WO2018060034A1 - Pumpenmembran - Google Patents

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WO2018060034A1
WO2018060034A1 PCT/EP2017/073841 EP2017073841W WO2018060034A1 WO 2018060034 A1 WO2018060034 A1 WO 2018060034A1 EP 2017073841 W EP2017073841 W EP 2017073841W WO 2018060034 A1 WO2018060034 A1 WO 2018060034A1
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WO
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pump
rubber
fluid
diaphragm
core
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PCT/EP2017/073841
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Maria del Mar DIEZ DIAZ
Rudolf Randler
Raphael KÄLIN
Norbert Haberland
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Dätwyler Schweiz Ag
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • 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
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • 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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    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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    • F05C2225/02—Rubber
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    • F05C2225/06—Polyamides, e.g. NYLON
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • F05C2225/08—Thermoplastics

Definitions

  • the invention relates to a pump diaphragm, in particular metering pump diaphragm, for a diaphragm pump for delivering a fluid.
  • a diaphragm pump for conveying fluids has, as an essential element, a pump diaphragm which comprises a circular functional region and a peripheral clamping edge surrounding the functional region. With the clamping edge, it is mounted in the diaphragm pump. The drive of the pump through the pump diaphragm is separated from the fluid in the pump chamber. To convey the fluid, the circular functional area of the pump diaphragm in the operating state is deflected either hydraulically, pneumatically, mechanically or electromagnetically essentially along a longitudinal axis running through the center of the functional area. driven.
  • Mechanically powered pump diaphragms typically include a flexible membrane body of rubber and a solid core partially embedded therein with a drive connector.
  • the solid core is driven in most cases via a connecting rod and an eccentric of an electric motor.
  • the pumping action is then achieved by the periodic deflection of the pump diaphragm resp. of the circular functional area of the pump diaphragm substantially along the longitudinal axis of the pump diaphragm extending through the center of the functional area, ie the deflection is not exactly axial, but the pump diaphragm usually also experiences a lateral resp depending on the geometric configuration of the driving components. staggering deflection.
  • the solid core is made of metal or plastic and provided with a bonding agent which forms a more or less strong bonding layer between the core and the rubber of the membrane body.
  • Such pump diaphragms are used, inter alia, in metering pumps z. B. used for dialysis machines, in which a certain, constant volume of fluid must be promoted in each pumping cycle.
  • An object of the invention is to provide a pump diaphragm, in which a weakening or destruction of the connection between the core and membrane body is prevented or at least greatly delayed, and so a time-dependent change in the delivery volume does not occur or is at least greatly delayed.
  • the pump diaphragm for a diaphragm pump for conveying a fluid comprises a fixed core with a connection device for a drive rod of the diaphragm pump and a plate-shaped, elastic membrane body made of rubber with a peripheral clamping edge.
  • the solid core is at least partially embedded in the membrane body.
  • the solid core is made of a thermoplastic material and adhesion promoter free forms with the elastic membrane body made of rubber covalent bonds.
  • thermoplastic material and the rubber are chosen such that they enter into a direct, adhesion promoter-free chemical plastic-rubber bond to each other in the preparation of the pump membrane at the boundary layer to each other resp.
  • Plastic and rubber are covalently cross-linked at the boundary layer. A vulnerable to weakening or destruction connecting layer between the core and membrane body is not present in this way.
  • the core is first made of plastic and then the rubber vulcanized directly on the core. During the vulcanization of the rubber, the covalent bonds are also formed at the boundary layer between plastic and rubber.
  • the rubber may be a peroxide cross-linked rubber, especially peroxide cross-linked ethylene-propylene-diene rubber (EPDM).
  • EPDM peroxide cross-linked ethylene-propylene-diene rubber
  • the plastic may be a polyamide 612 or a polyphenylene ether, especially poly-2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether.
  • plastic-rubber-material combinations are: polyamide 612 (as marketed, for example, under the trade name Vestamid DX 9325 "ISO 1874-1 PA612, MH, 14-100, GF40" by Evonik Industries AG) or polyphenylene ethers, in particular Poly-2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether (such as marketed under the tradename Vestoran 1900 GF20 by Evonik Industries AG) together with a peroxide cross-linked ethylene-propylene-diene rubber (EPDM).
