DE1936198A1

DE1936198A1 - Membranpumpe

Info

Publication number: DE1936198A1
Application number: DE19691936198
Authority: DE
Inventors: Ray William Alton
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1968-07-17
Filing date: 1969-07-16
Publication date: 1970-07-30
Also published as: FR2013132A1; GB1239162A

Description

Dipl.-Phys. Leo T h u 1

7000 Stuttgart-Feuerbach
Postfach 155

W.A. Ray - 386

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GmbH, 78OO Freiburg, Hans-Bunte-Str.

Membranpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Arbeit mit flüssigen oder gasförmigen Medien, insbesondere auf eine Pumpe oder einen Kompressor.

Es besteht Bedarf für eine Pumpe guten Wirkungsgrades,die in der Lage ist, das zu behandelnde Medium sauber und rein und nicht von Schmiermitteln verunreinigt zu liefern. Bekannte, Schmiermittel verwendende Pumpen sind in dieser HirBi ent unbefriedigend.

Die Membranpumpe nach der Erfindung, bei der Raum innerhalb eines Gehäuses durch eine biegsame Membran in eine innere und eine äussere Kammer unterteilt ist, ist durch eine evakuierte innere Kammer gekennzeichnet, durch eine Stützplatte für die Membran, durch für die äussere Kammer vorgesehene Einlass- und Auslassventile und durch eine mechanische

die
Vorrichtung, durch die StUtzplatte in eine hin- und hergehende Bewegung versetzbar ist, um ein flüssiges oder gasförmiges Medium von den Einlassventilen zu den Auslassventilen zu pumpen, wobei die Membran von dem niedrigeren Druck in der inneren Kammer zurückgehalten wird und dadurch das Medium mit erhöhtem Wirkungsgrad durch das Einlassventil einsaugt.

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Die Membran wird dabei also ständig in Richtung auf die Stützplatte zu gespannt. Sie hat daher eine hohe Lebensdauer. Einen ungewöhnlich hohen Wirkungsgrad verleiht das Vakuum der Pumpe dadurch, daß die Membran während des Einlasshubes von dem Vakuum vollständig ausgedehnt wird.

Vorteilhafterweise weist die Stützplatte für die Membran eine Krümmung auf, die mit denjenigen der Membran und der inneren Oberfläche des. Gehäuses korrespondiert. Dadurch wird das Medium mit dem höchstmöglichen Wirkungsgrad abgesaugt.

Zur Steigerung der Wirksamkeit des Einlasses kann an der Stützplatte oder an einem Einlassventil oder an beiden Teilen ein Magnet vorgesehen sein. Dieser öffnet, das Einlassventil, sobald die Pumpe am Ende ihres Arbeitshubes angelangt ist.

an Hand
Die Erfindung wird nun näher der Zeichnungen erläutert, die lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellen.

Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch eine gemäss der Erfindung aufgebaute Pumpe;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Pumpe nach der Linie II - II der Fig. 1;

■ die

Fig. 5 ist ein Schnitt durch Pumpe nach der Linie III - III

der Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Pumpe nach der Erfindung mit 10 bezeichnet. Sie weist ein aus den drei Teilen 11, 12 und IJ bestehendes Gehäuse auf. Diese Teile sind mittels nicht gezeichneter Bolzen miteinander verbunden. Zwischen den Gehäuseabschnitten 11, 12 und 15 sind Membranen 14 und 15 eingefügt. Für die Membranen 14 und 15 sind Stützplatten 16 bzw. 17 vorgesehen. Falls gewünscht_; können die Membranen auf ihren Stützplatten lose angebracht sein. Die Stutzplatten 16 und 17 werden von einem Exzenter l8, der von einer Riemenscheibe 19 angetrieben wird, hin-und herbewegt. Die Riemenscheibe^ 19 kann, wie aus

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Fig. 3 hervorgeht, über einen Gurtantrieb 4l von einem Elektromotor 40 her angetrieben sein.

