DE20109650U1

DE20109650U1 - Elektromechanisch angetriebene Doppelmembranpumpe

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Publication number: DE20109650U1
Application number: DE20109650U
Authority: DE
Original assignee: Abel GmbH and Co KG
Current assignee: Abel GmbH and Co KG
Priority date: 2001-06-09
Filing date: 2001-06-09
Publication date: 2001-08-23
Anticipated expiration: 2011-06-10

Description

Elektromechanisch angetriebene Doppelmembranpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanisch angetriebene Doppelmembranpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus EP 0 716 229 ist eine elektromechanisch betätigte Doppelmembranpumpe bekannt geworden, bei der die mit jeder Membran verbundene Kolbenstange an einem Führungsrahmen angebracht ist, der zwei lineare Führungen für einen Kulissenstein aufweist. Der Lagerrahmen ist einem geschlossenen Gehäuseabschnitt angeordnet, und die Kolbenstangen sind in Kunststoffgleitbuchsen des Gehäuses gleitend und dichtend geführt. Die bekannte Pumpe kann eine vorgegebene Fördermenge bei einem vorgegebenen Druck fördern. Sie ist jedoch mechanisch verhältnismäßig aufwendig, insbesondere durch die Zwangsführung der Kolbenstangen.

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Deutsche

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Aus DE 3 027 314 ist eine Doppelmembranpumpe bekannt geworden, bei der ein erster Kolben über ein Fluid eine Membran betätigt und ein diametral und koaxial angeordneter Kolben mechanisch mit einer zweiten Membran verbunden ist. Auf einer Welle, die über einen Riementrieb von einem Elektromotor angetrieben und drehbar im Gehäuse der Pumpe gelagert ist, ist ein exzentrischer Abschnitt geformt, auf dem ein Wälzlager sitzt. Die Kolbenstangen werden mit Hilfe von Federn gegen den Außenring des Wälzlagers angedrückt.

Aus DE 198 44 272 Al ist eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bekannt geworden, bei der eine in einem Gehäuse gelagerte Abtriebswelle einen exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt aufweist, auf dem ein Polygonring gleitenden gelagert ist, an dem sich mehrere bezüglich der Abtriebswelle radial in ihrer jeweiligen Bohrung angeordnete Kolben abstützen und durch Drehen der Abtriebswelle in der jeweiligen Bohrung in radialer Richtung hin und her bewegbar sind. Eine Führungseinrichtung für den Polygonring umfaßt eine Führungsscheibe mit zwei Längsführungen, die kreuzweise angeordnet sind.

Aus DE 200 08 188 Ul ist eine elektromechanisch angetriebene Doppelmembranpumpe bekannt geworden, bei der auf der Welle im mittigen Gehäuse ein Nocken mit exzentrischer Umfangsfläche sitzt und mit dieser drehfest verbunden ist. Der Nocken weist einen Lagerzapfen auf, der auf der der Abtriebswelle gegenüberliegenden Seite mittig im Gehäuse drehbar gelagert ist. Eine Vorspannfeder auf jeder Kolbenstange

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die Kolbenstange in Richtung des Nockens vor, wobei die Vorspannung so bemessen ist, daß ein Abheben der Kolbenstange vermieden wird. Am Ende der Kolbenstange ist ein Teller angeordnet, der gegen die Umfangsfläche des Nockens anliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanisch angetriebene Doppelmembranpumpe zu schaffen, die äußerst einfach aufgebaut ist, gleichwohl betriebssicher ist und relativ hohe Drücke erzeugen kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Doppelmembranpumpe wird von einem ähnlichen Prinzip wie in der EP 0 716 229, ausgegangen. Das dortige Prinzip ist jedoch deutlich verbessert. Erfindungsgemäß ist der Rahmen von einer U-förmigen einteiligen Kulisse gebildet. Die Kolbenstangen sind mit der Außenseite der Schenkel der Kulisse verbunden, vorzugsweise durch Verschraubung. Der Außenring des Rollenlagers, das auf dem Kurbelzapfen sitzt, wird annähernd passend zwischen den parallelen Innenflächen der Schenkel aufgenommen.

