JP5231706B2 - 媒体を搬送するための方法及び装置 - Google Patents

Description

従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念部若しくは請求項２の上位概念部に記載した、搬送可能な媒体（ガス状、液体状、ペースト状又は粒状"rieselaritig"の）を搬送するための方法若しくは装置（押し退け機械:Verdraengungskraftmaschine又はこれと類似のもの）に関する。作業室の弾性的に変形可能な壁部分を備えた搬送装置は、多くの場合、ダイヤフラムポンプとして公知であって、例えば往復連接棒駆動装置（ドイツ連邦共和国特許出願公開第２２１２３２２号明細書又はドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９１９９０８号明細書及びドイツ連邦共和国特許第２２１１０９６号明細書）又は回転斜板駆動装置（ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２４４６１９号明細書）又はこれと類似のものを有しており、ホースポンプ（Schlauchpumpe)としても公知である。この場合いずれにしても、作業室を区分状に仕切る、弾性的に変形可能な壁部分（ダイヤフラム、ホース壁又はこれと類似のもの）の駆動は、押し退けようとする媒体の流れ方向に対して横方向でこの壁部分に作用する力によって行われる。作業機械の機能に従って、この駆動部にエネルギーが供給され、搬送のために相応に媒体に伝達されるが、これは、常に断続的な搬送、つまり非線状の搬送である。この公知の押し退け作業機械の機能に応じて、例えば往復動ポンプにおいては、仮想軸線との定置の交点を有する定常波が存在しており、これによって波の山及び谷の十分な振動補償も得られる。多数のスライダが相前後して配置されている形式の、スライダによって駆動されるダイヤフラムポンプ（ＵＳ４８５４８３６号明細書参照）においても、搬送しようとする媒体に搬送波（定常波）が生ぜしめられる（ホースポンプにおいても）。従ってホースポンプ又はこれと類似のポンプにおいて、タイヤが転動運動する場合のように、ホースが圧縮され、次いで吸込み運動を生ぜしめるために半径方向で再び膨張する。この運動は、一様な往復運動の定常波を生ぜしめる駆動運動又は、連続的な波状の運動である。

このような公知の駆動法の欠点は特に、損耗が比較的大きいという点にある。何故ならば波の側方の制限部は常に同じ箇所であって、つまり、例えば搬送しようとする粘性媒体のためのゆっくりと回転する機械においては、駆動周波数に相応する、駆動力の交番負荷を必要とする、それぞれ死点が生ぜしめられることは度外視して、常に同じ箇所に最大負荷が作用するからである。必要であれば、この死点を克服するための付加的な装置を設けなければならない。

特にペースト状又は液滴状の媒体を搬送するためのその他の公知の方法においては、媒体が例えばウォームを介して、上方に向かって開放する室内例えば溝内で搬送されるが、この場合は、ウォームと媒体との間又は溝との間の摩擦に基づいて強い摩耗が生じるという欠点がある。

圧電素子を介して駆動が行われるダイヤフラムポンプにおいても（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８９３４５３６号明細書及びドイツ連邦共和国特許出願公開第３６１８１０６号明細書）、基本的に同じ欠点を有しており、特に少量の搬送量のためだけに適している。

特に船を駆動するための方法も公知である（ドイツ連邦共和国実用新案登録第７７１２３５９号明細書）。この方法においては、媒体（この場合は水）が、船の走行方向に延びる、前方側の入口と後方側の出口とを備えた室内で搬送されるようになっている。搬送された水の剪断作用に基づいて及び、入口及び出口が十分に水面下に配置されていることに基づいて、船が移動するようになっている。この場合でも、水の駆動損失は比較的大きい。

本発明及びその利点
これに対して、請求項１に記載した本発明の方法によれば、搬送可能な（ガス状、液体状、ペースト状又は粒状の）媒体を、少なくとも１つの入口と出口とを備えた搬送室内で、媒体の搬送方向に対して横方向に又は媒体の搬送方向に沿った方向に駆動される、搬送室の弾性的に可撓性の少なくとも１つの壁部によって搬送するための方法において、
駆動を、脈動する波運動として実施し、
弾性的に可撓性の壁部分を曲げに対して強く構成し、
弾性的に可撓性の壁部分への力の導入を、枢着によって旋回可能に支承された、不連続の力導入点を介して行い、
弾性的な壁部分の、曲げに対して強い構成に基づいて、不連続の力導入点における変位によって生ぜしめられた波運動が、力導入点を越えて続くようにし、
それによって、媒体内に規定された方向に向けられた変動する波を発生させて、媒体を搬送するようにした。
請求項２に記載した本発明の装置によれば、搬送しようとする媒体の流れ方向で流入開口から流出開口に貫流可能な作業室を備えており、該作業室が少なくとも１つの弾性的に変形可能な壁部分を有しており、
弾性的に変形可能な壁部分に作用してこの壁部分が搬送動作を行うようにする少なくとも１つの駆動部が設けられている形式のものにおいて、
前記駆動部が、変形可能な壁部分及びひいては媒体に脈動運動を加え、それによって、流入開口から流出開口に流れる媒体内に、変動する波を生ぜしめるようになっており、
弾性的に変形可能な壁部分が、曲げに対して強く構成されており、
駆動部から弾性的に変形可能な壁部分への力の導入が、駆動部と力導入点との間の枢着結合部を介して行われ、
それによって、力導入点における変位によって生ぜしめられた波運動が、力導入点を越えて続くようになっている。
本発明によれば、駆動に基づく媒体の搬送時に生じる、駆動形式によって発生する複数の波の交点が、媒体の流れ方向で変動する、つまり、一箇所に留まらないか、若しくはこれらの交点が媒体との仮想の流れ軸線と共に、流れ方向で変動する。このような形式の変動する波（波動）は、自然界における蛇、ウナギ等の前進運動によって公知である。同様に、このような装置における損耗は、駆動する側の部分及び駆動される側の部分にほぼ一様に分配され、媒体もほぼ一様な搬送される。この駆動システムによって、基本運動に重畳される付加的な、別の方向の運動に基づいて、脈動が得られる。この脈動は本発明によれば、媒体に変動する波が生ぜしめられるように構成されている。これによって、移動する壁部分と不動の壁部分との間の摩擦が減少されるか、若しくは動力取り出しが減少される。これは特に本発明による装置において摩耗の減少を生ぜしめ、雑音発生を低下させ、フレキシブルな壁部に曲げに対して強い材料を使用する可能性を提供する。特に弾性的に変形可能な壁部の材料は、公知の装置におけるようにわずかな負荷にしかさらされないので、これらの材料は別に構成することも、また薄く構成することもできるが、公知の装置における要求を高くすることのない新たな材料を使用することもできる。このような使用可能な材料としては、繊維強化されたプラスチックが挙げられる。このような繊維強化されたプラスチックは、特に薄い金属層を挿入することによって気密にすることができるので、本発明による押し退け作業機械は、新たな使用領域例えば冷却領域及び空調領域（Ｋａｅｌｔｅ−ｕｎｄ Ｋｌｉｍａｂｅｒｅｉｃｈ）に使用することができる。従って例えば本発明によれば、弾性的に変形可能な壁部分の戻り運動は、冒頭に述べた形式の公知の押し退け作業機械とは異なり、自動的に圧縮方向及び／又は吸込み方向で行われる。

