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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Magnetpumpe mit einem beweglichen Element, das durch die Erregung eines Elektromagnetabschnitts verschoben wird, wobei durch die Verschiebung des beweglichen Elementes zwischen geöffneten und geschlossenen Zuständen eines Fluiddurchgangs umgeschaltet wird.
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In den Gebieten der Chemie und der Medizin werden zur Analyse von in Flüssigkeiten enthaltenen Komponenten oder zum Mischen mehrerer Flüssigkeiten in bestimmten proportionalen Mengen oder dergleichen bisher Flüssigkeitszufuhrvorrichtungen eingesetzt, mit denen Flüssigkeiten in kleinen Mengen zugegeben werden können. Solche Vorrichtungen weisen eine Magnetpumpe auf, die bewirkt, dass geringe Mengen von Flüssigkeit eingesaugt und ausgegeben werden und die so ausgestaltet sind, dass sie die Zufuhr dieser Flüssigkeiten in einer gewünschten Menge steuern können.
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Als Beispiel für eine solche Magnetpumpe kann auf die Fluidpumpe (Fluidmesspumpe) verwiesen werden, die in dem
US 5 284 425 A beschrieben ist. In der dort beschriebenen Fluidpumpe gibt durch die Gleitbewegung eines beweglichen Elementes (Kolben) durch die Erregung einer Elektromagnetanordnung das bewegliche Element eine Öffnung an einem einlassseitigen Durchgang (Einlassdurchgang), die normalerweise durch das bewegliche Element blockiert wird, frei und öffnet sie. Dadurch wird der einlassseitige Durchgang in Verbindung mit einer Pumpenkammer gebracht. Im Einzelnen wird bei der Fluidpumpe gemäß dem
US 5 284 425 A mit der Freigabeaktion des beweglichen Elements eine gewünschte Menge an Fluid (Flüssigkeit) von einem stromaufwärtsseitigen Fluiddurchgang in die Pumpenkammer gesaugt. Durch die Blockierungsaktion des beweglichen Elements wird die festgelegte Menge des Fluides dazu gebracht, aus der Pumpenkammer herauszufließen.
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Bei der Fluidpumpe gemäß dem
US 5 284 425 A treten aber die unten aufgezählten Probleme als Folge der Tatsache auf, dass das bewegliche Element die Verbindung zwischen dem einlassseitigen Durchgang und der Pumpenkammer öffnet und schließt.
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Zunächst ist es beim Schließen (Blockieren) des einlassseitigen Durchgangs, durch welchen das Fluid durch das bewegliche Element eingesaugt wird, möglich, dass Fluid, welches in der Pumpenkammer und/oder dem auslassseitigen Durchgang verbleibt, kontaminiert wird, weil zu dieser Zeit die Pumpenkammer mit dem auslassseitigen Durchgang verbunden bleibt. Insbesondere in dem Fall, dass das Fluid eine Flüssigkeit ist, kann Feuchtigkeit, aus dem Inneren der Pumpenkammer über den auslassseitigen Durchgang entweichen, was zu der Befürchtung führt, dass die Flüssigkeit erstarrt. Außerdem tritt in diesem Fall der Nachteil auf, dass die Flüssigkeitsmenge, die in die Pumpenkammer eingesaugt wird, sich ändern kann. Es muss auch viel Zeit und Arbeit aufgewandt werden, wenn das Innere der Pumpenkammer beispielsweise zur Wartung gereinigt werden soll.
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Da das abgeführte Fluid in einem Raum gehalten wird, der ein durch die Pumpenkammer und den auslassseitigen Durchgang gebildetes vergleichsweise großes Volumen aufweist, wird zweitens dann, wenn das bewegliche Element den einlassseitigen Durchgang blockiert, eine große Fluidmenge herausgedrückt, was zu großen Variationen des Zeitraums bis zum vollständigen Ausströmen des Fluides (wird auch als Flüssigkeitsabschneiden bezeichnet, wenn das Fluid eine Flüssigkeit ist) führen kann. Hierdurch wird die Fluidmenge, die aus dem auslassseitigen Durchgang ausströmt, instabil.
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Drittens ändert sich in einem Zustand, in dem das bewegliche Element den einlassseitigen Durchgang blockiert, ein Membranabschnitt der Membran (Diaphragma), welche den einlassseitigen Durchgang direkt blockiert, und verwindet sich mit der Zeit, so dass das Volumen der Pumpenkammer sich ebenfalls ändert. Als Folge hiervon kann das Fluid, das in die Pumpenkammer strömt, unerwarteter Weise in den auslassseitigen Durchgang herausgedrückt werden, so dass eine Fluidleckage auftritt.
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Aus der
DE 37 19 939 A1 ist eine Membranpumpe mit einem Förderraum bekannt, in den Ein- und Auslassventile führen und der von einer elastischen Membran abgeschlossen ist, die von dem Anker eines Elektromagneten gegen die Kraft einer Rückstellfeder betätigbar ist. Der Förderraum steht mit einem einlassseitigen Verbindungskanal und einem auslassseitigen Verbindungskanal in Verbindung, wobei am vorderen Ende der Membran ein Vorsprung zur Aufnahme in einer Ansenkung am Auslasskanal ausgebildet ist, um so den Auslasskanal zu verschließen. Der Ein- und Auslasskanal erstrecken sich von dem Förderraum zunächst parallel zur Bewegungsachse der Membran. Im weiteren Verlauf der Kanäle knicken diese senkrecht ab und erstrecken sich in entgegengesetzte Richtungen. Am Ende der Kanäle sind die Ventile angeordnet.
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Die
DE 199 10 920 A1 beschreibt eine Schwingankermembranpumpe zur Förderung von Medien mittels eines federbelasteten Schwingankers, der eine Membran in einem Pumpenabschnitt hin- und herbewegt. Die Membranpumpe umfasst einen Stutzenkörper mit einem Einlassstutzen und einem Auslassstutzen, die durch ein Einlassventil bzw. ein Auslassventil verschließbar sind. Von dem Einlassventil erstreckt sich ein Einlassströmungskanal zum Pumpenraum, während sich von dem Pumpenraum ein Auslassströmungskanal zum Auslassventil hin erstreckt. Der Pumpenraum weist eine Membran auf, die an ihrem äußeren Rand zwischen einem Membranhalter und dem Ventilkörper eingeklemmt ist. Die Membran trägt auf ihrer dem Ventilkörper zugewandten Seite eine kugelartige Erhebung, die dazu vorgesehen ist, in einer pfannenartigen Ausnehmung des Ventilkörpers aufgenommen zu werden, um den Ventilsitz abzudichten. Das Einlassventil und das Auslassventil sind jeweils in einem Abstand zu der Membran angeordnet.
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Aus der
US 5,284,425 A ist eine Flüssigkeitsdosierpumpe bekannt, die ein Gehäuse und eine Magnetgruppe umfasst. Ein Einlassanschlusselement und ein Auslassanschlusselement sind in zylindrische Aufnahmen des Gehäuses eingesetzt. Ein Einlasskanal verbindet das Einlassanschlussstück mit einer Pumpenkammer, die durch und zwischen einer Membran und einer Pumpenkammerwand des Gehäuses ausgebildet ist. Ein Auslasskanal verläuft von der Pumpenkammer zum Auslassanschlussstück. Die Anschlussteile werden in das Gehäuse gesteckt, nachdem zwei identische Rückschlagventile in den Aufnahmen platziert wurden. Die Rückschlagventile sind jeweils in einem Abstand zur Membran angeordnet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung will die oben beschriebenen Probleme lösen und hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Magnetpumpe vorzuschlagen, bei der eine Verbindung eines Fluiddurchgangs, durch welchen ein Fluid strömt, einfach umgeschaltet werden kann, so dass die Fluidmenge, die durch den Fluiddurchgang strömt, mit hoher Präzision gesteuert werden kann. Außerdem soll eine Verschlechterung des Fluides im Inneren des Fluiddurchganges vermieden werden, die Fluidmenge, die aus dem auslassseitigen Durchgang ausströmt, soll stabil gehalten und eine Fluidleckage vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Magnetpumpe mit einem Gehäuse, in dem ein Fluiddurchgang ausgebildet ist, durch welchen ein Fluid von einem Einlassanschluss zu einem Auslassanschluss strömt, und einem beweglichen Element, das auf der Basis eines Erregungszustandes eines Elektromagnetabschnitts verschoben wird, um dadurch den Fluiddurchgang zu öffnen und zu schließen, wobei der Fluiddurchgang einen einlassseitigen Durchgang aufweist, der mit dem Einlassanschluss in Verbindung steht, einen auslassseitigen Durchgang, der mit dem Auslassanschluss in Verbindung steht, und eine Pumpenkammer, die durch einen Raum gebildet wird, der in Verbindung mit dem einlassseitigen Durchgang und dem auslassseitigen Durchgang steht, und die durch das Gehäuse und einen Endabschnitt des beweglichen Elements umgeben wird, und wobei das bewegliche Element bei seiner Verschiebung die Verbindung zwischen der Pumpenkammer und dem auslassseitigen Durchgang öffnet und schließt.
