DE69721925T2

DE69721925T2 - Feder aus Kunstharz und deren Anwendung in einer Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen

Info

Publication number: DE69721925T2
Application number: DE69721925T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Shimouchigami Nishio
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2017-09-19
Also published as: TW355197B; US6024345A; EP0833073A3; DE69721925D1; KR100233675B1; KR19980024197A; JPH10103397A; EP0833073A2; EP0833073B1; JP3676890B2; ATE240467T1

Description

Der Erfindung zugrundeliegender allgemeiner Stand der Technik
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine aus Kunstharz bestehende Feder, die als Feder für ein Rückschlagventil benutzt wird, das in einem Fluid-Gerät verwendet wird, wie z. B. in Pumpen und Ventilen verschiedener Art.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen, in die eine Kunstharz-Feder eingebaut ist, und insbesondere eine Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen zum Fördern. eines Fluids, wie z. B. chemische Stoffe oder reines Wasser, das mit einem konstanten Volumen gefördert werden soll, d. h. frei von jeder Rückhaltung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine Feder, die im Fluid-Stromweg liegt, muß die Eigenschaft haben, daß sie durch Kontakt mit dem Fluid nicht korrodiert oder rostet bzw. sie muß eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und Rostfreiheit aufweisen. Als eine Feder, die diesen Bedingungen genügt, ist herkömmlicherweise eine aus Kunstharz gefertigte Feder bekannt, die hergestellt wird durch Ausbilden eines Fluorharzes wie z. B. PTFE (Polytetrafluorethylen) oder PFA (Perfluoralkoxy-Fluorkunststoff) in der Form einer Schraubenfeder, sowie eine kunstharzbeschichtete Feder, die hergestellt wird durch Beschichten der ganzen Außenfläche einer Metallfeder mit Fluorharz, wie z. B. PTFE oder PFA.
Besonders eine Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen, die ein Fluid wie z. B. Chemikalien oder reines Wasser fördert, muß eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und Rostfreiheit aufweisen. In einer Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen dieser Art auf dem Stand der Technik wird daher eine Kunstharzfeder, die durch Formen eines Fluorharzes wie z. B. PTFE oder PFA in eine Schraubenfederform hergestellt wird, als Feder benutzt, die in ein Rückschlagventil eingebaut ist, das als Grundendteil einer Ansaugöffnung des Pumpenkörpers oder als Spitzen-Endteil einer Ausflußöffnung angeordnet wird, um nur einen Fluß in Ansaugrichtung bzw. in Ausflußrichtung zuzulassen und einen Fluß in umgekehrter Richtung zu verhindern, und deren Elastizität das Ventilelement des Rückschlagventils in Schließrichtung drückt.
Jedoch übt eine Kunstharzfeder auf dem Stand der Technik eine schwache Rückstoßkraft (Rückstoßstärke: Federkraft) aus. Auch wenn zunächst eine Rückstoßkraft einer Stärke ähnlich der einer Metallfeder erreicht wird, setzt infolge der wiederholten Anwendung ein merkliches "Aushärten" ein. Daraus ergibt sich, daß sich die Reaktionskraft mit der Zeit durch Kriechen des Kunstharzes, insbesondere durch thermischen Kriechen unvermeidlich reduziert.
Gemäß der Konfiguration einer harzbeschichteten Feder auf dem Stand der Technik ist es sehr schwierig, eine Feder geringer Größe zu erzeugen wegen technischen Schwierigkeiten, was zu hohen Produktionskosten führt. Ferner kann sich auch die Kunstharzschicht abschälen, was zu der Besorgnis Anlaß gibt, daß die erwartete chemische Beständigkeit und Rostfreiheit nicht mehr gegeben ist.
Wenn die obengenannte schraubenförmige Kunstharzfeder als Feder benutzt wird, die in ein Rückschlagventil für eine Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen eingebaut werden soll, ergibt sich das folgende Problem. In einem Fall, in dem die Pumpe benutzt wird und der Ausflußport tiefer liegt als der Ansaugtank, und der Ausflußdruck geringer ist als der Fließdruck des Tanks, entsteht während des Ausflußvorgangs ein Siphon-Phänomen aufgrund eines kleinen Federbelastungswerts, der das Ventilelement des Rückschlagventils auf der Seite des Spitzenendteils des Ausflußlochs in Schließrichtung drückt. Das bewirkt, daß sich das Ventilelement des Rückschlagventils auf der Seite des Grundendteils der Ansaugöffnung unerwartet öffnet bei einem Druck, der geringer ist als der Fließdruck des Tanks und damit den Aufbau des internen Druckgradienten der Pumpe unterdrückt. Als Ergebnis fließt eine größere Menge des Fluids in Verstärkung der Ausströmmenge und die erwünschte Eigenschaft des konstanten Volumens kann nicht gesichert werden. In einer schraubenförmigen Kunstharzfeder auf dem Stand der Technik wird ferner die Reaktionskraft mit der Zeit durch Kriechen, insbesondere thermisches Kriechen, reduziert. Auch bei einer Langzeitanwendung bei einer normalen Temperatur oder einer hohen Temperatur, kann somit die gewünschte Eigenschaft des konstanten Volumens nicht stabil gehalten werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde ausgearbeitet im Hinblick auf die obigen Umstände.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aus Kunstharz gefertigte Feder vorzusehen, die eine Stärke aufweist, die ähnlich einer aus Metall gefertigten Feder ist, obwohl sie nur aus Harz besteht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine aus Kunstharz gefertigte Feder vorzusehen, deren Reaktionskraft sich mit der Zeit kaum verringert und die für lange Zeit auf einer gewünschten Stärke gehalten werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen vorzusehen, die die ausgezeichneten Eigenschaften einer solchen Feder aus Kunstharz wirksam nutzen kann.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen vorzusehen, in der auch unter Bedingungen, daß der Ausflußport tiefer als der Ansaugtank liegt, und der Ausfluß wiederholt in einem Temperaturbereich zwischen normaler Temperatur und hoher Temperatur stattfindet, das Siphon-Phänomen nicht auftreten kann, so daß die Eigenschaft des vorgegebenen konstanten Volumens stabil gehalten werden kann.
