DE102016001806B4 - Membranpumpe, Membran für eine Membranpumpe und Verfahren zum Nachweis einer defekten Membran einer Membranpumpe - Google Patents

Membranpumpe, Membran für eine Membranpumpe und Verfahren zum Nachweis einer defekten Membran einer Membranpumpe Download PDF

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Abstract

Membranpumpe, insbesondere Doppelmembranpumpe (10), zur Förderung von flüssigen oder gasförmigen Substanzen mit einem Gehäuse (11), welches mindestens eine Ein- und Auslassöffnung sowie mindestens eine Produktkammer (24, 25) und mindestens eine Druckluftkammer (26, 27) aufweist, die jeweils durch eine Membran (15, 16) voneinander getrennt sind, wobei durch Bewegung der mindestens einen Membran (15, 16) die Volumina der mindestens einen Produktkammer (24, 25) und der mindestens einen Druckluftkammer (26, 27) komplementär zueinander veränderbar sind und mit einem Antrieb für eine periodische Bewegung der mindestens einen Membran (15, 16), dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (15, 16) mindestens eine elektrische Leiterbahn (28) aufweist, wobei die Leiterbahn (28) ausschließlich innerhalb eines äußeren Randes (29) der Membran (15, 16) angeordnet ist und keine elektrischen Kontakte oder Verbindungen besitzt, die über den Rand (15, 16) führen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Membran für eine Membranpumpe gemäß dem Anspruch 7 sowie ein Verfahren zum Nachweis einer defekten Membran einer Membranpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Membranpumpen, insbesondere Doppelmembranpumpen, der hier beschriebenen Art dienen der Förderung von Fluiden, vorzugsweise flüssigen oder gasförmigen Substanzen. Bei einer gattungsgemäßen Membranpumpe bzw. bei einer gattungsgemäßen Doppelmembranpumpe gemäß DE 20 2008 017 904 U1 befindet sich die Membran bzw. die Membranen in einem Pumpengehäuse. Dabei trennt die Membran eine Pumpkammer in zwei Bereiche, nämlich in eine Druckkammer und eine Produktkammer. Beiden Teilkammern sind Ventile zugeordnet, die je nach Druckverhältnissen abwechselnd geöffnet und geschlossen sind. Durch eine periodische Druckbeaufschlagung der Druckkammer wird die Membran in die Produktkammer hineingedrückt, so dass sich das Volumen dieser Kammer verkleinert. Durch eine Verringerung des Druckes in der Druckkammer erfolgt eine gegensinnige Bewegung der Membran, wodurch das Volumen der Produktkammer zunimmt. Die Volumina der Produktkammern und der Druckkammer verhalten sich komplementär zueinander. Durch diese Variation der Volumina wird in der Produktkammer abwechselnd ein Überdruck und ein Unterdruck erzeugt, wodurch die vorbezeichnete Substanz in die Produktkammer hineingezogen und anschließend hinausgedrückt wird. Die Membran erzeugt somit einen Pumpen-Saug-Zyklus, in den Teilkammern. Bei einer Doppelmembranpumpe sind die Bewegungen der beiden Membranen derart aufeinander abgestimmt, dass das Anwachsen der Produktkammervolumina im Wechsel erfolgt. Auf diese Weise lässt sich eine nahezu kontinuierliche Förderung der zu fördernden Substanz realisieren.
  • Aufgrund der mechanischen Verformung der Membran, welche diese während des hydraulischen oder pneumatischen Betriebes durchführt, muss die Membran aus einem flexiblen Material hergestellt werden. Dazu eignen sich beispielsweise Elastomere wie NBR. Da derartige Membranpumpen allerdings auch in der Chemie und Lackierindustrie eingesetzt werden, haben sich spezielle Verbundmembranen aus einer Schicht Elastomer und einer weiteren Medium berührenden Schicht, z. B. aus PTFE, als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch die Verwendung dieser Hybridstruktur kann die Lebensdauer der Membran stark vergrößert werden, da die äußere Schicht wesentlich chemiebeständiger als das Elastomer ist und nur diese Schicht in Kontakt mit dem Fördermedium tritt.
