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Hintergrund
der Erfindung
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a) Bereich der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kompaktpumpe, umfassend einen
Membranabschnitt, mit einer Pumpenkammer und einem in einem Ventilkörper angeordneten
Ventilkörper,
welche miteinander integral gebildet sind.
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b) Beschreibung des Stands
der Technik
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Eine
herkömmliche
Kompaktpumpe mit einer Membran, welche beispielsweise ein Typ mit
drei Pumpenkammern sein kann, weist eine in den 1 bis 4 gezeigte
Konfiguration auf.
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In 1 bezeichnet
ein Bezugszeichen 1 einen kompakten Gleichstrommotor, ein
Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Auslassschaft des Motors 1, ein
Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Gehäuse, welches in einer Tassenform
gebildet ist, wobei eine untere Fläche an einer Auslassschaft-Seitenfläche des Motors 1 mit
Schrauben 4 befestigt ist, ein Bezugszeichen 5 bezeichnet
eine an dem Auslassschaft 2 befestigte Manschette, ein
Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Antriebsschaft, welcher
an der Manschette 5 derart befestigt ist, dass er in einem
vorbestimmten Winkel bezüglich
des Auslassschaftes 2 geneigt ist und seine Spitze an einer
Mittelachse des Auslassschaftes 2 gebildet ist, ein Bezugszeichen 7 bezeichnet
einen Antriebskörper
mit einem Loch 8, ein Bezugszeichen 9 bezeichnet
einen zylindrischen Stützabschnitt,
welcher integral mit dem Antriebskörper 7 gebildet ist,
um sich abwärts
von der Mitte zu erstrecken und ein Bezugszeichen 10 bezeichnet
eine Stahlkugel, welche verwendet wird, um die Reibung zwischen
dem Antriebsschaft 6 und dem Antriebskörper 7 zu verringern.
Der Stützabschnitt 9 passt
lose über
den Antriebsschaft 6, und wenn sich der Auslassschaft 2 dreht,
dreht sich der Antriebsschaft 6 in geneigtem Zustand, wodurch
sich ein Umfangsabschnitt mit dem Loch des Antriebskörpers 7 bezüglich der
Mitte des Antriebskörpers 7 auf
und ab bewegt. Ein Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Zylinderabschnitt,
welcher beispielsweise durch Bilden von drei Löchern 12 in einem
Platten-ähnlichen
Element gebildet ist, wie in 2 gezeigt
ist, wobei drei Zylinder an diesen Löchern befestigt werden und
drei Löcher 13 bilden.
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Ein
Bezugszeichen 14 bezeichnet einen aus einem weichen Gummi
gebildeten Membrankörper, ein
Bezugszeichen 15 bezeichnet drei Membranabschnitte, welche
eine Form hängender
Glocken aufweisen, welche in Abständen von 120 Grad angeordnet
sind, miteinander integriert sind, und sich von dem Membrankörper 14 erstrecken,
ein Bezugszeichen 16 bezeichnet einen in einer Mitte des
Membranabschnitts gebildeten Antriebsabschnitt, ein Bezugszeichen 17 bezeichnet
einen Kopfabschnitt, welcher an einer Spitze des Antriebsabschnitts 16 mittels
eines dünnen
Halsabschnitts gebildet ist, und ein Bezugszeichen 18 bezeichnet
einen Ventilkörperabschnitt,
welcher integral mit dem Membrankörper gebildet ist, um sich
aufwärts
von seiner Mitte zu erstrecken, und besitzt beispielsweise eine
zylindrische Form. Der Kopfabschnitt 17 verläuft durch
das Loch 8 des Antriebskörpers 7 und ragt aus
einer unteren Fläche
des Antriebskörpers 7 heraus,
wodurch der Antriebsabschnitt 16 durch den Antriebskörper 7 gehalten
ist. An Stellen, die den Löchern 13 in
dem Zylinderabschnitt 11 entsprechen (siehe 2),
sind in ähnlicher
Weise Löcher 19 in
dem Membrankörper 14 gebildet
(siehe 3).
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Der
oben beschriebene Membrankörper 14 umfasst
die drei Membranabschnitte 15, den Ventilabschnitt 18 und
andere Abschnitte, welche miteinander integriert sind und aus einem
elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, gebildet sind.
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Ein
Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Deckelkörper, welcher
wie in 4 gezeigt, ebenfalls als Ventilgehäuse dient,
ein Bezugszeichen 22 bezeichnet ein Loch, welches gebildet
ist, um ein Ventil zu fixieren, ein Bezugszeichen 23 bezeichnet sechs Luftansauglöcher, welche
um das Loch 22 herum gebildet sind, ein Bezugszeichen 24 bezeichnet
einen Ventilkammerabschnitt, welcher aufwärts über einer Mitte des Deckelkörpers 20 gebildet
ist, und ein Bezugszeichen 25 bezeichnet ein Auslassloch,
welches in einer verdünnten
Spitze des Ventilkammerabschnitts 24 gebildet ist.
