TW482873B - Membrane pump - Google Patents

Description

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482873 五、發明說明（1·) 本發明係關於一種膜泵，其具一包圍傳送室之工作薄 膜、一在工作薄膜傳送室對面設置之額外薄膜、一位於工 作薄膜及額外薄膜間設計之薄膜中間室及一泵驅動器，以 造成工作-及额外薄膜於同方向之往復運動，其中，薄膜中 間室與至少一抽吸管道相連，以釋放薄膜中間室之壓力。 設計膜泵之薄膜時，要在剛性及彈性間取得最佳配合。 一方面薄膜的彈性越大越好，可使薄膜張力僅可能地小； 另一方面，亦希望有高度剛性，使薄膜在薄膜上及下侧間 出現之壓差負荷時不會膨脹，並因而降低抽吸室之容積或 是在相反情形時增加死角室容積。 上述膜真空泵抽吸室容積之降低尤其會發生在較低真 空範圍。在此範圍内，薄膜上及下侧出現很大之壓差。通 常在薄膜下側受到大氣壓力，在薄膜上侧則受到真空壓力， 最大之壓差係來自大氣壓力減掉膜泵之末端壓力。 傳統膜系之薄膜，尤其是當膜泵在末端壓力下工作且 在薄膜上有極大之壓差時，彈性薄膜之侧邊彈性區會因大 氣壓力而向傳送室方向膨脹。此薄膜之“膨脹，，造成抽吸 室容積大量縮小，對於膜泵之吸入能力有極大之負面影響。 此種形狀變化，尤其是在具低末端壓力之二級及多級 膜泵特別明顯。對這些泵影響最大的是較低之真空級，因 為在此會出現最大壓差。 為獲得薄膜最佳希望之彈性及需要之剛性，過去常或 多或少有很好之妥協設計，其中經常以較高之薄膜張力換 取較佳抽吸能力。 ----丨丨丨丨丨丨丨裝i丨丨丨丨丨丨訂！ - — - — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

482873 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 Β7 五、發明說明（2·) 由DE 40 26 670 Α1中習知一膜泵，其吸入侧藉一連接 管路與膜泵之曲軸室相連。為使工作薄膜兩侧之壓差至少 能降低或甚至完全消失，及為使工作薄膜不承受額外由壓 差造成之負荷，此膜泵之曲軸室與吸入侧相連接。 由DE 4〇 26 67〇 Α1中習知之膜泵於實際上並未廣泛使 用，因為將驅動力傳至在曲軸室内之曲軸，及將此曲軸室 與泵之吸入側相連，需要额外之軸封。不過，此軸封會引 起磨擦損耗，較大之磨損及額外之功率需求。夺曲軸室内 之真空會另外造成連桿承内軸承油脂之氧化，可能使滾珠 軸承乾燥。因為在曲軸室内之軸承油脂可經連接管路真空 侧進入傳送流，而傳送媒質亦有受污染之危險。 從DE 43 20 963 C2中可知一多級泵裝置，其具一濁輪 -分子泵，在其後之流動流道内係設計成雙排出式泵之混合 式泵。此混合式泵在媒質輸入侧具一活塞泵，在其後接有 一將傳送媒質推出之膜泵。活塞泵之圓柱室在曲軸室對面， 藉一密封膜封閉。在活塞及密封膜間之中間室與一抽吸管 路相連，此管路於傳送流方向通至活塞泵之吸入閥前。 此習知之活塞泵還有一活塞，在此習知之泵不會出現 彈性薄膜因壓差負荷而產生之問題。在此習知之泵，尤其 是在此習知之泵裝置啟動時甚至可將在活塞及其相屬之密 封環，與密封薄膜間之中間室盡可能地抽成真空，而使活 塞泵之衝成室不致有不希望之過流流入中間室，或是盡可 能地避免之，因而整個泵裝置在啟動時能迅速進入操作狀 態。 ---I-----I i^w- ^ · I------ ^---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 適 度 張 紙 本 準 標 家 釐 公I 97 2 X 10 (2 格 規 A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 --------——__B7______ 五、發明說明（3·) 由DE 43 28 559 C2中可知前述種類之膜泵，其具一工 作薄膜、一额外薄膜，及一在工作薄膜及額外薄膜間設置 之薄膜中間室。一抽吸管道伸入此薄膜中間室，藉此管道， 可於薄膜中間室關閉抽吸管道之前，造成較低之壓力。 本發明任務係為創作一可以較少成本製造上述種類之 膜泵，其在較高之工作薄膜彈性下仍有高吸入容積，而且 盡可能地避免不希望之傳送媒質污染。 根據本發明’此任務在上述種類之膜泵係以下列方式 加以解決：薄膜中間室藉至少一抽吸管道，與膜泵之吸入 侧以氣壓連接。 在本發明之膜泵中，薄膜中間室經至少一抽吸管道與 膜泵之吸入侧以氣壓連接。如此，薄膜中間室繼續抽成真 空，且工作薄膜上側及工作薄膜下侧，在吸入階段時具相 同之壓力。因為此吸入階段在工作薄膜之上及下侧無壓差， 工作薄膜不會向傳送室膨脹，且避免了不希望出現之抽吸 室容積縮減。藉此較大之抽吸室容積可增加吸入階段之吸 入能力。這對在末端壓力之壓力範圍，或是吸入能力範圍 附近特別有正雨作用。壓差僅僅作用在额外薄膜上，對膜 泵之吸入能力並無負面影響。 因為在本發明之膜泵之工作薄膜上無壓差，可將此工 作薄膜設計成具高彈性，而不會出現上述之薄膜膨脹。藉 將工作薄膜設計成較具彈性，薄膜張力大大降低，而使薄 膜壽命明顯增加。此外，工作薄膜往復工作所出現之剪應 力也會變小，泵的效率會增加，並避免因薄膜膨脹而造成 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)A4 ^210x297公釐） -6- ---------‘t------i-------丨· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 482873 五、發明說明（4·) 之真空遲延。 藉較彈性之X作薄膜亦可提高本發明麻之薄膜衝 程，因而在她大小_下村提轉之狀能力。因在 工作薄膜之雜下輪大祕力作用，此工作雜因而不 會在系_發岭音縣傳送室，因而本發明之膜果大大 降低了工作噪音’此點對在料讀_狀抽吸果極為 重要。 因為本發明之膜泵只在工作薄膜及額外薄膜間之薄膜 中間室與泵之吸人側有連接，而曲軸室則無，而且在本發 明之膜种，錄室健如受到大紐力般，在曲轴範圍 内不需設計特別之軸封。除此之外，因軸承油脂不會進入 傳送室，傳送媒質不希望之意外污染可完全避免。 根據本發明，有-制簡單之實施形式係為薄膜中間 室至少有一抽吸管道平行於傳送室，與泵入口以氣壓相連 接。在此實施形式中，泵一方面經泵入口抽吸，另一方面 則經抽吸管道從薄膜中間室抽吸。 根據本發明進一步之設計，泵入口經薄膜中間室及抽 吸管道與傳送室以氣壓相連接。在本發明實施形式中，录 内之抽吸路徑從泵入口經薄膜中間室，其至少經一抽吸管 道及入口閥而到傳送室。 此時，根據本發明之另一建議為，在薄膜中間室至少 設有一抽吸過濾器及/或噪音消除元件，此具有自我保護意 義。此種在薄膜中間室設置抽吸過濾器及/或噪音消除元件 之膜泵係可以設計地特別簡潔。

