DE29919188U1 - Diaphragm pump - Google Patents
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Description
PATENTANWÄLTE ZENZ, HELBER, HOSBACH & PARTNER ■ HUYSSENALLEE 58-64 · D-45128 ESSENPATENT ATTORNEYS ZENZ, HELBER, HOSBACH & PARTNER ■ HUYSSENALLEE 58-64 · D-45128 ESSEN
S 1334 Hs-mu/fuS 1334 Hs-mu/fu
Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe mitThe invention relates to a diaphragm pump with
- einem Gehäuse, das einen Fluideinlaß und einen Fluidauslaß aufweist,- a housing having a fluid inlet and a fluid outlet,
- einer im Gehäuse angeordneten Membrankammer, die über gegenläufig arbeitende Rückschlagventile mit dem Fluideinlaß und dem Fluidauslaß verbunden ist,- a membrane chamber arranged in the housing, which is connected to the fluid inlet and the fluid outlet via counter-rotating check valves,
- einer die Membrankammer begrenzenden Membran, die vor-- a membrane delimiting the membrane chamber, which
zugsweise zentral mit einem hin- und herbewegbaren Antriebselement verbunden ist, undpreferably centrally connected to a reciprocating drive element, and
- einem am Gehäuse befestigten Motor zum Betätigen der Antriebsstange. - a motor attached to the housing to operate the drive rod.
Derartige Pumpen, wie sie aus der Praxis bekannt sind, eignen sich insbesondere als Mini-Dosierpumpen für Flüssigkeiten. Sie können auf einen Arbeitsbereich von wenigen 100 ml pro Minute bei einem Gegendruck von unter 1 bar eingestellt werden. Ein bevorzugter Arbeitspunkt liegt bei 220ml pro Minute und 0,7 bar. Die Abmessungen sind entsprechend klein.Such pumps, as they are known from practice, are particularly suitable as mini dosing pumps for liquids. They can be set to a working range of a few 100 ml per minute at a back pressure of less than 1 bar. A preferred working point is 220 ml per minute and 0.7 bar. The dimensions are correspondingly small.
Häufig benötigt man derartige Dosierpumpen in großen Stückzahlen. Dementsprechend spielen die Herstellungskosten eine wesentliche Rolle. Es wurde gefunden, daß die bekannten Dosierpumpen diesbezüglich noch verbesserungsfähig sind.Such dosing pumps are often required in large quantities. Accordingly, the manufacturing costs play a significant role. It was found that the known dosing pumps still have room for improvement in this regard.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Her-Stellungskosten der Membranpumpen zu vermindern.The invention is therefore based on the object of reducing the manufacturing costs of diaphragm pumps.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist die Membranpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Membran als Formteil mit einem umlaufenden Wulst ausgebildet ist, wobei der Wulst am Rande der Membrankammer formschlüssig und abdichtend im Gehäuse eingespannt ist.To achieve these objects, the diaphragm pump of the type mentioned at the outset is characterized according to the invention in that the diaphragm is designed as a molded part with a circumferential bead, wherein the bead is clamped in the housing in a form-fitting and sealing manner at the edge of the diaphragm chamber.
Bisher war es üblich, die Membran als Stanzteil auszubilden. Bei der Montage ergaben sich dann Schwierigkeiten, die Membran zuverlässig auf ihren Dichtsitz zu zentrieren. Derartige Schwierigkeiten werden durch den formschlüssigen, selbst-Until now, it was usual to design the membrane as a stamped part. During assembly, difficulties arose in reliably centering the membrane on its sealing seat. Such difficulties are eliminated by the form-fitting, self-
zentrierenden Eingriff des Membranwulstes am Rande der Membrankammer vermieden. Dies führt zu einer deutlichen Verkürzung der Montagezeit, ganz abgesehen davon, daß die Funktionssicherheit der Pumpe erhöht wird, da keine mangelhafte Abdichtung der Membrankammer auftreten kann.centering engagement of the diaphragm bead at the edge of the diaphragm chamber is avoided. This leads to a significant reduction in assembly time, not to mention that the functional reliability of the pump is increased, since there is no risk of the diaphragm chamber being inadequately sealed.
In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Membran einteilig mit einem Kupplungsstück ausgebildet ist, welches in Steckverbindung mit dem Antriebselement steht. Mit dieser Steckverbindung wird ein wesentlicher weiterer Vorteil erzielt. Die Steckverbindung ist rasch und ohne Aufwand zu montieren. Bisher war es erforderlich, die Membran mit der Stirnfläche des Antriebselements zu verschrauben, und .zwar unter Zwischenschaltung einer starren Druckplatte. Eine derartige Konstruktion ist nicht· nur·aufwendig in der Montage, sondern benötigt auch eine Vielzahl von Einzelteilen, 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 Sondermaterialien erforderlich.In a significant development of the invention, it is proposed that the membrane be formed in one piece with a coupling piece which is connected to the drive element in a plug-in connection. This plug-in connection provides a further significant advantage. The plug-in connection can be installed quickly and without effort. Previously it was necessary to screw the membrane to the front face of the drive element, with a rigid pressure plate in between. Such a construction is not only complex to assemble, but also requires a large number of individual parts which are not required for the membrane designed as a molded part. It should also be mentioned that the screw required in the known constructions can cause corrosion problems, particularly when aggressive fluids have to be dosed. The use of expensive special materials may be necessary.
Eine ganz besonders einfache Steckverbindung zwischen der Membran und dem Antriebselement ergibt sich dadurch, daß das Kupplungsstück der Membran als Muffe mit einem umlaufenden Innensteg ausgebildet ist und daß das Antriebselement eine Hinterschneidung für den Eingriff des Innenstegs der Muffe aufweist. Die zwangsläufig vorgegebene Elastizität des Membranmaterials wird also nutzbar gemacht.A particularly simple plug connection between the membrane and the drive element is achieved by the fact that the coupling piece of the membrane is designed as a sleeve with a circumferential inner web and that the drive element has an undercut for the engagement of the inner web of the sleeve. The inevitable elasticity of the membrane material is thus made use of.
Eine besonders kostengünstige Konstruktion ergibt sich da-0 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 Gehäuseunterteil eingespannt ist. Diese Konstruktion benötigt nur ein Minimum an Bauteilen mit sehr kleinen Abmessungen. Die wesent-A particularly cost-effective design is achieved by having the membrane chamber formed by an intermediate plate of the housing, which contains the check valves and is clamped between a cover forming the fluid inlet and the fluid outlet and a housing base, with the bead of the membrane being clamped between the intermediate plate and the housing base. This design requires only a minimum of components with very small dimensions. The essential
····
lichen Elemente, nämlich die Membrankammer und die Rückschlagventile, 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 Rückschlagventilen ausgehen und nach außen aus dem Deckel herausführen. The necessary elements, namely the diaphragm chamber and the check valves, are concentrated on the intermediate plate, which clamps the diaphragm in place during assembly. The fluid inlet and outlet are located in the cover and can be designed as simple channels that start from the check valves and lead out of the cover.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Gehäuseunterteil eine von einem Klemmring verspannbare Klemmhülse zur Aufnahme und Befestigung des Motors aufweist. Der Motor 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.In a further development of the invention, it is proposed that the lower part of the housing has a clamping sleeve that can be clamped by a clamping ring to accommodate and secure the motor. The motor therefore only has to be inserted into the clamping sleeve, after which the clamping ring is put on or tightened, thus completing the motor assembly. Separate screws, as were previously required to lock the motor, can be omitted.
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.Another advantageous feature is that the motor's output shaft is press-fitted into an eccentric that is mounted in the drive element. The latter thus becomes the connecting rod. The attachment between the motor's output shaft and the eccentric consists of a simple plug connection that allows the diaphragm position to be easily adjusted relative to the motor control.
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 Zwischenplatte in jeder Ventilöffnung eine Halterung zur Aufnahme des zentralen Zapfens des zugehörigen Ventilelements aufweist. Die Gummischeiben wirken als einfache, zentral gehalterte Klappenventile und vereinen Zuverlässigkeit mit geringem Druckverlust. Furthermore, in a further development of the invention, it is proposed that each check valve has a rubber disk as a valve element, which is provided with a molded central pin and whose edge area on the side of the pin interacts with a valve seat of the intermediate plate, the intermediate plate having a holder in each valve opening for receiving the central pin of the associated valve element. The rubber disks act as simple, centrally held flap valves and combine reliability with low pressure loss.
