DE3809582A1

DE3809582A1 - Peristaltically operating diaphragm pump

Info

Publication number: DE3809582A1
Application number: DE19883809582
Authority: DE
Inventors: Franz Otto Dr Ing Kopp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1989-10-12

Abstract

Peristaltically operating diaphragm pump which is characterised by rotors 11; 12, known as supporting stars, which are coupled for counterrotation or, in another embodiment, for rotation in the same direction by merely revolving parts in the form of gearings 15; 16 and which are equipped with cambered, preferably rotatable rotationally symmetrical bodies (13) which press a continuous diaphragm 8 by means of its surface lines up to the surface lines of indentations 6; 7, in the form of toroidal sections and lying in the movement regions of the cambered bodies, of a cover 1 and move it peristaltically during operation of the supporting stars, the cambered bodies engaging into one another contactlessly but closely in the regions of the overlaps of the said cover indentations and, on the one hand, forcing the medium to be delivered to leave the outlet opening 5 located close to one of two tapering ends of the overlaps of the said cover indentations and, on the other hand, permitting the medium to be delivered to flow in through the inlet opening located close to the other of these ends. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe, mit deren Hilfe ein zu förderndes flüssiges oder teigiges Medium von ihrer Einlaßöffnung zu deren Auslaßöffnung durch Wirkung einer peristaltischen Membranbewegung gefördert und gleichzei tig auf einen höheren Druck gebracht wird.The invention relates to a diaphragm pump, with the help of which to be promoted liquid or pasty medium from its inlet opening to its outlet opening promoted by the action of a peristaltic membrane movement and at the same time is brought to a higher pressure.

Es sind bereits derartig arbeitende Pumpen bekannt. Eine bekannte Ausführung der Fa. Ole Dich, Dänemark, benutzt als Membran einen gummielastischen Schlauch, der entlang der Innenwand eines das Pumpengehäuse ausmachenden Hohlzylinders auf einem größeren Teil seines Umfanges vom Einlaß zum Auslaß verlegt ist, wo bei dieser Schlauch von zwei Rollen, die diametral auf dem Teilkreis eines im Gehäuse drehbaren und angetriebenen Flansches drehbar angeordnet sind, während des Laufes gegen die Innenwand des Hohlzylinders gequetscht wird. Das zu för dernde Medium wird dabei vom Einlaß zum Auslaß vor der jeweiligen wandernden Quetschstelle hergetrieben. Eine andere bekannte Ausführung benutzt ebenfalls einen gummielastischen Schlauch als Membran, der in einer geraden Linie in ei nem entsprechend ausgeformten Form-Unterteil des Pumpengehäuses vom Einlaß zum Auslaß verlegt ist und der von oben von einer Reihe von schiebebeweglichen Druckstempeln beaufschlagt wird, die von einer darüberliegenden Exzenterwelle in periodische Auf- und Abbewegungen versetzt werden, so daß zu jedem Zeitpunkt mindestens einer von mindestens vier Druckstempeln den Schlauch gerade voll ständig abquetscht und im Fortgang der Antriebs-Drehbewegung der Exzenterwelle die Stelle des vollständigen Abgequetschtseins des Schlauches in Richtung auf den Auslaß zu fortschreitet und somit das auf jeweils der Seite des Auslasses befindliche Fördermedium vorwärtstreibt. Diese beiden Pumpenausführungen sind für Laborbetrieb hauptsächlich gedacht, wo sie Gebrauch machen von leicht aus wechselbaren Laborschläuchen. Daneben gibt es entsprechend der zuerst beschrie benen Pumpenart auch die mit Quetschrollen arbeitenden Pumpen größerer Bauart für andere Betriebseinsätze als die eines Labors. Bei ihnen muß anstelle eines einfachen Schlauches ein schlauchförmiges Formstück als Membran eingesetzt wer den.Pumps operating in this way are already known. A well-known version from Ole Dich, Denmark, uses a rubber-elastic hose as membrane, the along the inner wall of a hollow cylinder making up the pump housing on a larger part of its circumference from the inlet to the outlet, where in this hose of two rollers, which are diametrically on the pitch circle of an im Housing rotatable and driven flange are rotatably arranged while of the barrel is squeezed against the inner wall of the hollow cylinder. To promote changing medium is from the inlet to the outlet before the respective migrating Pinch point driven. Another known embodiment also uses a rubber-elastic tube as a membrane, which in a straight line in egg NEM shaped bottom part of the pump housing from the inlet to Outlet is laid and the one from above is moved by a series of sliding Stamping is applied by an overlying eccentric shaft periodically up and down movements, so that at any time at least one of at least four plungers just fill the hose constantly squeezed and as the drive rotary motion of the eccentric shaft continues the point of complete squeezing of the hose towards progresses to the outlet and thus on each side of the outlet located pumping medium drives forward. These two pump designs are mainly intended for laboratory use where they make use of easy exchangeable laboratory tubes. There are also those described first The pumps of larger design also work with pinch rollers for operations other than that of a laboratory. With them instead of one simple hose a tubular fitting as a membrane who used the.