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Da das bewegliche Element so aufgebaut ist, dass es die Verbindung zwischen der Pumpenkammer und dem auslassseitigen Durchgang öffnen und schließen kann, werden die Pumpenkammer und der auslassseitige Durchgang zuverlässig voneinander abgeschlossen. Im Einzelnen wird in der Magnetpumpe Fluid, das im Inneren der Pumpenkammer vorliegt, dem auslassseitigen Durchgang nicht ausgesetzt. Auch wenn der auslassseitige Durchgang geöffnet wird, wird dadurch das Fluid in der Pumpenkammer nicht beeinträchtigt und die Menge an beeinträchtigtem Fluid kann verringert werden. Außerdem kann in dem Fall, dass das Fluid eine Flüssigkeit ist, eine Erstarrung der Flüssigkeit, die durch Exponieren der Flüssigkeit bewirkt würde, vermieden werden, so dass das Volumen der Flüssigkeit in der Pumpenkammer stabil gehalten werden kann. Hierdurch kann die Magnetpumpe die Flüssigkeitsmenge, die in die Pumpenkammer eingesaugt wird, konstant halten, und es ist möglich, eine gewünschte Flüssigkeitsmenge mit hoher Präzision zuzuführen. Durch die Vermeidung einer Erstarrung der Flüssigkeit können außerdem Wartungsarbeiten, wie das Reinigen oder dergleichen, einfacher durchgeführt werden.
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In dem das bewegliche Element so aufgebaut wird, dass es die Verbindung zwischen der Pumpenkammer und dem auslassseitigen Durchgang blockiert, wenn das bewegliche Element den Fluiddurchgang blockiert, kann ein Ausströmen des Fluids zuverlässig verhindert werden. Wenn der Fluiddurchgang durch das bewegliche Element blockiert wird, kann somit der Zeitpunkt, zu dem das Ausströmen des Fluides gestoppt wird, stabilisiert werden, und eine gewünschte Fluidmenge kann stabil von dem auslassseitigen Durchgang abgeführt werden.
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Außerdem wird in erfindungsgemäßer Magnetpumpe das Gehäuse durch eine feste Wand gebildet, die eine mit der Pumpenkammer verbundene Öffnung des auslassseitigen Durchgangs umgibt, wobei an dem Endabschnitt des beweglichen Elements eine Membran vorgesehen ist, wobei die Membran einen Anlageabschnitt aufweist, welcher der festen Wand gegenüberliegt, und einen äußeren Umfangskantenabschnitt, der an dem Gehäuse befestigt ist, wobei der Anlageabschnitt dann, wenn der Fluiddurchgang blockiert ist, in engen Kontakt mit der festen Wand gebracht wird.
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Auf diese Weise kann die Verbindung zwischen der Pumpenkammer und dem auslassseitigen Durchgang bei geschlossenem Fluiddurchgang noch zuverlässiger blockiert werden, da der Anlageabschnitt der Membran in engen Kontakt mit der festen Wand des Gehäuses tritt. Auch wenn sich die Membran des Diaphragmas mit der Zeit verändert und wellig wird, wird außerdem das in die Pumpenkammer strömende Fluid nicht aus der Pumpenkammer herausgedrückt und eine Fluidleckage kann zuverlässig verhindert werden, da das bewegliche Element den auslassseitigen Durchgang blockiert.
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In diesem Fall weisen die feste Wand und der Anlageabschnitt vorzugsweise eine flache Form auf. Indem die feste Wand flach ausgebildet wird, gibt es keine Teile, die die Strömung des Fluides zu dem auslassseitigen Durchgang behindern, so dass in Vergleich beispielsweise zu einer Gestaltung, bei der ein Vorsprung um den Öffnungsabschnitt ausgebildet ist, um eine Abdichtung zu erleichtern, Fluid, das in die Pumpenkammer strömt, gleichmäßig zu dem auslassseitigen Durchgang geführt werden kann. Da der Anlageabschnitt, der der festen Wand gegenüberliegt ebenfalls flach ausgeformt ist, können in einem Zustand, in welchem der Fluiddurchgang blockiert ist, die feste Wand und der Vorsprung nach fester in engem Kontakt miteinander gehalten werden.
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Außerdem kann das Diaphragma einen Membranabschnitt aufweisen, der eine elastische Rückstellkraft aufweist und zwischen dem Anlageabschnitt und dem äußeren Umfangskantenabschnitt angeschlossen ist. Das bewegliche Element kann außerdem ein Stützelement aufweisen, welches eine Fläche des Membranabschnitts an einer der Fläche, welche der Pumpenkammer zugewandt ist, gegenüberliegenden Seite abstützt.
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Zu einer Zeit, bei welcher das bewegliche Element den Fluiddurchgang blockiert, wird der Membranabschnitt auch dann einfach abgestützt, wenn durch das Fluid eine Druckkraft auf das Diaphragma ausgeübt wird. Somit kann eine Deformation des Membranabschnitts vermieden werden. Hierdurch kann der Fluiddurchgang blockiert werden, wobei die Form und Gestalt der Membran beibehalten wird, auch wenn eine Druckkraft des Fluides auf die Membran ausgeübt wird. Dadurch kann eine gewünschte Fluidmenge stabil in den auslassseitigen Durchgang abgegeben werden.
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In diesem Fall ist vorzugsweise in einem Zustand, in welchem der Fluiddurchgang durch die Membran blockiert wird, das Stützelement konisch entlang einer Neigung der gegenüberliegenden Seitenfläche ausgebildet. Durch die konische Ausgestaltung entlang einer Neigung der Fläche des Membranabschnitts an einer der Fläche, die der Pumpenkammer zugewandt ist, gegenüberliegenden Seite, kann auf diese Weise das Stützelement den Membranabschnitt zuverlässig abstützen, ohne große Lasten hierauf aufzubringen, die zu einer elastischen Deformation des Membranabschnitts führen würden.
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Außerdem kann die Membran einen Befestigungsabschnitt aufweisen, der an dem Endabschnitt des beweglichen Elements befestigt ist. Das Stützelement kann ringförmig ausgestaltet und so an einer Seitenumfangsfläche des Befestigungsabschnitts angebracht sein, das es diesen umgibt. Da das Stützelement eine Abstützung über die gesamte Fläche der gegenüberliegenden Seite des Membranabschnitts liefert, kann hierdurch der Membranabschnitt zuverlässiger abgestützt werden. Da der Befestigungsabschnitt der Membran von dem ringförmigen Stützelement umgeben wird, wird außerdem eine Gestaltung geschaffen, bei welcher ein Lösen und Herabfallen des beweglichen Elementes von der Membran verhindert wird.
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Außerdem kann die Öffnung des auslassseitigen Durchgangs konisch ausgestaltet sein, wobei sich der Durchmesser zu dem beweglichen Element hin erweitert. Die Membran kann einen Vorsprung aufweisen, der mit der konischen Form der Öffnung des auslassseitigen Durchgangs in Eingriff tritt.
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Durch die konische Ausgestaltung der Öffnung des auslassseitigen Durchgangs kann das Fluid im Inneren der Pumpenkammer einfacher zu dem auslassseitigen Durchgang geführt werden. Indem der Vorsprung der Membran in die Öffnung des auslassseitigen Durchgangs eingreift, kann außerdem die Öffnung des auslassseitigen Durchgangs einfach und dicht abgedichtet werden, so dass die Verbindung des Fluiddurchgangs zuverlässiger blockiert werden kann.
