ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch, verstanden. Die Pumpe wird bevorzugt im Dauer-Betrieb in Klein-Klär-Anlagen eingesetzt. Solche Klein-Klär-Anlagen kommen oftmals zur Reinigung von Abwasser bei Gebäuden zum Einsatz, die keinen eigenen Kanal-Anschluss haben. Die Pumpe dient vorzugsweise zur Einbringung von Luft in das Abwasser. Das Abwasser wird dabei mit Sauerstoff angereichert. Bakterien werden so zur biologischen bzw. bakteriellen Reinigung des Abwassers angeregt. Die Pumpe ist somit vorzugsweise eine Belüftungs-Pumpe.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Pumpen bekannt, die beispielsweise in Klein-Klär-Anlagen eingesetzt werden. Nachteilig bei diesen bekannten Pumpen ist, dass deren Verschleiß-Teile – wie deren Membran – nach wenigen Jahren ausgetauscht werden müssen. Der Austausch der Verschleiß-Teile ist mit einem höheren Zeit-Aufwand verbunden. Handwerkliches Geschick ist für den Austausch der Verschleiß-Teile im Allgemeinen notwendig.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Pumpe bereitzustellen, deren Verschleiß-Teile besonders einfach und schnell austauschbar sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass die mindestens eine Membran und die mindestens eine Membran-Betätigungs-Einrichtung über mindestens eine Kopplungs-Einrichtung lösbar miteinander gekoppelt sind. Beispielsweise kann so die mindestens eine Membran ausgetauscht werden, ohne dass die Membran-Betätigungs-Einrichtung ausgebaut bzw. gewechselt werden muss. Es können eine oder mehrere Membranen vorgesehen sein.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 führt zu einer Kopplungs-Einrichtung, die eine äußerst sichere und vorzugsweise auch spielfreie Verbindung zwischen der Membran und der Membran-Betätigungs-Einrichtung liefert.
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Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 ermöglicht eine Verbindung bzw. Trennung der Kopplungs-Elemente über einen seitlichen Zugang. Vorzugsweise ist kein Eingriff über einen Pumpen-Kopf der Pumpe notwendig. Der seitliche Zugang erfolgt von Seiten der Pumpe, an denen kein Pumpen-Kopf vorgesehen ist bzw. die frei von einem Pumpen-Kopf sind. Die Membran kann gemeinsam mit dem Pumpen-Kopf ausgetauscht werden.
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Alternativ oder zusätzlich können das erste und das zweite Kopplungs-Element in Richtung der Mittel-Achse miteinander verbindbar und/oder voneinander lösbar sein.
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Die Ausführung nach Anspruch 4 führt zu einer äußerst einfachen Verbindung zwischen den Kopplungs-Elementen. Werkzeug bzw. Hilfsmittel ist für diese nicht erforderlich. Die Verbindung der Kopplungs-Elemente ist äußerst einfach durchführbar. Analoges gilt für die Ausgestaltung nach Anspruch 5.
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Nach Anspruch 6 ist eine Magnet-Verbindung zwischen dem ersten Kopplungs-Element und dem zweiten Kopplungs-Element vorgesehen. Die beiden Kopplungs-Elemente werden demnach über Magnet-Kräfte lösbar aneinander gehalten. Das erste Kopplungs-Element oder das zweite Kopplungs-Element umfasst dafür mindestens einen Kopplungs-Magnet, während das andere Kopplungs-Element einen ferromagnetischen Körper zur Wechselwirkung mit dem mindestens einen Kopplungs-Magnet umfasst. Vorzugsweise ist der ferromagnetische Körper als Scheibe bzw. Plättchen ausgebildet. Es ist von Vorteil, wenn der ferromagnetische Körper einen Ringschluss-Körper bildet. Dafür liegt an den Polen des Kopplungs-Magnets mindestens ein Leit-Blech zur Verbindung mit dem ferromagnetischen Körper an. Der ferromagnetische Körper und das mindestens eine Leit-Blech sowie der Kopplungs-Magnet sorgen dann im gekoppelten Zustand für einen magnetischen Ringschluss.
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Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 führt zu einer äußerst sicheren Verbindung zwischen dem ersten Kopplungs-Element und dem zweiten Kopplungs-Element. Das eine Kopplungs-Element sperrt in mindestens einer Richtung das andere Kopplungs-Element. Die Verbindung ist vorteilhafterweise spielfrei. Vorzugsweise ist die formschlüssige Verbindung eine Schwalbenschwanz-Verbindung. Alternativ kann aber auch eine Zahn-Verbindung, eine Nut-Feder-Verbindung oder eine Verbindung über mindestens einen Bolzen, eine Schraube, einen Stift oder dergleichen Anwendung finden.
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Die Ausgestaltung nach Anspruch 9 verhindert, dass sich das erste Kopplungs-Element und das zweite Kopplungs-Element ungewollt voneinander lösen können. Es ist somit eine zusätzliche Rast-Verbindung zwischen dem ersten Kopplungs-Element und dem zweiten Kopplungs-Element vorgesehen, was für eine erhöhte Betriebs-Sicherheit sorgt.
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Die mindestens eine Betätigungs-Einrichtung nach Anspruch 10 ermöglicht eine Betätigung des Rast-Elements. Vorzugsweise ist die Betätigungs-Einrichtung dafür schwenkbar gelagert. Sie kann aber alternativ auch verschiebbar gelagert sein. Die Betätigungs-Einrichtung ist vorteilhafterweise an dem Pumpen-Gehäuse gelagert. Es ist von Vorteil, wenn die Betätigungs-Einrichtung mindestens ein Betätigungs-Mittel zu seiner Betätigung hat. Das Betätigungs-Mittel kann ein Betätigungs-Hebel oder eine Griff-Mulde sein. Es kann auch durch Rändeln erzeugt worden sein.