Es sind aber auch peristaltisch arbeitende Pumpen bekannt, bei denen eine fla che Membran von jeweils einem aus einer Reihe von mindestens vier phasenver schoben sich periodisch auf- und abbewegenden Schiebern von unten gegen ein oberhalb der Membran befindliches als gerade flache Rinne geformtes Hohlgewöl be gedrückt wird, das den Deckel der Pumpe bildet, wobei dieses Hohlgewölbe an einem seiner beiden Enden mit der Einlaß- und am anderen mit der Auslaßöffnung ausgestattet ist, Anmeldungsnummer P 34 13 437. 9.But there are also known peristaltic pumps in which a fla che membrane of one of a series of at least four phase-shifted periodically sliding sliders moving up and down from below Hollow vault located above the membrane as a straight, flat channel be pressed, which forms the lid of the pump, this hollow vault one of its two ends with the inlet and the other with the outlet is equipped, registration number P 34 13 437. 9.

Die beschriebenen Pumpenausführungen besitzen die im folgenden beschriebenen artgemäßen Nachteile: Der Nachteil der Schlauchquetschpumpen beruht darauf, daß der Schlauch an der jeweiligen Quetschstelle an seinen Rändern sehr hohen Bie gebeanspruchungen ausgesetzt ist, die die Lebensdauer des verwendeten Schlau ches stark einschränken. Dies ist bei Laborschlauchpumpen wegen der leichten Auswechselbarkeit bzw. Längsverschieblichkeit der ohnehin installierten Schläuche noch zu vertreten. Bei größeren Ausführungen mit Schlauchformstüc ken ist man ganz auf häufigeres Auswechseln des fertigungstechnisch aufwendi gen Schlauchformstückes angewiesen. Die Pumpen mit flacher Membran weisen den Nachteil ungünstiger Verformung und damit hoher Biegebeanspruchung vom Prin zip her nicht auf. Sie besitzen aber den Nachteil von hin-und-hergehenden Bau teilen, nämlich den Schiebern. Hiermit sind unruhiger Lauf durch Massenkräfte und erhöhte innere Reibung gegeben.The pump designs described have those described below Appropriate disadvantages: The disadvantage of peristaltic pumps is that the tube at the respective pinch point at its edges very high bend is exposed to stresses that affect the life of the sly used restrict severely. With laboratory peristaltic pumps, this is because of the light weight Interchangeability or longitudinal displacement of the already installed To still represent hoses. Larger versions with hose fittings One is ken on frequent replacement of the manufacturing technology directed hose fitting. The pumps with a flat membrane have the Disadvantage of unfavorable deformation and therefore high bending stress from the Prin don't zip up. However, they have the disadvantage of back and forth construction share, namely the sliders. Hereby are restless run by mass forces and given increased internal friction.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe nach dem Peristaltikprin zip zuschaffen, die eine günstigere Wirkungsweise als die Pumpen dieser Art, wie sie vorstehend beschrieben worden sind, besitzt. Sie vermeidet die Nachtei le der Schlauchquetschpumpen, indem sie eine flache Membran benutzt. Sie ver meidet aber auch die Nachteile, wie sie die Pumpen mit flacher Membran bisher besitzen, indem sie hin-und-hergehende Bauteile überhaupt vermeidet und damit einen ruhigen und reibungsarmen Lauf erlangt. Insbesonders ist die Erfindung durch den zusätzlichen Vorteil einer leichten Zugänglichkeit der flachen Mem bran zu Reinigungszwecken gekennzeichnet.The invention has for its object a pump after the Peristaltikprin to create zip that works more favorably than pumps of this type, as described above. She avoids the night egg le peristaltic pumps using a flat membrane. You ver also avoids the disadvantages of pumps with a flat membrane possess by avoiding back-and-forth components at all and thus achieved a quiet and low-friction run. In particular, the invention due to the additional advantage of easy access to the flat membrane bran marked for cleaning purposes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Pumpe zwei z.B. gegenläufige durch Verzahnung gekoppelte sternförmige Flanschteile, in der Fol ge "Tragsterne" genannt, drehbar in einem Gehäuse aus Deckelteil und einem an triebsseitigen Gehäuseteil umlaufen und diese Tragsterne ballige Körper tragen, welche die Membran in entsprechende ringförmig ineinandergreifende toroidab schnittsförmige Vertiefungen des Deckelteiles dort, wo diese Körper sich befin den, drücken und diese