WO1995028569A1 - Pumpe - Google Patents

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WO1995028569A1
WO1995028569A1 PCT/EP1995/001317 EP9501317W WO9528569A1 WO 1995028569 A1 WO1995028569 A1 WO 1995028569A1 EP 9501317 W EP9501317 W EP 9501317W WO 9528569 A1 WO9528569 A1 WO 9528569A1
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Erwin Bolt
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Knf Flodos Ag
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    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
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    • F04B53/1092—Valves; Arrangement of valves inlet and outlet valve forming one unit and one single element forming both the inlet and outlet closure member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B39/10—Adaptations or arrangements of distribution members
    • F04B39/1073—Adaptations or arrangements of distribution members the members being reed valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
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    • F04B53/1047—Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements
    • F04B53/105—Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements one flexible element oscillating around a fixed point
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    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7879—Resilient material valve
    • Y10T137/7888—With valve member flexing about securement
    • Y10T137/7891—Flap or reed

Definitions

  • the invention relates to a pump with tongue valves controlled by the pumped medium and accommodated in the pump head, which in the closed position rest against a valve sealing surface of the pump head and, in the open position, dodge in a recess of the valve head for the valve opening movement, the valves having one or more valve disks, in which valve tongues are delimited by, in particular, part-ring-shaped recesses, which are connected in an articulated manner to the rest of the valve disk via a web, and the valve disk is clamped between pump head parts in the area surrounding a valve.
  • valves In order to achieve good self-priming and good volumetric efficiency in such liquid and gas pumps designed as diaphragm pumps, it is important that the valves perform their opening and closing movements as synchronously or congruently as possible with the diaphragm lifting and lowering movements and thus achieve the longest possible opening and closing times .
  • the valve plate located therebetween which is made of rubber or a rubber-like material, is pressurized and that this leads to material displacement. Due to the proximity of the clamping point to the valve tongue, the displaced material also influences the valve tongue, since transmission via the bridge-like connecting web is possible.
  • This material displacement can lead to an undesirable deformation of the web and also the valve tongue.
  • Such a deformation of the web or the valve tongue results but an impairment in the sense that the opening and closing movement or the opening and closing speed is hindered. This results in a deterioration in the valve response time.
  • the object of the present invention is to provide a pump with tongue valves of the type mentioned at the beginning, the reaction times of which are improved, so that the pump can also be used particularly well for high working speeds.
  • the self-priming behavior and the volumetric efficiency should also be improved.
  • the invention proposes in particular that at least one recess or interruption of the valve disk is provided in a connection area between the valve tongue, web and external clamping, adjacent to the web, facing away from the valve tongue. Material displacements originating from the clamping area no longer reach through the recess provided to the web and via this into the area of the valve tongue.
  • the interruption or recess practically creates a buffer space in which material displacements can evade without having any further effect on the other side.
  • the distance between the outer clamping and the valve tongue or the web could also be increased in order to reduce the effects of the material displacement that occurs, but this is practically impossible because of the limited space in the pump head.
  • the effects of material displacement can be kept practically completely away from the valve tongue, although this is also possible under the given, restricted space.
  • the width of the recess expediently corresponds to Direction of the connecting line between the valve tongue, the web and the outer clamping at least the measure of a material displacement resulting from the external clamping. This creates enough free space to keep material displacements or material displacements in the direction of the web and the valve tongue from the clamping of the valve disk.
  • the recess in the valve disc which is in the extension of the valve tongue and web, preferably extends laterally and preferably symmetrically beyond the direct projection extension of the web.
  • 1 is a longitudinal sectional view of a diaphragm pump with tongue valves
  • Fig. 2 is a detailed view in the region of a valve in longitudinal section
  • Fig. 3 is a partial supervision of a valve plate.
  • a diaphragm pump 1 shown in FIG. 1 A diaphragm pump 1 shown in FIG.
  • crankcase 2 on a crank mechanism 3, which is connected to a connecting rod
  • the pump chamber 6 delimited on one side by the membrane 5 is on the opposite side. overlying side bounded by an intermediate plate 8 belonging to the pump head 7.
  • a head plate 9 connects to the intermediate plate 8.
  • An inlet valve 10 and an outlet valve 11 are located in the pump head 7. Both valves are designed as tongue valves which each rest on valve sealing surfaces 12 in the closed position. Opposite these valve sealing surfaces 12 there are recesses 13, into which the valve tongues 14 belonging to the valves can escape during a valve opening movement.
  • valves have a preferably common valve disk
  • valve disc 15 is clamped between the head plate 9 and the intermediate plate 8 of the pump head 7.
  • the clamping points each delimit the area of the inlet valve 10 and the outlet valve 11 and also seal these areas from one another.
  • FIGS. 2 and 3 there is a web 17 between the opposite ends of the partially annular recess 16 surrounding the valve tongues 14, on which the valve tongue 14 is held movably and is connected to the remaining valve disk 15.
  • the valve disc 15 is clamped in the area delimited in FIG. 3 between the top plate 9 and the intermediate plate 8 (see also FIG. 2). This clamping inevitably displaces the material of the elastic valve disk 15 located in between. If the effects of such a material displacement reach the area of the bridge-like web 17 or also the area of the valve tongue 14, a corresponding deformation can take place.
  • Such deformation can have the consequence that the bending stability changed in an uncontrolled manner in the region of the valve tongue and / or of the web 17, so that the intended sequence of movements when opening and closing the valve tongue 14 is no longer guaranteed to the desired extent.
  • a recess 19 is provided in the valve disc 15 between the clamping area 18 adjacent to the web 17 and the web 17. This recess 19 forms in the connection area between the web 17 and the clamping area
  • the recess 19 is designed as a slit in the form of a segment of a circle, which extends on both sides slightly beyond the area of the web width.
  • the length 1 of this recess slot is dimensioned such that the deformations of the valve disk 15 resulting from the clamping area 18 cannot propagate to the web or to the valve tongue 14.
  • the same also applies to the position of the recess 19 relative to the web 17, in particular also with regard to the distance to the web 17 and also with respect to the slot width b.
  • the length of the recess slot 19 is preferably approximately five times the web width s.
  • the distance of the recess 19 from the web 17 corresponds approximately to the web width.
  • the circular section-shaped design of the slot-shaped recess 19 shown is particularly favorable given the available space.
  • Figure 2 shows clearly that in the area of the recess