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Die mindestens eine Versetzungs-Fläche nach Anspruch 11 dient zur einfachen Versetzung des Rast-Elements. Eine Betätigung der Betätigungs-Einrichtung führt so zu einer Versetzung des Rast-Elements. Die Versetzungs-Fläche liegt dabei vorzugsweise an dem Rast-Element an. Vorzugsweise wird das Rast-Element von seiner Rast-Stellung in seine Freigabe-Stellung durch die Versetzungs-Fläche versetzt. Vorzugsweise wird das Rast-Element dabei gedrückt. Die Versetzungs-Fläche kann an einem Steg an der Betätigungs-Einrichtung vorgesehen sein, der in Richtung auf das Rast-Element vorspringt.
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Die mindestens eine Halte-Fläche nach Anspruch 12 hält in der Halte-Stellung der Betätigungs-Einrichtung das Rast-Element in seiner Freigabe-Stellung. Die Halte-Fläche liegt dann an dem Rast-Element an. Vorzugsweise ist die Halte-Fläche an dem Steg an der Betätigungs-Einrichtung vorgesehen. Es ist von Vorteil, wenn die Halte-Fläche an die Versetzungs-Fläche angrenzt. Vorzugsweise verläuft die Versetzungs-Fläche schräg zu der Halte-Fläche. Vorteilhafterweise legt die Betätigungs-Einrichtung in ihrer Halte-Stellung die Membran-Betätigungs-Einrichtung zumindest axial fest.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist keine Betätigungs-Einrichtung vorgesehen. Die Rast-Elemente sind dann manuell betätigbar.
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Gemäß den Ausgestaltungen nach den Unteransprüchen 14 und 15 sind das erste Kopplungs-Element und das zweite Kopplungs-Element über mindestens einen Gewinde-Bolzen miteinander gekoppelt. Es ist von Vorteil, wenn die Kopplung formschlüssig ist. Vorzugsweise erstrecken sich die Aufnahmen in den Kopplungs-Elementen quer zu der Mittel-Achse der Membran-Betätigungs-Einrichtung. Auf den mindestens einen Gewinde-Bolzen bzw. auf dessen Kopf kann so quer zu der Mittel-Achse zum Eindrehen oder Herausdrehen eingewirkt werden. Der Kopf des Gewinde-Bolzens weist vorzugsweise ein Drehmoment-Übertragungs-Mittel auf. Das Drehmoment-Übertragungs-Mittel kann durch eine unrunde Aufnahme, wie einen Schlitz oder Kreuz-Schlitz, oder durch eine spezielle, unrunde Außen-Formgebung des Kopfs, beispielsweise als Mehrkant, gebildet sein. Durch den radialen Versatz bzw. durch die nicht-koaxiale Anordnung der Mittel-Achsen der Bohrung des ersten Kopplungs-Elements und des zweiten Kopplungs-Elements wird eine Verspannung erzielt. Der Versatz liegt vorzugsweise in einer Quer-Richtung der Mittel-Achsen vor.
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Die Ausgestaltung nach Anspruch 16 führt zu einer äußerst einfachen Trennung der Kopplungs-Elemente voneinander. Die magnetische Verbindung zwischen den Kopplungs-Elementen ist durch die mindestens eine Betätigungs-Einrichtung lösbar, die vorzugsweise schwenkbar an dem Pumpen-Gehäuse gelagert ist. Die Betätigungs-Einrichtung kann mindestens ein Betätigungs-Mittel zur einfachen Betätigung derselben umfassen. Durch Betätigung der Betätigungs-Einrichtung kann die magnetische Verbindung aufgehoben werden, indem vorzugsweise die Kopplungs-Elemente voneinander getrennt bzw. beabstandet werden. Die Betätigungs-Einrichtung hat dafür vorzugsweise mindestens einen Betätigungs-Steg zum Versetzen des ersten und/oder des zweiten Kopplungs-Elements. Vorzugsweise ist der Betätigungs-Steg dem ersten und/oder zweiten Kopplungs-Element zugeordnet und kann auf das erste und/oder zweite Kopplungs-Element entsprechend – vorteilhafterweise drückend – einwirken. Vorzugsweise verläuft er ansteigend, so dass bei Betätigung der Betatigungs-Einrichtung eine zunehmende Beabstandung der Kopplungs-Elemente zueinander erfolgt. Die Betätigungs-Einrichtung kann die Membran-Betätigungs-Einrichtung ferner axial festlegen, wenn die Magnet-Verbindung gelöst ist.