  • polyamide 612 as marketed, for example, under the trade name Vestamid DX 9325 "ISO 1874-1 PA612, MH, 14-100, GF40” by Evonik Industries AG
  • polyphenylene ethers in particular Poly-2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether (such as marketed under the tradename Vestoran 1900 GF20 by Evonik Industries AG) together with a peroxide cross-linked ethylene-propylene
  • the rubber may be a silicone rubber or fluoro-silicone rubber (MVQ / FMQV) and the plastic may be a polybutylene terephthalate (PBT).
  • MVQ / FMQV fluoro-silicone rubber
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the core can also have a form optimized for mechanical anchoring, as explained below. Both the chemical and mechanical anchoring features can also be considered as separate inventions that accomplish the same task of improved functionality and longevity.
  • the combination of chemical anchoring with the mechanical anchoring shown below has a synergistic effect in that the overall surface area of the boundary layer between the core and the membrane body is significantly increased by the characteristics of the mechanical anchoring.
  • the solid core may comprise a plate-shaped anchoring plate having a plurality of through holes.
  • the passage openings are usually arranged in a ring around the longitudinal axis of the pump diaphragm.
  • a particularly good mechanical anchoring of the membrane body to the core can be achieved by the passage openings from the fluid side facing away in the direction of the fluid-facing side seen at least one constriction of the Have cross-section. As a result, the force is better transferred from the core to the membrane body in a pulling movement of the drive.
  • the constriction may be formed as a circumferential shoulder or flange and is usually approximately centrally in the through hole.
  • the circumferential shoulder or flange may have interruptions, so that the constriction is formed by a plurality of longitudinal ribs.
  • the constriction may also be formed by a conical passage opening.
  • the anchoring plate may be at least partially embedded in the membrane body, wherein it is always completely covered on the fluid side by the membrane body. On the fluid-remote side, it may be partially exposed, ie. not completely covered by the membrane body.
  • the solid core may comprise a plate-shaped anchoring plate having on the fluid-remote side an annular groove in which a plurality of through holes are arranged. This groove and the passage openings are completely filled at the pump diaphragm of the membrane body. As a result, the force is better transferred from the core to the membrane body in a pulling movement of the drive.
  • a radially outer wall of the groove may have a lower height than a radially inner wall, so that a peripheral edge of the anchoring plate is completely surrounded by the membrane body.
  • the annular groove may be combined with the above-described annularly arranged passage openings with constriction.
  • the core may comprise a pin, at the fluid-remote end of which the connection device is arranged.
  • the pin can have on the side facing the fluid a central blind hole which is filled by the membrane body.
  • the connector may be a metallic threaded insert. This can be molded directly with the core. Alternatively, the connection device can also be formed integrally with the core.
  • Fig. 2 is a sectional view of the pump diaphragm
  • FIG 3 is a perspective view of the fluid-remote side of a fixed core of the pump diaphragm.
  • FIG. 4 is a perspective view of the fluid-facing side of the fixed core
  • Fig. 5 is a perspective partial sectional view of
  • Fig. 1 shows a perspective view of a pump diaphragm 1 for a diaphragm pump, in particular a Dosiermembranpumpe, for conveying a fluid.
  • Fig. 2 shows a sectional view through the pump membrane from FIG. 1.
  • the pump membrane 1 comprises a plate-shaped, elastic membrane body 2 made of rubber with a circular functional region 8 and a peripheral clamping edge 6 revolving around a longitudinal axis A of the pump membrane 1.
  • the longitudinal axis A runs through the center of the circular functional area 8 and parallel to the deflection direction of the Pumenpenmembranl.
  • the pump diaphragm 1 is in the installed state with the clamping edge 6 in a pump housing for delimiting a pump chamber, in which flows the fluid to be pumped, kept sealed.
  • the clamping edge 6 is T-shaped in cross-section. Other shapes are also possible.
