DE3204534A1

DE3204534A1 - Elektromagnetisch betaetigte membranpumpe

Info

Publication number: DE3204534A1
Application number: DE19823204534
Authority: DE
Inventors: Friedrich Edler
Original assignee: Chemie und Filter GmbH Verfahrenstechnik KG
Current assignee: Chemie und Filter GmbH Verfahrenstechnik KG
Priority date: 1982-02-10
Filing date: 1982-02-10
Publication date: 1983-08-25
Also published as: GB2115233A; NL8300460A; GB2115233B; CA1206379A; US4537565A; CH661321A5; JPS58148286A; DE3204534C2; FR2521225A1; FR2521225B1; GB8303750D0

Description

DR.-ING. ULRICH KNOBLAUCH PATENTANWALT - 4 - β frankfurt/main ι, den

KUHHORNSHOFWEG 10 9l rtö-

POSTSCHECK-KONTO FRANKFURT/M. 3425-605

DRESDNER BANK, FRANKFURT/M. 2300308 TELEFON: 56 10 78 .

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TELEX: 411 877 KNOPA D

CHEMIE UND FILTER GMBH, 6900 HEIDELBERG Elektromagnetisch betätigte Membranpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetisch betätigte Membranpumpe mit einem Kunststoffgehäuse, das nahe einer Stirnwand, die außen einen Pumpenkopf trägt, einen Elektromagneten mit zylindrischer Umfangsfläche und in einem Gehäuseabschnitt mit wesentlich größerer Querschnittsfläche als der Elektromagnet Teile einer elektrischen Steuervorrichtung aufnimmt sowie an der Unterseite mit einer Standfläche versehen ist.

Bei einer bekannten Membranpumpe diese Art sind Teile der elektrischen Steuervorrichtung sowie zugehörige Bedienungselemente, wie Drehknöpfe, Schalter u. dgl., an einer etwa rechteckigen Platte angebracht, die als deckelartiger Einsatz das ebenfalls rechteckigen Querschnitt aufweisende Kunststoffgehäuse stirnseitig abschließt. Das Gehäuse hat über seine gesamte Länge etwa gleichbleibenden Rechteck-Querschnitt. Die gegenüberliegende Stirnwand ist vom restlichen Gehäuse abnehmbar und bildet mit einem zylindrischen Fortsatz einen Teil des Pumpenkopfes. Der Elektromagnet ist an einer rechteckigen Haltgalatte befestigt, die an ihren über den Querschnitt des Magneten

hinausragenden Ecken mit Schrauben an dieser Stirnwand angebracht ist. An der Oberseite und Unterseite des den Elektromagneten umgebenden Gehäuseabschnitts befinden sich' axial verlaufende Kühlrippen. Mit Abstand unterhalb der unteren Kühlrippen ist ein die Standfläche aufweisendes Fußteil vorgesehen, das über zwei Seitenwände einstückig mit dem Gehäuse verbunden ist.

In dem Elektromagneten entsteht während des Betriebes eine bestimmte Verlustwärme. Andererseits darf die Temperatur eines Kunststoffgehäuses einen vorgegebenen Grenzwert, der verhältnismäßig niedrig liegt, nicht überschreiten. Aus diesem Grund konnten bisher Kunststoffgehäuse nur dann angewendet werden, wenn die Verlustwärme gering war, sei es weil die Pumpe insgesamt nur wenig Leistung forderte oder der Elektromagnet überdimensioniert war, was einen unnötigen Platz- und Kostenaufwand erfordert. Wollte man die Membranpumpen mit höherer Leistung und/oder möglichst klein bauen, verwendete man Metallgehäuse, über die die Wärnae besser nach außen abgeführt wird und/auch mit höherer Temperatur belastet werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die trotz der Verwendung eines Kunststoffgehäuses mit höherer Leistung betrieben und/oder mit kleinen Abmessungen gebaut werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der an die dem Pumpenkopf zugewandte Stirnwand anschließende Gehäuseabschnitt über mindestens einen Teil der axialen Länge des Eleketromagenten eine zylindrische Umfangswand aufweist, die vom Gehäuseabschnitt größeren Querschnitts getragen ist, den Elektromagneten mit gleichmäßigem Spalt umgibt und eine ringsum freie Außenfläche hat.