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Pumpe gemäß einer ersten Ausführungsform,
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2 einen Schnitt durch die in 1 dargestellte Pumpe,
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3 eine perspektivische Ansicht einer Membran-Betätigungs-Einrichtung und von zwei mit dieser in Verbindung stehenden Membranen der in den 1 und 2 gezeigten Pumpe,
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4 eine Explosion-Ansicht von 3,
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5 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Pumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform,
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6 eine Seiten-Ansicht der in 5 dargestellten Pumpe,
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7 einen Schnitt durch die in 6 dargestellte Pumpe gemäß der Schnittlinie VII-VII,
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8 einen Schnitt durch die in 6 dargestellte Pumpe gemäß der Schnittlinie VIII-VIII,
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9 einen Schnitt durch die in den 5 bis 7 dargestellte Pumpe, der deren Membran-Betätigungs-Einrichtung und Membranen in einem zusammengesetzten Zustand zeigt,
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10 eine der 9 ähnelnde Ansicht, wobei hier sich die Membran-Betätigungs-Einrichtung und die Membranen in einem voneinander getrennten Zustand befinden,
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11a eine Explosions-Ansicht von 9 bzw. 10,
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11b eine perspektivische Ansicht einer Betätigungs-Einrichtung der in den 5 bis 7 dargestellten Pumpe,
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12 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Pumpe gemäß einer dritten Ausführungsform,
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13 einen Schnitt durch die in 12 dargestellte Pumpe,
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14 eine Detail-Ansicht, die bereichsweise die Kopplungs-Einrichtung der in den 12 und 13 dargestellten Pumpe vergrößert zeigt,
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15 eine Explosion-Ansicht der Membran-Betätigungs-Einrichtung und der Membranen der in den 12 und 13 dargestellten Pumpe,
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16 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Pumpe gemäß einer vierten Ausführungsform,
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17 einen Schnitt durch die in 16 gezeigte Pumpe,
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18 eine perspektivische Ansicht einer Betätigungs-Einrichtung der in den 16 und 17 gezeigten Pumpe,
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19 einen Schnitt, der die Membran-Betätigungs-Einrichtung, die Membranen und die Betätigungs-Einrichtungen der in den 16 und 17 gezeigten Pumpe in einem zusammengesetzten Zustand zeigt, und
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20 eine Explosions-Ansicht von 19, wobei die Betätigungs-Einrichtungen nicht dargestellt sind.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Eine Pumpe gemäß den 1 und 2 umfasst ein Pumpen-Gehäuse 1, Membranen 2 und eine Membran-Betätigungs-Einrichtung 3 zum Betätigen der Membranen 2. Die Membranen 2 und die Membran-Betätigungs-Einrichtung 3 sind in dem Pumpen-Gehäuse 1 untergebracht. Die Membranen 2 und das Pumpen-Gehäuse 1 begrenzen zusammen Pump-Kammern 4, die in ihrem Volumen veränderbar sind. Die Membranen 2 sind flexibel und fluidundurchlässig. Durch Betätigung der Membranen 2 durch die Membran-Betätigungs-Einrichtung 3 wird durch Veränderung des Volumens der Pump-Kammern 4 ein Fluid gefördert.
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Das Pumpen-Gehäuse 1 umfasst eine Konsole 5, die U-förmig ausgestaltet ist. Die Konsole 5 hat somit einen U-Boden 6 und zwei von dem U-Boden 6 senkrecht vorspringende U-Schenkel 7. Die offenen Seiten der Konsole 5 sind im zusammengesetzten Zustand der Pumpe jeweils verschlossen. Gegenüberliegend zu dem U-Boden 6 ist dafür ein erster Konsolen-Deckel (nicht dargestellt) vorgesehen. Ferner sind zwei zweite Konsolen-Deckel (nicht dargestellt) vorgesehen, die dann einander gegenüberliegen und seitlich an dem U-Boden 6 und den U-Schenkeln 7 anliegen. Die Konsolen-Deckel sind vorzugsweise mit der Konsole 5 über Schrauben verschraubt. Sie bilden zusammen eine U-Form, wobei der erste Konsolen-Deckel die U-Basis bildet. Der U-Boden 6, die U-Schenkel 7 und die Konsolen-Deckel sind jeweils plattenförmig. Sie begrenzen zusammen einen quaderförmigen Aufnahme-Raum 8 und bilden zusammen das Pumpen-Gehäuse 1.
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In dem Aufnahme-Raum 8 sind zwei zueinander beabstandet angeordnete Joche 9 vorgesehen, die vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Material, wie Eisen, gebildet sind. Die Joche 9 sind an der Konsole 5 befestigt. Sie sind vorzugsweise an dem U-Boden 6 fixiert. Jedes Joch 9 ist E-förmig gestaltet und hat somit einen mittleren fingerartigen Vorsprung 10. Um jeden Vorsprung 10 ist eine Spule 11 gewickelt, durch die elektrischer Strom geführt werden kann. Die Vorsprünge 10 bilden jeweils einen Kern für die Spulen 11 und laufen aufeinander zu. Die Joche 9 und die Spulen 11 bilden Elektro-Magnete.
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Zwischen den Jochen 9 und den zugehörigen Spulen 11 ist ein Anker bzw. Shuttle angeordnet, der/das beweglich ist und die Membran-Betätigungs-Einrichtung 3 bildet. Der Anker 3 ist plattenartig ausgebildet. Er hat eine rechteckige, längliche Form und somit auch eine Längs-Mittel-Achse 13. Der Anker 3 ist längs seiner Längs-Mittel-Achse 13 axial versetzbar. Er umfasst einen Rahmen 14 mit zwei fensterartigen Öffnungen 15, die in Richtung der Längs-Mittel-Achse 13 nebeneinander angeordnet sind. In jede Öffnung 15 ist ein Permanent-Magnet 16 eingesetzt. Ungleichnamige Pole der Permanent-Magnete 16 sind nebeneinander angeordnet.
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Die Permanent-Magnete 16 des Ankers 3 befinden sich in einem Magnet-Feld, das durch die Elektro-Magneten bei Bestromung der Spulen 11 erzeugt wird. Durch Bestromung der Spulen 11 wird der Anker 3 axial zwischen den Jochen 9 bewegt. Der Anker 3 oszilliert dann längs seiner Längs-Mittel-Achse 13. Er bewegt sich dabei abwechselnd in Richtung auf die einander gegenüber liegenden U-Schenkel 7.
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An dem Anker 3 sind ferner zwei Kopplungs-Elemente 17 angebracht. Die Kopplungs-Elemente 17 befinden sich an den Längs-Enden 18 des Rahmens 14, die in Richtung der Längs-Mittel-Achse 13 zueinander beabstandet sind. Sie liegen einander gegenüber. Der Rahmen 14 weist dafür zwei Kopplungs-Element-Aufnahmen 19 auf, die in Richtung der Längs-Mittel-Achse 13 zueinander beabstandet sind und zumindest teilweise jeweils durch ein Rahmen-Teil 20 begrenzt sind. Jedes Rahmen-Teil 20 ist U-förmig ausgebildet. Die Rahmen-Teile 20 weisen somit jeweils eine U-Basis 21 und zwei parallel zueinander verlaufende U-Schenkel 22 auf. Die U-Schenkel 22 erstrecken sich jeweils in Richtung der Längs-Mittel-Achse 13 und stehen mit den Längs-Enden 18 des Rahmens 14 in unmittelbarer Verbindung. Sie verlaufen parallel zu dem U-Boden 6. Die U-Basen 21 erstrecken sich dagegen senkrecht zu der Längs-Mittel-Achse 13. Sie verlaufen parallel, aber beabstandet zu den Längs-Enden 18.