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Erfindungsgemäß ist außerdem ein Kontrollventil in dem einlassseitigen Durchgang vorgesehen, das es dem Fluid ermöglicht, von dem Einlassanschluss in die Pumpenkammer zu strömen, während eine Strömung des Fluides von der Pumpenkammer in den Einlassanschluss blockiert wird. Die Membran kann einen Eingriffsabschnitt aufweisen, der einem vorderen Ventilabschnitt des Kontrollventils gegenüberliegt. Der vordere Ventilabschnitt kann durch den Eingriffsabschnitt in dem Zustand blockiert werden, in dem der Fluiddurchgang durch die Membran blockiert wird.
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Durch Blockieren des vorderen Ventilabschnitts des einlassseitigen Kontrollventils mit Hilfe des Eingriffsabschnitts kann auf diese Weise auch in dem Fall, dass eine Druckkraft, wie ein Druckstoß oder dergleichen des Fluids aus dem einlassseitigen Durchgang, in welchen das Fluid strömt, wirkt, eine Druckkraft an dem vorderen Ventilabschnitt des einlassseitigen Kontrollventils vermieden werden. Somit erreicht die Druckkraft die Pumpenkammer oder die Membran nicht, so dass beispielsweise unter der Annahme einer Gestaltung, bei welcher der Fluiddurchgang durch Pressen des beweglichen Elements mit Hilfe einer Druckfeder blockiert wird, eine Feder mit einer geringen Druckkraft verwendet werden kann. Durch Einsetzen einer Feder mit einer geringen Druckkraft, wird es außerdem möglich, die Kraft (Schub), die zur Verschiebung des beweglichen Elements bei einer Erregung des Elektromagnetabschnitts benötigt wird, zu verringern. Dadurch kann die Vorrichtung verkleinert werden, indem ein kleiner Elektromagnet (Solenoid) mit einer kleinen Zahl von Spulenwindungen eingesetzt wird.
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In diesem Fall kann der Eingriffsabschnitt einstückig mit der Membran ausgebildet sein. Indem der Eingriffsabschnitt einstückig mit der Membran ausgebildet wird, kann auf diese Weise die Zahl der erforderlichen Teile verringert werden. Insbesondere bei einer Magnetpumpe, die eine kleine Menge an Fluid ein- und ausströmen lässt, und bei welcher die Membran selbst sehr klein ist, kann die Montage der Vorrichtung vereinfacht werden, indem der Eingriffsabschnitt einstückig mit der Membran ausgebildet wird.
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Vorzugsweise ist ein Verschiebungswegeinstellmechanismus zum Einstellen eines Verschiebungsweges, um welchen das bewegliche Element verschoben wird, an einer Position angeordnet, die einem hinteren Ende des beweglichen Elementes gegenüberliegt.
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Indem der Verschiebungsweg des beweglichen Elementes mit Hilfe des Verschiebungswegeinstellmechanismus eingestellt wird, kann das Volumen der Pumpenkammer, die durch das bewegliche Element und das Gehäuse gebildet wird, einfach eingestellt werden. Dementsprechend kann das Fluid, das in und aus das/dem Innere(n) der Magnetpumpe strömt, einfach auf eine Menge eingestellt werden, die von dem Nutzer gewünscht wird.
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In diesem Fall kann der Verschiebungswegeinstellmechanismus durch ein festes Element gebildet werden, bei dem ein inneres Einstellgewinde in der Verschiebungsrichtung des beweglichen Elementes ausgebildet ist. Ein Einstellbolzen ist in das Einstellinnengewinde eingeschraubt und entlang einer Axialrichtung relativ zu dem festen Element verstellbar. Ein Ende des Einstellbolzens an einer Seite des beweglichen Elements kann von dem festen Element in einem Zustand, in welchem der Einstellbolzen maximal zu der Seite des beweglichen Elements verschoben ist, vorstehen. Da die Verschiebung des Endabschnitts des Einstellbolzens an der Seite des beweglichen Elements einfach durch Bewegen des Einstellbolzens in einer axialen Richtung relativ zu dem festen Element eingestellt werden kann, kann der Verschiebungswegeinstellmechanismus den Verschiebungsweg des beweglichen Elements einfacher und zuverlässiger einstellen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Verbindungszustand eines Fluiddurchgangs durch welchen ein Fluid strömt, einfach umgeschaltet werden, so dass die Menge des Fluids, das durch den Fluiddurchgang strömt, mit hoher Präzision gesteuert werden kann. Außerdem kann eine Beeinträchtigung des Fluides im Inneren des Fluiddurchgangs vermieden werden. Die Menge des Fluides, das aus dem auslassseitigen Durchgang herausströmt, kann stabil gehalten werden. Außerdem wird die Lebensdauer der Membran verlängert.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schnitt, der den Innenaufbau einer Magnetpumpe in einem normalen Zustand zeigt, in welchem kein elektrischer Strom auf den Elektromagnetabschnitt aufgebracht wird,
- 2 ist ein Schnitt, der bei der Magnetpumpe gemäß 1 den Innenaufbau in einem erregten Zustand des Elektromagnetabschnitts zeigt,
- 3 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung einer Pumpenkammer der Magnetpumpe gemäß 1 zeigt,
- 4 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung der Pumpenkammer bei der Magnetpumpe gemäß 2 zeigt,
- 5 ist ein Schnitt, der ein modifiziertes Bespiel einer Magnetpumpe zeigt, und
- 6 ist ein Schnitt, der den Innenaufbau einer Magnetpumpe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachfolgend wird eine Magnetpumpe der vorliegenden Erfindung anhand von einer bevorzugten Ausführungsform und den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die in 1 bis 5 gezeigten Magnetpumpen sind nicht erfindungsgemäß und dienen daher lediglich zur Verdeutlichung der in 6 gezeigten, erfindungsgemäßen Magnetpumpe. Wie bereits oben angesprochen wurde, wird die Magnetpumpe gemäß der Ausführungsform durch Fluiddurchgänge einer Fluidzufuhrvorrichtung zur Steuerung der Zufuhr von Flüssigkeiten in feinen Mengen gebildet, so dass diese feinen Flüssigkeitsmengen in die Magnetpumpe einströmen und aus dieser abgeführt werden können. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Merkmale beschränkt. Beispielsweise kann auch Luft als das Fluid eingesetzt werden, das durch das Innere der Magnetpumpe strömt. Außerdem kann eine Gestaltung vorgesehen sein, bei der eine vergleichsweise große Flüssigkeitsmenge durch die Magnetpumpe strömt. Bei der nachfolgenden Erläuterung werden zur Vereinfachung des Verständnisses der Erfindung soweit nicht anders angegeben die Richtungen oben, unten, links und rechts mit Bezug auf die in 1 dargestellten Pfeile bezeichnet.
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1 ist ein Schnitt, der den inneren Aufbau einer Magnetpumpe 10 in einem normalen Zustand zeigt, in welchem einem Elektromagnetabschnitt 12 kein elektrischer Strom zugeführt wird. Wie in 1 gezeigt ist, wird das Äußere der Magnetpumpe 10 durch ein Gehäuse 14, einen Zwischenverbindungsabschnitt 16 und ein Gehäuse 18 gebildet. In deren Inneren sind der Elektromagnetabschnitt 12, ein bewegliches Element 20 und so weiter aufgenommen.
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Das Gehäuse 14 ist beispielsweise aus einem metallischen Material hergestellt und hat eine zylindrische Form mit Boden. Der Elektromagnetabschnitt 12 wird von oben in dem Gehäuse 14 angebracht und durch dieses abgedeckt. In einem oberen zentralen Abschnitt des Gehäuses 14 ist ein Loch 14a ausgebildet, in welches ein Befestigungsabschnitt 22b eines später beschriebenen festen Eisenkerns 22 eingepresst ist.
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Der Elektromagnetabschnitt 12, der im Inneren des Gehäuses 14 angeordnet ist, umfasst einen Spulenkörper 26, um den eine Spule 24 gewickelt ist, den festen Eisenkern (festes Element) 22, der in einen axial zentralen Abschnitt des Spulenkörpers 26 eingepresst ist, und ein Kontaktelement 28, welches eine elektrische Stromquelle mit der Spule 24 verbindet. Der Spulenkörper 26 hat eine zylindrische Gestalt und umfasst eine Einsetzöffnung 26a, die in einer axialen Richtung durch den Spulenkörper 26 hindurchtritt. An oberen und unteren Enden des Spulenkörpers sind zwei (ein Paar) Flansche 26b, 26c ausgebildet, deren Durchmesser sich radial nach außen erweitert. Die Spule 24 ist zwischen dem Paar von Flanschen 26b, 26c gewickelt und wird durch diese gehalten.
