EP4675104A1 - Verbundmembran insbesondere für membranpumpen - Google Patents

Verbundmembran insbesondere für membranpumpen

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EP4675104A1
EP4675104A1 EP25185152.3A EP25185152A EP4675104A1 EP 4675104 A1 EP4675104 A1 EP 4675104A1 EP 25185152 A EP25185152 A EP 25185152A EP 4675104 A1 EP4675104 A1 EP 4675104A1
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EP
European Patent Office
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layer
composite membrane
base
membrane according
composite
Prior art date
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Pending
Application number
EP25185152.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Öhrle
Adithya Arun Shetty
Jiajia Xu
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ULMAN Dichtungstechnik GmbH
Original Assignee
ULMAN Dichtungstechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by ULMAN Dichtungstechnik GmbH filed Critical ULMAN Dichtungstechnik GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • F05C2225/08—Thermoplastics

Definitions

  • the present invention relates to a composite membrane with a flexible membrane body comprising a circumferential edge, a base, and a flexible membrane section connecting the circumferential edge to the base.
  • the circumferential edge in particular, forms a clamping surface over which the composite membrane can be arranged, for example, within a diaphragm pump.
  • Composite diaphragms of the type described above can be used, for example, to convert differential pressures, particularly in servo elements, actuators, brake boosters, or similar devices. They can also be used in pressure reducers, pressure regulators, or flow controllers. Furthermore, they are suitable for use in valve applications, such as pressure relief valves, safety valves, shut-off valves, or check valves.
  • the invention preferably relates to composite diaphragms intended for use in diaphragm pumps and thus for pump applications.
  • Such pumps can be, for example, metering pumps, mechanical pumps, diaphragm compressors, or vacuum pumps.
  • Composite membranes are typically circular and have a disc-shaped base. For this reason, they are also referred to as disc-shaped membranes.
  • the invention is not limited to such designs, but also relates to rolled membranes, corrugated membranes, dome-shaped membranes, and flat membranes.
  • the corresponding composite membrane can then be clamped at its edge, while the base of the composite membrane performs lifting movements, whereby with each lifting movement the flexible membrane section is turned inside out, so that rolling movements of the flexible material can be observed in a radial section.
  • the flexible membrane section is also referred to as a rolling loop in the prior art.
  • the base typically does not participate in the rolling motion, so an insert made of an inflexible or dimensionally stable material can be arranged within it. This insert is then connected to the piston rod, allowing the rolling motion to be transmitted through the insert into the composite membrane.
  • the membrane body is usually at least partially made of polytetrafluoroethylene (PTFE) and forms a media-side contact layer. This is typically provided as a separate contact film, which can then be bonded to a base material of the membrane body.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the invention aims to provide a composite membrane which can still be used in a known manner, particularly with chemically aggressive and toxic media, but which is also characterized by better recyclability.
  • the object and solution of this problem is a composite membrane with a flexible membrane body having a circumferential edge, a base and a flexible membrane section connecting the circumferential edge to the base, wherein, according to the invention, the membrane body is provided to be at least partially made of ultra-high molecular weight polyethylene (PE-UHMW).
  • PE-UHMW ultra-high molecular weight polyethylene
  • ultra-high molecular weight polyethylene is understood to mean polyethylene having an average molecular weight of at least 5000 g/mol, preferably at least 10000 g/mol, and particularly preferably at least 50000 g/mol.
  • the average molecular weight of such polyethylenes is between 5000 and 50 million g/mol, preferably between 10000 and 10 million g/mol, and particularly preferably between 50000 and 2 million g/mol.
  • Ultra-high molecular weight polyethylene like polytetrafluoroethylene, is characterized by high chemical resistance. Furthermore, tests have shown that even with the use of corresponding composite membranes and despite a high number of rolling cycles, a high structural integrity is still maintained. The stability of the membrane body can be ensured. Based on such an inventive design, the use of polytetrafluoroethylene can therefore be dispensed with.
  • the membrane body preferably the entire composite membrane, is designed completely without polytetrafluoroethylene.
