DE2911609C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe entsprechend dem Ober­ begriff von Anspruch 1.

Das nicht vorveröffentlichte Hauptpatent 28 53 916 geht von einer Membranpumpe mit einem ringhohlraumförmigen Arbeits­ raum aus, der radial durch eine feste Außenwand sowie eine von einer Ringmembrane gebildeten, verformbaren Innenwand be­ grenzt ist, wobei ein sich radial innerhalb der Ringmembrane befindlicher Rollkolben diese in einem umlaufenden Dicht- und Anpreßbereich gegen die Arbeitsraum-Außenwand drückt und ein Antrieb an diesen Rollkolben angreift.

Bekannte Membranpumpen dieser Art haben noch erhebliche Nach­ teile, insbesondere bezüglich der Beanspruchung der Ringmembrane einerseits und deren Abdichtung in ihrem Anpreßbereich gegen die Arbeitsraum-Außenwand. Dabei wird durch das o. a. Haupt­ patent die Aufgabe gelöst, Membranpumpen gemäß dem Haupt­ patent dahingehend zu verbessern, daß die Beanspruchung der Ringmembrane verringert wird, ohne daß die Abdichtung im An­ preßbereich nachteilig beeinflußt wird.

Versuche haben gezeigt, daß die Herstellung der Ringmembrane noch verhältnismäßig schwierig und auch die Anfertigung der ihr radial benachbarten Pumpenteile, also des Rollkolbens und des diesen und die Ringmembrane umschließenden Ring­ körpers des Pumpengehäuses noch vergleichsweise aufwendig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine technisch einfachere und kostengünstigere Herstellungsmöglichkeit der eingangs erwähnten Membranpumpe zu schaffen, wobei jedoch deren Funktionstüchtigkeit zumindest nicht verschlechtert wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Membranpumpe der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des 1. An­ spruches aufgeführten Merkmale gelöst. Dadurch erhält auch eine aus einem einzigen Werkstoff bestehende Ringmembrane unter sonst gleichen Bedingungen in Umfangsrichtung in erwünschter Weise eine möglichst geringe Dehnfähigkeit. Man kommt bei ihr z. B. gut ohne in Umfangsrichtung verlaufender Fadeneinlage aus, so daß entsprechende Ringmembranen vergleichsweise ein­ fach und preiswert herstellbar sind. Die geringe Dehnbarkeit der Ringmembrane in Umfangsrichtung begünstigt, daß die nicht vom Rollkolben eingeklemmten Membranabschnitte gut von der Arbeitsraum-Außenwand abgezogen werden, was sich günstig auf den volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe auswirkt.

Zusätzliche Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen auf­ geführt. Dabei erreicht man durch die Merkmale von Anspruch 2 eine besonders günstige räumliche Unterbringung einer oder mehrerer Wülste.

Eine vergleichsweise einfache, in der Praxis bewährte Aus­ führung ist in den Merkmalen des 3. Anspruches aufgezeigt.

Die Merkmale des 4. Anspruches begünstigen zusätzlich ein gutes Abziehen der nicht eingespannten Membranabschnitte von der Arbeitsraum-Außenwand. Dabei kann auch die Verformungs­ arbeit an der Membrane minimiert werden.

Die Merkmale des 5. Anspruches begünstigen eine kostengünstige Herstellung insbesondere des mit wenigstens einer Ringnut versehenen Rollkolbens, gegebenenfalls aber auch des mit einer Auswölbung versehenen Ringkörpers des Pumpengehäuses. Dabei wird bei der Verwendung von Spritz- oder Gußteilen für den Rollkolben und/oder dem Ringkörper des Pumpengehäuses ausgenutzt, daß bei einem solchen Herstellungsverfahren meist vorhandene geringe Maßungenauigkeiten durch das Kippen des Rollkolbens 10 a leicht ausgeglichen werden können.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigt, zum Teil schematisiert, in unterschiedlichen Maßstäben

Fig. 1 eine Teil-Seitenansicht eines Motor-Pumpenaggregates,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Stirnansicht einer Pumpe gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Teilansicht einer Pumpe ähnlich Fig. 2 in Einbaulage,

Fig. 4 eine teilweise im Schnitt gehaltene Stirnansicht einer mit einem Wulst versehenen Ringmembrane,

Fig. 5 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer Ringmembrane ähnlich Fig. 4 und

Fig. 6 einen vergrößerten Teilquerschnitt entsprechend dem bei Fig. 1 strichpunktiert umrandeten Bereich Q.

