DE3529978A1 - Membranpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit einer rotieren­ den Exzenterwelle, einem von der Exzenterwelle auf- und ab­ bewegbaren Kolben mit einem die ringförmige Membran etwa zen­ trisch haltenden Kolbenkopf, der in eine mit einem Einlaß- und einem Auslaßventil versehene Pumpenkammer ragt.

Derartige Membranpumpen werden mit einem Kunststoffgehäuse versehen für die Wasserversorgung in Wohnwagen, Wohnmobilen, Booten usw. eingesetzt. An derartige Membranpumpen wird die Forderung gestellt, daß sie einerseits möglichst wenig Raum beanspruchen, andererseits eine hohe Pumpleistung ermögli­ chen. Dies erfordert eine relativ hohe Umdrehungsgeschwindig­ keit der Exzenterwelle, um möglichst viele Pumpenhübe pro Zeiteinheit ausführen zu können. Zur Steigerung der Pumplei­ stung wird die Membranpumpe häufig als Doppelmembranpumpe ausgebildet.

Eine bekannte Doppelmembranpumpe dieser Art weist zwei um 180° zueinander gedrehte Pumpenkammern auf, in die ein die Exzenterwelle umgebender Kolben mit seinen beiden Enden ragt. Der Kolben ist hierzu mit einer Kulisse in dem Gehäu­ se geführt, so daß er eine streng lineare Auf- und Abbewe­ gung vollführt. Die beiden, die Membranen innen haltenden Kolbenköpfe sind auf den Kolben mittels eines Bajonettver­ schlusses aufgeschraubt. Die Außenseiten der Membranen wer­ den durch mittels Zugankern aufgeschraubte Gehäuseteile ge­ halten. Die Sammelkanäle für die beiden Einlaß- und die bei­ den Auslaßseiten der Pumpenkammern befinden sich in dem Ge­ häuse. Die bekannte Pumpe baut relativ groß und erlaubt den Betrieb mit Drehzahlen der Exzenterwelle von 800 bis 1500 Umdrehungen pro Minute (UpM). Der Zusammenbau der Pumpe ist kompliziert und erfordert einen relativ hohen Zeitaufwand. Gleiches gilt für das Öffnen der Pumpe im Reparaturfall, wenn beispielsweise Ventile oder die Pumpmembranen ausge­ tauscht werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Membran­ pumpe der eingangs erwähnten Art zu erstellen, die einfach auseinanderzunehmen und zu montieren ist, die eine hohe Pumpleistung erlaubt und eine hohe Drehzahl der Exzenterwel­ le ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membran auf ihrer Innenseite durch eine Schnappverbindung zwischen Kolben und Kolbenkopf und auf ihrer Außenseite durch eine Schnappverbindung zwischen einem Gehäusekörper und ei­ nem die Ventile haltenden und die Pumpenkammer bildenden Aufsatz klemmend gehalten ist und daß ein rastend angesetz­ tes, etwa U-förmiges Klammerteil Gehäusekörper und Aufsatz zusammenhält.

Die erfindungsgemäße Membranpumpe ist in ihren wesentlichen Teilen mit Schnappverbindungen zusammengesetzt. Sie kann vollständig mit Schnappverbindungen ausgeführt sein. Die klemmende Halterung der Membran mit Schnappverbindungen hat den Vorteil, daß die Klemmkraft auf kürzestem Wege auf die Membran übertragen werden kann, so daß bereits hierdurch ei­ ne erhebliche Platzersparnis erzielt wird. Die dadurch be­ wirkte kompakte Ausführung ermöglicht eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit und somit eine höhere Pumpenleistung. Die Schnappverbindungen erlauben darüber hinaus eine einfa­ che Montage und Demontage der Membranpumpe. Die Schnappver­ bindungen werden durch die eingeschnappten U-förmigen Klam­ merteile gesichert.

