DE3921084A1 - Elektrisch angetriebene membran-saug- oder druckpumpe - Google Patents
Elektrisch angetriebene membran-saug- oder druckpumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrisch angetriebene Membran-Saug-
oder Druckpumpe mit einem Schwingankermagneten als Antriebsmotor,
der eine kreisförmige Magnetspule mit einem zumindest annähernd
zylindrischen Innenraum aufweist, die von einem in Umfangsrichtung
unterbrochenen, ferromagnetischen Rückschlußkäfig konzentrisch
umschlossen und in einem Gehäuse festsitzend angeordnet ist, wobei
sich im Innenraum des Rückschlußkäfigs in koaxialer Anordnung zu
der der Magnetspule und dem Rückschlußkäfig gemeinsamen System
achse ein aus einem ferromagnetischen Tauchanker und einem mit
der Pumpmembran verbundenen, axial federnd gelagerten, zentralen
Ankerschaft bestehender Schwinganker befindet.
Derartige Membranpumpen werden sowohl als Kompressoren, d.h. als
Druckpumpen,wie auch als Vakuumpumpen, d.h. als Saugpumpen
verwendet; als Kompressoren z.B. in Verbindung mit lnhalations
geräten zum Feinzerstäuben von flüssigen Medikamenten oder als
Vakuumpumpen in chemischen oder physikalischen Laboratorien. In
der Regel liegen ihre Ansaugleistungen als Vakuumpumpen bei etwa
20 l/min, und als Kompressoren liegen ihre Ansaugleistungen zwischen
30 l/min und 1000 /min, und ihre Fördermengen liegen bei
Fließdrücken von 0,6 bar bis 1 bar zwischen 7 l/min und 20 l/min
Betrieben werden sie in der Regel mit der allgemein üblichen
Netzspannung von 50 Hz oder 60 Hz.
Außer den allgemeinen Forderungen, die an solche Geräte gestellt
werden, nämlich daß sie leise arbeiten und eine möglichst kleine
Bauweise zulassen, kommt es auch wesentlich darauf an, daß sie
eine möglichst kleine Leistungsaufnahme benötigen bzw. daß sie mit
einem hohen Wirkungsgrad arbeiten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Membrandruckpumpe
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die konstruktiven
Voraussetzungen für die vorstehend genannten Forderungen in opti
maler Weise erfüllt sind d.h., daß der als Schwingankermagnet aus
gebildete Antriebsmotor eine geringe Leistungsaufnahme bei hoher
Ansaugleistung und/oder Druckleistung, also einen hohen Wirkungs
grad, eine lange Lebensdauer und eine leise, möglichst verschleiß
freie Arbeitsweise aufweist, und daß der Schwingankermagnet in
gleicher Ausführung sowohl für eine Saugpumpe als auch für eine
Druckpumpe verwendet werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Rück
schlußkäfig im lnnern der Magnetspule zwei in axialer Richtung
durch einen Ringschlitz voneinander getrennte Polringe bildet, und
daß der zentrale Ankerschaft mit je einem auf einer Seite aus dem
Rückschlußkäfig der Magnetspule herausragenden Endabschnitt tra
gend und zentrierend an zwei blattförmigen Schwingfedern befestigt
ist, die beide gleich geformt sind und die beide jeweils mit einem
axialen Abstand vom Rückschlußkäfig mit ihren jeweiligen Fußab
schnitten an Anlageflächen des Gehäuses befestigt sind, welche sich
diametral gegenüberliegend auf verschiedenen Seiten der Systemachse
und in gleichem Abstand von dieser Systemachse angeordnet sind.
Während es bei anderen bekannten Membranpumpen der gattungsge
mäßen Art üblich ist, den Schwinganker mit einer koaxialen Schrau
benfeder als elastisches Rückstellorgan zu versehen, hat die Ver
wendung von blattförmigen Schwingfedern den erheblichen Vorteil,
daß für den Ankerschaft keine besonderen Lagereinrichtungen erfor
derlich sind und daß bei den Schwingbewegungen des Schwingankers
keine Lagerreibungen auftreten. Bei der Verwendung von blattför
migen Schwingfedern ist es unvermeidbar, daß der Schwinganker
während seiner axialen Schwingbewegungen in bezug auf die System
achse auch eine radiale Bewegung ausführt. Zur Erzielung eines
hohen elektromagnetischen Wirkungsgrades ist es aber erforderlich,
den ringförmigen Luftspalt zwischen dem Schwinganker und den Pol
ringen möglichst klein zu halten. Es ist deshalb auch erforderlich,
die radiale Auslenkung des Schwingankers möglichst klein zu hal
ten. Dies wird erfindungsgemäß durch die diametral versetzte Befe
stigung der Schwingfedern erzielt, wie nachstehend im einzelnen
anhand der Zeichnungen noch näher erläutert wird. Durch die ge
nannten Erfindungsmerkmale sind zunächst die zur Erzielung eines
hohen Wirkungsgrades bzw. zur Vermeidung hoher Leistungsverluste
erforderlichen konstruktiven Grundvoraussetzungen geschaffen, näm
lich eine reibungslose Lagerung des Schwingankers und ein kleiner
Luftspalt zwischen dem Schwinganker und den Polringen des Rück
schlußkäfigs.