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Der feste Eisenkern 22 hat eine im Wesentlichen kreisförmige säulenförmige Gestalt und besteht aus einem metallischen Material. Der Seitenumfang des festen Eisenkerns 22 hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Durchmesser der Einsetzöffnung 26a des Spulenkörpers 26 entspricht, so dass der feste Eisenkern 22 durch Einpressen in die Einsetzöffnung 26a des Spulenkörpers 26 eingesetzt wird. Außerdem ist ein Aufnahmeelement 22a, dessen Seitenumfangsfläche einen radial nach innen verringerten Durchmesser aufweist, an einem unteren Abschnitt des festen Eisenkerns 22 ausgebildet. Auf die gleiche Weise ist der Befestigungsabschnitt 22b, dessen seitliche Umfangsfläche einen radial nach innen verringerten Durchmesser aufweist, an dem oberen Abschnitt des festen Eisenkerns 22 ausgebildet. Schließlich ist eine Bolzeneinsetzöffnung 23 vorgesehen, die durch die axiale Mitte des festen Eisenkerns 24 hindurchtritt, wobei ein (weibliches) Innengewinde 23a entlang eines oberen Abschnitts der Bolzeneinsetzöffnung 23 ausgebildet (das heißt eingeschnitten) ist.
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Ein Einstellbolzen 90 ist so in die Bolzeneinsetzöffnung 23 eingesetzt, dass ein Außengewinde 90a, welches an einem Kopfabschnitt des Einstellbolzens 90 ausgebildet ist, in das Innengewinde 23a eingeschraubt ist. Außerdem ist eine Befestigungsmutter 32 auf einen oberen Abschnitt des Außengewindes 90a aufgeschraubt. Bevor die Befestigungsmutter 32 auf das Außengewinde 90a geschraubt wird, wird das Gehäuse 14 über die Öffnung 14a an dem Befestigungsabschnitt 22b des festen Eisenkerns 22 angebracht, und eine ringförmige Scheibe 30 mit einem Außendurchmesser, der größer ist als der der Öffnung 14a, wird daraufgesetzt. Hierdurch nehmen der feste Eisenkern 22 und die Scheibe 30 das Gehäuse 14 sandwichartig zwischen sich auf, so dass das Gehäuse 14 fest an dem Befestigungsabschnitt 22b des festen Eisenkerns 22 fixiert wird. Eine Mutterabdeckung 32a ist so vorgesehen, dass sie die Befestigungsmutter 32 abdeckt.
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Das Kontaktelement 28 für die elektrische Stromquelle ist an einem unteren Teil des Spulenkörpers 26 angeordnet und elektrisch an die Spule 24, die um den Spulenkörper 26 gewickelt ist, angeschlossen. Das Kontaktelement 28 für die elektrische Stromquelle umfasst einen Anschluss 28a, der von einer Seitenfläche des Gehäuses 14 vorsteht, wobei der Anschluss 28a über ein Stromkabel 28b mit einer nicht dargestellten externen Stromquelle verbunden ist. Wenn von der externen Stromquelle elektrischer Strom zugeführt wird, um den Elektromagnetabschnitt 12 über das Kontaktelement 28 zu betreiben, wird der Elektromagnetabschnitt 12 durch die Änderung des elektrischen Stromes, die in ihm auftritt, erregt.
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Außerdem wird der mittlere Verbindungsabschnitt 16 der Magnetpumpe 10 durch drei Hülsen (erste Hülse 34, zweite Hülse 36, dritte Hülse 38) und ein Führungselement 39 gebildet, das durch Öffnungen 34a, 36a, 38a der drei Hülsen eingesetzt ist, und wird in die Einsetzöffnung 26a des Spulenkörpers 26 eingesetzt. Die erste Hülse 34 hat die Form eines Zylinders mit Boden, wobei ein Loch 34a in ihrem oberen und zentralen Bereich gebohrt ist, dessen Innendurchmesser im Wesentlichen dem der Einsetzöffnung 26a des Spulenkörpers 26 entspricht. Außerdem ist an der inneren Umfangsfläche der ersten Hülse 34 ein Innengewinde 34b ausgebildet. Das Gehäuse 18 wird von einer Unterseite mit dem Innengewinde 34b verschraubt, wenn die Magnetpumpe 10 zusammengesetzt wird.
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Die zweite Hülse 36 umfasst ein ringförmiges Element, das an einem oberen Abschnitt der ersten Hülse 34 angeordnet ist. In ihrem zentralen Abschnitt ist ein Loch 36a mit dem gleichen Durchmesser wie das Loch 34a der ersten Hülse 34 ausgebildet.
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Die dritte Hülse 38 umfasst ein ringförmiges Element, das an einem oberen Abschnitt der zweiten Hülse 36 angeordnet ist. Ähnlich wie bei den ersten und zweiten Hülsen 34, 36 ist ein Loch 38a mit dem gleichen Durchmesser wie die Löcher 34a, 36a in einem zentralen Abschnitt ausgebildet. Ein Abschnitt an der äußeren Umfangsfläche der dritten Hülse 38 ist ausgeschnitten, um die Aufnahme des Kontaktelementes 28 für die elektrische Stromquelle darin zu ermöglichen. Das Kontaktelement 28 für die elektrische Stromquelle wird gehalten, indem es zwischen der dritten Hülse 38 und dem Flansch 26c des Spulenkörpers 26 ergriffen wird.
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Das Führungselement 39 hat ein zylindrische Form mit einem Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Löcher 34a, 36a, 38a und der Einsetzöffnung 26a entspricht. Auf der zentralen Achse des Führungselements 39 ist eine Führungsöffnung 39a ausgebildet, die sich in der axialen Richtung erstreckt. Außerdem ist ein Flansch 39b der sich radial nach außen erstreckt, an dem unteren Abschnitt des Führungselements 39 ausgebildet. Mit der Verschraubung der ersten Hülse 34 und des Gehäuses 12 wird der Flansch 39b des Führungselements 39 sandwichartig zwischen einer oberen (Dach) Fläche der ersten Hülse 34 und der oberen Fläche des Gehäuses 18 gehalten. Als Folge hiervon wird der zylindrische Abschnitt des Führungselements 39 aufrechtstehend von dem Loch 34a der ersten Hülse 34 angeordnet. Außerdem werden die zweiten und dritten Hülsen 36, 38 und der Spulenkörper 26 nacheinander auf die äußere Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts des Führungselements 39 gesetzt. Außerdem wird das Aufnahmeelement 22a des festen Eisenkerns 22 in den oberen Abschnitt der Führungsöffnung 39b eingesetzt, und das Führungselement 39 und der feste Eisenkern 22 werden verbunden, indem sie an dem ineinander eingesetzten Bereich miteinander verschweißt werden.
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Im Einzelnen sind in der Magnetpumpe 10 die axial zentralen Positionen jedes der Aufbauelemente an der oberen Seite von dem mittleren Verbindungselement 16 über das Führungselement 39 koaxial angeordnet (mit Ausnahme des Kontaktelements 28 für die elektrische Stromquelle). Außerdem ist eine Gestaltung vorgesehen, bei welcher jedes der Aufbauelemente auf der Oberseite der Magnetpumpe 10 durch den mittleren Verbindungsabschnitt 16 und den festen Eisenkern 22 integral zusammengehalten werden. Somit werden die Aufbauelemente mit dem Gehäuse 18 an dem unteren Abschnitt der Magnetpumpe 16 verbunden.
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Das bewegliche Element 20 der Magnetpumpe 10 umfasst einen Kolben 40, ein Flanschelement 42 und eine Membran 44 und so weiter, die verschiebbar im Inneren der Magnetpumpe 10 angeordnet sind. Der Kolben 40 ist beispielsweise als im Wesentlichen kreisförmige Säule aus einem magnetischen Material, wie Eisen oder dergleichen, hergestellt. Außerdem hat der Kolben 40 einen Außendurchmesser, der im Inneren der Führungsöffnung 39a des Führungselements 39 vertikal auf und ab verschoben werden kann, so dass der Kolben durch Einsetzen in die Führungsöffnung 39a koaxial zu dem festen Eisenkern 22 angeordnet ist, der oberhalb davon positioniert ist. Durch Erregung des Elektromagnetabschnitts 12 wird eine Schubkraft aufgebracht, die den Kolben 40 (nach oben) zu der Seite des festen Eisenkerns 22 zieht, so dass der Kolben 40 nach oben verschoben wird.