Vorzugsweise wird die Membranpumpe mit wenigstens zwei Pum­ penkammern, also z. B. als Doppelmembranpumpe ausgebildet. In diesem Fall bilden die Klammerteile in einer bevorzugten Ausführungsform die Pumpenkammern verbindende Sammelkanäle. Die Sammelkanäle sind dabei vorgefertigte externe Schnapp­ teile, die mit ihrer U-Form zugleich die Schnappverbindungen zur Halterung der Membranen sichern.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform halten die ra­ stend eingesetzten Klammerteile zugleich die Einlaß- bzw. Auslaßventile der Pumpenkammern, so daß diese Ventile bei der Montage lediglich eingelegt werden müssen und anschlie­ ßend durch die aufgeschnappten Klammerteile gehalten werden.

Für diesen Aufbau der Membranpumpe eignen sich Einlaß- und Auslaßventile mit einem ringförmigen Grundkörper mit Durch­ laßöffnungen, die einseitig mittels einer auf dem Grundkör­ per anliegenden Membran abgedeckt sind. Dabei weist der Grundkörper vorzugsweise einen zentralen Befestigungsstift für die Membran auf und ist eine ringförmige Scheibe auf der dem Grundkörper abgewandten Seite der Membran auf dem Stift befestigt. Diese Ventilanordnung läßt sich außerordentlich flach ausbilden und erlaubt eine hohe Taktgeschwindigkeit, die sich aufgrund der hohen Umdrehungsgeschwindigkeit der Exzenterwelle ergibt.

Zur hohen Umdrehungsgeschwindigkeit der Exzenterwelle trägt in einer bevorzugten Ausführungsform bei, daß die Kolben einzeln auf der Exzenterwelle befestigt sind und dabei vor­ zugsweise einen die Exzenterwelle umfassenden Ring aufwei­ sen. Die Kolben werden am Gehäuse ausschließlich mit der eingespannten Membran gehalten und führen bei der Drehung der Exzenterwelle nicht nur eine lineare Auf- und Abbewegung aus, sondern bewegen sich auch in der dazu senkrecht stehen­ den Ebene in einer Art Taumelbewegung.

Zum Aufschnappen der Klammerteile stehen die Ein- und Aus­ laßkanäle der Pumpenkammer vorzugsweise senkrecht zum Kolben, wobei die Pumpenkammern eine sich konisch vom Kolben weg verjüngende Wandung aufweisen und die Kolbenköpfe entspre­ chend konisch ausgebildet sind. Hierdurch läßt sich die Um­ setzung der vertikalen Kolbenbewegung in eine horizontale Pumprichtung vorteilhaft bewerkstelligen, wobei die Anpas­ sung der Form der Kolbenköpfe an die konisch laufende Wan­ dung zur Verminderung des Totraums beiträgt.

Das Gehäuse wird an seiner Stirnseite vorzugsweise durch einen aufgeschnappten Deckel abgeschlossen, der mit einer Aufnahme das freie Ende der Exzenterwelle hält. Alle Lager­ stellen der Exzenterwelle in der Pumpe sind vorzugsweise durch Kugellager gebildet.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine auf einen Motor aufgeflanschte Membranpumpe;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Membranpumpe ent­ lang der Linie A-A 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Längsschnitt durch die Membran­ pumpe ist entlang der Linie B-B 1 in Fig. 2 geführt. Ein Gehäusekörper 1 der Membranpumpe ist mit einem rohrförmigen Ansatz 2 versehen, der zusammen mit einem (nicht dargestell­ ten)rohrförmigen Gegenstück das Gehäuse für einen Antriebs­ motor 3 bildet. Der Motor 3 treibt eine Antriebswelle 4, auf der sich ein exzentrischer Körper 5 befindet.

Der Gehäusekörper 1 weist zwei zylindrische, einander ge­ genüberliegende Öffnungen 6 auf, die mit einem nach innen zeigenden, ringförmigen Rastvorsprung 7 abgeschlossen sind. Parallel zum Rastvorsprung 7 befindet sich ein nach innen zeigender ringförmiger Anlagesteg 8. In die zwischen Rast­ vorsprung 7 und Anlagesteg 8 gebildete Nut ist ein konisches Wandteil 9 mit einem entsprechenden Rastvorsprung 10 einge­ schnappt. Zwischen dem Wandteil 9 und dem Anlagesteg 8 ist der äußere Rand einer ringförmigen Membran 11 eingeklemmt. Die Klemmseite des Rastvorsprungs 10 ist dabei schräg aus­ gebildet, so daß sich der für die Membran 11 zur Verfügung stehende Zwischenraum zwischen dem Wandteil 9 und dem Anla­ gesteg 8 nach innen verengt.

