DE1907454A1

DE1907454A1 - Membranpumpe

Info

Publication number: DE1907454A1
Application number: DE19691907454
Authority: DE
Inventors: Roach Timothy James Francis
Original assignee: ROACH TIMOTHY JAMES FRANCIS
Current assignee: ROACH TIMOTHY JAMES FRANCIS
Priority date: 1968-02-22
Filing date: 1969-02-14
Publication date: 1969-09-11
Also published as: FR2002409A1; GB1263057A; JPS4831561B1; DE1907454B2

Description

Membranpumpe

Die Erfindung "betrifft Membranpumpen mit einer hin- und herbeweglichen flexiblen Membran, die eine Seite einer Pumpenkammer abschließt. Solche Pumpen werden für alle Arten von Flüssigkeiten verwendet, auch für solche mit festen Bestandteilen, und können von Hand betätigt werden.

Bekannte Membranpumpen haben ein Pumpengehäuse mit einem zentralen Hohlraum, einen Deckel m:' t einem Pumpengehäuse mit Einlaß- und Auslaßkanälen, die vom f^ _jengehäuse durch eine Membran getrennt sind, weiter eine Membran und zwei Einweg- bzw. Rückschlagventile, im allgemeinen Ventilklappen, in den Einlaß- und Auslaßkanälen, welche Klappen aus einzelnen flexiblen Teilen, beispielsweise aus Gummi, bestehen, weiter Antriebsmittel für die Membran, die außerhalb des Pumpenkörpers liegen. Diese bekannten Pumpen benötigen generell vier starre Hauptbestandteile, d.h. den Pumpenkörper, den Deckel und zwei lösbare Leitungen zur Aufnahme der Ventile und drei flexible Komponenten, nämlich die Membran und zwei Ventile.

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BAD ORtQINAL

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Die Erfindung bezweckt, eine Membranpumpe zu schaffen, die einfacher und weniger kostspielig ist als die bekannten.

Die Erfindung geht von einer Membranpumpe aus, die aus einem ersten Gehäuseteil und mindestens einem zweiten eine offene Seite des ersten Gehäuseteiles abdeckenden zweiten Gehäuseteil besteht, aus einem Ein- und Auslaßstutzen im ersten Gehäuseteil, die durch Kanäle mit einem vom zweiten Gehäuseteil gebildeten Pumpraum in Verbindimg stehen, und aus einer Membran, die die beiden Gehäuseteile voneinander trennt. Eine solche Pumpe ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die Membran bzw. jede Membran ein Eücksehlagventil für jeden Kanal bildet.

Die Membran und die Klappenventile liegen vorzugsweise in der gleichen Ebene und bestehen aus einem einzigen Blatt flexiblen Materials und können so ausgebildet sein, daß ein Verbiegen nicht notwendig ist, wenn die Pumpe zusammengesetzt wird.

Die Ein- und Auslaßkanäle können aus einem Stück mit dem ersten Gehäuseteil bestehen und mit dem Pumpraum in dem anderen Gehäuseteil durch Klappenventile in Verbindung stehen, die zwischen den Gehäuseteilen des Pumpengehäuses angeordnet sind.

Eine Pumpe gemäß der Erfindung umfaßt nur zwei starre Teile, nämlich zwei Gehäuseteile, und eine einzige flexible Membran- und Ventilscheibe, welche zugleich die einzige !Flüssigkeitsdichtung zwischen den Gehäuseteilen bildet.

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Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung haben der erste Gehäuseteil einen im wesentlichen kreisförmigen Hohlraum, der von einer Wand umgeben ist, die eine Anlagefläche für eine Seite einer Membran bildet, der zweite Gehäuseteil einen zentralen Hohlraum, der von einer Wand umgeben ist, die die andere Anlagefläche für die Membran bildet, und beide Gehäuseteile Kanäle, die die EinlaS- und Auslaööffnungen zu dem bzw. zu den Pumpenräumen des bzw. der Gehäuseteile bilden, während die Membran Teile hat, die sich zwischen den Gehäuseteilen mit Lappen über die Kanäle erstrecken und in Übereinstimmung mit diesen Kanälen Rückschlagventile für die Einlaß- und Auslaßöffnungen bilden.

Die Pumpe kann auch doppelt wirkend ausgebildet sein, in diesem Fall ist der erste Gehäuseteil doppelseitig und schließt einen zentralen Hohlraum ein, der an entgegengesetzten Seiten durch Membranen begrenzt ist, die zweiten Gehäuseteile liegen an jeder Membran an, Ein- und Aushßkanäle sind in allen Gehäuseteilen angebracht und jede Membran hat Teile mit Rückschlagventilen quer zu den genannten Kanälen. Eine solche doppeltwirkende Pumpe hat nur drei Gehäuseteile und zwei flexible Membran-Ventils eheiben.