本発明による搬送装置の有利な構成によれば、弾性的に変形可能な壁部分は、これらの壁部分に向き合っていて、作業室を仕切る、壁部分（大抵は剛性である）と協働して、流れ方向に対して横方向に変動するシール部を形成することができる。これは互いに向き合う壁部が大抵の場合は斜線状に圧縮される、単一壁状のホースポンプに類似している。大抵は弾性的な壁部分と剛性な壁部分との、このような協働作用によって、つまり、互いに向かい合う壁部分間に存在する間隔に応じて、実際にはより高い圧力にも耐えられるシール部まで、媒体の搬送量も制御される。

本発明の特に有利な構成によれば、弾性的に変形可能な壁部分は作業室の流入開口及び／又は流出開口と協働して、相応の弁機能を行う。弾性的な壁部分が流入開口を閉鎖すると直ちに、壁部分が相応に駆動されて媒体が高圧下で流出開口まで搬送され、それとは逆に、流出開口が閉鎖され、それと同時に流入開口が開放されて作業室が増大すると、媒体の吸込みが行われる。

これに関連した本発明の実施態様によれば、流れ方向に対して横方向のシール、若しくは弾性的な壁部分と剛性な壁部分との互いの接近は、流れ方向で変動するように構成されており、これによって媒体の変動する波に相応の影響を与えることができる。

本発明の基本的な構成によれば、作業室の弾性的に変形可能な壁部分はダイヤフラムとして構成されており、このダイヤフラムは、所望の駆動部のための流れ方向に対して横方向で負荷可能である。有利には、このようなダイヤフラムは、細長い、例えば長円形の形状を有しており、この場合、長手方向の一方の端部に流入開口が配置され、他方の端部に流出開口が配置されている。有利な形式で、機械の機能のために非常に良好な緊張及びシールは、このようなダイヤフラムによって、高速走行機械においても低速走行機械においても、得られる。緊張の形式によって、所定の実施例のための構成に応じて自然の戻り力が得られる。

本発明の特別な実施態様によれば、駆動部は、クランク駆動装置と、昇降運動を弾性的な壁部分に伝達する連接棒とから成っており、この場合、連接棒の変動する軸は、その上下方向の往復振り子運動において所定の軌道に沿ってガイドされるので、連接棒は、クランク駆動装置によって限定された往復振り子運動の他に、付加的に流れ方向に対して横方向に延びる運動力（傾倒運動）を行う。このような、往復振り子運動によって生ぜしめられ、カム軌道ガイドよって重畳される傾倒運動は、クランク駆動装置と弾性的な壁部分との間の連接棒の区分内のカム軌道ガイドであってよいが、弾性的な壁部分とは反対側の、クランク駆動装置の側に配置してもよい。重要なことは、クランク駆動装置によって生ぜしめられる往復振り子運動に、往復振り子運動時に発生する波から変動する波を生ぜしめるあたかも妨害値が重畳される、ということである。

これに関連した本発明の有利な構成によれば、変動する波を生ぜしめる往復傾倒運動を弾性的な壁部分に伝達するために、側方に可撓性の形状接続載設部材が用いられる。これによって、連接棒の被駆動端部と弾性的な壁部分の作用箇所との間に、横方向で相応の自由度が得られる。

これに関連した本発明の実施態様によれば、形状接続載設部材として滑り子が用いられ、この滑り子は、連接棒端部と弾性的に変形可能な壁部分との間に配置されている。

これに関連した本発明の実施態様によれば、形状接続載設部材が方形でビーム状の延在形状を有しており、この場合、形状接続載設部材の傾倒運動は、可動な壁部分に直接伝達される。これによってこの往復傾倒運動は、搬送しようとする媒体に直接伝伝達され、これは一方では脈動作用、他方では変動する波を生ぜしめる。