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Außerdem ist an einem distalen Endabschnitt (unterer Abschnitt) des Kolbens 40 eine Gewindeöffnung 40a ausgebildet. Eine Befestigungsschraube 46 ist in die Gewindeöffnung 40a eingeschraubt. Die Befestigungsschraube 46 weist einen Schaftabschnitt 46b auf, dessen Durchmesser radial nach außen erweitert ist, um sich einem Kopfabschnitt 46a an einem mittleren Abschnitt anzunähern. Das Flanschelement 42 ist über den Schaftabschnitt 46b gesetzt. Andererseits ist die Membran 44 an dem Kopfabschnitt 46a der Befestigungsschraube 46 angebracht, das heißt daraufgesetzt.
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Das Flanschelement 42 ist als Kreisplatte ausgebildet, deren Durchmesser sich radial nach außen weiter erweitert als die Endfläche des Kolbens 40. Eine Stufe 42a, deren Durchmesser sich von ihrem äußersten Umfang radial nach innen verringert, ist an der oberen Fläche des Flanschelements 42 ausgebildet. Der untere Seitenendabschnitt einer Druckfeder 48 steht in Eingriff mit der Stufe 42a.
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Ein oberer Seitenendabschnitt der Druckfeder 48 liegt an dem Flansch 39b des Führungselements 39 an, so dass das Flanschelement 42, das mit dem unteren Seitenendabschnitt der Druckfeder 48 in Eingriff steht, normalerweise nach unten gedrückt wird. Als Folge der Tatsache, dass das Flanschelement 42 durch die Druckfeder 48 gepresst wird, wird das bewegliche Element 20 gleichzeitig nach unten gedrückt.
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Die Membran 44 besteht beispielsweise aus einem elastischen Material wie Gummi oder dergleichen, und umfasst, wie in 3 gezeigt ist, einen zentralen Abschnitt 44a, der vergleichsweise dickwandig ist, einen Membranabschnitt 44b, der mit dem zentralen Abschnitt 44a verbunden ist und dessen Durchmesser sich radial nach außen erweitert, und einen äußeren Umfangskantenabschnitt 44c, der mit dem Membranabschnitt 44b verbunden und an dem Gehäuse 18 befestigt ist. An einer oberen Fläche des zentralen Abschnitts 44a der Membran 44 ist eine Befestigungsöffnung 44d mit einem Haken ausgebildet. Der Kopfabschnitt 46a der Befestigungsschraube 46 ist in die Befestigungsöffnung 44d der Membran 44 eingesetzt und steht über den Haken in Eingriff mit dieser. In einem an dem Kolben 40 befestigten Zustand ist die Membran 44 so aufgebaut, dass ihr zentraler Abschnitt 44a an einer Seite gegenüber dem Ende des Kolbens 40 und die untere Fläche des Membranabschnitts 44b dem Gehäuse 18 zugewandt sind. Außerdem wird das Flanschelement 42 als Folge der Tatsache, dass es zwischen dem Befestigungsabschnitt der Membran 44 und die Endfläche des Kolbens 40 eingesetzt und zwischen diesen gehalten wird, zuverlässig gehalten.
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Zurück zu 1 besteht das Gehäuse 18 der Magnetpumpe 10 aus drei Blockkörpern (einem ersten Block 50, einem zweiten Block 52 und einem dritten Block 54), wobei die ersten bis dritten Blöcke 50, 52, 54 in dieser Reihenfolge von einer Unterseite aufeinander gestapelt sind. Die Blöcke werden mit Hilfe einer Verbindungsschraube 56 integral miteinander verbunden. Außerdem ist ein Fluiddurchgang 60, durch welchen ein Fluid hindurchtreten kann, in dem Gehäuse 18 ausgebildet. Der Fluiddurchgang 60 umfasst eine Pumpenkammer 62, einen einlassseitigen Durchgang 64 und einen auslassseitigen Durchgang 66.
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Der erste Block 50 bildet ein Element, das mit einem Fluiddurchgang 100 einer Flüssigkeitszufuhrvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden ist. An der unterseitigen Endfläche, die mit dem Fluiddurchgang 100 verbunden ist, sind eine Einlassöffnung 68 und eine Auslassöffnung 70 ausgebildet. Die Einlassöffnung 68 ist mit einem stromaufwärtsseitigen Fluiddurchgang 100a für die Zufuhr einer Flüssigkeit in das Innere der Magnetpumpe 10 verbunden, während der Auslassanschluss 70 mit einem stromabwärtsseitigen Fluiddurchgang 100b verbunden ist und dazu dient, die Flüssigkeit aus dem Inneren der Magnetpumpe 10 abzuführen.
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Durch das Innere des ersten Blocks 50 sind ein erster einlassseitiger Durchgang 64a, der von dem Einlassanschluss 68 zu der oberen Seitenfläche an der gegenüberliegenden Seite hindurchtritt, und ein erster auslassseitiger Durchgang 66a, der von dem Auslassanschluss 70 zu der oberen Seitenfläche hindurchtritt, gebohrt. Ein erster Aufnahmeabschnitt 67, dessen Innendurchmesser größer ist als der des ersten auslassseitigen Durchgangs 66a, ist an der oberen Seite des ersten auslassseitigen Durchgangs 66a ausgebildet. Ein auslassseitiges Kontrollventil 80 ist in dem ersten Aufnahmeabschnitt 67 aufgenommen, wenn das Gehäuse 18 zusammengesetzt wird. Das auslassseitige Kontrollventil 80 ist darin so aufgenommen, dass ein vorderer Ventilabschnitt 80a dem Auslassanschluss 70 von der Pumpenkammer 62 zugewandt ist. Wenn Flüssigkeit in die Magnetpumpe 10 einströmt, blockiert der vordere Ventilabschnitt 80a die Flüssigkeitsströmung von dem auslassseitigen Durchgang 66 durch Schließen des auslassseitigen Kontrollventils 80, während eine Flüssigkeitsströmung nach außen durch Öffnen des auslassseitigen Kontrollventils 80 möglich ist, wenn die Flüssigkeit abgeführt wird.
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Der zweite Block 52 bildet ein Element, das zwischen dem ersten Block 50 und dem dritten Block 54 angeordnet ist. Durch das Innere des zweiten Blocks 52 sind ein zweiter einlassseitiger Durchgang 64b, der zu dem ersten einlassseitigen Durchgang 64a durchtritt, und ein zweiter auslassseitiger Durchgang 66b, der zu dem ersten auslassseitigen Durchgang 66a durchtritt, gebohrt. Der zweite einlassseitige Durchgang 64b und der zweite auslassseitige Durchgang 66b sind so ausgebildet, das sie von der Seite einer unteren Endfläche, die mit dem ersten Block 50 verbunden ist, zu einer gegenüberliegenden oberen Endfläche durchtreten. Ein zweiter Aufnahmeabschnitt 65, dessen Innendurchmesser größer ist als der des zweiten einlassseitigen Durchgangs 64b ist an einer Unterseite des zweiten einlassseitigen Durchgangs 64b ausgebildet. Ein einlassseitiges Kontrollventil 82 ist in dem zweiten Aufnahmeabschnitt 65 aufgenommen, wenn das Gehäuse 18 zusammengesetzt wird. Das einlassseitige Kontrollventil 82 ist darin so aufgenommen, dass ein vorderer Ventilabschnitt 82a dem Einlassanschluss 68 der Pumpenkammer 62 zugewandt ist. Wenn Flüssigkeit in die Magnetpumpe 10 einströmt, gestattet der vordere Ventilabschnitt 82a die Flüssigkeitsströmung von dem einlassseitigen Durchgang 64 durch Öffnen des einlassseitigen Kontrollventils 82, während das Ausströmen der Flüssigkeit durch Schließen des einlassseitigen Kontrollventils 82 blockiert wird, wenn Flüssigkeit abgeführt wird.