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Abstract

Bei einer Membranpumpe sind im Pumpenkopf untergebrachte Zungenventile vorgesehen, die eine Ventilscheibe aufweisen, in der sich durch teilringkreisförmige Ausnehmungen umgrenzte Ventilzungen (14) befinden. Diese sind jeweils über einen Steg (17) gelenkig mit der übrigen Ventilscheibe (15) verbunden. Die Ventilscheibe ist zwischen Pumpenkopfteilen in einem jeweils ein Ventil umgrenzenden Bereich eingespannt. Um zu vermeiden, daß sich durch das Einspannen ergebende Materialverdrängungen und Verformungen auf den Steg und die Ventilzunge (14) auswirken, ist vorgesehen, daß sich in einem Verbindungsbereich zwischen Ventilzunge (14), Steg (17) und äußerer Einspannung (18), der Ventilzunge (14) abgewandt, eine Aussparung (19) der Ventilscheibe (15) befindet. Von dem Einspannbereich (18) herrührende Materialverdrängungen können dadurch die Ventilzunge (14) und den Steg (17) nicht mehr beeinflussen, da eine Übertragung dieser Materialverformungen im Bereich der Aussparung (19) unterbrochen wird.

Description

Pumpe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe mit vom Fördermedium gesteuerten, im Pumpenkopf untergebrachten Zungen-Ventilen, die in Schließstellung an einer Ventildichtfläche des Pumpenkopfes anliegen sowie in Offenstellung in einer Ausnehmung des Ventilkopfes für die Ventilöffnungsbewegung ausweichen, wobei die Ventile eine oder mehrere VentilScheiben aufweisen, in der beziehungsweise denen sich durch insbesondere teilring- kreisförmige Ausnehmungen umgrenzte Ventilzungen befinden, die über einen Steg gelenkig mit der übrigen Ventilscheibe verbunden sind und wobei jeweils in dem ein Ventil umgrenzenden Bereich die Ventilscheibe zwischen Pumpenkopfteilen eingespannt ist.
Um bei solchen, als Membranpumpen ausgebildeten Flüssigkeits¬ und Gaspumpen ein gutes Selbstansaugeverhalten und einen guten volumetrischen Wirkungsgrad zu erzielen, ist es wichtig, daß dieVentile ihreÖffnungs- undSchließbewegungmöglichst synchron oder kongruent zu der Membranhub- und Senkbewegung durchführen und somit möglichst lange Öffnungs- und Schließzeiten erreichen. Bei Membranpumpen mit Zungenventilen besteht das Problem, daß im Bereich der äußeren Einspannung der Ventilscheibe durch die Pumpenkopfteile eine Druckbeaufschlagung der dazwischen befindlichen Ventilplatte, die aus Gummi oder einem guπttriiartigen Material besteht, auftritt und daß dies zu einer Materialver¬ drängung führt. Durch die Nähe der Einspannstelle zu der Ventilzunge beeinflußt das verdrängte Material auch die Ventilzunge, da eine Übertragung über den brückenartigen Verbindungssteg möglich ist.
Diese Materialverdrängung kann zu einer unerwünschten Verformung des Steges und auch der Ventilzunge führen. Aus einer solchen Verformung des Steges beziehungsweise der Ventilzunge resultiert aber eine Beeinträchtigung in dem Sinne, daß die Offnungs- und Schließbewegung beziehungsweise die Öffnungs- und Schließ- geschwindigkeit behindert wird. Es ergibt sich daraus eine Verschlechterung der Ventilreaktionszeit.