DE19638722C1

DE19638722C1 - Double diaphragm pump for solvents, acids, alkaline solutions

Info

Publication number: DE19638722C1
Application number: DE19638722A
Authority: DE
Inventors: Dirk Budde
Original assignee: Almatec Maschinenbau GmbH
Current assignee: PSG Germany GmbH
Priority date: 1996-09-21
Filing date: 1996-09-21
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2016-09-22

Abstract

The pump has a central housing (2) with two product chambers (3), and two diaphragms (4) to seal the product chambers relative to pressure medium chambers (5). A coupling rod (6) extends through the product chambers to connect the diaphragms. The rod is sealed relative to the chambers, by a contact-free seal with sealing ribs (7). A control block (8) alternately charges the medium chambers with pressure medium. The sealing ribs have a triangular profile and may be located on the inside of a sealing socket (15). A sealing sleeve (14) is located on the coupling rod. The ribs consists of thermoplastic fluoride materials.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Doppelmembranpumpe mit einem Zentralgehäuse, zwei Produktkammern, zwei die Produktkammern gegen Druckmittelkammern abdichtenden Membranen, einer die beiden Membranen verbindenden Kop pelstange und einem Steuerblock zum wechselseitigen, ge steuerten Beaufschlagen der Druckmittelkammern mit Druckmittel.The invention relates to a double diaphragm pump with a central housing, two product chambers, two die Sealing product chambers against pressure medium chambers Membranes, a Kop connecting the two membranes pelstange and a control block for mutual, ge controlled loading of the pressure medium chambers with Pressure medium.

Derartige Doppelmembranpumpen dienen zum Fördern von hochreinen Flüssigkeiten wie Säuren, Laugen und Lösungs mitteln, insbesondere in der Halbleiterindustrie. Sie besitzen den Vorteil, daß nur wenige mit beweglichen Elementen in Verbindung stehende Dichtungen notwendig sind und daß dementsprechend nur eine geringe Menge an Verschleißpartikeln erzeugt wird, die zu Verunreinigun gen des zu fördernden Produktes führen. Weitere Vorteile solcher innendurchströmter Pumpen liegen darin, daß nur eine geringe Oberfläche dem zu fördernden Produkt ausge setzt ist und insbesondere nur ein mit dem Produkt in Berührung stehendes Gehäuseteil mit geringer Abmessung erforderlich ist.Such double diaphragm pumps are used to pump high-purity liquids such as acids, bases and solutions agents, especially in the semiconductor industry. she have the advantage that only a few with movable Element-related seals required are and accordingly only a small amount of Wear particles are generated that lead to contamination lead to the product to be funded. Other advantages such internally flowed pumps are that only a small surface of the product to be conveyed sets and in particular only one with the product in Touching housing part with small dimensions is required.

Eine derartige Doppelmembranpumpe ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 33 10 131 bekannt. Bei dieser Dop pelmembranpumpe liegen die Druckmittelkammern im Bereich zwischen den Membranen, während die Produktkammern au ßerhalb liegen. Der Steuerblock ist parallel zur Achse der Koppelstange ausgerichtet, die Koppelstange zwischen zwei stabilen Endstellungen hin- und herbewegt wirdSuch a double diaphragm pump is from the German Laid-open specification 33 10 131. At this dop diaphragm pump, the pressure medium chambers are in the area between the membranes, while the product chambers au lie outside. The control block is parallel to the axis the coupling rod aligned, the coupling rod between two stable end positions is moved back and forth

Nachteilig ist bei diesem Aufbau der Strömungsverlauf des zu fördernden Produktes, das um den Steuerblock mit den Membranen und der Koppelstange herumgeführt werden muß. Dadurch entsteht eine verhältnismäßig große pro duktberührte Oberfläche, und zwischen Ein- und Auslaß sind vier Strömungsrichtungsänderungen notwendig. Dar über hinaus ist eine Reihe von Dichtungen notwendig, die den gesamten Aufbau kompliziert und temperaturänderungs empfindlich machen. Bei dadurch bedingten Störungen des Pumpmechanismus ist dann möglicherweise eine vollstän dige Demontage einschließlich der produktberührten Teile erforderlich.The flow pattern is disadvantageous in this construction of the product to be funded, which is around the control block the membranes and the coupling rod got to. This creates a relatively large pro product-touching surface, and between inlet and outlet four changes in flow direction are necessary. Dar In addition, a number of seals are necessary the whole structure complicated and changing temperature make sensitive. In the event of disturbances of the The pump mechanism may then be complete disassembly including the parts in contact with the product required.

