DE760648C - Membranpumpe - Google Patents

Description

• Membranpumpe Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit elektromagnetischem Schwingankerantrieb, bei der alle schwingenden Teile starr miteinander verbunden sind und die so geschaffene Einheit unter Vermeidung von Lagern lediglich durch Druckfedern gegen die feststehenden Teile abgestützt ist und geführt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung einen als Membranpumpe mit elektromagnetischem Schwingankerantrieb ausgebildeten Drucklufterzeuger für zahnärztliche Geräte.
• Membranpumpen der genannten Art arbeiten zwar schmierungsfrei, bedürfen also keinerlei Wartung, verursachen aber, insbesondere bei einer größeren Leistung (etwa 15 1/min bei etwa 1,2 atü), so starke Geräusche, daß sie nicht überall verwendbar sind. Insbesondere als Drucklufterzeuger für zahnärztliche Geräte sind sie bisher wegen der starken Geräusche nicht geeignet.
• Die Erfindung gibt an, wie diese Geräusche vermieden werden können. Sie geht davon aus, daß diese Geräusche zum Teil auf starke Drehschwingungen des schwingenden Systems um den Membranmittelpunkt zurückzuführen sind, zum Teil aber auch durch das Ansaugen der Frischluft und Ausstoßen der komprimierten Luft verursacht werden. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen erstrecken sich demgemäß sowohl auf eine Beseitigung der starken Drehschwingungen als auch aui eine Beseitigung der Ursachen der Geräusche beim Ansaugen und Ausstoßen der Luft.
• Geringe Drehschwingungen des Sch,cIngungssvstems um den Membranmittelpunkt sind dadurch bedingt, da1'l die magnetischen Kräfte an den verschiedenen Polflächen des Elektromagneten auch bei sorgfältigster Ausbildung dieser 'Magneten nicht gleich groll sind. Bei einer normalen ebenen Ausbildung der Polflächen des Elektromagneten und der mit diesen zusammenwirkenden Flächen des - cliwingankers haben aber diese geringen Drehschwingungen ungleiche Luftspalte an den verschiedenen Polflächen zur Folge, wodurch die Ungleichheit der magnetischen Kräfte an den Polflächen und dadurch wieder die Drehschwingungen so weit verstärkt werden. daß die Führung des Schwingungssystems lediglich durch Druckfedern für ein einwandfreies und vor allen Dingen g e räuschfreies Arbeiten der Pumpe nicht ausreicht. Um diese Verstärkung der Drehschwingungen zu vermeiden. sind gemäß der Erfindung die Polflächen des Elektromagneten und die niit diesen Flächen zusammenwirkenden Flächen des Schwingankers entsprechend der Oberfläche einer Kugel geformt, deren Mittelpunkt in der 'Membranmitte liegt. Bei einem Elektromagnetsvstem verhältnismäßig geringer Breite hat es sich als hinreichend erwiesen. diese Flächen gemäß der Erfindung entsprechend der Oberfläche eines Zylinders zu formen. dessen Achse mit der Schnittgeraden der Symmetrieebene des Elelciromagnetsysteins und der 'Membranebene zusammenfällt.
• Die durch das Ansaugen der Frischluft und das Ausstoßen der komprimierten Luft verursachten Geräusche werden gemäß weiterer Erfindung durch je einen Ausgleichsraum in der Saug- und in der Druckleitung sowie dadurch vermieden, da'' die Ansaugleitung mehrmals ihre Richtung wechselt. und zwar vorzugsweise auch schon innerhalb des der Ansaugöffnung vorgeschalteten Filters.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im nachfolgenden an Hand des in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispieles des Gegenstands der Erfindung erörtert. Die Figuren zeigen einen Drucklufterzeuger für ein zahnärztliches Gerät mit einer Leistung von etwa i? l/inin bei etwa i,2 atü.