本発明の付加的に有利な実施態様によれば、連接棒と弾性的な壁部分との間に弾性的に可撓性で、曲げに対して強いプレートが配置されており、該プレートを介して、昇降（Ｈｕｂ）時に実行される往復傾倒運動が大きい面に亘って弾性的な壁部分に伝達される。この場合、このプレートは、揺動運動しながら弾性的な壁部分と協働するか、又はこの弾性的な壁部分に接続されていて、相応に揺動運動しながら連接棒端部に向かって横たえられる。重要なことは、このプレートが相応の支持作用を弾性的な壁部分に与え、それによってこの壁部分が、その他の実際上の理由から柔軟なダイヤフラムより成っていてよい、ということである。

これに関連した本発明の有利な実施態様によれば、プレートは、ばね弾性的な材料、例えば鋼又は硬いプラスチックより成っている。

本発明によれば、請求項９〜１２に記載した特徴は、いずれにしても、駆動が弾性的な壁若しくはダイヤフラムに対して横方向で行われ、類似の問題が発生する場合には常に、別の駆動手段に転用することができる。

本発明の付加的に有利な実施態様によれば、脈動運動が、流れ方向に対して横方向に連続して配置され、弾性的に変形可能な壁部分に制御されて作用する多数の駆動エレメントによって得られる（上記ＵＳ４８５４８３６号明細書又はＵＳ５９６１２９８号明細書）。

これに関連した本発明の有利な実施態様によれば、上記実施例におけるように、弾性的に変形可能な壁部分はダイヤフラムとして構成されていて、複数のエレメントより成る駆動部に相応する長さを有している。このダイヤフラムは、長円形又はほぼ方形に構成することができる。これはダイヤフラムがどのような補助機能例えば弁機能を有しているか、又はどのくらいの数の駆動エレメントが連続的に設けられているかにほぼ依存している。本発明の付加的に有利な実施態様によれば、駆動部として、カムに配属されたつなぎリンクスライダ（Ｋｕｌｌｉｓｓｅｓｃｈｉｅｂｅｒ）が用いられ、このつなぎリンクスライダは、少なくとも間接的に（請求項９〜１２参照）、ダイヤフラムの駆動部に作用する。またこれは、クランク駆動装置を操作する連接棒、又は弾性的な壁部分に作用する横方向スライダ、振動可動子又はこれと類似のものであってもよい。駆動部として一種のスクリューコンベヤを用いることも考えられる。このスクリューコンベヤの回転軸線は流れ方向に延びていて、駆動時に作用するその外側の側面は螺旋状にダイヤフラムに作用する。スクリューコンベヤの曲率半径に相応して、ダイヤフラムに向き合う、作業室の定置の仕切壁は、室に向かって凹状に構成されていて、このトンネル状に構成された作業室の始端部及び終端部に設けられた流入開口及び流出開口を備えている。

本発明の付加的に有利な実施態様によれば、機械ケーシングは管状に構成されていて、この場合、管壁は剛性な壁部分として用いられる。

これに関連した本発明の特別な実施態様によれば、機械ケーシング内に２つのダイヤフラムが互いに平行に配置されており、この場合、駆動部は２重に作用しながらダイヤフラム間に配置されている。これによって駆動は、ボクサー型装置におけるのと同様に行われ、この場合、特別な利点は、それぞれ一方の駆動部によって生ぜしめられた搬送運動が、他方の駆動部による搬送運動に対してずらして行われ、これによって、高い搬送能力は度外視して、一様な搬送が得られるという点にある。

これに関連した本発明の有利な一般的な実施態様によれば、管状のケーシングは円形の作業室横断面を有している。同様に可能な面取りされたケーシング（面取りされたケーシングでは、ダイヤフラムが常に定置の壁部に接触していて、それによって所定の弁作用が得られる）とは異なり、このような円形のケーシングを有する機械は、ダイヤフラムとこれに向き合う定置の壁部との間で接触が行われない流体機械として適している。

本発明の付加的な有利な実施態様によれば、駆動は少なくとも間接的に伝達される磁石力によって行われる。特に医学分野又はマイクロポンプ分野で使用される小型のポンプにおいては、この駆動形式が有利である。

これに関連した本発明の有利な実施態様によれば、磁石力又は圧電力は電気的に生ぜしめられ、制御もされる。このような形式で磁石コイルを介して簡単な形式で例えば変動する電磁磁界が、リニア式の同期モータにおけるように生ぜしめられ、移動し、それによってダイヤフラムが駆動される。これは特に小さい圧力を有するマイクロポンプ又は約５バールまでの小型コンプレッサにおいて、リニア（直線）状又は曲線状に変動する電磁磁界によって行われる。従って同様に、固有のばね力による波状の変動が含まれる。システム全体は、チップ（Ｃｈｉｐｓ）と同様に、吸湿性の限界値付近まで個別の層によって構成することができる。駆動は、磁石コイルを介して、拡声器（スピーカー）におけるのと同様に行うことができるか、又は振動可動子によって、相応の運動変換を伴って行うことができる。

本発明による搬送装置においては駆動が脈動式に媒体に作用し、媒体内に変動する波が生ぜしめられるので、この搬送装置は、多様な形式で機械的に変えることができるだけではなく、本発明の使用分野も相応に多様である。従って大能力及び平均的な能力を有するポンプにおいて本発明を用いることができ、また波状のポンピング作用を有するシートが弾性的な壁部分として用いられているマイクロ分野においても使用することができる。特に軸駆動装置が設けられないような医学的なマイクロ技術においても本発明を使用することができる。その他の使用分野は、同様に大型機械からマイクロ構造までの圧縮機である。