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In jeder Aufnahme 19 befindet sich ein Kopplungs-Element 17. Jedes Kopplungs-Element 17 umfasst einen Kopplungs-Magnet 23 und vorzugsweise auch zwei Leit-Bleche 24. Die Kopplungs-Magnete 23 sind quaderartig ausgebildet und nehmen den gesamten Raum der jeweiligen Aufnahme 19 ein. Sie sind Permanent-Magnete. Den U-Basen 21 sind ungleichnamige Pole zugewandt. Die Leit-Bleche 24 haben eine plattenförmige, rechteckige Form. Jedes Leit-Blech 24 ist auf einem Pol eines Kopplungs-Magnets 23 angeordnet. Die Kopplungs-Magnete 23 sind zwischen den Leit-Blechen 24 angeordnet. Die Leit-Bleche 24 bedecken die schmalen Seiten bzw. Außen-Ränder des jeweiligen Rahmen-Teils 20.
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In jedem U-Schenkel 7 ist eine Öffnung 25 ausgebildet, die den U-Schenkel 7 vollständig durchsetzt. Die Öffnungen 25 sind kreisförmig ausgebildet und liegen einander gegenüber. Ihr Mittelpunkt befindet sich im zusammengesetzten Zustand der Pumpe auf der Längs-Mittel-Achse 13 des Ankers 3.
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Jeder Öffnung 25 ist ein Pumpen-Kopf 26 zugeordnet, der Bestandteil des Pumpen-Gehäuses 1 ist. Jeder Pumpen-Kopf 26 umfasst ein Kammer-Teil 27, das schalenartig ausgebildet ist und über Schrauben 30 außen an dem jeweiligen U-Schenkel 7 gehalten ist. Die Pumpen-Köpfe 26 liegen einander im zusammengesetzten Zustand der Pumpe gegenüber. Das Kammer-Teil 27 weist wiederum einen Membran-Einspann-Bereich 28 auf, der die jeweilige Öffnung 25 umläuft und außenseitig an dem jeweiligen U-Schenkel 7 dicht anliegt. Ferner hat jedes Kammer-Teil 27 einen Ventil-Aufnahme-Bereich 29, der unter Bildung der jeweiligen Pump-Kammer 4 beabstandet zu dem jeweiligen U-Schenkel 7 angeordnet ist. Jedes Kammer-Teil 27 hat ferner eine umlaufende Wand 31, die den Membran-Einspann-Bereich 28 und den Ventil-Aufnahme-Bereich 29 miteinander verbindet. Das Kammer-Teil 27 verjüngt sich von dem Einspann-Bereich 28 in Richtung auf den Ventil-Aufnahme-Bereich 29.
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In dem Ventil-Aufnahme-Bereich 29 sind eine Druck-Ventil-Aufnahme 32 und eine Saug-Ventil-Aufnahme 33 ausgebildet. Die Druck-Ventil-Aufnahme 32 ist benachbart zu einer Druck-Öffnung 34 angeordnet, während die Saug-Ventil-Aufnahme 33 benachbart zu einer Saug-Öffnung 35 vorgesehen ist. Die Druck-Öffnung 34 und die Saug-Öffnung 35 sind jeweils in dem Ventil-Aufnahme-Bereich 29 angeordnet und durchdringen diesen vollständig.
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Ferner umfasst jeder Pumpen-Kopf 26 einen Ventil-Deckel 36, der außen dicht auf das jeweilige Kammer-Teil 27 aufgesetzt ist und an den Ventil-Aufnahme-Bereich 29 angrenzt. Der Ventil-Deckel 36 ist mit dem jeweiligen Kammer-Teil 27 verschraubt. Dabei hält der Ventil-Deckel 36 ein Saug-Ventil-Plättchen 39 in der Saug-Ventil-Aufnahme 33. Das Saug-Ventil-Plättchen 39 kann die Saug-Öffnung 35 verschließen. Außerdem hält der Ventil-Deckel 36 ein Druck-Ventil-Plättchen 40 in der Druck-Ventil-Aufnahme 32. Das Druck-Ventil-Plättchen 40 kann die Druck-Öffnung 34 verschließen. Die Ventil-Plättchen 39, 40 sind zwischen einer Schließ-Position, in der die Öffnung 34 bzw. 35 verschlossen ist, und einer Freigabe-Position, in der die Öffnung 34 bzw. 35 freigegeben ist, beweglich. Sie sind druckgesteuert. Jeder Ventil-Deckel 36 hat außerdem eine Druck-Leitung 37 und eine Saug-Leitung 38. Die Druck-Leitungen 37 stehen mit den Druck-Öffnungen 34 in Strömungs-Verbindung, während die Saug-Leitungen 38 mit den Saug-Öffnungen 35 in Strömungs-Verbindung stehen.
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Jedes Kammer-Teil 27 legt eine Membran 2 an dem jeweiligen U-Schenkel 7 außenseitig fest. Die Membranen 2 verschließen die Öffnungen 25 und sind jeweils kreisförmig ausgebildet. Der jeweilige Einspann-Bereich 28 drückt einen Rand-Bereich der jeweiligen Membran 2 fluiddicht an den jeweiligen U-Schenkel 7.