Für die Umwandlung der Drehbewegung des Antriebsmotors in die Linearbewegung der Membran bzw. der dazugehörigen Kolbenstange ist ein einfaches Bauteil vorgesehen, dessen Herstellung im Verhältnis zu bekannten Konstruktionen äußerst einfach ist. Nach der Fertigung des U-fÖrmigen Bauteils in einem herkömmlichen Verfahren

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das Härten der Kulisse und das anschließende formgebende Verfahren zur Schaffung der parallelen Innenflächen, die mit dem Rollenlager zusammenwirken und zur Herstellung der Bohrungen an der Außenseite der Schenkel. Es versteht sich, daß die Bohrungen präzise koaxial ausgerichtet sein müssen, damit Verkantungen und Unwuchten vermieden werden. Die Parallelität der Innenflächen der Schenkel ist wichtig, damit keine zu hohen Reibkräfte entstehen und kein frühzeitiger Verschleiß auftritt.

Die erfindungsgemäße Ausführung des Antriebs einer Doppelmembranpumpe hat auch den Vorteil, daß sie im Trockenlauf verwendet werden kann. Es ist mithin nicht erforderlich, daß mittige Gehäuse im Inneren mit Öl zu füllen. Die erfindungsgemäße Pumpe kann daher auch in solchen Fällen eingesetzt werden, in der die Verwendung von Öl nachteilig oder unerwünscht ist, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Höhe der Innenflächen der Schenkel etwas größer als der Durchmesser des Kreises, den die Achse des Kurbelzapfens beschreibt. Andererseits ist nicht erforderlich, die Innenflächen signifikant höher zu wählen.

Die Schenkel der U-förmigen Kulisse sind verhältnismäßig dick auszuführen, da sie die Bohrungen für die Kolbenstangen aufnehmen. Insgesamt ist die U-förmige Kulisse

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so auszulegen, daß sie bei der auftretenden Zugbelastung keine merklichen Durchbiegungen oder sonstige Verformungen erfahrt.

Die erfindungsgemäße Doppelmembranpumpe hat den weiteren Vorteil, daß die Getriebemotoranordnung ohne Zwischenschaltung einer Kupplung unmittelbar an das Gehäuse angeflanscht werden kann. Dadurch wird ein spielfreier Antrieb und somit ein ruhiger Lauf gewährleistet. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Kurbelwelle getriebeseitig als Hohlwelle ausgeführt, die die Abtriebswelle des Getriebes aufnimmt. Die Wellen sind durch eine eignete Spannvorrichtung auf der Kurbelwelle kraftschlüssig miteinander verbunden. Die Spannvorrichtung besteht z.B. aus einem annähernd passend auf der Kurbelwelle sitzenden Doppelkonusring, auf dem außen zwei Konusringe angeordnet sind, die durch Spannschrauben gegeneinander gespannt werden. Dadurch wird eine radiale Pressung auf den Doppelkonusring ausgeübt, der seinerseits die Hohlwelle gegen die Abtriebswelle des Getriebes spannt.

Die Kolbenstangen werden durch ein geeignetes Gleitlager des Gehäuses gelagert und geführt. Falls das mittlere Gehäuse mit Öl gefüllt wird, kann nicht vermieden werden, daß durch eine Mikropumpemwirkung der Kolbenstangen auch Öl in das Pumpengehäuse gelangt. Um dies zu vermeiden, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Gleitlagerfläche an dem dem Pumpengehäuse zugekehrten Ende über einen Kanal mit dem Inneren des mittleren Gehäuses verbunden ist. In Richtung Pumpengehäuse wanderndes Öl wird daher auf dieses Weise in das mittlere Gehäuse zurückgeführt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht teils im Längsschnitt einer Doppelmembranpumpe nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Doppelmembranpumpe nach Fig. 1 entlang der Linie 2-2.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Pumpengehäuse der Pumpe nach Fig. 2.
Fig. 4 zeigt eine Einzelheit der Pumpe nach Fig. 1.

