DE9410116U1 - Membranpumpe mit einer Formmembran - Google Patents

Description

Membranpumpe mit einer Formmembran

Die Neuerung bezieht sich auf eine Membranpumpe mit einer Formmembran aus elastischem Material, in deren Zentralbereich zu deren Formstcibilisierung ein stabiler Formkern einvulkanisiert ist, wobei die Formmembran benachbart zu diesem Zentralbereich einen etwa kreisringförmigen, flexiblen Ringbereich hat und mit einem umfangseitig daran anschließenden Einspannrand am Pumpengehäuse gehalten sowie mittels eines an ihren Zentralbereich angreifenden Pleuels oder dergleichen Hubvorrichtung von einer oberen in eine untere Totpunktlage und umgekehrt auslenkbar ist, wobei der größte Außendurchmesser des einvulkanisierten Bereiches des Formkernes größer als ein Sechstel und kleiner als die Hälfte 0 des Außendurchmessers des Ringbereiches und der Außendurchmesser des Zentralbereiches größer als zwei Fünftel

und kleiner als; vier Fünftel des Außendurchmessers des Ringbereiches ist.

Aus DE 40 07 932 C2 ist bereits eine solche Membranpumpe bekannt. Dabei soll der in die Formmembran einvulkanisierte Formkern den Zentralbereich der Formmembran so verstärken, daß sich dieser bei der Druck- oder Saugbewegung der Membran möglichst nicht in Richtung der Membran-Längsachse durchbiegen kann. Die dem Pumpraum zugewandte Oberseite des Zentralbereiches kann dann geometrisch an die diesem benachbarte Pumpraumwand angepaßt werden, so daß der formstabile Zentralbereich der Membran in deren oberen Totpunktlage praktiisch vollständig an der Pumpraumwand anliegt. Zwischen der Oberseite der Formmembran und der Pumpraumwand ergibt sich dabei ein relativ kleiner Totraum, weshalb solche Pumpen auch gut als Vakuumpumpen Verwendung finden können.

Nachteilig ist jedoch bei diesen Pumpen, daß die Belastung der Membran mit zunehmendem Membranhub stark ansteigt und daß 0 deshalb die Lebensdauer der Membran bei einer Erhöhung des Membranhubes entsprechend verkürzt wird. Die vorbekannten Pumpen ermöglichen daher nur einen vergleichsweise geringen Membranhub, weshalb zur Erzielung eines bestimmten Fördervolumens ein entsprechend großer Membrandurchmesser erforderlich ist, der die Baugröße der Pumpe vergrößert.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Membranpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei gleichem Fördervolumen einen kompakteren Aufbau ermöglicht und bei der die 0 Lebensdauer beziehungsweise die Dauerstandzeit der Membran verbessert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die einvulkanisierte Läncfe des Formkernes zur Verlängerung der Krafteinleitungsstrecke für die von dem Formkern in das

elastische Material der Formmembran eingeleiteten Hubkräfte größer als ein Sechstel und kleiner als die Hälfte des Außendurchmessers des Ringbereiches der Formmembran ist.
Es hat sich überraschend herausgestellt, daß die größere einvulkanisierte axiale Länge des Formkernes eine günstigere Übertragung der Hubkräfte von dem Formkern auf das elastische Membran-Material ermöglicht, derart, daß die Krafteinleitung in das elastische Material unter einem steileren Winkel zur Längsachse der Membran erfolgt, so daß die Zugspannnung in der Membran und insbesondere die in der Membranquerebene, also senkrecht zur Längsachse der Membran wirkende Zugspannungskomponente reduziert sind. Das elastische Material der Formmembran wird dadurch in einem seiner hoch belasteten Bereiche, nämlich am Außenrand des Formkerns, wo die Membrankräfte auf einen vergleichsweise kleinen Membrandurchmesser einwirken, entlastet. Durch die größere einvulkanisierte Länge des Formkernes ergibt sich außerdem eine größere Kraftübertragungsfläche zwischen dem Formkern und dem elastischen Material, wodurch die am Formkern auf das 0 elastische Material einwirkende Zugspannung zusätzlich verringert wird. Dabei kann der Innendurchmesser des Ringbereiches der Formmembran, der dem Außendurchmesser des Zentralbereiches entspricht, zwischen zwei Fünftel und vier Fünftel des Außendurchmessers des Ringbereiches betragen, so daß für den Ringbereich eine ausreichende, breite bewegliche

