DE102013009088A1

DE102013009088A1 - Hose diaphragm pump

Info

Publication number: DE102013009088A1
Application number: DE201310009088
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2014-12-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine zweiteilige Pumpe, bestehend aus einem Einwegprodukt, das das zu fördernde Medium aufnimmt und fördert, und einem Pumpmechanismus, der das Einwegprodukt bereichsweise umschließt und nicht in direkten Kontakt mit dem zu fördernden Medium kommt.The invention relates to a two-part pump, consisting of a disposable product that receives and conveys the medium to be conveyed, and a pump mechanism that encloses the disposable product in some areas and does not come into direct contact with the medium to be conveyed.

Description

Die Erfindung betrifft eine zweiteilige Pumpe, bestehend aus einem Einwegprodukt, das das zu fördernde Medium aufnimmt und fördert, und einem Pumpmechanismus, der das Einwegprodukt bereichsweise umschließt und nicht in direkten Kontakt mit dem zu fördernden Medium kommt. Derartige Pumpen werden dort verwendet, wo besondere Anforderungen an die Reinheit des Fördermediums bestehen, oder wenn das Fördermedium die Pumpe verunreinigen oder schädigen würde.The invention relates to a two-part pump, consisting of a disposable product that receives and promotes the medium to be pumped, and a pumping mechanism that surrounds the disposable product partially and does not come into direct contact with the medium to be delivered. Such pumps are used where there are special requirements for the purity of the pumped medium, or if the pumped medium would contaminate or damage the pump.

Der Stand der Technik sieht hier unterschiedliche Arten von Schlauchpumpen vor, die jedoch im Verhältnis zu ihrer Baugröße und der zum Antrieb aufgewendeten Energie nur eine sehr geringe Förderleistung aufweisen.The prior art provides here different types of peristaltic pumps, but in relation to their size and the energy used to drive only have a very low flow rate.

Diese Schlauchpumpen verwenden dickwandige Schläuche aus Silikon oder anderen gummielastischen Werkstoffen, die in einer Weise zusammengedruckt und entlastet werden, dass eine peristaltische oder eine ähnliche Pumpbewegung stattfindet.These peristaltic pumps use thick-walled tubing made of silicone or other rubber-elastic materials, which are compressed and relieved in such a way that a peristaltic or a similar pumping movement takes place.

Der für das Ansaugen des zu fördernden Mediums notwendige Unterdruck im Schlauch resultiert aus der Rückstellkraft des Schlauchmaterials und erfordert entsprechend dicke Wandstärken. Dadurch ist zur Erzeugung der Pumpbewegung viel Walkarbeit zu leisten, die den hohen Energieverbrauch von Schlauchpumpen verursacht, was besonders bei einer Stromversorgung über Batterien negativ ins Gewicht fällt. Zudem ermüdet das Material, wodurch die Rückstellkraft und damit die Pumpleistung gemindert werden.The necessary for the suction of the medium to be pumped negative pressure in the hose results from the restoring force of the tubing and requires correspondingly thick wall thicknesses. As a result, a lot of flexing work is required to generate the pumping motion, which causes the high energy consumption of peristaltic pumps, which has a negligible impact, especially with a power supply via batteries. In addition, the material fatigues, whereby the restoring force and thus the pumping capacity are reduced.

Zum Absaugen von Flüssigkeiten, beispielsweise im Bereich der Medizin, werden häufig Membranpumpen zur Erzeugung eines Luftstromes verwendet, der die Flüssigkeit mitreißt. Die Flüssigkeit wird dann in einem vor der Pumpe installierten Behälter abgeschieden. Eine Verunreinigung der Pumpe durch Keime ist dadurch jedoch nicht zwangsläufig ausgeschlossen. So können durch Absaugpumpen gefährliche Keime von einem Patienten zum nächsten übertragen werden.For aspiration of liquids, for example in the field of medicine, diaphragm pumps are often used to generate an air flow, which entrains the liquid. The liquid is then deposited in a container installed in front of the pump. However, contamination of the pump by germs is not necessarily excluded. For example, dangerous bacteria can be transferred from one patient to the next by suction pumps.

Schlauchpumpen hingegen können durch Erneuerung des Schlauchs von sämtlichen Spuren der vorherigen Anwendung befreit werden. Durch ihr geringes Fördervolumen eignen sich Schlauchpumpen jedoch nur bedingt zum Absaugen von Gasen oder Gas/Flüssigkeitsgemengen, wie es bei einigen Anwendungen gefordert ist.Peristaltic pumps, on the other hand, can be freed of any traces of previous use by renewing the tubing. However, due to their low delivery volume, peristaltic pumps are only of limited suitability for the extraction of gases or gas / liquid mixtures, as required in some applications.

