DE8909828U1

DE8909828U1 - Bellows pump with several bellows arranged in a star shape

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Publication number: DE8909828U1
Application number: DE8909828U
Authority: DE
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1989-08-16
Publication date: 1989-10-12

Description

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Interatom GmbH D-5060 Bergisch Gladbach 1

Faltenbalgpumpe mit mehreren sternförmig angeordneten FaltenbälgenBellows pump with several bellows arranged in a star shape

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Faltenbalgpumpe. In ihrem DE-U-87 02 659 hat die Anmelderin eine gekapselteThe present invention relates to a bellows pump. In its DE-U-87 02 659, the applicant has described an encapsulated

Bellows pump described.= which is particularly used for conveying

toxischer oder radioaktiver Fluide oder von solchen verwendet werden kann, an deren Reinheit erhöhte Anforderungen gestallt werden. Diese Puspf* weist eine motorisch angetriebene Welle S'.-i'j auf der ein Exzenter be restigt ist. An diesem wiederum ist eine Kolbenstang« angelenkt, durch d5>- der Faltenbalg abwechselnd zusammengedrückt und aussinan.dergezogen wird. Die beschriebene Anordnung der KclwSiii.-inge bewirkt, daß dem Faltenbalg nicht nur eine axiale, sondern auch eine transversale Belegung mitgeteilt wird, die zu einer unsymmetrischen Stauchung des Faltenbaiges führt, wodurch dessen Lebensdauer herabgesetzt werden kann. Ebenfalls &ugr; jünstig wirkt sich der Umstand aus, daß das der Welle mitzuteilende Drehmoment im Verlaufe einer Umdrehung Derselben recht ungleichmäßig ist.toxic or radioactive fluids or those whose purity is subject to increased demands. This pump has a motor-driven shaft S'.-i'j on which an eccentric is mounted. A piston rod is connected to this, by means of which the bellows is alternately compressed and pulled apart. The arrangement of the piston rods described means that the bellows is not only subjected to axial but also transverse loading, which leads to asymmetrical compression of the bellows, which can reduce its service life. Another beneficial factor is that the torque to be transmitted to the shaft is quite uneven over the course of one revolution of the shaft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Faltenbalgpumpe, bei der die beschriebenen Nachteile vermieden werden und die darüber hinaus bei nur unwesentlich vergrößerten Abmessungen eine erhöhte Leistungsfähigkeit aufweist. Ferner soll die Pumpe an wechselnde Anforderungen bezüglich des Förderdrucks und der Fördermenge angepaßt werden können.The object of the present invention is to create a bellows pump in which the disadvantages described are avoided and which, in addition, has increased performance with only slightly increased dimensions. Furthermore, the pump should be able to be adapted to changing requirements with regard to the delivery pressure and the delivery rate.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß die Faltenbalgpumpe mehrere sternförmig um eine gemeinsame, in an sich bekannter Weise mit einem Exzenter versehene Antriebsachse angeordnete und vermittels getrennter, am Exzenter befestigterThis task is solved by the bellows pump having several radially arranged drive shafts, which are provided with an eccentric in a known manner and are connected by means of separate, eccentrically attached

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Kolbenstangen betätigbare, sowie mit getrennten Ein- und Auslässen für das gepumpte Fluid versehene Faltenbälge aufweist.Has bellows that can be actuated by piston rods and are provided with separate inlets and outlets for the pumped fluid.

With regard to a further explanation below,

kostengünstige Form des Gehäuses einer solchen Pumpe erscheint eine Anzahl von vier, jeweils u~ 90* gegeneinander versetzten Faltenbälgen besonders geeignet. Ja sich jeder dieser Faltenbälge jeweils in einem anderen Stadium der Kontraktion bzw. Expansion befindet, erfolgt eine weitgehende Vergleichmäßigung des durch den Antrieb aufzubringenden Drehmomentes. Dabei brauchen sowohl dieser Antrieb als auch das die Pumpe enthaltende Gehäuse gegenüber der oben beschriebenen, "einzylindrigen" Pumpe nur unwesentlich verstärkt bzw. vergrößert zu werden.A number of four bellows, each offset by ~ 90* from one another, appears to be particularly suitable as a cost-effective form of the housing of such a pump. Since each of these bellows is in a different stage of contraction or expansion, the torque to be applied by the drive is largely equalized. Both this drive and the housing containing the pump only need to be reinforced or enlarged to a minor extent compared to the "single-cylinder" pump described above.

