DE1907454B2 - Membranpumpe - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Membranpumpe mit mindestens zwei Gehäuseteilen mit ebenen Flächen, zwischen denen eine Membran eingespannt ist, wobei sich im Gehäuse ein teilweise von der Membran abgeschlossener und mit einem Ansaugkanal sowie mit einem Druckkanal verbundener Pumpraum befindet und die Kanäle durch einstückig mit der Pumpmenbran ausgebildete Ventilklappen abschließbar sind, die in der Schließstellung in der gleichen Ebene liegen wie die übrigen zwischen den genannten ebenen Flächen ein- jo gespannten Membranteile.

Pumpen dieser Art haben den Vorteil, daß üie verhältnismäßig billig herstellbar sind, da die Membran und die Ventilklappen aus einem Teil bestehen. Bei einer bekannten Pumpe der eingangs genannten Art (deutsche Gebrauchsmusterschrift 1 961 875) dienen die Ventilklappen zum Abschluß von verhältnismäßig kleinen Bohrungen an der Ansaugseite bzw. der Druckseite. Die Pumpe hat deshalb einen großen Strömungswiderstand und ist deshalb nur für kleine Förderleistungen im Verhältnis zur Pumpengröße geeignet. Da die Ventilklappen im Verhältnis zum Querschnitt der abzudeckenden Bohrungen eine große Fläche haben, kommt es auf eine genaue Ausrichtung der Ventilklappen auf die Bohrungen nicht an, da ja in jedem Fall gewährleistet ist, daß die Klappen die Bohrungsmündungen abdecken.

Bekannt sind weitere Pumpen, bei denen Pumpmembren und Ventilklappen aus einem zusammenhangenden Stock bestehen. Bei einer dieser weiteren bekannten Pumpen (DT-PS 887 429) wirken auf die Ventilklapsen Federn ein, die sfch einerseits an der zugeordneten Ventilklappe und andererseits am Pumpengehause ab-Szea Bei einer anderen bekannten Pumpe (OE-PS 20096) sind die Ventilklappen mit Gewichten beschwert, wobei die Gewichtskraft die Ventilklappen in die Schließstellung zu drücken versuchen. Damit die Gewichte diese Aufgabe erfüllen köncen, muß die Pumpe in einer ganz bestimmten Lage moMiert werden, da andernfalls die Gewichtskraft ein Offnen der Ventilklappen bewirken würde.

Bei den bisher beschriebenen bekannten Pumpen sind die Membranen durchgehend glatt ausgebildet, d h sie haben weder Vertiefungen noch Erhöhungen. Es ist deshalb schwierig, die Membranen in der exakt richtigen Lage zu montieren, d.h. so. daß die Veniil klappen genau auf die ihnen zugeordneten Ventilsit/e nassen. Damit ein dichtes Schließen der Ventilklappen mit ausreichender Sicherheit gewährleistet ist. muii eine verhältnismäßig große Überdeckung zwischen Ventilklappe und Ventilsitz vorgesehen werden, was bei gegebener Baugröße zu kleinen Strömungsquer schnitten führt. .

Bekannt sind ferner Membranpumpen, bei denen die Pumpmembran an ihrem Einspannrand mit Rippen und/oder Nuten versehen ist, die in Nuten und/oder Rippen des Gehäuses eingreifen (US-PS 1219/14, französische Zusatzpatentschrift 81 151, FR-PS 833 21') US-PS 2 625 886). Bei all diesen bekannten Pumpen mi det die Membran nicht zugleich Ventilkiappen. V ei mehr sind separate Ventile, wie Tellerventile mit ss.jr rem Teller (US-PS 1219 714, französische Zusat/pa tentschrift 81151), Schieberventile (FR-PS 833 2?0) oder Kugelventile (US-PS 2 625 886) vorhanden. !: r Eingriff zwischen Membran und Gehäuse hai nur den Zweck, die Membran nicht nur kraftschlüssig dim.-h Festklemmen, sondern zusätzlich formschlüssig zu fixieren und dadurch eine größere Sicherheit gegen Herausziehen aus ihrer Fixierung zu erhalten.

