DE3023928C2 - Auslaßventilanordnung für Vakuumpumpen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Auslaßventilanordnung für Vakuumpumpen gemäß dem Oberbegriff des 1. Anspruches.

Man kennt bereits unterschiedlich ausgebildete ungesteuerte Ventile für Vakuum- und Druckerzeuger-Pumpen, die jedoch noch erhebliche Nachteile aufweisen. So kennt man bereits eine Membranpumpe, bei der das jeweils ungesteuerte Einlaß- und Auslaßventil aus :inem kreisförmigen Ventilplättchen aus elastischem Werkstoff besteht, das in seinem Zentrum mittels eines Befestigungszapfens in unausgelenkter Lage in Schließstellung gehalten wird (DE-GM 19 87 242). Zum Öffnen müssen diese in Schließstellung ebenen Ventilplättchen sich am Rand napfförmig aufbiegen, so daß dabei sich überlagernde Biege-, Stauch- und Scherkräfte entstehen; die notwendigen Öffnungskräfte für derartige Ventile sind deshalb verhältnismäßig groß. Man kennt auch bereits eine Auslaßventilanordnung für Pumpen, die einen in der Ruhelage mit einer Ventil-Dichtfläche zusammenarbeitenden, einen Ventil-Zuströmkanal des Auslaßventiles abdeckenden Ventil-Verschlußabschnitt besitzt, der einstückig mit einer aus Elastomer bestehenden, außerhalb des Ventilbereiches eingespannten Ventilplatte in Verbindung steht (US-PS 41 81 477); dort ist der Ventil-Verschlußabschnitt als »Brückenventil« ausgebildet, der zum Durchführen einer Öffnungsbewegung eine erhebliche Längenänderung ausführen muß. Dadurch entstehen verhältnismäßig große Zugspannungen in der Gegend des Verschlußabschnittes der Ventilplatte, was nicht nur verhältnismäßig große Öffnungskräfte erfordert, sondern in der Regel zu einem vergleichsweise harten Aufschlagen des Verschlußabschnittes auf die Ventil-Dichtfläche beim Schließen führt. Dadurch ergibt sich nicht nur eine beachtliche Gerauschbildung, sondern auch ein entsprechend großer Verschleiß an der Ventilplatte.

Man kennt auch bereits eine Auslaßventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruches (DE-PS 1 98 523). Die dortigen Ventile weisen jedoch kreisförmige Zungen aus elastischem Material auf, die an ihrem Wurzelbereich fest eingespannt sind, und ihr mit der Ventil-Dichtfläche zusammenarbeitender Ventil-Verschlußabschnitt ist am freien Ende der Ventilzunge angeordnet Solche aus einem Teil einer aus einem Elastomer od. dgl. leicht biegsamem Werkstoff bestehenden Ventilplatte gebildeten Zungenventile haben vergleichsweise große Ventilöffnungs- und Schließwege und entsprechend große bewegte Massen. Beim Auftreten ihrer Ventil-Verschlußabschnitte auf die Ventil-Dichtfläche und gegebenenfalls auf eine den Öffnungsweg begrenzenden Gegenanschlag entstehen erhebliche Geräusche und Verschleißkräfte.

Man kennt bei vergleichbaren Membranpumpen auch bereits Zungenventile, die im wesentlichen aus einer mit der Venui-Dichtfiäche zusammenarbeitenden Metallblattfeder bestehen. Diese metallischen Zungenfedern müssen eine Vorspannung haben, damit sie in der erforderlichen Frequenz schließen. Dementsprechend muß vor dem Öffnen eines solchen Zungenventiles ein Überdruck im Fördermedium vorhanden sein, was insbesondere bei Vakuumpum^n nachteilig ist.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 zu schaffen, bei der unter weitgehender Vermeidung der Nachteile vorbekannter Auslaßventilanordnungen die Schließkraft des elastomeren Verschlußabschnittes durch bauliche Maßnahmen der Ventilanordnung begünstigt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht bei einer Auslaßventüanordnung der eingangs erwähnten Art in den Kennzeichnungsmerkmalen des !.Anspruches. Bei einer solchen Auslaßventilanordnung ergibt sich ein größerer Anstieg der Rückstell oder Schließkraft bei der Öffnungsbewegung der Ventil-Verschlußabschnitte, man kann einen Gegenanschlag vermeiden und die Ventilgeräusche werden stark vermindert oder vermieden. Dennoch sprechen die Ventil-Verschlußabschnitte schneller als ein Metall-Zungenventil an.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt in unterschiedlichen Maßstäben