Jk Zone vorhanden ist, welche die Hubbewegung der Membran ermöglicht. Der größte Außendurchmesser des einvulkanisierten Bereiches des Formkernes, der zwischen ein Sechstel und der Hälfte des Außendurchmessers des Ringbereiches beträgt, 0 ermöglicht dabei einen zwar elastischen, aber massiven Zentralbereich, der den notwendigen Schöpfraum gewährleistet.

In vorteilhafter Weise kann also das elastische Membran-Material durch eine längere Krafteinleitungsstrecke am Formkern in seinem am stärksten belasteten Materialbereich

gezielt entlastet werden. Dadurch ergibt sich einerseits; eine längere Lebensdauer der Formmembran und andererseits kann der Hub der Membra.n vergrößert werden, was bei gleichem Fördervolumen eine Reduzierung des Membrandurchmessers und dadurch auch eine entsprechend geringere Baugröße der Pumpe ermöglicht.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß der Querschnitt des Zentralbereiches nach unten hin vorzugsweise kontinuierlich abnimmt. Der Querschnitt des Zentralbereiches verjüngt sich also an der dem Pumpraum abgewandten Unterseite der Membran in Richtung des Pleuels, wodurch sich eine gewichtsreduzierte Formmembran ergibt, die dennoch eine große Kraftübertragungsfläche zwischen Formkern und elastischem Membranmaterial aufweist und bei der die Hubkräfte unter einem spitzer Winkel zur Längsachse der Membran von dem Formkern in das elastische Membranmaterial Formkern eingeleitet werden.

Besonders günstig ist, wenn die Außenkontur des Zentralbereiches in Längsrichtung der Formmembran zumindest bereichsweise einen konkaven, konvexen oder vorzugsweise geradlinigen Verlauf aufweist. Dabei ermöglicht der geradlinige Verlauf bei einem vergleichsweise geringen Membrangewicht einen biegesteifen Zentralbereich sowie eine gute Übertragung der Membrankräfte auf den Formkern. Dadurch

P wird insbesondere auch bei Vakuumpumpen eine gute Ausnützung des Schöpfraumes gewärleistet.

Zweckmäßig ist, wenn die Zentralbereich unterseitig einen im 0 wesentlichen kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist und. wenn der zwischen der Längsachse der Formmembran und der Mantelfläche des Kegelstumpfes eingeschlossene Winkel kleiner als fünfundfünfzig Grad ist. Dabei soll zwischen der Längsachse der Formmembran und der Mantelfläche des 5 Kegelstumpfes ein möglichst kleiner Winkel gewählt werden,

damit die Membranzugkräfte unter einem möglichst spitzen Winkel zur Längsachse in den Formkern eingeleitet werden können und dadurch die quer zur Längsachse wirkenden Zugkraftkomponenten entsprechend verringert werden.

Die kegelstumpfförmige Verdickung des elastischen Materials im Zentralbereich der Membran hat außerdem fertigungstechnische Vorteile. Bei der Herstellung der Formmembran wird der Formkern unter hohem Druck in einer Druckform in ein pulver- oder granulatförmigeis Ausgangsmaterial, beispielsweise ein Elastomer, einvulkanisiert. Durch die größere Materialdicke kann das Elastomer beim Vulkanisierungsprozeß besser um den Formkern herumfließen, so daß die Gefahr der Bildung von

f Poren, die später zu:ai Ausgangspunkt von Rissen im elastischen Membranmaterial werden können, vermindert wird.