Bei einer weiteren bekannten Membranpumpe (US-PS 3 308 765) sind an einem Gehäuseteil Rippen angeordnet, die sich unter elastischer Verformung der Membran in diese eindrücken. Auch bei dieser Pumpe bildet die Membran nicht zugleich Ventilklappen. Das Eindrücken der Rippen hat die Aufgabe, die Membran fest einzuklemmen.

Bei einer weiteren bekannten Pumpe (US-PS 3 209 700) ist außer der durchgehend eben ausgebildeten Pumpmembran eine profilierte Pulsatormembran vorhanden, die eine Nut aufweist, in die ein schmaler Rand des Gehäuses eingreift. Die Pulsatormembran ist mit einer Kappe von geringer Wandstärke gehalten, die mit einer zentralen Schraube am Gehäuse befestigt ist. so daß die Anpreßkraft zwischen Pulsatormembran und Gehäuse nur klein ist. Um dennoch eine ausreichend sichere Abdichtung zu erhalten, ist die genannte Randprofilierung der Pulsatormembran vorgesehen.

Keine der genannten Druckschriften gibt eine Anregung dazu. Rippen bzw. Vertiefungen an Pumpmembranen auszunutzen, um eine günstige Ausbildung von Ventilen bei Pumpen zu ermöglichen, die einstückig mit der Pumpmembran ausgebildete Ventilklappen aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß bei möglichst großen Strömungsquerschnitlen im

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Yerh&ltnis zur Größe der Ventilklappen ohne großen Montageaufwand gewahrleistet ist, daß die Ventilklappen ihre korrekte Lage relativ zu den Ventilsitzen einnehmen, an denen sie sich dichtend anlegen sollen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch geigst, daß die Anlageflächen für die Ventilklappen jeweils durch eine Schulter gebildet sind, die sich in den Kanälen an deren Obergang von einem Gehauseteil in den anderen Gehäuseteil befindet und daß die Pumpmembran an mindestens einer Seite Rippen oder Nuten aufweist, die den Pumpteil der Membran und die Ventilklappen umgeben und die in Nuten oder Rippen eingreifen, die sich in der ebenen Fläche mindestens eines Gehäuseteiles befinden.

Die Schultern, an denen die Randbereiche der Ventilklsppen in der Schließstellung anliegen, sind verhältnismäßig schmal wenn die lichten Weiten der Kanäle im Verhältnis zur Ventilklappenfläche möglichst groß sein sollen. Um dennoch eine gute Arbeit der Ventilklappen sicherzustellen, müssen sie sehr genau auf die Schultern ausgerichtet werden, weil andernfalls die Gefahr besteht, daß Klappen stellenweise nicht auf der Schulter aufliegen bzw. an den Kanalwänden hängenbleiben. Dies läßt sich ohne Mühe erreichen, wen.; entsprechend dem Vorschlag der Erfindung Rippen und Nuten ineinandergreifen. Der Anmeldungsgegenstand bringt einen großen technischen Fortschritt, da mit einfachen Mitteln eine billig herstellbare und wegen der großen Strömungsquerschnitte dennoch leistungsfähige Pumpe geschaffen wurde.

Die Rippen bzw. Nuten sind vorteilhafterweise kreisförmig. Kreisförmige Rippen und Nuten erleichtern die Bearbeitung des Gehäuses und die Herstellung einer Spritzform für die Membran, da kreisförmige Erhebungen bzw. Vertiefungen mit einem rotierenden Werkzeug ohne Zufhilfenahme von Kopiereinrichtungen hergestellt werden können.

Die die Ventilklappen umgebenden Membranschlitze sind vorteilhafterweise konzentrisch zu den zugeordneten Rippen bzw. Nuten. Dieses Merkmal bringt wiederum Herstellungsvorteile, da die Erhöhung bzw. Vertiefung am Gehäuse konzentrisch zum Saug- bzw. Druckkanal ausgebildet werden kann.