Drückstellen im Sinne der Drehrichtung eines jeweiligen Tragsternes fortschreiten, wobei die Arme der Tragsterne zahnradartig ineinan dergreifen, ohne daß die auf den Armen der Tragsterne befindlichen balligen Körper sich berühren und daß in den Nähen der Enden des Überschneidungsgebie tes der toroidabschnittsförmigen Vertiefungen die Einlaß- und die Auslaßöff nung im Deckelteile sich befinden.This object is achieved in that two e.g. opposite star-shaped flange parts coupled by toothing, in fol called "supporting stars", rotatable in a housing made of a cover part and one drive around the drive-side housing part and these supporting stars carry spherical bodies, which the membrane in corresponding ring-shaped interlocking toroid sectional depressions of the lid part where these bodies are the, press and these pressure points in the sense of the direction of rotation of a respective The star of the star progresses, the arms of the star of the star meshing like a gear grasp without the crowned on the arms of the supporting stars Body touch and that in the stitching of the ends of the overlap area tes of the toroidal portion-shaped recesses, the inlet and outlet in the lid parts.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Membranpumpe bestehen neben ihrer relativ flachen und kompakten Bauform in der Verwendung einer einfachen flachen Mem bran, die geringen Biegebeanspruchungen ausgesetzt ist, in der nach Entfer nung des Deckelteiles mit der Ein- und Auslaßöffnung leichten Zugänglichkeit der Membran zu Zwecken der Reinigung und ggf. des Austausches, weiter in dem ruhigen Lauf durch Verwendung von nur umlaufenden einfachen beweglichen Tei len und in der Richtung der Anpreßkraft der balligen Körper an die Membran, wodurch infolge der Verwendung von den bekannterweise sehr tragfähigen Axial lagern die Anpreßkraft leicht aufbringbar ist und daneben die Wellen der Trag sterne nur geringen Biegebeanspruchungen und damit elastischen Verformungen ausgesetzt sind.The advantages of the diaphragm pump according to the invention exist in addition to its relative flat and compact design using a simple flat mem bran, which is exposed to low bending stresses, in the distance tion of the cover part with the inlet and outlet opening easy accessibility the membrane for the purpose of cleaning and, if necessary, replacement, further in the smooth running by using only rotating simple moving parts len and in the direction of the pressing force of the spherical body against the membrane, which is due to the use of the axially known to be very stable store the contact pressure is easy to apply and next to it the shafts of the support stars only slight bending stresses and thus elastic deformations are exposed.

Eine Pumpe der erfindungsgemäßen Art besteht aus folgenden Teilen:A pump of the type according to the invention consists of the following parts:

Dem Deckelteil 1 mit den Wellenlagern 2 und 3, mit der Einlaßöffnung 4 und der Auslaßöffnung 5 und den toroidabschnittsförmigen Vertiefungen 6 und 7; der Membran 8, die die genannten Vertiefungen abdeckt; den beiden Wellen 9 und 10 mit den darauf sitzenden Tragsternen 11 und 12; den auf den Tragsternen radial zu den Wellen 9 und 10 auskragenden Rollen 13, die auf Achsen 14 relativ zu den Tragsternen drehbar sind; den beiden Zahnrädern 15 und 16, die auf den Tragsternen 11 bzw. 12 befestigt sind und diese im Sinne von Gegenlauf koppeln; ferner dem antriebsseitigen Gehäuseteil 17, in dem die Wellen 9 und 10 in wei teren Lagern 18 und 19 bzw. 20 und 21 drehbar sind. Eine der beiden Wellen, hier die Welle 10, besitzt einen Antriebszapfen 22, der aus dem antriebsseiti gen Gehäuseteil herausragt.The cover part 1 with the shaft bearings 2 and 3 , with the inlet opening 4 and the outlet opening 5 and the toroidal-segment-shaped recesses 6 and 7 ; membrane 8 covering said wells; the two shafts 9 and 10 with the supporting stars 11 and 12 sitting on them; the rollers 13 which project radially to the shafts 9 and 10 and which are rotatable on axes 14 relative to the support stars; the two gears 15 and 16 , which are attached to the supporting stars 11 and 12 and couple them in the sense of counter-rotation; further the drive-side housing part 17 , in which the shafts 9 and 10 in white direct bearings 18 and 19 or 20 and 21 are rotatable. One of the two shafts, here the shaft 10 , has a drive pin 22 which protrudes from the housing part antriebsseiti gene.