  • Trotz der Materialwahl ist eine der häufigsten Ausfallursachen von Membranpumpen ein mechanischer Defekt der Membran, der auf Verschleißerscheinungen zurückzuführen ist. Durch die extreme Belastung kommt es zunächst zu einer Rissbildung in der das Medium berührenden Schicht. Bei einem Weiterbetrieb der Pumpe vergrößert sich der Riss und die Elastomerschicht gerät in Kontakt mit dem Fördermedium. Dies führt sodann sehr schnell zu einem Durchbruch der Membran. Durch den Bruch der Membran gelangt das Medium in Kontakt mit der Pumpe und eventuell mit der Umwelt, wodurch nicht nur die Pumpe zerstört werden kann, sondern ebenfalls zu einer erheblichen Belastung der Umwelt beiträgt. Neben der Rissbildung kann, insbesondere bei Verbundmembranen, eine Blasenbildung als Anzeichen einer weiteren Beschädigung der Membran auftreten.
  • Um einen vollständigen Bruch oder Riss der Membran zu verhindern, wird in regelmäßigen Wartungsintervallen die Membran gewechselt. Da die Beschädigung der Membran allerdings nicht vorhersehbar ist, kann auch eine regelmäßige Wartung nicht zu einem ausreichenden Schutz der Pumpe führen.
  • Es sind Pumpen bekannt, auf deren Membran Sensoren angeordnet sind, durch die eine Messung der Membran bzgl. einer Beschädigung möglich ist. Solche Membranen werden beispielsweise in DE 693 13 670 T2 , DE 199 25 508 A1 und DE 100 24 118 A1 offenbart. Allerdings sind hierfür elektrische Leitungen notwendig, die über den Rand der Membran auf diese geführt werden müssen. Diese Kontaktierung des Sensors über den Rand der Membran fördert jedoch die Rissbildung und dient somit nicht dem Schutz der Pumpe. Darüber hinaus ist die Kontaktierung sehr fehleranfällig.
  • Außerdem sind Pumpen bekannt, bei denen der Druck in den Kammern gemessen wird. Bestimmte Druckmuster können darauf hinweisen, dass die Membran beschädigt ist. Allerdings ist bei einem Nachweis eines Druckunterschiedes die Membran in den meisten Fällen bereits derart zerstört, dass eine Rettung der Pumpe nicht mehr garantiert werden kann.
  • EP 2 325 490 A1 offenbart die kontaktlose Detektion eines Risses oder Bruches einer Membran auf Basis einer vollflächigen Magnetisierung einer Membran-Zwischenschicht. Die magnetisierte Zwischenschicht bildet somit ein aktives Element, welches durch eine äußere Sensorik überwacht wird. Sowohl die Herstellung der Membran als auch die Ausrüstung einer Pumpe mit einer solchen Membran und der für das gewählte Wirkprinzip der magnetischen Induktion ist sehr aufwendig.
  • Aus US 6 158 966 A ist ein Erweiterungsmodul zur Überwachung der Hubbewegung einer Membran auf Basis einer kapazitivem Mess-Sensorik bekannt. Durch die Überwachung der Hubbewegung lässt sich die Abgabemenge eines von der Pumpe geförderten Fluids und somit der Volumenstrom steuern. Diese Sensorik ist nicht dazu vorgesehen, Änderungen, Insbesondere Beschädigungen, an der Membran zu detektieren.
  • DE 43 36 823 A1 offenbart eine elektronische Membranlagenkontrolle in Membranprozesspumpen. Hierbei wird die Lage einer Membran durch einen elektromagnetischen Sender einem Empfänger übermittelt. Die so ermittelten Daten dienen zur Regelung der Pumpe. Eine Überwachung des Zustandes der eingesetzten Membran ist nicht vorgesehen.
  • Weitere Lösungen sehen es vor, in die Membran eine Wheatstonesche-Messbrücke zu integrieren. Die Integration einer derartigen Messbrücke in der Membran ist allerdings kostenaufwendig und daher ebenfalls weniger vorteilhaft. Somit besteht ein wesentlicher Nachteil aller bekannten Membran-Brucherkennungen darin, dass diese zur Messung eines Bruchs elektrisch kontaktiert werden müssen und diese Kontaktierung mit hohen Kosten verbunden und störanfällig ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe bzw. eine Membran sowie ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine Beschädigung der Membran kostengünstig und zuverlässig nachweisbar ist.