  • the pump membrane 1 comprises a fixed core 3 which is at least partially embedded in the membrane body 2 and fluid side, ie. towards the pump room, completely covered by the membrane body 2.
  • the core 3 On the side facing away from the fluid, the core 3 has a connection device 4, which is operatively connected to the drive of the diaphragm pump for deflecting the pump diaphragm 1 along the longitudinal axis A.
  • the core 3 is made in one piece from a thermoplastic material which forms adhesive bonds with the elastic membrane body 2 made of rubber covalent bonds.
  • the thermoplastic material may be a polyamide 612 or a polyphenylene ether, in particular poly-2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether, which is covalent bonds with peroxide-crosslinked rubber, preferably peroxidically crosslinked ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) received.
  • EPDM peroxidically crosslinked ethylene-propylene-diene rubber
  • a silicone rubber or fluoro-silicone rubber MVQ / FMQV
  • a polybutylene terephthalate PBT
  • the core 3 comprises an anchoring plate 5, which is at least partially covered by the membrane body 2 on the fluid-remote side.
  • the core 3 further comprises a pin 7, and the connection device 4 is not arranged directly in the anchoring plate 5 but at the fluid-remote end of the pin. 7
  • connection device 4 as a separate part, for. B. in the form of a threaded insert, fixed in the core.
  • the core 7 may also be formed polygonal at the fluid remote end, so that he is festschraub bar with a fork bowl on a drive rod.
  • the pump membrane 1 can be produced by injection molding, for example by a two-component injection molding process, in which first the solid core 3 and subsequently the membrane body 2 are injected become.
  • a metallic connection device 4 for example in the form of a threaded insert, be molded directly with the core material.
  • Fig. 3 and Fig. 4 show a perspective exploded view of the fluid-remote side, respectively. the fluid-facing side of the fixed core 3.
  • Fig. 5 shows a perspective, partially sectional view of the pump membrane 1 from FIGS. 1 and 2 with the core of FIG. 3 and 4.
  • the anchoring plate 5 has an inner ring of a plurality of inner through holes 51 disposed about the longitudinal axis A. As shown in FIG. 2 and in FIG. 5, the inner passage openings 51 for the mechanical anchoring of the core 3 in the membrane body 2 each have a circumferential shoulder, so that they are narrowed on the fluid side. The inner passage openings 51 of the anchoring plate 5 are completely felt in the finished pump membrane 1 with the rubber of the membrane body.
  • the anchoring plate 5 further on the fluid side facing away from a circumferential groove 52, in which an outer ring of a plurality of outer through-holes 53 is arranged.
  • the outer wall 54 of the groove 52 has a small height, the inner wall 55 of the groove 52, so that in the finished pump membrane 1, the membrane body 2 encloses the peripheral edge of the anchoring plate 5 with its outer wall 54 and the groove 52 completely fills together with the outer through holes 53.
  • the core 3 has a fluid side, a central opening 31, which forms a blind hole together with the connection device.
  • this blind hole is also filled with the rubber of the membrane body 2.
  • the described structures of the core 2 (through holes, groove, blind hole) all lead to an enlargement of the connecting surface between the core 3 and membrane body 2, which leads to a much more durable and stronger attachment of the core 3 in the membrane body 2 in particular in the chemical anchoring described above. 1 pump diaphragm

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpenmembran (1) für eine Membranpumpe zur Förderung eines Fluides umfassend einen festen Kern (3) mit einer Anschlusseinrichtung (4) für eine Antriebsstange der Membranpumpe und einen tellerförmigen, elastischen Membrankörper (2) aus Kautschuk mit einem peripheren Einspannrand (6). Der feste Kern (3) ist wenigstens teilweise im Membrankörper (2) eingebettet und es ist vorgesehen, dass der feste Kern (3) aus einem thermoplastischem Kunststoff gefertigt ist und haftvermittlerfrei mit dem elastischen Membrankörper (2) aus Kautschuk kovalente Bindungen ausbildet. Zu diesem Zweck werden der thermoplastische Kunststoff, beispielsweise Polyamid 612 oder Polyphenylenether, und der Kautschuk, ein periodisch vernetzter Kautschuk wie beispielsweise EPDM, derart gewähtl, dass diese an der Grenzschicht kovalent miteinander vernetzt sind. Dadurch ist eine für Schwächung oder Zerstörung anfällige Verbindungsschicht zwischen Kern und Membrankörper nicht vorhanden.