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5·) 為壓制薄膜出現不希望之抖動及產生噪音，抽吸過滤 及/或噪如肖除元件係最好轉性婦製成，且—方面由 工作薄膜、另一方面由額外薄膜夾住。 根據本發明’-特別有利之實施形式為，抽吸過滤器 及/或噪音消除元件幾乎完全充填薄膜中間室。 在薄膜中間室内設計之抽吸過遽器及/或噪音消除元 件，若是設計或開放多孔之、且設置在工作薄膜及额外薄 膜間之泡沫元件，其製造成本特別低。 在排出階段，作用在薄膜上侧之壓力持續向大氣壓力 增高，為壓制彈性工作薄膜在此階段之膨脹，根據本發明 之一偏好實施形式，在工作薄膜上設置一形狀穩定之薄膜 支承件，其係固定在泵驅動器之連桿上，而且工作薄膜於 薄膜背面至少在一中央範圍内有形狀配合之支承件。 在二級膜泵中放置第一級之輸出壓力較大氣壓力小之 泵，亦即在排出階段，作用在工作薄膜薄膜上侧之壓力只 有些微之上升。因此，本發明之膜泵最好是多級，尤其是 二級泵或泵設備之第一級。 在本發明之另一建議中，工作薄膜及额外薄膜相連形 成一體之雙薄膜，此時，最好將工作薄膜及額外薄膜藉一 位於中央之中間件相連成一體，而且此中間件在其與傳送 室相背之侧有一沉切之固定開口，以置入形狀相配之、與 泵驅動器連桿相連之固定件。 將工作薄膜設計為形狀薄膜亦特別有利，此形狀薄膜 在傳送室侧之薄膜上侧與泵頭部傳送室在泵之上死點之形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 一 " ^ Μ--------^---------^9— (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 482873 A7 五、發明說明（6· 狀相合。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 其餘之發明特徵可參_下列本發明所作實施例血申 叫專利祕及圖相關之說明。各個特徵可獨立 在本發明之實施例中實現。 ^ 1在 各圖内容如下： -種膜冢，其具—工作薄膜、—额外薄膜，及—在 此二薄膜間之薄膜中間室，其中，薄膜中間室係經 一抽吸管道與傳送室平行之泵入口相連接， -麵泵，其與圖-者類似，其中，傳送室經抽吸 管道、薄膜中間室與泵入口以氣壓相連接， 一種膜泵，其與圖一者類似，其中，工作薄膜與額 外薄膜連接成雙薄膜， ^ 同圖二之膜泵，其中，由開放多孔泡沫材料構成之 抽吸過滤器及噪音消除元件，幾乎完全充填薄膜中 間室且在兩侧由薄膜夾柱， 一種膜泵，與圖一者類似，其在工作薄膜上設置有 形式固定之薄膜支承件，其在排出階段支持工作薄 膜， 圖六屬技術現況之膜泵，其具一平面薄膜，且其在抽吸 階段因壓差負荷而膨脹， 圖七同屬技術現況之膜泵，其形狀薄膜如圖六以相同方 式膨脹。 在目前習知膜泵中，要在剛性及彈性間取得最佳值。 一方面希望有較高之薄膜彈性，以使薄膜張力盡可能地小。 圖一 圖二 圖三 圖四 圖五 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -9 -I I---丨丨！ 裝i丨丨— _丨1訂丨丨！！ (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) A7 -------- 一 _B7_ 五、發明說明（7·) 尤其是在高真空範圍，在薄膜上及下側出現極大之壓差。 當，膜上侧負責載有真空程序壓力時，薄膜下侧則通常為 大氣壓力。如圖六及圖七所示，傳統之膜泵106、107具平 面薄膜（比較圖六）及形狀薄膜（比較圖七）在侧邊，尤 其疋工作薄膜1之彈性環形區在抽吸階段會因大氣壓力而 向傳送室2方向膨脹。因為此膨脹，抽吸室之容積變小， 因而泵106、107之吸入能力下降。 在圖一至圖五中所示之膜泵1〇卜102、103、1〇4及105 則除了有高彈性之、由傳送室2包圍之工作薄膜1外，尚 有一額外薄膜3，在工作薄膜1及額外薄膜3間有一薄膜 中間室4。在泵外殼5外部環形區域係固定夾緊之薄膜i、 3 ’在其中間範圍與泵驅動器連桿接合，其帶工作薄膜！及 類外薄膜3在上頂點及下頂點間做周期往復運動。泵驅動 器之連桿在此處只顯示出連桿頭6。 從圖一至圖五可明顯看出，泵1〇1、1〇2、1〇3、104及 1〇5之薄膜中間室4藉一抽吸管道7與膜泵之吸入侧連接。 在圖一、圖三及圖五所示之膜泵1(H、1〇3及1〇5，薄膜中 間室4係經抽吸管道7平行於傳送室2，與泵入口 8以氣 壓連接。 泵入口 8在圖二及圖四中之膜泵1〇2及104則經薄膜 中間室4及抽吸管道7與傳送室2以氣壓連接。 在此所示之膜泵101、102、103、104及105，因薄膜 中間室4係經至少一抽吸管道7與膜泵之吸入侧以氣壓連 接，薄膜中間室4係抽成真空，而且，在工作薄膜1之上 本紙張尺度適用中國國家標準（CN^Ad規格（210 X 297公一 -10- (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 裝·—I----訂---------^^wi. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 482873