Von einem anderen Gesichtspunkt aus bildet den Gegenstand der Erfindung eine Membran-Ventilscheibe für eine Membranpumpe, die aus einem Blatt flexiblen Materials mit einer Membranfläche und zwei Lappen besteht, wobei jeder Lappen einen Schlitz hat, um ein Klappenventil zu bilden.

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Zwei Ausftihrungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben, in dieser zeigen?

Fig. 1 eine Ansicht einer einfach wirkenden Pumpe, Pig. 2 einen Schnitt nach Linie A-A der Pig. 1, Pig. 3 einen Schnitt nach linie B-B der Pig» 1

in Pfeilrichtung gesehen. Pig. 4 eine Ansicht der Membranscheibe der Pump©

nach Pig. 1 bis 3 und
Pig. 5 und 6 einen Längs- und einen Querschnitt

durch eine doppelt wirkende Membranpumpe.

Pig. 1 bis 4 zeigen eine einfach wirkende Impe mit einem zweiteiligen Pumpengehäuse 1, 2, mit einer Membran-Ventilscheibe 3, die zwischen beiden Gehäuseteilen 1 und 2 des Pumpengehäuses festgeklemmt ist, und mit Mitteln 4 für die Hin- und Herbewegung der Membran im Pumpengehäuse.

Me Scheibe 3 (Pig. 4) besteht aus flexiblem Material, z.B. aus Gummi. Ihr runder Teil 30 bildet die Membran, die zwischen den Wänden 11 und 21 eingespannt ist. Dieser Teil ist durch kreisförmige Scheiben 31 und 32 versteift, die zu beiden Seiten der Membran liegen und durch einen Bolzen 33 mit Mutter 34 an der Membran befestigt sind.

Die Scheibe 3 bildet weiter zwei Lappen 35 und 36 (Fig. 4). In der Mitte jedes Lappens ist ein C-förmiger Schlitz angebracht, so daß zwei Klappenventile 38, 39 gebildet werden, die

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um ihre Basis schwenkbar sind. Die Klappe 38 ist größer als die öffnung 15 und frei beweglich in der öffnung 23, während die Klappe 39 größer als die öffnung 24 und frei beweglich in der öffnung 16 des Auslaßkanales 14 ist. Beide Klappen wirken als Einwegventile bzw. Rückschlagventile für die Ein- und Auslaßöffnungen 15 und 16.

Jeder Gehäuseteil 1, 2 ist napfförmig ausgebildet, d.h. er hat einen Boden mit einer ringförmigen Wand 11 bzw. 21, zwischen denen die Membranscheibe 3 festgeklemmt ist. Zur Befestigung beider G-ehäusehälften miteinander dienen Schrauben 28, die Lageraugen 27, je vier an jeder Gehäusehälfte, durchsetzen.

Beide Gehäusehälften haben, wie Mg. 1 in ihrem oberen Teil zeigt, zwei angegossene Teile 43 bzw. 44. Die Teile 43 des Gehäuseteils 1 bilden Kanäle 13 und 14 und zu diesen führende Rohrstutzen 17, 18. Diese verlaufen senkrecht zur Mittelachse der Membran, die Kanäle 13, H parallel zu dieser. Der Kanal

13 mit dem Rohrstutzen 17 bildet den Eintrittskanal, der Kanal

14 mit dem Rohrstutzen 18 den Austrittskanal der Pumpe* Die in der Ebene der Stirnflächen der Wand 11 liegenden Mündungen der Kanäle 13 und 14 sind mit 15 und 16 bezeichnet."Die angegossenen Teile 44 des Gehäuseteiles 2 bilden gleichfalls Kanäle 46 und 47, die in Richtung der Kanäle 13, H verlaufen. Ihre öffnungen 23, 24 decken sich mit den Öffnungen 15, 16 der Kanäle 13, 14, nur ist die Öffnung 23 im Durchmesser größer

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als die Öffnung 15, und die Öffnung 24 im Durchmesser kleiner als die Öffnung 16. Die Kanäle des Gehäuseteiles 2 sind durch Öffnungen 25, 26 mit dem mit 20 bezeichneten Pumpraum des Gehäuseteiles 2 verbunden.

Die Schlitze 37 in Fig. 4 haben die form eines G, dah. sie bilden annähernd kreisförmige Klappen. Sie können aber auch eine andere Form haben, s.B. eine rechteckige oder keilförmige. In . dem letzten Falle können die keilförmigen Klappen mit der Seheibe an der Schmalseite des Keiles verbunden sein.