• Der Fig. i. die das Ausführungsbeispiel oberhalb der strichpunktierten Linie A-B im Schnitt C-D (Fig. 2) und unterhalb der Linie -1-B im Schnitt E-F (Fig. 3) veranschaulicht, und der Fig. 2, in der dieses Ausführungsbeispiel im Schnitt G-H (Fig. i) dargestellt ist. können entnommen werden. (lall der dein U-förmigen Elektromagneten i, 2, 3 zugeordnete Schwinganker q. und der Teller 5, an dem die Membran 6 unter Zuhilfenahme der Scheibe; angeschraubt ist, durch die Bolzen 8, 9 starr miteinander verbunden sind und dieses Schwingungssystem unter Vermeidung von Lagern lediglich durch die Druckwendelfedern io, i i gegen die feststehenden Teile abgestützt ist und geführt wird. Der Elektromagnet 1. 2, 3 ist mittels nicht dargestellter Schrauben auf dem den Pumpraum enthaltenden Gehäuse befestigt, das aus den Teilen 12 und 13 und dem Deckel 1.1 bestellt, die durch die Schrauben 15, 16 (Fig. i und 3) miteinander verbunden sind. Der Elektromagnet i, 2. 3 ist also zwischen dem Pumpraum und dein Schwinganker q. angeordnet. Hierdurch ist ein besonders einfacher und übersichtlicher Aufbau der Pumpe gegeben. Der Schwinganker .1 und der Membranteller 5, der. wie aus der Fig. 2 ersichtlich, so geformt ist, daß im Pumpraum kein toter Raum entsteht, sind durch je eine der Druckwendelfedern io, i i gegen das Joch des Elektromagneten 1. 2, 3 abgestützt. Die Druckwendelfedern io, i i sind zwecks Erzielung eines guten Wirkungsgrades des Drucklufterzeugers so bemessen. daß die Eigenfrequenz der schwingenden Einheit doppelt so groß wie die Frequenz des elektrischen Speisestromes für den Elektromagneten i. 2, 3 ist. Die Feder i i ist in das den Pumpraum enthaltende. leicht auseinandernehmbare Gehäuse 12, 13, 1.1 eingebaut, wodurch das durch sie verursachte Geräusch wesentlich gedämpft ist. Mittels der Schraube 17. die über die Scheibe i8 auf der Druckfeder io aufsitzt, ist der Druck dieser Feder und damit die Ruhelage der schwingenden Einheit einstellbar.
• Wie aus der Fig. i ersichtlich, sind die beiden Polflächen des Elektromagneten i und die damit zusammen-,virkenden Flächen des Schwingankers .4 entsprechend der Oberfläche eines Zylinders geformt, dessen Wichse mit der Schnittgeraden der Symmetrieebene des Elektromagnetsvsterns und der Membranebene zusammenfällt. Der 'Meinbranmittelpunkt ist in der Fig. i mit 3I und der Radius des genannten Zylinders mit R bezeichnet.
• Zur Vermeidung der durch das Ansaugen der Frischluft und das Ausstoßen der kompriniierten Luft verursachten Geräusche ist beim Ausführungsbeispiel der unmittelbar über der Membran 6 gelegene Raum i9 als Ausgleichsraum für die Ansaugleitung und der Ralilll2o als Ausgleichsraum für die Druckleitung gewählt. Die Führung der Ansaugleitung ist zum Teil aus der Fig. i und zum Teil aus der Fig. 3 ersichtlich. die das Ausführungsbeispiel ini Schnitt 7-K (Fig. 2) zeigt. Durch ausgezogene Pfeile ist in dieselt Figuren der Ansau.-weg, der zitin Atisaugventil 32 führt, angedeutet. Danach wechselt die Ansaugleitung mehrmals ihre Richtung, und zwar auch schon innerhalb des der Ansaugöffnung 21 vorgeschalteten Filters 22. Dieses Filter besteht aus den beiden durchlochten Hartfilzplatten 23 und 24 und den vollen Weichfilzplatten 25, 26 und 27, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Weichfilzplatten und die Hartfilzplatten abwechselnd hintereinandergeschaltet und die Bohrungen der Hartfilzplatten gegeneinander versetzt sind. Durch den mehrmaligen Richtungswechsel der Ansaugleitung konnte das Ansauggeräusch erheblich heruntergesetzt werden. Die in den Ausgleichsraum i9 eingesaugte Frischluft bewirkt in vorteilhafter Weise eine ausgezeichnete Kühlung der Membran 6. Die komprimierte, durch das Ventil 33 austretende Druckluft strömt, wie in der Fig.i durch den unterbrochenen Pfeil angedeutet, zunächst in den Ausgleichsraum 2o und von dort, wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, zu dem Druckleitungsanschluß 34.