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In den Zentren der Membranen 2 ist jeweils ein Gegen-Kopplungs-Element 41 an diesen befestigt. Die Kopplungs-Elemente 41 sind jeweils aus einem ferromagnetischen Material gebildet und haben vorzugweise eine rechteckförmige, plattenartige Gestalt. Jedes Kopplungs-Element 41 ist in einer Kompressions-Scheibe 42 aufgenommen, die innenseitig an der benachbarten Membran 2 befestigt ist. Außenseitig ist an den Membranen 2 jeweils eine Fixier-Scheibe 43 angeordnet. Die Kopplungs-Elemente 41, die Kompressions-Scheiben 42, die Membranen 2 und die Fixier-Scheiben 43 sind durch zwei Schrauben 44 zu zwei getrennten Membran-Einheiten zusammengefasst.
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Im zusammengesetzten Zustand der Pumpe liegt jedes Kopplungs-Element 41 an einer U-Basis 21 und an den schmalen Seiten von zwei Leit-Blechen 24 an. Die beiden Leit-Bleche 24 an einem Längs-Ende 18 und das benachbart angeordnete Kopplungs-Element 41 haben dann zusammen die Form eines U's. Die Kopplungs-Elemente 41 wirken als Ringschluss-Elemente. Der magnetische Fluss geht beispielsweise von einem ersten Pol des Kopplungs-Magnets 23 aus und fließt dann über das benachbarte Leit-Blech 24 in das Kopplungs-Element 41. Er fließt dann von dort über das andere Leit-Blech 24 in den zweiten Pol des Kopplungs-Magnets 23, sodass ein magnetischer Ringschluss entsteht.
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Alternativ können auch nur ein Pumpen-Kopf 26 und nur eine Membran 2 vorgesehen sein. Es ist dann auch nur eine Kopplungs-Einrichtung erforderlich.
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Nachfolgend wird die Funktion der Pumpe beschrieben. Durch Bestromung der Spulen 11 erzeugen diese ein magnetisches Feld. In dem magnetischen Feld befindet sich der Anker 3, der die Permanent-Magnete 16 umfasst. Die Permanent-Magnete 16 erzeugen ebenfalls ein magnetisches Feld. Der Anker 3 wird dadurch längs seiner Längs-Mittel-Achse 13 in eine oszillierende Bewegung versetzt.
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Die Membranen 2 sind mit dem Anker 3 über die Kopplungs-Einrichtungen lösbar verbunden. Die Kopplungs-Elemente 41 sind mit den Kopplungs-Elementen 17 lösbar gekoppelt. Zwischen diesen liegt eine magnetische Verbindung vor. Durch die oszillierende Bewegung des Ankers 3 werden somit auch die Membranen 2 abwechselnd betätigt. Die Zentren der Membranen 2 werden abwechselnd in die Kammer-Teile 27 gedrückt und dann in den Aufnahme-Raum 8 gezogen, wodurch ein zu förderndes Fluid gefördert wird.
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Das zu fördernde Fluid wird über mindestens einen Konsolen-Deckel in das Pumpen-Gehäuse 1 durch die Membranen 2 gesaugt. In dem Pumpen-Gehäuse 1 strömt das Fluid über mindestens einen Teil-Bereich an den Jochen 9 entlang. Es wird dann in die Saug-Leitungen 38 gezogen. Über die Saug-Öffnungen 35, die Fluid-Einlässe bilden, gelangt das Fluid in die jeweilige Pump-Kammer 4. Das Fluid passiert dabei das jeweilige Saug-Ventil-Plättchen 39, das sich dann in seiner Freigabe-Stellung befindet. Die Druck-Öffnungen 34 sind dabei durch die Druck-Ventil-Plättchen 40 geschlossen. Das Fluid verlässt dann die Pump-Kammern 4 über die Druck-Öffnungen 34, die Fluid-Auslässe bilden. Die Saug-Ventil-Plättchen 39 verhindern eine ungewollte Rückströmung des Fluids in die Saug-Leitungen 38. Das Fluid passiert das jeweilige Druck-Ventil-Plättchen 40, das sich dann in seiner Freigabe-Stellung befindet. Es gelangt dann in die Druck-Leitungen 37. Das Fluid kann dann über einen Sammel-Druck-Stutzen (nicht dargestellt) abgeführt werden. Die Pumpe kann komplett in einem Außen-Gehäuse untergebracht sein.
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Bei einem Austausch einer Membran 2 bzw. einer Membran-Einheit ist der jeweilige Pumpen-Kopf 26 von dem entsprechenden U-Schenkel 7 abzunehmen. Dafür sind die Schrauben 30 zu lösen. Bei Abnahme der Membran 2 werden bei fixiertem Anker 3 durch Zug die Kopplungs-Elemente 17, 41 voneinander getrennt. Vorzugsweise erfolgt die Trennung in Richtung der Längs-Mittel-Achse 13. Die magnetischen Halte-Kräfte sind so gewählt, dass einerseits ein störungsfreier Betrieb der Pumpe gewährleistet ist, andererseits eine manuelle Trennung der Kopplungs-Elemente 17, 41 möglich ist. Werkzeug ist für diese Trennung nicht erforderlich. Die Verbindung der Kopplungs-Elemente 17, 41 erfolgt analog.
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Die Elektro-Magneten und die Membran-Betätigungs-Einrichtung 3 bilden zusammen eine Membran-Betätigungs-Vorrichtung.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 5 bis 11 eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Bauteile erhalten nachfolgend dieselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform, auf die hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Bauteile erhalten nachfolgend die bei der ersten Ausführungsform verwendeten Bezugszeichen mit einem nachgeordneten „a”.