Mit der Anordnung des Pumpaggregats nach Anspruch 2 kann der
Schwingankermagnet seine optimale Leistung als Antriebsmotor für
eine Membran-Saugpumpe erbringen. Unter "Zugseite des Schwingan
kers" ist das Ende des Ankerschaftes zu verstehen, welches bei dem
durch Magnetkraft bewirkten Arbeitshub in den Rückschlußkäfig
hineingezogen wird.
Mit der Anordnung des Pumpaggregats nach Anspruch 3 kann der
selbe Schwingankermagnet seine optimale Leistung als Antriebsmotor
für eine Membran-Druckpumpe erbringen. Unter "Druckseite des
Schwingankers" ist das Ende des Ankerschaftes zu verstehen,
welches sich bei dem durch Magnetkraft bewirkten Arbeitshub aus
dem Rückschlußkäfig herausbewegt.
Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades wird durch die
Ausgestaltung nach Anspruch 4 insofern erzielt, als dadurch die
radiale Auslenkung des Schwingankers während seiner Schwingbe
wegungen weiter reduziert wird. Dabei wird der bogenförmige Ver
lauf eines relativ langen Biegeradius der Schwingfeder weitgehend
kompensiert durch einen entgegengesetzten bogenförmigen Bewegungs
verlauf mit einem kürzeren, etwa halb so großen Radius.
Durch die Form der Schwingfedern, die in Anspruch 5 angegeben
ist, wird nicht nur eine optimale Schwingbewegung des Schwing
ankers, sondern auch eine hohe Bruchfestigkeit der blattförmigen
Schwingfedern selbst erzielt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Ansprüche 6 bis 18. Ihre Vorteile sind in der nachfolgenden
Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnungsfiguren näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine elektrisch angetriebene Membran-Saugpumpe der
erfindungsgemäßen Art mit geschnittener Darstellung des
Schwing ankermagneten;
Fig. 1a einen topfförmigen Tauchanker in Stirnansicht;
Fig. 2 in geschnittener Darstellung den Schwingankermagneten mit
den drei wesentlichsten Bewegungspositionen des
Schwingankers;
Fig. 3 eine Systemskizze zum Bewegungsverlauf des
Schwingankers;
Fig. 4 die innere Stirnansicht einer Gehäusehälfte;
Fig. 5 eine teilweise entlang der Schnittlinie V-V geschnittene
Seitenansicht aus Fig. 4,
Fig. 6 eine Schwingfeder;
Fig. 7 eine andere Ausführungsform der Schwingfeder;,
Fig. 8 einen topfförmigen Magnetanker als Schnittdarstellung
VIII-VIII aus Fig. 9;
Fig. 9 die Stirnansicht IX aus Fig. 8;
Fig. 10 eine andere Ausführungsform des Magnetankers in axialer
Stirnansicht;
Fig. 11 einen Schnitt XI-XI aus Fig. 10;
Fig. 12 eine Membran-Druckpumpe in Seitenansicht;
Fig. 13 eine Stirnansicht XIII aus Fig. 12;
Fig. 14 eine Schnittdarstellung eines Schwingankermagneten, bei
dem die beiden Hälften des Rückschlußkäfigs in das
Gehäuse eingegossen sind;
Fig. 15 eine Schnittdarstellung des Schwingankermagneten, bei dem
die beiden Polringe in Gehäuseteile eingegossen sind,
welche aus mit Eisenteilchen angereichertem Kunststoff oder
Keramik bestehen und
Fig. 16 in einer Schnittdarstellung einen Schwingankermagneten,
bei dem die beiden Gehäuseteile einschließlich der beiden
Polringe jeweils einstückig aus mit Eisenteilchen
angereichertem Kunststoff oder Keramik gegossen sind.
Die in Fig. 1 dargestellte Membran-Saugpumpe besteht aus einem
Saug-Pumpaggregat 1 mit einer an einem zentralen Membranhalter 2
befestigten Pumpmembran 3 sowie aus einem Schwingankermagneten 4,
der, wie aus den Fig. 12 und 13 ersichtlich ist, in einer nach
stehend noch näher erläuterten Weise elastisch an einem Standsockel
5 gelagert ist.
