DE4328559C2 - Membranpumpe mit wenigstens zwei Membranen - Google Patents
Membranpumpe mit wenigstens zwei MembranenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich, auf eine Pendelpleuelpumpe
entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf eine
Membranpumpe mit Dichtringmanschette entsprechend dem
Oberbegriff von Anspruch 2.
Man kennt bereits durch die DE-AS 25 02 556 Membranpumpen mit
zwei Membranen, bei der die eine Arbeitsmembran den Pumpraum
abschließt und auf deren diesem Pumpenraum gegenüberliegenden
Seite ein durch eine Zusatzmembran abgeschlossener weiterer
Raum vorgesehen ist. Dabei sind jedoch nicht nur die
Arbeitsmembran, sondern vorzugsweise beide Membrane im
unverformten Zustand etwa flache, ebene Membrane und der
zwischen der Arbeitsmembran und der Zusatzmembran befindliche
Raum ist als Dämpfungsraum ausgebildet, in dem ein gegenüber
dem Einlaßdruck der Pumpe verminderter Druck herrscht derart,
daß dieser die Arbeitsmembran stets in eine vom Pumpraum
wegweisend ausgelenkte Lage zieht. Durch den geringeren Druck,
der auf die dem Kurbeltrieb der Arbeitsmembrane zugewandten
Seite wirkt, kann man erreichen, daß die Arbeitsmembran stets
in eine vom Pumpraum wegweisend ausgelenkte Lage gezogen wird,
wodurch die Schwingungs-Neigung der Arbeitsmembran in
erheblichem Ausmaß abgebaut werden kann. Dadurch erhöht sich
die Lebensdauer der Arbeitsmembran.
Solche in mancher Hinsicht vorteilhafte und bewährte
Membranpumpen haben jedoch auch noch Nachteile: Wenn man mit
sehr wertvollen Gasen, zum Beispiel teuren Edelgasen, als
Fördermedium arbeitet und die Arbeitsmembrane wird undicht,
kommt es nicht selten zu einer Verunreinigung der wertvollen
Fördergase, weil dann ein Nachströmen aus dem Dämpfungsraum
(= Zwischenraum zwischen den Membranen) stattfinden kann.
Die Verunreinigung des Fördergases ist insbesondere auch bei
Pendelpleuelpumpen nachteilig, da bei diesen
Dichtringmanschetten bzw. Gleitringdichtungen verwendet
werden, die während ihres Betriebs einen Leckstrom aufweisen
und deshalb keine vollständige Abdichtung der Pumpenkammer
gegen den Kurbelgehäuseraum ermöglichen. An sich könnte man
den Zwischenraum zwischen der Arbeitsmembran und der
Zusatzmembran (Membranpumpe), nachfolgend Membranzwischenraum
genannt, bzw. zwischen der Dichtringmanschette und der
Zusatzmembran (Pendelpleuelpumpe), nachfolgend
Dichtringmanschettenzwischenraum genannt, auch weitestgehend
evakuieren und dadurch die Gefahr der Verunreinigung der
wertvollen Fördermedien stark verringern. Dies würde aber den
Nachteil nach sich ziehen, daß die Zusatzmembran im
freibeweglichen, ringförmigen Bereich sich in Richtung der
Arbeitsmembran bzw. der Dichtringmanschette durchbiegt,
gegebenenfalls sogar einer Wechsel-Biegebeanspruchung
ausgesetzt wäre. Man müßte dann auch Sorge dafür tragen, daß
es nicht zu unerwünschten Berührungen zwischen der
Zusatzmembran und der Arbeitsmembran (Membranpumpe) bzw.
zwischen der Zusatzmembran und dem Pleueloberteil
(Pendelpleuelpumpe) kommt, um unnötigen Verschleiß zu
vermeiden.
Aus der DE 40 07 932 A1 ist bereits eine Membranpumpe bekannt,
die eine als Formmembran ausgebildete Arbeitsmembrane hat. Diese
Arbeitsmembrane weist einen in Hubrichtung verstärkten Zentral
bereich auf, an dessen Außenrand eine etwa ringförmige Schwenkzone
den Übergang vom Zentralbereich zum Membranrandbereich bildet.
Um die Membran-Wandstärke der Arbeitsmembran und damit auch die
Walkarbeit während des Betriebes möglichst kleinhalten zu können,
und um gleichzeitig die Lebensdauer der Arbeitsmembran dieser
vorbekannten Membranpumpe zu erhöhen, sind an deren Membran
unterseite mindestens im Zentralbereich oder im Randbereich zur
Membranunterseite hin orientierte Rippen angeordnet. Eine
Zusatzmembran, welche den Pumpraum gegenüber dem Kurbelraum
zusätzlich abdichtet, ist bei der Membranpumpe gemäß DE 40 07 932 A1
jedoch nicht vorgesehen.