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Der wesentliche Unterschied zwischen der zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform liegt in der Ausgestaltung der Kopplungs-Einrichtungen. Bei der Pumpe gemäß der zweiten Ausführungsform ist jeweils eine formschlüssige Verbindung zwischen den Kopplungs-Elementen 17a und den Kopplungs-Elementen 41a vorgesehen.
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Die Kopplungs-Elemente 17a haben im Wesentlichen die Form eines Schwalbenschwanzes. Sie sind wieder an den Längs-Enden 18 des Rahmens 14 angeordnet und erweitern sich in Richtung der Längs-Mittel-Achse 13 im Wesentlichen gleichmäßig von einem Basis-Stück 45, das direkt mit dem entsprechenden Längs-Ende 18 des Rahmens 14 verbunden ist. In der dem entsprechenden Längs-Ende 18 abgewandten Seite des Kopplungs-Elements 17a ist jeweils eine Nut 46 ausgebildet, die zu dem benachbarten U-Schenkel 7 offen ist. Die Nuten 46 erstrecken sich senkrecht zu der Längs-Mittel-Achse 13. Sie haben jeweils ein erstes und ein zweites Ende. Das erste Ende ist dem ersten Konsolen-Deckel zugewandt, während das zweite Ende dem U-Boden 6 zugewandt ist. Die beiden Enden sind offen.
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Die Kopplungs-Elemente 41a haben jeweils eine entsprechende Schwalbenschwanz-Aufnahme 47. Die Schwalbenschwanz-Aufnahmen 47 sind an den Kompressions-Scheiben 42 vorgesehen. Sie sind im Wesentlichen durch U-förmige Profil-Stücke 48 begrenzt, die jeweils eine U-Basis 49 und zwei von der U-Basis 49 ausgehende U-Schenkel 50 aufweisen. Die U-Basen 49 sind dem ersten Konsolen-Deckel zugewandt, während sich die U-Schenkel 50 von den U-Basen 49 in Richtung auf den U-Boden 6 erstrecken. Die Schwalbenschwanz-Aufnahmen 47 sind zu dem U-Boden 6 hin offen.
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Ferner ist an jeder Kompressions-Scheibe 42 ein Rast-Element 51 vorgesehen. Das Rast-Element 51 umfasst einen Rast-Arm 52, der in der entsprechenden Schwalbenschwanz-Aufnahme 47 mit der U-Basis 49 in Verbindung steht und von dieser in Richtung auf den U-Boden 6 verläuft. Jeder Rast-Arm 52 trägt einen seitlich vorspringenden Rast-Kopf 53. Die Rast-Köpfe 53 befinden sich in etwa auf der Höhe der freien Enden der U-Schenkel 50 und springen von den Rast-Armen 52 in Richtung auf den Anker 3 vor. Die Rast-Arme 52 erstrecken sich über die Rast-Köpfe 53 unter Bildung von Griff-Bereichen 54 hinaus. Die Rast-Arme 52 sind verschwenkbar. Sie sind federnd ausgebildet.
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Ferner hat die Pumpe gemäß der zweiten Ausführungsform zwei Betätigungs-Scheiben 55, die einander gegenüber liegen und im Wesentlichen schalenförmig ausgebildet sind. Die Betätigungs-Scheiben 55 sind an den U-Schenkeln 7 schwenkbar gelagert und weisen vorzugsweise eine kreisförmige Grundform auf. Sie können innenseitig oder außenseitig an den U-Schenkeln 7 gelagert sein. Jede Betätigungs-Scheibe 55 weist stirnseitig eine längliche, fensterartige Öffnung 56 auf, die sich durch deren Mittelpunkt erstreckt. Ferner umfasst jede Betätigungs-Scheibe 55 einen radial vorspringenden Betätigungs-Hebel 57 zur Betätigung derselben.
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Jede Betätigungs-Scheibe 55 hat außerdem einen bogenartig verlaufenden Rast-Element-Steg 58, der dem benachbarten Rast-Element 51 zugewandt ist und benachbart zu der Öffnung 56 verläuft. Der Rast-Element-Steg 58 springt stirnseitig von der Betätigungs-Scheibe 55 in Richtung auf das benachbarte Rast-Element 51 vor. Er weist eine Schräg-Fläche 59 und eine sich an die Schräg-Fläche 59 anschließende Halte-Fläche 60 auf. Im Bereich der Schräg-Fläche 59 nimmt die axiale Höhe des Rast-Element-Stegs 58 gleichmäßig zu, während die axiale Höhe desselben im Bereich der Halte-Fläche 60 konstant bleibt. Der Rast-Element-Steg 58 erstreckt sich konzentrisch um den Mittelpunkt der Betätigungs-Scheibe 55.
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Die Kompressions-Scheiben 42 sind an den Membranen 2 befestigt. Dafür durchdringen die Bolzen 44 die entsprechenden Kompressions-Scheiben 42, die Membranen 2 und die Fixier-Scheiben 43. Die Kopplungs-Elemente 41a sind somit fest mit den Membranen 2 verbunden, während die einander gegenüber liegenden Kopplungs-Elemente 17a fest mit dem Anker 3 verbunden sind.
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Im zusammengesetzten Zustand der Pumpe drücken die Kammer-Teile 27 die Membranen 2 gegen einen freien Rand-Bereich der Betätigungs-Scheiben 55. Dabei ragen die Längs-Enden 18 in die Öffnungen 56. Die formschlüssigen Verbindungen liegen dabei in den Betätigungs-Scheiben 55 vor. Die Schwalbenschwanz-Aufnahmen 47 und die Kopplungs-Elemente 17a stehen miteinander in Eingriff bzw. in formschlüssiger Verbindung. Die Rast-Köpfe 53 sorgen für eine Rast-Verbindung zwischen den Kopplungs-Elementen 17a, 41a, so dass diese Verbindung zusätzlich gesichert ist. Sie untergreifen die Basis-Stücke 45. Ihre Rast-Flächen sind so benachbart zu den entsprechenden Wänden der Basis-Stücke 45 angeordnet. Die Rast-Flächen können an den Wänden der Basis-Stücke 45 anliegen.
