DE1653369A1

DE1653369A1 - Membran-Pumpe,insbesondere zur Vakuumerzeugung bei aggressiven Medien

Info

Publication number: DE1653369A1
Application number: DE19661653369
Authority: DE
Inventors: Erich Becker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-10-20
Filing date: 1966-10-20
Publication date: 1970-08-27
Also published as: GB1197226A; FR1547601A

Description

Dlpl.lng.Fr.Th-Blm*nn | Darf nicht geändert werden |

Dipl. Ing. H. Schmitt

Patentanwälte Ι

78 Freiburg I. Brsg,

KarlstraBa 23, Tel. 3 21 9»

Erich Becker, Steinen/Baden Akte S 66

S/B

Membran-Pumpe, insbesondere zur Vakuumerzeugung bei aggressiven Medien -

Die Erfindung betrifft eine Membran-Pumpe, insbesondere zur Vakuumerzeugung mit von den Druckdifferenzen des Fördermediums gesteuerten Ventilen und einem Pleuel zum Bewegen der Membran, wobei die Mündung der vom Saugventil zum Pumpenraum führenden Zuleitung zum Verschließen mittels der Membran in der Pleuelschwingebene nahe derjenigen Einspannstelle der Membran angeordnet -ist, an der diese zuerst angehoben wird, wobei die Membran-Pumpe insbesondere zur Vakuumerzeugung bei aggressiven Medien dient und die Membran in ihrem Mittelbereich von diesem Pleuel sowie in ihrem Randbereich am Pumpengehäuse od.dgl. eingespannt ist.

Membran-Pumpen der eingangs erwähnten Art sind bereits bekannt, jedoch macht es Schwierigkeiten, geeignete Membranen für aggressive Fördermedien zu erhalten. Versuche haben zum

[Membran, die nur_; _;

Beispiel gezeigt, daß eineVaus chemisch resistentem Kunststoff, wie er unter dem Warenzeichen "Teflon" bekannt ist, nicht für derartige Pumpen geägnet ist. Eine "Teflon"-Membran

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dichtet nicht gut ab und ist vor allem nicht ausreichend elastisch, um die ihr von dem Pleuel aufgedrängte Bewegung bei den gewünschten Geschwindigkeiten und mit der erforderlichen Dauerstandfestigkeit ohne nachteilige Folgen durchzuführen.

Es sind auch bereits zahlreiche Versuche gemacht worden, mehrschichtige Membranen herzustellen. So hat man z.B. ver-

Veine tragende Membranschicht aus ι ) bekannten Werkstoff/ sucht,Vdemunter dem Warenzeichen Neopren"Kmit einer dünnen Schicht von "Teflon" zu beschichten. Es hat sieh jedoch herausgestellt, daß die "Teflon'-Schicht oft nicht die erwünschte glatte Oberfläche tihält und nicht selten nach einiger Betriebszeit sogar refest.

Es besteht daher die Aufgabe,, eine insbesondere zur Vakuumerzeugung dienende Membran-Pumpe zu schaffen, bei der die eingangs erwähnten Nachteile der bisherigen Pumpen auf einfache und sichere Art vermieden werden. Dazu schlägt die Erfindung vor, daß die Membran dieser Pumpe aus einer Gujjmischiehtlsowie einer darauf aufgeklebten, chemisch resistenten, dünnen Kunststoffschicht, z.B. einer "Teflon¹¹-Schicht besteht, wobei sich die Klebverbindung nur auf die Einspannbereiche der Membran erstreckt. In den Einspannbereichen der Membran kann der Klebstoff nämlich ohne Schaden aushärten; dagegen befindet sich in den Bereichen, wo die Membran während des Pumpens intensiv gewalkt wird, keine Klebeschicht

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lind die Gummi schicht und die "Teflon^-Sehicht können sich .in diesem Walkbereich unabhängig voneinander bewegen. Dadurch werden kleine Stauchungen, Auswölbungen und eine sich daraus ergebende runzelige Oberfläche der "teflon"-seitigen Oberfläche der Membran vermieden. Dies ist bei einer Membran-Pumpe der eingangs erwähnten Art besonders wichtig, da eine

dem Förderraum zugewandte ebene Oberfläche für die Abdichte rf order! ich tung der Saug vent i 1 -Mündungi ist. Ferner wird durch

die vorerwähnte erfindungsgemäße Maßnahme weitgehend ein (|

Reißen der "Teflon"-Schicht vermieden. Dies ist wichtig, weil bei der Förderung von aggressiven Medien diese sonst Zutritt zu der chemisch nicht ausreichend widerstandsfähigen Gummischicht der Membran erhalten und diese zerstören können. Aus dem letztgenannten Grund ist der vorgeschlagene Aufbau der Membran nicht nur bei Pumpen, deren Saugventil mittels der Membran verschlossen werden, sondern allgemein bei Membran-Pumpen mit Vorteil zu verwenden.