In Fig. 1 ist eine dieser Beschreibung gemäße Ausführung der Erfindung darge stellt. In der in dieser Figur dargestellten vorteilhaften Ausführung werden die tonnenförmigen Rollen 13 in mehrere Scheiben 13.1; 13.2; 13.3; 13.4 unter teilt, deren jede für sich unabhängig von den anderen auf den Achsen 14 sich drehen kann. Die Fig. 1 zeigt auch eine Ausführungsform der Stützung der Ach sen 14 in den Tragsternen 11 und 12.In Fig. 1 is a description according to this embodiment of the invention Darge provides. In the advantageous embodiment shown in this figure, the barrel-shaped rollers 13 are divided into several disks 13.1 ; 13.2 ; 13.3 ; 13.4 sub divides, each of which can rotate independently of the others on the axes 14 . The Fig. 1 also shows an embodiment of the support of Ach sen 14 in the supporting stars 11 and 12.

Die Fig. 2 zeigt die relative Bewegung einer Rolle des einen Tragsternes 12 zu einer zwischen zwei Rollen des Tragsternes 11 vorhandenen Lücke und zeigt damit, daß und wie eine jeweilige Rolle des einen Tragsternes in die jeweili ge Lücke zwischen zwei Rollen des anderen Tragsternes berührungslos aber eng eingreifen kann. Besonders vorteilhaft sind dabei die Tragsterne mit 5 Rollen, was hier nicht dargestellt ist. Fig. 2 shows the relative movement of a role of a star 12 to a gap between two roles of the star 11 and thus shows that and how a respective role of a star in the respective ge gap between two roles of the other star but non-contact can intervene closely. The supporting stars with 5 rollers are particularly advantageous, which is not shown here.

Die Fig. 3 zeigt den Teilschnitt durch einen Tragstern, auf dessen Armen in Scheiben 13.1; 13.2; 13.3; 13.4; 13.5 unterteilte Rollen auf Achsen 14 dreh bar sind und diese Rollen die vorteilhafte Kegeltonneform aufweisen. Figs. 3 shows the partial sectional view of a bearing bracket, on the arms in discs 13.1; 13.2 ; 13.3 ; 13.4 ; 13.5 divided roles on axes 14 are rotatable bar and these roles have the advantageous cone barrel shape.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der Kugeln 13′ anstel le der Rollen artgemäß im Tragstern 11 bzw. 12 mittels Schalen 23 und 24 dreh bar gestützt sind. Fig. 4 shows an embodiment of the invention, in which balls 13 ' instead of le the rollers are supported in the supporting star 11 and 12 by means of shells 23 and 24 rotatably bar.