付加的に有利な、本発明が使用されている実施態様によれば、この装置は、船又はこれと類似のものを駆動するために使用される。本発明による「変動する波」によって、魚、蛇のような絡みつくような前進運動、又はクラゲのポンピング作用を有する前進運動のように行われ、この場合、基本的な駆動は、船のスクリューのように、一方では吸込み、他方では突き出しによって行われる。この場合、本発明は流体機械に使用される。沼地状又はぬかるみ状の地面をゾウアザラシが前進するような運動も考えられるので、あたかも湿地帯に及び砂地における水陸両用車両として使用することも考えられる。また、底部を変動する波状に駆動することによってばら荷を搬送することができる（コンベヤベルト上のばら荷搬送と類似する）溝の底部に、本発明による装置を使用することもできる。

本発明の装置を船の駆動に用いた本発明の有利な実施態様によれば、水面下で船体部分において船首に流入開口と、船尾にこれに対応する流出開口と、この流入開口と流出開口との間に駆動室とが設けられており、この場合、カバーに向けられたダイヤフラムの駆動は、種々異なる形式で行われるようになっている。従って、種々異なる搬送能力に応じて船を操縦することができるようにするために、このような形式の２つの駆動システムを相並んで配置するか、又は外部取付け型のボート駆動装置としてボクサー型の配置形式を有する管ポンプ（Ｒｏｈｒｐｕｍｐｅ）として構成することもできる。

本発明の基本的な有利な実施態様によれば、弾性的に変形可能な壁部分がダイヤフラムとして構成されていて縁部領域で緊締されており、この場合、拡声器のダイヤフラムにおけるのと同様に、ダイヤフラムの横断面で見て常に波形の輪郭形状が存在する。これによって、ダイヤフラムが変位運動する際に緊締平面に停滞が生じることは避けられる。何故ならば、緊締領域における横断面は、ダイヤフラムの繰り出される領域における横断面よりも小さく、この緊締領域と、例えば定置の壁に当接するダイヤフラムの繰り出された領域とは、同じダイヤフラムによって巻き込まれなければならないからである。

本発明の付加的な有利な実施態様によれば、液圧式又は空圧式に操作可能なプロフィール（断面形状）が形成されており、これによってダイヤフラム自体が、連続的に波状に運動する状態にある。本発明の付加的な有利な実施態様によれば、フレキシブルなプロフィールとして、細長く平らな（面状）及び／又は繊維状の圧電素子がダイヤフラムに形成されており、これによってダイヤフラムを本発明に従って駆動するように成形することができる。圧電素子によって面状の部分を成形することは、飛行機の翼及びヘリコプターのロータにおいて公知である。

本発明のその他の利点及び有利な実施態様は、以下の図面を用いた説明及び請求項に記載されている。

図面
本発明の対象の２つの実施例が図面に示されていて、以下に詳しく説明されている。

図１は、図２のＩ−Ｉ線に沿ったポンプの横断面図、
図２は、図１のII−II線に沿った横断面図、
図３は、図２のIII−III線に沿った部分断面図、
図４は、６つの異なる作業位置の縮小図、
図５は、第２実施例の異なる作業位置における横断面図及び縦断面図、
図６は、第２実施例の変化実施例、
図７は、最適なダイヤフラム輪郭形状、
図８は、船の駆動装置として使用した概略図である。

実施例の説明
図１〜図４に示した第１実施例では、ポンプを用いて本発明を説明する。ポンプケーシング１内にはクランク駆動装置２が配置されており、このクランク駆動装置２は、駆動軸３上に配置された偏心体４と、この偏心体４によって操作される連接棒５とを備えている。連接棒は、その上側領域でカム６を有していて、このカム６は、ポンプケーシング１の軌道７内でガイドされており、それによって連接棒５は、クランク駆動装置を介して生ぜしめられる昇降運動及び往復振り子運動時に、軌道７及びカム６による傾倒運動を行う。

連接棒５はその上端部が滑り子８に作用する。この滑り子８は形状接続（形状による束縛）載設部材９を介して昇降往復傾倒運動をばね弾性的なプレート１０に伝達する。ばねプレート１０は、形状接続載設部材の領域内で連接棒の昇降運動だけに追従するのではなく、その傾倒往復振り子運動にも追従する。この運動は、ばねプレート１０によってダイヤフラム１１に伝達される。このダイヤフラム１１はその縁部領域で、ケーシング１とケーシングカバー１３との間の隆起部１２によって緊締されている。ダイヤフラム１１とケーシングカバー１３との間にポンプ作業室１４が仕切られており、このポンプ作業室１４に、流入開口１５を介して、搬送しようとする媒体が供給される。次いでこの媒体は、流出開口１６を介してポンプ作業室１４から押しやられる。流入開口１５及び流出開口１６の開口に向き合う、ダイヤフラム１１の区分１７及び１８は、この開口と協働して弁として作用する。ダイヤフラム１１の区分１７又は１８が下方に移動すると直ちに、この弁は開放し、この弁が図１に示した位置を占めると直ちに、区分１７，１８は開口１５又は１６を閉鎖する。

図４には、６つの作業位置を用いて、ポンプの作用が示されている。

作業位置４．６で、クランク駆動装置２はダイヤフラム１１を完全にケーシングカバー１３に押し付け、それによって流入開口１５も流出開口１６も閉鎖されている。

図４．１では、駆動軸３が矢印ＩＶで示されているように右回転方向で回転すると、形状接続プレート９は左方向に傾倒せしめられ、それによってばねプレート１０からダイヤフラム１１を介して流入開口１５がポンプ作業室１４に向かって開放し、それによって搬送しようとする媒体を流入させることができるようになっていることが示されている。