  • the membrane body is formed entirely of ultra-high molecular weight polyethylene, at least on a first surface.
  • the first surface is, in particular, the surface of the membrane body that forms the media side, or which, in the intended use, for example in a diaphragm pump, comes into contact with the medium being pumped.
  • the complete formation of this surface from ultra-high molecular weight polyethylene ensures that only the ultra-high molecular weight polyethylene comes into contact with the medium, thus guaranteeing the chemical resistance of the composite membrane through the use of ultra-high molecular weight polyethylene.
  • the membrane body is multilayered.
  • the membrane body comprises a surface layer made of ultra-high molecular weight polyethylene and a base layer.
  • the ultra-high molecular weight polyethylene is preferably provided exclusively within a surface layer, which is then arranged on a base layer of the membrane body.
  • the base layer can then also form a second surface, which is arranged on a side of the composite membrane facing away from the media.
  • the base layer is preferably formed from an elastomer.
  • the elastomer is preferably selected from the group consisting of acrylonitrile butadiene rubber (NBR), hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber (HNBA), ethylene propylene diene monomer rubber (EPDM), chloropene rubber (CR), styrene butadiene rubber (SBR), fluororubber (FKM), silicone rubber (VMQ), and fluorosilicone rubber (FVMQ).
  • NBR acrylonitrile butadiene rubber
  • HNBA hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber
  • EPDM ethylene propylene diene monomer rubber
  • CR chloropene rubber
  • SBR styrene butadiene rubber
  • FKM fluororubber
  • silicone rubber VMQ
  • FVMQ fluorosilicone rubber
  • the overlay layer can be bonded to the base layer in various ways.
  • a preferred design involves the overlay layer being directly bonded to the base layer.
  • the base layer is made of ethylene propylene diene monomer (EPDM) rubber.
  • EPDM ethylene propylene diene monomer
  • the membrane body, or at least the overlay layer can be directly bonded to the base layer.
  • This bonding is preferably achieved through compression molding.
  • the material for the base layer is placed inside a molding press, which consists of an upper and a lower molding section that together form the shape of the finished composite membrane. By applying heat and pressure, the corresponding composite membrane can then be formed from the material for the base layer.
  • the base layer and the top layer are thenbonded together during the compression molding process.
  • the top layer is then provided as a separately manufactured top sheet and positioned above the base layer material within the compression mold. The pressure and heat then vulcanize the materials together.
  • the adhesive effect between the base layer and the top layer has proven to be sufficiently stable, so that further measures to strengthen the adhesive effect are not absolutely necessary.
  • an alternative design can provide for an adhesion promoter layer between the top layer and the base layer. Accordingly, the top layer can bond to the base layer by incorporating this adhesion promoter layer.
  • the adhesion promoter layer consists, in particular, of a polyurethane adhesive.
  • a preferred embodiment of the invention further provides that a reinforcing layer is arranged in the base layer.
  • This reinforcing layer increases the strength of the membrane body.
  • the reinforcing layer is formed from a fabric, especially polyamide, polyester and/or high-temperature polyamide.
  • the bearing layer forms exclusively a closed first surface. Accordingly, the bearing layer can be comparatively thin. In particular, it is provided that the bearing layer has a thickness between 0.15 and 1.5 mm, preferably between 0.2 and 1.2 mm.
  • the flexible membrane section has a plurality of nubs.
  • the nubs can also form raised areas in the support layer.
  • the nubs are shaped like spherical caps with a circular or elliptical base.
  • the nubs create point stiffeners in the flexible membrane section.
  • the areas between the nubs are flexible, allowing the flexible membrane section to be inverted with minimal pressure, and the point stiffeners prevent creases or folds from forming in the support layer.
  • the composite membrane performs defined rolling movements during use, with low rolling resistance at the fold. Furthermore, the studded structure of the composite membrane on the media side ensures better adhesion between the membrane body and the ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHPE) layer. This improved adhesion of the layered composite is due to an interlocking effect of the studs and/or a larger surface area resulting from the studded features.