Es besteht daher insbesondere die Aufgabe, eine Pumpe,
insbesondere mit Pendelpleuelantrieb, zu schaffen, bei welcher
der Raum zwischen Pumpenkammer und Zusatzmembran weitgehend
evakuiert werden kann. Dies betrifft insbesondere
Membranpumpen, bei der wenigstens zwei Membranen vorhanden
sind, von denen eine als Arbeitsmembran den Pumpraum
abschließt und vorzugsweise in unverformtem Zustand im
wesentlichen etwa flach und eben in ihrem verformbaren
Ringbereich ausgebildet ist und wobei diese Membranpumpe mit
wenigstens einer zwischen der Arbeitsmembran und deren
Kurbelantrieb angeordneten Zusatzmembran mit verformbarem
Ringbereich vorgesehen ist, wobei zwischen beiden Membranen
ein seitlich begrenzter, zumindest im wesentlichen
geschlossener Membranzwischenraum gebildet ist, wobei
aufgabengemäß der Membran-Zwischenraum weitgehend evakuiert
sein kann, ohne daß dies zu unerwünscht starken Bewegungen der
dem Membranzwischenraum benachbarten Zusatzmembran führt.
Dabei soll - wie bei Membranpumpen mit zwei Membranen häufig
der Fall - die Zusatzmembran einer geringeren mechanischen
Belastung beim Pumpbetrieb ausgesetzt sein, so daß im Fall
einer Havarie die Arbeitsmembran erfahrungsgemäß als erste
eine Beschädigung erleidet, wenn die Zusatzmembran zu diesem
Zeitpunkt aber noch unbeschädigt ist und zum Beispiel eine
Verunreinigung von wertvollem Fördermedium verhindern kann.
Die Aufgabe bezieht sich ferner auf eine Pendelpleuelpumpe mit
wenigstens einer Dichtringmanschette, die den Pumpenraum gegen
die Lauffläche eines Pumpenzylinders abdichtet und eine
Zusatzmembran mit verformbarem Ringbereich enthält, wobei
zwischen Dichtringmanschette und der Membran ein seitlich vom
Pumpenzylinder begrenzter, zumindest im wesentlichen
geschlossener Raum gebildet ist.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht insbesondere jeweils in
den Kennzeichnungsmerkmalen der Ansprüche 1 und 2 in
Verbindung mit den dortigen Oberbegriffmerkmalen.
Die Pendelpleuelpumpe entsprechend Anspruch 1 hat namentlich
folgende Vorteile:
Die Dichtringmanschette erträgt in der Regel hohe Arbeitsdrücke, ist jedoch nicht vollständig dicht; sie ist auch nicht verschleiß frei wegen der Reibung an der Zylinderwand. Durch eine in Richtung des Exzenterantriebs gerichtete rinnenförmige Auswölbung der Zusatzmembran im verformbaren Ringbereich kann die durchschnitt liche Lebensdauer der Zusatzmembran beeinflußt werden. Eine größere radiale Länge führt zu geringeren Zugkräften in der Membran und resultiert deshalb in einer erhöhten Lebensdauer. Durch ihre besondere Form kann deshalb die Lebensdauer der Zusatzmembran so eingestellt werden, daß bei einem Versagen der Dicht ringmanschette erfahrungsgemäß die Zusatzmembran noch intakt ist. Die Zusatzmembran verfügt über den gesamten Bereich, insbesondere in dem verformbaren Ringbereich, über einen ausreichenden Abstand zur Halterung der Dichtringmanschette. Unerwünschte Berührungen der Zusatzmembran mit der Dichtringmanschette werden somit, auch bei einer kompakten Bauweise, vermieden.
Die Dichtringmanschette erträgt in der Regel hohe Arbeitsdrücke, ist jedoch nicht vollständig dicht; sie ist auch nicht verschleiß frei wegen der Reibung an der Zylinderwand. Durch eine in Richtung des Exzenterantriebs gerichtete rinnenförmige Auswölbung der Zusatzmembran im verformbaren Ringbereich kann die durchschnitt liche Lebensdauer der Zusatzmembran beeinflußt werden. Eine größere radiale Länge führt zu geringeren Zugkräften in der Membran und resultiert deshalb in einer erhöhten Lebensdauer. Durch ihre besondere Form kann deshalb die Lebensdauer der Zusatzmembran so eingestellt werden, daß bei einem Versagen der Dicht ringmanschette erfahrungsgemäß die Zusatzmembran noch intakt ist. Die Zusatzmembran verfügt über den gesamten Bereich, insbesondere in dem verformbaren Ringbereich, über einen ausreichenden Abstand zur Halterung der Dichtringmanschette. Unerwünschte Berührungen der Zusatzmembran mit der Dichtringmanschette werden somit, auch bei einer kompakten Bauweise, vermieden.