Description

Pumpenmembran
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Pumpenmembran, insbesondere Dosierpumpenmembran, für eine Membranpumpe zur Förderung eines Fluides.
Technischer Hintergrund
Eine Membranpumpe zur Förderung von Fluiden weist als wesentliches Element eine Pumpenmembran auf, welche einen kreisförmigen Funktionsbereich und einen den Funktionsbereich umgebenden peripheren Einspannrand umfasst. Mit dem Einspannrand ist sie in der Membranpumpe befestigt. Dabei ist der Antrieb der Pumpe durch die Pumpenmembran vom Fluid in der Pumpenkammer getrennt. Zur Förderung des Fluids wird der kreisförmiger Funktionsbereich der Pumpenmembran im Betriebszustand entweder hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder elektromagnetisch im Wesentlichen entlang einer durch das Zentrum des Funktionsbereichs verlaufenden Längsachse ausgelenkt resp. angetrieben .
Mechanisch angetriebene Pumpenmembranen weisen typischerweise einen flexiblen Membrankörper aus Kautschuk und einen teilweise darin eingebetteten festen Kern mit einer Anschlusseinrichtung für den Antrieb auf. Der feste Kern ist in den meisten Fällen über eine Pleuelstange und einen Exzenter von einem Elektromotor angetrieben. Die Pumpwirkung wird dann durch die periodisch Auslenkung der Pumpenmembran erzielt resp. des kreisförmigen Funktionsbereichs der Pumpenmembran im Wesentlichen entlang der durch das Zentrum des Funktionsbereichs verlaufenden Längsachse der Pumpenmembran, d.h. die Auslenkung ist nicht exakt axial, sondern die Pumpenmembran erfährt je nach geometrischer Ausgestaltung der antreibenden Komponenten in der Regel auch eine seitliche resp. taumelnde Auslenkung. Bei den bekannten, mechanisch angetriebenen Pumpenmembranen, z.B. aus US2011311379, ist der feste Kern aus Metall oder Kunststoff gefertigt und mit einem Haftvermittler versehen, welcher eine mehr oder weniger feste Verbindungsschicht zwischen dem Kern und dem Kautschuk des Membrankörper ausbildet. Derartige Pumpenmembranen werden unter anderem in Dosierpumpen z. B. für Dialysegeräte verwendet, bei welchen in jedem Pumpzyklus ein bestimmtes, gleichbleibendes Fluidvolumen gefördert werden muss.
Es hat sich nun bei Versuchen durch die Anmelderin gezeigt, dass beispielsweise bei Pumpenmembranen, die in Dialysegeräten verwendet werden, die geförderten Medien, z. B. auch bei der Reinigung der Pumpe verwendete Desinfektionsmittel, mit der Zeit durch den Kautschuk bis in die Grenzschicht zwischen Kern und Membrankörper diffundieren können und dabei die Verbindungsschicht langsam zerstören und somit die Verbindung zwischen Kern und Membrankörper über die Zeit schwächen. Dies führt dann zu zunehmenden Ungenauigkeiten des Pumpvolumens, weil der Kern nicht mehr fest im Membrankörper verankert ist und beim Zurückziehen des Kern der flexible Membrankörper nicht mehr gleichmässig und vollständig zurückbeweget wird . Die fortschreitende Zerstörung der Verbindung zwischen Kern und Membrankörper führt schliesslich bis zum kompletten Versagen der Pumpenmembran resp. zum Verlust der Pumpleistung .
Dasselbe Problem besteht auch bei Membranpumpen zur Förderung von aggressiven Fluiden, wie beispielsweise Lösungsmittel oder lösungsmittelenthaltende Fluide. Auch beim Pumpenmembranen die mit sehr relativ hohen Frequenzen von 50 Hz oder mehr betrieben werden, kann die starke Belastung zu einer zunehmenden Zerstörung der Verbindung zwischen Kern und Membrankörper führen.
