DE19952612A1

DE19952612A1 - Membranpumpe

Info

Publication number: DE19952612A1
Application number: DE19952612A
Authority: DE
Inventors: Deenakar Rao
Original assignee: Sp Juergen Schwarzer U Co GmbH
Current assignee: Sp Juergen Schwarzer U Co GmbH
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-05-03

Abstract

Die Membranpumpe weist ein Gehäuse (1) auf, das mit einem Fluideinlaß und einem Fluidauslaß versehen ist. Das Gehäuse (1) bildet eine Membrankammer (8), die über gegenläufig arbeitende Rückschlagventile mit dem Fluideinlaß und dem Fluidauslaß verbunden ist. Eine die Membrankammer (8) begrenzende Membran (9) ist zentral mit einem hin- und herbewegbaren Antriebselement (12) verbunden, wobei letzteres von einem Motor (6) betätigt wird. Die Membran (9) ist als Formteil ausgebildet und weist einen umlaufenden Wulst (10) auf, der formschlüssig und abdichtend im Gehäuse (1) eingespannt ist. Ferner ist an die Membran (9) ein zentrales Kupplungsstück (11) angeformt, welches in Steckverbindung mit dem Antriebselement (12) steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit

- einem Gehäuse, das einen Fluideinlaß und einen Fluidaus laß aufweist,
- einer im Gehäuse angeordneten Membrankammer, die über gegenläufig arbeitende Rückschlagventile mit dem Fluideinlaß und dem Fluidauslaß verbunden ist,
- einer die Membrankammer begrenzenden Membran, die vor zugsweise zentral mit einem hin- und herbewegbaren Antriebsele ment verbunden ist, und
- einem am Gehäuse befestigten Motor zum Betätigen der An triebsstange.

Derartige Pumpen, wie sie aus der Praxis bekannt sind, eig nen sich insbesondere als Mini-Dosierpumpen für Flüssigkeiten. Sie können auf einen Arbeitsbereich von wenigen 100 ml pro Mi nute bei einem Gegendruck von unter 1 bar eingestellt werden. Ein bevorzugter Arbeitspunkt liegt bei 220 ml pro Minute und 0,7 bar. Die Abmessungen sind entsprechend klein.

Häufig benötigt man derartige Dosierpumpen in großen Stück zahlen. Dementsprechend spielen die Herstellungskosten eine we sentliche Rolle. Es wurde gefunden, daß die bekannten Dosier pumpen diesbezüglich noch verbesserungsfähig sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Her stellungskosten der Membranpumpen zu vermindern.

Zur Lösung dieser Aufgaben ist die Membranpumpe der ein gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Membran als Formteil mit einem umlaufenden Wulst ausgebil det ist, wobei der Wulst am Rande der Membrankammer formschlüs sig und abdichtend im Gehäuse eingespannt ist.

Bisher war es üblich, die Membran als Stanzteil auszubil den. Bei der Montage ergaben sich dann Schwierigkeiten, die Membran zuverlässig auf ihren Dichtsitz zu zentrieren. Derar tige Schwierigkeiten werden durch den formschlüssigen, selbst zentrierenden Eingriff des Membranwulstes am Rande der Membran kammer vermieden. Dies führt zu einer deutlichen Verkürzung der Montagezeit, ganz abgesehen davon, daß die Funktionssicherheit der Pumpe erhöht wird, da keine mangelhafte Abdichtung der Mem brankammer auftreten kann.

In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung wird vorge schlagen, daß die Membran einteilig mit einem Kupplungsstück ausgebildet ist, welches in Steckverbindung mit dem Antriebs element steht. Mit dieser Steckverbindung wird ein wesentlicher weiterer Vorteil erzielt. Die Steckverbindung ist rasch und oh ne Aufwand zu montieren. Bisher war es erforderlich, die Membran mit der Stirnfläche des Antriebselements zu verschrau ben, und zwar unter Zwischenschaltung einer starren Druck platte. Eine derartige Konstruktion ist nicht nur aufwendig in der Montage, sondern benötigt auch eine Vielzahl von Einzeltei len, die bei der als Formteil ausgebildeten Membran entfallen. Erwähnt sei ferner, daß die bei den bekannten Konstruktionen erforderliche Schraube Korrosionsprobleme hervorrufen kann, und zwar insbesondere dann, wenn aggressive Fluide dosiert werden müssen. Gegebenenfalls wird der Einsatz teurer Sondermate rialien erforderlich.