Die Membran 14 ist derart zwischen den Gehäuseabschnitten 11 und 12 angeordnet, daß sie einen Raum oder eine äußere Kammer von einer inneren Kammer trennt. Auf die gleiche Weise läßt die Membran 15 eine äußere Kammer 22 Entstehen« Die Kammer 20 besitzt ein Einlaßventil 23 und ein Auslaßventil 24, die Kammer 22 ein Einlaßventil 25 und ein Auslaßventil 26. Die Einlaßventile 23 und 25 sind mittels der Blattfedern 27 und durch Federvorspannung geschlossen. Den Einlaßventilen sind Luftfilter 29 und 30 vorgeordnet. Der Pumpenausgang ist durch eine Gewindebohrung 31 angedeutet.

Mit Ausnahme eines von dem Einlassventil 25 getragenen Körpers 34, eines an der Stützplatte 16 angebrachten Permanentmagneten 36 und eines an der Stützplatte 17 befindlichen Permanentmagneten 37 besteht die Pumpe vorzugsweise aus nichtmagnetischen Stoffen. Die Magnete 34 und 36 können ebenso wie die Magnete und 37 axial polarisiert sein. Die Magnete 34 und 36 sind so gerichtet, daß sie einander anziehen. Dasselbe gilt fürbie Magnete 35 und 37·

Der Umstand, daß die innere Kammer 2leine Vakuumkammer ist, ist ein wesentliches Mermal einer Pumpe nach der Erfindung. Es kann sich um ein permanentes Vakuum handeln, oder es kann zur Aufrechterhaltnng eines Vakuums eine Hilfspumpe vorhanden sein, wie dies beschrieben werden wird.

Im Betrieb der Pumpe 10 versetzt der Exzenter l8 die Stützplatten 16 und 17 in eine hin- und hergehende Bewegung, so daß das Medium, z.B. Luft, abwechselnd aus den Auslassventilen 24 und 26 herausgepumpt wird. Dabei spannt das Vakuum in der inneren Kammer 21 die Membranen 14 und 15 ständig in der gleichen Richtung. Es drückt die Membranen'14 und 15 dicht gegen die Stützplatten l6 und 17. Befindet sich der Magnet 37 in der

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gezeichneten Stellung, so überwindet er die Kraft der Feder und den Druck innerhalb der Kammer 22 und öffnet das Ventil 25· Der entsprechende Vorgang spielt sich ab, wenn sich die Stüztplatte 16 ganz links befindet.

Ein Vorteil einer Pumpe nach der Erfindung besteht darin, daß das Vakuum in der Kammer 21 die Membranen 14 und 15 ständig in der gleichen Richtung spannt. Die Membranen besitzen daher eine lange Lebensdauer. Die Pumpe besitzt einen ungewöhnlich hohen Wirkungsgrad, weil das Vakuum in der Kammer 21 die Membran während des Einlasshubes ausdehnt, wodurch auf die durch die Ein]sBsventil/e eintretende Luft ein maximaler Sog ausgeübt wird. Dieser Umstand verleiht der Pumpe den ungewöhnlich hohen Wirkungsgrad.

Nach einer Weiterbildung der Pumpe nach der Erfindung weisen die Stützplatten eine Krümmung auf, die der Krümmung des Gehäuses angepasst ist. So besitzt die Stützplatte l6 beispielsweise bei 38 eine Krümmung, die an die Krümmung 39 des Gehäuseabschnittes 11 angepasst ist. Auch dies trägt zu einem hohen Wirkungsgrad der Pumpe bei. Der Teil der äusseren Kammern 20 und 22, der die Einlassventile 23 und 25 umgibt, ist so klein wie möglich gehalten. Das Absaugen der Luft gestaltet sich daher sehr wirkungsvoll.