Bei einer aus der deutschen Patentschrift 41 36 805 be kannten Doppelmembranpumpe ist die Anordnung der Pro dukt- und Druckmittelkammern umgekehrt, die Anzahl der Strömungsrichtungsänderungen demnach geringer. Um ein Abdichten der Koppelstange gegenüber den mit wechselnden Drücken beaufschlagten Produktkammern zu vermeiden, sind die beiden Membranen nicht mit einer innenliegenden Kop pelstange verbunden, sondern außen herum mit Hilfe einer zwischen Kolbenstangen der Membranen verlaufenden bügel förmigen Außenverbindung. Daher sind die beiden einander gegenüberliegenden Produktkammern innerhalb des Zentral gehäuses völlig voneinander getrennt, so daß eine Dich tung nicht erforderlich ist.In one be from German patent 41 36 805 known double diaphragm pump is the arrangement of the Pro duct and pressure medium chambers vice versa, the number of Flow direction changes are therefore less. To a Sealing the coupling rod against that with changing Avoid pressurized product chambers the two membranes do not have an internal cop pel rod connected, but outside around with the help of a bracket running between the piston rods of the diaphragms shaped external connection. Therefore, the two are each other opposite product chambers within the central housing completely separate from each other, so that you tion is not required.

Als wesentlicher Nachteil ergibt sich bei dieser Pumpe, daß eine zu große Zahl von Bauelementen notwendig und die Konstruktion daher zwangsläufig sehr kompliziert ist. Weiterhin sind die Lagerungen des Systems aus Mem branen und Außenverbindung zusätzlich radial belastet, so daß sie stabiler als bei einer Pumpe mit innen ange ordneter Koppelstange sein müssen. Schließlich ist der Montageaufwand wesentlich höher.The main disadvantage of this pump is that that too many components are necessary and the construction is therefore inevitably very complicated is. Furthermore, the bearings of the system from Mem branches and external connection additionally loaded radially, so that they are more stable than a pump with the inside orderly coupling rod must be. After all, that is Installation effort significantly higher.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Doppel membranpumpe zu schaffen, bei der die Anzahl der Strö mungsrichtungsänderungen und die Reibungsverluste an der sich hin- und herbewegenden Koppelstange minimal sind.The invention is based on the problem of a double to create a diaphragm pump in which the number of currents changes in direction and the friction losses on the floating coupling rod are minimal.

Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird dadurch gelöst, daß die Produktkammern einander gegenüberliegen und die Koppelstange zwischen den Produktkammern ver läuft. Dadurch entfallen zusätzliche Strömungsrich tungsänderungen, jedoch ist eine Dichtung für die sich hin- und herbewegende Koppelstange gegenüber den Pro duktkammern erforderlich. Diese Dichtung weist Dich tungsrippen auf, die berührungslos der Oberfläche der sich hin- und herbewegenden Koppelstange, vorzugsweise mit einer engen Toleranz gegenüberliegen. Ohne daß es also zu einer Berührung zwischen der Oberfläche der Kop pelstange und den Dichtungsrippen kommt, ergeben sich so Drosselstellen zwischen den Dichtungsrippen und der Oberfläche der Koppelstange. Gleichzeitig befindet sich zwischen jeweils benachbarten Dichtungsrippen eine Kam mer, in der es zu Verwirbelungen kommt. Durch die damit verbundene Geschwindigkeitserhöhung im Bereich der Dich tungsrippen und die sich anschließende Verwirbelung in den Kammern wird Stufe um Stufe der Druck von der unter höherem Druck stehenden Produktkammer zu der mit niedri gerem Druck beaufschlagten Produktkammer abgebaut. Es ergibt sich eine effektive Dichtung, ohne daß durch Rei bung Verschleißpartikel erzeugt werden, die das zu för dernde Produkt verunreinigen würden.This will solve the technical problem outlined above solved that the product chambers are opposite each other and ver the coupling rod between the product chambers running. This eliminates additional flow direction changes, however, is a seal for itself floating coupling rod opposite the pro duct chambers required. This seal shows you ridges on the non-contact surface of the floating coupling rod, preferably with a close tolerance. Without it that is, a contact between the surface of the head pel rod and the sealing ribs, result Throttling points between the sealing ribs and the Surface of the coupling rod. Is at the same time a cam between each adjacent sealing rib wherever turbulence occurs. Through that associated speed increase in the area of you tion ribs and the subsequent swirling in the chambers will gradually drop the pressure from the bottom higher pressure product chamber to the low pressure lower pressurized product chamber. It there is an effective seal without Rei Exercise wear particles are generated, which lead to the would contaminate the product.

Die Dichtungsrippen sind vorzugsweise an der Innenseite einer im Zentralgehäuse angeordneten Dichtungsbuchse an geordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sich bei einer Umrüstung der Pumpe, beispielsweise für andere Maximaldruckunterschiede, die Anzahl der Dichtungsrippen durch Auswechseln der Buchse gegen eine mit Dichtungs rippen anders bestückte Buchse ändern läßt, ohne daß das Zentralgehäuse der Doppelmembranpumpe verändert werden muß. Erfindungsgemäß kann auch die den Dichtungsrippen gegenüberliegende Oberfläche durch eine auf die Koppel stange aufgesetzte Dichtungshülse geschaffen werden. Da durch ergeben sich dieselben Vorteile, wie sie zuvor in bezug auf die Dichtungsbuchse beschrieben worden sind. Die Koppelstange braucht nicht vollständig aus korrosi onsbeständigem Material zu bestehen.The sealing ribs are preferably on the inside a sealing bush arranged in the central housing orderly. This arrangement has the advantage that at retrofitting the pump, for example for others Maximum pressure differences, the number of sealing ribs by replacing the socket with one with a seal can change ripped bushing changed without that Central housing of the double diaphragm pump can be changed got to. According to the invention, the sealing ribs can also opposite surface through a on the paddock rod attached sealing sleeve can be created. There This gives the same advantages as previously in have been described with respect to the sealing bush. The coupling rod does not need to be made entirely of corrosive onsistant material.

Die Dichtungshülse und die Dichtungsbuchse sind leicht auswechselbar; die erfindungsgemäße Doppelmembranpumpe läßt sich daher ohne besondere Spezialkenntnisse demon tieren und warten.The sealing sleeve and the sealing bush are light interchangeable; the double diaphragm pump according to the invention can therefore be demonized without special knowledge animals and wait.

Um mit der erfindungsgemäßen Dichtung einen typischen maximalen Druckunterschied zwischen den Produktkammern von ca. 7 bar abzufangen, sind beispielsweise 9 Dich tungsrippen erforderlich, so daß an jeder Dichtungsrippe ein Druckabfall von ca. 0,8 bar auftritt. Dadurch ist der maximale, an jeder Dichtungsrippe auftretende Druck abfall begrenzt und die Verwendung von Fluorthermopla sten als Werkstoff für die Dichtung möglich. Dadurch können Metalle als Werkstoffe für die Dichtung vermieden werden, die in der Regel eine nicht ausreichende Korro sionsbeständigkeit aufweisen und durch Metallionenemmis sionen zur Verunreinigung des zu fördernden Produktes beitragen.To a typical with the seal according to the invention maximum pressure difference between the product chambers to catch from about 7 bar, for example, 9 you tion ribs required so that on each sealing rib a pressure drop of approx. 0.8 bar occurs. This is the maximum pressure that occurs at each sealing rib limited waste and the use of fluorothermopla most possible as a material for the seal. Thereby can avoid metals as materials for the seal that are usually an insufficient corro Resistance to ionization and metal ion emissions sions to contaminate the product to be conveyed contribute.