Eine ganz besonders einfache Steckverbindung zwischen der Membran und dem Antriebselement ergibt sich dadurch, daß das Kupplungsstück der Membran als Muffe mit einem umlaufenden In nensteg ausgebildet ist und daß das Antriebselement eine Hin terschneidung für den Eingriff des Innenstegs der Muffe auf weist. Die zwangsläufig vorgegebene Elastizität des Membranma terials wird also nutzbar gemacht.

Eine besonders kostengünstige Konstruktion ergibt sich da durch, daß die Membrankammer von einer Zwischenplatte des Gehäuses gebildet wird, die die Rückschlagventile enthält und zwischen einem den Fluideinlaß und den Fluidauslaß bildenden Deckel und einem Gehäuseunterteil eingespannt ist, wobei der Wulst der Membran zwischen der Zwischenplatte und dem Gehäuse unterteil eingespannt ist. Diese Konstruktion benötigt nur ein Minimum an Bauteilen mit sehr kleinen Abmessungen. Die wesent lichen Elemente, nämlich die Membrankammer und die Rückschlag ventile, sind auf die Zwischenplatte konzentriert, wobei diese im Zuge ihrer Montage die Einspannung der Membran bewirkt. Fluideinlaß und Fluidauslaß befinden sich im Deckel und können dort als einfache Kanäle ausgebildet sein, die von den Rück schlagventilen ausgehen und nach außen aus dem Deckel heraus führen.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Gehäuseunterteil eine von einem Klemmring verspannbare Klemm hülse zur Aufnahme und Befestigung des Motors aufweist. Der Mo tor muß also lediglich in die Klemmhülse eingesteckt werden, woraufhin man den Klemmring aufsteckt oder festzieht und damit die Motormontage beendet. Gesonderte Schrauben, wie sie bisher zum Arretieren des Motors erforderlich waren, können entfallen.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß der Motor mit seiner Ausgangswelle im Preßsitz in einen Exzenter eingreift, der im Antriebselement gelagert ist. Letzteres wird also zur Pleuelstange. Die Befestigung zwischen der Ausgangswelle des Motors und dem Exzenter besteht aus einer einfachen Steckverbindung, die eine problemlose Justierung der Membranposition relativ zur Motorsteuerung zuläßt.

Ferner wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß jedes Rückschlagventil als Ventilelement eine Gummischeibe aufweist, die mit einem angeformten zentralen Zapfen versehen ist und deren Randbereich auf der Seite des Zapfens mit einem Ventilsitz der Zwischenplatte zusammenwirkt, wobei die Zwi schenplatte in jeder Ventilöffnung eine Halterung zur Aufnahme des zentralen Zapfens des zugehörigen Ventilelements aufweist. Die Gummischeiben wirken als einfache, zentral gehalterte Klap penventile und vereinen Zuverlässigkeit mit geringem Druckver lust.

Dabei wird vorgeschlagen, daß jeder Zapfen einen umlaufen den Steg aufweist und daß die zugehörige Halterung mit einer umlaufenden Nut zur Aufnahme des Steges versehen ist. Die Ven tilelemente werden also einfach in die Halterungen eingeklippt, wobei man sich die zwangsläufig vorhandene Elastizität des Gum mimaterials zunutze macht.

Die Vorspannung der Ventilelemente läßt sich in einfacher Weise dadurch vorwählen, daß man die Lage des Steges auf dem Zapfen bzw. die Lage der Nutz in der Halterung entsprechend einstellt.