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Eine Verbindung zwischen den Kopplungs-Elementen 41a und den Schwalbenschwanz-Aufnahmen 47 erfolgt, indem die Schwalbenschwanz-Aufnahmen 47 im Wesentlichen von dem ersten Konsolen-Deckel aus auf die Kopplungs-Elemente 17a aufgeschoben werden, wobei die freien Enden der U-Schenkel 50 vorauseilend sind. Wenn die endgültige Stellung erreicht ist, federn die Rast-Arme 52 in ihre Rast-Stellung und sorgen so für die Rast-Verbindung.
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Zum Lösen einer Rast-Verbindung ist die jeweilige Betätigungs-Scheibe 55 zu schwenken. Die Betätigungs-Scheiben 55 können unabhängig voneinander betätigt werden. Die jeweilige Betätigungs-Scheibe 55 ist dafür um ihre Längs-Mittel-Achse bzw. um die Längs-Mittel-Achse 13 zu schwenken. Die erforderliche Kraft zum Schwenken kann über den jeweiligen Betätigungs-Hebel 57 auf die entsprechende Betätigungs-Scheibe 55 aufgebracht werden. Beim Verschwenken drückt die Schräg-Fläche 59 gegen den jeweiligen Griff-Bereich 54, so dass der Rast-Arm 52 und damit auch der Rast-Kopf 53 von dem Anker 3 weg bewegt wird. Dabei wird auch der Rast-Kopf 53 von dem Basis-Stück 45 weg bewegt. Je weiter die Betätigungs-Scheibe 55 verschwenkt wird, desto weiter wird der Rast-Kopf 53 versetzt. Dies ist auf den schrägen Verlauf der Schräg-Fläche 59 zurückzuführen. Der Rast-Kopf 53 wird also durch Verschwenken der Betatigungs-Scheibe 55 von seiner Arretier-Stellung in seine Freigabe-Stellung bewegt. In der Freigabe-Stellung des Rast-Kopfs 53 liegt dieser an der Halte-Fläche 60 an, die den Rast-Kopf 53 in dieser Stellung hält. Die Betätigungs-Scheibe 55 befindet sich dann in ihrer Halte- bzw. Freigabe-Stellung. Die Membran 2 bzw. die Membran-Einheit kann dann ausgetauscht werden.
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In der Freigabe-Stellung der Betätigungs-Scheibe 55 liegt der Anker 3 innenseitig an der Betätigungs-Scheibe 55 an, so dass der Anker 3 axial fixiert ist. In der anderen Stellung der Betätigungs-Scheibe 55 ist der Anker 3 freigegeben. Er kann die Öffnungen 56 durchdringen.
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Alternativ können die Kopplungs-Elemente 41a auch von einer anderen Richtung, vorzugsweise von unten, auf die Kopplungs-Elemente 17a aufgeschoben werden. Dafür sind die Schwalbenschwanz-Aufnahmen 47 entsprechend zu drehen. Für ein Aufschieben von unten sind die Betätigungs-Scheiben 55 um 180° zu drehen.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 12 bis 15 eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Bauteile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den beiden vorherigen Ausführungsformen, auf die hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, funktionell aber gleichartige Bauteile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgeordneten „b”.
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Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform ist das Kopplungs-Element 17b als Bohrung bzw. als eine einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Öffnung ausgebildet. Die Bohrungen 17b sind in Vorsprüngen 61 angeordnet, die von den Längs-Enden 18 in Richtung der Längs-Mittel-Achse 13 in einander entgegengesetzten Richtungen vorspringen. Sie erstrecken sich senkrecht zu der Längs-Mittel-Achse 13 und parallel zu dem U-Boden 6. Jede Bohrung 17b ist konisch ausgestaltet.
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An jeder Kompressions-Scheibe 42 sind zwei paarweise angeordnete Stege 62, 63 vorgesehen, die parallel und beabstandet zueinander verlaufen. Die Stege 62, 63 springen im zusammengesetzten Zustand der Pumpe von der jeweiligen Kompressions-Scheibe 42 in Richtung auf den benachbarten Vorsprung 61 vor. Der Vorsprung 61 befindet sich dann zwischen den Stegen 62, 63. In benachbarten Stegen 62, 63 ist eine konische Bohrung 64 ausgebildet. Die Bohrung 64 verjüngt sich gleichmäßig. In jedem Steg 62 weist die Bohrung 64 einen entsprechenden konischen Bohrungs-Abschnitt 65 auf. In jedem Steg 63 hat die Bohrung 64 einen konischen Bohrungs-Abschnitt 66 und einen sich an diesen anschließenden Gewinde-Abschnitt 67 mit konstantem Durchmesser. Der Bohrungs-Abschnitt 66 ist näher an dem Steg 62 als der Gewinde-Abschnitt 67 vorgesehen.
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Der Vorsprung 61 und die Stege 62, 63 sind im zusammengesetzten Zustand der Pumpe über einen Bolzen 68 miteinander verbunden. Jeder Bolzen 68 hat einen Konus-Abschnitt 69 und einen endseitigen Gewinde-Abschnitt 70. Gegenüberliegend zu dem Gewinde-Abschnitt 70 befindet sich in dem Konus-Abschnitt 69 eine axial verlaufende Aufnahme 71 für einen Inbusschlüssel oder dergleichen.