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pumpe mit Zungenventilen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, deren Reaktionszeiten verbessert sind, so daß die Pumpe auch besonders gut für hohe Arbeitsgeschwindigkeiten einsetzbar ist. Dabei soll auch das Selbstansaugverhalten und der volumetrische Wirkungsgrad verbessert sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß in einem Verbindungsbereich zwischen Ventilzunge, Steg und äußerer Einspannung, benachbart zu dem Steg, der Ventilzunge abgewandt, wenigstens eine Aussparung oder Unterbrechung der Ventilscheibe vorgesehen ist. Vom Einspannbereich herrührende Materialverdrängungen gelangen durch die vorgesehene Aussparung nicht mehr zu dem Steg und über diesen in den Bereich der Ventilzunge. Durch die Unterbrechung beziehungsweise Aussparung ist praktisch ein Pufferraum geschaffen, in den auftretende Materialverdrängungen ausweichen können ohne sich auf der anderen Seite weiter auszuwirkeη. Man könnte zwar den Abstand zwischen äußerer Einspannung und der Ventilzunge bzw. dem Steg auch vergrößern, um die Auswirkungen der auftretenden Materialverdrängung zu reduzieren, dies ist aber wegen der beengten Platzverhältnisse im Pumpenkopf praktisch nicht möglich. Beim Erfindungsgegenstand lassen sich dagegen die Auswirkungen der Materialverdrängung praktisch vollständig von der Ventilzunge fernhalten, wobei dies auch unter den gegebenen, beengten Platzverhältnissen gut möglich ist. Zweckmäßigerweise entspricht die Breite der Aussparung in Richtung der Verbindungslinie zwischen Ventilzunge, Steg und äußerer Einspannung zumindest dem Maß einer von der äußeren Einspannung herrührenden MaterialVerdrängung. Damit ist genügend Freiraum geschaffen, um vom Einspannen der Ventilscheibe herrührendeMaterialverschiebungenbeziehungsweiseMaterialver¬ drängungen in Richtung zu dem Steg und der Ventilzunge fernzuhalten.
Vorzugsweise erstreckt sich die in Verlängerung von Ventilzunge und Steg befindliche Aussparung in der Ventilscheibe seitlich und vorzugsweise symmetrisch über die direkte Projektions¬ verlängerung des Steges hinaus.
Ein seitliches "Umgehen" der Aussparung mit Beeinflussung der Ventilzunge wird dadurch sicher vermieden.
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung einer Membranpumpe mit Zungenventilen,
Fig. 2 eine Detaildarstellung im Bereich eines Ventiles im Längsschnitt und
Fig. 3 eine Teilaufsicht einer Ventilplatte.
Eine in Figur 1 gezeigte Membranpumpe 1 weist in einem
•Kurbelgehäuse 2 einen Kurbeltrieb 3 auf, der über ein Pleuel
4 mit einer Membrane 5 verbunden ist. Der auf der einen Seite von der Membrane 5 begrenzte Pumpraum 6 ist auf der gegen- überliegenden Seite von einer zum Pumpenkopf 7 gehörenden Zwischenplatte 8 begrenzt. An die Zwischenplatte 8 schließt sich eine Kopfplatte 9 an.
Im Pumpenkopf 7 befinden sich ein Einlaßventil 10 sowie ein Auslaßventil 11. Beide Ventile sind als Zungenventile ausge¬ bildet, die in Schließstellung jeweils an Ventildichtflächen 12 anliegen. Gegenüberliegend dieser Ventildichtflächen 12 befinden sich jeweils Ausnehmungen 13, in die die zu den Ventilen gehörenden Ventilzungen 14 bei einer Ventilöffnungs- bewegung ausweichen können.
Die Ventile weisen eine vorzugsweise gemeinsame Ventilscheibe
15 auf, in der sich die durch teilringkreisförmige Ausnehmungen