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Der
Deckelkörper 20 ist
mit dem Zylinderabschnitt 11 kombiniert, wobei der Membrankörper 14 dazwischen
angeordnet ist und an dem Gehäuse 3 unter
Verwendung der an dem Deckelkörper 20 gebildeten
Löcher 26,
der in dem Zylinderabschnitt 11 gebildeten Löcher 13 und
der in dem Membrankörper 14 gebildeten
Löcher 19 mit
Schrauben 27 derart befestigt ist, dass drei Pumpenkammern 28 durch
den Deckelkörper 20 und
die Membranabschnitte 15 gebildet sind. Der Deckelkörper 20 umfasst
eine gemeinsame Kammer 29, welche in dem Ventilkammerabschnitt 24 gebildet
ist, sowie kerbenförmige Nuten 30,
welche innen (in Richtung einer Mitte des Deckelkörpers) in
den Umfangsabschnitten der Luftansauglöcher 23 (Umfänge von
Abschnitten, an denen die Pumpenkammern 28 angeordnet sind)
gebildet sind, um in Verbindung mit der gemeinsamen Kammer 29 zu
stehen. Entsprechend stehen die Pumpenkammern 28 in der
Mitte daran gemeinsam in Verbindung mit der gemeinsamen Kammer 29. Ferner
ist der Ventilkörperabschnitt 18 in
Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche des Ventilkammerabschnitts 24,
um Verbindungswege zu schließen.
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Ein
Bezugszeichen 31 bezeichnet einen Ventilkörper, welcher
aus einem weichen Gummi gebildet ist und die Form eines Schirmes
aufweist, ein Bezugszeichen 32 bezeichnet eine Polstrebe,
welche integral mit dem Ventilkörper 31 gebildet
ist, um sich aufwärts
von seiner Mitte zu erstrecken, ein Bezugszeichen 33 bezeichnet
einen Kopf, welcher an einer Spitze der Polstrebe 32 gebildet
ist, um einen größeren Durchmesser
aufzuweisen als die Polstrebe, und der Klappenkörper 31 ist derart
gebildet, dass er eine Größe aufweist,
welche groß genug
ist, um die Luftansauglöcher 23 zu
bedecken und die Polstrebe 32 reicht durch das Loch 22,
sodass der Kopf 33 außen
angeordnet ist und nicht aus dem Deckelkörper 20 herauskommt.
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Nun
wird der Betrieb der Kompaktpumpe beschrieben, welche wie oben beschrieben
konfiguriert ist. Erhält
der Motor eine elektrische Energie und wird der Auslassschaft 2 gedreht,
wird auch der Antriebsschaft 6 gedreht, wodurch sich Punkte
an Enden der Außenumfangsfläche des
Antriebskörpers 7 sequentiell
auf und ab bewegen, um die Antriebsabschnitte 16 der Membranabschnitte 15 in
einer vertikalen Richtung mit einer Phasendifferenz von 120 Grad
vibrieren zu lassen. Das heißt,
dass die Membranabschnitte 15 in dem Zylinder Kolbenbewegungen
ausführen.
Die Kolbenbewegungen der Membranabschnitte variieren periodisch
Volumen der Pumpenkammern 28. Bewegt sich der Antriebsabschnitt 16 abwärts und
wird das Volumen vergrößert, wird
ein interner Druck der Pumpenkammer 28 verringert, wodurch
der Ventilkörperabschnitt 18 in
Berührung
mit dem Ventilkammerabschnitt 24 gebracht und verschlossen
wird, wohingegen sich der Ventilkörper 31 öffnet, um
Luft durch die Luftansauglöcher 23 einzuführen. Bewegt
sich der Antriebsabschnitt 16 abwärts und wird das Volumen im
nächsten
Schritt verringert, wird der interne Druck der Pumpenkammer 18 vergrößert, wodurch
der Ventilkörper 31 in
enge Berührung
mit dem Deckelkörper 20 gebracht
und geschlossen wird, wohingegen der Ventilkörperabschnitt 18,
welcher die Nut 30 der Pumpenkammer verschließt, geöffnet wird,
um Luft aus der Pumpenkammer durch die Nut 30, die gemeinsame
Kammer 29 und die Auslassöffnung 25, von der
Pumpenkammer 28 durch die gemeinsame Kammer 29 und
die Auslassöffnung 25 auszulassen.
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Diese
Kompaktpumpe führt
eine Pumpenfunktion aus, indem die drei Membranabschnitte betrieben
werden, um die oben beschriebenen Bewegungen mit der festgelegten
Phasendifferenz zu wiederholen, wodurch Luft durch die separaten
Luftansauglöcher 23 angesaugten
wird und die Luft durch die gemeinsame Ventilkammer 29 und
die Auslassöffnung 25 ausgelassen
wird.
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Die
Membranpumpe, welche die oben beschriebene Konfiguration aufweist,
kombiniert das Gehäuse 3,
welches den Antriebsabschnitt aufnimmt, bestehend aus der Manschette 5,
befestigt an dem Auslassschaft 2 des Motors, den Antriebsschaft 6,
den Antriebskörper 7 etc.
mit dem Zylinderabschnitt 11, dem Membrankörper 14 und
dem Deckelkörper
(Ventilgehäuse) 20,
und befestigt diese Elemente insgesamt mit den Schrauben.
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Ferner
sind das Gehäuse 3,
der Zylinderabschnitt 11, der Deckelkörper 20 etc. aus einem
Kunstharzmaterial gebildet, und diese Elemente, welche aus dem Kunstharzmaterial
gebildet sind, sind mit Metallschrauben befestigt. Entsprechend
dehnt sich jedes dieser aus dem Kunstharzmaterial gebildeten Elemente
mit einem Expansionskoeffizienten aus, welcher größer ist
als derjenige der Metallschrauben, und wird an mit den Schrauben
und ihren Umgebungen befestigten Abschnitten verformt, insbesondere wenn
durch den Betrieb der Pumpe eine Erwärmung und ein Anstieg der Umgebungstemperatur
erfolgt. Sinkt hingegen die Temperatur nach dem Einstellen des Betriebs
der Pumpe oder werden das ausgedehnte Gehäuse und andere Elemente aus
irgendeinem Grund abgekühlt,
ziehen sie sich zusammen und nehmen ihre ursprünglichen Zustände ein.
