EP0783077A1 - Diaphragm vacuum pump and cylinder head for a diaphragm vacuum pump - Google Patents

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EP0783077A1
EP0783077A1 EP96810868A EP96810868A EP0783077A1 EP 0783077 A1 EP0783077 A1 EP 0783077A1 EP 96810868 A EP96810868 A EP 96810868A EP 96810868 A EP96810868 A EP 96810868A EP 0783077 A1 EP0783077 A1 EP 0783077A1
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EP
European Patent Office
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head part
membrane
pump
pump chamber
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96810868A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Arthur Spring
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Buechi Labortechnik AG
Original Assignee
Buechi Labortechnik AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Buechi Labortechnik AG filed Critical Buechi Labortechnik AG
Publication of EP0783077A1 publication Critical patent/EP0783077A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/007—Cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
    • F05C2203/02—Glass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00—Pumps
    • Y10S417/01—Materials digest

Definitions

  • the invention relates to a vacuum diaphragm pump, respectively. a head part for such a pump according to the preamble of the independent claims.
  • Diaphragm pumps with an elastic membrane which sealingly engages a counterpart, a pump space being defined between the counterpart and the membrane are known.
  • An inlet and an outlet valve generally open into the pump chamber.
  • the membrane is moved via an eccentric such that the volume of the pump chamber is periodically reduced and enlarged.
  • air is sucked in through the inlet valve, which air is expelled through the outlet valve when the volume of the pump chamber is reduced. In this way, both positive and negative pressures can be generated in gaseous media.
  • Diaphragm pumps are shown for example in DE 40 07 932 A1, DE 28 51 060 A1 and EP 072 275 A1.
  • DE 40 07 932 relates to a membrane pump with a reinforced membrane in the center
  • DE 28 51 060 a membrane pump which has two pump chambers which are separated by the membrane
  • EP 072 275 shows a vacuum pump with a special distribution arrangement for the intake and exhaust valves.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages of the known, in particular to create a vacuum diaphragm pump which is simple, inexpensive and can be produced with few components, and which is characterized by a high degree of efficiency.
  • a vacuum diaphragm pump essentially consists of a housing, a diaphragm, a pump chamber and a head part.
  • the pump chamber is limited by the head part on the one hand and the membrane on the other.
  • the head part is in sealing engagement with the membrane.
  • the head part is a cast part Made of glass, which has a sealing surface for forming the sealing engagement with the membrane and which has at least one through opening on the side facing away from the pump chamber for receiving a valve element. Apart from the valve element, which has an inlet and an outlet valve, the pump chamber must be sealed gas-tight to the environment.
  • the advantage of a head part cast from glass is that glass on the one hand has good chemical properties compared to interfering substances such as solvents, and on the other hand is characterized by good mechanical properties such as dimensional stability.
  • a vacuum membrane pump can be produced particularly easily if the housing has a circumferential shoulder with a projection on which the membrane with a sealing edge area can be placed.
  • the head part has a sealing surface which is sealingly engaged with the sealing edge of the membrane.
  • the individual components of the pump can simply be held together by a closure arrangement which connects the head part to the housing and thus clamps the membrane between the housing and the head part.
  • the closure arrangement particularly advantageously does not act directly on the head part, but rather on a valve element which is inserted into an opening on the side of the head part facing away from the pump chamber.
  • the closure arrangement exerts a force on the valve element, which is pressed against the head part and thus clamps the membrane between the housing and the head part.
  • the through opening of the head part tapers conically towards the pump chamber and if the valve element to be inserted into the opening likewise has a part which tapers conically downwards.
  • the valve element can be inserted into the opening with the conical part, resulting in a good sealing connection.
  • the valve element is advantageously formed in one piece.
  • the opening and the sealing part can also be cylindrical, so that there is a sealing effect between two cylindrical surfaces.
  • the head part has two openings, in which the inlet valve can be used in one and the outlet valve in the other.
  • the sealing surface of the head part lies in one plane and the surface of the head part delimiting the pump chamber is formed by a spherical segment.
  • a vacuum membrane pump 1 essentially consists of a housing 2, a flexible membrane 3 and a head part 5.
  • the membrane 3 is in sealing engagement with an edge region 11 with a circumferential sealing surface 6.
  • a pump chamber 4 is enclosed on the surface of the membrane 3 and the glass part 5.
  • the membrane is pressed by the head part onto a circumferential shoulder 10 of the housing 2 and clamped.
  • the shoulder 10 can have a circumferential projection 12.
  • the membrane is connected via an arm 16 to an eccentric and a motor (not shown). As a result, the membrane can be brought up and down (according to FIG. 1), as a result of which the volume of the pump chamber 4 is periodically reduced and enlarged.
  • the head part 5 is cast from glass and has on the side 7 facing away from the pump chamber 4 two openings 8 which extend through the entire head part 5.
  • the inner surface 17 of the head part 5 delimiting the pump chamber 4 is preferably curved, for example in the form of a spherical section, so that the membrane 3 in its upper maximum position adapts as well as possible to the inner surface 17 of the head part 5. In this way, high efficiency is achieved, the dead volume of the pump is minimized.
  • a valve element 9 is inserted into the two openings 8 in the head part 5.
  • the valve element 9 has two parts 14a, 14b which are inserted into the openings 8.
  • Two sealing washers 15a and 15b are between the parts 14a and. 14b and a narrowing of the opening 8 in such a way that there are two check valves.
  • an inlet valve 18 and an outlet valve 19 are formed.
  • the inlet valve 18 opens, the outlet valve 19 closing at the same time.
  • the pump chamber 4 is reduced in a subsequent step by an upward movement of the membrane 3, the inlet valve 18 is closed and the gas contained in the pump chamber 4 is expelled through the outlet valve 19.
  • the head part 5 and the valve element 9 is shown without a membrane and housing.
  • the openings 8 of the head part 5 taper conically towards the pump chamber and have a circumferential flank 20 at their lower end.
  • the opening which is intended for receiving the outlet valve 19 can additionally have a circumferential rib on the flank 20 to increase the sealing effect.
  • the two parts 14a, 14b of the valve element 9 likewise taper conically downward and have dimensions such that they fit into the openings 8 of the head part 5 with a precise fit.
  • the part that forms the inlet valve is also provided on its lower edge with a circumferential projection to increase the sealing effect.
  • One sealing washer 15 is inserted between the circumferential flank 20 of the opening 8 and the lower edge of the parts 14a, 14b.
  • the dimensions of the parts 14a, 14b are chosen such that the sealing disks 15 are not clamped between the flank and the lower edge of the parts, but can move freely over a certain distance.
  • the sealing disk 15a does not lie on the flank 20 in a sealing manner, while the sealing disk 15b is pressed in a sealing manner on the circumferential projection of the flank 20.
  • the sealing disk 15a is pressed in a sealing manner against the circumferential projection of the part 14a, while the sealing disk 15b is not sealingly engaged with the lower edge of the part 14b.
  • the membrane 3 is reinforced with a solid core (not shown) and / or it has ribs which ensure a better connection between the arm 16 and the actual membrane 3.
  • the membrane 3 has good elastic properties and is coated or surface-treated to improve the chemical properties.
  • Figure 3 shows a plan view of the head part 5.
  • the two openings 8 are continuous, taper conically downward and have a circumferential flank 20 at the lower edge.
  • the entire geometry of the pump is preferably chosen to be circular. This is particularly advantageous with regard to the mechanical stress on the membrane.
  • FIG. 4 shows a bottom view of a head part 5.
  • the inner surface 17 facing the pump chamber 4 is curved and the head part 5 has a circumferential sealing surface 6 at its edge.
  • FIG. 5 schematically shows the upper part of a diaphragm pump with a housing 2, a diaphragm 3, a head part 5, a valve element 9 and a pump chamber 4.
  • the closure arrangement 13 is firmly connected to the housing 2 and has means 21 for exerting an axial one Force on the valve element 9.
  • the entire pump arrangement is pressed together in this way, for example by a screw. The advantages of manufacturing and cleaning are obvious.