Dabei wird vorgeschlagen, daß jeder Zapfen einen umlaufenden Steg aufweist und daß die zugehörige Halterung mit einer umlaufenden Nut zur Aufnahme des Steges versehen ist. Die Ventilelemente werden also einfach in die Halterungen eingeklippt,It is proposed that each pin has a circumferential web and that the associated bracket is provided with a circumferential groove to accommodate the web. The valve elements are therefore simply clipped into the brackets,
wobei man sich die zwangsläufig vorhandene Elastizität des Gummimaterials zunutze macht.taking advantage of the inherent elasticity of the rubber material.
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.The preload of the valve elements can be easily preselected by adjusting the position of the web on the pin or the position of the groove in the holder accordingly.
Bei der Halterung handelt es sich um eine Hülse, die über mindestens einen speichenförmigen Steg in der zugehörigen Ventilöffnung befestigt ist. Vorteilhafterweise bildet die Zwischenplatte samt Halterungen.ein einteiliges Formteil.The bracket is a sleeve that is attached to the associated valve opening via at least one spoke-shaped web. The intermediate plate and brackets advantageously form a one-piece molded part.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention is explained in more detail below using a preferred embodiment in conjunction with the accompanying drawing. The drawing shows:
Figur 1 eine zum Teil geschnittene Seitenansicht einer Membranpumpe; Figure 1 is a partially sectioned side view of a diaphragm pump;
Figur 2 einen um 90° gedrehten Teilschnitt der Membranpumpe nach Figur 1;Figure 2 shows a partial section of the diaphragm pump according to Figure 1, rotated by 90°;
Figur 3 ein Detail aus Figur 2 in vergrößertem Maßstab.Figure 3 shows a detail from Figure 2 on an enlarged scale.
Die dargestellte Membranpumpe weist ein Gehäuse 1 auf, bestehend aus einem Gehäuseunterteil 2, einer Zwischenplatte 3 und einem Deckel 4. Das Gehäuseunterteil 2 bildet eine Klemmhülse 5, in die ein Motor 6, im vorliegenden Fall ein Elektromotor, 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 zwischen der Zwischenplatte 3 und dem Gehäuseunterteil 2 eingespannt ist. Der Wulst 10 wirkt selbstzentrierend und bildet die 0 Abdichtung der Membrankammer 8.The diaphragm pump shown has a housing 1 consisting of a housing base 2, an intermediate plate 3 and a cover 4. The housing base 2 forms a clamping sleeve 5 into which a motor 6, in this case an electric motor, is inserted. The motor 6 is locked in place by a clamping ring 7 which is screwed onto the clamping sleeve. The intermediate plate 3 forms a diaphragm chamber 8 which is delimited by a diaphragm 9. The diaphragm 9 is designed as a molded part and has a circumferential bead 10 which is clamped between the intermediate plate 3 and the housing base 2. The bead 10 has a self-centering effect and forms the seal of the diaphragm chamber 8.
An die Membran 9 ist ferner ein zentrales Kupplungsstück angeformt, welches als Muffe ausgebildet ist und einen umlaufenden 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.A central coupling piece is also formed on the membrane 9, which is designed as a sleeve and has a circumferential inner web. The coupling piece 11 is connected by a plug to a drive element 12 in the form of a connecting rod, which has an undercut for the engagement of the inner web of the sleeve 11.
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 entsprechenden Anschlußstutzen, von denen in Figur 1 nur der Anschlußstutzen 18 für den Fluidauslaß 17 zu sehen ist.The drive element 12 is set in reciprocating motion by the motor 6, with the interposition of an eccentric 13 which is mounted in the connecting rod and is press-fitted onto the output shaft of the motor 6. The diaphragm chamber 8 is connected to a fluid inlet 15 via a check valve 14 and to a fluid outlet 17 via a check valve 16. The fluid inlet 15 and the fluid outlet 17 are formed in the cover 4 and lead to corresponding connection pieces, of which only the connection piece 18 for the fluid outlet 17 can be seen in Figure 1.
Zum Aufbau der Rückschlagventile wird auf Figur 3 verwiesen, 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 Figur 3 nicht zu sehen sind, in Verbindung.For the structure of the check valves, reference is made to Figure 3, which shows the check valve 16 on a larger scale. Accordingly, the intermediate plate 3 forms a valve opening 19 in which a holder 20 is arranged. The holder 20 forms a one-piece component of the intermediate plate 3 and is connected to its main body via spoke-like webs, which are not visible in Figure 3.