Die Pumpmembran 3 ist in üblicher Weise in einem aus mehreren
Teilen zusammengesetzten Pumpengehäuse 6 zwischen zwei Gehäuse
teilen des Pumpengehäuses 6 eingeklemmt angeordnet und mittels
einer Tellermutter 7 gemeinsam mit dem kolbenartigen Membranhalter
2 an einem Schwinganker 8 des Schwingankermagneten 4 befestigt,
und zwar so, daß sie koaxial zur Systemachse 9 des Schwingankers
8 angeordnet ist.
Das in Fig. 1 in axialem Abstand von dem Schwingankermagneten 4
dargestellte Pumpengehäuse 6 ist in Wirklichkeit auf die Stirnseite
10 des Schwingankermagneten 4 aufgesetzt und durch Verschraubun
gen daran befestigt. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite 11 des
Schwingankermagneten ist ein Deckel 12 angordnet, der ebenfalls
angeschraubt ist. Sowohl das Pumpengehäuse 6 als auch der Deckel
12 bestehen jeweils aus Kunststoffteilen. Die Pumpmembran 3 besteht
wie üblich aus einer dünnen, elastischen, kreisförmigen Scheibe, die
zwischen ihrem flachen Einspannrand 13 und der Tellermutter 7 eine
etwa halbkreisförmig profilierte Ringsicke 14 aufweist.
Auch die Tellermutter 7 und der Membranhalter 2 sind als Kunst
stoffteile ausgebildet.
In dem Pumpengehäuse 6 sind auch die zur Erzeugung eines Pump
vorganges notwendigen Ventile, nämlich ein Einlaßventil und ein
Auslaßventil untergebracht. Außerdem ist das Pumpengehäuse 6 mit
einem Schlauchanschlußstutzen 15 versehen, der wie in Fig. 1 radial
oder wie in Fig. 13 rechtwinklig zu einer Radialebene 15′ verlaufen
kann.
Der Schwingankermagnet 4 weist eine konzentrisch zur Systemachse 9
angeordnete runde Magnetspule 16 mit einem U-förmig profilierten
Spulenkörper 17 auf, der von einem in Umfangsrichtung an einer
Stelle durch einen Radialschlitz 18 (Fig. 4) unterbrochenen, ferro
magnetischen Rückschlußkäfig 19 umschlossen ist. Der Rückschluß
käfig 19 besteht aus zwei völlig gleich geformten Ringschalen 20
und 21 mit einem U-förmigen Querschnittsprofil. Während die äußeren
Zylinderwände 22 und 23 der beiden Ringschalen 20, 21 mit plan
ebenen Stirnflächen an einer Stoßstelle 24 spaltfrei zusammenstoßen,
sind ihre inneren Ringkragen, welche die in den zylindrischen ln
nenraum des Magnetspulenkörpers 17 ragenden Polringe 25 und 26
bilden jeweils kürzer ausgebildet, so daß zwischen ihnen ein
axialer Ringspalt 27 bestehet, dessen magnetisches Streufeld die
Ankerbewegungen verursacht.
Die beiden den Rückschlußkäfig 19 bildenden Ringschalen 20 und 21
sind jeweils in einer von zwei völlig gleich ausgebildeten Gehäu
sehälften 28 und 29 zentriert zwischen zwei in den Fig. 4 und 5
sichtbaren Zentrierrippen 30 und 31 aufgenommen. Die beiden Ge
häusehälften 26, 29 haben in Stirnansicht jeweils eine rechteckige
Form und sind in ihren Ecken mit in Längsrichtung durchbohrten
Augen 32 versehen, durch welche Spannschrauben hindurchgesteckt
werden, mit welchen die beiden Gehäusehälften 28, 29 zusammenge
spannt werden. Etwa in ihrer Längsmitte sind die beiden Gehäuse
hälften 28, 29 jeweils mit einer Radialwand 33 bzw. 34 versehen, an
deren sich gegenüberliegenden lnnenseiten die kreisbogenförmigen
Zentrierrippen 30 und 31 jeweils angeordnet sind. Um Fertigungs
toleranzen ausgleichen zu können, ist zwischen der Radialwand 34
der einen Gehäusehälfte 29 und der von ihr aufgenommenen Ring
schale 21 eine wellenförmige Federscheibe 35 angeordnet. Die beiden
Radialwände 33 und 34 sind jeweils mit zentralen, kreisrunden Öff
nungen 36 bzw. 37 versehen, deren Durchmesser etwa dem lnnen
durchmesser der beiden Polringe 25, 26 entsprechen.
Der Schwinganker 8 ist zusammengesetzt aus einem ferromagneti
schen, als topfförmiger Hohlkörper ausgebildeten Tauchanker 38 und
aus einem nichtmagnetischen Ankerschaft 39, der beidseitig axial
aus dem Rückschlußkäfig 19 herausragt und an seinen beiden Enden
jeweils im Durchmesser verjüngte Gewindeansätze 40 und 41
aufweist.