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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorteilhaft, daß sich zwischen der Gummi- und der resistenten Kunststoffschicht an den nicht eingespannten Stellen kein oder kein^ wesentlicher Zwischenraum befindet» Wenn an diesen (ungeklebten) Stellen die beiden Membran-Schichten satt aufeinanderliegen, können sie sich nur unter vergleichsweise großem Kraftaufwand voneinander abheben» Wenn es sich beispielsweise um eine Vakuum-Pumpe handelt und im Förderraum ein Unterdruck herrscht, wird sich die "Teflon"-Schicht trotzdem

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nicht oder nur'geringfügig in Richtung des Förderraumes von der Gummischicht abheben, weil das Vakuum im Förderraum neben der Biegesteifigkeit der "Teflon"-Schicht auch noch das sich zwischen dieser und der Gummischicht beim Voneinanderabheben aufbauende Vakuum überwinden müsste» Durch das satte Aufeinanderliegen der beiden Membran-Schichten auch im Bereich der niehteingespannten und niehtgekfebten Bereiche wird insbesondere bei Vakuum-Pumpen eine Verkleinerung des Fördermedium-Raumes durch Abheben der beiden Membran-Schichten voneinander vermieden.

In Weiterbildung des vorerwähnten Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, daß sich zwischen der Gummi-und der chemisch resistenten Kunststoff-Schicht an den nichteingespannten Stellen ein vergleichsweise elastischer, walkbarer Klebstoff befindet. Dieser dauerhaft walkbare Klebstoff bewirkt in zahlreichen Fällen noch ein besseres Zusammenhalten der Kunststoff- und Gummischicht in den nichteingespannten Bereichen.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung seien anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt in unterschiedlichen Maßstäben: -

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch eine Meabran-Pümpe und in vergrößerter Darstellungsweise

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Pig. 2 einen senkrechten Teil-Querschnitt durch die an

ihren Einspannstellen geklebte Membran sowie diese Einspannstellen;

Pig. 3 einen senkrechten Querschnitt durch eine etwas abgewandelte Membran ähnlich Pigur 2 und

Pig. 4 eine Aufsicht auf die Gummischicht einer Membran sowie

Fig. 5 einen senkrechtenTeil-Querschnitt durch eine etwas abgewandelte Membran ähnlich Pigur 5.

Eine Membran-Pumpe 1 besitzt einen Pleuel 2, der zu einer im ganzen mit 3 bezeichneten Membran führt, die mit Hilfe eines Befestigungstellers 4 an der pilzartig ausgebildeten Kopfseite 2a des Pleuels 2 befestigt ist. Dieser und gegebenenfalls sein Antrieb sind in einem Gehäuse 5 untergebracht, auf dessen Oberseite sich ein Zwischendeckel 6 befindet, der zwischen seinem Unterrand und dem Oberrand des Gehäuses 5 die Membran 3 einspannt. Der Zwischendeckel 6 weist eine Ausnehmung j auf, die den oberen Abschluß des im ganzen mit^ 8 bezeichneten Pumpenraumes bildet.

Oberhalb des Zwischendeckels 6 befindet sich eine Ventilplatte 9 bekannter Ausführung und darüber ein Abschlußdeckel 10, in dem bei der Ausbildung der Pumpe als Vakuumpumpe 1 ein Saugansehluß 11 sowie ein Druckanschluß 12 vorgesehen sind. Die Ventilplatte 9 ist weitgehend zwischen den beiden Deckeln 6 und 10 eingeklemmt und besitzt zwei Ventile 13 und 14, die Je an einer federnden Zunge 15 und 16 angelenkt

