DE8704314U1

DE8704314U1 - Membranpumpe

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Publication number: DE8704314U1
Application number: DE8704314U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-03-23
Filing date: 1987-03-23
Publication date: 1987-06-25

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Membranpumpe
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Die Neuerung bezieht sich auf eine Membranpumpe mit einer Pumpenkammer mit als Pumpmembran ausgebildeter beweglicher Wand und mit einem Antrieb zur zyklischen Auslenkung der Pumpmembran.

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Motor auf, dessen Drehbewegung über ein Getriebe auf einen Kolben oder Exzenter übertragen wird, welcher die Pumpmembran bewegt. Nachteilig bei den bekannten Pumpen sind die mechanisch bewegten und einem Verschleiß unterworfenen Teile sowie der erforderliche hohe Fertigungs- und Wartungsaufwand.

Es stellt sich die Aufgabe, eine Membranpumpe_f. insbesondere für kleine Fördermengen und hohe Lastdrücke, zu schaffen, deren Antrieb keine dem Verschleiß unterworfenen Teile enthält, deren Förderleistung auf einfache Weise veränderbar ist und die korn-

&psgr; pakt aufgebaut ist: |

Gelöst wird die Aufgabe mit einer Membranpumpe der eingangs f

genannten Art, bei welcher der Antrieb der Pumpmembran ein mit § ihr gekoppelter piezoelektrischer Elongator ist, der mit elektrischer Energie veränderlicher Spannung und/oder Frequenz betreibbar ist.

Mit Elongaior wird ein elektro-mechanischer Longitudinal-Wandler bezeichnet, bestehend aus einem Stapel elektrisch parallelgeschalteter Tabletten aus Piezokeramik* Derartige Wandler sind bereits als Stellelemente für schnelle Ventile oder Positionselemente mit hohen Betätigungskräften bekannt* :

Mit Elongatoren als Antrieb der Pumpmembran lassen sich sehr | einfach und kompakt aufgebaute wartungsarme Membranpumpen |J

Sp 4 Sei / 19.03.1987 |

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herstellen, es gibt keine dem Verschleiß Unterworfenen öder einer Abdichtung bedürfenden mechanischen teile im Antrieb. Die Förderleistung laßt sich auf einfache Weise durch entspre^ chende Wahl von Amplitude Und Frequenz der Speisespannung Verändern*

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Elongatoren mit Speisefrequenzen zwischen 20 Hz und 1 KHz zu betreiben, da so eine nahezu pulsationsfreie Förderung erreicht wird.

Zur Erläuterung der Neuerung sind in den Figuren 1 bis 4 verschiedene Ausführungsbeispiele schemätisch dargestellt und im folgenden beschrieben. Für gleiche Teile gelten gleiche Bezugszeichen.

Figur 1 zeigt das Prinzip einer Membranpumpe mit einfach wirkendem Antrieb,

Figur 2 eine Membranpumpe mit doppelt wirkendem Antrieb, Figur 3 eine Membranpumpe mit hydraulischer Kopplung des Antriebs und

Figur 4 eine Membranpumpe mit einer Einrichtung zur mechanischen Beeinflussung des Hubs der Pumpmembran.

Die in Figur 1 gezeigte Membranpumpe weist eine in die Förderleitung mit wechselweise betätigten Einlaß- und Auslaßventilen 1, I¹ eingeschaltete Pumpenkammer 2 auf, deren eine Seitenfläche als Pumpmembran 5 ausgebildet ist. Ihre zyklische Auslenkung bewirkt den Pumpeffekt. Als Antrieb der Pumpmembran 5 ist ein säulenförmiger piezo-elektrischer Elongator 4 vorgesehen, dessen eine Stirnfläche mit der Pumpmembran 5 gekoppelt ist. Die andere gegenüberliegende Stirnfläche und die Pümperikämmer 2 stützen sich an den Jochen eines starren Rahmens 3 ab. Der Elongator 4 wird an einer Energiequelle 6 betrieben, die eine gepulste Spannung einstellbarer Amplitude und Frequenz abgibt.

Die Stirnfläche des Elöngätörs 4 kann auf der elastischen Pumpmembrän 5 kräftschlüssig lose aufliegen oder durch Klebung öder dergleichen mit ihr formschlüssig Verbunden sein* Mit dieser Ausführung können sehr kleine Förderleistungen bei hohen Lastdrücken (bis 400 bar) erzielt werden ^ Wie sie z. B. für Förder pumpen in der Flüssigkeitschromatographie gefordert werden.