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Außerdem ist, wie in 3 gezeigt ist, eine Vertiefung (Aussparung) 84, deren zentraler Abschnitt gegenüber ihrem Seitenabschnitt zurückgesetzt ist, an einer oberen Seitenendfläche des zweiten Blocks 52 ausgebildet. Die Vertiefung 84 liegt einer unteren Fläche der Membran 44 gegenüber. Die Vertiefung 84 hat eine konische Form, so dass sich der Durchmesser ihrer Seitenfläche zu dem dritten Block 54 hin erweitert. Die Bodenfläche der Vertiefung 84 ist in flacher Gestalt als eine feste Wand 84a ausgebildet, die an der Membran 44 anliegen kann. Außerdem ist an einer festgelegten Stelle (an der rechten Seite in 3) an der Seitenfläche der Vertiefung 84 eine Öffnung 64c des zweiten einlassseitigen Durchgangs 64b ausgebildet. Eine Öffnung 66c des zweiten auslassseitigen Durchgangs 66b ist in einem zentralen Abschnitt der festen Wand 84a ausgebildet.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist ein durch die Vertiefung 84 und der Membran 44 umgebener Raum als Pumpenkammer 62 des Fluiddurchgangs 60 ausgebildet. Im Einzelnen steht die Pumpenkammer 62 mit dem einlassseitigen Durchgang 64 (den ersten und zweiten einlassseitigen Durchgängen 64a, 64b) und dem auslassseitigen Durchgang 66 (den ersten und zweiten auslassseitigen Durchgängen 66a, 66b) in Verbindung und dient dazu, dass Flüssigkeit darin von dem einlassseitigen Durchgang 64 strömen kann und in den auslassseitigen Durchgang 66 abgeführt wird (ausströmt).
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Der dritte Block 54 hat eine zylindrische Gestalt mit einem vorstehenden Kantenabschnitt 54a, der an seiner unteren Seite radial nach außen vorsteht. Ein distales Ende des beweglichen Elementes 20 ist in den Zylinder eingesetzt. Die untere Seitenendfläche des vorstehenden Kantenabschnitts 54a ist mit einem Seitenabschnitt der oberen Seitenendfläche des zweiten Blocks 52 verbunden. Wenn der zweite Block 52 und der dritte Block 54 verbunden sind, nimmt der vorstehende Kantenabschnitt 54a in Korporation mit einem Seitenabschnitt der oberen Seitenendfläche des zweiten Blocks 52 den äußeren Umfangskantenabschnitt 44c der Membran 44 sandwichartig zwischen sich auf. Hierdurch wird der äußere Kantenabschnitt 44c der Membran 44 an dem Gehäuse 18 befestigt. Außerdem ist an der äußeren Umfangsfläche des dritten Blocks 54 ein Außengewinde 54b ausgebildet. Eine Verbindung zwischen dem Gehäuse 18 und dem mittleren Verbindungsabschnitt 16 wird durch Einschrauben des Außengewindes 54b in das Innengewinde 34b der ersten Hülse 34 erreicht.
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Die Magnetpumpe 10 ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden die Betriebs- und Funktionsweise des Elektromagnets 10 mit Bezug auf die 1 bis 4 näher erläutert.
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In der Magnetpumpe 10 wird durch Erregung des Elektromagnetabschnitts 12 das darin angeordnete bewegliche Element 20 verschoben, wodurch der Fluiddurchgang 60 geöffnet und geschlossen wird. Im Einzelnen wird in einem unerregten Zustand, in dem der Elektromagnetabschnitt 12 nicht erregt ist, das bewegliche Element 20 an der unteren Seite der Führungsöffnung 39b im Inneren der Magnetpumpe 10 positioniert, während eine Verbindung zwischen der Pumpenkammer 62 und dem auslassseitigen Durchgang 66 blockiert ist. Außerdem wird in einem erregten Zustand, in dem dem Elektromagnetabschnitt 12 elektrischer Strom von einer externen Stromquelle zugeführt wird, das bewegliche Element 20 zu der oberen Seite der Führungsöffnung 39a angezogen und verschoben, wodurch die Verbindung zwischen der Pumpenkammer 62 und dem auslassseitigen Durchgang 66 geöffnet wird.
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Wie in 1 gezeigt ist, wird in einem nicht erregten Zustand die Membran 44 der Magnetpumpe 10, die an dem distalen Ende des beweglichen Elements 20 angebracht ist, durch die Druckfeder 48 (nach unten) aus dem Inneren der Pumpenkammer 62 zu der Seite des auslassseitigen Durchgangs 66 gepresst. In diesem Fall liegt die untere Fläche des zentralen Abschnitts 44a der Membran 44 an dem Zentrum der Vertiefung 84 des zweiten Blocks 52 an.
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Wie in 3 gezeigt ist, hat die Öffnung 66c des auslassseitigen Durchgangs 66 in der Mitte der Vertiefung 84 eine konische Form. Außerdem ist die feste Wand 84a, die flach um die Öffnung 66c herum ausgebildet ist, an dem Umfang der Vertiefung 84 ausgebildet. Andererseits ist ein Vorsprung 44e, der der Öffnung 66c des auslassseitigen Durchgangs 66 gegenüberliegt, an einer zentralen Position an der unteren Fläche des zentralen Abschnitts 44a der Membran 44 ausgebildet. Der seitliche Umfangsabschnitt des Vorsprungs 44e hat eine konische Form, deren Durchmesser sich zu der Öffnung 66c verringert. Außerdem weist die Membran 44 einen flachen Anlageabschnitt 44f auf, der den Umfang des Vorsprungs 44e umgibt, wobei der Anlageabschnitt 44f der festen Wand 84a zugewandt ist und dieser gegenüberliegt. Wenn der Fluiddurchgang 60 durch die Membran 44 in einen blockierten Zustand versetzt wird, werden dementsprechend die feste Wand 84a und der Anlageabschnitt 44f, die jeweils flach ausgebildet sind, in engen Kontakt miteinander gebracht, und die Verbindung zwischen der Pumpenkammer 62 und dem auslassseitigen Durchgang 66 kann zuverlässig blockiert (geschlossen) werden. In dem blockierten Zustand des Fluiddurchgangs 60 werden die konische Form der Öffnung 66c des auslassseitigen Durchgangs 66 und die konische Form des Vorsprungs 44e in engen Kontakt miteinander gebracht. Da der Vorsprung 44e die Öffnung 66c abdichtet, wird die Verbindung zwischen der Pumpenkammer 62 und dem auslassseitigen Durchgang 66 noch zuverlässiger blockiert.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist dann, wenn der Elektromagnetabschnitt 12 der Magnetpumpe 10 in einen erregten Zustand geschaltet ist, das heißt, wenn ihm elektrischer Strom zugeführt wird, das bewegliche Element 20 in der FührungsÖffnung 39a an der oberen Seite angeordnet und der hintere Endabschnitt des Kolbens 40 liegt an dem Aufnahmeelement 22a des festen Eisenkerns 22 oder an einem später beschriebenen distalen Endabschnitt 90b des Einstellbolzens 90 an. Außerdem gibt bei einer Verschiebung des beweglichen Elementes 20 die Membran 44, die an deren distalem Ende angebracht ist, den blockierten Zustand der Pumpenkammer 62 und des auslassseitigen Durchgangs 66 frei (öffnet diese). Wenn das bewegliche Element 20 verschoben wird, kann das bewegliche Element 20 mit hoher Präzision nach oben verschoben werden, da der Kolben 40 durch die Führungsöffnung 39a geführt wird.
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Wie in 4 gezeigt ist, werden bei einer Verschiebung des beweglichen Elementes 20 an der Membran, deren äußere Umfangskantenabschnitte 44c an dem Gehäuse 18 befestigt sind, der zentrale Abschnitt 44a und der Membranabschnitt 44b der Membran 44 nach oben verschoben und deformiert, wodurch das Volumen (kubisches Volumen des Raumes) der Pumpenkammer 62 vergrößert wird. Hierdurch wird Flüssigkeit in die Pumpenkammer 62 gesaugt und kann in das Kammerinnere strömen. Wie in 2 gezeigt ist, öffnet an dem einlassseitigen Kontrollventil 82, das in dem einlassseitige Durchgang 64 angeordnet ist, dessen vorderer Ventilabschnitt 82a beim Ansaugen des Fluides in die Pumpenkammer 62 und die Flüssigkeit strömt von der Seite des Einlassanschlusses 68 in die Pumpenkammer 62. Andererseits wird der vordere Ventilabschnitt 80a des auslassseitigen Kontrollventils 80, das in dem auslassseitigen Durchgang 66 angeordnet ist, in einem geschlossenen Zustand gehalten, während Flüssigkeit in die Pumpenkammer 62 gesaugt wird, so dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, von dem auslassseitigen Durchgang 66 in die Pumpenkammer 62 zu strömen. Dementsprechend wird eine Flüssigkeitsströmung von dem auslassseitigen Durchgang 66 in das Innere der Pumpenkammer 62 verhindert, während eine Flüssigkeitsströmung von dem einlassseitigen Durchgang 64 in das Innere der Pumpenkammer 62 gestattet wird.