Die Ventilklappen können in seitlichen Lappen der Membran angeordnet sein. Auf diese Weise wird an Membranwerkstoff gespart und eine möglichst geringe Baugröße erzielt, da keine für die Pumpenfunktion nicht gebrauchten Membranteile vorhanden sind.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, in dieser zeigt

F i g. 1 eine Ansicht einer einfach wirkenden Pumpe, F i g. 2 einen Schnitt nach Linie A-A der F i g. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie ß-ö der F i g. I in Pfeilrichtung gesehen,

F i g. 4 eine Ansicht der Membranscheibe der Pumpe nach F i g. 1 bis 3 und

F i g. 5 und 6 einen Längs- und einen Querschnitt durch eine doppeltwirkende Membranpumpe.

F i g. 1 bis 4 zeigen eine einfach wirkende Pumpe mit einem zweiteiligen Pumpengehäuse 1, 2, mit einer Membran-Ventilscheibe 3, die /.wischen beiden Gehäuseteilen 1 und 2 des Pumpengehäuses festgeklemmt ist. und mit Mitteln 4 für die Hin- und Herbewegung der Membran im Pumpengehäuse.

Die Scheibe 3 (Fig.4) besteht aus flexiblem Material, z. B. aus Gummi. Ihr runder Teil 30 bildet die Memhran. die zwischen den Wänden tt und 21 eingespannt 1st, Dieser Teil ist durch kreisförmige Scheiben 31 und 32 versteift, die zu beiden Seiten der Membran liegen und durch einen Bolzen 33 mit Mutter 34 an der Membran befestigt sind.

S Die Scheibe 3 bildet weiter zwei Lappen 35 und 36 (F i g.4). In der Mitte jedes Lappens ist ein C-förmiger Schlitz angebracht, so daß zwei Klappenventile 38.39 gebildet werden, die um ihre Basis schwenkbar sind. Die Klappe 38 ist größer als die öffnung 15 und frei

IQ beweglich in der öffnung 23, während die Klappe 39 größer als die öffnung 24 und frei beweglich in de./ Öffnung 16 des AuslaQkanals 14 ist. Beide Klappen wirken als Einwegventile bzw. Rückschlagventile für die Ein- und Auslaßöffnungen 15 und 16.

Jeder Gehäuseteil 1. 2 ist napfförmig ausgebildet, d. h. er hat einen Boden mit einer ringförmigen Wand 11 bzw. 21. zwischen denen die Membranscheibe 3 festgeklemmt ist. Zur Befestigung beider Gehäusehälften miteinander dienen Schrauben 28, die Lageraugen 27.

ao je vier an jeder Gehäusehälfte, durchsetzen.

Beide Gehäusehälften haben, wie Fig. 1 in ihrem oberen Teil zeigt, zwei angegossene Teile 43 bzw. 44. Die Teile 43 des Gehäuseteils 1 Hilden Kanäle 13 und 14 und zu diesen führende Rohrstutzen 17, 18. Diese

»5 verlaufen senkrecht zur Mittelachse der Membran, die Kanäle 13,14 parallel zu dieser. Der Kanal 13 mit dem Rohrstutzen 17 bildet den Eintrittskanal, der Kanal 14 mit dem Rohrstutzen 18 den Austrittskanal der Pumpe. Die in der Ebene der Stirnflächen der Wand 11 liegenden Mündungen der Kanäle 13 und 14 sind mit 15 und 16 bezeichnet. Die angegossenen Teile 44 des Gehäuseteils 2 bilden gleichfalls Kanäle 46 und 47, die in Richtung der Kanäle 13,14 verlaufen. Ihre Öffnungen 23,24 decken sich mit den öffnungen 15.16 der Kanäle 13.14, nur ist die öffnung 23 im Durchmesser größer als die öffnung 15. und die öffnung 24 im Durchmesser kleiner als die öffnung 16. Die Kanäle des Gehäuseteiles 2 sind durch öffnungen 25, 26 mit dem mit 20 bezeichneten Pumpraum des Gehäuseteiles 2 verbunden.