図４．２では、駆動軸３がさらに回転させられ、それに従ってポンプ作業室１４が増大されていることが示されている。

図４．３によれば、連接棒５がその最も下の位置に達していて、この場合、ポンプ作業室１４の流入開口１５がダイヤフラム１４によって再び閉鎖されているが、流出開口１６は開放されていない。

図４．４によれば、形状接続載設部材９は右方向に傾倒されていて、それによって流入開口は遮断維持されるが、流出開口１６は開放され、それによって、縮小された作業室１４において媒体がダイヤフラム１１によって押しやられて流出することができる。

図４．５には、さらに回転せしめられることによって、ポンプ作業室１４は再び縮小されて、次いで明確に図４．６に示した位置を占めることが分かる。

この図４に示したサイクルは、駆動軸３が回転するたびに繰り返され、この場合、連接棒５のカムガイド６，７に基づいて、連接棒５は、その昇降運動の他に往復傾倒運動をその上端面側で実施し、この上端面側は一方では、搬送しようとする媒体に脈動運動を与え、他方では搬送しようとする媒体に変動する波（波動）作用を与える。

図５に概略的に示された第２実施例においては、互いに反対側に位置する２つの搬送ダイヤフラム１９が、ほぼ管状に延びるポンプケーシング２０内に配置されていて、搬送ダイヤフラム１９間に配置されたカム軸２１によって、変動する波を発生させるために駆動される。矢印ＩＶによって示された媒体の搬送は、この実施例ではカム軸２１の長手方向で行われる。この場合、カム軸２１の偏心体２２は、それぞれつなぎリンク２３（このつなぎリンク２３の中央開口２４内で偏心体２２が回転する）及び各１つのばねプレート２５を介して搬送ダイヤフラム１９に作用する。この場合、つなぎリンク２３はケーシング２０の軌道２６上でガイドされる。変動する波は、つなぎリンクガイドによって得られるのではなく、むしろ４つのカムの配置を巡って、相次いでダイヤフラムに作用することによって行われる。この作用は、相応に非線状である。しかしながらいずれにしても２つのダイヤフラムを使用することによって、ほぼ２重に作用する搬送が行われ、この場合、２つのポンプ室は、カムの展開に基づいて時間的に互いにややずれて搬送を行う。

図５においては、個別の図５．１〜図５．６で、以下に詳しく説明されている異なる搬送段階が示されている。いずれの場合も、符号２７，２８で各流入開口が、符号２９若しくは３０で各流出開口が示されている。またポンプ作業室は符号３１及び３２で示されている。

段階５．１では、ポンプ作業室３１の流入開口２７が閉鎖され、これに対してポンプ作業室３２の流入開口２８は、カム軸２１の再位置に基づいてさらに開放されている。これに対して、流出開口２９と３０とは開放されているので、搬送しようとする媒体が吐出される。段階５．３においては、カム軸はさらに９０°回転されていて、これによってダイヤフラム１９は、搬送しようとする媒体をポンプ作業室３１から流出開口２９を通って押し出し、他方では流入開口２７を介して吸い込む。これに対してポンプ作業室３２内では、流出開口３０内での搬送過程が終了している間、中央の領域内でスペースが増大することによってさらに流入開口２８を介して吸い込みが行われる。何故ならば、ダイヤフラム１９はこの領域内でポンプケーシング２０に当接しているからである。段階５．４及び５．５（図５．４は、図５．５のVII−VII線に沿った断面図に相当する）においては、この断面箇所で、下側の搬送ダイヤフラム１９がポンプケーシング２０に当接するので、流入開口２０はほぼ閉鎖されている。この段階において、カム軸２１はやはり、さらに９０°回転せしめられている。上側のポンプ作業室３１は、左側が相応に増大していて、これに対してポンプ作業室３１の右側は流出開口２９を介して搬送を行っている。

段階５．６では、カム軸２１がやはり、さらに９０°回転させられていて、流出開口２９が閉鎖されていて、流入開口２７はまだ開放されているので、媒体は矢印Ｖで示されているようにポンプ作業室３１内に後から流れ込むことができる。これに対してポンプ作業室３２は、媒体を流出開口３０に搬送し、一方、流入開口２８を介して媒体がこのポンプ作業室内に後から流れ込む。

勿論、この搬送装置は、相応に制限された搬送容量においては１つのダイヤフラムだけでも作業することができる。本発明によれば、カム軸の代わりに電気機械式の駆動システムの代わりに使用されるカスケード（縦続）式の搬送も行うことができる。従って多数の電気機械式の変換器から成るカスケードが周波数発生器によって励起され、この場合、周波数発生器は、変換器がカスケード接続されているのと同じ程度に多くのアウトプットを有している。周波数発生器の出口は、４つのカスケードにおいて、それぞれ互いに９０°だけ位相がずらされている。この場合、カスケードは、次第に上昇する連続で、同様に上昇する位相で駆動される。本発明によれば、このような形式の装置及び、この装置によって供給される、昇降システムのカスケードで、これに接続されたダイヤフラムを用いて、伝播される波動が発生される。伝播速度、昇降高さ及び上昇時間は、発生器の周波数を介して制御される。

図６には、第２実施例の変化例が示されており、この変化例においては、カム軸２１を有する駆動装置及びダイヤフラム１９が、図５に示した実施例と同様に構成されているにも拘わらず、ポンプケーシング３３だけが円形の横断面形状を有している。これによって、カム軸の回転時にダイヤフラム１９はもはやポンプケーシング３３の壁部に達しないので、相応の搬送中断を伴う搬送の代わりに、流体機械において一般的であるような、連続的な搬送が行われる。