Eine Doppelmembranpumpe 10 weist ein mittiges Gehäuse 12 auf sowie einteilig mit diesem geformt zwei Pumpengehäuse 14, 16. In der Trennwand zwischen den Gehäusen ist jeweils ein Gleitlager für eine Kolbenstange vorgesehen, die in Fig. 2 bei 18 bzw. 20 zu erkennen sind. Wie aus den Figuren 3 und 4 hervorgeht, sind die Kolbenstangen 20 am Ende mit einer Platte 22 verbunden, an welcher die nicht gezeigte Membran befestigt ist.

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aus Fig. 2 hervorgeht, ist ein Getriebe 24, das einem nicht gezeigten Elektromotor nachgeordnet ist, bei 26 unmittelbar an das Gehäuse 12 angeflanscht. Eine Abtriebswelle 28 des Getriebes erstreckt sich in das Gehäuse 12 in den hohlen Abschnitt einer Kurbelwelle 30 hinein. Die Kurbelwelle 30 ist bei 32 durch ein erstes Rollenlager und bei 34 durch eine Doppelpendelrollenlager im Gehäuse 12 gelagert. Die Welle 30 weist einen Kurbelzapfen 36 auf, auf dem ein Rollenlager 38 angeordnet ist. Das Rollenlager 38 weist einen Außenring 40 auf.

Wie aus der Zusammenschau der Figuren 1 bis 3 zu erkennen, ist im Gehäuse 12 eine U-förmige Kulisse 42 angeordnet. Sie weist zwei Schenkel 48 auf sowie einen diese verbindenden Steg 50. Wie zu erkennen, sind die Schenkel 48 doppelt so dick wie der Steg 50. Die Kolbenstangen 20 sitzen über Gewindeabschnitte in Gewindebohrungen der Schenkel 48. Die Schenkel 48 weisen einander zugekehrte Innenflächen 56 auf, die parallel zueinander verlaufen und einen Abstand voneinander haben, daß der Außenring 40 des Rollenlagers 38 passend eingeschoben werden kann. Bei einer Drehung der Kurbelwelle 30 wird mithin das Rollenlager 38 im Kreis bewegt und teilt dadurch der Kulisse eine Längsbewegung mit. Die dabei auftretenden Reibkräfte werden im wesentlichen von den Gleitlagern 38 der Kolbenstangen 20 aufgefangen.

Die Drehmomentübertragung von der Abtriebswelle 28 auf die Kurbelwelle 30 erfolgt kraftschlüssig. Zu diesem Zweck sitzt auf einem hohlen Abschnitt der Kurbelwelle 30 ein Doppelkonusring 58. Auf den Konusflächen des Ringes 58 sind zwei Konusringe

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60 angeordnet, die durch Spannschrauben 62 gegeneinander gespannt werden können, um den hohlen Teil der Kurbelwelle 30 mit der Abtriebswelle 28 zu verspannen. Ein Schutzgitter 64 um die drehenden Teile verhindert, daß von außen Zugang zu diesen besteht.

Die U-förmige Kulisse 42 ist aus einem einteiligen Material, z.B. einem geeigneten Stahl hergestellt. Nach seiner annähernd genauen Formgebung durch herkömmliche Verfahren erfolgt das Härten, bevor die Innenflächen 56 geschliffen und die Bohrungen zur Aufnahme der Gewindeabschnitte der Kolbenstangen 20 geformt werden.

Das Gehäuse 12 weist auf der dem Antrieb gegenüberliegenden Seite einen Deckel 70 für den Einbau von Kurbelwelle 30, Rollenlager 38 und Kulisse 42 auf.