Nach einer anderen Weiterbildung der Pumpe nach der Erfindung öffnen am Ende des Arbeits-hubes der Pumpe Magnete 36 und 37 die Einlassventile 23 und 25. Dadurch wird der Eintritt von Luft durch die Einlassventile 32 und 33 entgegen den Kräften der Blattfedern27 und 28 ermöglicht.

Wie bereits erwähnt, kann es sich bei dem Vakuum in der Kammer um ein permanentes Vakuum handeln. Es kann aber auch durch eine Pumpe erzeugt werden. Eine solche Pumpe ist in den Zeichnungen bei 42 angedeutet. Der Exzenter l8 betätigt die Pumpe fä. 42 gleichzeitig mit den Platten l6 und 17.

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Die Pumpe 42 weist einen Zylinder 43 mit Querbohrungen 44, durch die sich der Exzenter l8 erstreckt, auf. Im Zylinder wird ein Kolben 45 hin- und herbewegt. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, weist der Zylinder 43 Längsschlitze 46 und 47 auf, durch die die Luft in die Pumpe 42 eintritt. Sie wird dann von der Pumpe 42 durch ein Absperrventil 48 üblicher Bauart herausgedrückt. Anschliessend wird sie durch ein Rohr 50 und einen losen Verschluß 49 herausgepumpt. Etwaiges öl in der Kammer wird durch einen elastischen Verschluss 51 dorthin zurückgetrieben.

Es ist für den Fachmann klar, daß die beschriebene Bauform in manigfaltigerweise geändert und modifiziert werden kann, ohne daß damit dfer Rahmen der Erfindung verlassen werden würde. So kann zur Erzwingung der hin- und hergehenden Bewegung der Stützplatten 16 und 17 beispielsweise jeder beliebige Antriebsoder andere Mechanismus verwendet werden. So können für diesen Zweck Elektromagnete eingesetzt werden.

Für die Membranen ist freie Beweglichkeit wünschenswert. Zur

Erzielung eines höheren Druckes oder eines grösseren Volumens können 2 oder mehr Pumpen nach der Erfindung in Reihe oder parallel eingesetzt werden. Die Anwendbarkeit der Pumpe 10 ist nicht auf das Pumpen von Luft beschränkt.Sie kann für das Pumpen jedweden Gases oder von Flüssigkeit eingesetzt werden.

Die Kammer 21 kann ohne öl^ arbeiten oder öl bis zu einem gewissen Stand enthalten.

In der vorangegangenen Beschreibung war sowohl in Bezug auf die Einlassventile als auch auf die Stützplatten von Magneten die Rede. Wenn bei einem Einlassventil ferromagnetisches Material verwendet wird, braucht nur ein StUtzplattenmagnet vorhanden zu sein. Umgekehrt gilt dasselbe.

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Die beschriebene Pumpe 10 weist zwei Membranen auf. Eine Pumpe nach der Erfindung kommt aber auch mit nur einer Membrane

Die Krümmung der Stutzplatte l6 bei 38 ist kein zwingendes Merkmal für eine Pumpe nach der Er findung, Das gleiche gilt für die Art, wie die Kammer 21 evakuiert wird und für die Verwendung von Magneten bei den Stützplatten und bei den Einlassventilen. Ferner können die Magneten bei Verdrängungskolbenpumpen angewendet werden.

Auch andere Änderungen und Modifikationen der Erfindung bieten sich dem Fachmann an. Die Auswahl der für die Erläuterung der

en,
Erfindung herangezogeryBauform für eine Pumpe nach der Erfindung ist also nicht als Begrenzung des Wesens der Erfindung anzusehen.