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Pumpe sind die Auslässe für das gepumpte Fluid hintereinander in Serie schaltbar, womit eine entsprechende Erhöhung des Förderdrucks auf das nfache (n = Anzahl der Faltenbälge) erreicht wird.In an embodiment of the pump according to the invention, the outlets for the pumped fluid can be connected in series, thereby achieving a corresponding increase in the delivery pressure to n times (n = number of bellows).

In einer alternativen Ausgestaltung hierzu sind die Auslässe fü¹" das gepumpte Fluid nebeneinander parallel schaltbar, womit bei gleichbleibendem Förderdruck eine entsprechende Vervielfachung des Fördervolumens erreicht wird. Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn die Pumpe so ausgestaltet wird, daß diese beiden Schaltungsmöglichkeiten nach Belieben abwechselnd realisierbar sind.In an alternative embodiment, the outlets for the pumped fluid can be connected in parallel next to ^one another, whereby a corresponding multiplication of the delivery volume is achieved at a constant delivery pressure. It is within the scope of the invention if the pump is designed in such a way that these two connection options can be implemented alternately as desired.

Entgegen dpr wie oben ausgeführt bislang üblichen Konstruktion wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die einzelnen Kolbenstangen am Faltenbalg schwenkbar, em Exzenter jedoch starr befestigt sind. Damit wird erreicht, daß die Faltenbälge praktisch nur in axialer Richtung betätigt werden und keine unsymmetrische Stauchung derselben mehr auftritt.Contrary to the previously usual construction as described above, a further development of the invention proposes that the individual piston rods are pivotable on the bellows, but are rigidly attached to the eccentric. This ensures that the bellows are practically only actuated in the axial direction and no asymmetrical compression of the bellows occurs.

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Eine weitere erfindungsgemäße Verbesserung der beschriebenen Pumpe besteht darin, daß die Länge der Kolbenstangen veränderbar ist. Hierdurch kann in gewissen Grenzen der erzielbare Förderdruck variiert werden, indem das Verhältnis des auf ein mehr oder minder großes Restvolumen zusammengedrückten Faltenbalges zu demjenigen des auseinandergezogenen Faltenbalges sich ändert. Auch wird so die Möglichkeit einer genauen Justierung der einzelnen Faltenbälge zur Erzielung eines unter sich gleichmäßigen Förderdruckes erleichtert.A further improvement according to the invention of the pump described is that the length of the piston rods can be changed. This allows the achievable delivery pressure to be varied within certain limits by changing the ratio of the bellows compressed to a more or less large residual volume to that of the bellows pulled apart. This also makes it easier to precisely adjust the individual bellows to achieve a delivery pressure that is uniform among them.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Faltenbalgpumpe in einem Gehäuse angeordnet, das aus einem in der Ultrahochvakuumtechnik an sich bekannten Doppelkreuzstück besteht. In einem solchen, verhältnismäßig preiswert als Fertigteil auf dem Markt erhältlichen Stück läßt sich, wie nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles näher ausgeführt, eine besonders günstige Anordnung der verschiedenen Pumpenteile realisieren.According to a further feature of the invention, the bellows pump is arranged in a housing which consists of a double cross piece known per se in ultra-high vacuum technology. In such a piece, which is available on the market as a finished part at a relatively low cost, a particularly advantageous arrangement of the various pump parts can be realized, as explained in more detail below with reference to the description of an exemplary embodiment.

An embodiment of the invention is shown in the drawing

dargestellt, und zwar zeigtshown, namely

Figure 1 is a perspective view of the pump without its

Antrieb,Drive,

Figure 2 is a longitudinal axial section through the same, and the Figures 3 and 4 show circuit diagrams for their inlets and outlets.