16 (vergleiche Figur 3) umgrenzten Ventilzungen 14 befinden. Die Ventilscheibe 15 ist zwischen der Kopfplatte 9 und der Zwischenplatte 8 des Pumpenkopfes 7 eingespannt. Die Einspann¬ stellen umgrenzen dabei jeweils den Bereich des Einlaßventiles 10 und des Auslaßventiles 11 und dichten diese Bereiche auch gegeneinander ab.
Wie gut in den Figuren 2 und 3 erkennbar, befindet sich zwischen den gegenüberliegenden Enden der die Ventilzungen 14 umgrenzende, teilringkreisförmige Ausnehmung 16 ein Steg 17, an dem die Ventilzunge 14 beweglich gehalten und mit der übrigen Ventil¬ scheibe 15 verbunden ist. Wie bereits vorerwähnt, ist die Ventilscheibe 15 in dem in Figur 3 strichliniert umgrenzten Bereich zwischen der Kopfplatte 9 und der Zwischenplatte 8 (vergleiche auch Figur 2) eingespannt. Durch diese Einspannung wird zwangsläufig das dazwischen befindliche Material der elastischen Ventilscheibe 15 etwas verdrängt. Gelangen die Auswirkungen einer solchen Materialver¬ drängung in den Bereich des brückenartigen Steges 17 beziehungs¬ weise auch bis in den Bereich der Ventilzunge 14, so kann dadurch eine entsprechende Verformung erfolgen. Eine solche Verformung kann zur Folge haben, daß sich die Biegestabilität im Bereich der Ventilzunge und/oder des Steges 17 unkontrolliert verändert, so daß dadurch der vorgesehene Bewegungsablauf beim Öffnen und Schließen der Ventilzunge 14 nicht mehr in erwünschtem Maße gewährleistet ist. Um nun zu verhindern, daß solche Einspann-Verformungen in den Bereich der Ventilzunge 14 und auch in den Bereich des Steges
17 gelangen, ist zwischen dem dem Steg 17 benachbarten Einspannbereich 18 und dem Steg 17 eine Aussparung 19 in der Ventilscheibe 15 vorgesehen. Diese Aussparung 19 bildet in dem Verbindungsbereich zwischen dem Steg 17 und dem Einspannbereich
18 eine Unterbrechung und einen Pufferbereich, durch den eine Übertragung von Materialverformungen aus dem Einspannbereich
18 auf den Steg 17 und über diesen auf die Ventilzunge 14 vermieden wird. ImAusführungsbeispiel ist die Aussparung 19 als kreisabschnitt- förmiger Schlitz ausgebildet, der sich beidseitig etwas über den Bereich der Stegbreite fortsetzt. Die Länge 1 dieses Aussparungs-Schlitzes ist dabei so bemessen, daß sich die aus dem Einspannbereich 18 ergebenden Verformungen der Ventilscheibe 15 nicht bis zum Steg beziehungsweise zur Ventilzunge 14 fortpflanzen können. Gleiches gilt auch für die Lage der Aussparung 19 relativ zu dem Steg 17, insbesondere auch bezüglich des Abstandes zum Steg 17 und auch bezüglich der Schlitzbreite b. Bevorzugt beträgt die Länge des Aussparungs- Schlitzes 19 etwa dem Fünffachen der Stegbreite s. Der Abstand der Aussparung 19 vom Steg 17 entspricht etwa der Stegbreite. Die gezeigte kreisabschnittförmige Ausbildung der schlitzförmigen Aussparung 19 ist besonders günstig bei den vorhandenen Platzverhältnissen. Figur 2 läßt noch gut erkennen, daß im Bereich der Aussparung
19 ein geringer Abstand der Ventilscheibe 15 jeweils zu der Kopfplatte 9 beziehungsweise der Zwischenplatte 8 genügt. Durch das Fernhalten von aus Materialverdrängungen herrührenden Verformungen von der Ventilzunge 14 bleiben diese Bereiche frei von äußeren Spannungen, wodurch sich kurze Reaktionszeiten der Ventile mit langen Offnungs- und Schließzeiten realisieren lassen.