Die Scheibe 3 hat eine die Membran 30 umgebende kreisförmige Wulst oder Sippe 41 und weiter kreisförmige Hippen 42, die die Klappen 38 und 39 umgeben. Die Rippen 41 und 42 greifen in kreisförmige Hüten der Gehäusehälfte 2 ein und bilden eine Dichtung zwischen den Gehäusehälften 1 und 2, und zwar rings/im die Kammer 20 und die Klappenventile 38, 39> sie legen außerdem die Scheibe 3 in dem Pumpengehäuse fest. Alternativ können die ' Rippen auf der anderen Seite der Scheibe 3, die die Membran und die Ventillappen bildet, in Hüten der Gehäusehälfte 1 eingreifen oder können auf beiden Seiten der Scheibe 3 angebracht sein. Auch können Rippen an der Gehäusehälfte 1 und/oder an der Gehäusehälfte 2 in Ausnehmungen der Membranscheibe eingreifen oder in diese eingedrückt werden, wenn die Gehäusehälften miteinander verbunden werden.

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In den Hohlraum 10 des Gehäuasteiles 1 ist ein Betätigungshebel 4 eingesetzt und an einem Ende mit dem Bolzen 33 verbunden. Er durchsetzt eine öffnung 45 der Wand 11, in der er schwenkbar gelagert ist. Bei seiner Betätigung wird der Hebel 4 von Hand hin und her bewegt, um die Membran 30 hin und her zu bewegen. Bei jedem Hub des Hebels 4 in der Pfeilrichtung in Fig. 2 wird das Ventil 39 nach innen auf die äußere Fläche der Auslaßöffnung 24 gedrückt, schließt diese Öffnung ab und veranlaßt so das Entstehen eines Teilvakuums innerhalb der Kammer 20. Der Unterdruck in der Kammer 20 veranlaßt das öffnen des Ventiles 38 und das' Einströmen von Flüssigkeit in die Kammer 20 durch die Kanäle 13 und 42. Bei der umgekehrten Hubrichtung wird das Klappenventil 38 gegen die öffnung 15 gepreßt. Der Überdruck in der Kammer öffnet das Klappenventil 39» wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, und drückt die Flüssigkeit aus dem Pumpraum in den Auslaßkanal 14·

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine doppelt wirkende Pumpe, die im wesentlichen ähnlich der Pumpe nach Fig. 1 bis 4 ist, nur mit der Ausnahme, daß der Gehäuseteil 50 doppelflächig und von zwei Gehäuseteilen 2, 2* und zwei Scheiben 3, 3', eine auf jeder Seite, abgedeckt ist. Das Gehäuse 50 bildet mit seiner Wand 11 einen zylindrischen, zentralen Hohlraum 10a für den Antrieb 4a, an den gegenüberliegenden Stirnflächen der Wand 11 liegen die Membranen 30, 30' an. Die Ein- und Auslaßkanäle 13a und 14a haben öffnungen 15, 16 auf jeder Seite des Gehäuses 50 und stehen in Verbindung mit den Kanälen 46 und 47 jedes Gehäuse-

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teiles 2, 2· und der Rohrstutzen 17a und 19a. Die Ausbildung und Anordnung der Gehäuseteile 2 und 2¹ und der Scheiben 3, ist identisch mit der anhand der Mg. 1 beschriebenen Der Betätigungshebel 4a ist mit beiden Membranen verbunden, um sie in Tandemanordnung zu betätigen.

Bei Pumpen wird bei jedem die Membranen nach aufwärts bewegenden Hub des Hebels 4a Flüssigkeit aus der oberen Gehäusehälfte 2 herausgedrückt, dagegen in die untere Gehäusehälfte 2¹ angesaugt, bei jedem abwärts gerichteten Hub ist der Vorgang der umgekehrte.

Nach einer alternativen Ausführungsform besteht das Antriebsglied der Membran aus einem elektrisch betätigten hin- und hergehenden Glied, das mit dem Bolzen 33 verbunden ist oder diesen oder einen Teil des Bolzens oder des zentralen Teiles der Membran bildet. Die elektrischen Anschlußleitungen werden an einem geeigneten Punkt aus dem Pumpengehäuse herausgeführt, z.B. durch die öffnung 45· Die Pumpe, die einfach oder doppeltwirkend sein kann, wird durch Einschalten der elektrischen, das hin- und hergehende Element antreibenden Vorrichtung betätigt, aber in allen übrigen Punkten arbeitet die Pumpe wie zuvor beschrieben. Nach einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Bolzen 33 mechanisch angetrieben werden, z.B. durch eine pneumatische oder hydraulische hin- und hergehende Vorrichtung, aber auch durch eine rotierende, exzentrische Scheibe. Jede Form eines geeigneten Kraftantriebes kann verwendet werden. Die Betätigungsmittel können in geeigneter Weise in das Pumpengehäuse eingeführt werden, beispielsweise durch die Öffnung 45.