Die Pumpe ist in einem Gehäuse 1 angeordnet, wie es als sogenanntes Doppelkreuzstück auf Seite 11.8 des Kataloges HV 200 der Firma Leybold AG vom November 1987 beschrieben ist. Diese Form ergibt sich im wesentlichen aus einem zentralen, kugelförmigen Teil 10, vier im rechten Winkel zueinander daran angeformten Stutzen 11 bis 14 und zwei weiteren Stutzen 15, 16, die senkrecht zur Ebene der Stutzen 11 bis 14 angeordnet sind.The pump is arranged in a housing 1, as described as a so-called double cross piece on page 11.8 of the catalog HV 200 of the company Leybold AG from November 1987. This shape is essentially made up of a central, spherical part 10, four nozzles 11 to 14 formed on it at right angles to one another and two further nozzles 15, 16, which are arranged perpendicular to the plane of the nozzles 11 to 14.

Jeder dieser Stutzen 11 bis 16 weist an seinem Ende einen Flansch 21 bis 26 auf, über die das Doppelkreuzstück mitEach of these nozzles 11 to 16 has a flange 21 to 26 at its end, over which the double cross piece with

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anschließenden, hier nicht gezeigten Rohrleitungen usw. verbunden werden kann.subsequent pipes, etc., not shown here.

im Flansch 25 ist eine in der Figur 1 nicht sichtbare Antriebseinheit 30 befestigt, die u. a. (siehe Figur 2) besteht aus einem Elektromotor 31 der erforderlichen Leistung, mittels (lossen erste Magnete 32 in Drehung versetzt werden. Diese nehmen zweite Magnete 33 mit, die auf einer Antriebswelle 34 befestigt sind und die von den ersten Magneten 32 fluiddicht durch eine Haube 35 (die ihrerseits ein Teil des Gehäuses 1 bildet) getrennt werden; dadurch ist es möglich, den Motor 31 bei Bedarf auszuwechseln, ohne das Innere des Pumpengehäuses öffnen zu müssen. Auf der Antriebswelle 34 ist im Zentrum des kugeligen Gehäuseteils 10 ein Exzenterinnenring 35 befestigt, auf dem, durch Kugellager 36 getrennt, ein Exzenteraußenring drehbar ist. Gleichmäßig über dessen Umfang verteilt sind Kolbenstangen 41 bis 44 (42 und 44 hier nicht sichtbar) befestigt, die mehr oder weniger tief in entsprechende Gewinde 38 im Exzenteraußenring 37 eingeschraubt und in der gewünschten Position durch Muttern 40 fixiert werden. An ihrem äußeren Ende sind die Kolbenstangen 41 bis 44 um Bolzen 50 schwenkbar an entsprechenden Faltenbälgen 51 bis 54 (52 und 54 hier nicht sichtbar) befestigt, die bei Drehung der Antriebswelle 34 abwechselnd zusammengedrückt und wieder auseinandergezogen werden. Durch Ein- bzw. Auslässe 61, 62, die mit in entgegengesetzten Richtungen sperrenden, hier nicht dargestellten Rückschlagventilen versehen sind, wird das zu pumpende Fluid angesaugt bzw. wieder ausgestoßen. Die Ein- bzw. Auslässe 61, 62 sind in Abschlußdeckeln 71 bis 74 (72 und 74 hier nicht sichtbar) angebracht, die mit Schrauben 70 an den Flanschen bis 24 befestigt werden. Während der Flansch 25 der Befestigung der Antriebseinheit 30 dient, wird der hier nicht benötigte Flansch 26 mit einem Blinddeckel 76 verschlossen.A drive unit 30 (not visible in Figure 1) is attached to the flange 25, which, among other things, (see Figure 2) consists of an electric motor 31 of the required power, by means of which first magnets 32 are set in rotation. These drive second magnets 33, which are attached to a drive shaft 34 and which are separated from the first magnets 32 in a fluid-tight manner by a hood 35 (which in turn forms part of the housing 1); this makes it possible to replace the motor 31 if necessary without having to open the inside of the pump housing. An eccentric inner ring 35 is attached to the drive shaft 34 in the center of the spherical housing part 10, on which an eccentric outer ring can rotate, separated by ball bearings 36. Piston rods 41 to 44 (42 and 44 not visible here) are attached evenly distributed over its circumference, which are screwed more or less deeply into corresponding threads 38 in the eccentric outer ring 37 and in the desired position by means of nuts 40. At their outer end, the piston rods 41 to 44 are pivotably attached to corresponding bellows 51 to 54 (52 and 54 not visible here) around bolts 50, which are alternately pressed together and pulled apart again when the drive shaft 34 rotates. The fluid to be pumped is sucked in or expelled again through inlets and outlets 61, 62, which are provided with check valves (not shown here) that block in opposite directions. The inlets and outlets 61, 62 are mounted in end covers 71 to 74 (72 and 74 not visible here), which are attached to the flanges 24 to 24 with screws 70. While the flange 25 serves to fasten the drive unit 30, the flange 26, which is not required here, is closed with a blind cover 76.