  • UHPE ultra-high-molecular-weight polyethylene
  • a particularly preferred embodiment of the invention further provides that the base forms a chamber in which an insert is arranged, at least partially.
  • the chamber is formed by an upper and a lower wall, the upper wall forming part of the first surface, and the insert being arranged between the upper and lower walls.
  • the insert is preferably a dimensionally stable insert, which is accordingly made of a dimensionally stable material.
  • the insert is intended to be made of aluminum, brass, steel, stainless steel, or plastic.
  • the insert may also have a receptacle for a piston rod.
  • This receptacle is... in particular a recess with internal thread arranged in the insert or a protrusion with external thread, so that the piston rod can be attached to the insert via the corresponding thread.
  • the invention provides that a diaphragm pump is also part of the invention, wherein the diaphragm pump has a composite membrane according to the invention.
  • the Fig. 1 Figure 1 shows a composite membrane according to the invention.
  • the composite membrane has a flexible membrane body, which in turn has a clamping surface 3 on a circumferential edge 2, which is connected to a base 4 via a flexible membrane section 5.
  • the base 4 consists of an upper and a lower wall 6a, 6b, wherein the walls 6a, 6b form a chamber 7 arranged between the walls 6a, 6b, in which an insert 8 made of a dimensionally stable material is arranged.
  • the membrane body 4 is multilayered and consists essentially of a base layer 9 made of an elastomer and a support layer 10 arranged on it.
  • a reinforcement layer 11 is arranged within the base layer 9, which is intended to increase the strength of the membrane body.
  • the coating layer 11 is now made of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE).
  • UHMWPE ultra-high molecular weight polyethylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the coating layer 11 is now made of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the coating layer 11 is now made of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • ultra-high molecular weight polyethylene can be recycled much more easily and in a more environmentally friendly manner.
  • the Fig. 1 Furthermore, the figure shows that the support layer 10 is located on a first surface 12 facing the media side.
  • the base layer 9 can be co-extruded together with the support layer 10, resulting in sufficient bond strength between the base layer 9 and the support layer 10.
  • the support layer 10 it is also conceivable to provide the support layer 10 as a separate support film, which is then bonded to the base layer 9 by incorporating an adhesion promoter layer (not shown in detail).
  • an adhesion promoter layer not shown in detail
  • materials for the base layer 9 that would otherwise not form sufficient bond strength with the support layer 10 without the inclusion of an adhesion promoter layer.
  • EPDM it is intended that the base layer 9 be co-extruded together with the support layer 10.
  • the second surface of the membrane body 1 is formed by the base layer 9, which is accordingly the side facing away from the medium.
  • the second surface 13 has an opening in the base 4 through which the insert 8 extends.
  • the insert 8 has an internal thread 14 via which a membrane piston (not shown) can be connected to the insert 8.
  • the Fig. 2 shows a further development of the composite membrane according to the Fig. 1 , whereby the clamping surface 3 is now formed by thickenings on the edge.
  • a large number of studs 15 are provided in the area of the flexible membrane section 5, which are also located in the Fig. 1 are shown, but according to the Fig. 2 These nubs form 15 elevations in the support layer 10. This further improves the bond strength between the base layer 9 and the support layer 10.
  • the one in Fig. 3 The composite membrane shown has a design that largely corresponds to that described in the Fig. 1 and 2
  • the composite membranes shown are shown, but now the bottom 4 has only a wall 6 which does not form a chamber 7, so that accordingly no insert 8 can be arranged within a corresponding chamber 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Diaphragms And Bellows (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Verbundmembran, mit einem flexiblen Membrankörper (4), der einen Umfangsrand (2), einen Boden (4) und einen den Umfangsrand (2) mit dem Boden (4) verbindenden biegsamen Membranabschnitt (5) aufweist, wobei der Membrankörper (4) zumindest teilweise aus einem ultrahochmolekularen Polyethylen (PE-UHMWE) gebildet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundmembran mit einem flexiblen Membrankörper, der einen Umfangsrand, einen Boden und ein den Umfangsrand mit dem Boden verbindenden biegsamen Membranabschnitt aufweist. Der Umfangsrand bildet hierbei insbesondere eine Einspannfläche, über die die Verbundmembran beispielsweise innerhalb einer Membranpumpe angeordnet werden kann.