Claims

Patentansprüche
1. Pumpe mit vom Fördermedium gesteuerten, im Pumpenkopf untergebrachten Zungen-Ventilen, die in Schließstellung an einer Ventildichtfläche des Pumpenkopfes anliegen sowie in Offenstellung in einer Ausnehmung des Ventilkopfes für die Ventilöffnungsbewegung ausweichen, wobei die Ventile eine oder mehrere Ventilscheiben aufweisen, in der beziehungsweise denen sich durch insbesondere teilring¬ kreisförmige Ausnehmungen umgrenzte Ventilzungen befinden, die über einen Steg oder dergleichen gelenkig mit der übrigen Ventilscheibe verbunden sind und wobei jeweils in dem ein Ventil umgrenzenden Bereich die Ventilscheibe zwischen Pumpenkopfteilen eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Verbindungsbereich zwischen Ventilzunge (14) , Steg (17) und äußerer Einspannung (18) , benachbart zu dem Steg, der Ventilzunge abgewandt, wenigstens eine Aussparung (19) oder Unterbrechung der Ventilscheibe (15) vorgesehen ist.
2. Anspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) der Aussparung (19) in Richtung der Verbindungs¬ linie zwischen Ventilzunge, Steg und äußerer Einspannung zumindest dem Maß einer von der äußeren Einspannung herrührenden Materialverdrängung entspricht.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Verlängerung von Ventilzunge (14) und Steg (17) befindliche Aussparung (19) in der Ventilscheibe (15) sich seitlich und vorzugsweise symmetrisch über die direkte Projektionsverlängerung des Steges hinaus erstreckt.
4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Aussparung (19) als Schlitz ausgebildet ist, der vorzugsweise kreisabschnittförmig mit Abstand zum Steg konzentrisch zu der Ventilzunge (14) angeordnet ist.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß sich die Aussparung (19) in ihrer Länge (1) über einen etwa zwei bis etwa acht mal, vorzugsweise fünf mal der Stegbreite (s) entsprechenden Bereich erstreckt.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Abstand der Aussparung (19) vom Steg (17) etwa dem 0,5- bis 2-fachen der Stegbreite (s) entspricht.
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