Abstract

The head (5) is made partly of glass and has a pump chamber (4) limited on one side. This chamber has a surface (6) which seals against a membrane (3). On the side (7) turned away from the pump chamber is at least one through aperture for accommodating a valve (9). The head has two apertures which narrow conically towards the pump chamber. The valve is in one-piece and has two parts (14a,14b) narrowing conically downwards. The inner surface (17) facing the pump chamber is arched.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuum-Membran-Pumpe resp. ein Kopfteil für eine solche Pumpe gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a vacuum diaphragm pump, respectively. a head part for such a pump according to the preamble of the independent claims.

Membran-Pumpen mit einer elastischen Membran, welche dichtend mit einem Gegenstück in Eingriff steht, wobei zwischen dem Gegenstück und der Membran ein Pumpenraum definiert wird, sind bekannt. In den Pumpenraum münden im allgemeinen ein Einlass- und ein Auslassventil. Die Membran wird über einen Exzenter derart bewegt, dass sich das Volumen des Pumpenraums periodisch verkleinert und vergrössert. Beim Vergrössern des Volumens wird durch das Einlassventil Luft angesaugt, welche beim Verringern des Volumens des Pumpenraums durch das Auslassventil ausgestossen wird. Auf diese Weise können sowohl Über- als auch Unterdrücke in gasförmigen Medien erzeugt werden.Diaphragm pumps with an elastic membrane which sealingly engages a counterpart, a pump space being defined between the counterpart and the membrane, are known. An inlet and an outlet valve generally open into the pump chamber. The membrane is moved via an eccentric such that the volume of the pump chamber is periodically reduced and enlarged. When the volume is increased, air is sucked in through the inlet valve, which air is expelled through the outlet valve when the volume of the pump chamber is reduced. In this way, both positive and negative pressures can be generated in gaseous media.