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Wird
die Temperatur wie oben beschrieben wiederholt erhöht und gesenkt,
lösen sich
die Schrauben, wodurch in manchen Fällen Luftlecks entstehen.
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5 ist
ein schematisches Schaubild, welches Anordnungen etc. von Membranabschnitten 15 zeigt,
die in einer Pumpe mit zwei Membranabschnitten (Pumpenkammern) angeordnet
sind. Da an mit dem Bezugszeichen 37 bezeichneten Stellen
sich verjüngende
Löcher
gebildet sind, sind bei der Pumpe Bereiche zur Befestigung mit Schrauben
unter Verwendung der sich verjüngenden
Löcher
oder solche exzessiven Bereiche zum Befestigen der Pumpe mit Schrauben 27 erforderlich,
wie in 6 gezeigt. In ähnlicher
Weise zeigt 7 einen Umriss einer Pumpe,
welche einen einzelnen Membranabschnitt umfasst. Auch bei dieser
Pumpe sind Bereiche zum Befestigen von Schrauben erforderlich.
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Entsprechend
können
Pumpen innerhalb bestimmter Grenzen konfiguriert werden und es ist schwierig,
die Außenmaße von Pumpen
deutlich zu verkleinern, ohne insbesondere die Volumen (Verlagerungen)
der Pumpen zu verringern.
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Aus
US-A-5,098,262 ist ein Pumpensystem bekannt, bei dem ein Membrankörper zwischen
zwei Plattenelementen gehalten ist. Die Plattenelemente mit dem
dazwischen angeordneten Membrankörper sind
fest miteinander verbunden. Im Betrieb muss dieser Bauteil in eine
Maschine eingeführt
werden, welche das Antriebssystem zum Antreiben der Pumpe umfasst.
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US-A-4,614,481
offenbart eine Pumpenanordnung, bei der das gesamte Pumpengehäuse zwei Tassen-förmige Gehäuseelemente
umfasst. Diese zwei Tassen-förmigen
Gehäuseelemente
sind miteinander mittels einer Klemmvorrichtung verbunden. Ein Membrankörper dieser
bekannten Anordnung ist zwischen zwei im Inneren des Gehäuses angeordneten elastomeren
Körpern
gehalten.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kompaktpumpe vorzusehen,
welche leicht zusammenzubauen ist und in der Lage ist, einen sicheren Pumpvorgang
vorzusehen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird dieses Ziel durch die in Anspruch 1 definierte Kompaktpumpe
erreicht. Besonders vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
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Die
Kompaktpumpe kann angeordnet sein, umfassend einen Membrankörper mit
wenigstens einem Membranabschnitt, welcher eine Pumpenkammer und
einen Ventilabschnitt an einer Stelle fast in Berührung mit
dem Membranabschnitt bildet, wobei der Membranabschnitt und der
Ventilabschnitt integral miteinander gebildet sind,
einen Zylinderabschnitt,
in den der Membranabschnitt einzuführen ist, ein Gehäuse, welches
einen Antriebsabschnitt aufnimmt, der durch Antreiben des Membranabschnitts
eine Pumpenfunktion ausführt, und
ein Ventilgehäuse,
welches ein Ansaugventil an einem Bereich entsprechend jeder Pumpenkammer umfasst,
eine Ventilkammer, in die der Ventilkörper eingeführt wird, und eine damit in
Verbindung stehende Auslassöffnung,
und sie ist durch sequentielles Überlappen
und Kombinieren des Gehäuses,
des Zylinderabschnitts, des Membrankörpers und des Ventilgehäuses und
durch Einspannen und Befestigen dieser Elemente als Ganzes mit einer
Feder gebildet.