Bei dieser Anordnung wird die Wärme gleichmäßg und intensiv vom Umfang des Elektromagneten abgeführt. Die Gleichmäßigkeit ergibt sich, weil die Wärmeübertragung zur Umfangswand über einen gleichmäßigen Spalt erfolgt. Die Wärmeleitung durch die Umfangswand geht ebenfalls gleichmäßig vor sich, weil diese Wand zylindrisch ist und sich ringsum erstreckt. Auch die Wärmeabgabe an die Luft ist gleichmäßig, weil die gesamte Außenfläche der zylindrischen Umfangswand von der Umgebungsluft bestrichen wird. Infolgedessen ergeben sich auch nicht, wie beim Stand der Technik, infolge ungleichmäßiger Spaltweiten und Wandstärken Stellen schlechter Wärmeabfuhr und damit erhöhter Temperatur. Die intensive Wärmeabfuhr wird dadurch begünstigt, daß der Wärmefluß das schlecht wärmeleitende Kunststoffmaterial nur in Form der zylindrischen Wand durchqueren muß, die nur die aus Festigkeitsgründen geforderte Wandstärke haben muß. Zur intensiven Wärmeabfuhr trägt auch bei, daß die Umgebungsluft die gesamte Außenfläche der Umfangswand bestreichen kann.

Mit Vorteil ist die zylindrische Umfangswand an ihrer Außenfläche mit Kühlrippen-;—Diese Kühlrippen steigern die Intensität der Wärmeabfuhr. Sie versteifen aber auch die zylindrische Umfangswand, so daß deren Wandstärke noch geringer gewählt werden kann.

Insbesondere verlaufen die Kühlrippen in Umfangsrichtung. Auf diese Weise wird die thermisch aufsteigende Luft am wenigsten behindert, was zu einem raschen Luftaustausch führt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die zylindrische, den Elektromagneten umgebende Umfangswand mit Abstand von einem Fußfortsatz Untergriffen, der nur stirnseitig mit dem Gehäuse verbunden ist. Dieser Fußfortsatz erhöht die

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Standfestigkeit, da der Schwerpunkt der Membranpumpe im wesentlichen durch den Elektromagneten bestimmt wird. Da der Fußfortsatz aber nur stirnseitig mit dem Gehäuse verbunden ist, wird die an der Außenseite der Umfarigswand vorbeistreichende Luft nicht behindert.

Günstig ist es, wenn die zylindrische Umfangswänd am oberen Teil und der Fußfortsatz am unteren Teil des Gehäuseabschnitts größeren Querschnitts anschließt. Dies ergibt trotz der vergrößerten Standfläche und der ringsum freien Umfangswänd eine geringe Baugröße der Pumpe.

Hierbei kann dafür gesorgt sein, daß die zylindrische Umfangswänd, die dem Pumpenkopf zugewandte Stirnwand, der Gehäuseabschnitt größeren Querschnitts und der Fußfortsatz einstückig ausgebildet sind und das Gehäuse an seiner dem Pumpenkopf abgewandten Stirnseite einen Deckel aufweist.Durch die Zusammenfassung der genannten Teile in einem einstückigen Gehäuseteil ergibt sich eine sehr rationalle Fertigung.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich eine Steuervorrichtungsplatine im Gehäuseabschnitt größeren Querschnitts in vertikaler Richtung bis in die Horizontalprojektion des Fußfortsatzes.: Auf· diese Weise kann eine im Verhältnis zu den gegebenen Abmessungen große Platine untergebracht werden, die in der Regel zur Aufnahme der für die Steuervorrichtung erforderlichen Bauteile ausreicht.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn an der Innenseite eines den Gehäuseabschnitt größeren Querschnitts stirnseitig abschließenden Deckels Raststifte angeformt sind, welche die Steuervorrichtungsplatine durch federnde Rastung festhalten.