図７には、作用曲線を用いて、どのような形状のダイヤフラム若しくは、ダイヤフラムと協働する定置の壁部において、最小の収縮損失が発生するかについて説明されている。これによって、ダイヤフラムの縁部領域を移動不能に堅固に緊締することが可能である。

図７．１には、容易に上方に向かって波形にうねる内壁３４と、相応に外方に湾曲されるダイヤフラム３５とを備えた、作業室のクラシックな例が示されており、この内壁３４とダイヤフラム３５とは、一緒に作業室３６を仕切っていて、その縁部領域３７（この縁部領域３７でダイヤフラムが緊締されている）が、漸近的に接近している。矢印VIIIで示された、定置の壁部３４に向かうダイヤフラムの作業経路で、最高点がほぼラインXII上に達する平面において、ダイヤフラムの一種の圧縮作用が行われる。圧縮は、定置の壁部３４を有するケーシング及び緊締箇所３７が堅固であって、一方、ダイヤフラム３５がその移動開始位置において、ラインIXで示した位置におけるよりも著しく大きい緊締面を有していることに関連している。

図７．２には、定置の壁部３８がリップ状の形状を有していて、これに対してダイヤフラム３９がその移動開始位置、つまり最も下の位置でやや振動された形状を有している、本発明の構成が示されている。上方に移動する際に、ダイヤフラム３９は中心ラインＸを通過し、この際に、波状の形状に基づいて収縮の問題はもはや生じないことが分かる。

図７．３には、ポンプ作業室３６を画成する、ポンプケーシング４０とダイヤフラム３９とを有する構造的な例が示されている。

図７．４には、ダイヤフラム４１が隆起部４２を介して堅固に緊締されていて、従って強い収縮作業を必要とすることなしに、又はダイヤフラム４１の緊締箇所に強い負荷が生じることないことが示されている。

図８には、本発明の付加的な使用可能性、つまり船のための駆動手段としての付加的な使用可能性について示されている。この場合も図面は著しく概略的に示されている。符号４３で船のキール底部が示されており、このキール底部４３上に、ダイヤフラム４４によって仕切られた駆動スペース４５が配置されている。この駆動室は、流入開口４６と流出開口４７とを有している。上記形式でダイヤフラムを操作することによって、流入開口を介して船の周囲の水が吸い込まれ、流出開口を介して駆動スペースを貫流した後で排出される。押し退け原理若しくは排水原理に基づく船の駆動は勿論公知である。ここでは匍匐作用が有利であるので、湿地又はぬかるみにおける漸進、及び非接着性のサラサラした粒状の砂地において用いることも可能である。このような船は、所定の前提条件下では水陸両用特性を有しており、これは湿地帯において有利である。ダイヤフラム４４の駆動は勿論、船の上側のインペラ（相応の伝動装置を介してダイヤフラムを駆動することができる）まで種々異なる形式で行うことができる。

ダイヤフラムが船を駆動するために用いられるのと同じように、本発明に従って作用の逆転で、ダイヤフラムは、液体を搬送するために、またスラッジ、例えば砂又はこれと類似のばら荷を搬送するためにも使用することができ、この場合、ダイヤフラムは開放した溝の底部を形成し、相応に駆動される。

詳細な説明、以下の請求項及び図面に記載したすべての特徴は、単独でも、任意の組み合わせでも、本発明にとって重要なものである。

図２のＩ−Ｉ線に沿ったポンプの横断面図である。 図１のII−II線に沿った横断面図である。 図２のIII−III線に沿った部分断面図である。 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは、それぞれ６つの異なる作業位置を示す縮小図である。 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは、第２実施例の異なる作業位置における横断面図及び縦断面図である。 Ａ，Ｂは、第２実施例の変化実施例を示す横断面図及び縦断面図である。 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれ最適なダイヤフラム輪郭形状を示す概略図である。 Ａ，Ｂは、それぞれ船の駆動装置として使用した概略図である。

１ ポンプケーシング
２ クランク駆動装置
３ 駆動軸
４ 偏心体
５ 連接棒
６ カム
７ 軌道
８ 滑り子
９ 形状接続載設部材
１０ ばねプレート
１１ 曲げに対して強いダイヤフラム
１２ 隆起部
１３ ケーシングカバー
１４ ポンプ作業室
１５ 流入開口
１６ 流出開口
１７，１８ ダイヤフラム１１の区分
１９ 搬送ダイヤフラム
２０ ポンプケーシング
２１ カム軸
２２ 偏心体
２３ つなぎリンク
２４ 中央の開口
２５ ばねプレート
２６ 軌道
２７，２８ 流入開口
２９，３０ 流出開口
３１，３２ ポンプ作業室
３３ ポンプケーシング
３４ 定置の壁部
３５ ダイヤフラム
３６ 作業室
３７ 縁部領域
３８ 定置の壁部
３９ 曲げに対して強いダイヤフラム
４０ ポンプケーシング
４１ 曲げに対して強いダイヤフラム
４２ ヒンジ隆起部
４３ キール底部
４４ ダイヤフラム
４５ 駆動室
４６ 流入開口
４７ 流出開口
Ｉ，II，III 区分
IV 回転方向
Ｖ 流れ方向
VI,VII 断面
VIII 行程
IX ライン
Ｘ 中間段部

Claims (28)