Auf das Exzenterteil 5 sind Ringe 12 zweier Kolben 13 auf­ geschoben. Die Ringe sind durch Kugellager 14 von den Exzen­ terteilen 5 getrennt, so daß sich die eigentliche Rotations­ bewegung der Exzenterteile 5 nicht auf die Ringe 12 über­ trägt. Die Ringe 12 weisen etwa die halbe Breite des Exzen­ terteils 5 auf, so daß die beiden Ringe nebeneinander auf dem Exzenterteil 5 angeordnet sind. Über einen Ansatz 15 er­ weitert sich der Kolben zu einem ringförmigen Teil 16, das sich etwa über die gesamte Breite des Exzenterteils 5 er­ streckt, also etwa die doppelte Breite des Ringes 12 auf­ weist. Das ringförmige Teil ist an seinem Ende mit einem Rastvorsprung 17 versehen, der zusammen mit einem parallel zu ihm verlaufenden Anlagesteg 18 eine Nut bildet, in die ein Rastvorsprung 19 eines Kolbenkopfes 20 einschnappen kann. Zwischen Kolbenkopf 20 und dem Anlagesteg 18 ist der innere Rand der Membran 11 eingespannt. Um ein Ausziehen der Membran 11 aus der Klemmverbindung zwischen Kolbenkopf 20 und Anlagesteg 18 des Kolbens 13 zu verhindern, ist die Anlagefläche des Anlagestegs 18 nach außen schräg ansteigend ausgebildet, so daß sich der für die Membran 11 zur Verfü­ gung stehende Zwischenraum nach außen hin verengt.

Das Wandteil 9 ragt über das Gehäuseteil 1 mit einem konisch zulaufenden Wandteil 21 heraus und ist mit einer ebenen Stirnfläche 22 abgeschlossen. Eine gleiche kegelstumpfartige Form weist der Kolbenkopf 20 auf, dessen Außenkontur somit der Innenkontur des Wandteils 9 angepaßt ist. Hierdurch ge­ lingt es, bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 13 den zwi­ schen Wandteil 9 und der Membran 11 gebildeten Pumpenraum 23 mit dem Kolbenkopf 20 weitgehend auszufüllen, so daß der Totraum beim Pumpentakt minimiert wird.

Fig. 2 verdeutlicht, daß an dem Pumpenraum 23 Zuläufe 24 und Abläufe 25 angeschlossen sind, die mittels Einlaßventi­ len 26 bzw. Auslaßventilen 27 abgeschlossen sind. Die Einlaß­ ventile 26 und Auslaßventile 27 sind identisch aufgebaut und bestehen aus einem flachen ringförmigen Grundkörper 28, der einen zentralen Stift 29 aufweist, über den eine Gummi­ membran 30 geschoben ist. Die Membran wird auf ihrer von dem Grundkörper 28 abgewandten Seite durch eine Ventilscheibe 31 gehalten. Die Ventilscheibe 31 kann durch Stauchen des Stif­ tes 29 in ihrer Lage fixiert werden. Der im wesentlichen ringförmige Grundkörper 28 weist speichenartige Verbindungen zum Stift 29 auf, die zwischen sich Durchgangsöffnungen 32 bilden. Die Durchgangsöffnungen sind durch die Gummimembran 30 verschlossen. Der Außenrand des Grundkörpers 28 verdickt sich nach außen, so daß die Membran außen an dem Grundkörper 28 unter Vorspannung fest anliegt. Die Membran läßt sich durch den Wasserdruck von dem Grundkörper 28 wegbiegen und gestattet somit den Durchfluß des Wassers in einer Richtung. In der anderen Richtung wird die Membran 30 durch den Wasser­ druck gegen den Grundkörper 28 gedrückt und verschließt so­ mit die Durchgangsöffnungen 32, so daß die Ventilfunktion ge­ währleistet ist.

Das Ventil 26 ist als flache Einheit ausgebildet und in die Einlaß- bzw. Auslaßkanäle eingesetzt. Gehalten wird das Ven­ til klemmend durch jeweils eine in den Einlaß- bzw. Auslaß­ kanal eingeschnappten Ansatz 33 eines im wesentlichen U-för­ migen Klammerteils 34, das einen Sammelkanal auf der Einlaß­ seite und einen Sammelkanal auf der Auslaßseite der Pumpen­ kammer 23 bildet.

