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Die Erfindung betrifft eine Druckwassermembranpumpe. Eine derartige Membranpumpe besteht aus einem Arbeitsraum mit einer oder mehreren Membranen. Durch einen Zulauf, welcher mit Hilfe eines Rückschlagventils, vorzugsweise eines Lamellenventils verschließbar ist, wird das zu pumpende Fluid in den Arbeitsraum eingesaugt. Hierfür expandiert die dem Arbeitsraum zugeordnete Hauptmembran.
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Sobald das Fluid in den Arbeitsraum eingeströmt bzw. eingesaugt ist, komprimiert die Membran das Fluid. Zugleich öffnet ein Ventil am Auslauf, so dass das unter Druck stehende Fluid den Arbeitsraum mit höherem Druck verlässt als beim einströmen. Dieses auslassseitige Ventil ist vorzugsweise ein Klappenventil.
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Die Membrane werden dabei von einer Exzenterscheibe bewegt. Die Vergrößerung des Zulaufs kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass ein üblicherweise im Bereich des Zulaufs angeordneter Dichtkonus entfällt. Aufgrund dieser Vergrößerung des Zulaufs gelangt eine größere Fluidmenge in den Arbeitsbereich der Membranpumpe.
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In weiterer Ausgestaltung sind sowohl am Zulauf als auch am Ablauf winkelförmige Anschlussstücke bzw. Anschlussstützen angebracht. In bevorzugter Ausgestaltung ist deshalb vorgeschlagen, diese Anschlussstücke mit sanften Radien, vorzugsweise zwischen 30° und 60°, zu versehen. Auf diese Weise unterliegt das Fluid keinen abrupten, insbesondere keinen rechtwinkligen Richtungsänderungen, was das Flussverhalten des Fluids harmonisiert. Dies bewirkt zugleich eine Verminderung der Betriebsgeräusche der Membranpumpe. Insoweit erfüllt die Änderung der Radien eine technische Doppelfunktion.
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Die vorbeschriebene Druckwassermembranpumpe dient insbesondere zur Trinkund Brauchwasserversorgung von vom öffentlichen Wasserversorgungssystem abgetrennten Wasserversorgungssystemen. Derartige autonome Wasserversorgungssysteme sind beispielsweise in Wohnwagen, Wohnmobilen, Kreuzfahrtschiffen, Yachten und ähnlichen Wasser-, Land-, und Luftfahrzeugen vorhanden. Bei derartigen autonomen Wasserversorgungssystemen wird mit der Druckwassermembranpumpe häufig aus einem Frischwassertank Frischwasser durch Leitungen zu den Endverbrauchern gefördert. Als Endverbraucher kommen hierbei Handwaschbecken, Duschen oder Ähnliches in Betracht. Üblicherweise wird die Druckwassermembranpumpe von einem Druckschalter gesteuert. Wird nämlich ein Duschhahn oder Wasserhahn geöffnet, sinkt durch das austretende Wasser der Druck im Leitungssystem ab. In Folge dieses Druckabfalls schaltet der Druckschalter die Druckwassermembranpumpe, welche nachfolgend kurz als Pumpe bezeichnet ist, ein. Die Pumpe fördert dann aus einem Frischwassertank Wasser zum Endverbraucher. Tritt in einem derartigen Leistungssystem eine Leckage auf, interpretiert der Druckschalter dies als Anforderung von Frischwasser an einen Verbraucher. Es besteht dann die Gefahr, dass die Druckwasserpumpe Wasser aus dem Frischwassertank fördert und das gesamte im Tank befindliche Frischwasser durch die Leckage in das Fahrzeug gefördert wird, so dass der Innenraum des Fahrzeugs überschwemmt wird. Zur Vermeidung dieses unerwünschten Effekts ist in vorteilhafter Ausgestaltung am Pumpenausgang ein Magnetabsperrventil vorgesehen. Das Magnetabsperrventil wird von den Verbrauchern angesteuert, so dass das Magnetabsperrventil nur dann öffnet, wenn tatsächlich von einem Verbraucher Frischwasser angefordert wird. Im Leckagefall hingegen öffnet das Magnetabsperrventil von vorne herein nicht. Ein Überschwemmen des Fahrzeuginnenraums ist auf diese Weise somit wirksam verhindert. Zudem ermöglicht es das Magnetabsperrventil, die Wassersäule im System konstant zu halten.