Bei dem in den Fig. 1, 2 sowie 14 bis 16 dargestellten Schwing
ankermagneten 4 ist die Pumpmembran 3 jeweils auf der Zugseite
des Schwingankers 8 angeordnet, d. h. sie ist an dem Ende des
Ankerschaftes 39 befestigt, welches bei dem durch Magnetkraft
erzeugten Arbeitshub des Schwingankers 8 in den Rückschlußkäfig 19
hineingezogen wird. Mit dieser Anordnung der Pumpmembran 3 bzw.
des gesamten Saug-Pumpaggregats erbringt der Schwingankermagnet
4 seine optimale Arbeitsleistung als Antriebsmotor für eine
Membran-Saugpumpe.
Mit Hilfe dieser Gewindeansätze 40 und 41 ist der Ankerschaft 39 an
zwei blattförmigen Schwingfedern 42 und 43 befestigt. Diese
Schwingfedern 42, 43 haben entweder die Form der Fig. 6 oder die
Form der Fig. 7, die sich beide durch eine rechteckige oder quad
ratische Flächenform auszeichnen und in ihrem Flächenzentrum mit
einer Federzunge 44 versehen sind, welche eine zentrale Bohrung 45
zur Aufnahme eines der beiden Gewindeansätze 40 oder 41 aufweist.
Diese Federzunge 44 ist durch einen symmetrisch zur Symmetrieachse
46 geformten Ausschnitt 47 bzw. 47′ auf der dem Fußabschnitt 48,
48′ zugekehrten sowie auf ihren parallel zur Symmetrieachse 46 ver
laufenden Seiten freigeschnitten. Dabei ist die Federzunge 44 an
ihrem sich unmittelbar an den mit ihr verbundenen, dem Fußab
schnitt 48 bzw. 48′ gegenüberliegenden Quersteg 49 angeschließenden
Abschnitt 50 beidseitig mit zur Symmetrieachse 46 symmetrischen,
dreieckförmigen Einschnitten 51, 52 versehen. Auch die den Fußab
schnitt 48 bzw. die Fußabschnitte 48′ mit dem oberen Quersteg 49
verbindenden Verbindungsschenkel 53, 54 weisen innere Begrenzungs
kanten 55 und 56 auf, die von gleichschenklig-dreieckförmigen Ein
schnitten 57 bzw. 58 gebildet sind. Die beiden Schwingfedern 42 und
42′ der Fig. 6 und 7 unterscheiden sich nur dadurch, daß bei der
Schwingfeder 42 die beiden Verbindungsschenkel 53 und 54 am Fuß
abschnitt durch einen Verbindungssteg 59 miteinander verbunden
sind, während die Fußabschnitte 48′ bei der Ausführungsform der
Fig. 7 keinen solchen Verbindungssteg 59 aufweisen. Das Vorhanden
sein des Verbindungssteges 59 hat den Vorteil, daß der Abstand a
der beiden im Fußabschnitt 48 vorgesehenen Befestigungsbohrungen
60 unveränderlich ist und daß man dadurch die Möglichkeit hat,
das Härten der Schwingfedern 42 erst nach dem Ausstanzen vorzu
nehmen. Bei dem offenen Fußabschnitt 48′ der in Fig. 7 darge
stellten Schwingfeder 42′ ist die Gefahr gegeben, daß beim nach
träglichen Härten sich der Abstand a verändert, so daß Schwierig
keiten bei der Montage auftreten können. Diese Form der Schwingfe
der gemäß Fig. 7 wird deshalb vorzugsweise aus bereits gehärtetem
Blattfedermaterial ausgestanzt. Daß dabei die Standzeiten der Stanz
werkzeuge kürzer sind als beim Ausstanzen weichen Materials, liegt
auf der Hand.