Die Vorteile der Membranpumpe entsprechend Anspruch 2 sind
insbesondere:
Die Arbeitsmembran bewirkt eine vollständige Abdichtung des Pumpraumes. Der verformbare Ringbereich der Zusatzmembran ist - in radialer Richtung gesehen - merkbar länger als der entsprechende, verformbare Ringbereich der Arbeitsmembran und demzufolge ist im normalen Pumpbetrieb die mechanische Belastung der Zusatzmembran merkbar geringer als die der Arbeitsmembran. Im zentralen Bereich der verformbaren Ringbereiche ist der Abstand zwischen Arbeitsmembran und Zusatzmembran verhältnismäßig groß, wie auch das Volumen des Membran-Zwischenraumes verhältnismäßig groß ist. Unerwünschte Berührungen der Arbeits- und der Zusatzmembran miteinander werden dadurch praktisch vermieden, auch wenn man eine gedrängte Bauweise mit nahe beieinanderliegenden Membranen wählt.
Die Arbeitsmembran bewirkt eine vollständige Abdichtung des Pumpraumes. Der verformbare Ringbereich der Zusatzmembran ist - in radialer Richtung gesehen - merkbar länger als der entsprechende, verformbare Ringbereich der Arbeitsmembran und demzufolge ist im normalen Pumpbetrieb die mechanische Belastung der Zusatzmembran merkbar geringer als die der Arbeitsmembran. Im zentralen Bereich der verformbaren Ringbereiche ist der Abstand zwischen Arbeitsmembran und Zusatzmembran verhältnismäßig groß, wie auch das Volumen des Membran-Zwischenraumes verhältnismäßig groß ist. Unerwünschte Berührungen der Arbeits- und der Zusatzmembran miteinander werden dadurch praktisch vermieden, auch wenn man eine gedrängte Bauweise mit nahe beieinanderliegenden Membranen wählt.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
aufgeführt. Die Merkmale des dritten und vierten Anspruches
begünstigen dabei eine symmetrische, weitgehend gleichmäßige
Belastung der Zusatzmembran, ferner ihre verhältnismäßig
leichte Herstellbarkeit. Wenn man das zu fördernde Medium,
auch bei Beschädigung der Arbeitsmembran, vor
Verunreinigungen, die mit dieser Arbeitsmembran-Beschädigung
zusammenhängen, weitestgehend schützen will, wird man gemäß
Anspruch 5 den Membran- bzw. Dichtringmanschetten-Zwischenraum
weitestgehend evakuieren. Damit zum Beispiel im Fall einer
solchen Druckverminderung oder gar starken Evakuierung im
Membran- bzw. Dichtringmanschetten-Zwischenraum die
rinnenförmige Ausbildung bei der Zusatzmembran nicht dazu
führt, daß ihre Auswölbung in Richtung der Arbeitsmembran
(Membranpumpe) bzw. der Dichtmanschettenhalterung
(Pendelkolbenpumpe) "umschlägt", sondern ihre rinnenförmige
Auswölbung in Richtung des Kurbelgehäuses aufrechterhalten
bleibt, benutzt man zweckmäßigerweise die Maßnahmen des 6.
Anspruches. Diese Maßnahmen helfen auch, unnötige Membran-
Bewegungen im Bereich der rinnenförmigen Auswölbung zu
vermindern. Die entsprechende konstruktive Ausbildung der
Halterung gemäß Anspruch 6 kann z. B. mit Hilfe der
Niederhalterippen gemäß Anspruch 7 erreicht werden. Sie können
ggf. in Achsrichtung des Pleuelarmes etwas elastisch
nachgiebig vorgesehen sein, so daß bei der üblichen
Pleuelbewegung Werkstoff-Spannungsspitzen in der Zusatzmembran
nebst ihrer Halterung kleingehalten oder vermieden werden. Die
Maßnahmen des 8. Anspruches unterstützen, daß die Ausgangs-
Querschnittsform der Zusatzmembrane im Betrieb weitgehend
erhalten bleibt. Analoges gilt für die Maßnahmen von Anspruch
9, deren Wirkung sich ggf. mit den Merkmalen von Anspruch 8
verstärken. Die Maßnahmen des 10. Anspruches verstärken den
radial äußeren Randbereich der Auswölbung. Durch sie läßt sich
außerdem bei sonst vergleichbaren Bedingungen eine unerwünscht
große Materialanhäufung verhindern. Die Maßnahmen des 11.
Anspruches tragen zu einer symmetrischen Ausbildung der
Zusatzmembrane bei. Dies vermindert zum einen die Gefahr von
Belastungsspitzen; zum anderen vereinfacht diese Ausbildung
die Herstellbarkeit der Zusatzmembran. Die Maßnahmen des 12.
Anspruches schaffen eine besonders einfache, wirksame
Verbindung zwischen der Zusatzmembran und dem mittleren
Bereich des freien Pleuelendes. Die Maßnahmen des 13.