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（8·) 侧及工作薄膜1之下侧於吸入階段時具相同之壓力。因為 在吸入階段，在工作薄膜1之薄膜上下侧無壓差，工作薄 膜1不會向傳送室2之方向膨脹，因而，抽吸室容積不會 縮小二藉此較大之抽吸室容積，在吸入階段之吸入能力係 可提鬲，這尤其在末端壓力附近之壓力範圍或是吸入能力 範圍發生作用，壓差只是作用在額外薄膜3上，而此額外 薄麟膜豕1(U、102、103、104或105之吸入能力無負面 影響。因為，在膜泵101至105之工作薄膜i上不存祕 差，而可將此工作薄膜丨設計成具高彈性，不必擔心薄膜 1出現所述之膨脹。 " 、圖四顯示，在膜泵1〇4之薄膜中間室4内加有一抽吸 過濾器及噪音消除元件9。此抽吸過濾器及噪音消除元件9 係由一彈性材料，例如由一開放多孔之泡沫材料製成，一 邊由工作薄膜1、另—邊由額外薄膜3固定。被抽吸過遽 器及嗓音消除元件9充滿之薄膜中間室4係設計成環形， 其環形開口 10係連接薄膜1、3且有連桿之連桿頭6穿過。 藉設在薄膜中間室4内之抽吸過濾器及噪音消除元件9, 可省去許多元件、節省空間，使膜泵1〇4之設計特別精簡。 圖五顯示為膜泵1〇5之工作薄膜1設置一形狀穩定之 薄膜支承件η，其係固定於連桿之連桿頭6上。在圖一至 圖五所示之一級式膜泵101至105，薄膜中間室4係在吸 入階段被加以利用，以增加抽吸室容積，在排出階段，當 在薄膜上侧之壓力連續向大氣壓力方向上昇，此時薄膜I 承件11即發揮作用，至少在薄膜背面中央範圍，以形狀配 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Q X 297公釐)'' ----- -11 - ——,——·裝i——·訂！——P (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 482873 A7