Aus EP1892414 ist eine Lösung bekannt, bei welcher die Pumpenmembran fluidseitig mit einer als Permeationsbarriere ausgebildeten Sperrschicht versehen ist. Eine solche Pumpenmembran weist jedoch einen wesentlich komplexeren Aufbau auf und ist entsprechen kostspielig in der Herstellung. Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpenmembran anzugeben, bei welcher eine Schwächung oder Zerstörung der Verbindung zwischen Kern und Membrankörper verhindert oder zumindest stark verzögert ist, und so eine zeitabhängige Veränderung des Fördervolumens nicht auftritt oder zumindest stark verzögert ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Pumpenmembran mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
Die Pumpenmembran für eine Membranpumpe zur Förderung eines Fluides umfasst einen festen Kern mit einer Anschlusseinrichtung für eine Antriebsstange der Membranpumpe und einen tellerförmigen, elastischen Membrankörper aus Kautschuk mit einem peripheren Einspannrand . Der feste Kern ist wenigstens teilweise im Membrankörper eingebettet. Weiter ist der feste Kern aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt und haftvermittlerfrei mit dem elastischen Membrankörper aus Kautschuk kovalente Bindungen ausbildet.
D.h. der thermoplastische Kunststoff und der Kautschuk sind derart gewählt, dass sie bei der Herstellung der Pumpenmembran an deren Grenzschicht zueinander eine direkte, haftvermittlerfreie chemische Kunststoff-Kautschuk- Bindung eingehen resp. Kunststoff und Kautschuk an der Grenzschicht kovalent miteinander vernetzt sind . Eine für Schwächung oder Zerstörung anfällige Verbindungsschicht zwischen Kern und Membrankörper ist auf diese Weise nicht vorhanden.
Zu Herstellung einer solchen Pumpenmembran wird erst der Kern aus Kunststoff gefertigt und anschliessend der Kautschuk direkt am Kern ausvulkanisiert. Bei der Vulkanisierung des Kautschuks entstehen auch an der Grenzschicht zwischen Kunststoff und Kautschuk die kovalenten Bindungen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. In einigen Ausführungsformen kann der Kautschuk ein peroxidisch vernetzter Kautschuk sein, insbesondere peroxidisch vernetzter Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk (EPDM).
In einigen Ausführungsformen kann der Kunststoff ein Polyamid 612 oder ein Polyphenylenether, insbesondere Poly-2,6-dimethyl- l,4-phenylenether, sein.
Besonders geeignete Kunststoff-Kautschuk-Material-Paarungen sind : Polyamid 612 (wie z. B. unter dem Handelsnamen Vestamid DX 9325 „ISO 1874-1 PA612, MH, 14-100, GF40" von Evonik Industries AG vermarktet) oder Polyphenylenether, insbesondere Poly-2,6-dimethyl-l,4-phenylenether (wie z. B. unter dem Handelsnamen Vestoran 1900 GF20 von Evonik Industries AG vermarktet) zusammen mit einem peroxidisch vernetzten Ethylen-Propylen- Dien-Kautschuk (EPDM).
In einigen Ausführungsformen kann der Kautschuk eine Silikonkautschuk oder Fluor-Silikonkautschuk (MVQ/FMQV) und der Kunststoff ein Polybutylenterephthalat (PBT) sein.
Neben der verbesserten chemischen Verankerung des Kerns innerhalb des Membrankörpers kann auch der Kern eine für eine mechanische Verankerung optimierte Form aufweisen, wie im Folgenden erläutert wird . Sowohl die Merkmale der chemischen wie auch der mechanischen Verankerung können auch als eigenständige Erfindungen betrachten werden, welche die gleiche Aufgabe der verbesserten Funktionalität und Langlebigkeit lösen. Die Kombination der chemischen Verankerung mit der im Folgenden dargestellten mechanischen Verankerung zeigen jedoch einen synergistischen Effekt indem durch die Merkmale der mechanischen Verankerung die Gesamtfläche der Grenzschicht zwischen Kern und Membrankörper wesentlich vergrössert ist.