  • Verbundmembranen der eingangs beschriebenen Art können beispielsweise zur Kraftumwandlung von Differenzdrücken, insbesondere von Servoelementen, Stellantrieben, Bremskraftverstärkern oder dergleichen eingesetzt werden. Auch ein Einsatz in Druckminderern, Druckreglern oder Durchflussreglern ist möglich. Darüber hinaus eignen sie sich auch im Ventileinsatz z. B. bei Überdruckventilen, Sicherheitsventilen, Absperrventilen oder Rückschlagventilen.
  • Bevorzugt bezieht sich die Erfindung auf Verbundmembrane, welche für Membranpumpen und damit für den Pumpeinsatz vorgesehen sind. Bei derartigen Pumpen kann es sich beispielsweise um Dosierpumpen, mechanische Pumpen, Membran-Kompressoren oder Vakuumpumpen handeln. Besonders geeignet ist der Einsatz in Membranpumpen, z. B. Druckluftmembranpumpen.
  • Die Verbundmembrane sind üblicherweise kreisrund ausgebildet und weisen eine tellerförmige Grundform auf. Vor diesem Hintergrund werden sie auch als Tellerformmembran bezeichnet. Die Erfindung ist aber nicht auf solche Ausgestaltungen beschränkt, sondern betrifft auch Rollmembrane, Sickenformmembrane, Kalottenformmembrane und Flachmembrane. Die entsprechende Verbundmembran kann dann randseitig eingespannt werden, während der Boden der Verbundmembran Hubbewegungen ausführt, wobei mit jeder Hubbewegung der biegsame Membranabschnitt umgestülpt wird, so dass in einem radialen Abschnitt Abrollbewegungen des biegsamen Materials beobachtet werden können. Vor diesem Hintergrund wird der biegsame Membranabschnitt im Stand der Technik auch als Rollschlaufe bezeichnet.
  • Der Boden nimmt üblicherweise nicht an der Rollbewegung teil, so dass innerhalb des Bodens auch ein Einsatz aus einem unflexiblen bzw. formbeständigen Material angeordnet werden kann. Dieser Einsatz wird dann mit der Kolbenstange verbunden, so dass entsprechend die Rollbewegung über den Einsatz in die Verbundmembran eingebracht werden kann. Der Membrankörper ist gemäß dem Stand der Technik üblicherweise zumindest teilweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet und bildet hierbei eine medienseitige Auflageschicht. Diese wird üblicherweise als eigenständiger Auflagefolie bereitgestellt, welche dann mit einem Grundmaterial des Membrankörpers verbunden werden kann.
  • Entsprechende Ausgestaltungen sind beispielsweise aus der EP 1 892 414 B1 oder der US 5 217 797 A bekannt. Entsprechende Verbundmembrane mit medienseitiger PTFE-Auflageschicht werden insbesondere dann eingesetzt, wenn toxische oder chemisch aggressive Medien gefördert werden sollen. Die Medienseite des Membrankörpers ist hierbei üblicherweise geschlossen durch die PTFE-Auflageschicht gebildet, wobei PTFE besonders beständig gegen fast alle bekannten Chemikalien ist.
  • Eine solche Ausgestaltung hat sich in der Praxis grundsätzlich bewährt, wobei Polytetrafluorethylen bislang nur unter hohem Energieaufwand und in kleinen Mengen recycelt werden kann. Hierbei ist zu beachten, dass bei der Entsorgung, welche in der Regel durch thermische Zersetzung erfolgt, Flusssäure frei wird, welche auch die Anlagen zum Recyceln selbst beschädigen können.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbundmembran anzugeben, welche zwar weiterhin in bekannter Weise insbesondere bei chemisch aggressiven und toxischen Medien verwendet werden kann, welche sich darüber hinaus aber durch eine bessere Recyclingfähigkeit auszeichnet.