Bei der Halterung handelt es sich um eine Hülse, die über mindestens einen speichenförmigen Steg in der zugehörigen Ven tilöffnung befestigt ist. Vorteilhafterweise bildet die Zwi schenplatte samt Halterungen ein einteiliges Formteil.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine zum Teil geschnittene Seitenansicht einer Mem branpumpe;

Fig. 2 einen um 90° gedrehten Teilschnitt der Membranpumpe nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Detail aus Fig. 2 in vergrößertem Maßstab.

Die dargestellte Membranpumpe weist ein Gehäuse 1 auf, be stehend aus einem Gehäuseunterteil 2, einer Zwischenplatte 3 und einem Deckel 4. Das Gehäuseunterteil 2 bildet eine Klemm hülse 5, in die ein Motor 6, im vorliegenden Fall ein Elektro motor, eingesteckt ist. Die Arretierung des Motors 6 besorgt ein Klemmring 7, der auf die Klemmhülse aufgeschraubt ist.

Die Zwischenplatte 3 bildet eine Membrankammer 8, die von einer Membran 9 begrenzt wird. Die Membran 9 ist als Formteil ausgebildet und weist einen umlaufenden Wulst 10 auf, der zwi schen der Zwischenplatte 3 und dem Gehäuseunterteil 2 einge spannt ist. Der Wulst 10 wirkt selbstzentrierend und bildet die Abdichtung der Membrankammer 8.

An die Membran 9 ist ferner ein zentrales Kupplungsstück 11 angeformt, welches als Muffe ausgebildet ist und einen umlau fenden Innensteg aufweist. Das Kupplungsstück 11 steht in Steckverbindung mit einem Antriebselement 12 in Form einer Pleuelstange, wobei diese eine Hinterschneidung für den Eingriff des Innenstegs der Muffe 11 aufweist.

Das Antriebselement 12 wird von dem Motor 6 in hin- und hergehende Bewegung versetzt, und zwar unter Zwischenschaltung eines Exzenters 13, der in der Pleuelstange gelagert ist und im Preßsitz auf der Ausgangswelle des Motors 6 sitzt.

Die Membrankammer 8 ist über ein Rückschlagventil 14 an einen Fluideinlaß 15 und über ein Rückschlagventil 16 an einen Fluidauslaß 17 angeschlossen. Der Fluideinlaß 15 und der Fluidauslaß 17 sind im Deckel 4 ausgebildet und führen zu ent sprechenden Anschlußstutzen, von denen in Fig. 1 nur der Anschlußstutzen 18 für den Fluidauslaß 17 zu sehen ist.

Zum Aufbau der Rückschlagventile wird auf Fig. 3 verwie sen, die das Rückschlagventil 16 in größerem Maßstab darstellt. Demnach bildet die Zwischenplatte 3 eine Ventilöffnung 19, in der eine Halterung 20 angeordnet ist. Die Halterung 20 bildet einen einteiligen Bestandteil der Zwischenplatte 3 und steht mit deren Hauptkörper über speichenartige Stege, die in Fig. 3 nicht zu sehen sind, in Verbindung.

Das Rückschlagventil arbeitet mit einem Ventilelement, wel ches aus einer Gummischeibe 21 und einem daran angeformten Zap fen 22 besteht. Der Zapfen 22 ist in die Halterung 20 einge steckt. Er weist einen umlaufenden Steg 23 auf, der in eine zu gehörige Nut 24 der Halterung 20 eingreift und dort elastisch verriegelt ist. Sobald in der Membrankammer 8 ein Überdruck auftritt, wölbt sich die Gummischeibe 21 nach oben und läßt das Fluid aus der Membrankammer 8 in den Fluidauslaß 17 überströ men.

Das Rückschlagventil 14 ist ebenso aufgebaut wie das Rück schlagventil 16, nur umgekehrt ausgerichtet, so daß es gegen läufig arbeitet.

Zum Verspannen der Gehäuseteile dienen nicht dargestellte Schrauben, die zwischen dem Gehäuseunterteil 2 und dem Deckel 4 wirksam sind.