In einigen Ausführungsformen kann der feste Kern eine tellerförmige Verankerungsplatte mit mehreren Durchgangsöffnungen umfassen. Die Durchgangsöffnungen sind in der Regel ringförmig um die Längsachse der Pumpenmembran angeordnet. Eine besonders gute mechanische Verankerung des Membrankörpers am Kern kann erreicht werden, indem die Durchgangsöffnungen von der fluidabgewandten Seite in Richtung der fluidzugewandten Seite gesehen jeweils mindestens eine Verengung des Querschnitts aufweisen. Dadurch wird bei einer Zugbewegung des Antriebs die Kraft vom Kern besser auf den Membrankörper übertragen.
Die Verengung kann als umlaufender Absatz oder Flansch ausgebildet sein und setzt in der Regel etwa mittig in der Durchgangsöffnung an. Der umlaufende Absatz oder Flansch kann Unterbrechungen aufweisen, so dass die Verengung durch mehrere Längsrippen ausgebildet ist. Die Verengung kann auch durch eine konische Durchgangsöffnung ausgebildet sein.
Die Verankerungsplatte kann wenigstens teilweise im Membrankörper eingebettet sein, wobei sie fluidseitig immer vollständig vom Membrankörper überdeckt ist. An der fluidabgewandten Seite kann sie teilweise freiliegend sein, d .h. nicht vollständig vom Membrankörper überdeckt sein.
In einigen Ausführungsformen kann der feste Kern eine tellerförmige Verankerungsplatte umfassen, die an der fluidabgewandten Seite eine ringförmige Nut aufweist, in welcher mehrere Durchgangsöffnungen angeordnet sind . Diese Nut und die Durchgangöffnungen sind bei der Pumpenmembran vollständig vom Membrankörper ausgefüllt. Dadurch wird bei einer Zugbewegung des Antriebs die Kraft vom Kern besser auf den Membrankörper übertragen.
Weiter kann eine radial äussere Wand der Nut eine geringere Höhe aufweisen als eine radial innere Wand, so dass ein peripherer Rand der Verankerungsplatte vollständig vom Membrankörper umgeben ist.
Die ringförmige Nut kann mit den oben beschriebenen ringförmig angeordneten Durchgangsöffnungen mit Verengung kombiniert sein.
In einigen Ausführungsformen kann der Kern einen Zapfen aufweisen, an dessen fluidabgewandten Ende die Anschlusseinrichtung angeordnet ist. Der Zapfen kann an der fluidzugewandten Seite ein zentrales Sackloch aufweisen, welches durch den Membrankörper ausgefüllt ist.
In einigen Ausführungsformen kann die Anschlusseinrichtung ein metallischer Gewindeeinsatz sein. Dieser kann direkt mit dem Kern umspritzt sein. Alternativ kann die Anschlusseinrichtung auch einstückig mit dem Kern ausgebildet sein. Kurze Erläuterung zu den Figuren
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der(n) Zeichnung(en) näher erläutert werden. Es zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf die fluidabgewandten Seite einer
Pumpenmembran mit festem Kern und elastischem Membrankörper;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Pumpenmembran;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf die fluidabgewandte Seite eines festen Kerns der Pumpenmembran;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht auf die fluidzugewandte Seite des festen Kern; und
Fig. 5 eine perspektivische teilweise Schnittdarstellung der
Pumpenmembran.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt perspektivische Ansicht einer Pumpenmembran 1 für eine Membranpumpe, insbesondere eine Dosiermembranpumpe, zur Förderung eines Fluides. Fig . 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Pumpenmembran aus Fig. 1. Die Pumpenmembran 1 umfasst einen tellerförmigen, elastischen Membrankörper 2 aus Kautschuk mit einem kreisförmigen Funktionsbereich 8 und einem peripheren, eine Längsachse A der Pumpenmembran 1 umlaufenden Einspannrand 6. Die Längsachse A verläuft durch das Zentrum des kreisförmigen Funktionsbereichs 8 und parallel zur Auslenkrichtung der Pumenpenmembranl . Die Pumpenmembran 1 ist im eingebauten Zustand mit dem Einspannrand 6 in einem Pumpengehäuse zur Abgrenzung eines Pumpraums, in welchem das zu pumpende Fluid fliesst, dichtend gehalten. In der gezeigten Ausführungsform ist der Einspannrand 6 im Querschnitt T- förmig ausgestaltet. Andere Formen sind auch möglich . Weiter umfasst die Pumpenmembran 1 einen festen Kern 3, welcher wenigstens teilweise im Membrankörper 2 eingebettet und fluidseitig, d .h. zum Pumpraum hin, vollständig durch den Membrankörper 2 überdeckt ist. An der fluidabgewandten Seite weist der Kern 3 eine Anschlusseinrichtung 4 auf, welche mit dem Antrieb der Membranpumpe zur Auslenkung Pumpenmembran 1 entlang der Längsachse A wirkverbindbar ist.