Um diese Aufgaben zu lösen hat die erfindungsgemäße, aus Kunstharz bestehende Feder eine Konfiguration, in der eine streifenförmige Folie aus Kunstharz in Längsrichtung der Folie zickzack-förmig gebogen ist, die dadurch eine vorgegebene, sich verdickende Krümmung erzielt, wodurch Seitenflächen von aneinanderliegenden gebogenen Teilen der vorge gebenen Krümmung in nächster Nähe zueinander liegen oder einander berühren. Vorzugsweise sind die gebogenen Teile der vorgegebenen Krümmung elastisch erweiterbar bzw. zusammenziehbar mittels Halten der Wärme bzw. Kühlen.
In der aus Kunstharz bestehenden Feder der vorliegenden Erfindung wird der Zustand, in dem die streifenförmige Folie aus Kunstharz in Längsrichtung der Folie zickzack-förmig gebogen ist zum Vorsehen der vorgegebenen, sich verdickende Krümmung zum Aneinanderlegen der Seitenflächen der aneinanderliegenden gebogenen Teile der vorgegebenen Krümmung in nächste Nähe oder Berührung miteinander, auf eine freie Länge eingestellt. Wenn dann eine Druckkraft auf die Feder ausgeübt wird, wird die verdickte Krümmung jedes gebogenen Teils vergrößert. Die Kräfte, die ausgeübt werden durch die Wiederherstellungsvorgänge der vergrößerten Krümmungen auf die ursprünglichen verdickten Krümmungen, werden miteinander kombiniert, um eine große Rückstellkraft auszuüben. Im Vergleich zu einer schraubenförmigen Kunstharzfeder auf dem Stand der Technik ist das "Aushärten" infolge wiederholten Gebrauchs und die Minderung der Stärke im Laufe der Zeit durch das Kriechen des Kunstharzes nur sehr schwach. Ferner sind die gebogenen Teile der vorgegebenen Krümmung so konfiguriert, daß sie elastisch erweiterbar und zusammenziehbar sind mittels Halten der Wärme und Kühlen. Daher hat die Feder eine so hohe Rückstelleigenschaft, daß die Feder auch dann benutzt werden kann, wenn sie erwärmt wird, und die Rückstelleigenschaft wird nicht wesentlich reduziert, auch nach dem Anlegen von Wärmezyklen, so daß die ursprüngliche Rückstellkraft für lange Zeit beibehalten wird. Ferner kann diese Rückstellkraft erzielt werden, auch wenn nur Kunstharz verwendet wird. Die Feder kann leichter hergestellt werden als eine mit Kunstharz beschichtete Feder auf dem Stand der Technik, und damit werden die Kosten erheblich reduziert.
Ein Harz, aus dem die streifenförmige Folie hergestellt wird, ist vorzugsweise ein Fluorharz, vorzugsweise entweder PTFE oder PFA, die ausgezeichnete thermische Kriecheigenschaften aufweisen. Um eine vorgegebene Reaktionskraft zu erhalten, wird die streifenförmige Folie vorzugsweise so konstruiert, daß ihre Dicke 0,05 bis 1 mm beträgt und der Krümmungsradius jedes gebogenen Teils 0,05 mm oder mehr beträgt. Die Temperatur des Wärmehaltens im zusammengedrückten Zustand beträgt vorzugsweise 100° bis 300°C, etwa 200°. Vorzugsweise wird das Abkühlen durchgeführt durch Eintauchen der Feder in Wasser, um sie schnell auf Zimmertemperatur abzukühlen.
Die erfindungsgemäße Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen umfaßt: Einen Pumpenkörper, in dem ein Ansaugloch für eine zu fördernde Flüssigkeit, und ein Ausflußloch für die zu fördernde Flüssigkeit ausgebildet sind, wobei die Ausflußöffnung in einer Endfläche eines Düsenendteils einer kreisrunden Projektion, in der ein Flüssigkeitsweg mit dem Ansaugloch kommuniziert, ausgebildet ist; einen Faltenbalg, der auf einem Außenumfang der kreisrunden Projektion angeordnet ist, wobei ein Ende des Faltenbalgs an dem Pumpenkörper befestigt ist, ein anderer, am Ende geschlossener, Teil beweglich ist zwischen einer Endposition unter Druck, wo der andere, am Ende geschlossene, Teil gegen die Endfläche des Düsenendteils der kreisrunden Projektion anliegt, und einer Endposition im Ausdehnungszustand, wo der andere, am Ende geschlossene, Teil von der Endfläche des Düsenendteils der kreisrunden Projektion getrennt ist; eine hin- und hergehende Antriebsvorrichtung, die mit dem Faltenbalg verbunden ist und die bewirkt, daß der Faltenbalg sich ausdehnt und wieder zusammenzieht; ein Rückschlagventil, das an einem Grundendteil des Ansauglochs angeordnet ist und das nur einen Flüssigkeitsfluß in Ansaugrichtung ausströmen läßt; und ein weiteres Rückschlagventil, das in einem Düsenendteil des Ausflußlochs angeordnet ist und nur einen Flüssigkeitsfluß in Auslaufrichtung ausströmen läßt, wobei diese Pumpe eine Kunstharzfeder als Feder zum elastischen Drücken des einen Ventilelements von den beiden Rückschlagventilen, und zwar mindestens des einen Rückschlagventils auf der Seite des Ausflußlochs, in Schließrichtung drückt, wobei die aus Kunstharz bestehende Feder eine Konfiguration aufweist, in der die aus Kunstharz bestehende streifenförmige Folie in Zickzack-Form in Längsrichtung der Folie gebogen ist und dabei eine vorgegebene anschwellende Krümmung aufweist, wobei die Seitenfläche der aneinanderliegenden gebogenen Teile der vorgegebenen Krümmung in nächster Nähe zueinander oder in Berührung miteinander stehen.
In der erfindungsgemäßen Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen sind die gebogenen Teile der vorgegebenen Krümmung der streifenförmigen Folie vorzugsweise so konfiguriert, daß sie mittels Halten der Wärme und Kühlen elastisch dehnbar und zusammenziehbar sind. Vorzugsweise ist das Harz, aus dem die streifenförmige Folie besteht, PTFE. Die streifenförmige Folie hat vorzugsweise eine Dicke von 0,05 bis 1,0 mm und der Krümmungsradius jedes gebogenen Teils beträgt 0,05 oder mehr.
Gemäß der Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Federbelastungswert zu erhöhen, der das Ventilelement des Rückschlagventils auf der Seite des Spitzenendteils des Ausflußlochs in Schließrichtung drückt. Sogar in Fällen, in denen die Pumpe benutzt wird wobei der Ausflußport tiefer liegt als der Ansaugtank, öffnet sich das Ventilelement des Rückschlagventils auf der Seite des Spitzenendteils des Ausflußlochs nur, nachdem ein Ausflußdruck, der um einige Male höher als der Fließdruck des Tanks ist, im Faltenbalg erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der geschlossene Zustand des Rückschlagventils auf der Seite des Grundendteils des Ansauglochs sicher gehalten durch den Innendruck des Faltenbalgs, der den Fließdruck des Tanks mit Sicherheit abfängt. Somit kann das Siphon-Phänomen, das durch ein unerwartetes Öffnen des Rückschlagventils auf der Seite des Grundendteils des Ansauglochs bei einem Druck, der geringer ist als der Fließdruck des Tanks, bewirkt werden kann, verhindert wird. Daraus ergibt sich, daß die Eigenschaft des vorgegebenen konstanten Volumens gesichert werden kann. Ferner reduziert sich die Stärke der Kunstoffharzfeder nicht mit der Zeit wegen Kriechen oder thermischem Kriechen. Auch wenn die Pumpe in einem Bereich zwischen der normalen Temperatur und einer hohen Temperatur wiederholt betätigt wird, wird doch die Eigenschaft des vorgegebenen konstanten Volumens stabil gehalten.