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In einem Zustand, in dem das bewegliche Element 20 zu der oberen Seite in der Führungsöffnung 39a verschoben ist, strömt eine festgelegte Flüssigkeitsmenge in die Pumpenkammer 62. Im Einzelnen kann bei der Magnetpumpe 10 durch Änderung der oberen Verschiebungsposition des beweglichen Elementes 20 der Verschiebungsweg des beweglichen Elementes 20 eingestellt werden. Dementsprechend kann auch die Fluidmenge, die in die Pumpenkammer 62 einströmt und aus dieser abgeführt wird, eingestellt werden. Um diese Funktion zu ermöglichen ist bei der Magnetpumpe 10 ein Verschiebungswegeinstellmechanismus 86 vorgesehen, der in der Lage ist, den Verschiebungsweg des beweglichen Elementes 20 einzustellen.
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Wie in 1 gezeigt ist, wird der Verschiebungswegeinstellmechanismus 86 durch den festen Eisenkern 22, der an einer Position angeordnet ist, an welcher er dem hintere Endabschnitt des beweglichen Elementes 20 (Kolben 40) zugewandt ist, und den Einstellbolzen 90 gebildet. Im Einzelnen ist die Bolzeneinsetzöffnung 23 des festen Eisenkerns 22 entlang der Verschiebungsrichtung des beweglichen Elementes 20 ausgebildet. Ein Außengewinde 90a des Einstellbolzens 90 ist mit dem Innengewinde (Inneneinstellgewinde) 23a der Bolzeneinstellöffnung 23 verschraubt. Der Einstellbolzen 90 ist so ausgebildet, dass der Einstellbolzen 90 bei einer Rotation relativ zu dem festen Eisenkern 22 aufwärts und abwärts bewegt werden kann. In einem Zustand, in dem der Einstellbolzen 90 maximal zu der Seite des beweglichen Elementes 20 verschoben ist, steht das Ende (distaler Endabschnitt 90b) des Einstellbolzens 90 nach außen aus dem festen Eisenkern 22 vor.
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Im Einzelnen stellt der Verschiebungswegeinstellmechanismus 86 die Länge, um welche der distale Endabschnitt 90b von der unteren Endfläche des festen Eisenkerns 22 vorsteht, ein. Durch Entfernen der Mutternabdeckung 32a und Einschrauben des Einstellbolzens 90, um die Position des distalen Endabschnitts 90b einzustellen, wird in diesem Fall die obere Verschiebungsposition, an welcher der hintere Endabschnitt 40 an dem distalen Endabschnitt 90b anliegt, eingestellt. Als Folge hiervon wird der Verschiebungsweg des beweglichen Elementes 20 in der Magnetpumpe 10 eingestellt. Gleichzeitig wird die Fluidmenge, die in die Pumpenkammer 62 eingesaugt wird, eingestellt. Ein Pufferelement kann an einer Stelle vorgesehen sein, an welcher das bewegliche Element 20 an dem Einstellbolzen 90 anschlägt. Ein solches Pufferelement kann Stöße absorbieren und puffern, die beim Anschlagen an dem Einstellbolzen 90 auftreten.
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Wenn die Magnetpumpe 10 aus einem erregten Zustand in einen nicht erregten Zustand umgeschaltet wird (vgl. 3), wird das bewegliche Element 20, das zu der oberen Seite der Führungsöffnung 39a verschoben war, durch die Druckfeder 48 gepresst und nach unten verschoben. Verbunden mit dieser Bewegung ist eine Verschiebung und Deformation der Membran 44 nach unten. Auch wird das Volumen der Pumpenkammer 62 kleiner. Durch Verschiebung und Deformation der Membran 44 wird die Flüssigkeit, die in das Innere der Pumpenkammer 62 geströmt ist, aus der Pumpenkammer 62 in den auslassseitigen Durchgang 66 abgeführt. Zu dieser Zeit öffnet der vordere Ventilabschnitt 80a des auslassseitigen Kontrollventils 80 aufgrund der Druckkraft durch die Flüssigkeit und erlaubt ein Ausströmen der Flüssigkeit. Andererseits schließt der vordere Ventilabschnitt 82a des einlassseitigen Kontrollventils 82, nachdem die Flüssigkeit in die Pumpenkammer 62 eingesaugt wurde, so dass die Flüssigkeit aus der Pumpenkammer 62 nicht herausströmen kann. Dementsprechend strömt Flüssigkeit, die in die Pumpenkammer 62 eingeströmt ist, lediglich in die Öffnung 66c des auslassseitigen Durchgangs 66 und wird von dem auslassseitigen Durchgang 66 zu dem stromabwärtsseitigen Fluiddurchgang 100b über den Auslassanschluss 70 abgeführt. Da bei der Magnetpumpe 10 die Öffnung 66c des auslassseitigen Durchgangs 66 eine konische Form aufweist, kann die Flüssigkeit einfach von der Pumpenkammer 62 in den auslassseitigen Durchgang 66 geführt werden.
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Wie oben beschrieben wurde, kann bei der Magnetpumpe
10 die Flüssigkeitsströmung nach außen durch das bewegliche Element
20 zuverlässig blockiert werden, wenn das bewegliche Element
20 die Verbindung zwischen der Pumpenkammer
62 und dem auslassseitigen Durchgang
66 blockiert. Hierdurch kann im Vergleich zu einer Gestaltung (beispielsweise der Fluidpumpe gemäß dem
US-Patent Nr. 5,284,425 ), bei welcher das bewegliche Element
20 lediglich den einlassseitigen Durchgang
64 blockiert, wenn der Fluiddurchgang
60 durch das bewegliche Element
20 blockiert wird, der Zeitpunkt, zu dem die Flüssigkeitsströmung nach außen beendet wird, konstant gehalten werden. Eine gewünschte Fluidmenge kann stabil abgeführt werden.
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Da die Magnetpumpe
10 so aufgebaut ist, dass die Druckfeder
48 gegen das an der distalen Endseite des beweglichen Elementes
20 angeordnete Flanschelement
42 drückt, kann die Druckkraft der Druckfeder
48 in vorteilhafter Weise auch auf die Membran
44, die an dem distalen Endabschnitt angebracht ist, übertragen werden, wodurch der Fluiddurchgang
60 durch die Membran
44 blockiert und sicher abgedichtet werden kann. Im Einzelnen besteht bei einer Gestaltung ähnlich der der Fluidpumpe gemäß dem
US-Patent Nr. 5,284,425 , bei welcher die Druckfeder hinter dem hinteren Endabschnitt des beweglichen Elementes
20 angeordnet ist, die Möglichkeit, dass sich das bewegliche Element
20 schräg stellt. Somit besteht die Befürchtung einer Fehlfunktion, bei welcher der Fluiddurchgang
60 durch das bewegliche Element
20 nicht in zufriedenstellender Weise blockiert wird. Im Gegensatz dazu kann mit der Magnetpumpe
10 durch den Druck auf das Flanschelement
42, das an dem vorderen distalen Endabschnitt des beweglichen Elementes
20 vorgesehen ist, die oben beschriebene Fehlfunktion vermieden werden.
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Da bei der Magnetpumpe 10 die feste Wand 84a flach ausgestaltet ist und keine Hindernisse für den Flüssigkeitsstrom, die dem auslassseitigen Durchgang 66 zugewandt wären, aufweist, kann außerdem, wie bereits dargelegt, im Vergleich zu einer Gestaltung, bei welcher um die Öffnung 66c ein Vorsprung zur Erleichterung der Abdichtung vorgesehen ist, Fluid, das in die Pumpenkammer 62 strömt, gleichmäßig in den auslassseitigen Durchgang 66 geführt werden.
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Außerdem umfasst bei der Magnetpumpe 10 das bewegliche Element 20 ein Stützelement 92, welches den Membranabschnitt 44b der Membran 44 trägt. Das Stützelement 92 ist aus einem elastischen Material hergestellt und an einer Seitenfläche des Membranabschnitts 44b gegenüber der Fläche, die der Pumpenkammer 62 zugewandt ist, angeordnet. Zu der Zeit, wenn der Fluiddurchgang 60 blockiert ist, stützt das Stützelement 92 den Membranabschnitt 44b ab, und als Folge des Druckes, der von der Flüssigkeit auf den Membranabschnitt 44b ausgeübt wird, kann eine Deformation des Membranabschnitts 44b vermieden werden. Hierdurch kann die Flüssigkeitsmenge, die aus der Pumpenkammer 62 herausfließt, stabilisiert werden.