Aufgabe war es, eine Pumpe zu schaffen, bei der das zu fördernde Medium ausschließlich in Kontakt mit einem Einwegprodukt gerät, das kostengünstig und ressourcenschonend herzustellen ist. Gleichzeitig sollte eine hohe Förderleistung und Energieeffizienz erreicht werden, um bei Batteriebetrieb eine lange Betriebszeit zu gewährleisten.The object was to provide a pump in which the medium to be conveyed exclusively in contact with a disposable device, which is inexpensive and resource-friendly to produce. At the same time a high flow rate and energy efficiency should be achieved to ensure a long operating time during battery operation.

Außerdem sollte das Einwegprodukt einfach zu wechseln sein.In addition, the disposable product should be easy to change.

Die Aufgabe wurde dadurch gelöst, dass der eigentliche Pumpvorgang innerhalb eines schlauchförmigen Gebildes (fortan Einlegeteil (2) genannt) aus dünner Folie, beispielsweise einer PVC-, PP- oder PE-Folie geschieht, in das einlassseitig ein gummielastischer Saugschlauch hineinragt. Dieses Gebilde wird in einen Pumpmechanismus eingelegt und durch einen Deckel hermetisch dicht verschlossen. Der Pumpmechanismus erzeugt um den Folienschlauch (fortan Schlauchmembran (4) genannt) herum wechselweise Druck und Unterdruck, der sich direkt auf das innere der Schlauchmembran überträgt.The object was achieved in that the actual pumping process within a tubular structure (henceforth insert part ( 2 ) called thin film, for example, a PVC, PP or PE film happens in the inlet side, a rubber-elastic suction hose protrudes. This structure is placed in a pumping mechanism and hermetically sealed by a lid. The pump mechanism generates around the film tube (henceforth tube membrane ( 4 ) called alternately pressure and negative pressure, which transfers directly to the inner of the tube membrane.

An den Arbeitsraum angrenzend sind Ventilstücke positioniert, die den Einlass und Auslass des zu fördernden Mediums durch zudrücken des Schlauchgebildes regeln. Gesteuert werden die Ventilstücke durch entsprechende Konturen auf der Antriebswelle.Adjacent to the working space, valve pieces are positioned, which regulate the inlet and outlet of the medium to be conveyed by pushing the hose structure. The valve pieces are controlled by corresponding contours on the drive shaft.

Der einlassseitige Saugschlauch kreuzt das Einlassventilstück und ragt im inneren der Schlauchmembran leicht in den Arbeitsraum (8) hinein. Die Schlauchmembran (4) kann als Fortsatz eines Auffangbeutels ausgebildet sein, der die flüssigen Anteile des zu fördernden Mediums aufnimmt und gasförmige Anteile über einen Filter in die Atmosphäre entlässt.The intake-side suction hose crosses the inlet valve piece and protrudes slightly into the working space inside the hose diaphragm ( 8th ) into it. The tube membrane ( 4 ) may be formed as an extension of a collecting bag, which receives the liquid portions of the medium to be conveyed and releases gaseous fractions via a filter into the atmosphere.

Der Pumpmechanismus ist vorzugsweise als Membran- oder Kolbenpumpe ausgebildet.The pump mechanism is preferably designed as a membrane or piston pump.

Schlauchmembranpumpen sind als Sedimentpumpen bekannt und Stand der Technik, sie unterscheiden sich von der erfindungsgemäßen Pumpe jedoch deutlich.Hose diaphragm pumps are known as sediment pumps and state of the art, but they differ significantly from the pump according to the invention.

Die als Minenpumpen eingesetzten hydrostatischen Schlauchmembranpumpen verwenden eine Schlauchmembran, die innerhalb einer Röhre fest eingespannt ist. In die Röhre wird zyklisch ein Hilfsmedium, beispielsweise Öl, gepresst und wieder abgeleitet. Dadurch ändert sich das Volumen im inneren der Schlauchmembran, so dass das Fördermedium einfließt und wieder verdrängt wird und im Zusammenspiel mit Rückschlagventilen gefördert wird.The hydrostatic diaphragm pumps used as mine pumps use a tubular membrane that is firmly clamped inside a tube. An auxiliary medium, for example oil, is cyclically pressed into the tube and discharged again. As a result, the volume inside the tube membrane changes, so that the medium flows in and is displaced again and is conveyed in conjunction with non-return valves.

Um die Membran zu wechseln, muss das Öl abgelassen werden.To change the membrane, the oil must be drained.