Weitere Aufgaben und Wirkungen der Erfindung werden stärker ersichtlich aus der nachstehenden Beschreibung der Ausführungsformen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A bis 1C sind schematische perspektivische Ansichten und zeigen des Verfahren zur Erzeugen der erfindungsgemäßen Kunstharz-Feder;
2 ist eine vergrößerte Seitenansicht der hergestellten Kunstharzfeder;
3 ist eine vergrößerte Seitenansicht, die eine Zustandsänderung zeigt im Fall, daß eine Kompressionskraft auf die Kunstharzfeder angelegt wird;
4 ist eine seitliche Längsschnittansicht der Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Längsschnittansicht entlang der Linie A-A der 4 von vorne;
6 ist ein Diagramm, das ein Röhrensystem darstellt für einen Reproduzierbarkeitstest der Eigenschaft des konstanten Volumens der Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen;
7 ist ein Graph, der den Zusammenhang zwischen der Schließgeschwindigkeit und der Nacheilung eines Magnetventils auf der Ausflußseite, das im Test benutzt wird, zeigt;
8 ist ein Graph, der die Ergebnisse eines Tests der Reproduzierbarkeit einer Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen auf dem Stand der Technik anzeigt;
9 ist ein Graph, der die Ergebnisse eines Tests der Reproduzierbarkeit einer Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Feder aus PTFE zeigt;
10 ist ein Graph, der die Ergebnisse eines Tests bei üblicher Temperatur in einem Langzeitversuch für die Eigenschaft des konstanten Volumens einer Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen PTFE-Feder zeigt;
11 ist ein Graph, der Ergebnisse eines Tests bei 80°C in einem Langzeitversuch zeigt; und
12 ist ein Graph, der Ergebnisse eines Tests mit Wärmezyklen in einem Langzeitversuch zeigt.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
1A bis 1C sind schematische perspektivische Ansichten und zeigen des Verfahren zur Erzeugen der erfindungsgemäßen Kunstharz-Feder, und 2 ist eine vergrößerte Seitenansicht der hergestellten Kunstharzfeder.
Die Kunstharzfeder 20 gemäß 2 ist so konfiguriert, daß eine streifenförmige PTFE-Folie 21, gezeigt in 1A, mit einer Dicke von 0,05 bis 1,0 mm in Zickzack-Form in Längsrichtung der Folie mit einem sich verdickenden Krümmungsradius R von 0,05 mm oder mehr gebogen wird, wie in 1B gezeigt wird. Anschließend wird die Feder auf 100° bis 300°C, vorzugsweise auf ungefähr 200°C erhitzt in dem Zustand, wie in 1C gezeigt wird, und die Feder wird zusammengedrückt, so daß die Seitenflächen der gebogenen Teile 21a der vorgegebenen Krümmung, die in Längsrichtung aneinander liegen, in enger Nähe zueinander oder in Berührung miteinander stehen, und der Erhitzungszustand wird mindestens 5 Minuten lang beibehalten. Dann wird die Feder in Wasser getaucht um, schnell auf Normaltemperatur abgekühlt zu werden. Daraus ergibt sich, wie man in 2 sieht, daß die gebogenen Teile 21a so konfiguriert werden, daß sie elastisch ausdehnbar und zusammendrückbar werden, wobei der zusammengedrückte Zustand als freie Länge L festgesetzt wird.
Wenn dann an die so konfigurierte PTFE-Feder 20 eine Kompressionskraft C angelegt wird, wie in 3 gezeigt wird, ist der Krümmungsradius r jedes der sich verdickenden gebogenen Teile 21a kleiner als der Krümmungsradius R der freien Länge L (größere Krümmung). Kräfte, die durch Wiederherstellen des reduzierten Krümmungsradius r auf den ursprünglichen sich verdickenden Krümmungsradius R werden miteinander kombiniert, und zeigen eine große Reaktionskraft. Im Vergleich zu einer schraubenförmigen Harzfeder auf dem Stand der Technik nimmt das Aushärten wegen wiederholter Anwendung ab und die Abname der Stärke mit der Zeit infolge Kriechen des Harzes wird sehr gering. Ferner weist die Feder ein so hohe Rückstelleigenschaft auf, daß die Feder sogar während des Aufbringens von Wärme benutzt werden kann, und die Reaktionskraft und die Stärke werden nicht wesentlich reduziert, auch nach Wärmezyklen, so daß die Anfangskraft beibehalten wird.
Die aus PTFE bestehende Feder 20 der vorliegenden Erfindung und eine schraubenförmige Kunstharzfeder auf dem Stand der Technik wurden auf Reaktionskraft getestet, und die erhaltenen Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 1 zusammengefaßt. Wie aus Tabelle 1 ebenfalls hervorgeht, nimmt die Reaktionskraft in der schraubenförmigen Kunstharzfeder auf dem Stand der Technik nach Wärmezyklen von Normaltemperatur bis zu 100°C mit dem Andauern der Wärmezyklen schnell ab, und nach dem Erwärmen auf 200°C kann im wesentlichen keine Reaktionskraft mehr erwartet werden. Im Gegensatz dazu ist bei der PTFE-Feder 20 gemäß der Erfindung die Reaktionskraft nach Wärmezyklen von Normaltemperatur bis 100°C größer als vor den Wärmezyklen, und die Reduktionsrate infolge der anhaltenden Wärmezyklen ist sehr klein, mit dem Ergebnis, daß die Eigenschaft des Kriechens und des thermischen Kriechens ausgezeichnet ist. Ferner wird die Reaktionskraft nach dem Erhitzen auf 200°C nicht wesentlich reduziert. Tabelle 1 zeigt Restwerte als Prozentsatz, mit dem Einstellen der Reaktionskraft, mit der vor dem Test eingestellten Reaktionskraft als 100.
Tabelle 1
Beide Kunstharzfedern wurden auf Biegungsschwingungsfestigkeit gemäß MIT-Test (ASTM, D2176) geprüft, und die in nachstehender Tabelle 2 angeführten Ergebnisse wurden erzielt. Wie auch aus Tabelle 2 hervorgeht ist die erfindungsgemäße PTFE-Fder 20 nicht wegen Materialeigenschaften gebrochen, und weist daher solche Materialeigenschaften auf, daß auch bei wiederholter Operation die Feder in zehn Millionen Operationen nicht bricht.
Tabelle 2