Infolge der Verwendung von Kunststoff-Gehäuseteilen lassen sich die Raststifte leicht anformen.

In weiterer Ausgestaltung kann eine zweite Steuervorrichtungsplatine sich am Boden des Gehäuseabschnitts größeren Querschnitts in horizontaler Richtung bis in den Fußfortsatz erstrecken. Die zweite Platine kann dazu benutzt werden, zusätzliche Teile für eine aufwendigere Steuervorrichtung aufzunehmen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, durch Verwendung der zweiten Platine die erste Platine zu entlasten und dadurch die Höhe des Gehäuses zu verringern.

Zum Einschieben der zweiten Steuervorrichtungsplatine sind zweckmäßigerweise nahe dem Boden des Gehäuseabschnitts größeren Querschnitts zwei horizontale, bis in den Fußfortsatz reichende Führungen vorgesehen.

Vorteile bietet es auch, wenn der Kunststoff elektrisch isolierend ist und in ihm Kontaktstifte einer elektrischen Durchführung eingespritzt oder durch Einpressen oder Einschallen fest eingesetzt sind. Auf diese Weise können die Kontaktstifte dicht durch das Gehäuse geführt werden und brauchen nicht nachträglich eingesetzt zu werden.

Es empfiehlt sich, daß die Kontaktstifte innen federnde Köpfe haben, die in durchkontaktierte Bohrungen der vertikalen Steuervorrichtungsplatine greifen. Insbesondere kann die Platine beim Aufstecken auf die Raststifte gleichzeitig die Kontaktierung mit den federnden Köpfen erfolgen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dafür gesorgt, daß die axiale Erstreckung der Stirnwand wesentlich größer ist als die Dicke der zylindrischen Umfangswand und in die Stirnwand Einsätze mit Gewindebohrungen zur Befestigung des Pumpenkopfes eingespritzt und Führungen für den Elektromagneten haltende Schrauben eingeformt sind. Da die Wärme-

abfuhr sehr intensiv in Radialrichtung erfolgt, kann die Wärmeabfuhr über die Stirnwand vernachlässigt werden. Die Stirnwand darf daher eine verhältnismäßig große axiale Erstreckung erhalten, so daß es keine Schwierigkeiten macht, die verschiedenen Befestigungsmittel in ihr sicher zu halten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Membranpumpe und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die dem Pumpenkopf zugewandte Stirnwand in einer anderen,Querschnittsebene.

Die Membranpumpe weist ein Kunststoffgehäuse auf, das aus einem einstückigen Gehäusebauteil 1 und einem daran mit Schrauben 2 befestigten Deckel 3 besteht. Das Gehäusebauteil 1 weist einen Gehäuseabschnitt 4 größeren Querschnitts, eine an deren oberen Teil anschließende zylindrische Umfangswand 5» eine Stirnwand 6 sowie einen am unteren Teil des Gehäuseabschnitts 4 anschließenden Fußfortsatz 7 auf. Die Bodenplatte 8, welche sowohl dem Gehäuseabschnitt 4 größeren Querschnitts als auch dem Fußfortsatz 7 zugeordnet ist, trägt an ihrer Unterseite Teile 9 der Standfläche, Umfangswand 5 ist ringsum frei und trägt an ihrer Außenseite in Umfangsrichtung verlaufende Kühlrippen 10. Da der Fußfortsatz 7 nur an seiner rechten Stirnseite mit dem übrigen Gehäuse verbunden ist, ergibt sich zwischen diesem Fußfortsatz 7 und der Umfangswand 5 ein nach beiden Seiten hin offener Zwischenraum 11.