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Im zusammengesetzten Zustand der Pumpe sind die Kompressions-Scheiben 42 über die Bolzen 68 mit dem Anker 3 fest verbunden. Die Bolzen 68 durchdringen die Bohrungen 64 an den Kompressions-Scheiben 42 und die Bohrungen 17b in den Vorsprüngen 61 des Ankers 3. Der Bolzen 68 liegt dort an dem Steg 62, dem Vorsprung 61 und dem Steg 63 an. Der Gewinde-Abschnitt 70 ist in den Gewinde-Abschnitt 67 eingedreht. Das Eindrehen und Herausdrehen des Bolzens 68 erfolgt über die Aufnahme 71. Ein entsprechender Inbusschlüssel kann dort angesetzt werden. In diesem Zustand sind die Vorsprünge 61 und die Stege 62, 63 zueinander verspannt. Hierdurch wird eine spielfreie Verbindung erzielt. Zwischen den Mittel-Achsen der Bohrungen 17b, 64 liegt ein Versatz in einer Radial- bzw. Quer-Richtung der Mittel-Achsen vor. Dieser Versatz sorgt fair die Verspannung.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 16 bis 20 eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Bauteile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsformen, auf die hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, funktionell aber gleichartige Bauteile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgeordneten „c”. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform sind hier außerdem zwei Betätigungs-Scheiben 55c vorgesehen, die im Allgemeinen den Betätigungs-Scheiben 55 der Pumpe gemäß der zweiten Ausführungsform ähneln.
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Die Betätigungs-Scheiben 55c liegen im zusammengesetzten Zustand der Pumpe einander gegenüber und sind im Wesentlichen schalenförmig ausgebildet. Sie sind an den U-Schenkeln 7 schwenkbar gelagert und weisen vorzugsweise eine kreisförmige Grundform auf. Die Betätigungs-Scheiben 55c können innenseitig oder außenseitig an den U-Schenkeln 7 gelagert sein.
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Jede Betätigungs-Scheibe 55c weist eine längliche, fensterartige Öffnung 56 auf, die sich durch deren Mittelpunkt erstreckt. Die fensterartige Öffnung 56 geht ferner durch eine kreisförmige, in der Betätigungs-Scheibe 55c ausgebildete Öffnung 72, deren Durchmesser etwas größer als der Durchmesser der Kompression-Scheibe 42c ist und deren Mittelpunkt im Zentrum der Betätigungs-Scheibe 55c liegt.
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Ferner umfasst jede Betätigungs-Scheibe 55c einen radial vorspringenden Betätigungs-Hebel 57 zur Betätigung derselben.
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Jede Betätigungs-Scheibe 55c hat außerdem einen bogenartig verlaufenden Betätigungs-Steg 58c, der stirnseitig von der Betätigungs-Scheibe 55c in Richtung auf die benachbarte Kompressions-Scheibe 42c vorspringt. Der Betätigungs-Steg 58c geht von der Öffnung 56 aus und verläuft dann benachbart zu der Öffnung 72 entlang derselben. Die Höhe des Betätigungs-Stegs 58c nimmt dabei zu. Die Zunahme kann gleichmäßig oder ungleichmäßig sein. Der Betätigungs-Steg 58c erstreckt sich konzentrisch um den Mittelpunkt der Betätigungs-Scheibe 55c.
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An jeder Kompressions-Scheibe 42c ist ein starrer Trenn-Ansatz 73 vorgesehen, der radial von der Kompressions-Scheibe 42c vorspringt und Bestandteil der Kompressions-Scheibe 42c ist. Der Trenn-Ansatz 73 springt ferner in Richtung auf die benachbarte Betätigungs-Scheibe 55c vor. Er verläuft vorzugsweise schräg.
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Im Betrieb der Pumpe sind die Trenn-Ansätze 73 und die Betätigungs-Stege 58c zueinander beabstandet (17). Die Kopplungs-Elemente 41 sind mit den Kopplungs-Elementen 17 verbunden. Zwischen diesen liegt eine magnetische Verbindung vor. Der Anker 3 kann die Öffnungen 56 durchsetzen. Die Öffnungen 56 sind dafür entsprechend ausgerichtet.
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Zum Lösen der jeweiligen magnetischen Verbindung ist die entsprechende Betätigungs-Scheibe 55c um ihre Längs-Mittel-Achse bzw. um die Längs-Mittel-Achse 13 zu verschwenken. Die erforderliche Kraft zum Schwenken kann über den jeweiligen Betätigungs-Hebel57 auf die entsprechende Betätigungs-Scheibe 55c aufgebracht werden. Beim Verschwenken gelangt der Betätigungs-Steg 58c an den Trenn-Ansatz 73. Der Betätigungs-Steg 58c nähert sich seitlich dem Trenn-Ansatz 73. Der Trenn-Ansatz 73 gleitet dann auf dem Betätigungs-Steg 58c. Er wird dann durch den Betätigungs-Steg 58c bei einem weiteren Verschwenken von dem Kopplungs-Element 17 wegen dessen zunehmender Höhe weggedrückt, was zu einer Beabstandung der Kompressions-Scheibe 42c und damit auch des Kopplungs-Elements 41 von dem Kopplungs-Element 17 führt. Das Kopplungs-Element 41 wird von dem Anker 3 weggedrückt. Es erfolgt dann eine Trennung zwischen den Kopplungs-Elementen 17, 41. Mit zunehmendem Abstand nimmt die zwischen den Kopplungs-Elementen 17, 41 wirkende magnetische Kraft ab. Der Kopplungs-Elemente 17, 41 können dann leicht voneinander getrennt werden. In der Fixier-Stellung der Betätigungs-Scheibe 55c kann der Anker 3 die zugehörige Öffnung 56 nicht mehr durchsetzen, da diese nicht mehr nach dem Anker 3 ausgerichtet ist. Der Anker 3 wird so fixiert.
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Kombinationen der beschriebenen Kopplungs-Einrichtungen sind alternativ möglich. Bohrungen müssen nicht durch Bohren erzeugt worden sein. Sie können beispielsweise auch bei einem Gieß-Vorgang erzeugt worden sein.