Zur Befestigung der beiden völlig gleich ausgebildeten Schwing
federn 42 und 43, welche die Form der Fig. 6 oder der Fig. 7
haben können, sind auf den Außenseiten der Radialwände 33 und 34
in einem gewissen axialen Abstand b vom Rückschlußkörper 19 ra
dial und rechtwinklig zur Systemachse 9 verlaufende, ebene Anlage
flächen 61 und 62 mit Zentrierkragen 63 und 64 und durchgehenden
Steckbohrungen 65 und 66 angeordnet. Die Steckbohrungen 65, 66
münden jeweils in erweiterten Sechskantlöchern 67 bzw. 68. Die
Zentrierkragen 63 und 64 dienen zur zentrierenden Aufnahme der
Befestigungsbohrungen 59 und 60 der beiden Schwingfedern 42 und
43. Jeweils unter Zwischenlage einer Spannleiste 69, 70, sind die
Fußabschnitte 48 der Schwingfedern 42, 43 mittels Schrauben 71 und
72 und Muttern 73 und 74 an den beiden Gehäusehälften 28 bzw. 29
festsitzend befestigt. Dabei ist wichtig, daß die beiden Anlage
flächen 61 und 62, welche die Fußabschnitte 48 der Schwingfedern
42 und 43 aufnehmen, auf sich diametral gegenüberliegenden Seiten
der Systemachsen 9 angeordnet sind. Diese Anordnung ergibt sich
dadurch, daß die beiden völlig gleich ausgebildeten Gehäusehälften
28, 29 zueinander spiegelbildlich und gegeneinander um 180°
verdreht zusammengefügt sind. Durch diese Anordnung kann nämlich
erreicht werden, daß die sich beim Betrieb, d.h. bei den oszillie
renden Bewegungen des Schwingankers 8 ergebende radiale Auslen
kung des Ankerschaftes 39 und somit auch des Tauchankers 38 auf
ein Minimum reduziert. Es ist noch nachzutragen, daß die Feder
zungen 44 der beiden Schwingfedern 42 und 43 jeweils zwischen zwei
Klemmplatten 75 und 76 mittels Gewindemuttern 77 bzw. 78 auf den
Gewindeansätzen 40 und 41 des Ankerschaftes 39 festgespannt sind.
Dadurch treten in etwa die in Fig. 3 schematisch dargestellten
Bewegungen bzw. Lageänderungen des Ankerschaftes 39 auf. ln aus
gezogenen Linien sind die beiden Schwingfedern 42 und 43 in Fig. 3
in ihrer Ruhelage dargestellt. Durch die oszillierenden Auslenkungen
nach links und nach rechts ergeben sich die jeweils in strichpunk
tierten Linien dargestellen Endpositionen 1 und 11. Während in der
Ruhelage die Achse 77 des Ankerschaftes 39 und somit des gesamten
Schwingankers mit der Systemachse 9 zusammenfällt, nimmt sie, wie
in Fig. 3 etwas übertrieben dargestellt, in den beiden Endpositionen
1 und 11 des Schwingankers jeweils Schräglagen 1′ und 11′ ein, die
zueinander parallel verlaufen. Der axiale Mittelpunkt M, der genau
in der Mitte zwischen den beiden Schwingfedern 42 und 43 liegt,
bewegt sich dabei aber auf der Systemachse 9 zwischen der Position
I′′ und der Position II′′.
Es ist aus Fig. 3 ersichtlich, daß die axiale Auslenkung der
Schwingfeder 42 gleichzeitig eine radiale Auslenkung der Federzunge
44 nach unten und die axiale Auslenkung der Federzunge 43 zu
gleich eine radiale Auslenkung der Federzunge 44 nach oben zur
Folge hat.
Diese radialen Auslenkungen werden aber durch die auf verschiede
nen Seiten der Systemachse 9 liegenden Biegebereiche der Schwing
federn 42, 43 als Ganzes und der Federzungen 44 als Teil davon
größtenteils wieder kompensiert, und zwar deshalb, weil die Biege
radien unterschiedlich groß sind. Der Biegeradius der gesamten
Schwingfeder 42, 43 ist etwa doppelt so groß wie der Biegeradius
der Federzunge 44. lnsgesamt wird dadurch die geringstmögliche
radiale Auslenkung des Tauchankers 8 erzielt, so daß der zwischen
dem Umfang des Tauchankers 38 und der lnnenwandung der beiden
von den Polringen 25, 26 sehr klein sein kann.
Die in Fig. 3 schematisch dargestellten Schräglagen der Achse 77
des Schwingankers ist in Fig. 2 in strichpunktierten Linien dar
gestellt, wobei erkennbar ist, daß die radiale Lagenabweichung von
der mittleren, zu Systemachse 9 konzentrischen Ruhelage nur gering
ist.
Im übrigen wird mit dieser Art der axial beweglichen Aufhängung
des Schwingankers 8 auch ein relativ großer Arbeitshub erzielt und
jegliche Lagereibung vermieden. Es gibt keinen Verschleiß, und es
bedarf keiner Schmierung.
Zur Verringerung der Leistungsverluste bzw. zur Erhöhung des
elektromagnetischen Wirkungsgrades sind zur Unterbindung von
Wirbelströmen nicht nur die beiden Ringschalen 20, 21 des Rück
schlußkäfigs 19 mit dem Radialschlitz 18 versehen, sondern es ist
auch die zylindrische Wand 38′ des topfförmigen Tauchankers 38 mit
einem sich in seiner Stirnwand 78 fortsetzenden und in der zentra
len Bohrung 78′ mündenden Axial-Radialschlitz 79 versehen (Fig.
1a).