Zur chemischen Verankerung des Kerns 3 im Membrankörper 2 ist der Kern 3 einstückig aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt, welcher haftvermittlerfrei mit dem elastischen Membrankörper 2 aus Kautschuk kovalente Bindungen ausbildet. Der thermoplastische Kunststoff kann ein Polyamid 612 oder ein Polyphenylenether, insbesondere Poly-2,6-dimethyl- 1,4-phenylenether, sein, welches mit peroxidisch vernetztem Kautschuk, vorzugsweise peroxidisch vernetzter Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), kovalente Bindungen eingeht. Die kovalenten Bindungen entstehen während der Vulkanisierung des Kautschuks.
Alternativ kann als Kautschuk ein Silikonkautschuk oder Fluor- Silikonkautschuk (MVQ/FMQV) und als Kunststoff ein Polybutylenterephthalat (PBT) verwendet werden.
Zur mechanischen Verankerung umfasst der Kern 3 eine Verankerungsplatte 5, welche an der fluidabgewandten Seite wenigstens teilweise vom Membrankörper 2 überdeckt ist. In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Kern 3 weiter einen Zapfen 7, und die Anschlusseinrichtung 4 ist nicht direkt in der Verankerungsplatte 5 angeordnet sondern am fluidabgewandten Ende des Zapfens 7.
Weiter ist in der gezeigten Ausführungsform die Anschlusseinrichtung 4 als separates Teil, z. B. in der Form eines Gewindeeinsatzes, im Kern fixiert. Der Kern 7 kann am fluidabgewandten Ende zudem mehrkantig ausgebildet sein, so dass er mit einem Gabelschüssel an einer Antriebstange festschraub bar ist.
Die Pumpenmembran 1 kann spritzgusstechnisch hergestellt sein, beispielsweise durch ein Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren, bei welchem erst der feste Kern 3und anschliessend der Membrankörper 2 gespritzt werden. Dabei kann eine metallische Anschlusseinrichtung 4, z.B. in Form eines Gewindeeinsatzes, direkt mit dem Kernmaterial umspritzt sein .
Fig. 3 und Fig . 4 zeigen eine perspektivische Explosionsdarstellung auf die fluidabgewandte Seite resp. die fluidzugewandte Seite des festen Kerns 3. Fig . 5 zeigt eine perspektivische teilweise Schnittdarstellung der Pumpenmembran 1 aus Fig. 1 und 2 mit dem Kern aus Fig . 3 und 4. Die Verankerungsplatte 5 weist einen inneren Ring aus mehreren um die Längsachse A angeordneten inneren Durchgangsöffnungen 51 auf. Wie in Fig . 2 und in Fig . 5 erkennbar weisen die inneren Durchgangsöffnungen 51 zur mechanischen Verankerung des Kerns 3 im Membrankörper 2 jeweils einen umlaufenden Absatz auf, so dass sie fluidseitig verengt sind . Die inneren Durchgangsöffnungen 51 der Verankerungsplatte 5 sind bei der fertigen Pumpenmembran 1 vollständig mit dem Kautschuk des Membrankörpers ausgefühlt. Als zusätzliche mechanische Verankerung weist die Verankerungsplatte 5 weiter auf der fluidabgewandten Seite eine umlaufende Nut 52 auf, in welcher ein äusserer Ring aus mehreren äusseren Durchgangsöffnungen 53 angeordnet ist. Zudem wiest in der gezeigten Ausführungsform die äussere Wand 54 der Nut 52 eine geringer Höhe die innere Wand 55 der Nut 52 auf, so dass bei der fertigen Pumpenmembran 1 der Membrankörper 2 den peripheren Rand der Verankerungsplatte 5 mit dessen äusseren Wand 54 umschliesst und die Nut 52 zusammen mit den äusseren Durchgangsöffnungen 53 vollständig ausfüllt.