Eine weitere, mögliche Ausführungsform sieht vor, daß die Formmembran Stützrippen aufweist, die von einem den Formkern aufnehmenden Membran-Kernbereich vorzugsweise radial nach außen entlang der Unterseite des Zentralbereiches verlaufen.

0 Durch die Stützrippen kann besonders bei großen Membrandurchmessern das Gewicht der Formmembran reduziert werden, was besonders bei schneilaufenden Pumpen vorteilhaft ist.

. 2 5 Günstig ist, wenn zwischen dem Zentralbereich und dem

" Ringbereich an der Unterseite der Formmembran ein Absatz oder ein stufenförmiger, vorzugsweise gerundeter Übergang vorgesehen ist. Für die Übertragung der Zugkräfte vom Zentralbereich auf den Ringbereich der Formmembran steht, dann 0 im Zentralbereich trotz des in diesem Bereich verkleinerten Membrandurchmessers eine ausreichende Krafteinleitungsfläche zur Verfügung. Die im Zentralbereich auftretende Zugspannung kann dadurch vermindert werden. An den Absatz kann sich innenseitig ein vorzugsweise kegelstumpfförmiger, sich nach

• e · ·

unten hin verengender Membranbereich anschließen, der eine gute Krafteinleitung in den Formkern ermöglicht.
Besonders günstig ist, wenn der Formstabilisierungskern als Mitnehmerkern ausgebildet ist und in seinem einvulkanisierten Bereich in Längsrichtung wenigstens eine Querschnittsänderung aufweist. Die an dem Formkern angreifenden Membrankräfte werden dann auf eine größere Vulkanisationsfläche am Formkern verteilt, so daß sich im Übergangsbereich zum Formkern eine kleinere Zugspannung in dem elastischen Membranmaterial ergibt. Eine noch größere Vulkanisationsfläche kann dadurch erreicht werden, daß der Formstabilisierungskern abwechselnd Querschnittserweiterungen und Querschnittsverengungen aufweist und daß die Außenwand des Formstabilisierungskernes hierzu vorzugsweise in dessen Längsrichtung einen wellenförmigen Verlauf hat.

Damit die Membranpumpe besser zum Fördern von chemisch aggressiven Medien einsetzbar ist, ist es vorteilhaft, wenn die Membran an ihrer dem Pumpraum zugewandten Membranoberseite 0 eine dünne, durchgehende, chemisch inerte Beschichtung, vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist. Da die PTFE-Schicht nur eine vergleichsweise geringe Elastizität aufweist, ist die erfindungsgemäße Membranpumpe, wegen der verringerten Zugspannung in der Membran und der daraus resultierenden geringen Dehnung des Membranmaterials besonders

r gut für eine solche Beschichtung geeignet.

Die erfindungsgemäße Membranpumpe kann besonders vorteilhaft zur Förderung von Gasen verwendet werden, wenn der aktive 0 Membrandurchmesser kleiner als 110 Millimeter und die Hubfrequenz der Formmembran größer als 950 min"¹ ist. Der vergrößerte Hub der Formmembran ermöglicht dabei bei gleichem Fördervolumen eine kleinere und leichtere Membran, die besonders für schnell laufende Pumpen mit hohen Hubfrequenzen 5 oder Antriebsdrehzahlen geeignet ist.

• *

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren in einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.