Die Schlitze 37 in F i g. 4 haben die Form eines C d. h.. sie bilden annähernd kreisförmige Klappen. Sie können aber auch eine andere Form haben, z. B. eine rechteckige oder keilförmige. In dem letzten Falle können die keilförmigen Klappen mit de; Scheibe an der Schmalseite des Keiles verbunden sein.

Die Scheibe 3 hat eine die Membran 30 umgebende kreisförmige Wulst oder Rippe 41 und weiter kreisförmige Rippen 42, die die Klappen 38 und 39 umgeben. Die Rippen 41 und 42 greifen in kreisförmige Nuten

So der Gehäusehälfte 2 ein und bilden eine Dichtung zwischen den Gehäusehälften 1 und 2, und zwar rings um die Kammer 20 und die Klappenventile 38,39, sie legen außerdem die Scheibe 3 in dem Pumpengehäuse fest. Alternativ können die Rippen auf der anderen Seite der Scheibe 3, d'e die Membran und die Ventillappen bildet, in Nuten der Gehäusehälfte 1 eingreifen oder können auf beiden Seiten der Scheibe 3 angebracht sein. Auch können Rippen an der Gehäusehälfte 1 und/oder an der Gehäusehälfte 2 in Ausnehmungen der Membranscheibe eingreifen oder in diese eingedrückt werden, wenn die Gehäusehälften miteinander verbunden werden.

In den Hohlraum 10 des Gehäuseleiies 1 ist ein Betätigungshebe¹ 4 eingesetzt und an einem Ende mit dem

Bolzen 33 verbunden. Er durchsetzt eine öffnung 45 der Wand 11, in der er schwenkbar gelagert ist. Bei seiner Betätigung wird der Hebel 4 von Hand hin und her bewegt, um die Membran 30 hin und her zu bewe-

gen. Bei jedem Hub des Hebels 4 in der Pfeilrichtung in Fig.2 wird das Ventil 39 nach innen auf die äußere Fläche der Auslaßöffnung 24 gedrückt, schließt diese Öffnung ab und veranlaßt so das Entstehen eines Teilvakuums innerhalb der Kammer 20. Der Unterdruck in der Kammer 20 veranlaßt das Öffnen des Ventiles 38 und das Einströmen von Flüssigkeit in die Kammer 20 durch die Kanäle 13 und 42. Bei der umgekehrten Hubrichtung wird das Klappenventil 38 gegen die öffnung (5 gepieOt Der Überdruck in der Kammer öffnet das Klappenventil 39, wie dies in Fig.3 gezeigt ist. und drückt die Flüssigkeit aus dem Pumpraum in den Auslaßkanal 14.

Die F i g. 5 und 6 zeigen eine doppelwirkende Pumpe, die im wesentlichen ähnlich der Pumpe nach F i g. I bis 4 ist, nur mit der Ausnahme, daß der Gehäuseteil 50 doppelflächig und von zwei Gehäuseteilen 2, 2' und zwei Scheiben 3,3', eine auf jeder Seite, abgedeckt ist. Das Gehäuse 50 bildet mit seiner Wand 11 einen zylindrischen, zentralen Hohlraum 10a für den Antrieb 4a, μ an den gegenüberliegenden Stirnflächen der Wand 11 liegen die Membranen 30.30' an. Die Ein- und Auslaßkanäle 13a und 14a haben öffnungen 15. 16 auf jeder Seite des Gehäuses 50 und stehen in Verbindung mit den Kanälen 46 und 47 jedes Gehäuseteües 2. 2' und as der Rohrstutzen 17a und 18a. Die Ausbildung und Anordnung der Gehäuseteile 2 und 2' und der Scheiben 3, 3' ist identisch mit der an Hand der F i g. 1 beschriebenen. Der Betätigungshebel 4a ist mit beiden Membranen verbunden, um sie in Tandemanordnung zu betäti- gen.

Bei Pumpen wird bei jedem die Membranen nach aufwärts bewegenden Hub des Hebels 4a Flüssigkeit aus der oberen Gehäusehälfte 2 herausgedrückt, dagegen in die untere Gehäusehälfte 2' angesaugt, bei je- dem abwärts gerichteten Hub ist der Vorgang der umgekehrte.