Vor allem bei der Verwendung von Membran-Pumpen zur Erzeugung eines Vakuums werden grosse Anforderungen an die Materialien der verwendeten Bauteile gestellt. Insbesondere dürfen im Gas enthaltene Lösungsmittel sich nicht in der Oberfläche der Membran und/oder des Gegenstücks absetzen. Die Membran muss elastisch und gasdicht sein und das Gegenstück sollte eine Passform haben, die genau der Form der Membran bei einem minimalen Volumen entspricht. Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzeugen, sollte das Volumen des Pumpenraumes am Ende des Ausstossvorgangs einen möglichst kleinen Wert einnehmen.Especially when using membrane pumps to create a vacuum, great demands are made on the materials of the components used. In particular, solvents contained in the gas must not settle in the surface of the membrane and / or the counterpart. The membrane must be elastic and gas-tight and the counterpart should have a fit that exactly matches the shape of the membrane with a minimal volume. In order to generate the highest possible efficiency, the volume of the pump chamber should be as small as possible at the end of the ejection process.

Membran-Pumpen werden beispielsweise in der DE 40 07 932 A1, DE 28 51 060 A1 und der EP 072 275 A1 gezeigt. Die DE 40 07 932 betrifft eine Membran-Pumpe mit einer im Zentrum verstärkten Formmembran, die DE 28 51 060 eine Membran-Pumpe, welche zwei Pumpenkammern aufweist, die durch die Membran getrennt sind und die EP 072 275 zeigt eine Vakuum-Pumpe, mit einer speziellen Verteilanordnung für die Einlass- und Auslassventile.Diaphragm pumps are shown for example in DE 40 07 932 A1, DE 28 51 060 A1 and EP 072 275 A1. DE 40 07 932 relates to a membrane pump with a reinforced membrane in the center, DE 28 51 060 a membrane pump which has two pump chambers which are separated by the membrane and EP 072 275 shows a vacuum pump with a special distribution arrangement for the intake and exhaust valves.

Alle solche bekannten Membran-Pumpen weisen aber verschiedene Nachteile auf. Insbesondere müssen die Membran und das Gegenstück oberflächenbehandelt werden, woraus sich eine aufwendige und kostspielige Herstellung ergibt. Kunststoffmaterialien als Gegenstück sind nicht ohne weiteres formstabil und nehmen ohne Oberflächenbehandlung häufig Lösungsmittel auf, die bei erzeugtem Vakuum wieder austreten können.However, all such known diaphragm pumps have various disadvantages. In particular, the membrane and the counterpart have to be surface-treated, which results in complex and costly production. Plastic materials as counterparts are not easily dimensionally stable and often absorb solvents without surface treatment, which can escape again when the vacuum is created.

Ein weiterer Nachteil von bekannten Pumpen besteht in deren aufwendiger Konstruktionsweise. Die einzelnen Teile müssen dichtend miteinander verbunden werden, was bis jetzt die Verwendung von vielen Einzelteilen, wie Dichtungen, Schrauben und Klemmen bedeutete.Another disadvantage of known pumps is their complex construction. The individual parts have to be connected to each other in a sealing manner, which previously meant the use of many individual parts, such as seals, screws and clamps.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere also eine Vakuum-Membran-Pumpe zu schaffen, welche einfach, kostengünstig und mit wenig Bestandteilen herstellbar ist, und welche sich durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet.The object of the invention is to avoid the disadvantages of the known, in particular to create a vacuum diaphragm pump which is simple, inexpensive and can be produced with few components, and which is characterized by a high degree of efficiency.

Diese Aufgabe wird mit einer Vakuum-Membran-Pumpe bzw. mit einem Kopfteil für eine Vakuum-Membran-Pumpe gemäss dem kennzeichnenden Teil der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is achieved with a vacuum diaphragm pump or with a head part for a vacuum diaphragm pump according to the characterizing part of the independent claims.