Die Membranpumpe besteht aus einer geringen Zahl von Ein zelteilen, läßt sich sehr einfach montieren und arbeitet mit hoher Zuverlässigkeit.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmöglich keiten gegeben. So kann das Kupplungsstück der Membran als Zap fen ausgebildet sein, der in eine Öffnung des Antriebselements eingesteckt ist. Gleichermaßen können auch die Gummischeiben der Rückschlagventile auf die zugehörigen Halterungen aufge steckt sein. Allerdings haben sich die dargestellten Konstruk tionen als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Verbindung zwi schen dem Exzenter und der Ausgangswelle des Motors kann über eine Klemmschraube hergestellt werden, wodurch allerdings ein zusätzlicher Aufwand anfällt. Zur Lagerung des Exzenters im An triebselement dient vorzugsweise ein Kugellager, in das der Ex zenter lediglich eingesteckt wird. Eine Gleitlagerung ist gleichermaßen denkbar. Als Rückschlagventile kommen grundsätz lich auch andere Ausführungsformen z. B. Flatterventile, in Frage, sofern sie über eine ausreichende Leichtgängigkeit, ver bunden mit zuverlässigen Schließeigenschaften verfügen. Auch hier gilt, daß sich die dargestellte Konstruktion besonders be währt hat. Das Antriebselement greift vorzugsweise zentral an der Membran an. Ein außermittiger Angriff ist gleichermaßen denkbar. Ggf. kann die Elastizität der Membran durch asymmetri schen Verlauf der Membrandicke entsprechend angepaßt werden.

Claims

1. Membranpumpe mit

- einem Gehäuse (1), das einen Fluideinlaß (15) und einen Fluidauslaß (17) aufweist,
- einer im Gehäuse (1) angeordneten Membrankammer (8), die über gegenläufig arbeitende Rückschlagventile (14, 16) mit dem Fluideinlaß (15) und dem Fluidauslaß (17) verbunden ist,
- einer die Membrankammer (8) begrenzenden Membran (9), die mit einem hin- und herbewegbaren Antriebselement (12) verbunden ist, und
- einem am Gehäuse befestigten Motor (6) zum Betätigen des Antriebselements (12),

dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) als Formteil mit einem umlaufenden Wulst (10) ausgebildet ist, wobei der Wulst (10) am Rande der Membrankammer (8) formschlüssig und abdichtend im Gehäuse (1) eingespannt ist.

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) einteilig mit einem Kupplungsstück (11) ausgebildet ist, das in Steckverbindung mit dem Antriebselement (12) steht.

3. Membranpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsstück (11) als Muffe mit einem umlaufenden Innensteg ausgebildet ist und daß das Antriebselement (12) eine Hinterschneidung für den Eingriff des Innenstegs der Muffe aufweist.

4. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrankammer (8) von einer Zwischenplatte (3) des Gehäuses (1) gebildet wird, die die Rückschlagventile (14, 16) enthält und zwischen einem den Fluideinlaß (15) und den Fluidauslaß (17) bildenden Deckel (4) und einem Gehäuseunterteil (2) eingespannt ist, wobei der Wulst (10) der Membran (9) zwischen der Zwischenplatte (3) und dem Gehäuseunterteil (2) eingespannt ist.

5. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseunterteil (2) eine von einem Klemmring (7) verspannbare Klemmhülse (5) zur Aufnahme und Befestigung des Motors (6) aufweist.

6. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) mit seiner Ausgangswelle im Preßsitz in einen Exzenter (13) eingreift, der im Antriebs element (12) gelagert ist.

7. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rückschlagventil (14, 16) als Ventil element eine Gummischeibe (21) aufweist, die mit einem ange formten zentralen Zapfen (22) versehen ist und deren Randbe reich auf der Seite des Zapfens mit einem Ventilsitz der Zwi schenplatte (3) zusammenwirkt, wobei die Zwischenplatte in jeder Ventilöffnung (19) eine Halterung (20) zur Aufnahme des zentralen Zapfens (22) des zugehörigen Ventilelements aufweist.

8. Membranpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zapfen (22) einen umlaufenden Steg (23) aufweist und daß die zugehörige Halterung (20) mit einer umlaufenden Nut (24) zur Aufnahme des Steges (23) versehen ist.