Anzahl der Biegewiederholungen vor dem Bruch

Erfindung nicht gebrochen (1 × 10° <)

Stand der Technik 9,3 × 10
4 ist eine Längsschnittansicht der Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung bezeichnet 1 den scheibenförmigen Pumpenkörper. Eine Projektion 2 mit einem kreisförmigen Querschnitt ist kontinuierlich integriert mit einem Ende des Pumpenkörpers in axialer Richtung. In der äußern Umfangsfläche der kreisförmigen Projektion 2 wird eine äußere Umfangsfläche 2a auf der Seite eines Spitzenendteils entsprechend einem beweglichen Teil des Faltenbalgs, der später beschrieben wird, zu einer Kegelfläche ausgeformt, in der sich der Durchmesser in Richtung zur Endspitze in axialer Richtung verringert, und eine äußere Umfangsfläche 2b auf der Seite eines Grundendteils entsprechend einem nichtbeweglichen Teil des Faltenbalgs wird zu einer säulenartigen Endfläche geformt, die in axialer Richtung gerade verläuft.
Bezugszahl 3 bezeichnet ein Ansaugloch für ein zu förderndes Fluid. Die Ansaugöffnung wird in einer Position ausgebildet, die abgelegen von der Mittelachse des Pumpenkörpers 1 ist. Der Spitzenendteil des Ansauglochs 3 öffnet sich im Grundendteil der kreisförmigen Projektion 2. Wie in 5 gezeigt wird, ist in der Seitenfläche der kreisförmigen Projektion 2 ein rillenförmiger Fluid-Pfad 4, der einen im wesentlichen Uförmigen Querschnitt aufweist und mit dem Ansaugloch 3 kommuniziert, ausgebildet und erstreckt sich von der Öffnung 3a zur Endfläche 2t des Spitzenendteils der kreisförmigen Projektion 2. Ein Rückschlagventil 6, das nur einen Fluidfluß in Ansaugrichtung zuläßt und den Fluß in Gegenrichtung blockiert, ist im Grundendteil des Ansauglochs 3 durch eine Hutmutter 5 an dem Pumpenkörper 1 angeschraubt, sowie ein Ventilanschlag 8 mit einem internen Flußpfad 8a, an den ein Rohr 7A zum Fördern des Fluids verbindend befestigt werden kann.
Die Bezugszahl 11 bezeichnet ein Ausflußloch für das zu fördernde Fluid. Das Loch ist in einer Position ausgebildet, die von der Mittelachse des Pumpenkörpers 1 wegführt in Richtung abgewandt vom Ansaugloch 3 im Hinblick auf die Achse. Der Grundendteil des Ausflußlochs 11 öffnet sich in der Endfläche 2t des Düsenendteils der runden Projektion 2. Ein Rückschlagventil 12, das nur einen Fluß des zu fördernden Fluids in Ausflußrichtung zuläßt und den Fluß in Gegenrichtung blockiert, ist im Grundendteil des Ausflußlochs 11 durch eine Hutmutter 9 an den Pumpenkörper 1 angeschraubt, sowie ein Ventilanschlag 10 mit einem internen Flußpfad 10a, an den ein Rohr 7B zum Fördern des Fluids verbindend befestigt werden kann.
Die Bezugszahl 13 bezeichnet den Faltenbalg, der Falten 13a aufweist und der an der äußeren Peripherie der kreisförmigen Projektion 2 angeordnet ist. Ein Endteil des Faltenbalgs liegt an einer Seitenfläche des Pumpenkörpers 1 an und ist durch eine Befestigungsplatte 14 an diesem befestigt. Ein Verschlußteil 13b, der an der Endfläche 2t des Spitzenendteils der kreisförmigen Projektion 2 anliegt und sich davon trennt, wenn sich der Faltenbalg 13 erweitert und zusammenzieht. Die Bezugszahl 15 bezeichnet ein sich hin- und herbewegende bewegliches Glied wie z. B. einen Kolben, der in Axialrichtung durch eine hin- und hergehende Antriebsvorrichtung 16, wie z. B. einen Fluidzylinder, hin- und herbewegt wird. Ein Mittelteil des schließenden Teils 13b des Faltenbalgs 13 ist verbunden mit einem Spitzenendteil einer Welle 17, die an dem sich hin- und herbewegenden Glied 15 befestigt ist, so daß es bewirkt, daß der Faltenbalg 13 durch die Hinund Herbewegung des hin- und herschwingenden Glieds 15 gedehnt und zusammengedrückt wird.
In der Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen einer solchen Konfiguration umfaßt das Rückschlagventil 6, das im Grundendteil der Ansaugöffnung 3 gehalten wird, und das Rückschlagventil 12, das im Spitzenendteil der Ausflußöffnung 11 gehalten wird, Ventilsitze 6a und 12a, gleitende Ventilelemente 6b und 12b und Federn 6c und 12c, die die Ventilelemente 6c und 12b elastisch in Schließrichtung drücken. PTFE-Federn 20, beschrieben in 1A bis 3, werden als Federn 6c und 12c eingesetzt.