Eine Vakuum-Membran-Pumpe besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse, einer Membran, einem Pumpenraum und einem Kopfteil. Der Pumpenraum wird durch das Kopfteil einerseits und die Membran andererseits begrenzt. Das Kopfteil steht in dichtendem Eingriff mit der Membran. Das Kopfteil ist ein Gussteil aus Glas, welches eine Dichtfläche zur Bildung des Dichteingriffs mit der Membran aufweist und welches auf der dem Pumpenraum abgewandten Seite wenigstens eine durchgehende Öffnung zur Aufnahme eines Ventilelementes aufweist. Der Pumpenraum muss abgesehen von dem Ventilelement, welches ein Einlass- und ein Auslassventil aufweist, gasdicht zur Umgebung abgeschlossen sein. Der Vorteil von einem aus Glas gegossenen Kopfteil liegt darin, dass Glas einerseits gute chemische Eigenschaften gegenüber störenden Stoffen wie beispielsweise Lösungsmitteln aufweist und sich andererseits durch gute mechanische Eigenschaften wie Formstabilität auszeichnet.A vacuum diaphragm pump essentially consists of a housing, a diaphragm, a pump chamber and a head part. The pump chamber is limited by the head part on the one hand and the membrane on the other. The head part is in sealing engagement with the membrane. The head part is a cast part Made of glass, which has a sealing surface for forming the sealing engagement with the membrane and which has at least one through opening on the side facing away from the pump chamber for receiving a valve element. Apart from the valve element, which has an inlet and an outlet valve, the pump chamber must be sealed gas-tight to the environment. The advantage of a head part cast from glass is that glass on the one hand has good chemical properties compared to interfering substances such as solvents, and on the other hand is characterized by good mechanical properties such as dimensional stability.

Besonders einfach kann eine Vakuum-Membran-Pumpe hergestellt werden, wenn das Gehäuse eine umlaufende Schulter mit einem Vorsprung aufweist, auf welchen die Membran mit einem dichtenden Randbereich aufgesetzt werden kann. Das Kopfteil weist eine Dichtfläche auf, welche dichtend mit dem Dichtrand der Membran in Eingriff steht. Die einzelnen Bestandteile der Pumpe können einfach durch eine Verschlussanordnung zusammengehalten werden, welche das Kopfteil mit dem Gehäuse verbindet und so die Membran dichtend zwischen Gehäuse und Kopfteil einklemmt.A vacuum membrane pump can be produced particularly easily if the housing has a circumferential shoulder with a projection on which the membrane with a sealing edge area can be placed. The head part has a sealing surface which is sealingly engaged with the sealing edge of the membrane. The individual components of the pump can simply be held together by a closure arrangement which connects the head part to the housing and thus clamps the membrane between the housing and the head part.

Besonders vorteilhaft wirkt die Verschlussanordnung nicht direkt auf das Kopfteil, sondern auf ein Ventilelement, welches in eine Öffnung auf der dem Pumpenraum abgewandten Seite des Kopfteils eingesetzt wird. Die Verschlussanordnung übt eine Kraft auf das Ventilelement aus, welches gegen das Kopfteil gepresst wird und so die Membran zwischen dem Gehäuse und dem Kopfteil einklemmt.The closure arrangement particularly advantageously does not act directly on the head part, but rather on a valve element which is inserted into an opening on the side of the head part facing away from the pump chamber. The closure arrangement exerts a force on the valve element, which is pressed against the head part and thus clamps the membrane between the housing and the head part.

Besonders günstig ist es, wenn sich die durchgehende Öffnung des Kopfteils gegen den Pumpenraum konisch verjüngt und wenn das in die Öffnung einzusetzende Ventilelement ebenfalls einen sich nach unten konisch verjüngenden Teil aufweist. Das Ventilelement kann mit dem konischen Teil in die Öffnung eingesetzt werden, wodurch sich eine gute dichtende Verbindung ergibt. Vorteilhaft ist das Ventilelement einstückig ausgebildet. Selbstverständlich kann die Öffnung und das Dichtteil auch zylindrisch ausgebildet sein, so dass sich eine Dichtwirkung zwischen zwei zylindrischen Flächen ergibt.It is particularly expedient if the through opening of the head part tapers conically towards the pump chamber and if the valve element to be inserted into the opening likewise has a part which tapers conically downwards. The The valve element can be inserted into the opening with the conical part, resulting in a good sealing connection. The valve element is advantageously formed in one piece. Of course, the opening and the sealing part can also be cylindrical, so that there is a sealing effect between two cylindrical surfaces.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Kopfteil zwei Öffnungen auf, wobei in der einen das Einlassventil und in der anderen das Auslassventil eingesetzt werden kann.In a preferred embodiment, the head part has two openings, in which the inlet valve can be used in one and the outlet valve in the other.