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Die
Kompaktpumpe kann angeordnet sein, umfassend einen Membrankörper mit
wenigstens einem Membranabschnitt, welcher eine Pumpenkammer und
einen Ventilabschnitt an einer Stelle fast in Berührung mit
dem Membranabschnitt bildet, wobei der Membranabschnitt und der
Ventilabschnitt integral miteinander gebildet sind,
einen Zylinderabschnitt,
in den der Membranabschnitt einzuführen ist, ein Gehäuse, welches
einen Antriebsabschnitt aufnimmt, der durch Antreiben des Membranabschnitts
eine Pumpenfunktion ausführt, und
ein Ventilgehäuse,
welches ein Ansaugventil an einem Bereich entsprechend jeder Pumpenkammer umfasst,
eine Ventilkammer, in die der Ventilkörper eingeführt wird, und eine damit in
Verbindung stehende Auslassöffnung,
und vorgesehen durch Anordnen des Membrankörpers zwischen dem Zylinderabschnitt
und dem Ventilgehäuse,
wobei der Zylinderabschnitt an das Ventilgehäuse gelötet ist, wobei ferner das Gehäuse mit
dem Ventilgehäuse
kombiniert wird, den Membranabschnitt und den Zylinderabschnitt,
welche gelötet
und integral befestigt sind, sowie Einspannen und Befestigen dieser
Elemente insgesamt mit einer Feder.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht, welche eine herkömmliche Membranpumpe darstellt;
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2 zeigt
eine Draufsicht, welche einen Zylinderabschnitt der in 1 gezeigten
Pumpe darstellt;
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3 zeigt
eine Draufsicht eines Membrankörpers
der in 1 gezeigten Pumpe;
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4 zeigt
eine Ansicht von unten eines Ventilgehäuses der in 1 gezeigten
Pumpe;
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5 ist
ein Diagramm, welches einen Umriss einer herkömmlichen Membranpumpe zeigt,
welche zwei Pumpenkammern aufweist;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht der in 5 gezeigten
Pumpe;
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7 ist
ein Diagramm, welches einen Umriss einer herkömmlichen Membranpumpe zeigt,
welche eine Pumpenkammer aufweist;
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8 zeigt
eine perspektivische Ansicht, welche eine erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kompaktpumpe
zeigt;
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9 ist
eine Querschnittsansicht der in 8 gezeigten
Pumpe;
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10 ist
eine Draufsicht, welche einen Membrankörper der in 8 gezeigten
Pumpe darstellt;
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11 ist
eine Ansicht von unten, welche ein Ventilgehäuse der in 8 gezeigten
Pumpe darstellt;
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12 ist
eine perspektivische Ansicht, welche ein weiteres Beispiel der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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13 ist
ein Diagramm, welches eine Anordnung der Pumpenkammern der in 12 gezeigten
Pumpe zeigt;
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14 ist
ein Diagramm, welches eine Anordnung einer Pumpenkammer in der als
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bevorzugten Pumpe zeigt, welche eine
Pumpenkammer umfasst;
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Die 15A und 15B sind
Diagramme, welche eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigen;
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Die 16A und 16B sind
Diagramme, welche ein weiteres Beispiel der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellen;
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17 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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18 ist
ein Diagramm, welches eine Anordnung eines gelöteten Abschnitts der in 17 gezeigten
Pumpe darstellt;
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19 ist
ein Diagramm, welches ein weiteres Beispiel des gelöteten Abschnitts
der in 17 gezeigten Pumpe darstellt;
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20 ist
eine Draufsicht, welche einen Membrankörper der Pumpe mit dem in 19 gelöteten Abschnitt
darstellt;
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Die 21 und 22 sind
Diagramme, welche einen Umriss einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigen; und
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Die 23A, 23B, 23C und 23D sind
Diagramme, welche eine vierte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigen.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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8 ist
eine perspektivische Ansicht, welche schematisch eine Erscheinungsform
der als eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bevorzugten Kompaktpumpe zeigt, und 9 ist eine
Querschnittsansicht in Längsrichtung
der ersten Ausführungsform.
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In 9,
welche die erfindungsgemäße Kompaktpumpe
zeigt, bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Motor, ein
Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Drehschaft, ein Bezugszeichen 3 bezeichnet ein
Gehäuse
zum Aufnehmen eines Antriebsabschnitts, ein Bezugszeichen 5 bezeichnet
eine Manschette, ein Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Antriebsschaft,
ein Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Antriebskörper, ein
Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Zylinderabschnitt, ein
Bezugszeichen 14 bezeichnet einen Membrankörper, ein
Bezugszeichen 15 bezeichnet einen Membranabschnitt, ein
Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Ventilkörperabschnitt, ein
Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Deckelkörper (Ventilgehäuse), ein
Bezugszeichen 25 bezeichnet eine Auslassöffnung und
ein Bezugszeichen 29 bezeichnet eine gemeinsame Kammer:
dabei sind diese Elemente im Wesentlichen die gleichen wie jene
der in 1 gezeigten herkömmlichen Pumpe.
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Wie
in diesen Zeichnungen gezeigt, ist die erfindungsgemäße Kompaktpumpe
durch Kombinieren des Gehäuses 3,
des Zylinderabschnitts 11, des Membrankörpers 14 und des Deckelkörpers 20 und durch
Einspannen und Befestigen dieser Elemente mit einer Blattfeder 40 gebildet,
wobei letztere in der in 8 gezeigten, perspektivischen
Ansicht dargestellt ist. Zusätzlich
bezeichnet ein Bezugszeichen 20a Konvexitäten, welche
an einem Umfang einer oberen Endfläche des Deckelkörpers 20 gebildet sind,
um zu verhindern, dass eine Spitze der Blattfeder 40 aus
dem Deckelkörper
herauskommt und es ist erwünscht,
einen Umfang einer unteren Endfläche des
Gehäuses 3 derart
zu gestalten, dass eine ähnliche
Form vorliegt.
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Das
Einspannen mit der Blattfeder macht es extrem einfach, das Gehäuse, den
Zylinderabschnitt und den Membrankörper zu befestigen. Darüber hinaus
ermöglicht
das Einspannen mit der Blattfeder im Gegensatz zum Schrauben, dass
die getrennten und befestigten Zustände immer sicher gehalten werden, auch
wenn die Temperatur aufgrund des Betriebs und des Anhaltens der
Pumpe erhöht
und gesenkt wird (auch in einem Umfeld, in dem die Temperatur wiederholt
erhöht
und gesenkt wird).
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Eine
Draufsicht des Membrankörpers 14 ist in 10 gezeigt,
wobei ein Bezugszeichen 15 den Membranabschnitt bezeichnet
und ein Bezugszeichen 43 eine um den Membranabschnitt 15 gebildete Konvexität bezeichnet.