Anspruches ermöglichen auf einfache Weise, im Membran-
Zwischenraum ein Vakuum zu schaffen oder z. B. auch ein
gegenüber dem Fördermedium neutrales Gas, z. B. mit niedrigem
Druck einzubringen.
Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Es zeigen in unterschiedlichen Maßstäben und zum Teil stärker
schematisiert:
Fig. 1 eine im wesentlichen im Schnitt dargestellte
Seitenansicht einer Membranpumpe,
Fig. 2 eine Ansicht aus der Blickrichtung A in Fig. 1 auf
die Stirnseite einer Zusatzmembran,
Fig. 3 einen Teil-Querschnitt einer Zusatzmembran und ihrer
Umgebung als vergrößerter Ausschnitt aus Fig. 1 und
Fig. 4 eine im wesentlichen im Schnitt dargestellte
Seitenansicht einer Pendelpleuelpumpe mit
Dichtringmanschette, vergleichbar der Seitenansicht
nach Fig. 1.
Eine Membranpumpe 1, (Fig. 1 bis 3) nachstehend kurz: "Pumpe
1" genannt, weist ein Gehäuse 2 auf. Dieses setzt sich im
wesentlichen aus einem Kurbelgehäuse 3, einem Zwischengehäuse
4, einem Obergehäuse 5 sowie einem in Fig. 1 nur teilweise
dargestellten Gehäusekopf 6 zusammen. Im Kurbelgehäuse 3
befindet sich der Exzenterantrieb 7 für einen Pendelkolben 8.
Im Gehäusekopf 6 sind in der üblichen Weise Ventile und
Anschlußmuffen für die Ein- und Auslaßleitungen der Pumpe 1
vorgesehen. Die Pfeile 9 und 10 geben die Flußrichtung des
Fördermediums zur Pumpe 1 bzw. daraus hinaus an. Dazu sind im
Obergehäuse 5 je eine Einlaßöffnung 11 und eine Auslaßöffnung
12 vorgesehen, die vom Gehäusekopf 6 zum Pumpraum 13 führen.
Der Pumpraum 13 ist im wesentlichen als z. B. im Querschnitt
trapezförmige Aussparung im Obergehäuse b untergebracht. Die
Pumpraumoberseite 15 begrenzt in Fig. 1 den Pumpraum 13
seitlich und nach oben, während er nach unten mit Hilfe der
Arbeitsmembran 16 verschlossen ist. Diese ist im in Fig. 1
gezeigten, unverformten Zustand im wesentlichen etwa flach und
eben ausgebildet. An ihrem Innenrand 17 ist sie vom dort
etwa pilzförmig verbreiterten Pleuelkopf 18 und einer mit
diesem Pleuelkopf zusammenarbeitenden Pleueleinspannplatte 19
dichtend eingespannt. Am Außenrand weist die Arbeitsmembran 16
in bekannter Weise eine ringförmig umlaufende Verdickung 21
auf. Mit dieser greift sie in entsprechende, aufeinander
abgestimmte Aussparungen 22 und 23 des Zwischengehäuses 4 bzw.
des Obergehäuses 5 ein und wird dort in bekannter Weise
dichtend eingeklemmt. Im Bereich zwischen der zentralen
Einklemmung der Arbeitsmembran 16 zwischen Pleuelkopf 18 und
Pleueleinspannplatte 19 einerseits und dem vorbeschriebenen
Einklemmbereich bei den Aussparungen 22, 23 am Außenrand der
Arbeitsmembran 16, der vom Zwischen- und Obergehäuse 4, 5
gebildet ist, weist die Arbeitsmembran 16 einen verformbaren
Ringbereich 24 auf. Dieser hat eine etwas größere radiale
Erstreckung als es dem Freiraum zwischen den beiden
vorerwähnten Einspannstellen für die Arbeitsmembran 16
entspricht. In Fig. 1 erkennt man dies auch an einer leichten
Wölbung des verformbaren Ringbereiches 24. In bekannter Weise
dient die vorbeschriebene Dimensionierung der Arbeitsmembran
16 dazu, daß sie leicht der Hubbewegung des oberen Bereiches
25 des Pendelkolbens 8 folgen kann. Insbesondere wird sie
durch die Hubbewegung nicht unnötig auf Zug beansprucht, gibt
aber andererseits dem oberen Bereich 25 des Pendelkolbens 8
eine gewisse Seitenführung.