  • Eine Membranpumpe zur Lösung dieser Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Demnach ist es vorgesehen, dass die Membran mindestens eine elektrische Leiterbahn aufweist, wobei die Leiterbahn ausschließlich innerhalb eines äußeren Randes der Membran angeordnet ist und keine elektrischen Kontakte oder Verbindungen besitzt, die über den Rand führen. Dadurch, dass die Leiterbahn ausschließlich innerhalb des Randes der Membran angeordnet ist, ist die mechanische Beanspruchung der Leiterbahn sehr gering. Des Weiteren gestaltet sich diese Positionierung der Leiterbahn in einem Inneren Bereich der Membran als einfach realisierbar und günstig herstellbar.
  • Bevorzugt sieht es die Erfindung weiter vor, dass die Leiterbahn auf der Membran, insbesondere in der Membran, vorzugsweise auf einer Membranschicht oder zwischen zwei Membranschichten, zur drahtlosen Übertragung von Signalen mit einem RFID-Bauteil kontaktiert ist und als Antenne für das RFID-Bauteil wirkt. Je nach Art der Membran und Anforderungen bzgl. der Anwendung kann die elektrische Leiterbahn somit verschiedenartig mit der Membran kombiniert werden. Dies eröffnet ein breites Anwendungsfeld für verschiedenste Fluidförderungen. Durch die Kopplung der Leiterbahnen mit einem RFID-Bauteil lassen sich Signale drahtlos aus der Pumpe an einem außen an der Pumpe positionierten Empfänger übertragen. Es sind somit keine weiteren Anschlüsse an der bzw. auf die Membran notwendig. Insbesondere die Verwendung eines passiven Bauteils gestaltet sich als besonders vorteilhaft, da die Energieversorgung des Bauteils somit von außen erfolgen kann. RFID-Bauteile stellen ein Massenprodukt dar und sind daher sehr günstig in der Herstellung sowie einfach in der Verarbeitung. Des Weiteren ist es denkbar, dass die Leiterbahn mit einem elektrischen Widerstand oder einem RC-Glied verbunden ist.
  • Insbesondere sieht es die vorliegende Erfindung weiter vor, dass die Leiterbahn als Induktionsschleife, insbesondere als Induktionsspule oder Sekundärspule, zur drahtlosen Übertragung von Signalen ausgebildet ist. Durch die alternierende Hubbewegung der Membran und somit der Sekundärspule kann ein elektromagnetisches Signal erzeugt werden, das abhängig ist von der Art der elektrischen Leiterbahn. Bei einer Veränderung dieser Leiterbahn, sprich bei einer Zerstörung dieser Leiterbahn, ändert sich das durch die Sekundärspule erzeugte Signal zwangsläufig. Somit stellt das durch die Leiterbahn erzeugte Signal ein direktes Maß für den Zustand der Membran dar.
  • Weiter kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Gehäuse mindestens eine Primärspule aufweist, die mit der Sekundärspule der mindestens einen Membranpumpe zusammenwirkt, insbesondere durch die ein Stromfluss in der Sekundärspule messbar ist. Beim Zusammenwirken der äußeren Primärspule und der Sekundärspule wird das Transformatorprinzip ausgenutzt. Die Primärspule kann entweder direkt in das Gehäuse der Pumpe integriert sein oder außen um das Gehäuse angeordnet sein. Die Verwendung dieses Transformatorprinzips gestaltet sich als besonders einfach und günstig, da lediglich zwei Leiterbahnen notwendig sind.
  • Ein weiteres besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann es vorsehen, dass die mindestens eine Leiterschleife auf einer der Druckluftkammer zugewandten Oberfläche der Membran, vorzugsweise in der Membran angeordnet, insbesondere geklebt, gedruckt oder aufgedampft, ist, wobei die mechanischen Eigenschaften der Leiterbahn mit denen der Membran, insbesondere eine Membranschicht vergleichbar ist, vorzugsweise die gleiche Reißfestigkeit aufweist, und dass die Leiterbahn auf oder in der Membran als Mäander-, Zickzackmuster, Kreise, Schleifen, Rechtecke oder dergleichen ausgebildet ist. Je nach Form der Membran und Anforderung an die Anwendung kann somit ein entsprechendes Muster für die Leiterbahn gewählt werden. Durch ein Angleichen der mechanischen Eigenschaften der Leiterbahn an die mechanischen Eigenschaften der Membranschicht spiegelt der Zustand der Leiterbahn den Zustand der Membranschicht direkt wieder. Das heißt, wenn auf der Membranschicht ein Riss zu verzeichnen ist, so überträgt sich dieser Riss ebenfalls auf die Leiterschleife. Durch die dadurch veränderte Charakteristik der Leiterbahn bzw. des ausgesandten Signals kann direkt auf eine Beschädigung der Membran geschlossen werden.