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sind und jeweils eine Durchtrittsöffnung 17 bzw. 18 hineinragen, die in ebenfalls bekannter Weise je einen Kreisringsektorf örmigen Durchbruch durch die Ventilplatte in der Umgebung der Ventile 15 und 14 darstellen. Der im Abschlußdeckel 10 befindliche Sauganschluß führt von einem Anschlußgewinde 19 zur Oberseiter des Saugventils 1J>. Unter diesem befindet sich im Zwischendeckel 6 eine Ausnehmung 20, die ein öffnen des Saugventils IJ zulässt und von der aus eine Zuleitung 21 zum Pumpenraum 8 führt. Andererseits ist in den fe Zwischendeckel 6 eine Ableitung 22 vorgesehen, die den Pumpenraum ,8 mit der Unterseite des Auslaßventils 14 verbindet. Oberhalb des Auslaßventils ist im Abschlußdeckel^eine Ausnehmung 23 vorgesehen, die ein öffnen dieses Ventils nach oben zulässt und die Verbindung der Ableitung 22 mit dem Druckanschluß 12 herstellt. Dabei befindet sich die Mündung 2'4 der Zuleitung 21 etwa in der Pleuel schwingebene und insbesondere nahe derjenigen Einspannstelle 25 der Membran 3* an welcher diese im Betrieb zuerst angehoben wird.' Dadurch wird erreicht, daß bei der Pleuelbewegung inRichtung des Pfeiles 26 die Membran zu Beginn des Verdrängerhubes-die Zuleitung 21 schließt, wie gut aus Figur 1 zu ersehen ist. Um einen guten, sicheren Verschluß der Mündung 24 zu erreichen, soll die dieser zugewandte Oberfläche der Membran 3 möglichst glatt, jedenfalls ohne kleine Wülste, Aufwölbungen, Runzeln od.dgl. bleiben.

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BAD ORiGfNAL

Erfindungsgemäß besteht nun die Membran 5 aus einer vergleichsweise dicken Gummisehicht 501 sowie einer darauf aufgeklebten, chemisch resistenten dünnen Kunststoffschicht 502, wobei sich die Klebverbindung nur auf die Einspannbereiche 503 bzw. 304 der Membran 3 erstreckt. Als Werkstoff für die ehemisch resistente Kunststoffschicht 302 hat sich z.B. der unter dem Warenzeichen "Teflon" bekannte Werkstoff als gut geeignet erwiesen. Der eine Einspannbereich 303 befindet sich am Rand der Membrane, wo diese von der Ober-

seite des Gehäuses 5 und der diesem benachbarten Seite des ¹^ Zwischendeckels 6 eingeklemmt ist (vergleiche insbesondere die Figuren I₄ 2 und 4). Der weitere Einspannbereich 304 liegt zwischen der KopfSeite 2a des Pleuels 2 und dem daran mit Hilfe der Schraube 46 befestigten Befestigungstellerf (vergleiche ebenfalls Figur 1,.2 und 4). ■

Wie gut aus den Figuren 2 und 4 zu erkennen, ist in den Einspannbereichen 303 und 3O4, aber auch nur dort, ein^ Klebstoff 305 vorgesehen. Dafür hat sich bei Versuchen ein i Zwei-Komponenten-Klebstoff gut bewährt, wie er z.B. unter dem Warenzeichen "Uhu-Plus" handelsüblich ist. In Figur ist dieser Klebstoff als dicke schwarze Linie eingezeichnet. In den Bereichen 303 und 304 dieses Klebstoffes 305 ist die"Teflon^H-Schicht 302 angeätzt worden, damit der Klebstoff besser angreifen und sich mit ihr verbinden kann. In dem zwischen den Einspannbereichen- 303 und 304 liegenden,

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gut aus Figur 4 erkennbaren Zwischenbereich 306 befindet sich kein Klebstoff, sondern es liegen hier, wo die Walkung der Membran 3 stattfindet, benachbarte Oberflächen der Gummi- und Kunststoffschicht 301 bzw. 302 nur satt aufeinander. Der Deutlichkeit halber im Vergleich zu Figur 3 sind in Figur 2 diese beiden Schichten 301 und 202 auch im Zwischenbereich 306 etwas getrennt gezeichnet.

An Figur 2 ist auch gut eine Weiterbildung der Erfindung zu erkennen, wonach eine der Schichten 30I oder 302 der Membran 3i vorzugsweise die Gummischicht 301. in denEinspannbereichen 303 und 3O4 mit etwas geringerer Dicke ausgeführt ist, so daß sich eine abgegrenzte, rinnenartige Zone zur Aufnahme des Klebemittels 305 ergibt.

An den Figuren 3 und 5 kann man - insbesondere in Verbindung mit Figur 4 - erfindungsgemäße Weiterbildungen erkennen* Bei den Einspannbereichen 303 und 304 stehen die beiden Schichten 301 und 302 wiederum über den sicher dichtenden und zuverlässig verbindenden, Jedoch mit der Zeit aushärtenden Klebstoff 305 "Uhu-Plus" in Verbindung. Dort ist auch die Gummischicht 30I mit etwas geringerer Dicke ausgeführt. Dagegen stehen die beiden Schichten 301 und $ 302 im Zwischenbereich 306 auch noch über ein zweites Klebemittel 307 in Verbindung, das Jedoch dauerhaft elastisch und walkfähig ist, so daß die in Betrieb auftretenden Verschiebebewegungen der

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beiden Schichten 301 und 302 gegeneinander keine nachteiligen Polgen mit sich bringen, andererseits ein unerwühschtesAbheben der beidenSchichten 301, 302 voneinander noch sicherer vermieden wird.