Es zeigen in unterschiedlichen Maßstäben und zum Teil stärker schematisiert:
10

Fig. 1 eine im Schnitt gehaltene Teilansicht einer Membranpumpe mit einer Formmembrane, deren äußerer Membran-Randbereich zwischen dem Kurbelgehäuse der Pumpe und dem Pumpenkopf eingespannt ist und die mit einem nur teilweise dargestellten Pleuel in Antriebs

verbindung steht,

Fig. 2 einen Teilsichnitt durch die Längsmittelebene der in Figur 1 gezeigten Formmembran, wobei s;ich die Formmembran in Mittelstellung befindet,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt entsprechend Figur 2, wobei sich jedoch die Formmembran in einer nach unten ausgelenkten Stellung befindet und die in dem elastischen Membranmaterial am größten Außendurch-

" messer des Formkernes wirkenden Zugspannungen durch

Vektorpfeile symbolisiert sind,

Fig. 4 eine Ansicht auf die Unterseite der Formmembran nach 0 Figur 1, welche die radial nach außen verlaufenden

Stützrippen des Zentralbereiches besonders gut erkennen läßt,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Längsmittelebene einer 5 Formmembran, deren Zentralbereich einen

kegelstumpfförmig sich nach unten verengenden Membranbereich aufweist und

Fig. 6 eine Unteransicht auf die Formmembran nach Figui: 5.
5

Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Membranpumpe (Figur 1) weist eine Formmembran 2 aus elastischem Material 3 auf, in deren Zentralbereich 4 zur Formstabilisierung ein stabiler Formkern 5 einvulkanisiert ist. Die Formmembran 2 weist benachbart zu diesem Zentralbereich einen etwa kreisringförmigen, flexiblen Ringbereich 6 auf und ist mit einem umfangsseitig daran anschließenden Einspannrand 7 an einem Pumpengehäuse zwischen

&psgr; dem Kurbelgehäuse¹. 8 und dem Pumpenkopf 9 eingespannt. Der Pumpenkopf 9 weist einen Einlaßkanal 10 und einen Auslaßkanal 11 für das zu fördernde Medium auf, die jeweils in den durch die Pumpraumwand 12 des Pumpenkopfes 9 und die Oberseite 13 der Formmembran 2 begrenzten Pumpraum 14 einmünden. Die Ein- und Aulaßkanäle 10, 11 sind in bekannter Weise mit Einbeziehungsweise Aus lcißvent ilen versehen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in Figur 1 nicht dargestellt sind., Die Formmembran 2 ist mit einem Pleuel 15, das an einem Gewindestutzen 16 des Formkerns 5 angreift, in eine obere und eine untere Totpunktlage auslenkbar. Das Pleuel 15 ist dabei von einem im Kurbelgehäuse 8 befindlichen Kurbeltrieb (nicht dargestellt) angetrieben.

Damit in der Formmembran 2 eine ausreichend breite elastische Zone E vorhanden ist, welche die Hubbewegung ermöglicht, ist es vorteilhaft, wenn der größte Außendurchmesser F des 0 einvulkanisierten Bereiches des Formkerns 5 möglichst klein ist. Andererseits darf der Außendurchmesser F des Formkernes 5 auch nicht zu klein gewählt werden, da dann die von dem Pleuel 15 auf den Formkern 5 übertragenen Hubkräfte nur über eine vergleichsweise kleine Fläche in das elastische Material 3 eingeleitet werden können, wodurch sich eine entsprechend

große Zugspannung ergibt. Um nun auch bei einem kleinen Formkern-Außendurchmeisser F die Zugspannung in dem elastischen Material 3 auf einen vergleichsweise geringen Wert begrenzen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die einvulkanisierte Länge L des Formkernes 5 verlängert wird, so daß genügend Vulkanisationsfläche für die Übertragung der Membrankräfte vorhanden ist. Dabei hat es sich als besonders günstig herausgestellt, wenn die einvulkanisierte Länge L des Formkerns 5 größer als ein Sechstel und kleiner als die Hälfte des Außendurchmessers D des Ringbereiches 6 ist. Daibei soll der größte Außendurchmesser F des einvulkanisierten Bereiches des Formkerns 5 ebenfalls größer als ein Sechstel und kleiner

&psgr; als die Hälfte des Außendurchmessers D des Ringbereiches 6 sein und der Außendurchmesser Z des Zentralbereiches 4 soll zwischen zwei Fünftel und vier Fünftel des Außendurchmessers D des Ringbereiches 6 betragen.