In der Figur 3 ist eine Serienschaltung der Pumpe dargestellt und in der Figur 4 eine Parallelschaltung, wobei in beidenFigure 3 shows a series connection of the pump and Figure 4 a parallel connection, whereby in both

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Schemata die gleichen Bezugszeichen Verwendung finden.Die von der Antriebswelle 34 betätigten Faltenbälge 51 bis 54 fördern je für sich über Einlasse 61 und Auslässe 62. Eine gemeinsame Haupteu.nlaßieitung ist mit 65 und eine gemeinsame Hauptauslaßleitung mit 66 bezeichnet. In der Darstellung der Figur 4 führt die Haupteinlaßleitung 65 zunächst zum Einlaßventil 61 des Faltenbalges 54, durch dessen Auslaßventil 62 in das Einlaßventil 61 des Faltenbalges 53, aus dessen Auslaßventil 62 wiederum in das Einlaßventil 61 des Faltenbalges 52 und aus dessen Auslaßventil 62 wiederum in das Einlaßventil 61 des Faltenbalges 51. Von dessen Auslaßventil nimmt schließlich die Hauptauslaßleitung 66 ihren Anfang. In dieser herscht ein gegenüber dem Förderdruck jedes einzelnen Faltenbalges auf das vierfache erhöhte Druck bei gleichbleibender Fördermenge.The same reference numerals are used in the diagrams. The bellows 51 to 54 actuated by the drive shaft 34 each deliver air via inlets 61 and outlets 62. A common main inlet line is designated 65 and a common main outlet line is designated 66. In the illustration in Figure 4, the main inlet line 65 leads first to the inlet valve 61 of the bellows 54, through its outlet valve 62 into the inlet valve 61 of the bellows 53, from its outlet valve 62 again into the inlet valve 61 of the bellows 52 and from its outlet valve 62 again into the inlet valve 61 of the bellows 51. The main outlet line 66 finally begins from its outlet valve. In this case, the pressure is four times higher than the delivery pressure of each individual bellows, while the delivery volume remains the same.

In der Darstellung der Figur 5 führen von der Haupteinlaßleitung 65 Stichleitungen zu jedem der Einlaßventile 61 der einzelnen Faltenbälge 51 bis 54. Von deren Auslaßventilen 62 wiederum führen Stichleitungen zur gemeisamen Hauptauslaßleitung 66, in der schließlich bei unverändertem Druck einer gegenüber der Leistung eines einzelnen Faltenbalges des auf das vierfache erhöhte Fördermenge fließt.In the illustration in Figure 5, branch lines lead from the main inlet line 65 to each of the inlet valves 61 of the individual bellows 51 to 54. From their outlet valves 62, branch lines in turn lead to the common main outlet line 66, in which finally, at unchanged pressure, a delivery rate four times higher than that of an individual bellows flows.

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Claims

:. .. ·« ·- 6 Protection claims

1. Bellows pump, which
characterized in that it has a plurality of bellows (51) to (54) arranged in a star shape around a common drive shaft (34) provided in a manner known per se with an eccentric (35) to (37) and operable by means of separate piston rods (41) to (44) attached to the eccentric, and provided with separate inlets and outlets (61, 62) for the pumped fluid.

2. Bellows pump according to claim 1, characterized in that the outlets (61, 62) for the pumped fluid can be connected in series one after the other.

3. Bellows pump according to claim 1, characterized in that the outlets (61, 62) for the pumped fluid can be connected in parallel next to one another.

4. Bellows pump according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the individual piston rods (41) to (44) are pivotably attached (50) to the respective bellows (51) to (54), but are rigidly attached (38, 40) to the eccentric.

5. Bellows pump according to one or more of the preceding claims, characterized in that the length of the piston rods (41) to (44) is variable.

6. Bellows pump according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is arranged in a housing (1) which consists of a double cross piece known per se in ultra-high vacuum technology.

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