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Eine weitere Verbesserung der Pumpe besteht in einer sanfteren An- und Abschaltung der Pumpe. Hierbei ist im Pumpenkopf je Membranpumpenkammer ein Federventil oder ein Federteller mit einer Feder pro Kammer vorgesehen. Solange die Federn entspannt sind, fördert die Pumpe eine große Fördermenge. Solange der Normaldruck – beispielsweise 0,5 Bar – vorherrscht, sind die Federn entspannt. Die Pumpe fördert also mit Maximalleistung. Wird der Verbraucher, nämlich der Wasserhahn am Waschbecken oder an der Dusche, verschlossen, steigt der Druck im System an. Die Pumpe fördert weiterhin mit voller Leistung. In Folge des ansteigenden Drucks komprimieren die Federn und schließen so die Ventile in den Pumpenkammern. Die Förderleistung der Pumpe wird auf diese Weise abgesenkt. Erreicht das System einen vordefinierten Abschaltdruck – beispielsweise 1,7 Bar – wird die Pumpe in Folge des gestiegenen Drucks abgeschaltet. In Folge dieses sanfteren Abschaltens mit den Federventilen gelingt es, sogenannte Disruptionen im Fließsystem zu vermeiden, was mit einem kontinuierlicheren Wasserfluss im Leitungssystem gleichbedeutend ist. Auf diese Weise kann auch in einem Leitungssystem in einem Fahrzeug ein kontinuierlicher Wasserfluss realisiert werden mit der Folge, dass der Benutzer nahezu über denselben Komfort in einem Fahrzeug verfügt, wie in seiner stationären Wasserversorgungsanlage in seinem Wohnhaus.
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Zur Verbesserung der Wasserqualität, insbesondere für die Erhaltung der Keimfreiheit im Wasser ist weiter vorgeschlagen, die mit dem Wasser in Berührung kommenden Bauteile der Druckwassermembranpumpe mit einer Silberbeschichtung versehen.
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Auch ist es möglich, in den Zulauf ein Filtersieb oder Filtergitter oder einen Filter, beispielsweise einen kombinierten Keramik-Silberionen-Filter zu integrieren. Zur Entkeimung von Trinkwasser ist ferner vorgeschlagen, im Bereich der Pumpe eine UV-Bestrahlung des Fluids vorzusehen. Vorteilhaft ist diese UV-Bestrahlungsquelle im Bereich des Auslasses der Membranpumpe angeordnet.
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Schließlich können auch Not-Ausschalter an der Druckwassermembranpumpe vorgesehen sein. Zur Vorgabe der Steuergröße an einen derartigen Ausschalter können Druckmesser, Durchflussmesser oder Ähnliches in der Druckwassermembranpumpe installiert sein. Auf diese Weise ist es möglich, ein Trockenlaufen der Pumpe wirksam zu verhindern. Ein Druckmesser ermöglicht es darüber hinaus, die Druckwassermembranpumpe beim Vorliegen von Leckagen im Leitungssystem abzuschalten, um Überschwemmungen und Ähnliches wirksam zu verhindern.
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Die erfindungsmäßigen Membranpumpen müssen nach ihrer Herstellung mit einer Flüssigkeit befüllt werden, um die Membran während der Lagerung und/oder des Transports feucht zu halten. Üblicherweise wird eine geringe Menge Wasser in die Pumpe gegeben. Der Zulauf und der Ablauf werden jeweils mit einem Stopfen, vorzugsweise einem Kunststoffstopfen, verschlossen, so dass das im Arbeitsraum der Pumpe befindliche Wasser nicht entweichen kann.
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Bei der Montage der Pumpe werden diese Kunststoffstopfen einfach entfernt und durch die entsprechenden Schlauch- oder Leitungsanschlüsse ersetzt, so dass das in der Pumpe befindliche Wasser ganz oder teilweise in der Pumpe verbleibt. Da die Pumpen oftmals monatelang zwischen der Endmontage und dem Einbau zwischengelagert oder transportiert werden, kann das im Arbeitsraum der Pumpe befindliche Wasser verkeimen und/oder verkalken.
