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Membranpumpe
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Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe gemäß dem Oberbegriff des
ersten Anspruches.
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Derartige Membranpumpen sind bekannt, z. B. durch die DE-AS22 11 096.9-15.
Derartige Pumpen sind geeignet zum Fördern von Flüssigkeiten und/oder Gasen, insbesondere
jedoch zur Vakuumerzeugung.
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Die vorbekannten Membranpumpen mit einer Formmembrane, die ein elastisches
Membranteil sowie ein dieses mit einem Pleuel od. dgl. Antriebsteil verbindenden
Pleuel-Anschlußteil haben, haben sich in zahlreichen Anwendungsfällen in der Praxis
gut bewährt. Bei ihnen hat, wie in Verbindung mit der Zeichnung noch näher erläutert,
das Pleuel-Anschlußteil mindestens zwei in Abstand voneinander angeordnete, im wesentlichen
dem Förderraum der Pumpe zugewandte Stirnseiten und der elastische Membranteil weist
einen verdickten Zentralbereich mit einem freien, zum Pleuel od. dgl. gerichteten
Membran-Anschlußende auf, das mindestens mit der antriebsfernen Stirnseite des Pleuel-Anschlußteiles
verbunden ist, z. B. durch Verkleben oder Vulkanisieren.
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Die Erfindung hat nun folgendes herausgefunden: Bei einer Membranfrequenz
von 50 Hz (= 3.000 U/min) hält die Verbindung zwischen dem elastischen Membrananschlußende
und dem gewöhnlich aus Metall bestehenden Pleuel-Anschlußteil
ausreichend.
Unter wenig ungünstigeren Bedingungen, z. B.
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bei einer Membran-Frequenz von 60 Hz (= 3.600 U/min) und gegebenenfalls
noch etwas stärkerer Wärmebelastung der Formmembrane kann es des öfteren zum Lösen
des Membran-Anschlußendes vom Pleuel-Anschlußteil kommen.
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Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, eine Membranpumpe
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welcher einerseits die Verbindung zwischen
Membran-Anschlußende und Pleuel-Anschlußteil unter sonst vergleichbaren Bedingungen
stabiler und belastbarer ist, wobei jedoch andererseits die bei der Membranpumpe
vorliegenden Abmessungen und übrigen Bedingungen in nicht in einer die Praxis ins
Gewicht fallenden Weise geändert werden müssen bzw. wobei möglichst viele entsprechende
Membranpumpen-Teile in der gleichen Weise ausgeführt werden können wie bei den entsprechenden
vorbekannten Pumpen.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist insbesondere im Kennzeichnungsteil
des Hauptanspruches wiedergegeben. Durch die dort aufgeführten Maßnahmen erhält
man - trotz der verringerten antriebsfernen Stirnseite - insgesamt eine bessere,
stärker belastbare Verbindung zwischen dem Membran-Anschlußende des elastischen
Membranteiles einerseits und dem Pleuel-Anschlußteil andererseits.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der Bereich des Pleuel-Anschlußteiles,
der über seine antriebsnahe Stirnseite in Richtung der Formmembrane hinausragt,
im Seitenprofil etwa pilzförmig mit einem sich zur antriebsfernen Stirnseite hin
etwa konisch erweiternden Abschnitt versehen sein. Dies begünstigt u. a., daß die
von der Membranscheibe zur antriebsnahen Stirnseite des Pleuel-Anschlußteiles an
dessen antriebsfernen Stirnseite vorbeiführende Ringzone verhältnismäßig breit und
mit einer nicht zu stark zerklüfteten Seitenkontur ausgebildet sein kann.