  • Es kann weiter vorgesehen sein, dass durch Wahl der Form und der Länge der mindestens einen Leiterbahn eine elektrische Charakteristik der Antenne und/oder der Induktionsspule einstellbar, insbesondere veränderbar, ist. Dadurch ist die erfindungsgemäße Membran flexibel einsetzbar und ermöglicht die Kombination mit verschiedenen Empfangsgeräten. Da die Membran auswechselbar ist, kann die Pumpe an ihre spezifischen Anforderungen angepasst werden.
  • Eine Membran für eine Membranpumpe zur Lösung der oben genannten Aufgabe weist gemäß Anspruch 7 eines oder mehrere der Merkmale der Ansprüche 1 bis 6 auf.
  • Ein Verfahren zum Nachweis einer defekten Membran zur Lösung der oben genannten Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 8 auf. Demnach ist es vorgesehen, dass die Membran eine elektrische Leiterbahn aufweist, durch die ein elektromagnetisches Signal erzeugt wird, welches sich ändert, wenn die Membran einen Defekt aufweist, wobei dieses Signal drahtlos an eine Empfangseinrichtung wenigstens zeitweise übertragen wird. Durch die drahtlose Übertragung eines Signals, welches Aussagen über den Zustand der Membran zulässt, wird ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zur Brucherkennung der Membran geschaffen.
  • Bevorzugt kann es die vorliegende Erfindung weiter vorsehen, dass durch eine Primärspule, die in oder außerhalb der Pumpe angeordnet ist, in der Leiterbahn ein elektrischer Strom induziert wird, der durch die periodische Bewegung der Membran seine Polarität ändert und die dadurch erzeugten, für die Leiterbahn charakterisierenden elektromagnetischen Signale als Indikator für den Zustand der Membran von der Empfangseinrichtung gemessen werden. Durch die Ausnutzung dieses Transformatorprinzips ist der notwendige technische Aufwand für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahren minimal und somit sehr günstig in der Herstellung.
  • Insbesondere kann es die vorliegende Erfindung weiter vorsehen, dass die Leiterbahn mit einem RFID-Bauteil so kontaktiert wird, dass die Leiterbahn als Antenne einer bestimmten Charakteristik mit dem RFID-Bauteil zusammenwirkt, wobei durch das RFID-Bauteil elektrische, magnetische oder elektromagnetische Signale an die Empfangseinrichtung übertragen werden. Durch die Kombination der Leiterbahn mit einem RFID-Bauteil lässt sich die Membran individuell auslesen. Somit entsteht bei einer Vielzahl von zu überprüfenden Pumpen keine Verwechslungsgefahr. Das von dem RFID-Bauteil ausgesandte Signal ist eindeutig zuordbar.
  • Außerdem kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die durch die Empfangseinrichtung empfangenen Signale der Leiterbahn mit mindestens einem Referenzwert für eine intakte Membran verglichen werden und bei einem von diesem mindestens einen Referenzwert abweichende Signal ein Warnsignal erzeugt wird. Durch die Verwendung von Referenzwerten können auch mögliche Abweichungen, die durch technische Effekte hervorgerufen werden können, einkalkuliert werden. Durch Speichern der empfangenen Signale lässt sich der Betrieb der Membran überwachen bzw. dokumentieren, was insbesondere für Wartungszwecke und Garantieansprüche vorteilhaft ist.
  • Außerdem kann es vorgesehen sein, dass zur Bestimmung eines Lebenszyklus der mindestens einen Membran die Hübe der Membran anhand des sich periodisch ändernden Signals der Leiterbahn gezählt werden. Auch das Zählen der Hübe kann der Dokumentation des Betriebs der Membran bzw. der Pumpe dienen. Wurde durch eine entsprechende Empfangseinrichtung eine vorbestimmte Anzahl von Hüben gezählt, kann ein akustisches oder optisches Signal erzeugt werden, das auf eine notwendige Wartung hinweist.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
    • 1 eine Schnittdarstellung durch eine Doppelmembranpumpe,
    • 2 eine Sicht auf eine Membran,
    • 3 eine Sicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Membran,
    • 4 eine Sicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Membran, und
    • 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Membran.