  • Gegenstand und Lösung dieser Aufgabe ist eine Verbundmembran mit einem flexiblen Membrankörper, der einen Umfangsrand, einen Boden und ein den Umfangsrand mit dem Boden verbindenden biegsamen Membranabschnitt aufweist, bei der erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Membrankörper zumindest teilweise aus einem ultrahochmolekularen Polyethylen (PE-UHMW) gebildet ist.
  • Unter einem ultrahochmolekularen Polyethylen wird in diesem Zusammenhang ein Polyethylen verstanden, welches ein mittleres Molekulargewicht von mindestens 5000 g/mol, bevorzugt von mindestens 10000 g/mol, besonders bevorzugt von mindestens 50000 g/mol aufweist. Üblicherweise liegt bei derartigen Polyethylenen das mittlere Molekulargewicht zwischen 5000 und 50 Mio. g/mol, bevorzugt zwischen 10000 und 10 Mio. g/mol, besonders bevorzugt zwischen 50000 und 2 Mio. g/mol.
  • Ultrahochmolekulares Polyethylen zeichnet sich wie auch Polytetrafluorethylen durch eine hohe chemische Beständigkeit aus. Darüber hinaus hat sich in Tests gezeigt, dass auch bei einem Einsatz entsprechender Verbundmembrane trotz hoher Anzahl von Abrollbewegungen noch immer eine hohe strukturelle Beständigkeit des Membrankörpers gewährleistet werden kann. Ausgehend von einer solchen erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann daher auf den Einsatz von Polytetrafluorethylen verzichtet werden. Insbesondere ist der Membrankörper, bevorzugt die gesamte Verbundmembran, vollständig ohne Polytetrafluorethylen ausgebildet.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Membrankörper zumindest an einer ersten Oberfläche vollständig aus dem ultrahochmolekularen Polyethylen gebildet. Bei der ersten Oberfläche handelt es sich insbesondere um die Oberfläche des Membrankörpers welche die Medienseite bildet bzw. welche im bestimmungsgemäßen Einsatz zum Beispiel bei einer Membranpumpe mit dem zu fördernden Medium in Kontakt kommt. Durch die vollständige Ausbildung dieser Oberfläche aus dem ultrahochmolekularen Polyethylen wird sichergestellt, dass ausschließlich das ultrahochmolekulare Polyethylen mit dem Medium in Kontakt kommt, so dass die chemische Beständigkeit der Verbundmembran durch den Einsatz des ultrahochmolekularen Polyethylens sichergestellt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Membrankörper mehrschichtig ausgebildet. Insbesondere weist der Membrankörper eine Auflageschicht aus dem ultrahochmolekularen Polyethylen und eine Grundschicht auf. Entsprechend ist nicht der gesamte Membrankörper aus dem ultrahochmolekularen Polyethylen gebildet. Vielmehr wird das ultrahochmolekulare Polyethylen bevorzugt ausschließlich im Rahmen einer Auflageschicht vorgesehen, welche dann auf einer Grundschicht des Membrankörpers angeordnet wird. Entsprechend kann dann die Grundschicht auch eine zweite Oberfläche bilden, welche entsprechend auf einer der Medienseite abgewandten Seite der Verbundmembran angeordnet ist.
  • Die Grundschicht ist bevorzugt aus einem Elastomer gebildet. Das Elastomer ist hierbei bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBA), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Chloropen-Kautschuk (CR), Styrol- Butadien-Kautschuk (SBR), Fluorkautschuk (FKM), Silikon-Kautschuk (VMQ) und FluorSilikon-Kautschuk (FVMQ).