Die Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Tragsterne 11 und 12 mit balligen Körpern, hier Kugeln, ungleicher Anzahlen, hier 4 bzw. 8, ausgestattet sind, dabei kann Gebrauch von gleichen Drehrichtungen der Trag sterne 11 und 12 im Gehäuse 17 gemacht werden. Dies ist insofern besonders vor teilhaft, weil bei gleichen Drehrichtungen der Tragsterne die balligen Körper besonders eng ineinanderzugreifen imstande sind, ohne sich dabei zu berühren. Es ist auch dargestellt, daß eine Schale 23 des Tragsternes 11 und 12 im Sin ne engen Ineinandergreifens der Kugeln und deren Halterung in einem jeweili gen Arm eines Tragsternes besonders schmal gestaltet sein muß, wobei man bei der genauen Formgebung der Außenkontur einer jeweiligen Schale 23 und des je weiligen Armes eines Tragsternes 11 und 12 die Relativbewegung eines balligen Körpers, hier einer Kugel, auf dem einen Tragstern zu einer Lücke zwischen zwei balligen Körpern, hier Kugeln, auf dem anderen Tragstern zu ermitteln hat, ähnlich wie es in Fig. 2 für zwei Tragsterne mit gleichen Anzahlen von 6 bal ligen Körpern, dort tonnenförmige Rollen, und dem dort sich ergebenden Gegen drehsinn der beiden Tragsterne geschehen ist. Fig. 5 shows an embodiment of the invention, in which the support stars 11 and 12 with spherical bodies, here balls, unequal numbers, here 4 and 8, are equipped, it can use the same directions of rotation of the support stars 11 and 12 in the housing 17 are made. This is particularly geous because in the same direction of rotation of the supporting stars, the spherical bodies are able to mesh particularly closely without touching each other. It is also shown that a shell 23 of the support star 11 and 12 in Sin ne tight intermeshing of the balls and their holder in a respective arm of a support star must be designed particularly narrow, with the exact shape of the outer contour of a respective shell 23 and of the respective arm of a support star 11 and 12, the relative movement of a spherical body, here a ball, on which a support star has to determine a gap between two spherical bodies, here balls, on the other support star, similar to that in Fig. 2 for two supporting stars with the same number of 6 ball bodies, there barrel-shaped roles, and the resulting counter-rotation of the two supporting stars has happened.

Die Fig. 6 zeigt, wie in einer augenblicklichen Stellung der Tragsterne der Pumpenausführung nach Fig. 5 die von den Tragsternen geführten Kugeln 13 zu einander stehen. Die Fig. 6 zeigt auch gestrichelt die Lagen der Einlaß- und der Auslaßöffnung 4 bzw. 5, wenn die in die Fig. 6 eingetragenen Drehsinne zugrundeliegen. FIG. 6 shows how, in an instantaneous position of the supporting stars of the pump design according to FIG. 5, the balls 13 guided by the supporting stars are in relation to one another. FIG. 6 also shows the positions of the inlet and outlet openings 4 and 5 in dashed lines if the directions of rotation entered in FIG. 6 are based.

Claims

1. Peristaltic diaphragm pump with flat during the pumping process into a recess of a cover containing the inlet and the outlet opening to be deformed membrane, characterized in that the recesses of the cover have the annular shape of equal depths and equally wide sections of toroids, which are mutually dependent overlap as far as their equal widths and that these depressions are closed by a continuous membrane covering the two depressions and that this membrane of bodies with spherical surfaces where de ren surface lines are, as far as is pressed into the depression that the membrane completely touches the surface line of the toroidal section-shaped cover recess and that the bodies are arranged with spherical surfaces on contactless interlocking supporting stars, which in turn are section-shaped in a housing connected to the cover and the membrane around the geometric axes of the toroidab Lid recesses in gears enforced to each other are rotatable and one can be driven ben and that the toroidal portion-shaped recesses of the lid are connected to an inlet and an outlet opening, each in the vicinity of the tapered ends of the overlaps of the toroidal portion-shaped lid recesses are located.

2. Peristaltic pump according to claim 1, characterized in that starting from the inlet and outlet opening on the bottom of the Overlap area of the toroidal section-shaped cover recess at least one narrower groove-shaped depression each is located just before the middle of the intersection that's enough.

3. Peristaltic pump according to claims 1 and 2, characterized records that the rotating star in the housing same number len of at least 2 bodies with spherical surfaces.

4. Peristaltic pump according to claims 1 and 2, characterized records that the rotating star in the housing unequal to have numbers of bodies with spherical surfaces.

5. Peristaltic pump according to claims 1, 2, 3 and 4, characterized ge indicates that the bodies with spherical surfaces are rotationally symmetrical are metric bodies that are rotatable in the supporting stars.

6. Peristaltic pump according to claim 5, characterized in that the rotationally symmetrical bodies are barrel-shaped roles.

7. Peristaltic pump according to claim 5, characterized in that the rotationally symmetrical bodies are spheres.

8. Peristaltic pump according to claims 5 and 6, characterized records that the rotationally symmetrical body in the Trag star axes are rotatable and made of several discs ben are composed, which are independent of each other on the Can rotate axes.

9. Peristaltic pump according to claims 6 and 8, characterized records that the rollers take the form of barrel-shaped cones point.

10. Peristaltic pump according to claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 and 9, there characterized in that the profile of the wells of Dec kels, seen in the meridian section, is different from that of one Circular arc.