Da die erfindungsgemäße Dichtung auch gegenüber Gasen wirkt, verfügt die Doppelmembranpumpe auch ohne glei tende Dichtung über ein gutes Trockenansaugvermögen. Weiterhin bewirkt die Dichtung einen weicheren Übergang von der Ansaug- zur Förderphase der Membrane und damit eine geringere Pulsation.Since the seal according to the invention also against gases works, the double diaphragm pump also has no sealing with good dry suction capacity. The seal also creates a smoother transition from the suction to the delivery phase of the membrane and thus a lower pulsation.

Die erfindungsgemäße Doppelmembranpumpe erfüllt die sehr hoch gesteckten Anforderungen der Halbleiterindustrie hinsichtlich der Partikelerzeugung, Trockenlauffähig keit, Wartungsfreiheit und Temperaturbelastbarkeit bis zu 180°C ohne die Verwendung von Metallen.The double diaphragm pump according to the invention fulfills this very much high demands of the semiconductor industry with regard to particle generation, dry running speed, freedom from maintenance and temperature resistance up to to 180 ° C without the use of metals.

Im folgenden wird die Erfindung aufgrund eines Ausfüh rungsbeispieles anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:In the following the invention is based on an embodiment Example explained approximately with reference to the drawing. In the drawing shows:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Doppelmembranpumpe im Querschnitt und Fig. 1 shows a double diaphragm pump according to the invention in cross section and

Fig. 2 einen Ausschnitt des in Fig. 1 dargestellten Querschnitts, mit der Dichtung im Detail. Fig. 2 shows a detail of the cross section shown in Fig. 1, with the seal in detail.

Die Doppelmembranpumpe 1 weist ein Zentralgehäuse 2 auf, in dem koaxiale Produktkammern 3 angeordnet sind, die mittels jeweils einer Membran 4 gegenüber einer Druckmittelkammer 5 abgeschlossen sind. Weiterhin ver bindet eine Koppelstange 6 die beiden Membranen 4 mit einander. Die Produktkammern 3 sind auf den einander ge genüberliegenden Seiten der Membranen 4 angeordnet, so daß sich die Koppelstange 6 durch die Produktkammern 3 erstreckt. Die Koppelstange 6 ist mit Hilfe einer Dich tung 7 gegenüber den beiden Produktkammern 3 abgedich tet. Schließlich dient ein Steuerblock 8 einem wechsel seitigen, gesteuerten Beaufschlagen der Druckmittelkam mern 5 mit Druckmittel.The double diaphragm pump 1 has a central housing 2 in which coaxial product chambers 3 are arranged, each of which is sealed off from a pressure medium chamber 5 by means of a diaphragm 4 . Furthermore, a coupling rod 6 binds the two membranes 4 together . The product chambers 3 are arranged on the mutually opposite sides of the membranes 4 , so that the coupling rod 6 extends through the product chambers 3 . The coupling rod 6 is tet with a device 7 sealed against the two product chambers 3 . Finally, a control block 8 serves an alternating, controlled application of pressure medium chamber 5 with pressure medium.

Dieser Steuerblock 8 befindet sich in einem benachbart zum Zentralgehäuse 2 angeordneten Gehäuseteil 9; er weist einen Steuerschieber 10 auf, der mittels einer Be tätigungsstange 11 von der Bewegung der Membranen 4 ge steuert wird. Der Steuerblock 8 kann dabei insgesamt wie in der deutschen Patenschrift 41 06 180 beschrieben aus gestaltet sein.This control block 8 is located in a housing part 9 arranged adjacent to the central housing 2 ; it has a control slide 10 which is actuated by means of an actuating rod 11 from the movement of the membranes 4 ge. The control block 8 can be designed as a whole as described in German patent specification 41 06 180.

