EP1134414A2 - Membrane clamping avoiding deformation - Google Patents
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- EP1134414A2 EP1134414A2 EP01105805A EP01105805A EP1134414A2 EP 1134414 A2 EP1134414 A2 EP 1134414A2 EP 01105805 A EP01105805 A EP 01105805A EP 01105805 A EP01105805 A EP 01105805A EP 1134414 A2 EP1134414 A2 EP 1134414A2
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
- F04B43/06—Pumps having fluid drive
- F04B43/067—Pumps having fluid drive the fluid being actuated directly by a piston
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- 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
- F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
- F05C2225/04—PTFE [PolyTetraFluorEthylene]
Definitions
- the invention relates to a diaphragm pump according to the preamble of the claim 1.
- the membrane as the central Element fulfills the double function as a static seal and displacer in Form of an elastic pumping chamber wall.
- the static membrane seal is the Basis for the hermetic tightness of diaphragm pumps.
- the membrane also transfers the oscillating stroke movement of a drive to the one to be conveyed Fluid, which not only stimulates pulsation, but also interaction comes about with the fluid masses in the piping system.
- the oscillating movement becomes a Drive element via a hydraulic master, which comprises a hydraulic fluid, transferred to the membrane.
- the hydraulically driven membrane works always pressure balanced and only has to endure deflection stresses.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- Usual membrane constructions are pure PTFE membranes with a rotationally symmetrical shaft contour or flat contour and PTFE as a protective layer on elastomer membranes.
- PTFE PTFE
- the limit for the use of PTFE as a membrane for membrane pumps is currently at a delivery pressure of 350 bar and a temperature of 150 ° C
- the reasons for these limits are the insufficient cold flow resistance and sealing pressure of the PTFE in the membrane clamping.
- the components between which the membranes are clamped are, namely pump body and diaphragm drive housing through which Pressure changes in the pump become deformed, resulting in some "breathing" in the fixation results.
- This term "breathing” denotes one in the operation of the Diaphragm pump, if necessary, periodically decreasing contact pressure between the pump cover and the pump housing in the clamping area the membrane. With increasing pressure and increasing size increases breathing too.
- the invention is therefore based on the object of a diaphragm pump of the above.
- Art to make available which the above Disadvantages eliminated and even with higher ones Delivery pressures and higher operating temperature can be used, the membrane clamping should be as breathless as possible or breathing is balanced.
- the diaphragm pump according to the invention are between the pump cover and Pump housing an insert part that limits the delivery space on the pump cover side and / or a pump housing side delimiting the hydraulic space Insert part provided, the membrane on its peripheral edge between the insert and the pump housing or the pump cover or is clamped between the insert parts.
- This design has the advantage that the diaphragm pump is also suitable for high pressures, for example above 350 bar, and for higher temperatures, for example above 150 ° C, is suitable because on the one hand the pressure support and the membrane clamping are arranged separately from each other and on the other hand the two insert parts are arranged pressure-balanced so that occurring pressures between Pump cover and pump housing have no significant influence on the diaphragm clamping exercise. This achieves "breathable" membrane clamping. Furthermore, the diaphragm clamping is independent of the size of the pump head.
- the insert part on the pump cover expediently has a first channel, which with the pump chamber formed by the pump cover insert connects a delivery channel formed in the pump cover, and a second Channel on which the delivery chamber formed by the pump cover-side insert connects with a suction channel formed in the pump cover.
- the pump cover and pump housing have Fastening means such that the pump cover and the pump housing are connected to one another in a pressure-supported manner and at the same time the two insert parts the membrane between them are pressed against each other.
- the insert parts are expediently arranged and designed such that they strike directly against each other in a radial area around the membrane clamping.
- the insert parts form together with the pump cover or the pump housing sealing points.
- the membrane has a predetermined pressure force clamped between the pump cover and the pump housing in such a way that the pressure in the area of the membrane clamping below the yield point of the Membrane material is.
- At least one elastic component is provided, which is designed in such a way that there are reductions in the pressure force occurring in the operation of the diaphragm pump in the clamping area of the membrane between the pump cover and the Pump housing compensates elastically.
- This allows the sealing pressure acts on the membrane, set defined.
- membranes e.g. made of PTFE particularly important because on the one hand a minimum pressure to maintain the Tightness is necessary and on the other hand limits the maximum permissible pressure is.
- the two insert parts are opposite the pump cover and the Pump housing sealed in such a way that both sealing points on one and the same diameter are arranged. It is advantageous if the diameter of the two sealing points in relation to the diameter of the clamping point the membrane is equal to or larger to largely balanced pressure ratios to reach on both sides of the inserts. This allows a "breathable" Achieve membrane clamping and a reliable and reliable Achieve membrane seal.
- This design has the advantage that the diaphragm pump is also suitable for high pressures, for example above 350 bar, and for higher temperatures, for example above 150 ° C, is suitable because deformations of Pump cover and pump housing, which lead to a decrease in the contact pressure lead in the clamping area, are effectively balanced. At the same time may become insufficient under certain operating conditions Cold flow resistance and sealing pressure of the membrane material are compensated.
- the arrangement according to the invention increases the elasticity of the Membrane in the clamping area, so that the minimum pressure required for tightness in the clamping area of the membrane, even if it is deformed in the clamping area involved components is retained. That provided according to the invention elastic component is used to compensate for fluctuations in the contact pressure in the clamping area of the membrane.
- the elastic reserves of a membrane package are increased in that the Diaphragm comprises two or more layers of material, at least one elastic Component is arranged between at least two layers.
- the elastic Component for example, as an elastic intermediate layer or as an elastic one Intermediate ring formed.
- the elastic component extends over the entire circumference the membrane.
- the elastic component can be arranged on one side or on both sides of the membrane his.
- the elastic component comprises a or several elastomer o-rings.
- the elastic component is used as a lip seal educated.
- the elastic component is an integral part for simple and quick assembly Part of the membrane.
- the membrane is expediently made of PTFE or PE or alternatively of one Elastomer with a protective layer made of PTFE.
- the diaphragm pump shown comprises a diaphragm 10, which separates a delivery chamber 12 from a hydraulic chamber 14.
- a piston 16 As a drive a piston 16 is provided, which is in operation around a constant piston center position oscillates. The oscillating movement of the piston 16 is controlled by a Hydraulic fluid in the hydraulic chamber 14 and one possibly connected to the membrane 10 Piston 40 transferred to the membrane 10, which has a corresponding oscillates around a central position. That way Fluid sucked in via the inlet valve 18 and a suction channel 20 of the diaphragm pump and discharged via the outlet valve 22 and via a delivery channel 24.
- the membrane 10 is between a pump cover 26 and a pump housing 28 clamped in a predetermined radial clamping area 30.
- a pump cover-side insert part delimiting the delivery space 12 provided between the pump cover 26 and the pump housing 28 are arranged and clamp the membrane 10 in the radial clamping area 30.
- the cover of the diaphragm pump is in one Pressure-absorbing pump cover 26 and the one that forms the membrane clamping insert part 34 on the pump cover side.
- the housing is the Diaphragm pump in the pressure-receiving pump housing 28 and that the pump housing-side insert part 32 forming the membrane clamping.
- the pressure is supported between the pump cover 26 and the pump housing 28 separated from the membrane clamping, so that occurring pressures no longer cause deformations or pressure fluctuations in the area of the membrane clamping 30 and thus to "breathing" in the area of the membrane clamping being able to lead.
- the insert parts 32, 34 radially strike the membrane clamping 30 to each other, which has the advantage of a metal-metal stop around the membrane clamping 30 yields around. Together with the pump components 26, 28 the insert parts 32, 34 form two sealing points arranged radially at the same point 42 out.
- the sealing points 42 are at least the same or a larger one Diameter arranged as the clamping point 30 of the membrane 10. Die Membrane clamping 30 is thus completely surrounded by pressure and therefore with a suitable position of the sealing point 42 relative to the membrane clamping 30 "breathless".
- the pump cover insert 34 has a first channel 36 on which the delivery chamber formed by the pump cover insert 34 12 connects to the delivery channel 24 formed in the pump cover 26.
- the insert part 34 on the pump cover also has a second channel 38, which the delivery chamber 12 formed by the pump cover-side insert part 34 connects the suction channel 20 formed in the pump cover 26.
- a corresponding recess in the area of the membrane clamping 30 for Inserting the membrane 10 is dimensioned such that only a predetermined one Part of the pressure force acting between the insert parts 32, 34 also on the Membrane 10 in membrane clamping 30 acts.
- the metallic one requires Sealing point 42 comparatively high surface pressures, which are additionally caused by a crowned contour of the inserts 32, 34 can be supported.
- the membrane clamping 30 when using PTFE membranes because of Flowability and deformability of the material PTFE only limited surface pressures to.
- the "breathing" is balanced by the pressure Membrane clamping 30 largely eliminated with the aid of the inserts 32, 34. This enables pressure ranges to be developed that were previously only diaphragm pumps with metal membranes were reserved.
- the clamping area 30 additionally includes to the membrane 10, an elastic element 46 is arranged, as an example 2 to 5 can be seen.
- This elastic element 46 is like "breathing" in Clamping area 30 at any time and provides the necessary for the tightness Pressing safe. This means that even with high pressure and temperature loads, which about the permissible loads of known diaphragm pumps go out, a sufficient surface pressure of the membrane clamping 30th guaranteed.
- the membrane clamping designed according to the invention thus acts as a compensation for elasticity, since in the clamping area 38 of the membrane 10, the elastic component 40 is provided.
- the lip ring 46 is in one piece formed with the membrane 10 so that when the membrane 10 the elastic component 46 is automatically arranged in the clamping area 30 and is mounted.
- the elastic component is an elastomer O-ring 48 formed and around the entire circumference in the clamping area 30 arranged.
- the membrane 10 has two material layers 50, 52, between which an intermediate space 54 is formed, for example in fluid-conducting connection with a diaphragm rupture sensor, not shown stands.
- the elastic component is in this case an intermediate ring or intermediate layer 56 formed and in the clamping area 30 between the material layers 50, 52 of the Membrane 10 arranged.
- the membrane 10 is, so to speak "floating" stored.
- the diaphragm rupture sensor is the intermediate ring or the intermediate layer 56 designed as a fabric.
- the diaphragm rupture sensor registers the liquid entering the gap 54 through the membrane rupture, which penetrates through the tissue gaps to the membrane rupture sensor.
- 44 designates the center of the membrane 10, which at the same time is to be regarded as an axis of rotational symmetry.
- the elastic component can be used to achieve the desired elasticity compensation 46 also in the form of at least one or more axially effective profile rings be trained.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a diaphragm pump according to the preamble of the claim 1.
Wachsende Umweltschutzforderungen verbunden mit strengen Gesetzesauflagen können künftig meist nur mit hermetisch dichten Prozeßanlagen erfüllt werden. Leckfreie Fluidarbeitsmaschinen, wie beispielsweise Pumpen und Verdichter, sind dabei von großer Bedeutung. Besonders für die Förderung toxischer, gefährlicher, belästigender, empfindlicher, abrasiver, korrosiver Fluide sowie für aseptische Bedingungen sind Membranpumpen eine optimale Lösung. Die Membran als zentrales Element erfüllt die Doppelfunktion als statische Dichtung und Verdränger in Form einer elastischen Förderraumwand. Die statische Membrandichtung ist die Grundlage für die hermetische Dichtheit von Membranpumpen. Die Membran überträgt ferner die oszillierende Hubbewegung eines Antriebs auf das zu fördernde Fluid, wodurch nicht nur die pulsierende Förderung, sondern auch eine Interaktion mit den Fluidmassen im Rohrleitungssystem zustande kommt. Bei Membranpumpen mit hydraulischem Membranantrieb wird die oszillierende Bewegung eines Antriebsorgans über eine Hydraulikvorlage, welche ein Hydraulikfluid umfaßt, auf die Membran übertragen. Die hydraulisch angetriebene Membran arbeitet stets druckausgeglichen und muß nur Auslenkungsbeanspruchungen ertragen. Growing environmental requirements combined with strict legal requirements can mostly only be fulfilled with hermetically sealed process systems in the future. Leak-free fluid working machines such as pumps and compressors are of great importance. Especially for the promotion of toxic, dangerous, annoying, sensitive, abrasive, corrosive fluids as well as for aseptic conditions diaphragm pumps are an optimal solution. The membrane as the central Element fulfills the double function as a static seal and displacer in Form of an elastic pumping chamber wall. The static membrane seal is the Basis for the hermetic tightness of diaphragm pumps. The membrane also transfers the oscillating stroke movement of a drive to the one to be conveyed Fluid, which not only stimulates pulsation, but also interaction comes about with the fluid masses in the piping system. For diaphragm pumps with hydraulic diaphragm drive, the oscillating movement becomes a Drive element via a hydraulic master, which comprises a hydraulic fluid, transferred to the membrane. The hydraulically driven membrane works always pressure balanced and only has to endure deflection stresses.
In der Membranpumpentechnik hat sich PTFE (Polytetrafluorethylen) wegen seiner hervorragenden chemischen Beständigkeit und der guten physikalischen Eigenschaften zum Standardmaterial für Membranen entwickelt. Übliche Membrankonstruktionen sind reine PTFE-Membranen mit rotationssymmetrischer Wellenkontur oder flacher Kontur sowie PTFE als Schutzschicht auf Elastomermembranen.In diaphragm pump technology, PTFE (polytetrafluoroethylene) has become popular because of its excellent chemical resistance and good physical properties developed as the standard material for membranes. Usual membrane constructions are pure PTFE membranes with a rotationally symmetrical shaft contour or flat contour and PTFE as a protective layer on elastomer membranes.
Die Grenze für die Verwendung von PTFE als Membran für Membranpumpen liegt derzeit bei einem Förderdruck von 350 bar und einer Temperatur von 150° C. Die Gründe für diese Grenzen sind die darüber hinaus nicht mehr ausreichende Kaltflußfestigkeit und Dichtpressung des PTFE in der Membraneinspannung. Hinzu kommt noch die Tatsache, daß die Bauteile, zwischen denen die Membranen eingespannt sind, nämlich Pumpenkörper und Membranantriebsgehäuse, durch den Druckwechsel in der Pumpe deformiert werden, woraus ein gewisses "Atmen" in der Einspannung resultiert. Dieser Begriff "Atmen" bezeichnet eine im Betrieb der Membranpumpe ggf. periodisch immer wiederkehrende Abnahme des Anpreßdruckes zwischen dem Pumpendeckel und dem Pumpengehäuse im Einspannbereich der Membran. Mit zunehmendem Druck und zunehmender Baugröße nimmt das Atmen zu. Das Potential zum Elastizitätsausgleich durch die Membran ist jedoch sehr beschränkt, so daß dadurch ebenfalls eine Grenze für Druck und Baugrößensteigerung gegeben ist. Ferner ist der immer wiederkehrende Belastungswechsel der Membran durch das Atmen eine starke mechanische Belastung bzw. dynamische Wechselbeanspruchung und führt nach entsprechender Zeit zu einer Ermüdung des Membranwerkstoffes und letztlich zu einer Zerstörung der Membran. Dieser Wirkmechanismus ist bisher in dieser Form noch nicht erkannt worden.The limit for the use of PTFE as a membrane for membrane pumps is currently at a delivery pressure of 350 bar and a temperature of 150 ° C The reasons for these limits are the insufficient cold flow resistance and sealing pressure of the PTFE in the membrane clamping. in addition comes the fact that the components between which the membranes are clamped are, namely pump body and diaphragm drive housing through which Pressure changes in the pump become deformed, resulting in some "breathing" in the fixation results. This term "breathing" denotes one in the operation of the Diaphragm pump, if necessary, periodically decreasing contact pressure between the pump cover and the pump housing in the clamping area the membrane. With increasing pressure and increasing size increases breathing too. However, the potential for elastic compensation through the membrane is very limited, so that this also places a limit on pressure and size increase given is. Furthermore, the recurring change in stress the membrane is subject to strong mechanical stress or dynamic alternating stress and leads to a Fatigue of the membrane material and ultimately destruction of the membrane. This mechanism of action has not yet been recognized in this form.
Insbesondere bei großen Membranpumpenköpfen ergibt sich ein besonders starkes "Atmen" was zu frühzeitiger Ermüdung des Werkstoffes der Membran, beispielsweise PTFE, in der Membraneinspannung und zu entsprechenden Membranbrüchen bzw. Undichtigkeiten führt. Particularly large diaphragm pump heads result in a particularly strong one "Breathe" resulting in premature fatigue of the membrane material, for example PTFE, in the membrane clamping and to corresponding membrane breaks or leaks.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe der o.g. Art zur Verfügung zu stellen, welche die o.g. Nachteile beseitigt und auch bei höheren Förderdrücken und höherer Betriebstemperatur einsetzbar ist, wobei die Membraneinspannung möglichst atmungsfrei ausgebildet sein soll bzw. die Atmung ausgeglichen wird.The invention is therefore based on the object of a diaphragm pump of the above. Art to make available which the above Disadvantages eliminated and even with higher ones Delivery pressures and higher operating temperature can be used, the membrane clamping should be as breathless as possible or breathing is balanced.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.This object is achieved by the invention characterized in that in claim 1 Features resolved. Advantageous configurations result from the others Claims.
Bei der erfindungsgemäßen Membranpumpe sind zwischen Pumpendeckel und Pumpengehäuse ein den Förderraum begrenzendes pumpendeckelseitiges Einsatzteil und/oder ein den Hydraulikraum begrenzendes pumpengehäuseseitiges Einsatzteil vorgesehen, wobei die Membran an ihrem umlaufenden Rand zwischen dem Einsatzteil und dem Pumpengehäuse bzw. dem Pumpendeckel oder zwischen den Einsatzteilen eingespannt ist.In the diaphragm pump according to the invention are between the pump cover and Pump housing an insert part that limits the delivery space on the pump cover side and / or a pump housing side delimiting the hydraulic space Insert part provided, the membrane on its peripheral edge between the insert and the pump housing or the pump cover or is clamped between the insert parts.
Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß die Membranpumpe auch für hohe Drücke, beispielsweise oberhalb 350 bar, und für höhere Temperaturen, beispielsweise über 150° C, geeignet ist, da einerseits die Druckabstützung und die Membraneinspannung voneinander getrennt angeordnet sind und andererseits die beiden Einsatzteile druckausgeglichen angeordnet sind, so daß auftretende Drücke zwischen Pumpendeckel und Pumpengehäuse keinen wesentlichen Einfluß auf die Membraneinspannung ausüben. Dies erzielt eine "atmungsfreie" Membraneinspannung. Ferner ist die Membraneinspannung unabhängig von der Größe des Pumpenkopfes.This design has the advantage that the diaphragm pump is also suitable for high pressures, for example above 350 bar, and for higher temperatures, for example above 150 ° C, is suitable because on the one hand the pressure support and the membrane clamping are arranged separately from each other and on the other hand the two insert parts are arranged pressure-balanced so that occurring pressures between Pump cover and pump housing have no significant influence on the diaphragm clamping exercise. This achieves "breathable" membrane clamping. Furthermore, the diaphragm clamping is independent of the size of the pump head.
Zweckmäßigerweise weist das pumpendeckelseitige Einsatzteil einen ersten Kanal, welcher den vom pumpendeckelseitigen Einsatzteil gebildeten Förderraum mit einem im Pumpendeckel ausgebildeten Förderkanal verbindet, sowie einen zweiten Kanal auf, welcher den vom pumpendeckelseitigen Einsatzteil gebildeten Förderraum mit einem im Pumpendeckel ausgebildeten Saugkanal verbindet. The insert part on the pump cover expediently has a first channel, which with the pump chamber formed by the pump cover insert connects a delivery channel formed in the pump cover, and a second Channel on which the delivery chamber formed by the pump cover-side insert connects with a suction channel formed in the pump cover.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen Pumpendeckel und Pumpengehäuse Befestigungsmittel derart auf, daß der Pumpendeckel und das Pumpengehäuse druckabgestützt miteinander verbunden sind und gleichzeitig die beiden Einsatzteile die Membran zwischen sich einspannend aneinander gedrückt sind.In a preferred embodiment, the pump cover and pump housing have Fastening means such that the pump cover and the pump housing are connected to one another in a pressure-supported manner and at the same time the two insert parts the membrane between them are pressed against each other.
Zweckmäßigerweise sind die Einsatzteile derart angeordnet und ausgebildet, daß sie in einem radialen Bereich um die Membraneinspannung direkt aneinander anschlagen. Hierbei bilden die Einsatzteile zusammen mit dem Pumpendeckel bzw. dem Pumpengehäuse Dichtstellen aus. Bevorzugt sind zwischen den Einsatzteilen und dem Pumpendeckel bzw. dem Pumpengehäuse Kanäle oder Freidrehungen derart angeordnet, daß sich der Druck bis zu den Dichtstellen ausbreitet.The insert parts are expediently arranged and designed such that they strike directly against each other in a radial area around the membrane clamping. Here, the insert parts form together with the pump cover or the pump housing sealing points. Are preferred between the insert parts and the pump cover or the pump housing channels or free rotations arranged so that the pressure spreads to the sealing points.
In besonders vorteilhafter Weise ist die Membran mit einer vorbestimmten Andruckkraft zwischen Pumpendeckel und Pumpengehäuse derart eingespannt, daß die Pressung im Bereich der Membraneinspannung unterhalb der Fließgrenze des Membranwerkstoffes liegt.In a particularly advantageous manner, the membrane has a predetermined pressure force clamped between the pump cover and the pump housing in such a way that the pressure in the area of the membrane clamping below the yield point of the Membrane material is.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist im Einspannbereich zusätzlich wenigstens ein elastisches Bauteil vorgesehen, welches derart ausgebildet ist, daß es im Betrieb der Membranpumpe auftretende Verringerungen der Andruckkraft im Einspannbereich der Membran zwischen dem Pumpendeckel und dem Pumpengehäuse elastisch ausgleicht. Dadurch läßt sich die Dichtpressung, die auf die Membran wirkt, definiert einstellen. Dies ist für Membranen z.B. aus PTFE besonders wichtig, da einerseits eine Mindestpressung zur Aufrechterhaltung der Dichtheit notwendig ist und andererseits die maximal zulässige Pressung begrenzt ist.In a preferred development of the invention, additional is in the clamping area at least one elastic component is provided, which is designed in such a way that there are reductions in the pressure force occurring in the operation of the diaphragm pump in the clamping area of the membrane between the pump cover and the Pump housing compensates elastically. This allows the sealing pressure acts on the membrane, set defined. This is for membranes e.g. made of PTFE particularly important because on the one hand a minimum pressure to maintain the Tightness is necessary and on the other hand limits the maximum permissible pressure is.
Gleichzeitig sind die beiden Einsatzteile gegenüber dem Pumpendeckel bzw. dem Pumpengehäuse in der Weise abgedichtet, daß beide Dichtstellen auf ein und demselben Durchmesser angeordnet sind. Dabei ist von Vorteil, wenn der Durchmesser der beiden Dichtstellen in Relation zum Durchmesser der Einspannstelle der Membran gleich oder größer ist, um weitgehend ausgeglichene Druckverhältnisse auf beiden Seiten der Einsatzstücke zu erreichen. Damit läßt sich eine "atmungsfreie" Membraneinspannung erreichen und eine zuverlässige und funktionssichere Membrandichtung erzielen.At the same time, the two insert parts are opposite the pump cover and the Pump housing sealed in such a way that both sealing points on one and the same diameter are arranged. It is advantageous if the diameter of the two sealing points in relation to the diameter of the clamping point the membrane is equal to or larger to largely balanced pressure ratios to reach on both sides of the inserts. This allows a "breathable" Achieve membrane clamping and a reliable and reliable Achieve membrane seal.
Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß die Membranpumpe auch für hohe Drücke, beispielsweise oberhalb 350 bar, und für höhere Temperaturen, beispielsweise über 150° C, geeignet ist, da in diesem Bereich auftretende Deformierungen von Pumpendeckel und Pumpengehäuse, welche zu einer Abnahme des Anpreßdrukkes im Einspannbereich führen würden, wirksam ausgeglichen sind. Gleichzeitig wird eine bei bestimmten Betriebsbedingungen evtl. nicht mehr ausreichende Kaltflußfestigkeit und Dichtpressung des Membranwerkstoffes kompensiert. Mit anderen Worten erhöht die erfindungsgemäße Anordnung die Elastizität der Membran im Einspannbereich, so daß die für die Dichtheit erforderliche Mindestpressung im Einspannbereich der Membran auch bei Verformung der im Einspannbereich beteiligten Bauteile erhalten bleibt. Das erfindungsgemäß vorgesehen elastische Bauteil dient der Kompensation von Schwankungen des Anpreßdruckes im Einspannbereich der Membran.This design has the advantage that the diaphragm pump is also suitable for high pressures, for example above 350 bar, and for higher temperatures, for example above 150 ° C, is suitable because deformations of Pump cover and pump housing, which lead to a decrease in the contact pressure lead in the clamping area, are effectively balanced. At the same time may become insufficient under certain operating conditions Cold flow resistance and sealing pressure of the membrane material are compensated. With In other words, the arrangement according to the invention increases the elasticity of the Membrane in the clamping area, so that the minimum pressure required for tightness in the clamping area of the membrane, even if it is deformed in the clamping area involved components is retained. That provided according to the invention elastic component is used to compensate for fluctuations in the contact pressure in the clamping area of the membrane.
Die Elastizitätsreserven eines Membranpaketes werden dadurch erhöht, daß die Membran zwei oder mehr Werkstofflagen umfaßt, wobei wenigstens ein elastisches Bauteil zwischen wenigstens zwei Lagen angeordnet ist. Hierbei ist das elastische Bauteil beispielsweise als elastische Zwischenlage oder als elastischer Zwischenring ausgebildet.The elastic reserves of a membrane package are increased in that the Diaphragm comprises two or more layers of material, at least one elastic Component is arranged between at least two layers. Here is the elastic Component, for example, as an elastic intermediate layer or as an elastic one Intermediate ring formed.
Um eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Innenraum zwischen zwei Werkstofflagen der Membran und einem Membranbruchsensor sicherzustellen, ist das elastische Bauteil vorteilhafterweise als Gewebe ausgebildet.A fluid-conducting connection between the interior between two material layers the membrane and a diaphragm rupture sensor, that's it elastic component advantageously formed as a fabric.
Zum Ausgleich von Materialdeformierungen über den gesamten Einspannbereich in Umfangsrichtung erstreckt sich das elastische Bauteil über den gesamten Umfang der Membran.To compensate for material deformation over the entire clamping area in the circumferential direction, the elastic component extends over the entire circumference the membrane.
Das elastische Bauteil kann einseitig oder beidseits der Membran angeordnet sein. The elastic component can be arranged on one side or on both sides of the membrane his.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das elastische Bauteil ein oder mehrere Elastomer-O-Ringe. Alternativ ist das elastische Bauteil als Lippendichtung ausgebildet.In a preferred embodiment, the elastic component comprises a or several elastomer o-rings. Alternatively, the elastic component is used as a lip seal educated.
Für eine einfache und schnelle Montage ist das elastische Bauteil ein integrales Teil der Membran.The elastic component is an integral part for simple and quick assembly Part of the membrane.
Zweckmäßigerweise ist die Membran aus PTFE oder PE oder alternativ aus einem Elastomer mit einer Schutzschicht aus PTFE hergestellt.The membrane is expediently made of PTFE or PE or alternatively of one Elastomer with a protective layer made of PTFE.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
- Fig. 1
- eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe in schematischer Schnittansicht.
- Fig. 2
- jeweils geschnitten im Detail eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen vorgesehenen elastischen Bauteils,
- Fig. 3
- eine zweite Ausführungsform des elastischen Bauteils,
- Fig. 4
- eine dritte Ausführungsform des elastischen Bauteils und
- Fig. 5
- eine vierte Ausführungsform des elastischen Bauteils.
- Fig. 1
- a preferred embodiment of a diaphragm pump according to the invention in a schematic sectional view.
- Fig. 2
- each cut in detail a first embodiment of an elastic component provided according to the invention,
- Fig. 3
- a second embodiment of the elastic component,
- Fig. 4
- a third embodiment of the elastic member and
- Fig. 5
- a fourth embodiment of the elastic component.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, umfaßt die dargestellte Membranpumpe eine Membran
10, welche einen Förderraum 12 von einem Hydraulikraum 14 trennt. Als Antrieb
ist ein Kolben 16 vorgesehen, welcher im Betrieb um eine konstante Kolbenmittellage
oszilliert. Die oszillierende Bewegung des Kolbens 16 wird über eine
Hydraulikflüssigkeit im Hydraulikraum 14 und einen mit der Membran 10 ggf. verbundenen
Kolben 40 auf die Membran 10 übertragen, welche eine entsprechende
oszillierende Bewegung um eine Mittellage herum ausführt. Auf diese Weise wird
über das Einlaßventil 18 und einen Saugkanal 20 der Membranpumpe Fluid angesaugt
und über das Auslaßventil 22 und über einen Förderkanal 24 wieder abgegeben.As can be seen from FIG. 1, the diaphragm pump shown comprises a
Die Membran 10 ist zwischen einem Pumpendeckel 26 und einem Pumpengehäuse
28 in einem vorbestimmten radialen Einspannbereich 30 eingespannt. Hierzu
ist ein den Hydraulikraum 14 begrenzendes pumpengehäuseseitiges Einsatzteil
32 und ein den Förderraum 12 begrenzendes pumpendeckelseitiges Einsatzteil 34
vorgesehen, welche zwischen dem Pumpendeckel 26 und dem Pumpengehäuse
28 angeordnet sind und die Membran 10 im radialen Einspannbereich 30 einspannen.
Mit anderen Worten ist der Deckel der Membranpumpe in den einen
Druck aufnehmenden Pumpendeckel 26 und das die Membraneinspannung ausbildende
pumpendeckelseitige Einsatzteil 34 unterteilt. Ferner ist das Gehäuse der
Membranpumpe in das einen Druck aufnehmende Pumpengehäuse 28 und das
die Membraneinspannung ausbildende pumpengehäuseseitige Einsatzteil 32 unterteilt.
Hierdurch ist die Druckabstützung zwischen Pumpendeckel 26 und Pumpengehäuse
28 von der Membraneinspannung getrennt, so daß auftretende Drükke
nicht mehr zu Verformungen bzw. Druckschwankungen im Bereich der Membraneinspannung
30 und somit zu einem "Atmen" im Bereich der Membraneinspannung
führen können.The
Die Einsatzteile 32, 34 schlagen radial die Membraneinspannung 30 umgebend
aneinander an, was den Vorteil eines Metall-Metall-Anschlages um die Membraneinspannung
30 herum erbringt. Zusammen mit den Pumpenbauteilen 26, 28
bilden die Einsatzteile 32, 34 zwei radial an gleicher Stelle angeordnete Dichtstellen
42 aus. Die Dichtstellen 42 sind zumindest auf dem gleichen oder einem größeren
Durchmesser angeordnet als die Einspannstelle 30 der Membran 10. Die
Membraneinspannung 30 ist somit vollumfänglich von Druck umgeben und daher
bei geeigneter Lage der Dichtstelle 42 relativ zur Membraneinspannung 30 "atmungsfrei".
Das pumpendeckelseitige Einsatzteil 34 weist einen ersten Kanal 36
auf, welcher den vom pumpendeckelseitigen Einsatzteil 34 gebildeten Förderraum
12 mit dem im Pumpendeckel 26 ausgebildeten Förderkanal 24 verbindet. Das
pumpendeckelseitige Einsatzteil 34 weist ferner einen zweiten Kanal 38 auf, welcher
den vom pumpendeckelseitigen Einsatzteil 34 gebildeten Förderraum 12 mit
dem im Pumpendeckel 26 ausgebildeten Saugkanal 20 verbindet. The
Eine entsprechende Ausnehmung im Bereich der Membraneinspannung 30 zum
Einsetzen der Membran 10 ist derart dimensioniert, dass nur ein vorbestimmter
Teil der zwischen den Einsatzteilen 32, 34 wirkenden Andruckkraft auch auf die
Membran 10 in der Membraneinspannung 30 wirkt. Somit erzielt die beschriebene
Ausführungsform eine räumliche Trennung von Druckabstützung und Membraneinspannung
und damit auch der Membranabdichtung, wodurch die jeweils
miteinander konkurrierenden, teilweise gegensätzlichen Anforderungen an den
verschiedenen Orten besser erfüllt werden können. So erfordert die metallische
Dichtstelle 42 vergleichsweise hohe Flächenpressungen, die zusätzlich durch eine
ballige Kontur der Einsatzstücke 32, 34 unterstützt werden können. Dagegen läßt
die Membraneinspannung 30 bei Verwendung von PTFE-Membranen wegen der
Fließfähigkeit und Verformbarkeit des Werkstoffes PTFE nur begrenzte Flächenpressungen
zu. Gleichzeitig wird das "Atmen" durch die druckausgeglichene
Membraneinspannung 30 mit Hilfe der Einsatzstücke 32, 34 weitgehend eliminiert.
Dadurch lassen sich Druckbereiche erschließen, die bislang nur Membranpumpen
mit Metallmembranen vorbehalten waren.A corresponding recess in the area of the membrane clamping 30 for
Inserting the
Im Einspannbereich 30 ist in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung zusätzlich
zur Membran 10 ein elastisches Element 46 angeordnet, wie beispielhaft
aus Fig. 2 bis 5 ersichtlich. Dieses elastische Element 46 gleicht ein "Atmen" im
Einspannbereich 30 zu jedem Zeitpunkt aus und stellt die für die Dichtheit erforderliche
Pressung sicher. Dadurch ist auch bei hohen Druck- und Temperaturbelastungen,
welche über die zulässigen Belastungen bekannter Membranpumpen
hinausgehen, eine ausreichende Flächenpressung der Membraneinspannung 30
gewährleistet.In a preferred development of the invention, the clamping
Die erfindungsgemäß ausgebildete Membraneinspannung wirkt somit als Elastizitätsausgleich,
da im Einspannbereich 38 der Membran 10 das elastische Bauteil
40 vorgesehen ist.The membrane clamping designed according to the invention thus acts as a compensation for elasticity,
since in the clamping
Bei der in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsform ist das elastische Bauteil
als Lippenring 46 ausgebildet, der einseitig oder, wie in Fig. 2 dargestellt, beidseitig
der Membran 10 im Einspannbereich 30 angeordnet ist. In the first embodiment shown in FIG. 2, the elastic component
formed as a
Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist der Lippenring 46 einstückig
mit der Membran 10 ausgebildet, so daß mit Einsetzen der Membran 10
automatisch das elastische Bauteil 46 im Einspannbereich 30 angeordnet und
montiert ist.In the modified embodiment according to FIG. 3, the
Bei der weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist das elastische Bauteil als Elastomer-O-Ring
48 ausgebildet und um den gesamten Umfang herum im Einspannbereich
30 angeordnet.In the further embodiment according to FIG. 4, the elastic component is an elastomer O-ring
48 formed and around the entire circumference in the clamping
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 weist die Membran 10 zwei Werkstofflagen
50, 52 auf, zwischen denen ein Zwischenraum 54 gebildet ist, der beispielsweise
in fluidleitender Verbindung mit einem nicht dargestellten Membranbruchsensor
steht. Das elastische Bauteil ist hierbei als Zwischenring oder Zwischenlage 56
ausgebildet und im Einspannbereich 30 zwischen den Werkstofflagen 50, 52 der
Membran 10 angeordnet. Auf diese Weise ist die Membran 10 sozusagen
"schwimmend" gelagert. Dadurch wird die Elastizitätsreserve des Membranpaketes
50, 52 gesteigert, und die erforderliche Mindestpressung in der Einspannung
bleibt auch bei eventuell auftretenden Bauteilverformungen erhalten. Um die
fluidleitende Verbindung zwischen dem Zwischenraum 54 und einem ggf. vorhandenen
Membranbruchsensor sicherzustellen, ist der Zwischenring bzw. die Zwischenlage
56 als Gewebe ausgebildet. Der Membranbruchsensor registriert dann
die durch den Membranbruch in den Zwischenraum 54 eintretende Flüssigkeit,
welche durch die Gewebelücken hindurch bis zum Membranbruchsensor vordringt.In the embodiment according to FIG. 5, the
In den Fig. 2 - 5 bezeichnet jeweils 44 die Mitte der Membran 10, welche gleichzeitig
als Rotationssymmetrieachse anzusehen ist.2-5, 44 designates the center of the
Zum Erzielen des erwünschten Elastizitätsausgleichs kann das elastische Bauteil
46 auch in Form von wenigstens einem oder mehreren axial wirksamen Profilringen
ausgebildet sein.The elastic component can be used to achieve the desired
Claims (22)
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Pumpendeckel (26) und Pumpengehäuse (28) ein pumpendeckelseitiges Einsatzteil (34), welches den Förderraum (12) begrenzt, und/oder ein pumpengehäuseseitiges Einsatzteil (32) vorgesehen sind, welches den Hydraulikraum (14) begrenzt, wobei die Membran (10) an ihrem umlaufenden Rand (30) zwischen dem Einsatzteil (34 bzw. 32) und dem Pumpengehäuse (28) bzw. dem Pumpendeckel (26) oder zwischen den Einsatzteilen (32, 34) eingespannt ist.Diaphragm pump with a pump cover (26), a pump housing (28) and a hydraulically driven membrane (10) arranged between them, which delimits a hydraulic chamber (14) from a delivery chamber (12) and is clamped on a peripheral edge (30),
characterized in that between the pump cover (26) and the pump housing (28) there is a pump cover-side insert (34) which delimits the delivery chamber (12) and / or a pump housing-side insert (32) which delimits the hydraulic chamber (14), whereby the membrane (10) is clamped on its peripheral edge (30) between the insert part (34 or 32) and the pump housing (28) or the pump cover (26) or between the insert parts (32, 34).
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