1. 搬送可能なガス状、液体状、ペースト状及び／又は粒状の媒体を、少なくとも１つの入口と出口とを備えた搬送室内で、媒体の搬送方向に対して横方向に又は媒体の搬送方向に沿った方向に駆動される、搬送室の弾性的に可撓性の少なくとも１つの壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）によって搬送するための方法において、
   駆動を、脈動する波運動として実施し、
   弾性的に可撓性の壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）を曲げに対して強く構成し、
   弾性的な壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）の、曲げに対して強い構成に基づいて、力導入点における変位によって生ぜしめられた波運動が、力導入点を越えて続くようにし、
   それによって、媒体内に規定された方向に向けられた変動する波を発生させて、媒体を搬送し、
   駆動に基づく媒体の搬送時に生じる、駆動形式によって発生する複数の波の交点が、媒体の流れ方向で変動し、これにより一箇所に留まるのではなく、これらの交点が媒体との仮想の流れ軸線と共に、流れ方向で変動することを特徴とする、媒体を搬送するための方法。
   
2. 請求項１による方法を実施するための装置であって、
   搬送しようとする媒体の流れ方向で流入開口から流出開口（１５，１６，２５，２７，２８，２９，３０，４６，４７）に貫流可能な作業室（１４，３１，３２，３６，４５）を備えており、該作業室が少なくとも１つの弾性的に変形可能な壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）を有しており、
   弾性的に変形可能な壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）に作用してこの壁部分が力導入点における搬送動作を行うようにする少なくとも１つの駆動部（２，３，４，５，６，７，８，９，１０，２１，２２，２３，２４，２５，２６）が設けられている形式のものにおいて、
   前記駆動部（２，３，４，５，６，７，８，９，１０，２１，２２，２３，２４，２５，２６）が、変形可能な壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）及びひいては媒体に脈動運動を加え、それによって、流入開口から流出開口（１５，１６，２５，２７，２８，２９，３０，４６，４７）に流れる媒体内に、変動する波を生ぜしめるようになっており、
   弾性的に変形可能な壁部分が、曲げに対して強く構成されており、
   駆動部から弾性的に変形可能な壁部分への力の導入が、駆動部と力導入点との間の枢着結合部を介して行われ、
   それによって、力導入点における変位によって生ぜしめられた波運動が、力導入点を越えて続くようになっている、
   ことを特徴とする、媒体を搬送するための装置。
   
3. 弾性的に変形可能な壁部分（１０，１１，１９）が、これらの壁部分（１０，１１，１９）に向き合っていて、作業室（１４，２６，３１，３２）を仕切る、大抵は剛性である壁部分（１３，２４）と協働して、流れ方向（Ｖ）に対して横方向に変動するシール部（壁部分が互いに接近する際に）を形成する（図１から図５）、請求項２記載の装置。
   
4. 弾性的に変形可能な壁部分（１１，１９）の区分（１７，１８）が、流入開口及び／又は流出開口（１５，１６，２５）と弁状に協働する（図１から図４）、請求項３記載の装置。
   
5. 弾性的に変形可能な壁部分（１１，１９）と剛性な壁部分（１３，２０）との間で、これらの壁部分の駆動部（２〜１０，２１〜２６）によって与えられたシール部（搬送隆起部）が、媒体の流れ方向（Ｖ）でさらに変動する、請求項３又は４記載の装置。
   
6. 弾性的に変形可能な壁部分（１１，１９）の少なくとも一部がダイヤフラムとして構成されており、該ダイヤフラムが、駆動部（２〜１０，２１〜２６）を介して脈動式に、媒体内で変動する波を生ぜしめるように駆動されるようになっている、請求項２から５までのいずれか１項記載の装置。
   
7. 媒体を搬送する装置が、弾性的に変形可能な壁部分（１０，１１，１９）に昇降運動を伝達する連接棒（５）より成っており、該連接棒（５）が、変動する波を生ぜしめるために、往復振り子運動時に昇降方向で、予め規定された軌道（７）に沿ってガイドされ、それによって、連接棒（５）若しくはその、弾性的に変形可能な壁部分（１０，１１，１９）に作用する端部側に、クランク駆動装置（２）によって生ぜしめられる往復振り子運動の他に、流れ方向に対して横方向に延びる付加的な運動力（傾倒運動）が加えられる（図１から図４）、請求項２から６までのいずれか１項記載の装置。
   
8. 変動する波を生ぜしめる往復振り子傾倒運動を、弾性的に変形可能な壁部分（１１）に伝達するために、昇降方向に対して横方向に撓む形状接続載設部材（８）が設けられている、請求項７記載の装置。
   
9. 形状接続載設部材として滑り子が、連接棒と弾性的な壁部分（１０，１１）との間に用いられる、請求項８記載の装置。
   
10. 形状接続載設部材（８，９）が、流れ方向に対して横方向に延びる、方形のビーム状の形状を有している、請求項７から９までのいずれか１項記載の装置。
    
11. 形状接続載設部材（９）と弾性的に変形可能な壁部分（１１）との間に、弾性的に変形可能な壁部分（１１）の運動を規定する、弾性的に可撓性のプレート（１０）が配置されている、請求項７から１０までのいずれか１項記載の装置。
    
12. 前記プレート（１０）が、ばね弾性的な材料（金属、補強されたプラスチック及びこれと類似のもの）より成っている、請求項１１記載の装置。
    
13. 脈動運動（駆動）が、流れ方向（Ｖ）に対して横方向に並んで配置された、弾性的に変形可能な複数の壁部分（１９）に制御式で作用する駆動エレメント（２１，２２，２３，２４，２５，２６）によって得られる、請求項２から６までのいずれか１項記載の装置。
    
14. 弾性的に変形可能な壁部分がダイヤフラム（１９）として構成されていて、複数のエレメント（２１，２２）より成る駆動部に相応する長さを有している、請求項１３記載の装置。
    
15. 駆動部として、カム（２２）に配属されたつなぎリンクスライダ（２３，２４，２５，２６）を備えたカム軸（２１）が用いられ、該カム軸（２１）が少なくとも間接的に、ダイヤフラム（１９）の駆動部に作用する、請求項１４記載の装置。
    