Die erfindungsgemäße Dichtung 7 weist Dichtungsrippen 12 auf, die mit nur einem sehr geringen Abstand der Ober fläche eines Abschnittes 13 der Koppelstange 6 oder - wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt - einer Dichtungs hülse 14 gegenüberliegen. Die Dichtungshülse 14 ist an der Koppelstange 6 zwischen den Membranen 4 befestigt. Die Dichtungsrippen 12 sind kreisförmig ausgebildet, und es ergibt sich an jeder Dichtungsrippe 12 über den ge samten Umfang der Dichtungshülse 14 ein gleichmäßig breiter Ringspalt, wenn die notwendigen geringen Tole ranzen eingehalten werden. The seal 7 according to the invention has sealing ribs 12 , the surface of a portion 13 of the coupling rod 6 or - as shown in FIGS . 1 and 2 - with a sealing sleeve 14 with only a very small distance from the upper surface. The sealing sleeve 14 is attached to the coupling rod 6 between the membranes 4 . The sealing ribs 12 are circular in shape, and there is a uniformly wide annular gap on each sealing rib 12 over the entire circumference of the sealing sleeve 14 if the necessary small tolerances are observed.

Die Dichtungsrippe 12 besitzt einen dreieckigen Quer schnitt; ihre Flanken können jedoch auch konvex oder konkav gebogen sein. Die Dichtungsrippen befinden sich an der Innenseite einer im Zentralgehäuse 2 angeordneten Dichtungsbuchse 15; sie liegen der Oberfläche der Dichtungshülse 14 direkt gegenüber. Sowohl die Dich tungshülse 14 als auch die Dichtungsbuchse 15 sind als separate, leicht austauschbare Elemente ausgestaltet.The sealing rib 12 has a triangular cross section; however, their flanks can also be convex or concave. The sealing ribs are located on the inside of a sealing bush 15 arranged in the central housing 2 ; they lie directly opposite the surface of the sealing sleeve 14 . Both the device sleeve 14 and the sealing bush 15 are designed as separate, easily replaceable elements.

Die Anzahl der Dichtungsrippen 12 ist auf das verwendete Material abgestimmt, damit die maximale über jeder Dich tungsrippe 12 abfallende Druckdifferenz nicht größer ist, als durch das Material und die Form der Dichtungs rippe 12 ausgehalten werden kann. Als bevorzugte Mate rialien für die Dichtungsrippen 12 können daher Fluor thermoplaste verwendet werden.The number of sealing ribs 12 is matched to the material used, so that the maximum tung rib on each log 12 falling pressure difference is not greater than through the material and the shape of the sealing rib can be endured 12th Fluorine thermoplastics can therefore be used as preferred materials for the sealing ribs 12 .

Claims

1. Double diaphragm pump with

- a central housing ( 2 ),
- two product chambers ( 3 ),
- two membranes ( 4 ) sealing the product chambers against pressure medium chambers ( 5 ),
- A coupling rod ( 6 ) connecting the two membranes ( 4 ) and passing through the product chambers,
- The coupling rod against the two product chambers non-contact sealing gasket ( 7 ) and
- A control block ( 8 ) for mutually acting on the pressure medium chambers with pressure medium.

2. Double diaphragm pump according to claim 1, characterized in that the sealing ribs ( 7 ) have a triangular cross section.

3. Double diaphragm pump according to claim 1 or 2, characterized in that a sealing sleeve ( 14 ) is arranged on the coupling rod ( 6 ).

4. Double diaphragm pump according to one of claims 2 to 3, characterized in that the sealing ribs ( 12 ) on the inside of a sealing bush ( 15 ) are arranged.

5. Double diaphragm pump according to one of claims 2 to 4, characterized by eight to ten sealing ribs ( 7 )

6. Double diaphragm pump according to claim 5, characterized in that the sealing ribs ( 12 ) are made of fluorine thermoplastics.