In einem Abstand a von der Arbeitsmembran 16 in Richtung des
Kurbelgehäuses 3 ist eine weitere Membran vorgesehen, hier
"Zusatzmembran 26" genannt. Sie hat an ihrem radial äußeren
Rand eine ähnliche, ringförmige Verdickung 40, wie dies im
Zusammenhang mit der Arbeitsmembran 16 bereits beschrieben
wurde. Im Bereich dieser Verdickung 40 ist auch die
Zusatzmembran 26 zwischen dem Zwischengehäuse 4 und dem
Kurbelgehäuse 3, das dort analoge Aussparungen 41 und 42
aufweist, dichtend eingespannt. Ein Zentralbereich 27 der
Zusatzmembran 26 reicht bis zum Pleuelarm 28 des Pendelkolbens
8 und ist mit diesem ebenfalls dicht verbunden. Der sich
zwischen den beiden Membranen 16 und 26 ergebende Membran-
Zwischenraum 29 ist radial seitlich durch das Zwischengehäuse
4 begrenzt und so in der Regel im wesentlichen in sich
geschlossen.
Es gehört nun mit zur Erfindung, daß die Zusatzmembran 26
ebenfalls einen elastisch verformbaren Ringbereich 30 aufweist
und daß dieser - in radialer Richtung gesehen - eine größere
Erstreckung hat als der radial verformbare Ringbereich 24 der
Arbeitsmembran 16. Weiter gehört mit zur Erfindung, daß der
verformbare Ringbereich 30 der Zusatzmembran eine im
unverformten Membranzustand in Richtung des Exzenterantriebes
7 gerichtete rinnenförmige Auswölbung 31 hat, wie dies
besonders gut aus Fig. 1 und 3 zu erkennen ist. Beim Ausführen
des Hubes des Pendelkolbens 8 wird, wie dort leicht erkennbar,
die Zusatzmembran 26 wenig beansprucht, insbesondere weniger
auf Zug. Die rinnenförmige Auswölbung 31 verleiht der
Zusatzmembran 26 die Möglichkeit, der Hubbewegung des
Pendelkolbens 8 ohne große Walkarbeit und ohne daß bei ihr
erheblich ins Gewicht fallende Spannungen entstehen, zu
folgen.
Im Ausführungsbeispiel ist die rinnenförmige Auswölbung 31
zentrisch zur Mittelachse M der Zusatzmembran 26 und - von
oben gesehen - durchgehend kreisringförmig ausgebildet.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der Zwischenraum 29 zwischen
der Arbeitsmembran 16 und der Zusatzmembran 26 evakuiert ist.
Wie bereits erwähnt, kann man dadurch beim Fördern von
reinzuhaltenden Fördermedien, z. B. teuren Edelgasen,
verhindern, daß bei einer Beschädigung der Arbeitsmembran 16
eine wesentliche Verunreinigung des Fördermediums auftritt.
Zumindest kann man das Maß der Verunreinigung erheblich
absenken. Wenn man mit besonderen Fördermedien arbeitet, kann
man auch den Membran-Zwischenraum mit einem solchen Medium bei
vermindertem Druck füllen, das bei einem Vermischen mit dem
eigentlichen Fördermedium keinen wesentlichen Schaden
verursacht. Ist der Druck im Membran-Zwischenraum 29 z. B.
merkbar kleiner als im Arbeitskreis, mit dem der Pumpraum 13
in Verbindung steht, strömt allenfalls eine gewisse Menge des
Fördermediums in den Membran-Zwischenraum 29, der mit der
Pumpe 1 in Verbindung stehende Hauptförderkreis wird jedoch
nicht oder nur ganz unerheblich verunreinigt. Dabei kann man
Verhältnisse einrichten, bei denen der mengenmäßige Verlust
der von der Pumpe 1 bedienten Fördermediums sich in
entsprechenden geringen Grenzen hält.
Wenn man nun den elastisch verformbaren Ringbereich 30 der
Zusatzmembran 26 mit einer in Richtung des Exzenterantriebes 7
gerichteten rinnenförmigen Auswölbung versieht, besteht an
sich die Gefahr, daß diese Auswölbung 31 bei entsprechendem
Unterdruck im Membran-Zwischenraum 29 eine unerwünschte, von
der in Fig. 1 und 3 gezeichneten Lage stärker abweichende Lage
einnimmt: Die rinnenförmige Auswölbung könnte in Richtung der
Arbeitsmembran 16 "umklappen". Dann bestünde die Gefahr von
unerwünschten Reibungen, vorzeitigem Verschleiß usw. Da es
jedoch mit zur Aufgabe der Erfindung gehört, daß die
Zusatzmembran 26 in aller Regel eine längere Lebensdauer haben
soll als die Arbeitsmembran 16, um eine entsprechende
Sicherungsfunktion zu erfüllen, besteht eine wesentliche
Weiterbildung der Erfindung darin, daß die rinnenförmige
Auswölbung 31 der Zusatzmembran 26 eine Halterung 32 aufweist,
welche ihre Auswölbungsrichtung in Richtung des Kurbelgehäuses
3 aufrechterhält. Dadurch wird ein unerwünschtes "umschlagen"
der rinnenförmigen Auswölbung 31 in Richtung der
Arbeitsmembran 16 sicher verhindert.