Die erfindungsgemäße Pumpe hingegen benötigt kein Hilfsmedium wie Öl, da die Schlauchmembran direkt in den Arbeitsraum einer herkömmlichen Membranpumpe eingelegt wird. Der Unterdruck zum Ansaugen entsteht durch vergrößern des Raumes um die Schlauchmembran herum und die Verdrängung erfolgt dadurch, dass die Membran der Membranpumpe direkt auf die Schlauchmembran drückt, ohne Zuhilfenahme einer Flüssigkeit als Kraftübertragungsmedium. Ein reißen der Schlauchmembran wird dadurch vermieden, dass sie etwas größer ausgeführt ist, als der Raum, den sie auskleidet. Die erfindungsgemäße Pumpe ist maßgeblich als Saugpumpe konzipiert. Sie erzeugt einen Luftstrom, der die Flüssigkeit mitreißt. Die Flüssigkeit muss vor der Pumpe nicht abgeschieden werden, da die Pumpe auch Flüssigkeiten fördern kann.The pump according to the invention, however, requires no auxiliary medium such as oil, since the tube membrane is inserted directly into the working space of a conventional diaphragm pump. The negative pressure for suction is created by enlarging the space around the hose membrane and the displacement takes place in that the diaphragm of the diaphragm pump presses directly onto the hose diaphragm, without the aid of a liquid as a force transmission medium. A rupture of the tube membrane is avoided by being made slightly larger than the space that it lines. The pump according to the invention is significantly designed as a suction pump. It creates a stream of air that entrains the liquid. The liquid does not have to be separated before the pump, as the pump can also convey liquids.

Die Schlauchmembran kann Auslassseitig im inneren eines Kanals verlegt werden, falls sie für eine Anwendung einen Überdruck erzeugen muss, beispielsweise als Dosierpumpe. Die Schlauchmembran der erfindungsgemäßen Pumpe kann durch öffnen des Deckels in wenigen Sekunden ausgetauscht werden.The hose membrane can be installed on the outlet side inside a duct if it has to generate an overpressure for an application, for example as a dosing pump. The tube membrane of the pump according to the invention can be replaced by opening the lid in a few seconds.

1 ist die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Pumpe bestehend aus dem Pumpmechanismus (1) mit den Ventilen (6 und 7), die an den Arbeitsraum (8) angrenzen. Auf den Pumpmechanismus (1) ist das Einlegeteil (2) aufgelegt, mit dem gummielastischen Saugschlauch (3), der in das Innere der Schlauchmembran (4) geführt ist. Die Pumpe ist der Übersicht halber ohne den Deckel (11) und ohne Antriebsmotor dargestellt. Durch Aufsetzen des formschlüssigen Deckels (11) wird das Einlegeteil (2) bereichsweise dicht umschlossen, so dass bei geschlossenem Auslassventil (7) keine Luft von außen in den Arbeitsraum (8) eindringen kann. Während des Arbeitszyklus des Verdichtens bzw. der Verdrängung kann durch das geöffnete Auslassventil sowohl das Fördermedium im Inneren des Einlegeteils (2) als auch die Luft außerhalb des Einlegeteils aus dem Arbeitsraum (8) entweichen. 1 is the schematic representation of the pump according to the invention consisting of the pumping mechanism ( 1 ) with the valves ( 6 and 7 ) attached to the workspace ( 8th ). On the pump mechanism ( 1 ) is the insert ( 2 ), with the rubber-elastic suction hose ( 3 ), which penetrates into the interior of the tubular membrane ( 4 ) is guided. The pump is for clarity without the lid ( 11 ) and shown without drive motor. By placing the positive cover ( 11 ), the insert ( 2 ) tightly enclosed in some areas, so that when the exhaust valve is closed ( 7 ) no air from outside into the working space ( 8th ) can penetrate. During the work cycle of the compression or the displacement, both the pumped medium in the interior of the insert part can be opened by the opened outlet valve (FIG. 2 ) as well as the air outside of the insert from the working space ( 8th ) escape.

Während des Ansaugzyklus erzeugt der Pumpmechanismus (1) im Arbeitsraum (8) den erforderlichen Unterdruck, der sich ins Innere der Schlauchmembran (4) überträgt.During the intake cycle, the pump mechanism ( 1 ) in the workroom ( 8th ) the required negative pressure, which is located inside the tube membrane ( 4 ) transmits.

2 zeigt das als Einwegprodukt konzipierte Einlegeteil (2) mit dem Saugschlauch (3) und der Schlauchmembran (4) in der Ausführung als Fortsatz eines Auffangbeutels sowie den Pumpmechanismus (1) als Einzelkomponenten. 2 shows the insert designed as a disposable product ( 2 ) with the suction hose ( 3 ) and the tube membrane ( 4 ) in the embodiment as an extension of a collecting bag and the pumping mechanism ( 1 ) as individual components.