9 Ansprüche

3 Bl. Zeichnungen, 3 Fig.

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Claims

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Patentansprüche

( 1.jMembranpumpe, bei der der Raum innerhalb eines Gehäuses durch eine biegsame M&ibran in eine innere und eine äussere Kammer unterteilt ist, gekennzeichnet durch eine evakuierte, innere Kammer (21), durch eine Stützplatte (16, 17) für die Membran (l4, 15)* durch für die äussere Kammer (20, 22) vorgesehene Einlass- und Auslassventile (25 bis 26) und durch eine mechanische Vorrichtung (Exzenter l8), durch die die Stützplatte in eine hin- und hergehende Bewegung versetzbar ist, um ein flüssiges oder gasförmiges Medium von den Einlassventilen zu den Auslassventilen zu pumpen, wobei die Membran von dem niedrigeren Druck in der inneren Kammer zurückgehalten wird und dadurch das Medium mit erhöhtem Wirkungsgrad durch das Einlassventil einsaugt..

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran und die Stützplatte jeweils aus zwei Teilen (14, 15 bzw. 16, 17) bestehen und somit zwei äussere Kammern (20, 22) vorhanden sind und dass die Stützplattenteile von der mechanischen Vorrichtung (l8) derart in hin- und hergehende Bewegung versetzbar sind, dass jeweils das Einlassventil für eine der beiden äusseren Kammern öffnet, während sich dasjenige für die andere sehliesst und umgekehrt, so dass das Medium abwechselnd aus den äusseren Kammern herausgepumpt wird.

5. Membranpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, das die mit den Membranen in Berührung stehenden Oberflächen der Stützplatten derart gestaltet sind, dass sie die Membranen mit gleichförmigem Druck gegen die innere Oberfläche des Gehäuses im Bereich der äusseren Kammern drücken, so dass das Medium wirksam einge saugt wird.

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4. Membranpumpe nach Anspruch 1 bis ~5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen eine gleichmässige Dicke haben, dass die Gehäuseteile im Bereich der den Membranen zugeordneten Kammern eine tellerförmige innere Oberfläche aufweisen, die in einem

. grösseren mittleren Teil flach und an ihrem Umfang in Richtung auf die innere Kammer zu konkav ist, und dass die Stützplatten eine Krümmung besitzen, durch die ihre Oberfläche an diejenige der äusseren Kammern angepasst ist.

5. Membranpumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einlass/entile (2j5, 25) in den zusammen mit den entsprechenden Stützplatten (l6, 17) die äusseren Kammern (20, 22) umschliessenden Gehäuseteilen (11, 13) befinden und dass sie mit sie geschlossen haltenden Blattfedern (27, 28) ausgerüstet sind.

6. Membranpumpe nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stützplatte oder das zugehörige Einlassventil einen Magneten trägt, derjenige der beiden Teile, der gegebenenfalls keinen Magneten trägt, mit einem Stück aus ferromagnetischem Material ausgerüstet ist, so dass das Einlassventil geöffnet wird, sobald die zugeordnete Stützplatte den minimalen Abstand von der inneren Oberfläche des Gehäuseteiles der äusseren Kammer einnimmt, also am Ende des Arbeitshubes der Pumpe, und dass das Gehäuse aus nichtmagnetischem Material besteht.

7. Membranpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassventile dazu ausgerüstet sind, durch von ihnen und von den ihnen zugeordneten Stützplatten getragene Stücke aus ferromagnetischem Material geöffnet zu werden, und dass der Magnet in jedem Falle eine ausreichende Anziehungskraft besitzt, das Jeweilige Einlassventil entgegen dem Druck in den äusseren Kammern und entgegen der Kraft der Federn zu öffnen, wenn sich die zugeordnete Stützplatte in einer dem Ende des Arbeitshubes der Pumpe entsprechenden Stellung befindet.

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8. Membranpumpe nach Anspruch 6 und J, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassventile dazu eingerichtet sind, durch ein an der zugeordneten Stützplatte befindliches Stück aus ferromagnetischem Material geöffnet zu werden, und dass die Feder jedes Einlassventils stark genug ist, um die magnetische Anziehungskraft zu überwinden.

9· Membranpumpe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Evakuierung der inneren Kammer (21) eine Vakuumpumpe (42) vorhanden ist, die im Zusammenhang mit den Stützplatten angetrieben wird.

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