Figur 2 zeigt eine doppelt wirkende Membranpumpe für höhere lö Förderleistung* Bei ihr ist die als Membrandose mit zwei Membranen 5j 5' ausgebildete Pumpenkammer 2 zwischen gegenläufig wirkenden Elongatoren 4 und 4¹ angeordnet.

Eine? weitere Erhöhung der Förderleistung läßt sich bei einer Ausbildung der Pumpenkammer in Würfelform dadurch erzielen, daß auf vier als Pumpmembfänen ausgebildeten Seitenflächen der

Pumpenkammer die kreuzförmig angeordneten und in einem entspre-. chenden Rahmen eingespannten Elongatoren wirken.

Um eine gleichmäßigere Druckbeäufschlagung der Pumpmembran 5 zu erzielen, ist, wie in Figur 3 dargestellt, eine hydraulische Kopplung des Elongators mit der Pumpmembran 5 vorgesehen. Der Elongator 4 wirkt hier auf eine als bewegliche Wand 9 ausgebildete Seitenfläche einer Kammer 7, die mit einer nicht kompressiblen Flüssigkeit 8 gefüllt ist und von der mindestens eine weitere Seitenfläche als Pumpmembran 5 ausgebildet ist. Auch hier können mehrere Elongatoren auf bewegliche Wände der Kammer 7 wirken.

In der Ausführung nach Figur 4 ist in der Pumpenkammer 2 ein von der Pumpmembran 5 angetriebener Kolben 10 angeordnet, der jässich md£ Spielraum in der Kammer axial bewegen läßt. Die Pumpmembran 5 1st wieder Seitenfläche einer Kammer 7, die mit inkompressibler

Flüssigkeit 8 gefüllt ist. Der Elongator 4 ist mit seiner unte ren Stirnfläche an einem zylindrischen Verdrängungskörper 11

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befestigt, der im Zentrum einer Ringmeitibrän 9 angeordnet ist und mit ihr eine bewegliche" Wand def Kämmer 7 bildet.

Mit Verdrängungskörpern Il verschiedenen Volumens, bezogen auf den inhält der kammer 7, laßt sich der Hub des Elongators 4 mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis auf den Kolben übertragen.

7 Schiitzansprüche
4 Figuren

Claims

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Schutzansprüche

1. Membranpumpe, bestehend aus einer Pumpenkammer mit als Pumpmembran ausgebildeter beweglicher Wand und mit einem Antrieb zur zyklischen Auslenkung der Pumpmembran, dadurch

gekennzeichnet , daß der Antrieb der Pumpmembran (5) ein mit ihr gekoppelter piezo-elektrischer Elongator (4) ist, der mit elektrischer Energie veränderlicher Spannung und/oder Frequenz betreibbar ist.
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2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Pumpenkammer (2) und antreibender Elongator (4) in einem starren Rahmen (3) angeordnet sind und sich an dessen Jochen abstützen.

3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwei gegenüberliegende Seitenflächen der Pumpenkammer (2) als Pumpmembrane (5, 5·) ausgebildet sind und von zwei Elongatoren (4, 4·) gegenläufig angetrieben werden.

4. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elongator (4) mit einer seiner Stirnseiten mechanisch rn:.t der Pumpmembran (5) verbunden ist.

5. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Elongator (4) hydraulisch mit der Pumpmembran (5) gekoppelt ist.

6. Membranpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Elongator (4) auf mindestens eine als bewegliche Wand ausgebildete Seitenfläche einer mit einer nichtkompressiblen Flüssigkeit (8) gef.ülJiten Kammer (7) wirkt, von der mindestens eine weitere "Seitenfläche als Punfprrfembran (5) ausgebildet ist.

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17. Membranpumpe nach Anspruch 6, dadurch g e kennzeichnet, daß die bewegliche Wand eine Ringmembran (9) mit zentrisch angeordnetem Verdrängungskörper (Ii) ist, der in die Kammer (7) ragt und mit dem Eiongator (4) verbunden ist.

8. Membranpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Pumpmembran (5) mit einem in der Pumpenkammer (2) beweglichen Kolben (10) verbunden ist. 10

S. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch :.· e kennzeichnet, daß die Betriebsfrequenz des Elongators bis zu 1 KHz wählbar ist.

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