DE2446074A1 - Membranpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Membranpumpen, die durch ein unter Druck stehendes Fluid betätigt werden, insbesondere auf Pumpen mit einem durch eine elastische Membran in zwei Kammern unterteilten Korpus, wobei die erste Kammer mit ^einem Saugventil und einem Druckventil versehen ist, während die zweite Kammer zyklisch eine Druckfluidzuführung über eine Fluidleitung mit einer monostabilen Arbeitsvorrichtung erfährt, deren Eintrittsleitung an die Druckfluidzuführung angeschlossen ist und von deren

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beiden Austritts leitungen die eine an die zweite Kammer der Pumpe und die andere zur Außenluft geführt ist. Eine solche Pumpe ist in der britischen Patentschrift 1 26 9 240 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der oben bezeichneten Art zu entwickeln, wobei die Konstruktion der Pumpe besonders einfach sein und die Pumpe daher sehr zuverlässig arbeiten soll, während gleichzeitig der Fluidkreis nur wenige Leitungen enthält.

Die erfindungsgemäße Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Steuerkanäle des monostabilen Fluidicelements mit dem Zuleitungskanal über einen Widerstand verbunden ist, während der andere Steuerkanal, der sich an der Seite des zu der Pumpe führenden Austrittskanals befindet, mit einer ersten Steueröffnung verbunden ist, die sich im Mittelteil des Bodens der zweiten Pumpenkammer befindet und von der Membran am Ende der Ansaugphase der Pumpe verschlossen wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und anhand der Zeichnungen, die folgendes darstellen:

Figur 1: einen Längsschnitt durch eine an den Fluidkreis angeschlossene erfindungsgemäße Pumpe;

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Figur 2: eine Darstellung eines Ausschnitts der Figur 1 in größerem Maßstab;

Figuren Längsschnitte, die dem Längsschnitt nach Figur 1 3 bis 6: entsprechen und mehrere Betriebsphasen der Pumpe zeigen. . .

Die in"Figur 1 dargestellteMembranpumpe 10 zeigt einen Korpus 101, in dessen Innenraum eine Membran 102 dichtend angebracht ist; diese Membran grenzt zwei Kammern 103 und 104 gegegeneinander ab. Die erste Kammer 103, die Arbeitskammer, steht mit einem das abzuziehende Fluid enthaltenden Behälter 12 in Verbindung durch eine öffnung 105 und ein Saugventil 106, das als Scheibe ausgeführt sein kann, die mit einem Ventilsitz 107 derart zusammenwirkt, daß das Fluid nur in Richtung aus dem Behälter 12 in die Kammer 103 fließen kann. Die Kammer 103 steht außerdem über eine öffnung 108 und ein Druckventil 109 mit einem fluidaufnehmenden Gerät 14 in Verbindung; das Druckventil 109 kann beispielsweise aus einer Scheibe bestehen, die mit einem Ventilsitz 109a derart zusammenwirkt, daß das Fluid nur in Richtung aus der Kammer 103 in das fluidaufnehmende Gerät 14 fließen kann.

Eine mit Druckluft, etwa aus einem Kompressor 16, gespeiste monostabile Arbeitsvorrichtung 30 steuert die Membranpumpe 10. _. Diese Arbeitsvorrichtung 30 weist einen Eintrittskanal 306, zwei Steuerkanäle 308 und 309 und zwei Austrittskanäle 302 und 303 auf. Der Kompressor 16 versorgt den Kanal 306 über eine einstellbare DrosBel R^; zwischen den Steuerkanal 309 und den iEintrittskanal 306 ist eine Drossel R gelegt.

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Der Steuerkanal 308 steht über eine Leitung 322 mit einer ersten Steueröffnung 111 in Verbindung, die sich im Mittelteil des Bodens der zweiten Pumpenkammer 104 befindet und die von der Membran 102 verschlossen werden kann; der Kanal 303 ist durch eine Leitung 318 mit einer zweiten Steueröffnung 110 in der Kammer 104 der Pumpe verbunden.