In der auf diese Weise konfigurierten Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen wird das hin- und herschwingende Glied 15 hin- und herbewegt-durch die sich hin- und herbewegende Antriebsvorrichtung 16 in Richtung der Pfeile X uns Y in 4, und bewirkt auf diese Weise, daß sich der Faltenbalg 13 ausdehnt und zusammenzieht. Während der Ausdehnungperiode des Faltenbalgs wird der schließende Teil 13b von der Endfläche 2t des Spitzenendteils der kreisrunden Projektion 2 abgetrennt, und das Spitzenendteil des U-förmigen rillenförmigen Fluidpfads 4 öffnet sich, so daß der Druck des Innenraums des Faltenbalgs 13 negativ wird. Somit wird eine vorgegebene Menge des zu fördernden Fluids 7A in den Raum gesaugt, der sich zwischen dem Schließteil 13b und der Endfläche 2t des Spitzenendteils der kreisrunden Projektion 2 bildet, über den internen Fluidpfad 8a des Ventilanschlags 8, das Rückschlagventil 6, das Ansaugloch 3 und den rillenförmigen Fluidpfad 4.
Während der Kontraktionsperiode des Faltenbalgs 13 wird der Schließteil 13b so bewegt, daß er sich schrittweise der Endfläche 2t des Spitzenendteils der kreisförmigen Projektion 2 nähert und schließlich gegen die Endfläche 2t anliegt. Während dieses Zeitraums wird das zu fördernde Fluid, das in den Raum gesaugt wurde, vom Faltenbalg 13 unter Druck gesetzt. Damit wird das zu fördernde Fluid in die Ausflußöffnung 11 gedrückt, um vom Düsenendteil des Lochs in das andere Fluidrohr 7B über das Rückschlagventil 12 und den internen Fluidpfad 10a des Ventilanschlags 10 entladen zu werden. Auf diese Weise wird gemäß der Ausdehn- und Zusammendrückoperationen des Faltenbalgs 13 das zu fördernde Fluid in der Einheit einer vorgegebenen Menge schubweise von einem Fluidrohr 7A zum nächsten Fluidrohr 7B befördert.
In der Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen, wie oben beschrieben, wird die PTFE-Feder 20, die eine starke Reaktionskraft aufweist und in der der Rückgang der Stärke mit der Zeit infolge von Kriechen oder thermischem Kriechen sehr klein ist, als Feder 12c benutzt, die das Ventilelement 12b des Rückschlagventils 12 auf der Seite des Spitzenendteils des Ausflußlochs 11 in Schließrichtung drückt. Dementsprechend wird der Federbelastungswert, der das Ventilelement 12b des Rückschlagventils 12 in Schließrichtung drückt, erhöht. Auch in Fällen, in denen die Pumpe benutzt wird und die Öffnung des Abflußlochs 11 der Pumpe auf einer Höhe ist, die tiefer liegt als der Ansaugtank, öffnet sich das Ventilelement 12b des Rückschlagventils 12 auf der Seite des Abflußlochs 11 nur nach einem Abflußdruck, der mehrere Male höher ist, als der Fließdruck des Tanks, und der im Faltenbalg 13 generiert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der geschlossene Zustand des Ventilelements 6b des Rückschlagventils 6 auf der Seite des Grundendteils des Ansauglochs 3 mit Sicherheit durch den Innendruck des Faltenbalgs 13 gehalten, so daß er dem Fließdruck des Tanks widersteht. Daher kann das Siphon-Phänomen, das durch ein unerwartetes Öffnen des Ventilelements 6b des Rückschlagventils 6 auf der Seite des Grundendteils des Ansauglochs 3 bei einem Druck, der geringer ist als der Fließdruck des Tanks, nicht eintreten. Daraus ergibt sich, daß die Eigenschaft des vorgegebenen konstanten Volumens gesichert werden kann. Ferner nimmt die Stärke der PTFE-Feder 12c mit der Zeit durch Kriechen oder thermisches Kriechen nicht ab. Sogar wenn die Pumpe in einem Bereich von der normalen Temperatur bis zu einer hohen Temperatur von 100°C häufig betrieben wird, kann die Eigenschaft des konstanten Volumens stabil beibehalten werden.
Jetzt werden der Inhalt und das Ergebnis eines Tests auf Reproduzierbarkeit beschrieben, der vom Erfinder durchgeführt wurde. Der Test wurde durchgeführt im Hinblick auf die Eigenschaft des konstanten Volumens einer Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen von 5 ml/Spritzvorgang, wobei eine schraubenförmige Kunstharzfeder auf dem Stand der Technik als Feder 12c eingesetzt wurde, die das Ventilelement 12b des Rückschlagventils 12 auf der Seite der Spitzenendposition des Ausflußlochs 11 elastisch in Schließrichtung drückt.
Verfahren des Tests auf Reproduzierbarkeit und Testbedingungen:
6 zeigt ein Röhrensystem für den Test auf Reproduzierbarkeit, und Tabelle 3 zeigt die Bedingungen für den Betrieb einer Pumpe für den Test.