Während der in den Fig. 1a als Einzelteil dargestellte topfförmige
Tauchanker 38 als tiefgezogener Hohlkörper ausgebildet ist, besteht
der in den Fig. 8 und 9 dargestellte, ebenfalls topfförmige Tauch
anker 80 aus einem gesinterten Formkörper, bei dem der radial ver
laufende Teil des Axial-Radialschlitzes 79 nicht bis zur zentralen
Bohrung 81 reicht, um die Bruchgefahr zu verringern. Beim tief
gezogenen Tauchanker 38 hingegen kann der nachträglich eingefräs
te Axila-Radialschlitz 79 bis in die Bohrung 78′ reichen. ln beiden
Fällen wird durch diesen Axial-Radialschlitz 79 die Wirbelstrom
bildung so weit vermindert, daß sich die Erwärmung und somit auch
die Wirbelstromverluste in akzeptablen Grenzen halten.
In den Fig. 10 und 11 ist ein aus einem ferromagnetischen, mit
einem in Längsrichtung durchgehenden Schlitz 79 versehenen Hül
senkörper 82 bestehender Tauchanker vorgesehen, der mit einem
nicht magnetischen Füllstoff 83, z.B. aus Keramik, einer Sn-Pb-Le
gierung od. dgl. versehen und durch diese auf dem Ankerschaft 39
befestigt ist.
Auch der gesinterte Tauchanker 80 der Fig. 8 und 9 kann mit einer
eingegossenen Füllmasse 84 versehen sein, die dazu dient, die
Eigenfrequenz des Schwingankers 8 abweichend von seiner Arbeits
frequenz zu bestimmen, insbesondere auf einen niedrigeren Wert zu
setzen.
Wie aus den Fig. 4, 12 und 13 erkennbar, ist, besitzen die beiden
Gehäusehälften 28 und 29 an ihren parallel zur Systemachse 9 ver
laufenden Außenseiten 85 und 86 in einer durch diese Systemachse 9
und parallel zu den beiden anderen Außenwänden 87 und 88 ver
laufenden Ebene 89 jeweils nach außen vorstehende Traglaschen 90
und 91 mit Bohrungen 92 und 93 (Fig. 4), durch welche Befesti
gungsschrauben 94 (Fig. 12, 13) hindurchgesteckt werden können.
Der Standsockel 5 ist mit an den Seiten 85 und 86 der Gehäuse
hälften 28, 29 nach oben ragenden Stützleisten 95 und 96 versehen,
auf denen jeweils zwei zylindrische und axial durchbohrte gummi
elastischen Tragsäulen 97, 98 aufrechtstehend angeordnet sind, auf
welchen die Traglaschen 90 und 91 der beiden Gehäusehälften 28
und 29 aufsitzen.
Durch diese Lagerung des gesamten Schwingankermagneten 4 mit dem
stirnseitig angebauten Pumpenaggregat 1 mittel der gummielastischen
Lagersäulen 97, 98 in der Ebene 89 der Systemachse 9 wird nicht
nur eine schwingungsgedämpfte Lagerung erzielt, sondern auch jeg
liches Neigen des Schwingankermagneten 4, die bei anderer Lage
rung durch oszillierenden Bewegungen des Schwingankers 8 hervor
gerufen werden könnte, vermieden.
In den Fig. 12 und 13 ist eine Membran-Druckpumpe dargestellt.
Diese unterscheidet sich von der in der Fig. 1 dargestellten
Membran-Saugpumpe hauptsächlich dadurch, daß sie ein anderes,
nämlich ein Druck-Pumpaggregat 1′ aufweist, welches auf der
Druckseite des Schwingankers 8 angeordnet ist, d.h. die
Pumpmembran 3 und das anders gestaltete Pumpengehäuse 6′ sind an
dem Ende des Ankerschaftes 39 angeordnet, das bei dem durch
Magnetkraft erzeugten Arbeitshub des Schwingankers 8 aus dem
Rückschlußkäfig 19 herausbewegt wird. Durch diese Anordnung
erbringt der Schwingankermagnet seine optimale Arbeitsleistung als
Antriebsmotor für eine Membran-Druckpumpe.
Es ist auch zu erwähnen, daß es für ein optimales Arbeiten der
Pumpmembran 3 bei einer Saugpumpe und bei einer Druckpumpe auf
die richtige Anordnung ihrer Ringsicke 14 ankommt. Bei einer
Saugpumpe ist ihre Anordnung so zu treffen, daß sie, wie in Fig. 1
dargestellt, auf der vom Ankerschaft 39 abgewandten Seite liegt. Bei
einer Druckpumpe hingegen sollte sie auf der dem Ankerschaft 39
zugewandten Seite angeordnet sein. D.h. die Pumpmembran 3 soll
jeweils so angeordnet sein, daß ihre Ringsicke 14 sich auf der Seite
des niedrigeren Arbeitsdruckes befindet.