Nach einer alternativen Ausführungsform besteht das Antriebsglied der Membran aus einem elektrisch betätigten hin- und hergehenden Glied, das mit dem Bolzen 33 verbunden ist oder diesen oder einen Teil des Bolzens oder des zentralen Teiles der Membran bildet. Die elektrischen Anschlußleitungen werden an einem geeigneten Punkt aus dem Pumpicngehäuse herausgeführt, z. B. durch die öffnung 45. Die Pumpe, die einfach oder doppeltwirkend sein kann, wird durch Einschalten der elektrischen, das hin- und hergehende Element antreibenden Vorrichtung betätigt, aber in allen übrigen Punkten arbeitet die Pumpe wie zuvor beschrieben. Nach einem anderen Ausführungsbeispicl kann der Bolzen 33 mechanisch angeltrieben werden, z. B. durch eine pneumatische oder hydraulische hin- und hergehende Vorrichtung, aber auch durch eine rotierende, exzentrische Scheibe. Jede Form eines geeigneten Kraftantriebes kann verwendet werden. Die Betiitigungsmittel können in geeigneter Weise in das P'umpengehäuse eingeführt werden, beispielsweise durch die öffnung 45.

Während in F i g. 4 die Klappenventil 39 um ihre unteren Enden abklappbar sind und die Ventilgelenkstellen in der gleichen gedachten graden Linie liegen, können die Gelenke auch rechtwinklig zueinander sein oder parallel, aber die eine oben und die andere unten an ihren zugehörigen Lappen in Fig.4 ansetzen, oder sie können in irgendeiner Anordnung zueinander angebracht sein, um optimale Strömungsverhältnisse zu erreichen.

Die Lappen 35 können nebeneinanderliegen, und das !lanze Pumpengehäuse kann rechtwinklig, elliptisch oder von anderer Form ausgebildet sein, zusammen mit den Ventilen und der Membran, ebenfalls von rechtwinkliger, elliptischer oder von anderer Form.

Die in F i g. 2 und 6 gezeigte Membran hat die Form eines Kegelstumpfes, aber der mittlere Teil kann auch in der Ebene des Flansches liegen, wobei sein Randteil vom Flansch durch eine oder mehrere konzentrische Wellen getrennt ist, oder die ganze Membran kann eine Aneroidform haben, d. h. mit konzentrischen, ringför migen Wellen versehen sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

I 907 Patentansprüche:

1. Membranpumpe mit mindestens zwei Gehäufeteilen mit ebenen Fliehen, zwischen denen eine δ Membran eingespannt ist, wobei »ich im Gehäuse ein teilweise von der Membran abgeschlossener 'und mit einem Ansaugkanal sowie mit einem Druckkanal verbundener Pumpraum befindet und die Kanäle durch einstückig mit der Pumpmembran to ausgebildete Ventilklappen abschließbar sind, die in der Schließstellung in der gleichen Ebene liegen wie die übrigen zwischen den genannten ebenen Flächen eingespannten Membranteile, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen für die *j Ventilklappen (38, 39) jeweils durch eine Schulter gebildet sind, die sich in den Kanälen (13/46,14/47) an deren Obergang (23,24) von einem Gehäuseteil (2 bzw. 1) in den anderen Gehäuseteil (1 bzw. 2) befindet und daß die Pupmenbran (3) an mindestens so einer Seite Rippen (41,42) oder Nuten aufweist, die den Pumpteil (30) der Membran (3) und die Ventilklappen (38, 39) umgeben und die in Nuten oder Rippen eingreifen, die sich in der ebenen Fläche mindestens eines Gehäuseteiles (2) befinden. as

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (41,42) bzw. Nuten kreisförmig sind.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ventilklappen (38,39) umgebenden Membranschli:_e (37) konzentrisch zu den zugeordneten Rippen (42) bzw. Nuten sind.

4. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennv:eichn t, daß die Ventilklappen (38, 39) in seitlichen Lappen (35, 36) der Membran (3) angeordnet sind.