Tabelle 3

Zufuhrdruck der Pumpe	0,25 MPa (2,5 kgf/cm²)
Schließgeschwindig-keit der Pumpe	4 bis 40 spm (veränderlich durch Benutzen eines Drehzahlreglers)
In der Pumpe benutzte Flüssigkeit und Temperatur	Klares Wasser (normale Temperatur)
Luftrohre	ϕq × ϕ3 PFA-Rohr, 2m
Nacheilung des Magnetventils	Ansaugseite [eingestellt auf 0,5 s.] Ausflußseite [Nacheilungskorrelationstabelle für PF-3033 wie berichtet]
Messung der ausgestoßenen Menge	(1) Nacheilung eines elektromagnetisch betriebenen Ventils auf der Ausflußseite wird als Nacheilung der Messungsschließgeschwindigkeit eingestellt. (2) Schließgeschwindigkeit wird durch einen Drehzahlregler angepaßt. (3) Messung wird 1 Min. lang nach Anlaufen des Pumpenbetriebs durchgeführt, und eine Ausstoßmenge je Spritzvorgang der Pumpe wird durch Einsatz des Digitalmessers berechnet. Eine durchschnittliche Ausstoßmenge wird durch zehn Messungen erhalten. (4) Messungen werden für jede Schließgeschwindigkeit durch Wiederholen der Schritte (1) bis (2) durchgeführt.