Bei einer solchen Formmembran 2 ergibt sich außerdem ein besonders günstiger Krafteinleitungswinkel in den Formkern 5, der eine weitere Reduzierung der Zugspannungen in dem elastischen Material 3 bewirkt. In Figur 3 sind bei einer nach unten ausgelenkten Formmembran 2 die im Bereich des größten Außendurchmessers F des Formkerns 5 in dem elastischen Material 3 wirkenden Zugspannungskomponenten M, H, R durch Vektorpfeile dargestellt. Dabei setzt sich die resultierende Zugspannung R aus einer in Hubrichtung wirkenden Zugspannungskomponente H und einer in der Membranquerebene wirkenden Zugspannungskomponente M zusammen. Der vergleichsweise großes Außendurchmesser Z des sich nach unten 0 hin in Richtung des Pleuels 15 verengenden Zentralbereiches 4 ermöglicht einen kleinen Krafteinleitungswinkel a, so daß die Zugspannungskomponente M bei einer vorcjegebenen Zugspannungskomporiente H einen entsprechend kleinen Wert annimmt. Die resultierende Zugspannung R, die sich aus der vektoriellen Addition der Zugspannungskomponenten M und H

ergibt, nimmt dadurch ebenfalls einen entsprechend kleinen Wert an. Das elastische Material 3 wird dadurch in diesem besonders beanspruchten Bereich um den Formkern 5 entlastet.

Die verlängerte Kreifteinleitungsstrecke sowie der günstige Krafteinleitungswinkel &agr; am Formkern 5 ermöglichen somit eine deutliche Entlastung des elastischen Membran-Materials 3, so daß einerseits die Dauerstandzeit der Formmembran 2 verbessert ist und andererseits die Formmembran 2 mit einem größeren Hub beaufschlagt werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß das elastische Membran-Material 3 überlastet wird. Der Außendurchmesser der Formmembran 2 kann dadurch bei gleicher

W Förderleistung der Membranpumpe 1 verkleinert werden, was einen besonders kompakten Aufbau der Membranpumpe 1 ermöglicht.

Die in Figur 1 bis 4 gezeigte Formmembran 2 weist an der Unterseite des Zentralbereiches 4 Stützrippen 17 auf, die von einem den Formkern 5 aufnehmenden Membran-Kernbereich 18 radial nach außen verlaufen. Die Stützrippen 17 ermöglichen eine gewichtsreduzierte Formmembran 2 mit einem kleinen Krafteinleitungswinkel a. Die nach außen liegenden Schmalseiten 19 der Stützrippen 17 sind in Längsrichtung geradlinig ausgebildet und können daher die Membreinkräfte von dem äußeren Zentralbereich 4 besonders gut auf den Membran-Kernbereich 18 übertragen, so daß die gesamte Vulkanisationsfläche für die Krafteinleitung in den Formkern 5 genutzt werden kann. Zweckmäßigerweise sind mehrere Stützrippen 17 gleichmäßig über den Umfang des Zentralbereiches 4 verteilt.

Bei dem in Figur 5 und 6 gezeigten Auführungsbeispiel weist der Zentralbereich 4 einen kegelstumpfförmigen Abschnitt auf, bei dem der zwischen der Mantelfläche 2 0 des Kegelstumpfes und der Längsachse 21 der Formmembran 2 innenseitig eingeschlossene Winkel ß fünfundvierzig Grad beträgt. Die in

dem elastischen Material 3 der Formmembran 2 wirkenden Membrankräfte können dadurch in die gesamte Vulkanisationsfläche des Formkerns 5 eingeleitet werden. Die Zugspannung in dem elastischen Membran-Material 3 kann daher, wie bei dem Ausfiihrungsbeispiel nach Figur 3 bereits erläutert, entsprechend reduziert werden. Der bezüglich der Außenkontur als Vollkegel aus elastischem Material 3 ausgebildete Zentrailbereich 4 hat darüberhinaus auch fertigungstechnische Vorteile. Aufgrund des großen zusammenhängenden Materialvolumens kann nämlich das pulver— oder granulatförmige Ausgangsmaterial für die Membran beim Einvulkanisieren des Formkernes 5, das unter hohem Druck in