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Die
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist konfiguriert, um durch Kombinieren
des Gehäuses 3,
des Zylinderabschnitts 11 und des Deckelkörpers (Ventilgehäuse) 20,
wie in 8 gezeigt, und dann durch Einspannen und Befestigen
dieser Elemente mit der Blattfeder 40 gebildet zu werden und
kann extrem leicht montiert werden.
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Wenn
ferner die Konvexitäten 43,
wie in 10 gezeigt, um die Membranabschnitte 15 des Membrankörpers herum
gebildet sind, und die Pumpe mit der Blattfeder 40, wie
in 8 gezeigt, eingespannt und befestigt ist, werden
die Konvexitäten 43 komprimiert
und funktionieren, um die Pumpenkammern vollständig abzudichten. Darüber hinaus
befreit die Blattfeder, welche an Stelle von Einspannschrauben verwendet
wird, die Pumpe von einem Problem des Rasselns, da eine Einspannkraft
der Blattfeder nicht geschwächt
wird, auch wenn ein Volumen (ein Außendurchmesser) der Pumpe durch
Expansion aufgrund eines Temperaturanstiegs durch den Betrieb der
Pumpe (in einer Hochtemperaturumgebung) und Kontraktion aufgrund
eines Temperaturabfalls nach dem Anhalten der Pumpe verändert wird.
Entsprechend bieten die um die Membranabschnitte gebildeten Konvexitäten eine
Art Dichtung, welche immer sicher und über lange Zeit hochgradig luftdicht ist,
wodurch es möglich
ist, eine Pumpe mit einer extrem hohen Leistung zu erhalten.
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11 zeigt
eine Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, wobei ähnliche
Konvexitäten 44 anstelle
der Konvexitäten an
dem Membrankörper
gebildet sind, um die Luftansauglöcher 23 an einer unteren
Fläche
eines Deckelkörpers
(Ventilgehäuse) 20 zu
umgeben. Werden ein Gehäuse 3,
ein Zylinderabschnitt 11, ein Membrankörper 14 und der Deckelkörper 20 mit
einer Blattfeder 40 eingespannt und befestigt, nachdem
diese Elemente zusammengefügt
wurden, werden die an dem Deckelkörper 20 gebildeten
Konvexitäten 44 zu dem
Membrankörper 14 gedrückt, fressen
sich in den Membrankörper 14 und
verformen ihn, wodurch Pumpenkammern vollständig abgedichtet werden. Ferner
kann das Einspannen mit der Blattfeder unabhängig von Temperaturschwankungen,
wie den oben beschriebenen, immer eine Luftdichtigkeit erhalten.
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12 ist
eine perspektivische Ansicht, welche ein Erscheinungsbild einer
erfindungsgemäßen Pumpe
zeigt, die, wie ein in 6 gezeigtes herkömmliches
Beispiel, zwei Pumpenkammern 15 aufweist, die wie in 13 gezeigt
angeordnet sind.
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Die
in 12 gezeigte, erfindungsgemäße Pumpe weist dieselbe Konfiguration
auf, umfassend ein Gehäuse 3,
einen Zylinderabschnitt 11, einen Membrankörper 14 und
einen Deckelkörper 20,
mit Ausnahme von Zylinder- und Membranabschnitten, welche jeweils
paarweise verwendet werden.
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Diese
Ausführungsform
ermöglicht
auch ein einfaches Einspannen und Befestigen des Gehäuses 3,
des Zylinderabschnitts 11, des Membrankörpers 14 und des Deckelkörpers 20 mit
einer Blattfeder 40 nachdem diese Elemente miteinander
kombiniert worden sind.
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Da
diese Ausführungsform
keine Schraube zum Befestigen verwendet, ist es nicht notwendig, Bereiche
zum Schrauben zu reservieren, welche bei dem herkömmlichen
Beispiel erforderlich sind, wodurch es möglich ist, eine Pumpe extrem
kompakt zu konfigurieren.
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Werden
wie bei der als erste Ausführungsform
bevorzugten Pumpe Konvexitäten
rund um Membranabschnitte an einem Membrankörper gebildet, garantiert die
in 12 gezeigte Pumpe immer ein vollständiges Abdichten
mit den Konvexitäten, welche
durch die Blattfeder eingespannt sind.
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Das
Konzept der vorliegenden Erfindung ist auch auf eine Pumpe anwendbar,
welche eine Pumpenkammer aufweist, die dem in 7 gezeigten, konventionellen
Beispiel entspricht. Das heißt,
dass eine Pumpenkammer wie in 14 gezeigt
in diesem Gehäuse
angeordnet ist.
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15A zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kompaktpumpe.
Diese Ausführungsform
verwendet anstelle einer Blattfeder Stabfedern (lineare Federn),
welche wie in 14B gezeigt geformt
sind, um eine Kombination eines Gehäuses, eines Zylinderabschnitts,
eines Membrankörpers
und eines Deckelkörpers
einzuspannen und zu befestigen.