Weiter weist der Kern 3 eine fluidseitig eine zentrale Öffnung 31 auf, welche zusammen mit der Anschlusseinrichtung eine Sackloch ausbildet. In der fertigen Pumpenmembran 1 ist dieses Sackloch ebenfalls mit dem Kautschuk des Membrankörpers 2 ausgefüllt. Die beschrieben Strukturen des Kern 2 (Durchgangsöffnungen, Nut, Sackloch) führen alle zu einer Vergrösserung der Verbindungsfläche zwischen Kern 3 und Membrankörper 2, was insbesondere bei der voran beschriebenen chemischen Verankerung zu einer wesentlich dauerhafteren und stärkeren Befestigung des Kerns 3 im Membrankörper 2 führt. 1 Pumpenmembran
2 Membrankörper
3 Kern
4 Anschlusseinrichtung
5 Verankerungsplatte
6 Einspannrand
7 Zapfen
8 Funktionsbereich
31 zentrale Öffnung / zentrales Sackloch
51 innere Durchgangsöffnungen
52 umlaufende Nut
53 äussere Durchgangsöffnungen
54 äussere Wand
55 innere Wand
A Längsachse

Claims

Patentansprüche
Pumpenmembran (1) für eine Membranpumpe zur Förderung eines Fluides umfassend einen festen Kern (3) mit einer Anschlusseinrichtung (4) für eine Antriebsstange der Membranpumpe und einen tellerförmigen, elastischen Membrankörper (2) aus Kautschuk mit einem peripheren Einspannrand (6), wobei der feste Kern (3) wenigstens teilweise im Membrankörper (2) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Kern (3) aus einem thermoplastischem Kunststoff gefertigt ist und haftvermittlerfrei mit dem elastischen Membrankörper (2) aus Kautschuk kovalente Bindungen ausbildet.
Pumpenmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kautschuk ein peroxidisch vernetzter Kautschuk ist, insbesondere peroxidisch vernetzter Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM).
Pumpenmembran nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polyamid 612 oder ein Polyphenylenether, insbesondere Poly-2,6-dimethyl-l,4-phenylenether, ist.
Pumpenmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kautschuk ein Silikonkautschuk oder Fluor-Silikonkautschuk (MVQ/FMQV) und der Kunststoff ein Polybutylenterephthalat (PBT) ist.
Pumpenmembran nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Kern (3) eine tellerförmige Verankerungsplatte (5) umfasst, wobei die Verankerungsplatte (5) mehreren ringförmig um die Längsachse (A) der Pumpenmembran (1) angeordnete Durchgangsöffnungen (51) aufweist, die von der fluidabgewandten Seite in Richtung der fluidzugewandten Seite gesehen jeweils eine Verengung des Querschnitts aufweisen.
Pumpenmembran nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Kern (3) eine tellerförmige Verankerungsplatte (5) umfasst, wobei die Verankerungsplatte (5) an der fluidabgewandten Seite eine ringförmige Nut (52) aufweist und in der Nut (52) mehrere Durchgangsöffnungen (53) angeordnet sind.
Pumpenmembran nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Kern (3) einen Zapfen (7) aufweist, an dessen fluidabgewandten Ende die Anschlusseinrichtung (4) angeordnet ist.
Pumpenmembran nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (6) an der fluidzugewandten Seite ein zentrales Sackloch (31) aufweist.
Pumpenmembran nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (4) ein metallischer Gewindeeinsatz ist.
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