In der Arbeitsvorrichtung 30, die in Figur 2 in einem schematischen Schnittbild gezeigt ist, verlaufen die Austrittskanale 302, 303 unsymmetrisch gegenüber der Mittelachse X-X ' des Korpus 301 dieses Bauteils; diese Unsymmetrie ist dadurch hervorgerufen, daß die beiden Austrittsleitungen unterschiedliche Neigungen gegenüber der Längsachse X-X haben. Insbesondere ist der Austrittskanal 303 stärker geneigt als der Austrittskanal 302; infolge dieses Aufbaus wird der Hauptstrahl in der stabilen Lage im Betrieb zum Austrittskanal 302 hin gerichtet.

Eine weitere Besonderheit der betrachteten Arbeitsvorrichtung (Verstärker) ist das Fehlen eines Ableitkanals zur Umgebungsluft in dem Kanal 303, der auf der Seite liegt, die der Seite, abgewandt ist, an der der Speiseluftstrahl angeschlossen ist. Bei dieser monostabilen Arbeitsvorrichtung prallt der Hauptstrahl, wenn an den Zuleitungskanal ein gewisser Druck gelegt ist, gegen die linke Wand 304 wegen der besonderen geometrischen Ausbildung und bleibt entgegengesetzt von dieser Wand. ■ In dem Kanal 303, der dem Kanal, auf den der Luftstrahl auf-

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prallt, gegenüberliegt, rufen die in dem Hauptluftstrom erzeugten Mitführungs- und Tangentialwirkungen einen Unterdruck hervor, der, da er nicht durch einen Ausgleichskanal aufgehoben wird, Luft in den Austrittskanal 303 hineinzieht. Infolgedessen bildet sich eine Strömung 305 aus, die sich dem Hauptstrom anschließt. Ein weiterer Unterdruck entsteht in dem Ableitkanal 310, .

Da der bloße Atmosphärendruck in dem linken Steuerkanal 309 nicht ausreicht, um die Ablenkung des Luftstrahls herbeizuführen, wird ein kontinuierliches Drucksignal (Polarisationsdruck) in den Steuerkanal 309 gesandt. Während der Verstärker in der Phase arbeitet, bei der der Hauptstrahl sich am Ausgang eben dieses Teils des Polarisationskanals befindet, darf der zwischen den beiden Steuerkanälen durch die Polarisation hervorgerufene Druckgradient nicht von einer Art sein, daß der Strahl abgelenkt würde. Die Ablenkung tritt nur ein, wenn der rechte Kanal oder Steuerkanal 308 geschlossen ist; der in den Steuerkanal 309 übertragene Polarisationsdruck dient nur zur Unterstützung der Umschaltung.

Der Hauptstrahl kehrt in den Austrittskanal 302 .in dem Augenblick wieder zurück, in dem der vor dem verschlossene Steuerkanal 308 neuerdings mit der zweiten Pumpenkammer 104 verbunden wird, wenn also Bedingungen hergestellt sind, die mit den Anfangsbedingungen übereinstimmen.

Anschließend wird das Prinzip der Arbeitsweise der Fluidpumpe unter Hinweis auf die Figuren erläutert.

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Die Druckluft tritt durch den Zutrittskanal 306 ein und tritt durch den Kanal 302 aus. Bekanntlich entwickelt sich in diesem Fall in dem Kanal 303 und in der Leitung 318 ein Unterdruck, der in die Kammer 104 übertragen wird und dabei die Membran durchbiegt, wie in Figur 3 angedeutet, wobei Fluid aus dem Behälter 12 angesaugt wird, bis die Membran auf dem Ventilsitz 112 aufliegt. In dieser Stellung, die in Figur 4 wiedergegeben ist, ist die Steueröffnung 111 verschlossen, wodurch eine Druckänderung in dem Steuerkanal 308 eintritt. In diesem Augenblick wird, wie schon bei der Beschreibung der monostabilen Arbeitsvorrichtung erwähnt, der Hauptstrom zum Kanal 303 abgelenkt, wodurch in diesem Kanal ebenso wie in der Leitung 318 und infolgedessen in der Kammer 104 ein Druckimpuls erzeugt wird, der die Membran 102 von dem Ventilsitz abhebt und die Öffnung 111 freigibt, wie es in Figur 5 gezeichnet ist. Die Membran erfährt eine Durchbiegung in die Kammer 103 hinein, wodurch nun das unter Druck stehende Fluid durch das Druckventil Io9 hindurch in das fluidaufnehmende Gerät 14 -gefördert wird.