8 zeigt die Ergebnisse des Reproduzierbarkeitstests. Wie man auch aus den Testergebnissen sieht, hat sich die Ausstoßmenge von ursprünglich 5 ml/Spritzvorgang vergrößert. Zum Beispiel ist die Ausstoßmenge 30 ml oder mehr bei einer Schließgeschwindigkeit von 4 spm, und 15 ml oder mehr bei einer Schließgeschwindigkeit von 10 spm. Auf diese Weise wird, da die Schließgeschwindigkeit geringer wird, die Ausstoßmenge größer durch das Siphon-Phänomen, das während des Ausstoßprozesses auftritt, mit dem Ergebnis, daß die Eigenschaft des konstanten Volumens nicht gesichert werden kann. Im Gegensatz dazu wurde der Reproduzierbarkeitstest mit dem gleichen Testverfahren und unter den gleichen Bedingungen wie oben be schrieben mit der erfindungsgemäßen Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen durchgeführt, das 5 ml/Spritzvorgang beträgt, und in dem die PTFE-Feder 20 als Feder 12c benutzt wird, die das Ventilelement 12b des Rückschlagventils 12 auf der Seite des Düsenendteils des Ausflußlochs 11 in Schließrichtung drückt. 9 zeigt die Testergebnisse. Wie aus den Testergebnissen hervorgeht, wird ungeachtet einer Veränderung in der Schließgeschwindigkeit die Ausflußmenge im wesentlichen konstant gehalten d. i. 5 ml/Spritzvorgang, mit dem Ergebnis, daß die Eigenschaft der konstanten Menge gesichert werden kann.
Jetzt werden der Inhalt und das Ergebnis eines Langzeittests auf Reproduzierbarkeit beschrieben, der vom Erfinder durchgeführt wurde. Der Test wurde durchgeführt mit dem gleichen Testverfahren und unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben, mit der erfindungsgemäßen Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen, das auf 5 ml/Spritzvorgang eingestellt war, und bei dem die PTFE-Feder 20 benutzt wurde.
Einzelheiten des Langzeit-Tests:

(1) Kontinuierlicher Langzeittest bei normaler Temperatur: Die Pumpe wird kontinuierlich betrieben bei 40 spm im Testrohrsystem gemäß 6. Die Ausflußmenge wird an zwei Punkten gemessen, bzw. mit 4 spm und 40 spm.
(2) Kontinuierlicher Langzeittest bei hoher Temperatur 80°C: Die Pumpe wird kontinuierlich betrieben bei 40 spm im Testrohrsystem gemäß 6. Die Ausflußmenge wird an zwei Punkten gemessen, bzw. mit 4 spm und 40 spm.
(3) Kontinuierlicher Langzeittest mit Wärmezyklen (ein Wärmezyklus mit 2 Std. bestehend aus 1 Std. Normaltemperatur und 1 Std. mit 80°C, wiederholt): Die Pumpe wird kontinuierlich betrieben bei 40 spm in Testrohrsystem gemäß 6. Die Ausflußmenge wird an zwei Punkten gemessen, bzw. mit 4 spm und 40 spm.

Testergebnisse:
Die Ergebnisse von Test (1) werden in 10 gezeigt, die Ergebnisse von Test (2) werden in 11 gezeigt, und die Ergebnisse von Test (3) werden in 13 gezeigt. Wie auch aus den Testergebnissen hervorgeht bleibt mit der erfindungsgemäßen Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen von 5 ml/Spritzvorgang mit der PTFE-Feder die Ausflußgenauigkeit stabil bei 5 ml ± 2% in allen kontinuierlichen Langzeittests bei normaler Temperatur, bei hoher Temperatur 80°C und bei Wärmezyklen. Wenn die Hubzahl erhöht wird, erhöht sich insbesondere die Stabilität noch weiter.
Im Gegensatz dazu reduziert sich bei der Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen auf dem Stand der Technik mit 5 ml/Spritzvorgang und mit einer schraubenförmigen Kunstharzfeder Reaktionskraft auf ein Drittel oder weniger als Ergebnis eines Wärmezyklus von gewöhnlicher Temperatur auf 80°C. Daher ist leicht zu verstehen, daß sogar Testergebnisse, die vergleichbar sind mit den Ergebnissen in Test (1) bis Test (3) nicht erhalten werden können und eine Ausflußmenge von etwa 0,5 bis 30 ml als Ergebnis eines Zyklus erhalten wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird PTFE als Kunstharz für die Kunstharzfeder 20 eingesetzt. Alternativ kann auch ein anderes Fluorharz, wie z. B. PFA, eingesetzt werden.
In der Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen der Ausführungsform wird die PTFE-Feder 20 sowohl für das Rückschlagventil 12 auf der Seite des Düsenendteils der Ausfluß öffnung 11 als auch für das Rückschlagventil auf der Seite des Grundendteils der Ansaugöffnung 3 eingesetzt. Alternativ kann auch die PTFE-Feder 20 nur im Rückschlagventil 12 auf der Seite des Düsenendteils der Ausflußöffnung 11 eingesetzt werden. Die Alternative kann auch die Eigenschaft eines konstanten Volumens ähnlich der obigen Beschreibung aufweisen.