Über den Filter (10) des Auffangbeutels (5) entweichen die gasförmigen Bestandteile des Fördermediums in die Atmosphäre.About the filter ( 10 ) of the collecting bag ( 5 ) escape the gaseous components of the pumped medium into the atmosphere.

3 zeigt die erfindungsgemäße Pumpe in der Ausführung als Membranpumpe in einem Längsschnitt, mit den an den Arbeitsraum angrenzenden Ventilen (6 und 7) und der Antriebswelle (13), die die Ventile mittels der Ventilsteuerkurven (12) steuert und mittels des Kurbeltriebs (14) die Auf- und Abwärtsbewegung der Membran erzeugt im Arbeitszyklus des Ansaugens. 3 shows the pump according to the invention in the embodiment as a diaphragm pump in a longitudinal section, with the adjoining the working space valves ( 6 and 7 ) and the drive shaft ( 13 ), the valves by means of the valve timing curves ( 12 ) and by means of the crank mechanism ( 14 ) the up and down movement of the membrane produced in the working cycle of the suction.

Das Auslassventil (7) ist geschlossen, das Einlassventil (6) ist geöffnet. Zwischen dem Deckel (11) und dem Pumpengehäuse (15) ist das Einlegeteil, bestehend aus dem Saugschlauch (3) und der Schlauchmembran (4), eingelegt.The outlet valve ( 7 ) is closed, the inlet valve ( 6 ) it is open. Between the lid ( 11 ) and the pump housing ( 15 ) is the insert, consisting of the suction hose ( 3 ) and the tube membrane ( 4 ).

4 zeigt einen Schnitt durch das Einlassventil im geschlossenen Zustand mit der Ventilsteuerkurve (12), die im inneren des Kugellagers (17) rotiert und den Saugschlauch (3) während des Zyklus der Verdrängung zudrückt. 4 shows a section through the inlet valve in the closed state with the valve control cam ( 12 ) inside the ball bearing ( 17 ) and the suction hose ( 3 ) during the cycle of displacement.

5 zeigt einen Schnitt durch das Einlassventil mit geöffnetem Saugschlauch. 5 shows a section through the inlet valve with the suction hose open.

6 zeigt einen Schnitt durch den Mechanismus, der die Auf- und Abwärtsbewegung der Membran steuert, mit dem exzentrisch auf der Antriebswelle positionierten Kugellager (17), das den Schlitten (18) antreibt, der mit der Membran (9) fest verbunden ist. 6 shows a section through the mechanism that controls the up and down movement of the diaphragm, with the eccentrically positioned on the drive shaft ball bearings ( 17 ), the sled ( 18 ), which interacts with the membrane ( 9 ) is firmly connected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Pumpmechanismuspumping mechanism
22: Einlegeteilinsert
33: Saugschlauchsuction
44: Schlauchmembrantubephragm
55: Auffangbeutelcollection bag
66: Einlassventilintake valve
77: Auslassventiloutlet valve
88th: Arbeitsraumworking space
99: Membranmembrane
1010: Filterfilter
1111: Deckelcover
1212: VentilsteuerungskurveValve control curve
1313: Antriebswelledrive shaft
1414: Kurbeltriebcrankshaft
1515: Pumpengehäusepump housing
1616: Hauptlagerungmain storage
1717: Kugellagerball-bearing
1818: Schlittencarriage

Claims

Pump, vacuum pump and compressor with insert characterized in that - the working space of the pump mechanism can be opened to replace the insert. - The insert separates the fluid from the pumping mechanism. The area of the insert located in the working space of the pumping mechanism is slack, tubular structure is formed with membrane properties.

Pump, vacuum pump and compressor according to claim 1, characterized in that the pumping mechanism has the main features of a diaphragm pump.

Pump, vacuum pump and compressor according to claim 1, characterized in that the pumping mechanism has the main features of a piston pump.

Pump, vacuum pump and compressor according to claim 1, characterized in that adjacent to the working space controlled valve elements are located, which regulate the inlet and the outlet of the pumped medium by pressing the insert.

Pump, vacuum pump and compressor according to claim 1, characterized in that instead of at least one of the controlled valves check valves are used.

Pump, vacuum pump and compressor according to claim 1, characterized in that the insert is formed as a dimensionally stable suction hose, which merges in the conveying direction behind the inlet valve in a slack, tubular structure.

Pump, vacuum pump and compressor according to claim 1, characterized in that the tubular structure is formed as an extension of a collecting bag.

Pump, vacuum pump and compressor according to claim 1, characterized in that the insert is fabric reinforced.