Eine Ausführungsform, mittels der die vorbeschriebene
Auswölbungsrichtung der Zusatzmembran 16 in Richtung des
Kurbelgehäuses 3 sicher aufrechterhalten werden kann, besteht
darin, daß an der Zusatzmembran 26 vorzugsweise radial
orientierte Niederhalterippen 33 vorgesehen sind, die z. B.
mittelbar mit dem Pleuelarm 28 des Exzenterantriebes 7 in
Verbindung stehen. Dazu weist gemäß einer Weiterbildung der
Erfindung die Zusatzmembran 26 einen zur Zusatzmembran 26
gehörenden Hohlschaft 34 auf, der den Pleuelarm 28 muffenartig
umgreift und dort sowohl in radialer als auch in axialer
Richtung festgelegt ist, vorzugsweise formschlüssig. Ggf.
können dabei sowohl der Hohlschaft 34 und/oder die
Niederhalterippen 33 etwas elastisch ausgebildet sein, so daß
zum einen bei der Bewegung des Pendelkolbens 8 größere
Spannungen vermieden werden, zum anderen die Lage der
rinnenförmigen Auswölbung 31 in Richtung des Kurbelgehäuses 3
sicher aufrechterhalten wird.
In der Nähe des freien, oberen Bereiches 25 des Pleuelarmes 3
ist eine radial vorstehende Haltewulst 36 vorgesehen und die
Innenkontur des Hohlschaftes 34 der Zusatzmembran 26 ist auf
die dortige Außenkontur des Pleuelarmes 28 angepaßt; d. h.,
die Haltewulst 36 legt den Hohlschaft 34 der Zusatzmembran 36
formschlüssig fest. Es ist aber auch ein einklemmendes
Einspannen der Zusatzmembran 26 bzw. ihres Hohlschaftes 34 am
Pleuelarm 28 möglich. Man erreicht so mit einfachen Mitteln
mehrere Vorteile: Die zentrale Lage der Zusatzmembran 26 ist
in bezug auf den Pleuelarm 28 ausreichend festgelegt, aber
eine gewisse Nachgiebigkeit zur Vermeidung von
Spannungsspitzen in der Zusatzmembran 26 bleibt erhalten.
Außerdem ist ein leichtes Auswechseln der Zusatzmembran bei
Bedarf möglich. Bekanntermaßen sind nämlich sowohl die
Arbeitsmembran 16 als auch die Zusatzmembran 26
konzeptionsgemäß Verschleißteile der Pumpe 1, die gelegentlich
ausgewechselt werden müssen.
Die Zusatzmembran 26, ihre Halterung 32 sowie die zu ihr
gehörigen Niederhalterippen 33 sowie die noch zu
beschreibenden Stabilisierungsrippen 38 und ein Stabili
sierungsring 37 sind zweckmäßigerweise einstückig ausgebildet.
Dies verbessert die Festigkeit und Dauerstandfestigkeit der
Zusatzmembrane 26 ebenso wie ihre einfache Herstell- und
Montierbarkeit.
Wie aus den Zeichnungen gut erkennbar, weist die Zusatzmembran
26 in dem dem Exzenterantrieb 7 zugewandten Bereich der
rinnenförmigen Auswölbung 31 einen vorzugsweise kreisförmig
durchgehenden Stabilisierungsring 37 auf. Bis zu diesem
reichen die radial äußeren Endbereiche der Niederhalterippen
33. Insbesondere die rotationssymmetrische Wirkung der
Niederhalterippen 33 wird dadurch verstärkt. Auch kann dadurch
die Gleichmäßigkeit der mechanischen Beanspruchung der
Zusatzmembrane 26 begünstigt werden.
Die Niederhalterippen 33 verbinden dabei den Hohlschaft 34 der
Zusatzmembrane 26 mit dem Bodenbereich der rinnenförmigen
Auswölbung 31. Vorzugsweise stehen dabei die Niederhalterippen
33 mit dem Stabilisierungsring 37 direkt in Verbindung. (Fig. 3).
Insbesondere aus Fig. 3 kann man gut erkennen, daß die
Zusatzmembran 26 auf ihrer dem Exzenterantrieb 7 zugewandten
Seite im Bereich zwischen ihrem Seitenrand und der Gegend des
Stabilisierungsringes 37 der rinnenförmigen Auswölbung 31
Stabilisierungsrippen 38 aufweist. Diese sind radial
angeordnet. Vorzugsweise fluchten wenigstens einige von ihnen
mit den Niederhalterippen 33, wie gut aus Fig. 2 erkennbar. In
Fig. 1 erkennt man noch gut einen Evakuierungskanal 39. Mit
seiner Hilfe ist es möglich, den Membranzwischenraum 29 auf
einen niedrigeren Druck zu bringen.
Ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der vorbeschriebenen
Pumpe 1 wird in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben. Dort ist
eine Pendelpleuelpumpe 101 mit Dichtringmanschette 143 und Pendelpleuel 108 dargestellt. Die
Pendelpleuelpumpe 101 weist ein Gehäuse 102 auf
das sich - analog zur Pumpe 1 nach Fig. 1 - im wesentlichen
aus einem Kurbelgehäuse 103, einem Zwischengehäuse 104 sowie
einem Obergehäuse 105 zusammensetzt. Im Kurbelgehäuse 103
befindet sich der Exzenterantrieb 107 für einen Pendelkolben
108. Die in üblicher Weise vorhandenen Ventile und
Anschlußmuffen für die Ein- und Auslaßleitungen der Pumpe 101
sind in Fig. 4 nicht eingezeichnet. Die Pfeile 109 und 110
geben die Flußrichtung des Fördermediums in die Pumpe 101
hinein bzw. aus der Pumpe 2 heraus an. Dazu sind im
Obergehäuse 105 je eine Einlaßöffnung 111 und eine
Auslaßöffnung 112 vorgesehen, die zum Pumpenraum 113 führen.
Der Pumpraum 113 ist im Querschnitt im wesentlichen etwa
rechteckförmig ausgebildet und wird durch die
Pumpenraumoberseite 115, die Lauffläche 144 der
Dichtringmanschette 143 sowie die Dichtringmanschette 143
selbst begrenzt.
Die Dichtringmanschette 143 ist als topfförmiger Ring
ausgebildet, der in seinem inneren Ringbereich im wesentlichen
etwa flach und eben verläuft und in seinem äußeren Bereich die
Form eines Hohlkonus aufweist. Die Dichtringmanschette 143 ist
zwischen der Pleueleinspannplatte 119 und dem Pleuelkopf 118
dichtend eingespannt. Der Pleuelkopf 118 und die
Pleueleinspannplatte 119 weisen in etwa den gleichen
Durchmesser auf. Die äußeren Kanten von Pleuelkopf 118 und
Pleueleinspannplatte 119 sind abgerundet, um Beschädigungen
der Dichtringmanschette 143 zu vermeiden. Die dem Pumpenraum
113 abgewandte Außenkante der Pleueleinspannplatte 119 ist
außerdem in ihrer Form an den Übergangsbereich zwischen dem
ebenen und dem konischen Bereich der Dichtringmanschette 143
angepaßt. Hierdurch werden die mechanischen Spannungen in dem
besonders belasteten Übergangsbereich der Dichtringmanschette
143 reduziert. Pleueleinspannplatte 119 und Pleuelkopf 118
weisen ferner einen in etwa gleichen Außendurchmesser auf. Die
Dichtringmanschette 143 ist so zwischen Pleuelspannplatte 119
und Pleuelkopf 118 eingespannt, daß die Berührungsfläche der
Dichtringmanschette 143 mit der Lauffläche 144 zwischen der
Einspannebene der Dichtringmanschette 143 und der
Pumpenraumoberseite 115 liegt. Damit die Dichtringmanschette
143 sicher anliegt ist der Außendurchmesser etwas größer
gewählt als der Durchmesser der zylindrischen Lauffläche 144.
Im Abstand b von der Dichtringmanschette befindet sich eine
Zusatzmembran 126, deren Aufbau identisch ist mit dem der
Zusatzmembran 26 der Membranpumpe 1. Die für die Membranpumpe
1 gemachten Ausführungen gelten deshalb hier analog, wobei dem
Membranabstand a hier der Höhe des Dichtringmanschetten
zwischenraums b entspricht. Die Numerierung der Bezugszeichen
der Pumpe 2 ist analog zur Pumpe 101 in der Hunderter-Serie
durchgeführt.
Die vorbeschriebenen Pumpen eignen sich besonders zum
Fördern von gas- oder dampfförmigen Medien.
Claims (14)
1. Pendelpleuelpumpe (101) mit wenigstens einer
Dichtringmanschette (143), die den Pumpenraum (113)
zwischen der Lauffläche (144) eines Pumpenzylinders (104)
und dem Pumpenpleuel (118) abdichtet, wobei von einer
Zusatzmembran (126) mit verformbarem Ringbereich (130)
zwischen der Dichtringmanschette (143) und der Membran
(126) ein seitlich vom Pumpenzylinder (104) begrenzter,
zumindest im wesentlichen geschlossener
Dichtringmanschetten-Zwischenraum (129) gebildet ist
dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Ringbereich
(130) im unverformten Membranzustand eine in Richtung des
Exzenterantriebes (107) gerichtete rinnenförmige
Auswölbung (131) aufweist.