In einem weiteren, bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Dichtfläche des Kopfteils in einer Ebene und wird die den Pumpenraum begrenzende Oberfläche des Kopfteils durch ein Kugelsegment gebildet.In a further preferred exemplary embodiment, the sealing surface of the head part lies in one plane and the surface of the head part delimiting the pump chamber is formed by a spherical segment.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1
einen Querschnitt durch den oberen Teil einer erfindungsgemässen Pumpe,
Figur 2
Kopfteil einer Pumpe gemäss Figur 1, mit noch nicht eingesetzten Ventilelementen,
Figur 3
Draufsicht auf das Kopfteil von Figur 2,
Figur 4
Unteransicht des Kopfteils von Figur 2, und
Figur 5
eine schematische Darstellung eines Oberteils einer Pumpe mit einer Verschlussanordnung.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings in exemplary embodiments. Show it:
Figure 1
3 shows a cross section through the upper part of a pump according to the invention,
Figure 2
Head part of a pump according to FIG. 1, with valve elements not yet inserted,
Figure 3
Top view of the head part of FIG. 2,
Figure 4
Bottom view of the head part of Figure 2, and
Figure 5
is a schematic representation of an upper part of a pump with a closure arrangement.

Eine Vakuum-Membran-Pumpe 1 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 2, einer flexiblen Membran 3 und einem Kopfteil 5. Die Membran 3 steht mit einem Randbereich 11 in dichtendem Eingriff mit einer umlaufenden Dichtfläche 6. Zwischen der Oberfläche der Membran 3 und dem Glasteil 5 wird auf diese Weise ein Pumpenraum 4 eingeschlossen. Die Membran wird durch das Kopfteil auf eine umlaufende Schulter 10 des Gehäuses 2 gepresst und eingeklemmt. Zur Erhöhung der Klemmwirkung kann die Schulter 10 einen umlaufenden Vorsprung 12 aufweisen. Die Membran ist über einen Arm 16 mit einem Exzenter und einem Motor (nicht gezeigt) verbunden. Dadurch kann die Membran in eine (gemäss Figur 1) Auf- und Abwärtsbewegung gebracht werden, wodurch das Volumen des Pumpenraums 4 periodisch reduziert und vergrössert wird.A vacuum membrane pump 1 essentially consists of a housing 2, a flexible membrane 3 and a head part 5. The membrane 3 is in sealing engagement with an edge region 11 with a circumferential sealing surface 6. Between the In this way, a pump chamber 4 is enclosed on the surface of the membrane 3 and the glass part 5. The membrane is pressed by the head part onto a circumferential shoulder 10 of the housing 2 and clamped. To increase the clamping effect, the shoulder 10 can have a circumferential projection 12. The membrane is connected via an arm 16 to an eccentric and a motor (not shown). As a result, the membrane can be brought up and down (according to FIG. 1), as a result of which the volume of the pump chamber 4 is periodically reduced and enlarged.

Das Kopfteil 5 ist aus Glas gegossen und weist auf der dem Pumpenraum 4 abgewandten Seite 7 zwei Öffnungen 8 auf, die sich durch das ganze Kopfteil 5 hindurch erstrecken. Die den Pumpenraum 4 begrenzende Innenfläche 17 des Kopfteils 5 ist vorzugsweise gekrümmt, beispielsweise in der Form eines Kugelabschnittes, sodass sich die Membran 3 in ihrer oberen Maximalposition möglichst gut der Innenfläche 17 des Kopfteils 5 anpasst. Auf diese Weise wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht, das Totvolumen der Pumpe wird minimiert.The head part 5 is cast from glass and has on the side 7 facing away from the pump chamber 4 two openings 8 which extend through the entire head part 5. The inner surface 17 of the head part 5 delimiting the pump chamber 4 is preferably curved, for example in the form of a spherical section, so that the membrane 3 in its upper maximum position adapts as well as possible to the inner surface 17 of the head part 5. In this way, high efficiency is achieved, the dead volume of the pump is minimized.