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Nach einer zusätzlichen Weiterbildung der Membranpumpe kann der Unterschied
der Durchmesser der antriebsnahen bzw. antriebsfernen Stirnseite des Pleuel-Anschlußteiles
und vorzugsweise der in der Ebene der antriebsfernen Stirnseite liegende Außendurchmesser
des Membran-Anschlußteiles auf die Größe der über die antriebsferne Stirnseite hin
aus gehenden Verbindungsfläche abgestimmt sein, zweckmäßigerweise der in der Ebene
der antriebs fernen Stirnseite liegende Außendurchmesser des Membran-Anschlußendes
merkbar größer sein als der Außendurchmesser der antriebsnäheren Stirnseite. Zwar
hat das Membran-Anschlußende der Formmembrane bei der eingangs bereits erwähnten
vorbekannten Membranpumpe nach DE-AS 22 11 096 auch bereits eine Kontur, bei welcher
der Außendurchmesser des Membran-Anschlußendes an dessen freien, antriebsseitigen
Ende dem Außendurchmesser des Pleuel-Anschlußteiles angepaßt ist, wobei dieser Außendurchmesser
allmählich umso größer wird, je näher er der Membranscheibe liegt. Im Bereich der
antriebsnahen Stirnseite des Pleuel-Anschlußteiles verändert sich der Außendurchmesser
des Membran-Anschlußendes jedoch nur praktisch unbedeutend, so daß bei dieser vorbekannten
Ausführung praktisch nur die antriebsferne Stirnseite des Pleuel-Anschlußteiles
zur Übertragung von Kräften, namentlich Zugkräften herangezogen wird.
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Nachstehend wird an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung anhand
der Zeichnung mit ihren erfindungswesentlichen Einzelheiten noch näher erläutert.
Es zeigen in unterschiedlichen Maßstäben Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene
Teil-Seitenansicht einer Membranpumpe, Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene
Teil-Seitenansicht des Membran-Anschlußendes und des Pleuel-Anschlußteiles bei einer
vorbekannten Ausführung und
Fig. 3 in gegenüber Fig. 1 vergrößertem
Maßstab schematisiert eine Teilansicht des Membran-Anschlußendes und des Pleuel-Anschlußteiles
ähnlich Fig. 1 mit in dem Membran-Anschlußende angedeuteten Kraftlinien.
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Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Membranpumpe besitzt eine Formmembrane
2. Diese hat eine Membranscheibe 3, die an ihren seitlichen Rändern 4 zwischen dem
Kurbelgehäuse 5 und einem Pumpenkopf 6 eingespannt ist. In diesem befinden sich
der Einlaßkanal 7 und der Auslaßkanal 8. Im Kurbelgehäuse 5 ist ein Pleuel 9 vorgesehen,
welches eine Pleuelstange 10 besitzt.
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Bei vorbekannten Membranpumpen dieser Art (Fig. 2) ist an dem membrannahen
Ende der Pleuelstange 10 a ein Pleuel-Anschlußteil P vorgesehen, welches zwei quer
zur Längsrichtung der Pleuelstange 10 a orientierte, kreisrunde Scheiben S 1 und
S 2 hat. Diese sind in einem kleinen Abstand zueinander angeordnet und die Verbindung
wird von einem zylindrischen Zwischenstück Z gebildet, dessen Außendurchmesser kleiner
ist als der Außendurchmesser der beiden Scheiben S 1 und S 2, der jeweils gleich
groß ist.
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Die Formmembrane 2 (Fig. 1 ) weist ein elastisches Membranteil 12
auf, welches im (in der Zeichnung) oberen Bereich die elastische Membranscheibe
3 besitzt und in ihrem verdickten Zentralbereich 14 mit einem freien, zum Pleuel
9 od. dgl, Antriebsteil gerichtetes Membran-Anschlußende 15 hat. Bei der vorbekannten
Ausführung nach Fig. 2 steht dieses Anschlußende 15 a praktisch ausschließlich über
eine antriebsferne Stirnseite 16 a mit dem Pleuel-Anschlußteil P in Verbindung.
Dabei ist die Außenkontur K des vorbekannten Membran-Anschlußteiles 15 a so gestaltet,
daß ihr Außendurchmesser D a bei der antriebsnahen Scheibe S 2 deren Außendurchmesser
entspricht und in der Ebene der antriebs fernen Scheibe S 1 nur unwesentlich größer
als der vorerwähnte Durchmesser D a ist.
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Daraus ergibt sich auch, daß als Verbindungsfläche zwischen Formmembrane
einerseits und Pleuel-Anschlußteil P gemäß
Fig. 2 im wesentlichen
nur die Stirnseite 16 a der antriebsfernen Scheibe S 1 zur Verfügung steht.