P einer Druckform erfolgt, besser um den Formkern 5 herumfließen. Die Gefahr der Bildung von Poren, die beim Betrieb der Formmembran 2 zum Ausgangspunkt von Rissen werden können, wird dadurch verringert.

An den kegelstumpfförmigen Membranbereich schließt sich nach oben hin ein stufenförmiger Absatz 22 an, der den Übergang zum 0 Ringbereich 6 bildet. Dadurch ergibt sich ein größere

Krafteinleitungsquerschnitt zwischen dem Ringbereich 6 und dem Zentralbereich 4, so daß die Zugspannungen im Zentralbereich 4 entsprechend verringert sind. Der stufenförmige Absatz 22 ist an dem Übergang zum Ringbereich 6 gemäß einem Radius rl _fc 25 gerundet, um einen gleichmäßigeren Kraftfluß zwischen dem Zentralbereich 4 und dem Ringbereich 6 zu ermöglichen. Auch die Formmembrane 2 nach Figur 1 bis 4 weist zwischen dem Zentralbereich 4 und dem Ringbereich 6 einen entsprechenden Absatz 2 2 auf.
30

Der Formkern 5 weist an seinem der Membranoberseite 13 zugewandten Ende eine* Querschnittserweiterung 2 3 auf. Dadurch ergibt sich einerseits eine formschlüssige Verankerung des Formkerns 5 in dem elastischen Material 3 und andererseits 5 wird die Vulkanisationsfläche des Formkerns 5 vergrößert. Eine

noch größere Vulkanisationsfläche kann durch einen in Längsrichtung wellenförmig verlaufende Außenkontur des Formkerns 5 erreicht werden.

Die Oberseite 2 4 des Membrankernbereiches 18 ist etwa kugelkalottenförmig ausgebildet und der ihr gegenüberliegenden Pumpraumwand 14 weitestgehend angepasst. An ihren seitlichen Rändern geht die Pumpraumwand 12 wenigstens in etwa in einen Kegelmantelbereich 12a über. Der diesem benachbart liegende Ringbereich 6 der Formmembran 5 erstreckt sich in radialer Richtung etwa linear, wenn keine Gaswechselkräfte auf ihn einwirken. Dies ist besonders gut aus Fig. 1 bis 3 sowie Fig.

P 5 zu erkennen. Dabei ist der Übergang vom Ringbereich 6 zum Kernbereich 18 als gelenkartige Hohlkehle 3 0 zwischen dem Ringbereich 6 und dem Kernbereich 18 ausgebildet. Insbesondere im Zusammenwirken mit der vorbeschriebenen Ausbildung des Pumpenkopfes 9 und der im wesentlichen radialen Erstreckung des Ringbereiches 6 ergibt sich dadurch zum einen ein verhältnismäßig großes Schöpfvolumen der Membranpumpe 1 (vergleiche Fig. 3) , zum anderen ein sehr geringer Totraum in der oberen Totpunktstellung der Formmembrane 2 (vergleiche Fig. 1) . Gleichzeitig wirkt die Hohlkehle 30 praktisch als Gelenk am Übergang vom Ringbereich (6) zum Kernbereich 18; (vergleiche Fig. Iu., 3) . Neben den vorerwähnten Vorteilen ist eine solche Formmembran 2 nicht nur vergleichsweise einfach in der Herstellung (bessere Herstellbarkeit der Form für die Formmembrane 2) , sondern die gelenkartige Hohlkehle 3 0 der Formmembrane 2 ist auch verhältnismäßig stabil bei der dort auftretenden Wechsel-Biegebelastung.