Das Gleitlager 18 kann mit einer speziellen Gleitlagerbuchse, wie in den Figuren 3 und 4 angedeutet, realisiert werden. An dem den Pumpengehäuse 16 zugekehrten Ende ist im Gleitlager eine Ringdichtung 72 angeordnet. Vor der Ringdichtung 72 bzw. teilweise in deren Bereich ist eine Schrägbohrung 74 vorgesehen, in der ein Röhrchen 76 sitzt, das zum Inneren des Gehäuses 12 geführt ist. Falls das Innere des Gehäuses 12 mit Öl gefüllt ist, kann eine Mikropumpenwirkung durch die Kolbenstange 20 nicht verhindert werden. Es muß jedoch vermieden werden, daß Öl in die Pumpengehäuse 14, 16 gelangen kann. In dem Gleitlager 18 gefördertes Öl wird durch die Bohrung 74 bzw. das Röhrchen 76 zurückgeleitet.

In Fig. 3 ist zu erkennen, daß in einer Sackbohrung innerhalb des Gehäuses 12 ein Stift 78 einsetzt ist, der am freien Ende eine plane Fläche aufweist, die gegen die zugekehrte plane Fläche 80 des Schenkels 48 der Kulisse 42 anliegt. Der Stift 78 bildet eine Führung bei der Montage der Kulisse 42. Für den Betrieb der Pumpe ist er nicht erforderlich.

Aus Fig. 1 geht hervor, daß bei der Drehung der Kurbelwelle 30 die Achse stets innerhalb des Bereiches der Innenflächen 56 der Kulisse 42 bleibt, mithin der Außenring 40 des Rollenlagers 38 stets in Kontakt mit den Flächen 56 ist.

Claims

1. Elektromechanisch angetriebene Doppelmembranpumpe mit

- einem mittigen Gehäuse und jeweils einem Pumpengehäuse an gegenüberliegenden Enden des mittigen Gehäuses,

- einer flexiblen Membran in einem Verdrängungsraum in jedem Pumpengehäuse, wobei die Verdrängungsräume mit dem Saugstutzen einerseits und dem Druckstutzen andererseits über Rückschlagventile verbunden sind,

- einer mit jeder Membran mechanisch verbundenen Kolbenstange, die in Gleitlagern koaxial geführt sind,

- einem Getriebemotor, der am mittigen Gehäuse angebracht ist und dessen Abtriebswelle in das mittige Gehäuse hinein steht, wobei die Abtriebswelle am freien Ende einen Kurbelzapfen aufweist, auf dem ein Rollenlager angeordnet ist, das seinerseits auf einen Führungsrahmen einwirkt, mit dem auf gegenüberliegenden Seiten die anderen Enden der Kolbenstangen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen eine U-förmige einteilige Kulisse ist, die Kolbenstangen (20) mit der Außenseite der Schenkel (48) verbunden sind und der Außenring (40) des Rollenlagers (38) annähernd passend zwischen den parallelen Innenflächen (56) der Schenkel (48) aufgenommen ist.

2. Doppelmembranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Innenflächen (56) etwas größer ist als der Durchmesser des Kreises, den die Achse des Kurbelzapfens (36) beschreibt.

3. Doppelmembranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (48) der U-förmigen Kulisse (42) mindestens doppelt so dick ausgelegt sind wie der Steg (5).

4. Doppelmembranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (30) getriebeseitig als Hohlwelle ausgeführt ist, die die Abtriebswelle (28) des Getriebes (24) aufnimmt und die Wellen (30, 28) durch eine Spannvorrichtung (58, 62, 60) auf der Kurbelwelle (30) kraftschlüssig miteinander verbunden sind.

5. Doppelmembranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des mittigen Gehäuses (12) ein Stift (78) angebracht ist, der mit einer planen Fläche und mit der planen Stirnfläche (80) eines der Schenkel (48) zusammenwirkt,

6. Doppelmembranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Innenflächen (56) der Schenkel (48) gehärtet sind.

7. Doppelmembranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitlagerfläche an dem dem Pumpengehäuse (14, 16) zugekehrten Ende über einen Kanal (74, 76) mit dem Inneren des mittigen Gehäuses (12) verbunden ist.

8. Doppelmembranpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (74, 76) vor bzw. im Bereich einer Ringdichtung (72) an der Gleitlagerfläche mündet, die das Gleitlager zum Pumpengehäuse (14, 16) hin abdichtet.