  • Je nach verwendeten Elastomeren kann die Auflageschicht in unterschiedlicher Art und Weise an die Grundschicht angebunden werden. Als bevorzugtes Thema ist vorgesehen, dass die Auflageschicht unmittelbar an die Grundschicht anschließt. Eine solche Ausgestaltung erfordert jedoch, dass zwischen der Auflageschicht und der Grundschicht eine ausreichende Haftwirkung erzeugt werden kann, welche auch den vielfältigen Rollbewegungen standhält. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Grundschicht aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) gebildet ist. In diesem Fall lässt sich der Membrankörper bzw. zumindest die Auflageschicht unmittelbar mit der Grundschicht verbinden. Hierbei erfolgt die Verbindung bevorzugt durch ein Formpressverfahren (Compression molding). Hierbei wird das Material für die Grundschicht innerhalb einer Formpresse eingelegt, wobei die Formpresse aus einem oberen und einem unteren Pressteil besteht, welche gemeinsam die Form der fertigenden Verbundmembran bilden. Durch Einwirkung von Hitze und Druck kann dann aus dem Material für die Grundschicht eine entsprechende Verbundmembran herausgebildet werden.
  • Zugleich ist es auch möglich, die Grundschicht mit der Auflageschicht im Zuge des Formpressens miteinander zu verbinden. Die Auflageschicht wird dann in Form einer separat hergestellten Auflagefolie bereitgestellt und innerhalb der Formpresse oberhalb des Materials für die Grundschicht angeordnet. Durch den Druck und die Hitze erfolgt eine Vulkanisierung der Materialien miteinander, wobei sich insbesondere bei einer Kombination aus EPDM und PE-UHMW die Haftwirkung zwischen der Grundschicht und der Auflageschicht als ausreichend stabil erwiesen hat, so dass weitere Maßnahmen zur Verstärkung der Haftwirkung nicht zwingend notwendig sind.
  • Sofern zwischen der Auflageschicht und der Grundschicht keine ausreichende Haftwirkung aufgrund der Materialauswahl sowie der Herstellungsweise sichergestellt werden kann, kann eine alternative Ausgestaltung aber auch vorsehen, dass zwischen der Auflageschicht und der Grundschicht eine Haftvermittlerschicht angeordnet ist. Entsprechend kann die Auflageschicht unter Einbindung dieser Haftvermittlerschicht an die Grundschicht anschließen. Bei der Haftvermittlerschicht besteht insbesondere aus einem Polyurethanklebstoff.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, dass eine Verstärkungsschicht in der Grundschicht angeordnet ist. Mithilfe dieser Verstärkungsschicht kann die Festigkeit des Membrankörpers erhöht werden. Insbesondere ist vorgesehen, wenn die Verstärkungsschicht aus einem Gewebe, insbesondere aus Polyamid, Polyester und/oder HT-Polyamid, gebildet sein.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es grundsätzlich ausreichend, wenn die Auflageschicht ausschließlich eine geschlossene erste Oberfläche bildet. Entsprechend kann die Auflageschicht vergleichsweise dünn ausgebildet sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Auflageschicht eine Dicke zwischen 0,15 und 1,5 mm, bevorzugt zwischen 0,2 und 1,2 mm aufweist.
  • Darüber hinaus sieht eine erfindungsgemäße Ausgestaltung vor, dass der biegsame Membranabschnitt eine Vielzahl von Noppen aufweist. Gemäß einer solchen Ausgestaltung können dann die Noppen auch Erhebungen in der Auflageschicht bilden. Vorzugsweise sind die Noppen als Kalotten mit einer kreisförmigen oder elliptischen Grundfläche ausgebildet. Durch die Noppen bildet der biegsame Membranabschnitt punktuelle Versteifungen. Die Bereiche zwischen den Noppen sind flexibel, so dass der biegsame Membranabschnitt mit geringem Druck umgestülpt werden kann, wobei sich aufgrund der punktuellen Versteifungen keine Staufalten bzw. Knicklinien in der Auflageschicht bilden.
  • Die Verbundmembran führt bei ihrem Einsatz definierte Rollbewegungen aus, wobei der Abrollwiderstand der Rollfalte gering ist. Die Noppenstruktur der Verbundmembran auf der Medienseite bewirkt überdies eine bessere Haftung zwischen dem Membrankörper und der Auflageschicht aus dem ultrahochmolekularen Polyethylen. Die bessere Haftung des Schichtverbundes ist auf einer Verzahnungswirkung der Noppen bzw. auf eine größere Oberfläche durch die noppenförmigen Ausprägungen zurückzuführen.
  • Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, dass der Boden eine Kammer bildet, in der ein Einsatz zumindest bereichsweise angeordnet ist. Hierbei wird die Kammer gebildet durch eine obere und eine untere Wandung, wobei die obere Wandung einen Teil der ersten Oberfläche bildet und wobei der Einsatz zwischen der oberen und der unteren Wandung angeordnet ist. Bei dem Einsatz handelt es sich vorzugsweise um einen formstabilen Einsatz, welcher entsprechend aus einem formstabilen Material gebildet ist.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass der Einsatz aus Aluminium, Messing, Stahl, Edelstahl oder Kunststoff gebildet ist. Der Einsatz kann darüber hinaus eine Aufnahme für eine Kolbenstange aufweisen. Bei dieser Aufnahme handelt es sich insbesondere um eine in den Einsatz angeordnete Ausnehmung mit Innengewinde oder um eine Ausstülpung mit Außengewinde, so dass entsprechend die Kolbenstange über das entsprechende Gewinde an dem Einsatz befestigt werden kann.
  • Wenngleich die zuvor beschriebene Verbundmembran für einen vielfältigen Einsatz verwendet werden kann, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass auch eine Membranpumpe Gegenstand der Erfindung ist, wobei die Membranpumpe eine erfindungsgemäße Verbundmembran aufweist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von exemplarischen Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Verbundmembran in einer isometrischen Darstellung,
    Fig. 2
    eine alternative Ausgestaltung der Verbundmembran gemäß Fig. 1,
    Fig. 3
    eine Verbundmembran ohne einen in dem Boden integrierten Einsatz.
  • Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Verbundmembran. Die Verbundmembran weist einen flexiblen Membrankörper auf, welcher wiederum an einem Umfangsrand 2 eine Einspannfläche 3 aufweist, welche über einen biegsamen Membranabschnitt 5 mit einem Boden 4 verbunden ist. Der Boden 4 besteht wiederum aus einer oberen und einer unteren Wandung 6a, 6b, wobei die Wandungen 6a, 6b eine zwischen den Wandlungen 6a, 6b angeordnete Kammer 7 ausbilden, in der ein Einsatz 8 aus einem formbeständigen Material angeordnet ist.
  • Der Membrankörper 4 ist mehrschichtig ausgebildet und besteht im Wesentlichen aus einer aus einem Elastomer gebildeten Grundschicht 9 sowie einer darauf angeordneten Auflageschicht 10. Innerhalb der Grundschicht 9 ist darüber hinaus eine Verstärkungsschicht 11 angeordnet, über die die Festigkeit des Membrankörpers erhöht werden soll.
  • Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass die Auflageschicht 11 aus einem ultrahochmolekularen Polyethylen (PE-UHMW) gebildet ist. Im Gegensatz zu bislang bekannten Lösungen wird also das bislang häufig verwendete Polytetrafluorethylen (PTFE) durch das ultrahochmolekulare Polyethylen ersetzt. Dieses weist wie auch Polytetrafluorethylen eine hohe chemische Beständigkeit auf und eignet sich somit beim Einsatz mit toxischen oder chemisch aggressiven Medien. Zugleich lässt sich ultrahochmolekulares Polyethylen deutlich einfacher und umweltschonender recyceln.
  • Die Fig.1 zeigt darüber hinaus, dass die Auflageschicht 10 auf einer der Medienseite zugewandten ersten Oberfläche 12. Die Grundschicht 9 kann zusammen mit der Auflageschicht 10 koextrudiert werden, wobei sich eine ausreichende Verbundfestigkeit zwischen der Grundschicht 9 und Auflageschicht 10 ausbildet. Darüber hinaus ist es aber selbstverständlich auch denkbar, die Auflageschicht 10 als separate Auflagefolie bereitzustellen, welche dann unter Einbindung einer nicht näher dargestellten Haftvermittlerschicht mit der Grundschicht 9 verbunden wird. In diesem Fall ist es dann auch möglich, Materialien für die Grundschicht 9 zu verwenden, welche ansonsten ohne Einbindung einer Haftvermittlerschicht keine ausreichende Verbundfestigkeit mit der Auflageschicht 10 ausbilden können. Insbesondere ist aber gerade im Falle von EPDM vorgesehen, dass die Grundschicht 9 zusammen mit der Auflageschicht 10 koextrudiert wird.