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Außerdem weist in einem blockierten Zustand des Fluiddurchgangs 66 eine Fläche (untere Fläche) des Stützelementes 92 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die der Membran 44 gegenüberliegt, eine konische Form entlang der Neigung der gegenüberliegenden Seitenfläche des Membranabschnitts 44b der Membran 44 an einer Seite gegenüber der Pumpenkammer 62 auf. Auf diese Weise kann das Stützelement 92 den Membranabschnitt 44b zuverlässig abstützen, unabhängig davon, ob große Lasten aufgebracht werden, die zu einer elastischen Deformation des Membranabschnitts 44b führen könnten.
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Außerdem ist das Stützelement 92 ringförmig ausgestaltet und so eingesetzt, dass es eine seitliche Umfangsfläche an der oberen Seite des zentralen Abschnitts 44a der Membran 44 umgibt, die an dem beweglichen Element 20 angebracht ist. Hierdurch kann das Stützelement 92 über die gesamte Fläche der gegenüberliegenden Seite des Membranabschnitts 44b eine Abstützung liefern, und der Membranabschnitt 44b kann noch zuverlässiger abgestützt werden. Da die Membran 44 und der Befestigungsabschnitt der Befestigungsschraube 46 gemeinsam befestigt und elastisch gesichert werden können, kann außerdem ein Lösen oder Herabfallen des beweglichen Elementes 20 von der Membran 44 vermieden werden.
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Wenn das bewegliche Element 20 (Membran 44) nach unten verschoben wird, kann bei der Magnetpumpe 10 durch die Anordnung des Stützelementes 92 eine Verwindung an der oberen Seite des Membranabschnitts 44b durch den Druck der Flüssigkeit, die in die Pumpenkammer 62 geströmt ist, vermieden werden. Hierdurch kann Flüssigkeit, die in das Innere der Pumpenkammer 62 geströmt ist, durch die Membran 44 zuverlässig zu dem auslassseitigen Durchgang 66 herausgedrückt werden.
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In einem Zustand, in dem die Membran 44 die Verbindung zwischen der Pumpenkammer 62 und dem auslassseitigen Durchgang 66 blockiert, wird außerdem Flüssigkeit, die im Inneren der Pumpenkammer 62 vorliegt, nicht dem auslassseitigen Durchgang 66 ausgesetzt. Auch wenn der auslassseitige Durchgang 66 in einen geöffneten Zustand versetzt wird, wird dementsprechend die Flüssigkeit in der Pumpenkammer 62 nicht beeinträchtigt, und die Menge an beeinträchtigtem Fluid kann verringert werden. Zudem kann eine Erstarrung der Flüssigkeit durch eine solche Exponierung verhindert werden, und das Volumen der Flüssigkeit innerhalb der Pumpenkammer 62 kann stabil gehalten werden. Hierdurch kann die Magnetpumpe 10 die Flüssigkeitsmenge, die in die Pumpenkammer 62 strömt, konstant halten und ist in der Lage, eine gewünschte Menge an Flüssigkeit mit hoher Präzision zuzuführen. Durch die Vermeidung einer Erstarrung der Flüssigkeit, können außerdem Wartungsarbeiten, wie Reinigen oder dergleichen, einfacher durchgeführt werden.
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Indem die Membran 44 so aufgebaut wird, dass sie eine Verbindung zwischen der Pumpenkammer 62 und dem auslassseitigen Durchgang 66 blockiert, wird außerdem Flüssigkeit, die in die Pumpenkammer 62 strömt, nicht nach außen gepresst und eine Flüssigkeitsleckage kann zuverlässig vermieden werden, da das bewegliche Element 20 den auslassseitigen Durchgang 66 auch dann blockiert, wenn der Membranabschnitt 44b der Membran 44 sich mit der Zeit wellt.
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5 ist ein Schnitt, der ein modifiziertes Beispiel der Magnetpumpe 10 zeigt. Wie in 5 dargestellt ist, unterscheidet sich eine Magnetpumpe 10A gemäß dem modifizierten Beispiel von der Magnetpumpe 10 dahingehend, dass eine Gestaltung gewählt ist, bei welcher der vordere Ventilabschnitt 82a des einlassseitigen Kontrollventils 82, das in dem einlassseitigen Durchgang 64 aufgenommen ist, direkt in die Pumpenkammer 62 vorsteht. Da das bewegliche Element 20 in der Lage ist, die Verbindung zwischen der Pumpenkammer 62 und dem auslassseitigen Durchgang 66 zu öffnen und zu schließen, können auch bei dieser Gestaltung die gleichen Wirkungen erzielt werden. Außerdem kann mit Hilfe der Magnetpumpe 10A gemäß dem modifizierten Beispiel die Vorrichtungen insgesamt kleiner gestaltet werden, da der zweite Block 52 kleiner ist.
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6 ist ein Schnitt, der den inneren Aufbau einer Magnetpumpe 10B gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Magnetpumpe 10B unterscheidet sich von der Magnetpumpe 10 dahingehend, dass der vordere Ventilabschnitt 82a des einlassseitigen Kontrollventils 82, das in dem einlassseitigen Durchgang 64 aufgenommen ist, direkt in die Pumpenkammer 62 vorsteht. Außerdem ist an der Membran 44 ein Eingriffsabschnitt 94 an einer Position vorgesehen, die dem vorderen Ventilabschnitt 82a gegenüberliegt.
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Der Eingriffsabschnitt 94 ist an der unteren Fläche des Membranabschnitts 44b der Membran 44 so angeordnet, dass der Eingriffsabschnitt 94 in einem durch die Membran 44 blockierten Zustand des Fluiddurchgangs 60 den vorderen Ventilabschnitt 82a des einlassseitigen Kontrollventils 82 blockiert. Als Folge der Blockade des vorderen Ventilabschnitts 82a des einlassseitigen Kontrollventils 82 durch den Eingriffsabschnitt 94 wird auf diese Weise auch in dem Fall einer Druckkraft, beispielsweise eines Druckstoßes oder dergleichen durch die Flüssigkeit von dem einlassseitigen Durchgang 64, in welchen die Flüssigkeit strömt, ein Einströmen der Druckkraft in den vorderen Ventilabschnitt 82a des einlassseitigen Kontrollventils 82 verhindert. Hierdurch erreicht die Druckkraft die Pumpenkammer 62 oder die Membran 44 nicht. Wird beispielsweise von einer Gestaltung ausgegangen, bei welcher der Fluiddurchgang 60 durch Pressen des beweglichen Elementes 20 mit Hilfe der Druckfeder 48 blockiert wird, kann eine Feder mit einer geringen Presskraft eingesetzt werden. Durch Verwenden der Feder mit einer geringen Presskraft wird es außerdem möglich, die Kraft (Schub), die zur Verschiebung des beweglichen Elementes 20 bei einer Erregung des Elektromagnetabschnitts 12 erforderlich ist, zu verringern, so dass die Vorrichtung durch die Verwendung eines kleineren Elektromagneten mit einer geringen Zahl von Spulenwindungen verkleinert werden kann.
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Außerdem ist der Eingriffsabschnitt 94 einstückig mit dem Membranabschnitt 44b der Membran 44 ausgebildet. Hierdurch kann die Zahl der Teile reduziert werden. Insbesondere bei der Magnetpumpe 10b bei der eine geringe Flüssigkeitsmenge ein- und ausströmt, weil die Membran 44 klein ist, kann die Montage der Vorrichtung vereinfacht werden, indem der Eingriffsabschnitt 94 einstückig mit der Membran 44 ausgebildet wird.
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Bei der Magnetpumpe 10B gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Verbindungszustand des Fluiddurchgangs 60, durch welchen ein Fluid strömt, einfach umgeschaltet werden, so dass die durch den Fluiddurchgang strömende Fluidmenge mit hoher Präzision gesteuert werden kann. Außerdem kann eine Beeinträchtigung des Fluides im Inneren des Fluiddurchgangs 60 verhindert werden. Die Fluidmenge, die aus dem auslassseitigen Durchgang 66 strömt, kann stabil gehalten werden. Die Haltbarkeit der Membran 44 kann verbessert werden. Insbesondere kann die Magnetpumpe 10B bei Fluidzufuhrvorrichtungen eingesetzt werden, bei denen geringe Fluidmengen mit hoher Präzision ein- und ausströmen.