An der Stirnwand 6 ist ein Pumpenkopf 12 angebracht, der aus zwei Teilen 13 und 14 besteht, zwischen denen eine Membran 15 eingespannt ist. Auf der einen Seite der Membran befindet sich ein Hubraum 16, der über eine Saugventilanordnung mit einem Saugleitungsanschluß 17 und über eine Druckventilanordnung mit einem Druckleitungsanschluß 18 verbunden ist. Auf der anderen Seite der Membran befindet sich ein Freiraum 19» der über eine Ablauföffnung 20 mit der Atmosphäre verbunden ist. Bei einem Bruch der Membran 15 kann zu fördernde Flüssigkeit nach unten abfließen, ohne daß die Pumpe beeinträchtigt wird. Eine Schürze 21 bietet einen zusätzlichen Schutz. In der Stirnwand 6 sind vier gleichmäßig über den Umfang verteile Gewindebuchsen 22 eingespritzt, die je eine Gewindebohrung 23 und eine Gewindebohrung 24 aufweisen. Die Gewindebohrungen 23 und 24 nehmen nicht veranschaulichte Schrauben zur Befestigung des Teils 12 (13, 14, 15) mit unterschiedlicher Größe und deshalb unterschiedlichem Lochkreis auf.

Im Gehäusebauteil 1 ist ein Elektromagnet 25 konzentrisch zur zylindrischen Umfangswand 5 angebracht. Er ist mit nicht veranschaulichten Schrauben, die durch Bohrungen 46. in der Stirnwand 6 greifen, an dieser Stirnwand befestigt. Die Umfangswand 5 erstreckt sich über einen Teil der axialen Länge des Elektromagneten 25. Zwischen dieser Umfangswand 5 und dem Elektromagneten 25 erstreckt sich ringsum ein gleichmäßiger Ringspalt 26. Der Anker des Elektromagneten ist mit einer Hubstange 27 verbunden, die durch eine Bohrung 28 in der Stirnwand 6 ragt und mit der Membran 15 verbunden ist. Eine zwischen Pumpenkopf 12 und Stirnwand 6 eingespannte Flachmembran 29 dient der Abdichtung. In der Bohrung 28 ist desweiteren eine Formdichtung 30 vorgesehen. Zwischen den beiden Dichtungen gibt es einen weiteren Ablaufkanal 31, der in der Stirnwand 6 eingeformt ist. Diese Doppeldichtung verhindert mit

größtmöglicher Sicherheit, daß bei einem Bruch der Pumpenmembran 15 die Förderflüssigkeit in das Innere des Ge-• häuses gelangt. In das Gehäusebauteil 1 kann auch ein etwasgrößerer Elektromagnet 25a eingebaut werden, wie es gestrichelt eingezeichnet ist. Obwohl dieser größere Magnet auch mit größerer Leistung betrieben werden kann, ist die Wärmeabfuhr sichergestellt, da der Spalt =26 entsprechend kleiner und daher die Wärmeabfuhr noch besser ist.

Der Hub des Ankers des Elektromagneten 25 kann mittels eines Anschlag 32 begrenzt werden. Der Anschlag sitzt an einer Schraube 33, die in einem Gewinde 34 des Deckels 3 gehalten ist und an der Außenseite einen Drehknopf trägt.

Ferner sind am Deckel 3 Raststifte 36 angespritzt, auf denen eine erste Steuervorrichtungsplatine 37 federnd aufgerastet ist. Diese Platine trägt verschiedene Teile der Steuervorrichtung, darunter auch ein von außen mittels Drehknopf 38 verstellbares Potentiometer 39 zur Einstellung der Hubfrequenz der Pumpe. Die Platine 37 erstreckt sich in vertikaler Richtung bis in die Horizontalprojektion des Fußfortsatzes 7. In dieser Höhe sind in der Wand des Deckels 3 Kontaktstifte 40 einer elektrischen Durchführung eingespritzt oder fest eingesetzt. Diese Kontaktstifte tragen an der Innenseite federnde Köpfe 41, welche unmittelbar in durchkontaktierte Bohrungen 42 der Platine 37 greifen. Eine zweite Steuervorrichtungsplatine 43 mit gestrichelt angedeuteten Bauelementen verläuft etwa horizontal in der Nähe des Bodens und reicht bis in den Fußfortsatz 7. Gehalten wird diese Platine in zwei horizontalen Führungen 44 an den beiden Seitenwänden des Gehäusebauteils 1 einschließlich des Fußfortsatzes 7.