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Ein
Durchmesser eines in einer Kompaktpumpe verwendeten Antriebsmotors
kann kleiner sein als ein Durchmesser seines Pumpenabschnitts. In
einem solchen Fall wird eine Kompaktpumpe montiert, indem Nuten 41 außerhalb
eines Motors 1 in einem Pumpenabschnitt gebildet sind,
welcher aus einer Kombination eines Gehäuses 3, eines Zylinderabschnitts 11,
eines Membrankörpers 14 und
eines Deckelkörpers 20 gebildet
ist, wie in 15A gezeigt, und indem das Gehäuse 3,
der Zylinderabschnitt 11, der Membrankörper 14 und der Deckelkörper 20 eingespannt
und befestigt werden, indem man die Stabfeder 42 wie in 15B gezeigt, entlang den Nuten 41, wie
in 15A gezeigt eingreifen lässt.
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16A zeigt ein Beispiel, bei dem eine Kompaktpumpe,
welche beispielsweise drei Pumpenkammern umfasst, mit einer Stabfeder,
wie in 16B gezeigt, eingespannt ist.
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Bei
diesem Beispiel ist eine zylindrische Nut 41 in einer unteren
Fläche
eines Gehäuses 3 (an
einer Seite zum Einspannen eines Motors 1), gebildet, ein
Abschnitt 42a einer Stabfeder 42 ist, wie in 16B gezeigt, in eine bogenförmige Form gebogen und eine
Pumpe ist mit dieser Feder, wie in 16A gezeigt,
eingespannt und befestigt.
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Es
wäre zu
befürchten,
dass die Stabfedern aus der als zweite Ausführungsform und in den 15A oder 16A gezeigten
bevorzugten Kompaktpumpe hinaus gelangen, nachdem diese mit den Stabfedern
eingespannt und befestigt worden ist. Aus diesem Grund sind die
Nuten in dem Gehäuse 3 usw.
gebildet, um zu verhindern, dass die Stabfedern abweichen. Sind
Nuten an einer Seite des Gehäuses 3,
welches in Berührung
mit dem Motor gebracht wird, zu bilden, kann der Motor 1 durch
Bilden von Nuten in der mit dem Motor in Berührung zu bringenden Fläche an der
Fläche
in enge Berührung
mit dem Gehäuse 3 gebracht
werden, so dass eine Tiefe vorliegt, die größer ist als der Durchmesser
der Stabfedern, und die Stabfedern werden in den Nuten angeordnet.
Auch wenn der Motor einen Durchmesser aufweist, welcher nicht geringer
ist als derjenige des Gehäuses 3 (ein
Durchmesser des Pumpenabschnitts), ist es daher möglich, die
als zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bevorzugte Kompaktpumpe oder eine mit
Stabfedern befestigte Kompaktpumpe zu erhalten.
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Im
Falle einer Pumpe, welche durch Kombinieren und Integrieren eines
Ventilgehäuses,
eines Zylinderabschnitts und eines Gehäuses erhalten ist, wie dies
bei der erfindungsgemäßen Kompaktpumpe der
Fall ist, sind das Ventilgehäuse
und andere Elemente im Allgemeinen aus einem Kunstharzmaterial gefertigt.
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Eine
solche Pumpe kann während
ihres Betriebs Wärme
erzeugen, was bewirken kann, dass das Gehäuse verformt wird. Insbesondere
wenn das Ventilgehäuse
und ein Zylinder verformt werden, wird ein Spalt in einer Naht zwischen
diesen Elementen gebildet. Werden diese Elemente deutlich verformt, ist
es in unerwünschter
Weise unmöglich,
eine ausreichende Luftdichtigkeit zu erzielen, und dies trotz der
an dem Membrankörper 14 gebildeten
Konvexitäten
und den an dem Ventilgehäuse 20 gebildeten Konvexitäten.
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Eine
dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in 17 gezeigt,
wobei ein Bezugszeichen 1 einen Motor bezeichnet, ein Bezugszeichen 2 einen
Auslassschaft des Motors 1 bezeichnet, ein Bezugszeichen 3 ein
Gehäuse
bezeichnet, ein Bezugszeichen 5 eine Manschette bezeichnet, ein
Bezugszeichen 6 einen Antriebsschaft bezeichnet, ein Bezugszeichen 7 einen
Antriebskörper
bezeichnet, ein Bezugszeichen 11 einen Zylinderabschnitt
bezeichnet, ein Bezugszeichen 14 einen Membrankörper bezeichnet,
ein Bezugszeichen 15 einen Membranabschnitt bezeichnet,
ein Bezugszeichen 18 einen Ventilkörperabschnitt bezeichnet, ein Bezugszeichen 20 ein
Ventilgehäuse
bezeichnet, ein Bezugszeichen 25 eine Auslassöffnung bezeichnet, ein
Bezugszeichen 28 eine Pumpenkammer bezeichnet und ein Bezugszeichen 29 eine
gemeinsame Kammer bezeichnet. Diese Elemente weisen Strukturen auf,
welche dieselben sind wie jene der in 9 gezeigten
Kompaktpumpe.
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Die
als die dritte Ausführungsform
bevorzugte Pumpe weist eine Struktur auf, bei der der Zylinderabschnitt 11 und
das Ventilgehäuse 20 durch
Ultraschalllöten
oder Ähnliches
an einem Umfangsabschnitt einer Grenze zwischen diesen Elementen
mit dem zwischen dem Zylinderabschnitt 11 und dem Ventilgehäuse 20 angeordneten
Membrankörper 14 integriert
sind.