Claims

Eine Feder aus Kunstharz, die erhalten wird durch eine streifenförmige Folie aus Kunstharz, die in Längsrichtung der Folie zickzack-förmig gebogen ist, damit eine vorgegebene, sich verdickende Krümmung vorgesehen wird, wodurch Seitenflächen von aneinanderliegenden gebogenen Teilen der vorgegebenen Krümmung in nächster Nähe zueinander liegen oder einander berühren.
Eine Feder aus Kunstharz gemäß Anspruch 1, in der die gebogenen Teile der vorgegebenen Krümmung mittels Halten der Wärme und Kühlen elastisch dehnbar und zusammenziehbar sind.
Eine Feder aus Kunstharz gemäß Anspruch 1, in der ein Kunstharz, aus dem die streifenförmige Folie besteht, ein Fluorharz ist.
Eine Feder aus Kunstharz gemäß Anspruch 2, in der ein Kunstharz, aus dem die streifenförmige Folie besteht, ein Fluorharz ist.
Eine Feder aus Kunstharz gemäß Anspruch 3, in dem das Fluorharz PTFE ist.
Eine Feder aus Kunstharz gemäß Anspruch 4, in dem das Fluorharz PTFE ist.
Eine Feder aus Kunstharz gemäß Anspruch 3, in dem das Fluorharz PFA ist.
Eine Feder aus Kunstharz gemäß Anspruch 4, in dem das Fluorharz PFA ist.
Eine Feder aus Kunstharz gemäß Anspruch 1, in dem die streifenförmige Folie eine Dicke von 0,05 bis 1,0 mm aufweist und jeder der gebogenen Teile einen Krümmungsradius von 0,05 mm oder mehr hat.
Eine Feder aus Kunstharz gemäß Anspruch 2, in dem die streifenförmige Folie eine Dicke von 0,05 bis 1,0 mm aufweist und jeder der gebogenen Teile einen Krümmungsradius von 0,05 mm oder mehr hat.
Eine Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen, enthaltend: Einen Pumpenkörper, in dem eine Ansaugloch für eine zu fördernde Flüssigkeit und ein Auslaufloch für die zu fördernde Flüssigkeit ausgebildet sind, wobei die Auslauflochöffnung in einer Endfläche eines Düsenendteils einer kreisrunden Projektion, in der ein Flüssigkeitsweg mit dem Ansaugloch kommuniziert, ausgebildet ist; einen Faltenbalg, der auf einem Außenumfang der kreisrunden Projektion angeordnet ist, wobei ein Ende des Faltenbalgs an dem Pumpenkörper befestigt ist, ein anderer, am Ende geschlossener, Teil beweglich ist zwischen einer Endposition unter Druck, wo der andere, am Ende geschlossene, Teil gegen die Endfläche des Düsenendteils der kreisrunden Projektion anliegt, und einer Endposition im Ausdehnungszustand, wo der andere, am Ende geschlossene, Teil von der Endfläche des Düsenendteils der kreisrunden Projektion getrennt ist; eine hin- und hergehende Antriebsvorrichtung, die mit dem Faltenbalg verbunden ist und die bewirkt, daß der Faltenbalg sich ausdehnt und wieder zusammenzieht; ein Rückschlagventil, das an einem Grundendteil des Ansauglochs angeordnet ist und das nur einen Flüssigkeitsfluß in Ansaugrichtung ausströmen läßt; und ein weiteres Rückschlagventil, das in einem Düsenendteil des Auslauflochs angeordnet ist und nur einen Flüssigkeitsfluß in Auslaufrichtung ausströmen läßt, wobei diese Pumpe eine Kunstharzfeder als Feder zum elastischen Drücken des einen Ventilelements von den beiden Rückschlagventilen, und zwar mindestens des einen Rückschlagventils auf der Seite des Auslauflochs, in Schließrichtung drückt, wobei die aus Kunstharz bestehende Feder eine Konfiguration aufweist, in der die aus Kunstharz bestehende streifenförmige Folie in Zickzack-Form in Längsrichtung der Folie gebogen ist und dabei eine vorgegebene anschwellende Krümmung aufweist, wobei die Seitenfläche der aneinanderliegenden gebogenen Teile der vorgegebenen Krümmung in nächster Nähe zueinander oder in Berührung miteinander stehen.
Eine Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen gemäß Anspruch 11, in dem die gebogenen Teile der vorgegebenen Krümmung der streifenförmigen Folie so konfiguriert sind, daß sie mittels Halten der Wärme und Kühlen elastisch dehnbar und zusammenziehbar sind.
Eine Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen gemäß Anspruch 12, in dem ein Harz, aus dem die streifenförmige Folie besteht, PTFE ist.
Eine Faltenbalgpumpe mit konstantem Volumen gemäß Anspruch 13, in dem die streifenförmige Folie eine Dicke von 0,05 bis 1,0 mm aufweist und jeder der gebogenen Teile einen Krümmungsradius von 0,05 mm oder mehr hat.