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene, stärker schematisierte Seitenansicht einer Pumpe, die eine Aus-Lßventilanordnung sowie eine Ventilplatte aufweist,

F i g. 2 eine Unteransicht auf die Ventilplatte entsprechend der Blickrichtung B in F i g. 1,

F i g. 3 eine Ansicht von unten auf den Abschlußdekkel der Pumpe entsprechend der Blickrichtung B in Fig. 1,

Fig.4 im stark vergrößerten Maßstab einen Teil-Querschnitt durch die Pumpe in der Gegend der Auslaßventilanordnung entsprechend den Schnittlinien IV-IV in F i g. 1 und

Fig.5 ein Diagramm über den Verlauf von Ventilschließkräften bei ihrer Öffnungsbewegung.

Eine Membran-Pumpe 1 zur Vakuumerzeugung, hier auch kurz »Pumpe 1« genannt, weist ein Gehäuse 2, eine Membrane 3, einen Zwischendeckel 4, eine Ventilplatte 5, einen Abschlußdeckel 6 sowie ein Pleuel 7 auf, welches die Membrane 3 bewegt. In Fig. 1, rechts oben,

sowie F i g. 2, rechte Seile, ist ein in herkömmlicher Weise als Zungenventil ausgebildetes Einlaßventil 8 dargestellt, das im Bereich eines Sauganschlusses 10 einen Verschlußabschnitt 9 hai. Dieser steht über eine Ventilzunge 16 einstückig mit der Ventilplatte in Verbindung. Zum Einlaßventil 8 gehört noch eine im Zwischendeckel 4 untergebrachte Ausnehmung 11 für die Ventilbewegung sowie eine Zuleitung 12, welche diese Ausnehmung 11 mit uem Pumpraum 13 in bekannter Weise verbindet

Bei vorbekannten, einstückig mit einer aus Elastomer bestehenden Ventilplatte 5 in Verbindung stehenden Einlaßventilen 8 tritt nur eine geringe Rückstellkraft beim Öffnen und dementsprechend auch nur eine vergleichsweise kleine Ventil-Schließkraft K auf, wie dies in dem Diagramm nach F i g. 5 mit der Kurve 1 angedeutet ist. In diesem Diagramm ist über den Öffnungsweg S eines Ventil-Verschlußabschnittes die Ventilschließkraft K aufgetragen, wobei zum Vergleich zur Kurve I in der Kurve II die Ventüschließkraft einer (nicht dargestellten) vorbekannten Federzunge aus Metall, z. B. aus Federstahl, eingezeichnet ist. Es ist aus F i g. 5 gut erkennbar, daß zum öffnen einer metallenen Ventilzenge eine vergleichsweise große Kraft K erforderlich ist, was namentlich bei Vakuumpumpen den Wirkungsgrad verschlechtert

Aus F i g. 1 bis 3, jeweils linke Seite, sowie aus F i g. 4 ist eine erfindungsgemäße Auslaßventilanordnung 17 erkennbar. Ihr Verschlußabschnitt 18 ist in seiner geometrischen Form entsprechend seiner Ruhelage gut aus F i g. 2 sowie, gestrichelt dargestellt, aus F i g. 4 zu erkennen. Dieser Verschlußabschnitt arbeitet mit der zugehörigen, zum Zwischendeckel 4 gehörigen Dichtfläche 19 zusammen und er steht über zwei Stege 20 mit der übrigen Ventilplatte 5 in Verbindung. Der Verschiußabschnitt 18, die Stege 20 sowie die Ventilplatte 5 sind einstückig aus einem Elastomer ausgebildet, wobei die Ventilplatte 5 außerhalb der Ventiibereiche zwischen dem Abschluß- und dem Zwischendeckel 6,4 eingespannt ist Im Abschlußdeckel 6 ist ein Widerlager 23 vorgesehen, das den Zuströmkanal 25 der Auslaßventilanordnung 17 diagonal im Bereich der Stege 20 übergreift, und die das Widerlager 23 seitlich überragenden Ventil-Verschlußabschnitte 21 und 22 sind an dessen Seitenkanten 27 zungenartig biegsam (F i g. 4).