In die beiden Öffnungen 8 im Kopfteil 5 ist ein Ventilelement 9 eingesetzt. Das Ventilelement 9 weist zwei Teile 14a, 14b auf, welche in die Öffnungen 8 eingesetzt werden. Zwei Dichtscheiben 15a und 15b werden zwischen die Teile 14a resp. 14b und eine Verengung der Öffnung 8 derart eingesetzt, dass sich zwei Rückschlagventile ergeben. Auf diese Weise wird ein Einlassventil 18 und ein Auslassventil 19 gebildet. Wenn das Volumen des Pumpenraums 4 durch Hinunterbewegen der elastischen Membran 3 vergrössert wird, öffnet sich das Einlassventil 18, wobei sich das Auslassventil 19 zur selben Zeit schliesst. Wenn der Pumpenraum 4 in einem nachfolgenden Schritt durch eine Aufwärtsbewegung der Membran 3 verkleinert wird, wird das Einlassventil 18 geschlossen und das im Pumpenraum 4 enthaltene Gas durch das Auslassventil 19 ausgestossen. Durch die Wiederholung dieser Schritte wird in einem, mit dem Einlassventil 18 verbundenen Gefäss ein Vakuum erzeugt.A valve element 9 is inserted into the two openings 8 in the head part 5. The valve element 9 has two parts 14a, 14b which are inserted into the openings 8. Two sealing washers 15a and 15b are between the parts 14a and. 14b and a narrowing of the opening 8 in such a way that there are two check valves. In this way, an inlet valve 18 and an outlet valve 19 are formed. When the volume of the pump chamber 4 is increased by moving the elastic membrane 3 down, the inlet valve 18 opens, the outlet valve 19 closing at the same time. If the pump chamber 4 is reduced in a subsequent step by an upward movement of the membrane 3, the inlet valve 18 is closed and the gas contained in the pump chamber 4 is expelled through the outlet valve 19. By repeating these steps, in generates a vacuum in a vessel connected to the inlet valve 18.

In Figur 2 ist das Kopfteil 5 und das Ventilelement 9 ohne Membran und Gehäuse dargestellt. Die Öffnungen 8 des Kopfteils 5 verjüngen sich konisch gegen den Pumpenraum und haben an ihrem unteren Ende eine umlaufende Flanke 20. Diejenige Öffnung, welche zur Aufnahme des Auslassventils 19 bestimmt ist, kann zusätzlich auf der Flanke 20 eine umlaufende Rippe zur Erhöhung der Dichtwirkung aufweisen. Die beiden Teile 14a, 14b des Ventilelements 9 verjüngen sich ebenfalls konisch nach unten und weisen solche Dimensionen auf, dass sie passgenau in die Öffnungen 8 des Kopfteils 5 passen. Dasjenige Teil, welches das Einlassventil bildet, ist an seinem Unterrand ausserdem mit einem umlaufenden Vorsprung zur Erhöhung der Dichtwirkung versehen. Je eine Dichtungsscheibe 15 wird zwischen die umlaufende Flanke 20 der Öffnung 8 und den unteren Rand der Teile 14a, 14b eingesetzt. Die Dimensionen der Teile 14a, 14b sind derart gewählt, dass die Dichtungsscheiben 15 nicht zwischen der Flanke und dem unteren Rand der Teile eingeklemmt werden, sondern sich auf einer gewissen Distanz frei bewegen können. Beim Vergrössern des Pumpenraums 4 liegt die Dichtscheibe 15a auf der Flanke 20 nicht dichtend auf, während die Dichtscheibe 15b dichtend auf den umlaufenden Vorsprung der Flanke 20 gepresst wird. Beim Verkleinern des Pumpenraums 4 wird die Dichtscheibe 15a dichtend gegen den umlaufenden Vorsprung des Teils 14a gepresst, während die Dichtscheibe 15b nicht dichtend mit dem unteren Rand des Teils 14b in Eingriff steht.In Figure 2, the head part 5 and the valve element 9 is shown without a membrane and housing. The openings 8 of the head part 5 taper conically towards the pump chamber and have a circumferential flank 20 at their lower end. The opening which is intended for receiving the outlet valve 19 can additionally have a circumferential rib on the flank 20 to increase the sealing effect. The two parts 14a, 14b of the valve element 9 likewise taper conically downward and have dimensions such that they fit into the openings 8 of the head part 5 with a precise fit. The part that forms the inlet valve is also provided on its lower edge with a circumferential projection to increase the sealing effect. One sealing washer 15 is inserted between the circumferential flank 20 of the opening 8 and the lower edge of the parts 14a, 14b. The dimensions of the parts 14a, 14b are chosen such that the sealing disks 15 are not clamped between the flank and the lower edge of the parts, but can move freely over a certain distance. When the pump chamber 4 is enlarged, the sealing disk 15a does not lie on the flank 20 in a sealing manner, while the sealing disk 15b is pressed in a sealing manner on the circumferential projection of the flank 20. When the pump chamber 4 is made smaller, the sealing disk 15a is pressed in a sealing manner against the circumferential projection of the part 14a, while the sealing disk 15b is not sealingly engaged with the lower edge of the part 14b.