Das Rückschlagventil arbeitet mit einem Ventilelement, welches aus einer Gummischeibe 21 und einem daran angeformten Zapfen 22 besteht. Der Zapfen 22 ist in die Halterung 20 eingesteckt. Er weist einen umlaufenden Steg 23 auf, der in eine zugehörige 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 5 Fluid aus der Membrankammer 8 in den Fluidauslaß 17 überströmen. The check valve works with a valve element which consists of a rubber disk 21 and a pin 22 formed on it. The pin 22 is inserted into the holder 20. It has a circumferential web 23 which engages in an associated groove 24 of the holder 20 and is elastically locked there. As soon as excess pressure occurs in the diaphragm chamber 8, the rubber disk 21 bulges upwards and allows the fluid to flow from the diaphragm chamber 8 into the fluid outlet 17.
Das Rückschlagventil 14 ist ebenso aufgebaut wie das Rückschlagventil 16, nur umgekehrt ausgerichtet, so daß es gegenläufig arbeitet.The check valve 14 is constructed in the same way as the check valve 16, only inverted so that it works in the opposite direction.
0 Zum Verspannen der Gehäuseteile dienen nicht dargestellte Schrauben, die zwischen dem Gehäuseunterteil 2 und dem Deckel 4 wirksam sind.0 Screws (not shown) are used to tighten the housing parts between the housing base 2 and the cover 4.
Die Membranpumpe besteht aus einer geringen Zahl von Ein-• zelteilen, läßt sich sehr einfach montieren und arbeitet mit hoher Zuverlässigkeit.The diaphragm pump consists of a small number of individual parts, is very easy to assemble and operates with high reliability.
Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So kann das Kupplungsstück der Membran als Zapfen ausgebildet sein, der in eine Öffnung des Antriebselements eingesteckt ist. Gleichermaßen können auch die Gummischeiben der Rückschlagventile auf die zugehörigen Halterungen aufgesteckt sein. Allerdings haben sich die dargestellten Konstruktionen als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Verbindung zwischen dem Exzenter und der Ausgangswelle des Motors kann über eine Klemmschraube hergestellt werden, wodurch allerdings ein zusätzlicher Aufwand anfällt. Zur Lagerung des Exzenters im Antriebselement dient vorzugsweise ein Kugellager, in das der Exzenter lediglich eingesteckt wird. Eine Gleitlagerung ist gleichermaßen denkbar. Als Rückschlagventile kommen grundsätzlich auch andere Ausführungsformen z.B. Flatterventile, in Frage, sofern sie über eine ausreichende Leichtgängigkeit, verbunden mit zuverlässigen Schließeigenschaften verfügen. Auch hier gilt, daß sich die dargestellte Konstruktion besonders bewährt hat. Das Antriebselement greift vorzugsweise zentral an der Membran an. Ein außermittiger Angriff ist gleichermaßen denkbar. Ggf. kann die Elastizität der Membran durch asymmetrischen Verlauf der Membrandicke entsprechend angepaßt werden.There are certainly possibilities for modifications within the scope of the invention. For example, the coupling piece of the membrane can be designed as a pin that is inserted into an opening in the drive element. The rubber disks of the check valves can also be attached to the corresponding holders. However, the designs shown have proven to be particularly advantageous. The connection between the eccentric and the output shaft of the motor can be made using a clamping screw, although this involves additional effort. A ball bearing is preferably used to support the eccentric in the drive element, into which the eccentric is simply inserted. A plain bearing is also conceivable. In principle, other designs, e.g. flutter valves, can also be used as check valves, provided they are sufficiently easy to move, combined with reliable closing properties. Here, too, the design shown has proven to be particularly effective. The drive element preferably engages the membrane centrally. An off-center engagement is also conceivable. If necessary, the elasticity of the membrane can be adjusted accordingly by an asymmetrical course of the membrane thickness.
Claims (8)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20000302 |
|
| R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |
Effective date: 20010607 |
|
| R021 | Search request validly filed |
Effective date: 20011030 |
|
| R163 | Identified publications notified |
Effective date: 20020405 |