Aus F i g. 2 und 4 erkennt man, daß die freie Spannweite 1 der das Widerlager 23 überragenden Ventil-Verschlußabschnitte 21 und 22 kleiner ist als die Hälfte der Breite b der Biegezone 26 dieser Ventil-Verschlußabschnitte 21 bzw. 22. Dies begünstigt das Entstehen einer vergleichsweise großen Schließkraft K. Die beiden gegenüberliegenden, das Widerlager 23 überragenden Ventil-Verschlußabschnitte 21 und 22 haben zusammen eine kreisförmige Umrißform (Fig.2), was die Strömungsverhältnisse begünstigt und die Bildung einer größeren Schließkraft K mit unterstützt. Aus F i g. 1 und insbesondere F i g. 4 ist gut erkennbar, daß das Widerlager 23 von einem zum Abschlußdecke! 6 gehörenden Widerlagersteg 24 gebildet ist. Dessen den Verschlußabschnitten 21 und 22 zugewandte abgerundete Kanten 27 legen eine Kipplinie 28 für die Öffnungs- und Schließbewegung der Verschlußabschnitte 21 und 22 gewissermaßen als Scharnierstelle fest. Dementsprechend können auch die bei der öffnungs- und Schließbewegung der Auslaßventilancrdnung 17 zu bewegenden Massen auf die jeweiligen Bedürfnisse der Pumpe 1 abgestimmt werden. In F i g. 5 ist die Sei der Auslaßventilanordnung 17 auftretende Schließkraft K schematisch in der gestrichelten Kurve HI über den Öffnungsweg 5 eingezeichnet Man erkennt daß bei der erfindungsgemäßen Auf.-laßventilanordnung 17 auch bei Verwendung einer elastomeren Ventilplatte 5 höhere Schließkräfte K als bei herkömmlichen Zungenventilen wie z. B. beim Einlaßventil 8 ohne wesentlichen zusätzlichen Fertigungsaufwand zu erreichen sind. Außerdem läßt die Auslaßventilanordnung 17 aufgrund ihrer sehr geringen Vorspannung ein sehr günstiges Endvakuum zu. In F i g. 1,3 und

ίο 4 erkennt man gut, daß ein sich an die Auslaßveniilanordnung 17 anschließender Abströmkanal 29 in seinem dem Widerlagersteg 24 benachbarten Bereich 29a einen erweiterten Querschnitt hat und daß zwei nutenartige Durchbrüche 31 beidseits des Widerlagersteges angeordnet sind. Sie bilden einen Teil des Durchtrittsquerschnittes für das Überströmen des Mediums vom Kanal 25 in den Abströmkanal 29, wobei sie gleichzeitig die notwendigen Platzverhältnisse für die Bewegung der das Widerlager 23 überragenden Ventil-Verschlußabschnitte 21 und 22 schaffen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Auslaßventilanordnung für Vakuumpumpen, die einen in der Ruhelage mit einer Ventil-Dichtfläche zusammenarbeitenden, einen Ventil-Zuströmkanal des Auslaßventiles abdeckenden Ventil-Verschlußabschnitt besitzt, der einstückig mit einer aus Elastomer bestehenden, außerhalb des Ventilbereiches eingespannten Ventilplatte in Verbindung steht, wobei eine die Ventilöffnungsbewegung zulassende und dabei Rückstellkräfte aufbauende Verformungszone des Ventil-Verschlußabschnittes und der Ventil-Verschlußabschnitt im Wurzelbereich von einem Widerlager übergriffen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (23) den Ventilzuströmkanal (25) diagonal übergreift und der Ventil-Verschlußabschnitt.(18) im Bereich des Widerlagers über zwei Stege (20) mit der Ventilplatte (5) verbunden ist, und die das Widerlager überragenden Ventil-VerschiuBabschnitte (2i, 22) an dessen Seitenkanten (27) zungenartig biegsam sind.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Spannweite (1) der Ventil-Verschiußabschnitte (21, 22) kleiner als die Hälfte der Breite (b) ihrer Biegezone (26) ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegenüberliegenden Ventil-Verschlußabschnitte (21, 22) eine kreisförmige Umrißform aufweisen.