五、發明說明（9·) 合方式支持 1G5之工作薄膜卜使死角室容積保持最 小0 根據圖一、圖二、圖四及圖五之膜泵1〇1、1〇2、1〇4 及105 ’薄膜卜3在中央固定開口 12、13範圍由連样之 連桿頭6夾緊固定。不僅是額外薄膜3，泵ΚΠ、102、104 及105之工作薄膜1亦係設計成平面薄膜。 圖二所示膜泵1〇3之工作薄膜丨則係設計成形狀薄膜。 工作薄膜1與膜泵103之額外薄膜3係經中央中間件14連 接形成一體之雙薄膜15。從圖三可明顯看出，雙薄膜15 之中間件14在其與傳送室2相連之侧有一沉切之固定開 口，一與之形狀相配合之、與泵驅動器連桿相連接之固定 件16係置於其中。雖然工作薄膜1之彈性極高，膜泵ιοί、 102、103、104及105仍有極大之吸入能力，所以在吸入 階段不必擔心此高彈性工作薄膜1發生膨脹。 -----------裝-------丨訂--------- (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國(CNS)A4規格（210 X 2=公釐）

Claims (1)

1. 第89117133號專利案申請專利範圍修正本 •一種膜泵(101，102，103，104，105)，其具一包圍傳 送1(2)之工作薄膜(丨），一在工作薄膜(丨)傳送室(2)對面 设置足額外薄膜(3)，一位於工作薄膜及額外薄膜 間设計之薄膜中間室(4)，及一泵驅動器，以造成工作 及额外薄膜(1 ’ 3)於同方向之往復運動，薄膜中間室(4) 與至少一抽吸管道(7)相連接，以釋放薄膜中間室(4)之 壓力，其特徵為，薄膜中間室(4)經至少一抽吸管道⑺ 與此膜泵(101，102，1〇3，104，1〇5)之吸入侧以氣壓 相連接。 2·根據申请專利範圍第1項所述之膜泵(IQ!，1⑴，I%)， 其特徵為’薄膜中間室(2)經至少一抽吸管道⑺平行於 傳送室(2)與泵入口⑻以氣壓相連接。 3·根據申請專利範圍第1項所述之膜泵(1〇2，1〇4)，其特 徵為，泵入口⑻經薄膜中間室(4)及抽吸管道⑺與傳送 室(2)以氣壓相連接。. 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 4.根據申清專利範圍第3項所述之膜泵(1〇4)，其特徵為， 在薄膜中間室(4)内至少設置有一抽吸過濾器及/或噪音 消除元件(9)。 5·根據申請專利範圍第4項所述之膜泵，其特徵為，抽吸 過滤為及/或嗓晋消除元件(9)係由彈性材料製成，且一 邊由工作薄膜⑴，另一邊由额外薄膜(3)固定。 6·根據申請專利範圍第4項或第5項所述之膜泵，其特徵

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   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 為，抽吸過濾器及/或噪音消除元件幾乎充滿薄膜中間室⑷。 7·根據申請專利範圍第4項所述之膜泵，其特徵為，抽吸 過濾器及/或噪音消除元件9係設計成開放多孔，設置 於工作薄膜⑴及額外薄膜(3)間發泡材料元件。 8·根據申請專利範圍第1項所述之膜泵(1〇5)，其特徵為， 工作薄膜(1)設有一形狀固定之薄膜支承件(11)，其係固 定在泵驅動器之連桿上，且工作薄膜(1)之薄膜背面 少在中央範圍有形狀配合之支承。 9·根據申請專利範圍第1項所述之膜泵，其特徵為，此膜 栗係構成多級泵或泵設備之第一級。 10. 根據申請專利範圍第1項所述之膜泵(丨03)，其特徵為， 工作薄膜(1)及额外薄膜⑶相連接形成一體之雙薄膜 (15)。 11. 根據申請專利範圍第1〇項所述之膜泵(1()3)，其特徵 為，工作薄膜(1)及額外薄膜(3)經一中央中間件(11)相連 接成一體，且此中間件(11)在其與傳送室(2)相接之侧有 一沉切之固定開口，以置入形狀配合之、且與泵驅動器 連桿相連接之固定件(16)。 12·根據申請專利範圍第1項所述之膜泵，其特徵為，工作 薄膜(1)係設計為形狀薄膜。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） -14-