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Die
als die dritte Ausführungsform
bevorzugte Pumpe ist durch Kombinieren einer integrierten Anordnung 50 mit
dem Gehäuse 3 und
Einspannen und Befestigen dieser Elemente mit Blattfedern oder Ähnlichem
gebildet oder weist eine Struktur auf, welche dieselbe ist wie diejenige
der in 8 gezeigten Pumpe, mit Ausnahme des Zylinderabschnitts
und des Ventilgehäuses,
welche miteinander integriert sind.
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Nun
wird ein Verfahren zum Löten
des Zylinderabschnitts 11 an das Ventilgehäuse 20 weiter
unten beispielhaft beschrieben:
Eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts 51 zwischen
dem Zylinderabschnitt 11 und dem Ventilgehäuse 20 der
erfindungsgemäßen Kompaktpumpe
ist in 18 gezeigt, wobei die Elemente
in Zuständen vor
dem Löten
gezeigt sind, um ein Lötverfahren
zu beschreiben. Der Zylinderabschnitt 11 weist eine Struktur
auf, bei der eine Lötkonvexität 52 an
einem Umfangsabschnitt des Zylinderabschnitts 11 gebildet ist
und eine Konkavität
(Stufe) 11a mit einer Tiefe, welche der Dicke einer Membran
entspricht, ist im Inneren des Umfangsabschnitts gebildet, an dem
die Konvexität 52 gebildet
ist. Nach dem Anordnen des Membrankörpers 14 an der Konvexität (Stufe) 11a des
Zylinderabschnitts 11, sodass der Membranabschnitt 15 in
einen Zylinder eingeführt
ist und das Ventilgehäuse 20 überlagert,
wird ein Ultraschalllöten oder Ähnliches
unter Verwendung der Lötkonvexität 52 durchgeführt, um
die Lötkonvexität 52 zu
verschmelzen, wodurch eine obere Fläche des Umfangsabschnitts des
Zylinderabschnitts 11 mit einer unteren Fläche des
Ventilgehäuses 20 in
einem Berührungszustand
miteinander integriert wird. Entsprechend ist der Membrankörper 14 zwischen
dem Zylinderabschnitt 11 und dem Ventilgehäuse 20 angeordnet
und in einem ausreichend luftdichten Zustand gehalten. Darüber hinaus
können
der Zylinderabschnitt 11 und das Ventilgehäuse 20,
welche durch das Löten
integriert sind, nicht so sehr verformt werden, dass die Luftdichtigkeit
verloren geht.
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Die 19 und 20 sind
Diagramme, welche ein weiteres Beispiel für ein Lötmittel für den Zylinderabschnitt und
das Ventilgehäuse
zeigen. Dieses Mittel ist konfiguriert, um eine Vielzahl von Lötkonvexitäten 53 an
dem Umfangsabschnitt des Zylinderabschnitts 11, Bohrlöcher 14b in
dem Membrankörper 14 an
Orten, welche den Konvexitäten 53,
wie in 20 gezeigt, entsprechen zu bilden,
um die Lötkonvexitäten 53 derart
anzuordnen, dass sie in die Löcher 14b in
dem Membrankörper 14 in
einer Phase eingeführt
sind, um den Membrankörper 14 mit
dem Ventilgehäuse 20 zu
kombinieren und um den Zylinderabschnitt 11 an und mit
dem Ventilgehäuse
durch Löten
unter Verwendung der Konvexitäten 53 zu
befestigen und zu integrieren.
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Die 21 und 22 sind
Diagramme, welche ein weiteres Verfahren zum Integrieren des Zylinderabschnitts 11 mit
dem Ventilgehäuse 20 durch
Löten zeigen.
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In
den 21 und 22 ist
eine Kompaktpumpe beispielhaft gezeigt, welche zwei Pumpenkammern
und ein rechteckiges, parallelflaches Erscheinungsbild zeigt, wie
das in 5 oder 13 gezeigte.
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Lötkonvexitäten 54 sind
an einer Fläche
des Zylinderabschnitts 11 gebildet, welche an einer Seite des
Ventilgehäuses,
wie in 21 gezeigt, angeordnet ist,
und Kerben 14c sind in dem Membrankörper 14 an Stellen
gebildet, welche den Konvexitäten 54, wie
in 22 gezeigt, entsprechen. Der Membranabschnitt 14 ist
mit dem in 21 gezeigten Zylinderabschnitt 11 überlagert.
In dieser Phase sind die Elemente derart angeordnet, dass die Konvexitäten 54 an
dem Zylinderabschnitt 11 in die Kerben 14c in dem
Membranabschnitt 14 eingeführt sind. Ferner ist das Ventilgehäuse (nicht
gezeigt) durch Löten
unter Verwendung der Lötkonvexitäten 54 überlagert
und integriert. Entsprechend sind der Zylinderabschnitt und das
Ventilgehäuse
miteinander integriert und können
Luftdichtigkeit erhalten.
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23A zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kompaktpumpe
als weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen Pumpe, welche in ähnlicher
Weise konfiguriert ist, um eine Verformung in Umgebungen mit hoher
Temperatur oder aufgrund von Temperaturschwankungen zu verhindern.
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Die
vierte Ausführungsform
ist konfiguriert, um ein Metallblatt (Verstärkungsblatt) 55 an
oder mit einem Ventilgehäuse 20 zu überlagern
oder anzuordnen und dann eine Pumpe mit Stabfedern 42 einzuspannen
und zu befestigen.