16. 機械ケーシング（２０）が管状に構成されていて、管壁（２０，３３）が剛性な壁部分として用いられる、請求項１４記載の装置。
    
17. 機械ケーシング（２０）内に、互いに平行に配置された２つのダイヤフラム（１９）が配置されており、駆動部（２１，２２，２３，２４，２５，２６）が、ダイヤフラム（１９）間に２重に作用するように配置されている（図５及び図６）、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
    
18. 管状のケーシング（３３）が、円形の作業室横断面を有している（図６）、請求項１から１７までのいずれか１項記載の装置。
    
19. 駆動部として少なくとも間接的に伝達可能な磁石力又は圧電力が用いられる、請求項２から１７までのいずれか１項記載の装置。
    
20. 磁石力又は圧電力が電気的に生ぜしめられ、かつ／又は制御される、請求項１９記載の装置。
    
21. 弾性的に変形可能な壁部分が磁気化可能な材料を有している、請求項１９又は２０記載の装置。
    
22. 船又はこれと類似のものを駆動するために用いられる、請求項１から２１までのいずれか１項記載の装置。
    
23. 水面下に位置する流入開口（４６）と、これに対応する、船尾領域に設けられた流出開口（４７）と、この流入開口（４６）と流出開口（４７）との間に設けられた駆動室（４５）とを備えた船体部に、又はこの船体部の下に使用される（図８）、請求項２２記載の装置。
    
24. 弾性的に変形可能な壁部分（３９，４１）がダイヤフラムとして構成されていて縁部領域（４２）で緊締されており、断面図で見て調節状態とは無関係に常に波形輪郭形状を有しており、該波形輪郭形状がほぼ自然の圧縮及び膨張特性を有している（図７）、請求項１から２３までのいずれか１項記載の装置。
    
25. ダイヤフラム面（輪郭７．１〜７．４による）に、液圧式又は空圧式に操作可能なプロフィールが形成されており、それによってダイヤフラム自体が、連続的に波状に運動する状態にある、請求項２４記載の装置。
    
26. フレキシブルなプロフィールとして、ダイヤフラムに形成された細長く平らな及び／又は繊維状の圧電素子が用いられる、請求項１９から２５までのいずれか１項記載の装置。
    
27. 搬送可能な、ガス状、液体状、ペースト状及び／又は粒状の媒体を、少なくとも１つの入口と出口とを備えた搬送室内で、媒体の搬送方向に対して横方向に又は媒体の搬送方向に沿った方向に駆動される、搬送室の弾性的に可撓性の少なくとも１つの壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）によって搬送するための方法において、
    駆動を、脈動する波運動として実施し、弾性的に可撓性の壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）を曲げに対して強く構成し、この場合、基本運動に重畳される付加的な、別の方向の運動に基づいて脈動が得られ、前記付加的な運動が、連接棒（５）のカム（６）がケーシング（１）の軌道（７）に沿ってガイドされることによって、又は内部で回転する偏心体（２２）を有するつなぎリンク（２３）がケーシング（２０）の軌道（２６）に沿ってガイドされることによって得られ、弾性的な壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）の、曲げに対して強い構成に基づいて、力導入点における変位によって生ぜしめられた波運動が、力導入点を越えて続くようにし、それによって、媒体内に規定された方向に向けられた変動する波を発生させて、媒体を搬送することを特徴とする、媒体を搬送するための方法。
    
28. 請求項１又は２７による方法を実施するための装置であって、
    ケーシング（１，２０）及び搬送しようとする媒体の流れ方向で流入開口から流出開口（１５，１６，２５，２７，２８，２９，３０，４６，４７）に貫流可能な作業室（１４，３１，３２，３６，４５）を備えており、該作業室が少なくとも１つの弾性的に変形可能な壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）を有しており、弾性的に変形可能な壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）に作用してこの壁部分が力導入点における搬送動作を行うようにする少なくとも１つの駆動部（２，３，４，５，６，７，８，９，１０，２１，２２，２３，２４，２５，２６）が設けられている形式のものにおいて、
    前記駆動部（２，３，４，５，６，７，８，９，１０，２１，２２，２３，２４，２５，２６）が、変形可能な壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）及びひいては媒体に脈動運動を加え、この際に、流入開口から流出開口（１５，１６，２５，２７，２８，２９，３０，４６，４７）に流れる媒体内に、変動する波を生ぜしめるようになっており、弾性的に変形可能な壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）が、曲げに対して強く構成されており、駆動部（２，３，４，５，６，７，８，９，１０，２１，２２，２３，２４，２５，２６）から弾性的に変形可能な壁部分（１１，１９，３９，４１，４４）への力の導入が、駆動部（２，３，４，５，６，７，８，９，１０，２１，２２，２３，２４，２５，２６）と力導入点との間の枢着結合部又は形状接続的な結合部を介して行われ、この場合、前記駆動部（２，３，４，５，６，７，８，９，１０，２１，２２，２３，２４，２５，２６）が連接棒（５）を有し、該連接棒（５）がカムを有していて、該カムがケーシング（１）の軌道（７）内でガイドされているか、又は前記駆動部（２，３，４，５，６，７，８，９，１０，２１，２２，２３，２４，２５，２６）が偏心体（２２）を有していて、該偏心体（２２）がつなぎリンク（２３）内で回転し、該つなぎリンク（２３）がケーシング（２０）の軌道（２６）に沿ってガイドされ、この際に、力導入点における変位によって生ぜしめられた波運動が、力導入点を越えて続くようになっている、ことを特徴とする、媒体を搬送するための装置。

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