  • Ein Ausführungsbeispiel der hier beanspruchten Membranpumpe ist in der 1 dargestellt. Bei der in 1 beispielhaft dargestellten Membranpumpe handelt es sich um eine Doppelmembranpumpe 10. An dieser Stelle sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die hier beschriebene Membranpumpe nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel einer Doppelmembranpumpe 10 eingeschränkt sein soll, sondern vielmehr auf jede denkbare Ausführungsform einer Membranpumpe übertragbar ist.
  • Die in 1 dargestellte Doppelmembranpumpe 10 weist im Wesentlichen ein Gehäuse 11, mit einem zwischen zwei Gehäusedeckeln 12, 13 angeordneten Pumpenkorpus 14 auf. Des Weiteren weist die Doppelmembranpumpe 10 als wesentliche Elemente zwei Membranen 15, 16 auf. Im Pumpenkorpus 14 ist des Weiteren eine Steuereinheit bzw. ein Steuerventil 17 angeordnet.
  • Die Membranen 15, 16 weisen jeweils einen peripheren Ringwulst 18, 19 auf, welche durch die Schraubverbindungen der Gehäusedeckel 12, 13 mit dem mittigen Pumpenkorpus 14 in einem Einspannbereich 20, 21 zusammengedrückt und dort gehalten sind.
  • Als Materialien für die Membranen 15, 16 kommen vorzugsweise elastomere Verbundstoffe, wie beispielsweise NBR zum Einsatz. Der Werkstoff NBR übernimmt die Funktion eines elastischen Grundmaterials, auf welches - zur Medienseite - eine chemisch beständige, dünne PTFE-Folie aufkaschiert sein kann.
  • Die Gehäusedeckel 12, 13 bilden zusammen mit dem Pumpenkorpus 14 zwei Pumpenkammern 22, 23 aus, welche jeweils durch die Membranen 15, 16 in eine Produktkammer 24, 25 und eine Druckluftkammer 26, 27 mit wechselnden Volumina geteilt sind. Die Membranen 15, 16 sind mit einer Kolbenstange 32 derart verbunden, dass die Druckluftkammern 26, 27 hinter den Membranen 16, 17 wechselseitig mit Druckluft beaufschlagbar sind und im Anschluss wieder entlüftet werden können. Die bedruckten Druckluftkammern 26, 27 drücken die Membranen 15, 16 wechselseitig in Richtung Gehäusedeckel 12, 13 und verdrängen das zu fördernde Produkte bzw. Medium aus den Produktkammern 23, 24. Gleichzeitig wird die jeweils gegenüberliegende Membran 15, 16 durch die Kolbenstange in die Mitte des Pumpenkorpus 14 gezogen, so dass sich die Produktkammern 24, 25 vergrößern und eine weitere Menge des Mediums eingesaugt wird. Der Rückfluss des Mediums beim Umschalten der Kammern wird durch geeignete, nicht gezeigte Rückschlagventile verhindert. Die wechselseitige Ansteuerung der Druckluftkammern 26, 27 erfolgt dabei durch eine mechanische Umschaltung des Steuerventils 17 jeweils in der Endstellung der Membranen 15, 16.
  • Für eine frühzeitige Membranbrucherkennung für mehr- oder einlagige Membranen 15, 16 in der dargestellten Doppelmembranpumpe 10 weisen die Membranen 15, 16 erfindungsgemäß wenigstens eine elektrische Leiterbahn 28 auf, die ausschließlich innerhalb eines äußeren Randes 29 der Membran 15, 16 angeordnet ist und keine elektrischen Kontakte oder Verbindungen besitzt, die über den äußeren Rand 29 der Membran 15, 16 hinausführt. Ausführungsbeispiele einer derartigen Membran 15, 16 mit einer Leiterbahn 28 sind in den 2 bis 5 dargestellt.
  • Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Membran 15, 16 ist die Leiterbahn 28 mäanderförmig, konzentrisch auf der Oberfläche 30 der Membran 15, 16 angeordnet. Diese Oberfläche 30 ist der Produktkammer 24, 25 zugewandt und kann durch eine nicht dargestellte weitere Schicht oder weitere Schichten abgedeckt sein. Die Leiterbahn 28 ist in 2 mit einem elektronischen Bauteil, wie beispielsweise einem RFID-Bauteil 31, einem elektrischen Widerstand oder einem RC-Glied kontaktiert. In dieser Konstellation wirkt die elektrische Leiterbahn 28 als Antenne für das RFID-Bauteil 31. Dabei sind die Länge und die Form der Leiterbahn 28 gerade derart ausgelegt, dass ein bestimmter Frequenzbereich für das RFID-Bauteil 31 abgedeckt werden kann.