Zur Erhöhung ihrer mechanischen Festigkeit ist die Membran 3 mit einem festen Kern (nicht gezeigt) verstärkt und/oder sie weist Rippen auf, welche für eine bessere Verbindung zwischen Arm 16 und der eigentlichen Membran 3 sorgen. Die Membran 3 weist gute elastische Eigenschaften auf und ist zur Verbesserung der chemischen Eigenschaften beschichtet oder oberflächenbehandelt.To increase its mechanical strength, the membrane 3 is reinforced with a solid core (not shown) and / or it has ribs which ensure a better connection between the arm 16 and the actual membrane 3. The membrane 3 has good elastic properties and is coated or surface-treated to improve the chemical properties.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf das Kopfteil 5. Die beiden Öffnungen 8 sind durchgehend, verjüngen sich konisch nach unten und weisen am unteren Rand eine umlaufende Flanke 20 auf. Die ganze Geometrie der Pumpe ist vorzugsweise kreisförmig gewählt. Dies ist insbesondere in Hinblick auf die mechanische Belastung der Membran günstig.Figure 3 shows a plan view of the head part 5. The two openings 8 are continuous, taper conically downward and have a circumferential flank 20 at the lower edge. The entire geometry of the pump is preferably chosen to be circular. This is particularly advantageous with regard to the mechanical stress on the membrane.

Figur 4 zeigt eine Unteransicht eines Kopfteils 5. Die dem Pumpenraum 4 zugewandte Innenfläche 17 ist gewölbt und das Kopfteil 5 weist an seinem Rand eine umlaufende Dichtfläche 6 auf.FIG. 4 shows a bottom view of a head part 5. The inner surface 17 facing the pump chamber 4 is curved and the head part 5 has a circumferential sealing surface 6 at its edge.

Die in Figur 1 gezeigte Pumpe besteht im wesentlichen aus vier Teilen, welche dichtend zusammengefügt sind. Zum Erzielen der für die Dichtung erforderlichen Presskraft wird eine Verschlussanordnung 13 verwendet, welche einerseits mit dem Gehäuse 2 verbunden ist und andererseits zur Ausübung einer Kraft auf das Ventilelement 9 konstruiert ist. Figur 5 zeigt schematisch den oberen Teil einer Membran-Pumpe mit einem Gehäuse 2, einer Membran 3, einem Kopfteil 5, einem Ventilelement 9 und einem Pumpenraum 4. Die Verschlussanordnung 13 ist fest mit dem Gehäuse 2 verbunden und weist Mittel 21 zum Ausüben einer axialen Kraft auf das Ventilelement 9 auf. Die ganze Pumpenanordnung wird auf diese Weise durch beispielsweise eine Schraube zusammengepresst. Die Vorteile, welche sich dabei bei der Herstellung und bei der Reinigung ergeben, sind offensichtlich.The pump shown in Figure 1 consists essentially of four parts which are sealingly joined together. To achieve the pressing force required for the seal, a closure arrangement 13 is used, which is connected on the one hand to the housing 2 and on the other hand is designed to exert a force on the valve element 9. FIG. 5 schematically shows the upper part of a diaphragm pump with a housing 2, a diaphragm 3, a head part 5, a valve element 9 and a pump chamber 4. The closure arrangement 13 is firmly connected to the housing 2 and has means 21 for exerting an axial one Force on the valve element 9. The entire pump arrangement is pressed together in this way, for example by a screw. The advantages of manufacturing and cleaning are obvious.

Claims (14)