2. Membranpumpe (1), insbesondere mit Pendelpleuel (8), mit
wenigstens zwei Membranen, von denen eine als
Arbeitsmembran (16) den Pumpraum (13) abschließt und im
unverformten Zustand vorzugsweise im wesentlichen etwa
flach und eben mit verformbarem Ringbereich (24)
ausgebildet ist, sowie mit wenigstens einer zwischen der
Arbeitsmembran (16) und deren Exzenterantrieb (7)
angeordneter Zusatzmembran (26) mit verformbarem
Ringbereich (30), wobei zwischen beiden Membranen (16, 26)
ein seitlich vom Pumpengehäuse (2) begrenzter, zumindest
im wesentlichen geschlossener Membran-Zwischenraum (29)
gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische
verformbare Ringbereich (30) der Zusatzmembran (26) in
seiner radialen Erstreckung länger ist als der verformbare
Ringbereich (24) der Arbeitsmembran (16), und daß der
verformbare Ringbereich (30) der Zusatzmembrane (26) eine
im unverformten Membranzustand in Richtung des
Exzenterantriebes (7) gerichtete rinnenförmige Auswölbung
(31) aufweist.
3. Membranpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die rinnenförmige Auswölbung (31) mindestens in etwa
zentrisch zur Längsmittelachse (M) der Zusatzmembran (26)
angeordnet sowie vorzugsweise durchgehend kreisringförmig
ausgebildet ist.
4. Pendelpleuelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die rinnenförmige Auswölbung (131) mindestens in etwa
zentrisch zur Längsmittelachse (M) des Pumpenpleuels
angeordnet sowie vorzugsweise durchgehend kreisringförmig
ausgebildet ist.
5. Pumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Membran (29) oder Dichtmanschettenzwischenraum (129)
evakuiert ist.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die rinnenförmige Auswölbung (31, 131)
der Zusatzmembran (26, 126) eine Halterung (32, 132)
aufweist, welche ihre Auswölbungsrichtung in Richtung des
Kurbelgehäuses (3, 103) aufrechterhält.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die dem Exzenterantrieb (7, 107)
zugewandte Seite der Zusatzmembran (26, 126) vorzugsweise
radial orientierte Niederhalterippen (33, 133) hat, die,
zweckmäßigerweise über ein dem Pleuelarm (28, 128) des
Exzenterantriebes (7, 107) angepaßten, zur Zusatzmembran
(26, 126) gehörigen Hohlschaft (34, 134) mit dem Pleuelarm
(28, 128) in Verbindung stehen und in Achsrichtung des
Pleuelarmes (28, 128) festgelegt sind, gegebenenfalls
etwas elastisch nachgiebig festgelegt sind.
8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran (26, 126) in dem dem
Exzenterantrieb (7, 107) zugewandten Bereich ihrer
rinnenförmigen Auswölbung (31, 131) einen vorzugsweise
kreisringförmig durchgehenden Stabilisierungsring (37,
137) hat, bis zu dem gegebenenfalls die radial äußeren
Endbereiche der Niederhalterippen (33, 133) reichen.
9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Niederhalterippen (33, 133) den
Hohlschaft (34, 134) der Zusatzmembran (26, 126) mit dem
Bodenbereich der rinnenförmigen Auswölbung (31, 131)
vorzugsweise mit dem Stabilisierungsring (37, 137)
verbinden.
10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran (26, 126) auf ihrer
dem Exzenterantrieb (7, 107) zugewandten Seite im Bereich
zwischen ihrem Seitenrand und dem Stabilisierungsring (37,
137) der rinnenförmigen Auswölbung (31, 131)
Stabilisierungsrippen (38, 138) aufweist.
11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stabilisierungsrippen (38, 138) radial angeordnet sind,
vorzugsweise wenigstens einige von ihnen radial mit den
Niederhalterippen (33, 133) fluchten.
12. Pumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Nähe des oberen, freien
Bereiches (25, 125) des Pleuelarmes (28, 128) eine radial
vorstehende Haltewulst (36, 136) vorgesehen ist und die
Innenkontur des Hohlschaftes (34, 134) der Zusatzmembran
(26, 126) auf die dortige Außenkontur des
Pleuelschaftarmes (28, 128) angepaßt ist.
13. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß im Zwischengehäuse (4, 104) ein
Evakuierungskanal (39, 139) für den Membran- (29) bzw.
Dichtmanschettenzwischenraum (129) vorgesehen ist.
14. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran (26, 126), ihre
Halterung (32, 132), ihr Stabilisierungsring (37, 137)
und/oder ihre Stabilisierungsrippen (38, 138) einstückig
ausgebildet sind.
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8380 | Miscellaneous part iii |
Free format text: DIE 1. ENTGEGENGEHALTENE DRUCKSCHRIFT AUF DEM DECKBLATT IST ZU AENDERN IN "DE 40 07 932 A1" DIE 2. ENTGEGENGEHALTENE DRUCKSCHRIFT IST IM TEXT ZU AENDERN IN "DE 25 02 566 A1" |
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8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8392 | Publication of changed patent specification | ||
R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |