EP1555434A1 - Diaphragm pump - Google Patents
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- EP1555434A1 EP1555434A1 EP04025738A EP04025738A EP1555434A1 EP 1555434 A1 EP1555434 A1 EP 1555434A1 EP 04025738 A EP04025738 A EP 04025738A EP 04025738 A EP04025738 A EP 04025738A EP 1555434 A1 EP1555434 A1 EP 1555434A1
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Classifications
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- F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
Definitions
- the invention relates to a diaphragm pump with an annular working space and a annular membrane attached to its outer Peripheral area and at its inner edge area is clamped, with the inner and the outer Membrane clamping point relative to each other are stationary and being between the outer and internal clamping point with a pump drive connected drive element for the deflection of annular membrane attacks.
- the diameter of the membrane very small is a vulcanization of Stahlpleuels, which thereby under Circumstances have a diameter of less than 1 mm, very difficult. Besides, it's one of those Miniaturization also difficult, the hydraulic or pneumatic connections to the intake and exhaust valves of the work space. Despite the very small Dimensions of the diaphragm with a diameter of Example 5 mm would work at a working speed of 3000 Revolutions per minute and a stroke of 0.8 mm already one Delivered amount of about 25 ml per minute. In many In some cases, it would be desirable to have acceptable, still easily manageable size of the pump these or even to realize lower flow rates.
- the invention proposes in particular that in a diaphragm pump with an annular working space and an annular membrane, the drive element of the ring membrane facing the membrane, sleeve or ring is formed with an approximately the annular working space corresponding diameter and with one of its annular End faces transversely to the membrane plane on the side facing the pump drive side of the ring diaphragm for deflection and for transmitting a reciprocating motion on the ring membrane attacks.
- the annular volume of the annular membrane per delivery stroke can be kept small by the annular geometry of the annular membrane and on the other hand, the sleeve-shaped drive element of the annular membrane forms a stable force transmission element, which also allows a secure connection to the annular membrane and also to the pump drive.
- the annular surface of the membrane is smaller than a circular area with the same diameter, so that even with very small pumps for small flow rates, the diameter of the ring membrane can still have a manageable size.
- Such a ring diaphragm pump with a larger diameter of the annular membrane and the likewise annular working space can be made easier and adjusted, because the manufacturing problems are not present due to the otherwise extreme, extreme miniaturization of the components.
- connection of the sleeve-shaped drive element with the annular membrane can be made by the larger diameter of this element with particular repeatable, good accuracy and much less complicated than known diaphragm pumps comparable pump power, the pumping power in particular less than 100ml per minute, for example, less than 50ml can be per minute.
- the drive transmission is so simplified and performed almost directly by the shortest route from the linear actuator to the membrane that they can be accommodated even with very small pumps and can be made stable and reliable despite the cramped space.
- the at least partially sleeve-shaped or annular drive element is attached only on one side of the annular membrane on the side remote from the pump chamber. It is thus the working space facing, continuous dense membrane surface available. This is advantageous in conveying aggressive media because virtually no points of attack are present due to the smooth surface and the side of the membrane facing the working space can be protected continuously by an uninterrupted coating, in particular made of PTFE.
- the sleeve or annular drive element is preferably connected by vulcanization with the annular membrane. This creates a durable connection.
- a positive and / or non-positive connection comes into question.
- the annular diaphragm is expediently clamped in a force-fitting manner at the inner membrane clamping point between a pump head part having the annular working space and a clamping part connectable therewith and / or held in a form-fitting manner.
- the arranged at the inner membrane clamping point clamping member may be connected by a preferably central screw with the pump head part. This central attachment of the ring diaphragm allows easy and quick installation and a good seal in this area.
- the positive retention of the membrane optionally in combination with a non-positive support avoids undesirable deformation of the membrane.
- the clamping member at the inner membrane Einspanstelle is conveniently located within the annular space formed substantially by the sleeve-shaped drive element.
- the existing annulus is utilized to accommodate the clamping part to save space.
- the clamping part may be connected to the annular membrane by vulcanization.
- the ring diaphragm and the clamping part form a coherent component in this embodiment.
- the sleeve-shaped drive element is connected by vulcanization with the annular membrane, all three components form a unit, so that a simplified assembly is favored. Due to the vulcanized inner clamping part, a tight and stable connection of both components can be achieved without additional structural means.
- the drive element may be integrally connected to the diaphragm and have a connection for coupling with the pump drive.
- This embodiment of the membrane has no separate part, which is provided as a connecting element between the actual membrane and the pump drive, but the membrane continues on the underside or drive side in one piece with an initially sleeve-like part to the eccentric drive, where a corresponding shaping to form a Connection for coupling with the drive is present.
- the direct connection in the region of the eccentric or a crank mechanism can preferably take place via a plastic or metal part integrated (vulcanised in) in this area.
- This embodiment of the membrane with integrally molded connecting element is particularly simple and by the sleeve-like, one-piece continuation following the membrane sufficient compressive and tensile forces can be transmitted. At least for the transport of gases, the transferable forces are sufficient.
- reinforcements made of rigid material may be integrated into the drive element consisting of the material of the diaphragm at least in some areas. As a result, higher compressive and tensile forces can be transmitted.
- a sleeve-shaped or annular, consisting of metal drive element as a reinforcement can be substantially completely embedded in the elastomeric membrane material, with either a continuation of rubber-elastic material to the eccentric connects to the drive-side end of the sleeve or annular drive element or as an additional continuation Transmission element is provided.
- the ring membrane is also on its outer edge between the annular workspace having pump head part and a connectable housing part frictionally clamped and / or held form-fitting. This is also true in the outer peripheral region of the ring membrane a dense and at a positive mount a virtually stress-free Bracket available.
- Ring membrane a preferably annular circumferential, rib-like connection and Stabilisierwulst on, with the sleeve or annular end of the drive element is connected and that the drive element in Connection area preferably in the connection and Stabilizing bulge intervenes or there vulcanised.
- the pump drive is an eccentric drive formed, the one with the sleeve-shaped drive element connected to the end facing away from the annular membrane Has transmission element.
- diaphragm pump 1 has within a pump head 2 a ring diaphragm 3, which is clamped at its outer peripheral region between housing parts 4.5 and at its inner edge region between the housing part 4 and a clamping part 9.
- the annular diaphragm 3 defines an annular working space 6.
- a pump drive not shown here, is provided, which may preferably be designed as an eccentric drive or crank drive. It has a transmission element 7, which is connected to a sleeve-shaped drive element 8. This is connected at its other end to the ring diaphragm 3.
- the working chamber 6 is connected via inlet and outlet channels, not shown here, to an inlet valve and an outlet valve.
- the valves are preferably designed as plate valves.
- the ring diaphragm 3 and the drive element 8 connected thereto are shown in FIGS. 2 to 4.
- the ring diaphragm 3 is preferably connected to an end face of the sleeve-shaped drive element 8 by vulcanization.
- the annular diaphragm 3 consists of a rubber-elastic material, while the drive element 8 is formed for example by a steel sleeve.
- the drive element 8 is vulcanized into the annular membrane 3 and engages with a front end something in a groove 10 at the diaphragm bottom.
- an annular circumferential, rib-like connection and Stabilisierwulst 11 is provided, in particular in order to bring the pressure and train transmission from the drive element 8 better in the membrane.
- the connecting and stabilizing bead 11 is arranged approximately in a concentric region in the middle between outer edge 12 and inner edge 13 of the annular width of the annular membrane 3.
- Fig. 1 is also clearly visible that the annular membrane 3 is arranged to the working space 6 so that an approximately central orientation of the drive element 8 and the connecting and stabilizing bead 11 is present to the working space 6.
- the annular membrane is at least partially deformed into the working space 6, so that therein located conveying medium is displaced.
- the shaping of the working space 6 and the annular membrane 3 may be provided so that in top dead center, the membrane fills the working space virtually dead space.
- the annular diaphragm 3 is sealed relative to the housing parts 4 and 5 or also the clamping part 9 by an inner bead 14 and by an outer bead 15.
- the beads 14,15 engage in grooves 20,21 of the housing part 5 a.
- the clamping part 9 is located within the formed by the sleeve-shaped drive element 8 annulus 18, so that this space exploited is. Overall, by the direct drive transmission of an eccentric drive on the membrane and also by the space-saving arrangement of the clamping part 9 within the Annular space 18 realized a pump with low height become.
- the adjoining the drive element 8 transmission element 7 may be a plastic part, which at its end facing the drive element 8 has a lug 19 on which the sleeve-like drive element 8 can be plugged and optionally connected by press fit or adhesive bond.
- the clamping part 9 can also be connected to the ring membrane by vulcanization, so that a component consisting of three parts is formed together with the drive element 8. There are then only a few assembly parts that can be assembled in a short time.
- the diaphragm pump 1 is preferably as a feed pump for low flow rates at comparatively high stroke frequency educated. For example, this allows flow rates of 25 ml per minute, with 3000 strokes per minute can be provided. The high number of strokes is required so that the valves work exactly and the tolerances of Valve sections must not be set too tight.
- a miniature pump can in Figs. 3 and 4 in perspective together with the drive element 8 shown annular membrane 3, for example, have an outer diameter of 10 mm, so that the illustrations in Fig. 3 and 4 about a scale of 5: 1.
- the sleeve-shaped drive element 8 preferably has a continuous wall, but optionally also may have a wall provided with recesses or formed by at least partially by rods or fingers wall, so that a corresponding mass reduction or access to the inner annulus exist is. It should also be mentioned that although the annular membrane 3 preferably has a circular shape, it may also have a different shape.
- the attacking drive element 8 and the leading to the drive continuation of the membrane or the at least in the terminal region in the membrane preferably the same shapes as the membrane and thereby in particular as the working space 6 facing area or may be designed differently ,
- the annular membrane may have an elliptical shape as a whole or in some regions, which results in advantages in conjunction with a crank mechanism and the associated pendulum movement of the drive element.
- the pendulum movement preferably runs in the direction of the minor axis of the ellipse.
- the diaphragm pump 1 according to the invention is in particular created a high-speed membrane-liquid pump, in which a combination of high number of strokes at the same time low flow rate is present and still structurally simple and stable in construction.
- Such Diaphragm pumps 1 are mainly in laboratories or for Microsystem technology applications can be used.
- the Membranes 2 according to the invention are even smaller Embodiments of the membrane 2 as in the in Figures 2 to 4 possible on a scale of 5: 1.
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Membranpumpe mit einem ringförmigen Arbeitsraum und einer ringförmigen Membrane, die an ihrem äußeren Umfangsbereich und an ihrem inneren Randbereich eingespannt ist, wobei die innere und die äußere Membran-Einspannstelle relativ zueinander feststehend sind und wobei zwischen der äußeren und inneren Einspannstelle ein mit einem Pumpenantrieb verbundenes Antriebselement zur Auslenkung der ringförmigen Membrane angreift.The invention relates to a diaphragm pump with an annular working space and a annular membrane attached to its outer Peripheral area and at its inner edge area is clamped, with the inner and the outer Membrane clamping point relative to each other are stationary and being between the outer and internal clamping point with a pump drive connected drive element for the deflection of annular membrane attacks.
Beim Fördern kleiner und kleinster Fördermengen mit Hilfe schnelllaufender Membranpumpen besteht das Problem, dass mit zunehmender Miniaturisierung der Bauform die Herstellung insbesondere der Membrane und daran angreifender, vorzugsweise anvulkanisierter Stahlteile sehr schwierig und/oder unwirtschaftlich ist. Die hohen Drehzahlen derartiger Membranpumpen sind dabei notwendig, damit die Ventile exakt arbeiten können und die Toleranzen bei der Fertigung der Ventilpartien nicht zu eng gesetzt werden müssen. Dabei bestimmt der Durchmesser der im allgemeinen kreisförmigen Membrane, das heißt die Volumenänderung des Arbeitsraumes durch die Auslenkung der Membrane, die Fördermenge der Membranpumpe, wobei die Membrane mit Hilfe eines vorzugsweise im Zentrum der Membrane anvulkanisierten Stahlpleuels bewegt wird. Ist der Durchmesser der Membrane sehr klein, beispielsweise etwa 5 mm oder noch kleiner, ist ein Anvulkanisieren des Stahlpleuels, welches dabei unter Umständen einen Durchmesser von weniger als 1 mm aufweist, nur sehr schwer möglich. Außerdem ist es bei einer solchen Miniaturisierung auch schwierig, die hydraulischen oder pneumatischen Verbindungen zu den Ein- und Auslassventilen des Arbeitsraumes herzustellen. Trotz der sehr geringen Abmessungen der Membrane mit einem Durchmesser von zum Beispiel 5 mm würde sich bei einer Arbeitsdrehzahl von 3000 Umdrehungen pro Minute und einem Hub von 0,8 mm bereits eine Fördermenge von etwa 25 ml pro Minute ergeben. In vielen Anwendungsfällen wäre es aber wünschenswert, bei akzeptabler, noch gut handhabbarer Baugröße der Pumpe diese oder auch geringere Fördermengen zu realisieren.When conveying small and smallest flow rates with The help of high-speed diaphragm pumps is the Problem that with increasing miniaturization of Type of construction in particular the membrane and more attacking, preferably vulcanized steel parts very difficult and / or is uneconomical. The high speeds such diaphragm pumps are necessary so that the valves can work exactly and the Tolerances in the manufacture of the valve sections not too tight. It determines the diameter of the generally circular Membrane, that is the volume change of the Arbeitsraumes by the deflection of the membrane, the Flow rate of the diaphragm pump, the diaphragm with the help one vulcanized preferably in the center of the membrane Stahlpleuels is moved. Is the diameter of the membrane very small, for example, about 5 mm or even smaller, is a vulcanization of Stahlpleuels, which thereby under Circumstances have a diameter of less than 1 mm, very difficult. Besides, it's one of those Miniaturization also difficult, the hydraulic or pneumatic connections to the intake and exhaust valves of the work space. Despite the very small Dimensions of the diaphragm with a diameter of Example 5 mm would work at a working speed of 3000 Revolutions per minute and a stroke of 0.8 mm already one Delivered amount of about 25 ml per minute. In many In some cases, it would be desirable to have acceptable, still easily manageable size of the pump these or even to realize lower flow rates.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Membranpumpe zu schaffen, mit der kleine und kleinste Fördermengen gepumpt werden können, wobei die Baugröße der Pumpe und insbesondere deren Membrane eine einfache und kostengünstige Herstellung und Justage der Bauteile ermöglicht.It is therefore an object to provide a diaphragm pump, be pumped with the small and smallest flow rates can, with the size of the pump and in particular their Membrane a simple and cost-effective production and Adjustment of the components allows.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung insbesondere
vor, dass bei einer Membranpumpe mit einem ringförmigen
Arbeitsraum und einer ringförmigen Membrane das
Antriebselement der Ringmembrane, der Membrane zugewandt,
hülsen- oder ringförmig mit einem etwa dem ringförmigen
Arbeitsraum entsprechenden Durchmesser ausgebildet ist und
mit einer seiner ringförmigen Stirnseiten quer zur
Membranebene an der dem Pumpenantrieb zugewandten Seite der
Ringmembrane zur Auslenkung und zur Übertragung einer Hin-
und Herbewegung an der Ringmembrane angreift.
Einerseits kann durch die ringförmige Geometrie der
Ringmembrane das Fördervolumen bei akzeptablem Durchmesser
der Ringmembrane pro Förderhub klein gehalten werden und
andererseits bildet das hülsenförmige Antriebselement der
Ringmembrane ein stabiles Kraftübertragungselement, welches
darüber hinaus eine sichere Anbindung an die Ringmembrane
ermöglicht und auch an den Pumpenantrieb.
Die ringförmige Fläche der Membrane ist bei gleichem
Durchmesser kleiner als eine Kreisfläche, so dass auch bei
Kleinstpumpen für geringe Fördermengen der Durchmesser der
Ringmembrane eine noch gut handhabbare Größe aufweisen kann.
Eine solche Ringmembranpumpe mit größerem Durchmesser der
Ringmembrane und des ebenfalls ringförmigen Arbeitsraumes
kann dadurch leichter hergestellt und justiert werden, weil
die Herstellungsprobleme durch die sonst notwendige, extreme
Miniaturisierung der Bauelemente nicht vorhanden sind. Vor
allem die Verbindung des hülsenförmigen Antriebselements mit
der ringförmigen Membrane kann durch den größeren Durchmesser
dieses Elements mit insbesondere wiederholbarer, guter
Genauigkeit und wesentlich unkomplizierter erfolgen als bei
bekannten Membranpumpen vergleichbarer Pumpleistung, wobei
die Pumpleistung insbesondere weniger als 100ml pro Minute,
zum Beispiel weniger als 50ml pro Minute betragen kann.To solve this problem, the invention proposes in particular that in a diaphragm pump with an annular working space and an annular membrane, the drive element of the ring membrane facing the membrane, sleeve or ring is formed with an approximately the annular working space corresponding diameter and with one of its annular End faces transversely to the membrane plane on the side facing the pump drive side of the ring diaphragm for deflection and for transmitting a reciprocating motion on the ring membrane attacks.
On the one hand, the annular volume of the annular membrane per delivery stroke can be kept small by the annular geometry of the annular membrane and on the other hand, the sleeve-shaped drive element of the annular membrane forms a stable force transmission element, which also allows a secure connection to the annular membrane and also to the pump drive.
The annular surface of the membrane is smaller than a circular area with the same diameter, so that even with very small pumps for small flow rates, the diameter of the ring membrane can still have a manageable size.
Such a ring diaphragm pump with a larger diameter of the annular membrane and the likewise annular working space can be made easier and adjusted, because the manufacturing problems are not present due to the otherwise extreme, extreme miniaturization of the components. Above all, the connection of the sleeve-shaped drive element with the annular membrane can be made by the larger diameter of this element with particular repeatable, good accuracy and much less complicated than known diaphragm pumps comparable pump power, the pumping power in particular less than 100ml per minute, for example, less than 50ml can be per minute.
Zwar kennt man aus der US 3 291 064 bereits eine Membranpumpe
mit einem ringförmigen Arbeitsraum sowie einer ringförmigen
Membrane, die als Kraftstoffpumpe Verwendung findet. Bei
dieser Pumpe wird der Antrieb für den Saughub der Membrane
von der Arbeitsraumseite der Membrane mittels eines Stößels
durch eine zentrale Führung hindurch auf die Rückseite der
Membrane und dort durch eine Druckplatte auf die Membrane
übertragen. Für den Arbeitshub der Membrane ist eine die
Druckplatte beaufschlagende Druckfeder vorgesehen. Die
Verbindung zwischen der Druckplatte und der Membrane erfolgt
über nietenartige Vorsprünge eines Klemmrings, der auf der
Arbeitsraumseite der Membrane angeordnet ist und mit seinen
nietenartigen Vorsprüngen die Membrane und die Druckplatte
durchsetzt.
Eine solche Konstruktion ist insbesondere für Kleinstpumpen
ungeeignet, weil für die Antriebsübertragungselemente nur
sehr wenig Platz vorhanden ist und deshalb nur filigrane
Dimensionierungen mit entsprechenden Nachteilen bezüglich der
Belastbarkeit und Lebensdauer möglich wären. Nachteilig ist
weiterhin, dass die Durchbrüche in der Membrane für die sie
durchsetzenden Befestigungselemente Schwachstellen bezüglich
einer langfristigen Dichtigkeit bilden. Außerdem müsste beim
Fördern aggressiver Medien dafür Sorge getragen werden, dass
alle im Arbeitsraum befindlichen Teile, also Membrane
beziehungsweise Membranoberfläche, Klemmring und dessen
Befestigungsmittel und dergleichen diesen aggressiven Medien
widerstehen. Durch den in den Arbeitsraum ragenden Klemmring
kann die Strömung des Fördermediums gestört werden.
Schließlich weist diese Pumpe in nachteiliger Weise ein
vergleichsweise großes Totraumvolumen auf.Although it is known from US 3,291,064 already a diaphragm pump with an annular working space and an annular membrane, which is used as a fuel pump. In this pump, the drive for the suction stroke of the membrane from the working space side of the membrane by means of a plunger through a central guide through the back of the membrane and there transferred by a pressure plate on the membrane. For the working stroke of the membrane, a pressure plate acting on compression spring is provided. The connection between the pressure plate and the membrane via rivet-like projections of a clamping ring, which is arranged on the working space side of the membrane and passes through the membrane and the pressure plate with its rivet-like projections.
Such a construction is particularly unsuitable for miniature pumps, because only very little space is available for the drive transmission elements and therefore only filigree dimensions with corresponding disadvantages in terms of capacity and service life would be possible. A further disadvantage is that the openings in the membrane for the trapping fasteners they form weak points with respect to a long-term tightness. In addition, care should be taken when conveying aggressive media that all located in the working space parts, ie membrane or membrane surface, clamping ring and its attachment means and the like resist these aggressive media. By projecting into the working space clamping ring, the flow of the fluid can be disturbed. Finally, this pump disadvantageously has a comparatively large dead space volume.
Bei der erfindungsgemäßen Membranpumpe ist die
Antriebsübertragung so vereinfacht und direkt praktisch auf
kürzestem Weg vom Hubantrieb zur Membrane geführt, dass sie
auch bei Kleinstpumpen untergebracht werden kann und trotz
der beengten Platzverhältnisse stabil und funktionssicher
ausgeführt sein kann.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zumindest bereichsweise
hülsen- oder ringförmige Antriebselement nur an einer Seite
der Ringmembrane an der dem Pumpenraum abgewandten Seite
befestigt ist.
Es steht somit die dem Arbeitsraum zugewandte, durchgehend
dichte Membranoberfläche zur Verfügung. Dies ist beim Fördern
aggressiver Medien vorteilhaft, weil durch die glatte
Oberfläche praktisch keine Angriffsstellen vorhanden sind und
die dem Arbeitsraum zugewandte Seite der Membrane durchgehend
durch eine ununterbrochene Beschichtung insbesondere aus PTFE
geschützt werden kann.
Das hülsen- oder ringförmige Antriebselement ist vorzugsweise
durch Vulkanisieren mit der Ringmembrane verbunden. Dadurch
ist eine haltbare Verbindung gebildet. Gegebenenfalls kommt
auch eine form- und/oder kraftschlüssig Verbindung in Frage.In the diaphragm pump according to the invention, the drive transmission is so simplified and performed almost directly by the shortest route from the linear actuator to the membrane that they can be accommodated even with very small pumps and can be made stable and reliable despite the cramped space.
It is preferably provided that the at least partially sleeve-shaped or annular drive element is attached only on one side of the annular membrane on the side remote from the pump chamber.
It is thus the working space facing, continuous dense membrane surface available. This is advantageous in conveying aggressive media because virtually no points of attack are present due to the smooth surface and the side of the membrane facing the working space can be protected continuously by an uninterrupted coating, in particular made of PTFE.
The sleeve or annular drive element is preferably connected by vulcanization with the annular membrane. This creates a durable connection. Optionally, a positive and / or non-positive connection comes into question.
Die Ringmembrane ist zweckmäßigerweise bei der inneren
Membran-Einspanstelle zwischen einem den ringförmigen
Arbeitsraum aufweisenden Pumpenkopfteil und einem damit
verbindbaren Klemmteil kraftschlüssig eingespannt und/oder
formschlüssig gehalten.
Dabei kann das bei der inneren Membran-Einspanstelle
angeordnete Klemmteil durch eine vorzugsweise zentrale
Schraubverbindung mit dem Pumpenkopfteil verbunden sein.
Diese zentrale Befestigung der Ringmembrane ermöglicht eine
einfache und schnelle Montage und eine gute Abdichtung in
diesem Bereich. Die formschlüssige Halterung der Membrane
gegebenenfalls in Kombination mit einer kraftschlüssigen
Halterung vermeidet unerwünschte Verformungen der Membrane.
Das Klemmteil bei der inneren Membran-Einspanstelle befindet
sich zweckmäßigerweise innerhalb des im wesentlichen durch
das hülsenförmige Antriebselement gebildeten Ringraums. Somit
wird der vorhandene Ringraum ausgenutzt um das Klemmteil
platzsparend unterzubringen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das Klemmteil mit
der Ringmembrane durch Vulkanisieren verbunden sein. Die
Ringmembrane und das Klemmteil bilden bei dieser Ausführung
ein zusammenhängendes Bauteil. Wenn auch das hülsenförmige
Antriebselement durch Vulkanisieren mit der Ringmembrane
verbunden ist, bilden alle drei Bauelemente eine Einheit, so
dass eine vereinfachte Montage begünstigt ist.
Durch das anvulkanisierte innere Klemmteil kann ohne
zusätzliche konstruktive Mittel eine dichte und stabile
Verbindung beider Bauteile erreicht werden.The annular diaphragm is expediently clamped in a force-fitting manner at the inner membrane clamping point between a pump head part having the annular working space and a clamping part connectable therewith and / or held in a form-fitting manner.
In this case, the arranged at the inner membrane clamping point clamping member may be connected by a preferably central screw with the pump head part.
This central attachment of the ring diaphragm allows easy and quick installation and a good seal in this area. The positive retention of the membrane optionally in combination with a non-positive support avoids undesirable deformation of the membrane.
The clamping member at the inner membrane Einspanstelle is conveniently located within the annular space formed substantially by the sleeve-shaped drive element. Thus, the existing annulus is utilized to accommodate the clamping part to save space.
According to a development of the invention, the clamping part may be connected to the annular membrane by vulcanization. The ring diaphragm and the clamping part form a coherent component in this embodiment. Although the sleeve-shaped drive element is connected by vulcanization with the annular membrane, all three components form a unit, so that a simplified assembly is favored.
Due to the vulcanized inner clamping part, a tight and stable connection of both components can be achieved without additional structural means.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann das
Antriebselement einstückig mit der Membrane verbunden sein
und einen Anschluss zum Koppeln mit dem Pumpenantrieb
aufweisen.
Diese Ausführungsform der Membrane weist kein separates Teil
auf, das als Verbindungselement zwischen der eigentlichen
Membrane und dem Pumpenantrieb vorgesehen ist, sondern die
Membrane setzt sich unterseitig beziehungsweise
antriebsseitig einstückig mit einem zunächst hülsenartigen
Teil bis zu dem Exzenterantrieb fort, wo eine entsprechende
Formung zur Bildung eines Anschlusses zum Koppeln mit dem
Antrieb vorhanden ist. Die direkte Verbindung im Bereich des
Exzenters oder eines Kurbeltriebs kann vorzugsweise über ein
in diesem Bereich integriertes (einvulkanisiertes)
Kunststoff- oder Metallteil erfolgen.
Diese Ausführungsform der Membrane mit einstückig angeformtem
Verbindungselement ist besonders einfach und durch die
hülsenartige, einstückige Fortsetzung im Anschluss an die
Membrane können ausreichende Druck- und Zugkräfte übertragen
werden. Zumindest zum Fördern von Gasen reichen die
übertragbaren Kräfte aus.
Zur Stabilisierung kann in das aus dem Material der Membrane
bestehende Antriebselement zumindest bereichsweise
Armierungen aus biegesteifem Material integriert sein.
Dadurch können auch höhere Druck- und Zugkräfte übertragen
werden. Dabei kann ein hülsen- oder ringförmiges, aus Metall
bestehendes Antriebselement als Armierung weitgehend
vollständig in das gummielastische Membranmaterial
eingebettet sein, wobei sich an das antriebsseitige Ende des
hülsen- oder ringförmigen Antriebselementes entweder eine
Fortsetzung aus gummielastischem Material bis zum Exzenter
anschließt oder als Fortsetzung ein zusätzliches
Übertragungselement vorgesehen ist.According to one embodiment of the invention, the drive element may be integrally connected to the diaphragm and have a connection for coupling with the pump drive.
This embodiment of the membrane has no separate part, which is provided as a connecting element between the actual membrane and the pump drive, but the membrane continues on the underside or drive side in one piece with an initially sleeve-like part to the eccentric drive, where a corresponding shaping to form a Connection for coupling with the drive is present. The direct connection in the region of the eccentric or a crank mechanism can preferably take place via a plastic or metal part integrated (vulcanised in) in this area.
This embodiment of the membrane with integrally molded connecting element is particularly simple and by the sleeve-like, one-piece continuation following the membrane sufficient compressive and tensile forces can be transmitted. At least for the transport of gases, the transferable forces are sufficient.
For stabilization, reinforcements made of rigid material may be integrated into the drive element consisting of the material of the diaphragm at least in some areas.
As a result, higher compressive and tensile forces can be transmitted. In this case, a sleeve-shaped or annular, consisting of metal drive element as a reinforcement can be substantially completely embedded in the elastomeric membrane material, with either a continuation of rubber-elastic material to the eccentric connects to the drive-side end of the sleeve or annular drive element or as an additional continuation Transmission element is provided.
Die Ringmembrane ist auch an ihrem Außenrand zwischen dem den ringförmigen Arbeitsraum aufweisenden Pumpenkopfteil und einem damit verbindbaren Gehäuseteil kraftschlüssig eingespannt und/oder formschlüssig gehalten. Damit ist auch im Außenumfangsbereich der Ringmembrane eine dichte und bei einer formschlüssigen Halterung eine praktisch spannungsfreie Halterung vorhanden.The ring membrane is also on its outer edge between the annular workspace having pump head part and a connectable housing part frictionally clamped and / or held form-fitting. This is also true in the outer peripheral region of the ring membrane a dense and at a positive mount a virtually stress-free Bracket available.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zumindest membranseitig hülsen- oder ringförmige Antriebselement mit seiner der Ringmembrane zugewandten, ringförmigen Stirnseite etwa in Verlängerung einer den ringförmigen Arbeitsraum etwa mittig schneidenden, konzentrischen Ringfläche an der Ringmembrane angreift. Dadurch ist besonders gut ein Verformen der Membrane in den Arbeitsraum während des Verdrängungshubs gegeben. Dies begünstigt ein praktisch totraumfreies Verdrängen des Fördermediums.It is particularly advantageous if that at least sleeve-side or annular drive element with membrane side its annular membrane facing the annular membrane about in extension of the annular workspace about Centric cutting, concentric ring surface on the Ring membrane attacks. This is especially good Deforming the membrane in the working space during the Repression hubs given. This favors a practical dead space-free displacement of the pumped medium.
Zur Stabilisierung der Membrane und für einen belastbaren Übergang zwischen dem hülsen- oder ringförmigen Ende des Antriebselementes und der Ringmembrane, weist die Ringmembrane eine vorzugsweise ringförmig umlaufende, rippenartige Anschluss- und Stabilisierwulst auf, die mit dem hülsen- oder ringförmigen Ende des Antriebselementes verbunden ist und dass das Antriebselement im Verbindungsbereich vorzugsweise in den Anschluss- und Stabilisierwulst eingreift beziehungsweise dort einvulkanisiert ist. To stabilize the membrane and for a resilient Transition between the sleeve or annular end of the Drive element and the ring diaphragm, has the Ring membrane a preferably annular circumferential, rib-like connection and Stabilisierwulst on, with the sleeve or annular end of the drive element is connected and that the drive element in Connection area preferably in the connection and Stabilizing bulge intervenes or there vulcanised.
Vorzugsweise ist der Pumpenantrieb als Exzenterantrieb ausgebildet, der ein mit dem hülsenförmigen Antriebselement an dessen der Ringmembrane abgewandten Ende verbundenes Übertragungselement aufweist.Preferably, the pump drive is an eccentric drive formed, the one with the sleeve-shaped drive element connected to the end facing away from the annular membrane Has transmission element.
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
weiteren Unteransprüchen aufgeführt.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnungen noch
näher beschrieben.
Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung:
- Fig. 1
- eine stark vergrößerte Teildarstellung einer erfindungsgemäßen Membranpumpe im Querschnitt,
- Fig. 2
- eine vergrößerte Darstellung einer erfindungsgemäßen Ringmembrane im Querschnitt mit einem verbundenen hülsenförmigen Antriebselement,
- Fig. 3
- eine perspektivische Unteransicht der in Fig 2 gezeigten Ringmembrane und
- Fig. 4
- eine perspektivische Oberseitenansicht der in Fig 2 gezeigten Ringmembrane.
The invention will be described in more detail with reference to the drawings.
It shows in partly schematized representation:
- Fig. 1
- a greatly enlarged partial view of a diaphragm pump according to the invention in cross-section,
- Fig. 2
- an enlarged view of a ring membrane according to the invention in cross-section with a connected sleeve-shaped drive element,
- Fig. 3
- a bottom perspective view of the ring membrane shown in Figure 2 and
- Fig. 4
- a top perspective view of the ring membrane shown in Figure 2.
Eine in Fig.1 zum Teil dargestellte Membranpumpe 1 weist
innerhalb eines Pumpenkopfes 2 eine Ringmembrane 3 auf, die
an ihrem äußeren Umfangsbereich zwischen Gehäuseteilen 4,5
sowie an ihrem inneren Randbereich zwischen dem Gehäuseteil 4
und einem Klemmteil 9 eingespannt ist. Die Ringmembrane 3
begrenzt einen ringförmigen Arbeitsraum 6. Zur Auslenkung der
Ringmembrane 3 ist ein hier nicht dargestellter Pumpenantrieb
vorgesehen, der vorzugsweise als Exzenterantrieb oder
Kurbelantrieb ausgebildet sein kann. Er weist ein
Übertragungselement 7 auf, das mit einem hülsenförmigen
Antriebselement 8 verbunden ist. Dieses ist mit seinem
anderen Ende mit der Ringmembrane 3 verbunden. Der
Arbeitsraum 6 steht über hier nicht dargestellte Ein- und
Auslasskanäle mit einem Einlassventil und einem Auslassventil
in Verbindung. Die Ventile sind vorzugsweise als
Plattenventile ausgebildet.
Die Ringmembrane 3 und das damit verbundene Antriebselement 8
sind in den Figuren 2 bis 4 dargestellt.A partially illustrated in Figure 1 diaphragm pump 1 has within a pump head 2 a
The
Die Ringmembrane 3 ist mit einer Stirnseite des
hülsenförmigen Antriebselementes 8 vorzugsweise durch
Vulkanisieren verbunden. Dabei besteht die Ringmembrane 3 aus
einem gummielastischen Material, während das Antriebselement
8 beispielsweise durch eine Stahlhülse gebildet ist. Im
gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Antriebselement 8 in
die Ringmembrane 3 einvulkanisiert und greift mit einem
Stirnende etwas in eine Nut 10 bei der Membranunterseite ein.
Gut zu erkennen ist hierbei, dass im Verbindungsbereich
zwischen Ringmembrane 3 und Antriebselement 8 eine ringförmig
umlaufende, rippenartige Anschluss- und Stabilisierwulst 11
vorgesehen ist, insbesondere um die Druck- und Zugübertragung
von dem Antriebselement 8 besser in die Membrane einbringen
zu können. Die Anschluss- und Stabilisierwulst 11 ist etwa in
einem konzentrischen Bereich mittig zwischen Außenrand 12 und
Innenrand 13 der Ringbreite der Ringmembrane 3 angeordnet. In
Fig. 1 ist auch gut erkennbar, dass die Ringmembrane 3 zu dem
Arbeitsraum 6 so angeordnet ist, dass eine etwa mittige
Ausrichtung des Antriebselementes 8 beziehungsweise der
Anschluss- und Stabilisierwulst 11 zu dem Arbeitsraum 6
vorhanden ist.
Bei einer Hubbewegung des hülsenförmigen
Übertragungselementes 8 entsprechend dem Pfeil Pf1 wird die
Ringmembrane zumindest teilweise in den Arbeitsraum 6
verformt, so dass darin befindliches Fördermedium verdrängt
wird. Bedarfsweise kann die Formung des Arbeitsraums 6 und
der Ringmembrane 3 so vorgesehen sein, dass in oberer
Totpunktlage die Membrane den Arbeitsraum praktisch
totraumfrei ausfüllt.
Die Ringmembrane 3 wird gegenüber den Gehäuseteilen 4 und 5
beziehungsweise auch dem Klemmteil 9 durch einen inneren
Wulst 14 und durch einen äußeren Wulst 15 abgedichtet. Die
Wülste 14,15 greifen in Nuten 20,21 des Gehäuseteils 5 ein.The
In a stroke movement of the sleeve-shaped
The
Der den ringförmigen Arbeitsraum aufweisende Gehäuseteil 4,
der ein Pumpenkopfteil bildet, weist mittig zu der zentralen
Öffnung 16 der Ringmembrane 3 eine Durchtrittsöffnung für
eine Befestigungsschraube 17 auf (Fig. 1) mit der das
innenseitig der Kopfplatte 4 angeordnete, den inneren
Membranrand 13 untergreifende Klemmteil 9 befestigt und zum
Halten der Ringmembrane 3 gegen die Kopfplatte 4 gespannt
werden kann. Das Klemmteil 9 befindet sich innerhalb von dem
durch das hülsenförmige Antriebselement 8 gebildeten Ringraum
18, so dass dieser zur Verfügung stehende Platz ausgenützt
ist. Insgesamt kann durch die direkte Antriebsübertragung von
einem Exenterantrieb auf die Membrane und auch durch die
platzsparende Anordnung des Klemmteils 9 innerhalb des
Ringraums 18 eine Pumpe mit geringer Bauhöhe realisiert
werden.The annular working space having
Das sich an das Antriebselement 8 anschließende
Übertragungselement 7 kann ein Kunststoffteil sein, das an
seinem dem Antriebselement 8 zugewandten Ende einen Ansatz 19
aufweist, auf den das hülsenartige Antriebselement 8
aufgesteckt werden kann und gegebenenfalls durch Presssitz
oder Verklebung damit verbindbar ist.
Das Klemmteil 9 kann gegebenenfalls auch durch Vulkanisieren
mit der Ringmembrane verbunden sein, so dass zusammen mit dem
Antriebselement 8 ein aus drei Teilen bestehendes Bauelement
gebildet ist. Es ergeben sich dann nur wenige Montageteile,
die in kurzer Zeit zusammengebaut werden können.The adjoining the
If appropriate, the clamping part 9 can also be connected to the ring membrane by vulcanization, so that a component consisting of three parts is formed together with the
Die Membranpumpe 1 ist vorzugsweise als Förderpumpe für
geringe Fördermengen bei vergleichsweise hoher Hubfrequenz
ausgebildet. Beispielsweise lassen sich damit Fördermengen
von 25 ml pro Minute realisieren, wobei 3000 Hübe pro Minute
vorgesehen sein können. Die hohe Hubzahl ist erforderlich,
damit die Ventile exakt arbeiten und die Toleranzen der
Ventilpartien nicht zu eng gesetzt werden müssen. Für eine
solche Kleinstpumpe kann die in Fig. 3 und 4 perspektivisch
zusammen mit dem Antriebselement 8 dargestellte Ringmembrane
3 beispielsweise einen Außendurchmesser von 10 mm aufweisen,
so dass die Darstellungen in Fig. 3 und 4 etwa einem Maßstab
von 5:1 entsprechen würden.The diaphragm pump 1 is preferably as a feed pump for
low flow rates at comparatively high stroke frequency
educated. For example, this allows flow rates
of 25 ml per minute, with 3000 strokes per minute
can be provided. The high number of strokes is required
so that the valves work exactly and the tolerances of
Valve sections must not be set too tight. For one
Such a miniature pump can in Figs. 3 and 4 in perspective
together with the
Erwähnt sei noch, dass das hülsenförmige Antriebselement 8
vorzugsweise eine durchgehende Wandung hat, gegebenenfalls
aber auch eine mit Aussparungen versehene Wandung oder eine
durch wenigstens bereichsweise durch Stäbe oder Finger
gebildete Wandung aufweisen kann, so dass eine entsprechende
Massenreduzierung oder ein Zutritt zu dem inneren Ringraum
vorhanden ist.
Weiterhin sei erwähnt, dass die ringförmige Membrane 3 zwar
bevorzugt eine kreisrunde Form hat, jedoch auch eine davon
abweichende Form haben kann. Gleiches gilt für das daran
angreifende Antriebselement 8 beziehungsweise die zum Antrieb
führende Fortsetzung der Membrane, das beziehungsweise die
zumindest im Anschlussbereich bei der Membrane vorzugsweise
jeweils gleiche Formen wie die Membrane und dabei
insbesondere wie deren dem Arbeitsraum 6 zugewandter Bereich
oder auch davon abweichend ausgebildet sein können.
Beispielsweise kann die ringförmige Membrane insgesamt oder
bereichsweise eine elliptische Form aufweisen, was Vorteile
in Verbindung mit einem Kurbeltrieb und der damit verbundenen
Pendelbewegung des Antriebselementes ergibt. Die
Pendelbewegung verläuft dabei vorzugsweise in Richtung der
kleinen Achse der Ellipse.
Auch besteht die Möglichkeit, den den Arbeitsraum 6
begrenzenden Ringbereich der Membrane 3 und den
Außenrandbereich 12 unterschiedlich zu gestalten.It should be mentioned that the sleeve-shaped
It should also be mentioned that although the
There is also the possibility of making the working
Mit der erfindungsgemäßen Membranpumpe 1 ist insbesondere
eine schnelllaufende Membran-Flüssigkeitspumpe geschaffen,
bei der eine Kombination von hoher Hubzahl bei gleichzeitig
geringer Fördermenge vorhanden ist und die trotzdem
konstruktiv einfach und stabil im Aufbau ist. Solche
Membranpumpen 1 sind vor allem in Labors oder auch für
mikrosystemtechnische Anwendungen einsetzbar. Durch die
erfindungsgemäße Membrane 2 sind auch noch kleinere
Ausführungsformen der Membrane 2 als in der in Figur 2 bis 4
im Maßstab 5:1 dargestellten Größe möglich.With the diaphragm pump 1 according to the invention is in particular
created a high-speed membrane-liquid pump,
in which a combination of high number of strokes at the same time
low flow rate is present and still
structurally simple and stable in construction. Such
Diaphragm pumps 1 are mainly in laboratories or for
Microsystem technology applications can be used. By the
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