Kopfteil (5) für eine Vakuum-Membran-Pumpe (1) mit einem Pumpengehäuse (2), einer Membran (3) und einem Pumpenraum (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (5) ein Gussteil aus Glas ist, das den Pumpenraum (4) einseitig begrenzt, das eine Dichtfläche (6) zur Bildung eines Dichteingriffs mit der Membran (3) aufweist und das auf der dem Pumpenraum (4) abgewandten Seite (7) wenigstens eine durchgehende Öffnung (8) zur Aufnahme eines Ventilelements (9) aufweist.Head part (5) for a vacuum diaphragm pump (1) with a pump housing (2), a diaphragm (3) and a pump chamber (4), characterized in that the head part (5) is a cast part made of glass, which the Pump chamber (4) limited on one side, which has a sealing surface (6) for forming a sealing engagement with the membrane (3) and which has at least one through opening (8) on the side (7) facing away from the pump chamber (4) for receiving a valve element ( 9). Kopfteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnungen (8) gegen den Pumpenraum (4) konisch verjüngen.Head part according to claim 1, characterized in that the openings (8) taper conically towards the pump chamber (4). Kopfteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (5) zwei Öffnungen (8) aufweist.Head part according to one of claims 1 or 2, characterized in that the head part (5) has two openings (8). Kopfteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (9) einteilig ist und zwei sich konisch nach unten verjüngende Teile (14a, 14b) aufweist.Head part according to one of claims 1 to 3, characterized in that the valve element (9) is in one piece and has two parts (14a, 14b) tapering conically downwards. Kopfteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (6) in einer Ebene liegt.Head part according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sealing surface (6) lies in one plane. Kopfteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Pumpenraum (4) zugewandte Innenfläche (17) gewölbt ist.Head part according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inner surface (17) facing the pump chamber (4) is curved. Vakuum-Membran-Pumpe (1) mit einem Gehäuse (2), einem Kopfteil (5), einer zwischen dem Gehäuse (2) und dem Kopfteil (5) angeordneten Membran (3), und einem Pumpenraum (4), welcher einseitig durch das Kopfteil (5) und auf der anderen Seite durch die Membran (3) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (5) ein Gussteil aus Glas ist, welches eine Dichtfläche (6) zur Bildung eines Dichteingriffs mit der Membran (3) aufweist, und welches auf der dem Pumpenraum (4) abgewandten Seite (7) wenigstens eine durchgehende Öffnung (8) zur Aufnahme eines Ventilelements (9) aufweist.Vacuum membrane pump (1) with a housing (2), a head part (5), a membrane (3) arranged between the housing (2) and the head part (5), and a pump chamber (4), which is delimited on one side by the head part (5) and on the other side by the membrane (3), characterized in that the head part (5) is a cast part made of glass, which has a sealing surface (6) to form a Has sealing engagement with the membrane (3), and which on the side facing away from the pump chamber (4) (7) has at least one through opening (8) for receiving a valve element (9). Vakuum-Membran-Pumpe (1) mit einem Gehäuse (2), einem Kopfteil (5), einer zwischen dem Gehäuse (2) und dem Kopfteil (5) angeordneten Membran (3), und einem Pumpenraum (4), welcher einseitig durch das Kopfteil (5) und auf der anderen Seite durch die Membran (3) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine umlaufende Schulter (10) mit einem ringförmigen Vorsprung (12) aufweist, welcher dichtend mit dem Dichtrand (11) der Membran (3) in Eingriff steht, und dass das Kopfteil (5) mit einer Dichtfläche (6) dichtend mit dem Dichtrand (11) der Membran (3) in Eingriff steht, wobei die Vakuum-Membran-Pumpe (1) eine Verschlussanordnung (13) aufweist, welche das Kopfteil (5) mit seiner Dichtfläche (6) gegen den Dichtrand (9) der Membran (3) gegen die Schulter (10) des Gehäuses (2) presst.Vacuum diaphragm pump (1) with a housing (2), a head part (5), a diaphragm (3) arranged between the housing (2) and the head part (5), and a pump chamber (4) which passes through on one side the head part (5) and on the other side is delimited by the membrane (3), characterized in that the housing (2) has a circumferential shoulder (10) with an annular projection (12) which seals with the sealing edge (11 ) of the membrane (3), and that the head part (5) with a sealing surface (6) sealingly engages with the sealing edge (11) of the membrane (3), the vacuum membrane pump (1) Has closure arrangement (13), which presses the head part (5) with its sealing surface (6) against the sealing edge (9) of the membrane (3) against the shoulder (10) of the housing (2). Pumpe nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnungen (8) gegen den Pumpenraum (4) konisch verjüngen.Pump according to one of claims 7 or 8, characterized in that the openings (8) taper conically towards the pump chamber (4). Pumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (5) zwei Öffnungen (8) aufweist.Pump according to one of claims 7 to 9, characterized in that the head part (5) has two openings (8). Pumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (9) einteilig ist und zwei sich konisch nach unten verjüngende Teile (14a, 14b) aufweist.Pump according to one of claims 7 to 10, characterized in that the valve element (9) is in one piece and two parts (14a, 14b). Pumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (6) in einer Ebene liegt.Pump according to one of claims 7 to 11, characterized in that the sealing surface (6) lies in one plane. Pumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Pumpenraum (4) zugewandte Innenfläche (17) gewölbt ist.Pump according to one of claims 7 to 12, characterized in that the inner surface (17) facing the pump chamber (4) is curved. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussanordnung (13) in Wirkeingriff mit einem Ventilelement (9) steht, welches in eine Öffnung (8) auf der dem Pumpenraum (4) abgewandten Seite (7) des Kopfteils (5) eingesetzt wird, wobei das Ventilelement (9) gegen das Kopfteil (5), das Kopfteil (5) gegen die Membran (3), und die Membran (3) gegen die Schulter (10) des Gehäuses (2) gepresst ist.Pump according to claim 8, characterized in that the closure arrangement (13) is in operative engagement with a valve element (9) which is inserted into an opening (8) on the side (7) of the head part (5) facing away from the pump chamber (4) , wherein the valve element (9) is pressed against the head part (5), the head part (5) against the membrane (3), and the membrane (3) against the shoulder (10) of the housing (2).
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