• Zur Abdichtung des Ausgleichsraumes i9 sind über die Bolzen 8, g Kunstharzbuchsen 28 und 29 geschoben, die gegen den Gehäuseteil 12 durch Filzringe 30,31 abgedichtet sind. Der mit dem Pumpraum in unmittelbarer Verbindung stehende Gehäuseteil 13 ist, wie aus der Fig.3 ersichtlich, als Rippenkühler ausgebildet, wodurch eine gute Kühlung des Pumpraumes bewirkt wird.
• Für den Fall, daß die Membranpumpe trotz der im vorstehenden angegebenen Maßnahmen noch immer nicht geräuschfrei genug arbeitet, empfiehlt es sich, mindestens den Oberteil der Pumpe, also beim Ausführungsbeispiel den Teil oberhalb der Linie A-B, vorzugsweisve aber die ganze Pumpe in ein geschlossenes Gehäuse, z. B. aus Aluminium., einzukapseln, wobei es sich empfiehlt, die Pumpe federnd in .diesem Gehäuse aufzuhängen.

Claims (7)

1. PÄTRNTANSPRÜCHN: i. Membranpumpe mit eleI:tro@magnetischem Schwingarikerantrieb, insbesondere zahnärztliche Luftpumpe, bei der alle schwingenden Teile starr miteinander verbunden sind und die so geschaffene Einheit unter Vermeidung von Lagern lediglich durch Druckfedern gegen .die feststehenden Teile abgestützt ist und geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen des, Elektromagneten und die mit diesen Flächen zusammenwirkenden Flächen des Schwingankers entsprechend der Oberfläche einer Kugel, deren Mittelpunkt in der Membranmitte liegt, oder entsprechend. der Oberfläche eines Zylinders geformt sind, dessen Achse mit der Schnittgeraden der Symmetrieebene des Elektromagnetsystems und der Membranebene zusammenfällt.
2. 2. Membranpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß .der U-förmige Elektromagnet zwischen dem Pumpraumund dem Schwinganker angeordnet ist und, der Schwinganker und der Membranteller durch je eine Druckfeder gegen das Joch des Elektromagneten abgestützt sind.
3. 3. Membranpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Membranteller gegen das Joch des Elektromagneten abstützende Druckfeder in das den Pumprautn enthaltende Gehäuse eingebaut ist.
4. 4. Membranpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schwinganker gegen das Joch des Elektromagneten abstützende Feder hinsichtlich ihres. Druckes veränderbar ist.
5. 5. Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch je einen Ausgleichsraum in der Saug- und in der Druckleitung.
6. 6. Membranpumpc nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugleitung mehrmals ihre Richtung wechselt, und zwar vorzugsweise auch schon innerhalb .des der Ansaugöffnung vorgeschalteten Filters.
7. 7. Membranpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das der Ansaugöffnung vorgeschaltete Filter aus mehreren Lagen Filz besteht, wobei durchbohrte Hartfilzplatten und volle Weichfilzplatten derart abwechselnd hintereinandergeschaltet sind, daß die Bohrungen der verschiedenen Hartfilzplatten gegeneinander versetzt sind.. B. Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ihr Oberteil, zweckmäßig aber die ganze Pumpe in einem geschlossenen Gehäuse, z. B, aus Aluminium, eingekapselt und vorzugsweise federnd in diesem Gehäuse aufgehängt ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften N r. 585 298, 6207o7, 643o86.