In den Ansprüchen 13 bis 15 sind speziellere Ausführungsformen der Erfindung aufgeführt, für die gesonderter Schutz beansprucht wird. Versuche haben ergeben, daß sich bei bestimmten Verhältnissen von Außendurchmesser D zum Radius rl, der den Übergang vom stufenförmigen Absatz 22 zum

• ·

Ringbereich bildet, besonders vorteilhafte Bereiche von D/rl ergeben. Dabei wird hier unter dem Außendurchmesser D des Ringbereiches 6 der Formmembran 2 derjenige größte Durchmesser verstanden, innerhalb dessen sich die Formmembran 2, die an ihrem Rand innerhalb von Kurbelgehäuse 8 und Pumpenkopf 9 gehalten ist, frei bewegen kann (vgl. Fig. 1) . Die Radien rl entsprechen denjenigen, welche diese Hohlkehle 30 bilden und gut aus Fig. 1 und Fig. 4 zu entnehmen sind. Liecft dieses Verhältnis von Außendurchmesser D zu rl zwischen 20 und 200, erhält man auch in diesem besonders beanspruchten Bereich der Membran 2 vergleichsweise geringe Belastungen dieser Membran.

Wie die erwähnten Versuche gezeigt haben, gibt es noch

W besondere Bereiche für diese Verhältnisse, je nachdem in welcher Größenordnung der Außendurchmesser D liegt. Liegt der Außendurchmesser D zum Beispiel in der Größenordnung von 50 Millimeter bis 180 Millimeter, ist es für die Belastbarkeit und DauerStandfestigkeit der Membran 2 besonders günstig, wenn das Verhältnis vom Außendurchmesser D zum Radius rl zwischen 120 und 180 liegt. Bei kleineren Membranen, deren Außendurchmesser D ihres Ringbereiches 6 in der Größenordnung von 2 0 Millimeter bis 110 Millimeter liegt, ist ein besonders gutes Verhältnis von D zu rl gegeben, wenn dieses zwischen 3 3 bis 50 liegt.

_fc 25 Alle vorbeschriebenen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

/ Schutzansprüche

Claims (16)

14 Schutzansprüche

1. Membranpumpe mit einer Formmembran (2) aus elastischem Material (3), in deren Zentralbereich (4) zur deren Formstabilisierung ein stabiler Formkern (5) einvulkanisiert ist, wobei die Formmembran (2) benachbart zu diesem Zentralbereich (4) einen etwa kreisringförmigen, flexiblen Ringbereich (6) hat und mit einem umfangsseitig daran anschließenden Einspannrand (7) am Pumpengehäuse gehalten sowie mittels eines an ihrem Zentralbereich (4) angreifenden Pleuels (15) oder dergleichen Hubvorrichtung

Jf von einer oberen in eine untere Totpunktlage und umgekehrt

auslenkbar ist, wobei der größte Außendurchmesser F des einvulkanisierten Bereiches des Formkernes (5) größer als ein Sechstel und kleiner als die Hälfte des Außendurchmessers (D) des Ringbereiches (6) und der Außendurchmesser (Z) des Zentralbereiches (4) größer als zwei Fünftel und kleiner als vier Fünftel des 0 Außendurchmessers D des Ringbereiches ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einvulkanisierte Länge (L) des Formkernes zur Verlängerung der Krafteinleitungsstrecke für die von dem Formkern (5) in das elastische Material

(3) der Formmembran (2) eingeleiteten Hubkräfte größer als ein Sechstel und kleiner als die Hälfte des

* Außendurchmessers D des Ringbereiches (6) der Formmembran

(2) ist.