  • Die zweite Oberfläche des Membrankörpers 1 wird durch die Grundschicht 9 gebildet, wobei es sich hier entsprechend um die medienabgewandte Seite handelt. Die zweite Oberfläche 13 weist im Boden 4 eine Durchbrechung auf, durch die sich der Einsatz 8 hindurch erstreckt. Darüber hinaus weist der Einsatz 8 ein Innengewinde 14 auf, über die ein nicht näher dargestellter Membrankolben bzw. mit dem Einsatz 8 verbunden werden kann.
  • Die Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung der Verbundmembran gemäß der Fig. 1, wobei nunmehr die Einspannfläche 3 durch randseitige Verdickungen gebildet wird.
  • Darüber hinaus sind im Bereich des biegsamen Membranabschnittes 5 eine Vielzahl von Noppen 15 vorgesehen, welche auch in der Fig. 1 dargestellt sind, wobei aber gemäß der Fig. 2 diese Noppen 15 Erhebungen in der Auflageschicht 10 bilden. Hierdurch kann die Verbundfestigkeit zwischen der Grundschicht 9 und der Auflageschicht 10 weiter verbessert werden.
  • Die in der Fig. 3 dargestellte Verbundmembran weist eine in weiten Teilen übereinstimmende Ausgestaltung mit den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Verbundmembranen auf, wobei aber nunmehr der Boden 4 ausschließlich eine Wandung 6 aufweist, welche keine Kammer 7 bildet, so dass entsprechend auch kein Einsatz 8 innerhalb einer entsprechenden Kammer 7 angeordnet werden kann.

Claims (11)

  1. Verbundmembran, insbesondere für Membranpumpen, mit einem flexiblen Membrankörper (4), der einen Umfangsrand (2), einen Boden (4) und einen den Umfangsrand (2) mit dem Boden (4) verbindenden biegsamen Membranabschnitt (5) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Membrankörper (4) zumindest teilweise aus einem ultrahochmolekularen Polyethylen (PE-UHMWE) gebildet ist und die Grundschicht (9) aus einem Elastomer gebildet ist, ausgewählt aus der Gruppe Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Hydrierter Acryl-Nitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke (EPDM), Chloropren-Kautschuk (CR), StyrolButadien-Kautschuk (SBR), Fluorkautschuk (FKR), Silikon-Kautschuk (VMQ) und Fluorsilikon-Kautschuk (FVMQ).
  2. Verbundmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (4) zumindest an einer ersten Oberfläche (12) vollständig aus dem ultrahochmolekularen Polyethylen gebildet ist.
  3. Verbundmembran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (4) mehrschichtig ausgebildet ist.
  4. Verbundmembran nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (4) eine Auflageschicht (10) aus dem ultrahochmolekularen Polyethylen und eine Grundschicht (9) aufweist.
  5. Verbundmembran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageschicht (10) unmittelbar an die Grundschicht (9) anschließt.
  6. Verbundmembran nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageschicht (10) unter Einbindung einer Haftvermittlerschicht an die Grundschicht (9) anschließt.
  7. Verbundmembran nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstärkungsschicht (11) in der Grundschicht (9) und/oder zwischen der Grundschicht (9) und der Auflageschicht (10) angeordnet ist.
  8. Verbundmembran nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageschicht (10) eine Dicke zwischen 0,15 und 1,5 mm, insbesondere zwischen 0,2 und 1,2 mm aufweist.
  9. Verbundmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der biegsame Membranabschnitt (5) eine Vielzahl von Noppen (15) aufweist.
  10. Verbundmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4) eine Kammer (7) bildet, in der ein Einsatz (8) zumindest bereichsweise angeordnet ist.
  11. Membranpumpe mit einer Verbundmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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