Figur 5 zeigt, wie die Gummischicht 301 in den Einspannbereiehen 303 und 304, aber auch im Zwischenbereich 306 dünner ausgeführt ist, wobei jedoch die Bereiche 303, 306 und 304 jeweils durch zur "Teflon^w-Senieht 302 vorstehende Stege Λ

308 voneinander getrennt sind. Dadurch wird das Einfügen unterschiedlicher Klebstoffe und ihre Begrenzung gegeneinander erleichtert.

Insbesondere, wenn man nur einen (aushärtenden) Klebstoff 305 in den Einspannbereiehen 303 und 304 verwendet, dagegen im Zwischenbereich 306 lediglich dafür sorgt, daß sich dort zwischen der Gummi- und der "Teflon"-Schicht 30I und 302

so gut wie kein Zwischenraum bildet, kommt es darauf an, _Λ

daß diese Klebebereiche jeweils rundum und in sich geschlossene Bereiche darstellen. Bei Verwendung eines elastisch bleibenden Klebstoffes 307 im Zwischenbereich 306 kann diese Bedingung unter Umständen entfallen. ,

Die gegebenenfalls mit chemisch aggressiven Pumpenmedien in Verbindung kommenden Teilen 4, 6, 9* 10, 46 werden in bekannter Weise aus diesen Medien gegenüber widerstandsfähigen

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Werkstoffen, z.B. aus V4A-Stahl hergestellt. Auch kommt es in Frage, die Deckel 6 und 10 nur an ihren vom Fördermedium gefährdeten Flächen mit entsprechend widerstandsfähigen Oberflächen zu versehen.

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Die Membrane 5 gemäß der Erfindung eignet sich nicht blos für Membran-Pumpen 1, bei denen die Membran gleichzeitig die Mündung 24 der Zuleitung 21 verschliesst; ihre Ausgestaltung kommt auch für andere Membranen in Frage, die aus zwei schwer verklebbaren Schichten bestehen, die teilweise eingespannt sind.

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Claims

Patentansprüche

I)) Membran-Pumpe, insbesondere zur Vakuumerzeugung mit von den Druckdifferenzen des Fördermediums gesteuerten Ventilen und einem Pleuel zum Bewegen der Membran, wobei die Mündung der vom Steuerventil zum Pumpenraum führenden Zuleitung zum Verschließen mittels der Membran in der Pleuel-Schwingebene nahe der Einspannstelle der (J

Membran angeordnet ist, an der diese zuerst angehoben wird, wobei die Membran-Pumpe insbesondere zur Vakuumerzeugung bei aggressiven Medien dient und die Membran in ihrem Mittelbereich von diesem Pleuel sowie in ihrem Randbereieh am Pumpengehäuse od,dgl. eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet* daß die Membran (3) aus einer Gummischicht (jOl/Vsowie einer darauf aufgeklebten, chemisch^ resi stent en, dünnen Kunststoffschicht, z.B. einer "0?eflon"-Schicht (302) besteht, wobei sich die Klebverbindung nur auf die Einspannbereiche (303j 304) erstreckt.
2) Membran-Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Gummi- (301) und der resistenten Kunststoffschicht (302) an den nichteingespannten Stellen

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kein oder kein wesentlicher Zwischenraum befindet.
3) Membran-Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Gummi- (301) und der chemisch resistenten Kunststoffschicht (302) an den nichteingespannten Stellen ein vergleichsweise elastischer, dauerhaft walkbarer Klebstoff (307) befindet.
fe 4) Membran-Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise die Gummischicht (301) der Membrane (3) in den Einspannbereichen (303; 304) bzw. im Zwischenbereich (3O6)₌mit etwas geringerer Dicke ausgeführt ist> so daß sich abgegrenzte Zonen ±Ä zur Aufnahme des oder der Klebemittel (305; 307) ergeben.
5) Membran-Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der ' Gummischicht (301) mit der chemisch-resistenten Kunststoffschicht (302) in den Einspannbereichen ein Zwei-Komponenten-Klebstoff (305), z.B. "Uhu-Plus" dient, wobei in diesem Klebbereich die chemisch resistente Kunststoffschicht, z.B» die "Teflon"-Schicht (302) angeätzt ist.

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