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Zur Lösung dieses Problems wird in erfinderischer Weiterbildung vorgeschlagen, die ohnehin vorhandenen Verschlussstopfen bzw. einen der ohnehin vorhandenen Verschlussstopfen dahingehend zu modifizieren, dass an der Innenfläche der Verschlusskappe ein in den Pumpenarbeitsraum ragendes Verlängerungsteil appliziert wird, welches die erwünschte entkalkende bzw. entkeimende Wirkung entfaltet.
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Dieses Verlängerungsteil weist zunächst einen Keramikkörper auf. Der Keramikkörper enthält wichtige Spurenelemente und Mineralien, welche bei der Berührung mit Wasser nach und nach an das Wasser abgegeben werden. Wie bei einer Zellmembran erzeugt das Innere des Keramikkörpers eine große wirksame Oberfläche. Die wirksame Oberfläche des Keramikkörpers gleicht einem Labyrinth mit zahlreichen Labyrinthgängen. Diese Labyrinthgänge sind als Labyrinthfalle für Bakterien wirksam. Infolge einer scharfkantigen Ausgestaltung der Innenwände der Labyrinthgänge werden in den Labyrinthgängen gefangene Bakterien gleichsam gehäckselt.
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Weiterhin wird der Keramikkörper mit Silberpartikeln oder einem Silberpartikel emittierenden Trägerelement kombiniert. Die Silberpartikel geben beim Kontakt mit Wasser Silberionen ab. Die Ionen dringen in Bakterien ein, was zu einer Blockade der Enzyme der Bakterien führt. Auf diese Weise ist die Vermehrung der Bakterien unterbunden. Das in der Pumpe vorhandene Restwasser wird so von Bakterien konserviert und zugleich mit Mineralien und Spurenelementen ange-reichert. Beispielsweise kann ein den Keramikkörper aufnehmendes Gehäuse als Trägerelement für die Silberionen dienen.
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Zur Vergrößerung der wirksamen Oberfläche des Keramikkörpers ist es vorteilhaft, den Keramikkörper mit einem Hohlraum zu versehen. Dieser Hohlraum soll den Keramikkörper vorzugsweise durchsetzen. Es kann dann das Wasser ungehindert durch den Keramikkörper hindurch strömen und zugleich an der Außenwand des Keramikkörpers entlang strömen. Auf diese Weise kommt ein großer Teil der Oberfläche des Keramikkörpers mit Wasser in Kontakt und durchfeuchtet den Keramikkörper nach und nach vollständig. Ist der Keramikkörper vollständig mit Wasser benetzt, dringen die Bakterien in die vorerwähnten Labyrinthgänge ein. Besonders vorteilhaft ist es, sowohl den Keramikkörper selbst zylinderförmig auszugestalten als auch einen hohlzylindrischen Hohlraum vorzusehen. Auf diese Weise wird eine große wirksame Kontaktfläche mit dem Wasser geschaffen.
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Besonders eignet sich ein zylinderförmiger Keramikkörper zur Kombination mit einer zylindrischen Hohlkapsel als Verlängerungsteil für den Verschlussstopfen. Die Kapsel bildet somit eine Schutzkapsel für den Keramikkörper nebst dem in den Keramikkörper eingebrachten Silberfaden. Um eine gute Durchleitungswirkung für das Wasser in der Schutzkapsel zu realisieren, ist es vorteilhaft, eine oder mehrere gitterförmige Durchleitungsöffnungen im Außenmantel des zylindrischen Körpers der Schutzkapsel vorzusehen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung dient die Hohlkapsel bzw. Schutzkapsel als Trägerelement für die Silberionen und emittiert diese erfindungsgemäß.
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Anhand der als Zeichnungsfigur beigefügten Prinzip-Skizze ist die Erfindung mit weiteren Einzelheiten erläutert:
Die Membranpume 1 besteht im Wesentlichen aus dem Arbeitsraum 2 und der Membran 3. Die Membran 3 ist in der Figur im Ruhezustand dargestellt. Das von der Membranpumpe 1 zu pumpende Fluid gelangt durch den Zulauf 4 in den Arbeitsraum 2 der Membranpumpe 1 und verlässt den Arbeitsraum 2 dementsprechend durch den Ablauf 5. Aus der Zeichnungsfigur ist erkennbar, dass der Durchmesser 6 des Zulaufs 4 größer ist, als der Durchmesser 7 des Ablaufs 5.