Fig. 1 zeigt eine im ganzen mit 1 a bezeichnete Membranpumpe, (nachstehend auch kurz "Pumpe 1 a" genannt), die an einen Antriebsmotor 2 angeflanscht ist. Die Pumpe 1 a weist einen Sauganschluß 3 und einen Druckanschluß 4 auf und bildet zusammen mit ihrem Antriebsmotor 2 ein Motor-Pumpenaggregat 5. Der Innenaufbau der Pumpe 1 a ist gut aus Fig. 1 bis 3 erkennbar. Sie hat einen ringhohlraumförmigen Arbeitsraum 6, der radial durch eine feste Außenwand 7 sowie durch eine verformbare, von einer Ringmembrane 9 a gebildete Arbeits­ raum-Innenwand 8, die in Fig. 2, bei der ein noch zu be­ schreibender Wulst 44 nicht eingezeichnet ist, gut zu er­ kennen ist. Die Ringmembrane 9 a wird durch einen von einem Exzenterantrieb 12 bewegten Rollkolben 10 a umlaufend gegen die Arbeitsraum-Außenwand 7 gedrückt. Der Exzenterantrieb 12 ist innerhalb von dem innen koaxial zu einem Außenmantel 13 hohl ausgebildeten Rollkolben 10 a angeordnet und weist ein im ganzen mit 14 bezeichnetes Antriebselement auf. Dazu gehören eine mit einer Antriebswelle 15 (Fig. 1) verbun­ dener Dreharm 16, der an seinem freien Ende ein Kugellager 17 trägt. Bei dessen Umlauf gemäß Pfeil Pf 1 (Fig. 2) wird der Rollkolben 10 a umlaufend an seiner Innenwand 18 beauf­ schlagt und die Ringmembrane 9 a entsprechend in einem umlaufenden Dicht- und Anpreßbereich Pr, nachstehend kurz "Anpreßbereich Pr" genannt, dichtend an die feste Arbeits­ raum-Außenwand 7 gedrückt. Dadurch ergibt sich ein umlaufen­ des Verdrängen des im Arbeitsraum 6 befindlichen Förder­ mediums. Dieses ist in Fig. 2 saugseitig im dortigen Saug­ teil 6 a des Arbeitsraumes 6 durch Kreuze und druckseitig im Druckteil 6 b des Arbeitsraumes punktiert gekennzeichnet. Dabei ist der Rollkolben 10 a um seine Berührungsstelle F mit dem Rollkolbenantrieb 14 kippbar angeordnet (vergleiche Fig. 3 mit Fig. 2) und die Summe aus der radialen Erstreckung r 1 des Rollkolbenantriebes 14, der Rollkolbendicke D und der Membrandicke w, wo diese vom Rollkolben 10 a angedrückt wird (vergleiche Fig. 2), ist so bemessen, daß sie in un­ gekippter Lage des Rollkolbens 10 a ein Spiel S zwischen der Ringmembrane 9 a und der Arbeitsraum-Außenwand 7 ent­ steht; dies ist gut aus Fig. 3 erkennbar, die jedoch keine Arbeitslage der Pumpe 1 a sondern nur eine Darstellung zur Erklärung von deren Arbeitsweise wiedergibt, wobei das vorerwähnte Spiel S gut sichtbar wird. Die Möglich­ keit, daß zum einen der Rollkolben 10 a um seine Berührungs­ stelle F mit dem Rollkolbenantrieb 14 kippen kann, und zum anderen das vorerwähnte Spiel S wirken zusammen, um eine beabsichtigte Anpassungsfähigkeit des Rollkolbens 10 a an die vorliegende Membrandicke w bei ausreichendem Dichtdruck im Anpreßbereich Pr zu bewirken. Wird beispielsweise eine Ringmembrane 9 a, die bei derartigen Pumpen 1 a ein typisches Verschleißteil ist, ausgewechselt, so paßt sich der Roll­ kolben 10 a ohne weiteres der Wandstärke w der neuen Ring­ membrane an.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Ringmembrane 9 a der Pumpe 1 a in Umfangsrichtung als Verstärkung wenig­ stens einen umlaufenden Wulst 44 aufweist, wie er gut aus Fig. 1 und 4 bis 6 erkennbar ist. Dieser steht entsprechend der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungs­ form an der Innenseite 26 der Ringmembrane 9 a vor und der Rollkolben 10 a hat als Gegenstück zu diesem Wulst 44 eine Ringnut 45, die mindestens einen entsprechenden Quer­ schnitt zur Aufnahme dieser Wulst 44 hat (Fig. 1 u. 6). Wie gut aus Fig. 6 erkennbar, ist dabei der Querschnitt der Wulst 44 trapezförmig mit sich zu seinem freien Ende ver­ jüngender Breite, so daß ein Eintreten des Wulstes 44 in die Ringnut 45 des Rollkolbens 10 a begünstigt ist.

Wie gut aus Fig. 1 u. 5 erkennbar, weist die Ringmembrane 9 a einen einzigen, etwa in der Mitte ihrer axialen Breite angeordneten Wulst 44 auf und der Rollkolben 10 a hat eben­ falls eine einzige, darauf abgestimmte Ringnut 45. Gegebenen­ falls können an der Ringmembrane 9 a mehrere Wülste vorge­ sehen sein. Der einzige, etwa mittig angeordnete Wulst 44 begünstigt jedoch eine einfache Herstellbarkeit der Ringmem­ brane 9 a.