  • In der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Membran 15, 16 dargestellt. Auch hier ist eine Leiterbahn 28 ausschließlich innerhalb eines äußeren Randes 29 auf einer Oberfläche 30 der Membran 15, 16 angeordnet. An den Enden der Leiterbahn 28 ist wiederrum ein RFID-Bauteil 31 positioniert. Hier weisen die offenen Enden der Leiterbahn 28 Verbreiterungen auf, mit denen eine bestimmte Antennencharakteristik erzielt werden kann.
  • Bei dem in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Membran 15, 16 ist die Leiterbahn 28 innerhalb des äußeren Randes 29 in einem Zickzackmuster angeordnet. Auch hier sind wiederrum zwei freie Enden der Leiterbahn 28 mit einem RFID-Bauteil 31 verbunden.
  • In der 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Membran 15, 16 dargestellt. Hier läuft die Leiterbahn 28 schneckenartig von innen nach außen, wobei die Leiterbahn 28 wieder erfindungsgemäß ausschließlich innerhalb des äußeren Randes 29 auf der Oberfläche 30 der Membran 15, 16 angeordnet ist. Die beiden freien Enden der Leiterbahn 28 sind wiederrum mit einem RFID-Bauteil 31 verbunden.
  • Neben den hier dargestellten Ausführungsbeispielen für eine Membran 15, 16, insbesondere für eine Leiterbahn 28, ist eine Vielzahl weiterer Geometrien denkbar. Je nach Anforderung an das zu sendende bzw. empfangene Signal oder an das RFID-Bauteil 31, kann die Form der Leiterbahn 28 variieren.
  • Die Leiterbahn 28 ist derart in die Membran 15, 16 integriert, dass bei einer Beschädigung der Membran 15, 16 auch die Leiterbahn 28 beschädigt wird. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die elektrische Leiterbahn 28 in die Oberfläche 30 durch Aufdampfen, Drucken oder dergleichen integriert wird. Zum Schutz der Leiterbahn 28 und des RFID-Bauteils 31 kann die Oberfläche 30 der Membran 15, 16 eine Schutzschicht aufweisen, die zumindest zeitweise gegen das zu fördernde Medium resistent ist.
  • Ein weiteres nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorsehen, dass die Leiterbahn 28 lediglich eine Spule darstellt, die mit keinem weiteren elektronischen Bauteil verbunden ist. In diesem Fall wirkt die Leiterbahn 28 als Sekundärspule in Wechselwirkung mit einer nicht dargestellten Primärspule, die außerhalb der Pumpenkammern 22, 23 an der Doppelmembranpumpe 10 angeordnet ist. Hier wird durch die Bewegung der Sekundärspule mit der Membran 15, 16 in der Produktkammer 23, 24 ein Signal erzeugt, welches über die Primärspule detektierbar ist.
  • Sowohl durch das ein RFID-Bauteil 31 aufweisende Ausführungsbeispiel einer Membran als auch das Ausführungsbeispiel, dass sich dem Transformatorprinzip bedient, lassen sich die Lebenszyklen der Membranen 15, 16 bestimmen. Dabei wird die periodische Veränderung des Signals detektiert oder durch das RFID-Bauteil 31 ein entsprechendes Signal zum Zählen generiert und ausgesandt.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Doppelmembranpumpe
    11
    Gehäuse
    12
    Gehäusedeckel
    13
    Gehäusedeckel
    14
    Pumpenkorpus
    15
    Membran
    16
    Membran
    17
    Steuerventil
    18
    Ringwulst
    19
    Ringwulst
    20
    Einspannbereich
    21
    Einspannbereich
    22
    Pumpenkammer
    23
    Pumpenkammer
    24
    Produktkammer
    25
    Produktkammer
    26
    Druckluftventil
    27
    Druckluftventil
    28
    Leiterbahn
    29
    äußerer Rand
    30
    Oberfläche
    31
    RFID-Bauteil
    32
    Kolbenstange

Claims (12)

  1. Membranpumpe, insbesondere Doppelmembranpumpe (10), zur Förderung von flüssigen oder gasförmigen Substanzen mit einem Gehäuse (11), welches mindestens eine Ein- und Auslassöffnung sowie mindestens eine Produktkammer (24, 25) und mindestens eine Druckluftkammer (26, 27) aufweist, die jeweils durch eine Membran (15, 16) voneinander getrennt sind, wobei durch Bewegung der mindestens einen Membran (15, 16) die Volumina der mindestens einen Produktkammer (24, 25) und der mindestens einen Druckluftkammer (26, 27) komplementär zueinander veränderbar sind und mit einem Antrieb für eine periodische Bewegung der mindestens einen Membran (15, 16), dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (15, 16) mindestens eine elektrische Leiterbahn (28) aufweist, wobei die Leiterbahn (28) ausschließlich innerhalb eines äußeren Randes (29) der Membran (15, 16) angeordnet ist und keine elektrischen Kontakte oder Verbindungen besitzt, die über den Rand (15, 16) führen.