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Der Zulauf 4 weist im Ausführungsbeispiel ein von einem Druckschalter gesteuertes Ventil 8 auf. Mit diesem Ventil 8 kann der Zulauf 4 geöffnet und verschlossen werden. Entsprechend weist der Ablauf 5 ein Magnetabsperrventil 9 auf. Das Magnetabsperrventil 9 wird elektrisch bzw. elektromagnetisch gesteuert. Das Magnetabsperrventil 9 öffnet nur dann, wenn tatsächlich ein Verbrauer eine gewisse Fluid-Menge anfordert.
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An den Zulauf 4 bzw. den Ablauf 5 oder – genauer gesagt – an das Ventil 8 und das Magnetabsperrventil 9 schließen sich Anschlussstücke 10, 10´ an. Diese Anschlussstücke 10, 10´ weisen zur Verbesserung des Fließverhaltens des Fluids sanfte Radien zwischen 30 Grad und 60 Grad auf.
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In der Zeichnungsfigur ist schließlich die Ansaugstellung der Membran 3 der Membranpumpe 1 gezeigt. Der Verlauf der Membran 3 beim Ansaugen des Fluids durch den Zulauf 4 ist durch die gestrichelte Ansaug-Hilfslinie 11 gezeigt. Die Pumpstellung der Membran 3 der Membranpumpe 1 ist entsprechend durch die Pump-Hilfslinie 12 in 1 gezeigt.
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Beim Ausführungsbeispiel ist weiterhin im Zulauf 4 ein Filter 13 angeordnet. Der Filter 13 ist ein kombinierter Keramik-Silberionen-Filter. Zu Verbesserung der Wasserqualität gibt dieser Keramik-Silberionen-Filter 13 kontinuierlich Silberionen an das Fluid ab, wobei es sich bei dem Fluid üblicherweise um Trinkwasser handelt.
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Zur weiteren Verbesserung von Trinkwasser als Fluid ist beim Ausführungsbeispiel im Ablauf 5 eine Strahlungsquelle 14 vorgesehen. Diese Strahlungsquelle 14 dient zur UV-Bestrahlung des Fluids.
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Schließlich weist beim Ausführungsbeispiel der Arbeitsraumboden 15 der Membranpumpe 1 eine Silberionenbeschichtung 16 auf.
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In der Zeichnungsfigur sind auch die Verschlussstopfen 17 gezeigt, mit welchen die Enden des Zulaufs 4 und des Ablaufs 5 zum Transport der Membranpumpe 1 verschlossen sind. Die im Ausführungsbeispiel gezeigten Verschlussstopfen 17 weisen ein in den Zulauf 4 und den Ablauf 5 bzw. in die Anschlussstücke 10, 10´ hineinragende Verlängerungsteile 18 auf. Die Verlängerungsteile 18 tragen an ihren in die Anschlussstücke 10, 10´ ragenden Enden wiederum jeweils eine Silberionenbeschichtung 16. Das Verlängerungsteil 18 kann auch als Keramikkörper zusätzlich ausgestaltet sein.
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Schließlich können auch auf die Membran 3 im Ausführungsbeispiel nicht dargestellte Federelemente wirken, um bei ansteigendem Druck die Förderleistung der Membranpumpe 1 abzusenken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Membranpumpe
- 2
- Arbeitsraum
- 3
- Membran
- 4
- Zulauf
- 5
- Ablauf
- 6
- Zulauf-Durchmesser
- 7
- Ablauf-Durchmesser
- 8
- Ventil
- 9
- Magnetabsperrventil
- 10, 10´
- Anschlussstück
- 11
- Ansaug-Hilfslinie
- 12
- Pump-Hilfslinie
- 13
- Filter
- 14
- Strahlungsquelle
- 15
- Arbeitsraumboden
- 16
- Silberionenbeschichtung
- 17
- Verschlussstopfen
- 18
- Verlängerungsteil