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Konkret
gesprochen ist die als vierte Ausführungsform bevorzugte Kompaktpumpe
der in 15 gezeigten Kompaktpumpe ähnlich,
welche mit den Federn 42 eingespannt und befestigt ist,
aber durch Kombinieren eines Gehäuses 3,
eines Zylinderabschnitts 11 und eines Ventilgehäuses 20 miteinander vor
dem Einspannen mit Federn 42 gebildet ist, sowie durch Überlagern
eines in 23A gezeigten Verstärkungsblattes 52 mit
dem Ventilgehäuse 20,
und wobei dann die Elemente mit den Federn 42 eingespannt
und befestigt werden.
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Entsprechend
ist die als vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bevorzugte Kompaktpumpe in der Lage,
eine Verformung des Ventilgehäuses 20,
des Zylinderabschnitts 11 und anderer Elemente zu verhindern
und eine Luftdichtigkeit selbst in Umgebungen mit hoher Temperatur
oder deutlichen Temperaturschwankungen zu erhalten.
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Die
als vierte Ausführungsform
bevorzugte Kompaktpumpe verhindert eine Verformung mit dem Metallverstärkungsblatt,
selbst wenn das Ventilgehäuse
und der Zylinderabschnitt, welche aus einem Kunstharzmaterial gebildet
sind, in Umgebungen mit hoher Temperatur oder aufgrund von durch
den Betrieb der Pumpe erzeugte Wärme
verformt werden, wodurch ein luftdlichter Zustand mit dem Metallverstärkungsblatt
und den Klemmfedern erhalten werden kann.
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Das
in der als vierte Ausführungsform
bevorzugten Pumpe zu verwendende Verstärkungsblatt 55 kann
beispielsweise wie in den 23B, 23C oder 23D gezeigt,
gebildet sein.
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Von
den in diesen Zeichnungen gezeigten Verstärkungsblättern ist das in 23B gezeigte ein rechteckiges, dünnes Metallblatt,
welches eine Größe aufweist,
die fast einer äußeren Größe des Gehäuses 3,
des Zylinderabschnitts 11 oder des Ventilgehäuses 20 entspricht
und die Auslassöffnung 25 der
Pumpe außerhalb
des Verstärkungsblattes 55 aufnimmt,
wobei ein Loch 56 eine optionale Gestalt hat und Kerben 57 den
Nuten 41 in der in 15A gezeigten
Pumpe entsprechen.
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23C zeigt ein Verstärkungsblatt 55 mit zwei
Seiten, welche teilweise gebogen sind, um Verstärkungsabschnitte 58 zu
bilden, wohingegen 23D einen Verstärkungsabschnitt 59 zeigt,
welcher fast in einer Rhombusform um das Mittelloch 56 welches
der Auslassöffnung
entspricht, herum ausgedrückt
ist.
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Das
Verstärkungsblatt
erfordert eine bestimmte Fertigkeit für die Verstärkung und ist vom Gesichtspunkt
des Pumpengewichts insgesamt möglichst
dünn erwünscht.
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Es
ist jedoch nicht bevorzugt, dass Verstärkungsblatt so dünn zu bilden,
dass es nicht mehr die erforderliche Festigkeit aufweist.
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Die
in 23C und in 23D gezeigten Verstärkungsblätter sind
Beispiele, welche aus dünnen
Blättern
gefertigt sind, jedoch durch die Verstärkungsabschnitte die erforderliche
Festigkeit aufweisen.
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Jedes
der in den 23B, 23C und 23D gezeigten Verstärkungsblätter ist für die Anwendung in einer Kompaktpumpe
mit der in 15A gezeigten Struktur vorgesehen,
welche eine rechteckige Außenumfangsform
(die Form der Konvexität 20A)
aufweist und ist mit den Stabfedern 42 eingespannt und
befestigt. Wird jedoch die Form des Verstärkungsblattes verändert, ist
es leicht für
eine Kompaktpumpe mit der in 8, 12 oder 13 gezeigten
Struktur anwendbar.
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Durch
die Verwendung eines der in den 23B, 23C und 23D gezeigten
Verstärkungsblätter wie
in der vierten Ausführungsform
ist es möglich,
zu verhindern, dass die Pumpe aufgrund der durch den Betrieb der
Pumpe erzeugten Wärme verformt
wird, wodurch ermöglicht
wird, dass die Pumpe immer luftdicht ist.
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Die
Kompaktpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung,
welche die Federn anstelle von Befestigungsschrauben verwendet,
kann durch ein simples Verfahren befestigt werden und hat Außenmaße, welche
nicht durch die Einflüsse
aufgrund von Temperaturanstiegen und Temperaturabfällen bei
der Verwendung in Umgebungen, welche hohen Temperaturen und starken
Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, verändert werden. Ferner erfordert
die Pumpe keine Bereiche zum Schrauben und kann kompakter ausgebildet
werden. Insbesondere wenn die Pumpe eine oder zwei Pumpenkammern
aufweist, kann sie deutlich kompakter konfiguriert werden als eine
Pumpe, bei der Schrauben erforderlich ist. Ferner ermöglicht die
Integration des Zylinderabschnitts mit dem Ventilgehäuse durch
Löten oder eine
Verwendung des Verstärkungsblattes,
dass die Pumpe derart gebildet wird, dass sie fast frei von Verformung
ist und die Luftdichtigkeit auch dann erhält, wenn sie extrem hohen Temperaturen
ausgesetzt wird oder über
lange Zeit einer hohen Temperatur ausgesetzt wird.