  2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (28) auf der Membran (15, 16), insbesondere in der Membran (15, 16), vorzugsweise auf einer Membranschicht oder zwischen zwei Membranschichten, zur drahtlosen Übertragung von Signalen mit einem RFID-Bauteil (31) kontaktiert ist und als Antenne für das RFID-Bauteil (31) wirkt.
  3. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (28) als Induktionsschleife, insbesondere als Induktionsspule oder Sekundärspule, zur drahtlosen Übertragung von Signalen ausgebildet ist.
  4. Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) mindestens eine Primärspule aufweist, die mit der Sekundärspule der mindestens einen Membran (15, 16) zusammenwirkt, insbesondere durch die ein Stromfluss in der Sekundärspule messbar ist.
  5. Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leiterbahn (28) auf einer der Produktkammer (24, 25) zugewandten Oberfläche (30) der Membran (15, 16), vorzugsweise in der Membran (15, 16), angeordnet, insbesondere geklebt, gedruckt oder aufgedampft, ist, wobei die mechanischen Eigenschaften der Leiterbahn (28) mit denen der Membran (15, 16), insbesondere einer Membranschicht vergleichbar ist, vorzugsweise die gleiche Reißfestigkeit aufweist, und dass die Leiterbahn (28) auf oder in der Membran (15, 16) als Mäander, Zik-Zak-Muster, Kreise, Schleifen, Rechtecke oder dergleichen ausgebildet ist.
  6. Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Wahl der Form und der Länge der mindestens einen Leiterbahn (28) eine elektrische Charakteristik der Antenne und/oder der Induktionsspule einstellbar, insbesondere veränderbar, ist.
  7. Membran (15, 16) für eine Membranpumpe, insbesondere für eine Doppelmembranpumpe (10), gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Verfahren zum Nachweis einer defekten Membran (15, 16) einer Membranpumpe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (15, 16) eine elektrische Leiterbahn (28) aufweist, durch die ein elektromagnetisches Signal erzeugt wird, welches sich ändert, wenn die Membran (15, 16) einen Defekt aufweist, wobei dieses Signal drahtlos an eine Empfangseinrichtung wenigstens zeitweise übertragen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Primärspule, die in der Pumpe angeordnet ist, in der Leiterbahn (28) ein elektrischer Strom induziert wird, der durch die periodische Bewegung der Membran (15, 16) seine Polarität ändert und die dadurch erzeugten, für die Leiterbahn (28) charakterisierenden elektromagnetischen Signale als Indikator für den Zustand der Membran (15, 16) von der Empfangseinrichtung gemessen werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (28) mit einem RFID-Bauteil (31) so kontaktiert wird, dass die Leiterbahn (28) als Antenne einer bestimmten Charakteristik mit dem RFID-Bauteil (31) zusammenwirkt, wobei durch das RFID-Bauteil (31) elektrische, magnetische oder elektromagnetische Signale an die Empfangseinrichtung übertragen werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Empfangseinrichtung empfangenen Signale der Leiterbahn (28) mit mindestens einem Referenzwert für eine intakte Membran (15, 16) verglichen werden und bei einem von diesem mindestens einen Referenzwert abweichenden Signal ein Warnsignal erzeugt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung eines Lebenszyklus der mindestens einen Membran (15, 16) die Hübe der Membran (15, 16) anhand des sich periodisch ändernden Signals der Leiterbahn (28) gezählt werden.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2572325B (en) * 2018-03-22 2021-02-17 Keymed Medical & Industrial Equipment Ltd Pump monitoring system