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Während in Fig. 4 die Klappenventile 39 um inre unteren Enden abklappbar sind und die Ventilgelenkstellen in der gleichen gedachten graden Linie liegen, können die Gelenke auch rechtwinklig zueinander sein oder parallel, aber die eine oben und die andere unten an ihren zugehörigen Lappen in Fig. 4 ansetzen oder sie können in irgendeiner Anordnung zueinander angebracht sein, um optimale StrömungsVerhältnisse zu erreichen.

Die Lappen 35 können nebeneinander liegen und das ganze Pumpengehäuse kann rechtwinklig, elliptisch oder von anderer Form ausgebildet sein zusammen mit den Ventilen und der Membran, ebenfalls von rechtwinkliger, elliptischer oder von anderer Form.

Die in Fig. 2 und 6 gezeigte Membran hat die Form eines Kegelstumpfes, afc«r der mittlere Teil kann auch in der Ebene des Flansches liegen, wobei sein Randteil vom Flansch durch eine oder mehrere konzentrische Wellen getrennt ist, oder die ganze Membran kann eine Aneroidform haben, d.h. mit konzentrischen, ringförmigen Wellen ve.rseh.en sein.

Patentanspruch»:

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Claims

Patentansprüche;

1./ Membranpumpe mit einem ersten Gehäuseteil und mindestens einem zweiten eine offene Seite des ersten Gehäuseteiles abdeckenden zweiten Gehäuseteil, mit Ein- und Auslaßstutzen im ersten Gehäuseteil, die durch Kanäle mit einem vom zweiten Gehäuseteil gebildeten Pumpraum in Verbindung stehen, und mit einer Membran, die die beiden Gehäuseteile voneinander trennt fc und durch eine Torrichtung betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran bzw. jede Membran (30, 30*) ein Rückschlagventil (38, 39) für jeden Kanal (13, 14, 13a, Ha) bildet,

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (30, 30») und die Ventile (38, 39} im wesentlichen in einer Ebene liegen.

3. Pumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Scheibe aus flexiblem Material die Membran (30, 30«) und die Ventile (38, 39) bildet.

4* Pumpe nach Anspruch 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßkanäle (13, 14, 13a, 14a) im ersten Gehäuseteil (1, 50) ausgebildet sind und mit dem Pumpraum (20) in dem oder in den zweiten Gehäuseteilen (2, 2^f) über Klappenventile (38, 39) verbunden sind, die zwischen den Gehäuseteilen (1, 50; 2, 2⁽) des Pumptngehäuses angeordnet sind.

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5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,, daß, der erste Gehäuseteil (1, 50) einen im wesentlichen kreisförmigen Hohlraum (10, 1Oa) hat, daß der Hohlraum von einer Wand (11) umgeben ist, die eine Anlagefläche für eine Seite einer Membran (30, 30') bildet, daß der zweite Gehäuseteil (2, 2') einen zentralen Hohlraum (20) hat, der von einer Wand (21) umgeben ist, die die andere Anlagefläche für die Membran bildet, daß beide Gehäuseteile Kanäle (13t 14; 13a, 14a bzw. 46, 47) haben, die die Einlaß- und Auslaßöffnungen zu dem bzw. zu den Pumpenräumen (20) des bzw. der Gehäuseteile (2, 2¹) bilden, und daß die Membran Teile hat, die sich zwischen den Gehäuseteilen mit Lappen (35) über die Kanäle erstrecken und in Übereinstimmung mit diesen Kanälen Rückschlagventile (38, 39) für die Einlaß- und Auslaßöffnungen (15, 16) bilden.

6. Pumpe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gehäuseteil (50) doppelseitig ist und einen zentralen Hohlraum (10, 10a) einschließt, der an entgegengesetzten Seiten durch Membranen (30, 30·) begrenzt ist, daß die zweiten Gehäuseteile (2, 2¹) an jeder Membran anliegen, daß die Ein- und Auslaßkanäle (13, 14, 13a, 14a, 46, 47) in allen Gehäuseteilen angebracht sind und daß jede Membran Teile (35) mit Rückschlagventilen (38, 39) quer zu den genannten Kanälen hat.

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