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

0 der Querschnitt des Zentralbereiches (4) nach unten hin vorzugsweise kontinuierlich abnimmt.

3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dcidurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des Zentralbereiches 5 (4) in Längsrichtung der Formmembran (2) zumindest

■ &idigr; ; &igr; ·

bereichsweise einen konkaven, konvexen oder vorzugsweise geradlinigen Verlauf aufweist.

4. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralbereich (4) unterseitig einen im wesentlichen kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist und daß zwischen der Längsachse (21) der Formmembran (2) und der Mantelfläche (20) des Kegelstumpfes eingeschlossene Winkel ß kleiner als fünfundfünfzig Grad ist.

5. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch P gekennzeichnet, daß die Formmembran (2) Stützrippen (17)

aufweist, die von einem dem Formkern (5) aufnehmenden Membran-Kernbereich (18) vorzugsweise radial naich außen entlang der Unterseite des Zentralbereiches (4) verlaufen.

6. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zentralbereich (4) und dem Ringbereich (6) an der Unterseite der Formmembran (2) ein Absatz (22) oder ein stufenförmiger, vorzugsweise gerundeter Übergang vorgesehen ist.

7. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch _fc 25 gekennzeichnet, daß sich an den Absatz (22) innenseitig ein vorzugsweise: kegelstumpfförmiger, sich nach unten hin verengender Membranbereich anschließt.

8· Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch 0 gekennzeichnet, daß der Formstabilisierungskern (5) als Mitnehmerkern ausgebildet ist und in seinem einvulkanisierten Bereich in Längsrichtung wenigstens eine Querschnittsänderung (23) aufweist.

9. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstabilisierungskern (5) abwechselnd Querschnittserweiterungen und Querschnittsverengungen aufweist und daß die Außenwand des Formstabilisierungskerns (5) hierzu vorzugsweise in dessen Längsrichtung einen etwa wellenförmigen Verlauf hat.

10. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmembran (2) an ihrer dem Pumpraum (14) zugewandten Membran-Oberseite (13) eine dünne, durchgehende, chemisch inerte Beschichtung, vorzugsweise aus PTFE aufweist.

11. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom Ringbereich (6) zum Kernbereich (18) der Membrane (2) als gelenkartige Hohlkehle (30) zwischen diesem Ringbereich (6) und dem Kernbereich (18) ausgebildet ist.

0 12. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbereich (6) der Membran (2) vom Einfluß der Gaswechselkräfte abgesehen - in radialer Richtung im wesentlichen linear verläuft.

13. Membranpummpe insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Außendurchmesser (D) des Ringbereiches (6) der Formmembran (2) zum Radius (rl) der den Übergang vom stufenförmigen Absatz (22) zum Ringbereich (6) bildenden Hohlkehle (3 0) zwischen 20 bis 200 liegt.

14. Membranpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei solchen Membranpumpen, die einen Außendurchmesser (D) des Ringbereiches der Formmembran (2) in der Größenordnung von 50 Millimeter bis 180 Millimeter haben, das Verhältnis

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von Außendurchmesser (D) zum Radius (rl) der den Übergang vom stufenförmigen Absatz (22) zum Ringbereich (6) bildenden Hohlkehle (30) zwischen 12 0 und 180 liegt.

15. Membranpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Membranpumpen, bei denen der Außendurchmesser (D) des Ringbereiches (6) der Formmembran (2) in der Größenordnung von 2 0 Millimeter bis 110 Millimeter liegt, das Verhältnis von Außendurchmesser (D) zum Radius (rl) zwischem 33 bis 50 liegt.

16. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die zum

W Fördern von Gasen dient, dadurch gekennzeichnet, datß der

Außendurchmesser (D) des Ringbereiches (6) der Formmembran

(2) kleiner als 110 Millimeter und die Hubfrequenz der

Formmembran (2) größer als 950 Min. ~¹ ist.

(H. Schmitt)
Patentanwalt