EP3604876B2 (de) 2018-08-03 2024-04-03 SISTO Armaturen S.A. Membrandiagnose über luftschnittstelle
DE102020101174A1 (de) * 2020-01-20 2021-07-22 Sisto Armaturen S.A. Verfahren zur Überwachung von Membranventilen
DE102020101181A1 (de) * 2020-01-20 2021-07-22 Sisto Armaturen S.A. Verfahren zur Prüfung des Verschleißzustandes einer Membran

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4781535A (en) 1987-11-13 1988-11-01 Pulsafeeder, Inc. Apparatus and method for sensing diaphragm failures in reciprocating pumps
DE4336823A1 (de) 1993-10-28 1995-05-04 Ulf Dr Ing Brunke Vorrichtung zur elektronischen Membranlagenkontrolle
DE69313670T2 (de) 1993-08-23 1998-01-08 Gore & Ass Störungsvoraussage bei einem pumpmembran
US6158966A (en) 1997-04-30 2000-12-12 Sgs-Thompson Microelectronics S.A. Volumetric control of the flow of a filtering pump
DE19925508A1 (de) 1999-06-04 2000-12-21 Freudenberg Carl Fa Einrichtung zur Erkennung von Undichtheiten an Membranen
DE10024118A1 (de) 2000-05-18 2001-11-29 Freudenberg Carl Fa Einrichtung zur Überwachung der Unversehrtheit einer Membran
DE202008017904U1 (de) 2007-08-23 2010-11-11 Timmer-Pneumatik Gmbh Hochdruck-Doppelmembranpumpe und Membranelement für eine solche Pumpe
WO2010136183A1 (de) 2009-05-28 2010-12-02 G.S. Anderson Gmbh Membran eines membranventils
EP2325490A1 (de) 2009-11-06 2011-05-25 Carl Freudenberg KG Sensierende Membran
DE102013214304A1 (de) 2013-07-22 2015-01-22 Gemü Gebr. Müller Apparatebau Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft Membran und Verfahren zu deren Herstellung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4177680A (en) * 1977-10-14 1979-12-11 Bunker Ramo Corporation Dual pressure sensor
IT1273394B (it) * 1994-03-31 1997-07-08 Tetra Brik Res Dev Spa Dispositivo per la rilevazione di una perdita
EP1156214A1 (de) * 2000-05-18 2001-11-21 Firma Carl Freudenberg Einrichtung zur Erfassung von Pumpenbetriebsparametern einer Membranfördereinheit
US6644941B1 (en) * 2002-04-18 2003-11-11 Ingersoll-Rand Company Apparatus and method for reducing ice formation in gas-driven motors
DE10323059A1 (de) * 2003-05-20 2004-12-09 Prominent Dosiertechnik Gmbh Sensormembran
ES2372494T3 (es) * 2003-07-07 2012-01-20 Avery Dennison Corporation Dispositivo de rfid con características modificables.

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4781535A (en) 1987-11-13 1988-11-01 Pulsafeeder, Inc. Apparatus and method for sensing diaphragm failures in reciprocating pumps
DE69313670T2 (de) 1993-08-23 1998-01-08 Gore & Ass Störungsvoraussage bei einem pumpmembran
DE4336823A1 (de) 1993-10-28 1995-05-04 Ulf Dr Ing Brunke Vorrichtung zur elektronischen Membranlagenkontrolle
US6158966A (en) 1997-04-30 2000-12-12 Sgs-Thompson Microelectronics S.A. Volumetric control of the flow of a filtering pump
DE19925508A1 (de) 1999-06-04 2000-12-21 Freudenberg Carl Fa Einrichtung zur Erkennung von Undichtheiten an Membranen
DE10024118A1 (de) 2000-05-18 2001-11-29 Freudenberg Carl Fa Einrichtung zur Überwachung der Unversehrtheit einer Membran
DE202008017904U1 (de) 2007-08-23 2010-11-11 Timmer-Pneumatik Gmbh Hochdruck-Doppelmembranpumpe und Membranelement für eine solche Pumpe
WO2010136183A1 (de) 2009-05-28 2010-12-02 G.S. Anderson Gmbh Membran eines membranventils
EP2325490A1 (de) 2009-11-06 2011-05-25 Carl Freudenberg KG Sensierende Membran
DE102013214304A1 (de) 2013-07-22 2015-01-22 Gemü Gebr. Müller Apparatebau Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft Membran und Verfahren zu deren Herstellung

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