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Gemäß Fig. 1 steht das Pleuel 9 etwa in seinem oberen Totpunkt, so
daß die Membranoberseite 20 an der vom Pumpenkopf 6 gebildeten Unterseite 21 zur
Anlage kommt. Der an sich zwischen der Membranoberseite 20 und der Pumpenkopf-Unterseite
21 befindliche Förderraum 22 der Pumpe ist in dieser Pleuelstellung praktisch null
und dementsprechend in Fig. 1 nicht erkennbar.
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Gemäß der Erfindung ist nun das Pleuel-Anschlußteil 19 derart ausgebildet,
daß der Außendurchmesser d od. dgl. Radialabmessung der antriebsfernen Stirnseite
16 kleiner ist als der Außendurchmesser D der antriebsnäheren Stirnseite 24 dieses
Anschlußteiles 19; außerdem ist eine auf die Verbindungsfläche 27 der antriebsnahen
Stirnseite 24 abgestimmte Ringzone 25 des Membran-Anschlußendes 15 an der antriebsfernen
Stirnseite 16 des Pleuel-Anschlußteiles 19 vorbei bis zur antriebsnahen Stirnseite
24 geführt und dort befestigt. Die Befestigung kann in bekannter Weise durch Vulkanisieren,
Kleben od. dgl. erfolgen.
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Gemäß der in Fig. 1 und 3 dargestellten Weiterbildung ist dabei derjenige
Bereich des Pleuel-Anschlußteiles 19, der, in Fig. 1 gesehen, oberhalb der antriebsnahen
Stirnseite 24 in Richtung der Formmembrane 2 herausragt, im Seitenprofil etwa pilzförmig
mit einem sich zur antriebsfernen Stirnseite 16 hin etwa konisch erweiternden Abschnitt
28 versehen.
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Aus Fig. 1 und 3 ist gut zu erkennen, daß der Unterschied zwischen
dem Außendurchmesser D der antriebsnahen Stirnfläche 24 gegenüber dem Durchmesser
d der antriebsfernen Stirnseite 16 dem Querschnitt der Ringzone 25 des Membran-Anschlußendes
15 mitbestimmt, welche an der antriebsfernen
Stirnseite 16 vorbei
bis zur antriebsnahen Stirnseite 24 führt Nach einer Weiterbildung der Erfindung
ist es möglich, den Unterschied (D - d) der Durchmesser D bzw. d der antriebsnahen
bzw. antriebsfernen Stirnseite 16 bzw. 24 des Pleuel-Anschlußteiles 19 und vorzugsweise
den in der Ebene der antriebsfernen Stirnseite 16 liegenden Außendurchmesser D 1
des Membran-Anschlußendes 15 auf die Größe der über die antriebsferne Stirnseite
16 hinausgehenden Verbindungsflächen abzustimmen. Diese Verbindungsflächen sind
in Fig. 3 mit 26 und 27 bezeichnet. Dabei entspricht die Fläche 27 der antriebsnahen
Stirnseite 24 und die Verbindungsfläche 26 dem Mantel des konischen Abschnittes
28 bzw. dem Mantel eines zylindrischen Abschnittes 30, der sich zwischen der antriebsnahen
Fläche 24 und dem konischen Abschnitt 28 erstreckt.
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Das Pleuel-Anschlußteil 19 ist zweckmäßigerweise aus Metall angefertigt,
kann gegebenenfalls auch aus einem entsprechend widerstandsfähigen Kunststoff od.
dgl. bestehen. Wenn es die Verhältnisse erfordern, kann das Pleuel-Anschlußteil
nicht nur zwei Stirnseiten, sondern gegebenenfalls mehrere entsprechende Stirnseiten
besitzen. Gemäß den Maßnahmen des 3. Anspruches kann man u. a. den Verlauf der Außenkontur
35 des Zentralbereiches 14 bzw. des Membran-Anschlußendes 15 der Formmembrane mit
einem Verlauf versehen, wie er - unter Berücksichtigung der Kontur und insbesondere
der Durchmesser D bzw. d des Pleuel-Anschlußteiles 19 - für einen günstigen Verlauf
der in Fig. 3 strichpunktiert angedeuteten Kraftlinien 36 entspricht.
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Alle vorbeschriebenen bzw. in Ansprüchen aufgeführten Einzelmerkmale
können einzeln oder in beliebiger Kombination miteinaSider erfindungswesentlich
sein.