Der Wulst 44 bzw. mehrere Wülste sind bezügliches ihres (ihrer) Querschnitte sowie gegebenenfalls ihres jeweiligen Biegeträgheitsmomentes derart bemessen, daß der Wulst 44 bzw. mehrere solcher Wülste die vom Rollkolben 10 a unbeauf­ schlagten Membranabschnitte 24 a, 24 b von der Arbeitsraum- Außenwand 7 mitabziehen (Fig. 2). Dies wird durch eine Reduzierung der Dehnbarkeit der Ringmembrane 9 a in Umfangsrichtung erzielt, hier also durch den als Verstärkung in Umfangsrichtung dienenden Wulst 44.

Ein zum Pumpengehäuse 33 gehörender, an seinen beiden Stirn­ seiten durch Gehäuseplatten 35 abgeschlossener Ringkörper 34 und der Rollkolben 10 a sind als Gußteile ausgebildet, und zwar aus nicht nachbearbeitetem Druckguß. Der in seinen Flachebenen kreisringförmig und im Querschnitt in seinem mittleren Bereich mit einer muldenförmigen Auswölbung 39 versehene Ringkörper 34 des Pumpengehäuses 33 sowie der mit wenigstens einer Ringnut 45 versehene, im Querschnitt konvex profilierte Rollkolben 10 a (Fig. 6) lassen sich bei Verwendung eines solchen Werkstoffes bzw. eines solchen Herstellungsverfahrens vergleichsweise preiswert erstellen.

Die bei solchen Werkstoffen bzw. Herstellungsverfahren meist vorhandenen Ungenauigkeiten, insbesondere auch Ab­ weichungen von in den stirnseitigen Ebenen liegenden kreis­ förmigen Begrenzungen, wie sie durch die Muldenform der Auswölbung 39 und die entsprechend angepaßte konvexe Form des Außenmantels 13 des Rollkolbens 10 a vorgegeben sind, können wegen der Kippbarkeit des Rollkolbens 10 a gut mittels dieser Kippbewegung ausgeglichen werden.

In Fig. 1, 4 u. 5 erkennt man noch die Seiten-Einspannflansche 25 der Ringmembrane 9 a, mit deren Hilfe der Arbeitsraum 6 in Verbindung mit den Gehäuseplatten 35 in axialer Richtung abgedichtet ist.

Claims (5)

1. Membranpumpe mit einem ringhohlraumförmigen Arbeitsraum, der radial durch eine feste Außenwand sowie eine von einer Ringmembrane gebildeten, verformbaren Innenwand begrenzt ist, wobei ein sich radial innerhalb der Ringmembrane be­ findlicher Rollkolben diese in einem umlaufenden Dicht- und Anpreßbereich gegen die Arbeitsraum-Außenwand drückt und ein Antrieb an diesen Rollkolben angreift, wobei der Rollkolben um die Berührungsstelle mit dem Rollkolbenan­ trieb kippen kann und wobei die Summe aus der radialen Er­ streckung des Rollkolbenantriebes, der Rollkolbendicke und der Membrandicke so bemessen ist, daß in ungekippter Lage (Fig. 3) des Rollkolbens ein Spiel zwischen der Ringmembrane und der Arbeitsraum-Außenwand entsteht, nach Patent 28 53 916, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringmembrane (9 a) in Umfangsrichtung als Ver­ stärkung wenigstens einen umlaufenden Wulst (44) auf­ weist.

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (44) oder die Wülste an der Innenseite (26) der Ring­ membrane (9 a), vorzugsweise mit sich nach seinem freien Ende hin verjüngendem, trapezförmigem Querschnitt, vorstehen und der Rollkolben (10 a) als Gegenstück zu jeder Wulst eine Ringnut (45) mindestens entsprechenden Querschnittes zur Aufnahme jeder Wulst hat.

3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringmembrane (9 a) einen einzigen, etwa in der Mitte ihrer axialen Breite angeordneten Wulst (44) und der Rollkolben (10 a) eine darauf abgestimmte Ringnut (45) aufweist.

4. Membranpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (44) (die Wülste) bezüglich ihres Querschnittes (ihrer Quer­ schnitte) sowie gegebenenfalls ihres Biegeträgheits­ momentes derart bemessen sind, daß der Wulst (44) (die Wülste) die vom Rollkolben (10 a) unbeaufschlagten Membranabschnitte (24 a, 24 b) von der Arbeitsraum- Außenwand (7) mitabziehen.

5. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Pumpengehäuse (33) gehörender Ringkörper (34) und/oder der Rollkolben (10 a), vorzugsweise beide Pumpenteile (34, 10 a), Spritz- oder Gußteile sind, insbesondere aus Metallguß, vorzugsweise aus nicht nachbearbeitetem Druckguß.