Gleichzeitig wirkt die Druckänderung, die in der Leitung 3 und in dem Kanal 308 auftritt, auf den Hauptstrom und lenkt den Strahl zum Kanal 302 hin ab, so daß in dieser in Figur wiedergegebenen Lage der Zyklus abgeschlossen und ein nachfolgender Zyklus durch einen Vorgang ausgelöst wird, der mit dem eben beschriebenen genau übereinstimmt. Natürlich hängen die Umschaltfrequenz und die Schwingungsfrequenz der Membran

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und infolgedessen die Förderleistung der Pumpe nicht nur von den charakteristischen Merkmalen des Leitungskreises, dem Kanaldurchmesser, den Neigungswinkeln der Kanäle usw. ab, sondern auch von dem Speisedruck in dem Kanal 306, welchen Druck man mit Hilfe des einstellbaren Drosselelements R. regulieren kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung kann geschlossen werden, daß die Membran 102 lediglich kleine Schwingungen um ihre in Figur 6 gezeichnete Lage maximaler Krümmung herum ausführt, diese Folgerung wäre aber ungenau, weil die Arbeitsvorrichtung eine gewisse Hysterese besitzt und die Widerstände und Kapazitäten der Leitungen des rechten Steuerkreises eine Umschaltverzögerung herbeiführen. Das heißt, daß man die Wechsel von Druck und Unterdruck ausnützt, die sich in dem rechten Austrittskanal des monostabilen Verstärkers mit langsamer Umschaltung und erheblicher Verzögerung aufbauen, um dadurch die Pumpe mit hin und her gehender Membran zu steuern.

- Patentansprüche - 7 -

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Claims (1)

1. j 2U6074

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   Patentansprüche

   Membranpumpe, die durch ein unter Druck stehendes Fluid betätigt wird, mit einem durch eine elastische Membran in zwei Kammern unterteilten Korpus, wobei die erste Kammer mit einem Saugventil und einem Druckventil versehen ist, während die zweite Kammer zyklisch eine Druckfluidzuführung über eine Fluidleitung mit einer monostabilen Arbeitsvorrichtung erfährt, deren Eintrittsleitung an die Druckfluidzuführung angeschlossen ist und von deren beiden Austritts leitungen, die eine an die zweite Kammer der Pumpe und die andere zur Außenluft geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Steuerkanäle (308, 309) des monostabilen Fluidicelements (30) mit dem Zuleitungskanal (306) über einen Widerstand (R) verbunden ist, während der andere Steuerkanal, der sich an der Seite des zu der Pumpe (10) führenden Austrittskanals (303) befindet, mit einer ersten Steueröffnung (111) verbunden ist, die sich im Mittelteil des Bodens der zweiten Pumpenkammer (104) befindet und von der Membran (102) am Ende der Ansaugphase der Pumpe verschlossen wird.

   Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Pumpe (10) verbundene Austrittskanal (303) gegenüber der Längsachse (X-X)

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   des monostabilen Fluidicelements (30) stärker geneigt ist als der zur Außenluft hin offene Austrittskanal (302) und daß nur der zur Außenluft hin offene Austrittskanal (302) mit einem Ableitkanal (310) versehen ist.

   Für: Sorin Societä Ricerche Biomediche per Azioni

   PATENTANWALT!

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