Zu einer schwingungsarmen Lagerung des aus den beiden Gehäuse
hälften 28 und 29 bestehenden Gehäuses trägt auch bei, daß dieses
Gehäuse aus Druckguß besteht und deshalb eine große träge Masse
aufweist, deren Eigenfrequenz wesentlich unterhalb der Arbeits
frequenz des Schwingankers liegt, auch dann, wenn dieser mit einer
Arbeitsfrequenz von 50 Hz oder 60 Hz betrieben wird.
ln Fig. 14 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die beiden
Ringschalen 20 und 21 welche den Rückschlußkörper 19 bilden, je
weils festsitzend in eine Gehäusehälfte 28 bzw. 29 eingegossen sind,
deren übrige Form gleich ist wie beim Ausführungsbeispiel der Fig.
1 und 4.
Bei dem in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die
beiden Gehäusehälften 28 und 29 jeweils aus einem mit Eisenteilchen
angereicherten Kunststoff und sie sind im Spritzgußverfahren her
gestellt. Als Polringe sind zwei Weicheisenringe 99 und 100 ein
gespritzt.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 16 sind die beiden Gehäusehälften
28 und 29 insgesamt aus einem mit Eisenteilchen angereicherten
Kunststoff einstückig im Spritzgußverfahren hergestellt. Es ist
erkennbar, daß dabei die die beiden Polringe bildenden zylind
rischen Innenwände 101 und 102 eine größere Wanddicke aufweisen
als die Weicheisenringe 99 und 100 der Fig. 15. Dies ist erfor
derlich, um die zwischen diesen beiden Polringen 101 und 102
erforderliche magnetische Feldstärke zu erreichen, wenn die magne
tische Sättigungsgrenze, die ja von der magnetischen Leitfähigkeit
abhängt, wesentlich unter der von Weicheisen liegt.
Die übrigen Anordnungen der in Fig. 14, 15 und 16 dargestellten
Schwingankermagneten sind gleich wie bei dem vorstehend anhand
der Fig. 1 bis 13 geschilderten Ausführungsform.
Claims (18)
1. Elektrisch angetriebene Membran-Saug- oder Druckpumpe mit
einem Schwingankermagneten als Antriebsmotor, der eine kreis
ringförmige Magnetspule mit einem zumindest annähernd zylind
rischen Innenraum aufweist, die von einem in Umfangsrichtung
unterbrochenen, ferromagnetischen Rückschlußkäfig konzentrisch
umschlossen und in einem Gehäuse festsitzend angeordnet ist,
wobei sich im Innenraum des Rückschlußkäfigs in koaxialer
Anordnung zu der der Magnetspule und dem Rückschlußkäfig
gemeinsamen Systemachse ein aus einem ferromagnetischen
Tauchanker und einem mit der Pumpmembran verbundenen, axial
federnd gelagerten, zentralen Ankerschaft bestehender
Schwinganker befindet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rückschlußkäfig (19) im Innenraum der Magnetspule
(16) zwei in axialer Richtung durch einen Ringspalt (27)
voneinander getrennte Polringe (25, 26) bildet, und daß der
zentrale Ankerschaft (39) mit je einem auf einer Seite aus dem
Rückschlußkäfig (19) der Magnetspule (16) herausragenden End
abschnitt tragend und zentrierend an zwei blattförmigen
Schwingfedern (42, 43) befestigt ist, die beide gleich geformt
sind und die beide jeweils mit einem axialen Abstand vom
Rückschlußkäfig (19) mit ihren jeweiligen Fußabschnitten (48)
an Anlageflächen (61, 62) des Gehäuses (28, 29) befestigt sind,
welche sich diametral gegenüberliegend auf verschiedenen Seiten
der Systemachse (9) und in gleichem Abstand von dieser System
achse (9) angeordnet sind.
2. Membran-Saugpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Pumpaggregat (1) mit seiner Pumpmembran (3) und
Schwingankers (8) angeordnet ist.
3. Membran-Druckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Pumpaggregat (1) mit seiner Pumpmembran (3) uns
seinen Ansaug- und Aulaßventilen auf der Druckseite des
Schwingankers (8) angeordnet ist.
4. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach einem der Ansprüche 1
oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in ihrer Flächenform
im rechteckigen oder quadratischen Schwingfedern (42, 43) in
ihrem Flächenzenzentrum eine Federzunge (44) aufweisen, die
durch einen zu der quer zum Fußabschnitt (48, 48′) verlaufen
den Symmetrieachse (46) symmetrischen Ausschnitt (47, 47′) auf
der dem Fußabschnitt (48, 48′) zugekehrten sowie auf ihren
parallel zur Symmetrieachse (46) verlaufenden Seiten freige
schnitten ist und an welcher jeweils ein Ende des Ankerschaftes
(39) befestigt ist.
5. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Federzunge (44) an ihrem sich unmittel
bar an den mit ihr verbundenen, dem Fußabschnitt (48, 48′)
gegenüberliegenden Quersteg (49) anschließenden Abschnitt (50)
beidseitg mit zur Symmetrieachse (46) symmetrischen, dreieck
förmigen Einschnitten (51, 52) versehen ist und daß die beiden
den Fußabschnitt (48, 48′) mit dem Quersteg (49) verbindenden
Verbindungsschenkel (53, 54) innere Begrenzungskannten (55,
56) aufweisen, die von gleichschenklig-dreieckförmigen Ein
schnitten (57, 58) gebildet sind.
6. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Verbindungsschenkel (53, 54)
der Schwingfeder (42′, 43′) im Bereich ihres Fußabschnitts
(48′) durch einen Verbindungssteg (59) miteinander verbunden
sind.
7. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchanker (38) aus einem
hülsenförmigen oder topfförmigen wenigstens an einer Um
fangsstelle durch einen durchgehenden Axialschlitz (79) un
terbrochenen Hohlkörper (80, 82) besteht.
8. Membran- Saug- oder Druckpumpe nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß sich der Axialschlitz (79) in einem
Radialschlitz der Stirnwand (78) des topfförmigen Hohlkörpers
(38, 80) fortsetzt.
9. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß im hülsenförmigen oder
topfförmigen Hohlkörper (80, 82) zur Bestimmung der
Eigenschwingung des Schwingankers (8) eine zusätzliche
Schwingmasse (83, 84) angeordnet ist.
10. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schwingmasse (83, 84) aus
nichtmagnetischem und/oder elektrisch nicht leitendem Material
besteht.
11. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der den Tauchanker bildende
Hohlkörper (80) im Sinterverfahren hergestellt ist.
12. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach einem der Ansprüche 1, 2
oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus zwei
formgleichen, metallenen Druckgußteilen (28, 29) besteht,
welche den Rückschlußkörper (19) festsitzend zwischen sich
einschließen.
13. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach einem der Ansprüche 1,
2, 3 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (28,
29) durch in der Ebene der Systemachse (9) auf den parallel
zur Systemachse (9) verlaufenden Gehäuseaußenseiten (85, 86)
angeordnete Traglaschen (90, 91) auf gummielastischen
Stützsäulen (97, 98) eines im übrigen nicht mit dem Gehäuse
(28, 29) verbundenen Standsockels (5) gelagert ist.
14. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach einem der Ansprüche 1, 2
oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlußkäfig (19)
aus zwei gleichgeformten kreisringförmigen, tiefgezogenen
Ringschalen (20, 21) besteht, deren äußere Ringwände (22, 23)
mit ihren planebenen Stirnseiten spaltfrei zusammengesetzt sind
und die jeweils am Rand einer zentralen, kreisförmigen Öffnung
mit einem nach innen gerichteten Ringkragen (25, 26) versehen
sind, der eine geringere axiale Länge aufweist als die
dazugehörige äußere Ringwand (22, 23).
15. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Ringschalen (20, 21) des
Rückschlußkäfigs (19) in je eine Gehäusehälfte (28, 29)
eingegossen sind.
16. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach einem der Ansprüche 1,
2, 3 oder 13, dadurch gekennzeichnet daß das Gehäuse aus
zwei gleichgeformten Formteilen (28, 29) besteht, die aus mit
Eisenteilchen (Eisenpulver) angereichertem Kunststoff oder
Keramik im Spritz- oder Formgießverfahren hergestellt sind und
daß in jeden der beiden Formteile eine Hälfte des
Rückschlußkäfigs (19) eingeformt oder eingegossen ist.
17. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß vom Rückschlußkäfig (19) nur die beiden
aus ferromagnetischem Material hergestellten Polringe(25, 26)
in die das Gehäuse bildenden Formteile (28, 29) eingegossen
sind.
18. Membran-Saug- oder Druckpumpe nach Anspruch 1 oder einem
der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpmembran (3) eine etwa halbkreisförmige Ringsicke (14)
aufweist und mit dem Schwinganker (8) so verbunden ist, daß
die Ringsicke (14) sich auf ihrer Niederdruckseite befindet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3921084A DE3921084A1 (de) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | Elektrisch angetriebene membran-saug- oder druckpumpe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3921084A DE3921084A1 (de) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | Elektrisch angetriebene membran-saug- oder druckpumpe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3921084A1 true DE3921084A1 (de) | 1991-01-10 |
DE3921084C2 DE3921084C2 (de) | 1993-05-13 |
Family
ID=6383715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3921084A Granted DE3921084A1 (de) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | Elektrisch angetriebene membran-saug- oder druckpumpe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3921084A1 (de) |
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- 1989-06-28 DE DE3921084A patent/DE3921084A1/de active Granted
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DE3921084C2 (de) | 1993-05-13 |
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