Die Stirnseite mit dem Deckel 3 kann, wie es.strichpunk- . tiert veranschaulicht ist, durch eine durchsichtige Platte 45 abgedeckt werden.

Als Material für das Gehäuse kommen alle bisher für Kunststoffgehäuse verwendeten Materialien in Betracht. Als besonders geeignet hat sich Polyphenolenoxid erwiesen, das eine hohe Festigkeit und chemische Beständigkeit besitzt. Die Weite des Spaltes 26 sollte möglichst klein gehalten werden. Zweckmäßigerweise liegt die Spaltweite unter 6 mm.

Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Elektromagnetisch betätigte Membranpumpe mit einem Kunststoffgehäuse, das nahe einer Stirnwand, die außen einen Pumpenkopf trägt, einen Elektromagneten mit zylindrischer Umfangsfläche und in einem Gehäuseabschnitt mit wesentlich größerer Querschnittsfläche als der Elektromagnet Teile einer elektrischen Steuervorrichtung aufnimmt sowie an der Unterseite mit einer Standfläche versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der an die dem Pumpenkopf (12) zugewandte Stirnwand (6) anschließende Gehäuseabschnitt über mindestens einen Teil der axialen Länge des Elektromagneten (25) eine zylindrische Umfangswand (5) aufweist, die vom Gehäuseabschnitt (4) größeren Querschnitts getragen ist, den Elektromagneten mit gleichmäßigem Spalt (26) umgibt und eine ringsum freie Außenfläche hat.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Umfangswand (5) an ihrer Außenfläche mit Kühlrippen (10) versehen ist.

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3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (10) in Umfangsrichtung verlaufen.
4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische, den Elektromagneten (25) umgebende Umfangswand (5) mit Abstand (11) von einem Fußfortsatz (7) Untergriffen wird, der nur stirnseitig mit dem Gehäuse verbunden ist.
5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Umfangswand (5) am oberen Teil und der Fußfortsatz (7) am unteren Teil des Gehäuseabschnitts

(4) größeren Querschnitts anschließen.
6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Umfangswand (5), die dem Pumpenkopf zugewandte Stirnwand (6), der Gehäuseabschnitt (4) größeren Querschnitts und der Fußfortsatz (7) einstückig ausgebildet sind und das Gehäuse an seiner dem Pumpenkopf . (12) abgewandten Stirnseite einen Deckel (3) aufweist.
7. Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Steuervorrichtungsplatine (37) im Gehäuseabschnitt (4) größeren Querschnitts in vertikaler Richtung bis in die Horizontalprojektion des Fußfortsatzes (7) erstreckt.
8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite eines den Gehäuseabschnitt (4) größeren Querschnitts stirnseitig abschließenden Deckels (3) Raststifte (36) angeformt sind, welche die Steuervorrichtungsplatine (37) durch federnde Rastung festhalten.
9. Pumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Steuervorrichtungsplatine (43) sich am Boden (8) des Gehäuseabschnitts (4) größeren Querschnitts in horizontaler Richtung bis in den Fußfortsatz (7) erstreckt.
10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nahe dem Boden (8) des Gehäuseabschnitts (4) größeren Querschnitts zwei horizontale, bis in den Fußfortsatz (7) reichende Führungen (44) zum Einschieben der zweiten Steuervorrichtungsplatine (43) vorgesehen sind.
11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff elektrisch isolierend ist und in ihm Kontaktstifte (4o) einer elektrischen Durchführung eingespritzt oder durch Einpressen oder Einschallen fest eingesetzt sind.
12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstifte (40) innen federnde Köpfe (41) haben, die in durchkontaktierte Bohrungen (42) der vertikalen Steuervorrichtungsplatine (37) greifen.
13. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung der Stirnwand (6) wesentlich größer ist als die Dicke der zylindrischen Umfangswand (5) und in die Stirnwand Einsätze (22) mit Gewindebohrungen (23, 24) zur Befestigung des Pumpenkopfes (12) eingespritzt und Führungen (46) für den Elektromagneten (25) haltende Schrauben eingeformt sind.