Die Klammerteile halten nicht nur die Ventile 26, in dem sie sie aufgrund der Schnappverbindung gegen einen ringförmigen Anschlag 35 drücken, sondern sie sichern darüber hinaus die die Membran 11 haltende Schnappverbindung zwischen dem mitt­ leren Gehäuseteil 1 und dem Wandteil 9.

Die Stirnfläche 22 des Wandteils 9 liegt etwa in Höhe der Mitte der Ventile 26, so daß die Einlaß- und Auslaßkanäle etwa senkrecht zu den konisch verlaufenden Wandteilen des Kolbenkopfes 20 stehen und in dieser Richtung einen im we­ sentlichen konstanten Querschnitt aufweisen.

Die Ventilteile sind mit einem O-Ring 36 versehen, der ei­ nerseits eine Abdichtung bewirkt, andererseits eine den Schnappvorgang unterstützende Elastizität aufweisen.

Da die Membran 11 an ihrer inneren wie äußeren Kante durch Schnappverbindungen gehalten wird, wird auf der Membran kei­ ne Drehbewegung ausgeführt, so daß keine Gefahr besteht, die Membran durch Drehbewegungen zu verwinden. Dies erhöht die Lebensdauer der Membran beträchtlich.

Fig. 1 läßt erkennen, daß die dem Motor 3 abgewandte Stirn­ seite des Gehäuses 1 durch einen aufgeschnappten Deckel 38 verschlossen ist, in dem eine Aufnahme 37 für das freie En­ de der Exzenterwelle 4 gebildet ist. Auch hier ist zwischen dem freien Ende 4 und der Aufnahme 37 ein Kugellager 39 vor­ gesehen.

Claims (10)

1. Membranpumpe mit einer rotierenden Exzenterwelle (4), einem von der Exzenterwelle (4) auf- und abbewegbaren Kolben (13) mit einem die ringförmige Membran (11) etwa zentrisch haltenden Kolbenkopf (20), der in eine mit ei­ nem Einlaß- und einem Auslaßventil (26) versehene Pump­ kammer (23) ragt, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (11) auf ihrer Innenseite durch eine Schnappverbindung zwischen Kolben (13) und Kolbenkopf (20) und auf ihrer Außenseite durch eine Schnappverbindung zwischen einem Gehäusekörper (1) und einem die Ventile (26) haltenden und die Pumpkammer (23) bildenden Wandteil (9) klemmend gehalten ist und daß ein rastend eingesetztes, etwa U- förmiges Klammerteil (34) Gehäusekörper (1) und Wandteil (9) zusammenhält.

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Pumpkammern (23) vorgesehen sind, in die jeweils ein Kolbenkopf (20) ragt und daß die Klammer­ teile (34) die Pumpenkammern (23) verbindende Sammelkanä­ le bilden.

3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die rastend eingesetzten Klammerteile (34) zu­ gleich die Einlaß- bzw. Auslaßventile (26) der Pumpkam­ mern (23) klemmend halten.

4. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßventile (26) einen ringförmigen Grundkörper (28) mit Durchlaßöffnun­ gen (32) aufweisen, die einseitig mittels einer an dem Grundkörper (28) anliegenden Membran (30) abgedeckt sind.

5. Membranpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (28) einen zentralen Befestigungsstift (29) für die Membran (30) aufweist und daß auf der dem Grundkörper (28) abgewandten Seite der Membran (30) eine ringförmige Scheibe (31) auf dem Stift (29) befestigt ist.

6. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (13) einzeln auf der Ex­ zenterwelle (4,5) befestigt sind.

7. Membranpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (13) einen die Exzenterwelle (4,5) umfassenden Ring (12) aufweisen und am Gehäuse (1) ausschließlich mit der eingespannten Membran (11) gehalten sind.

8. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßkanäle der Pump­ kammern (23) senkrecht zum Kolben (13) stehen, daß die Pumpkammern (23) eine sich konisch vom Kolben weg ver­ jüngte Wandung (21) aufweisen und daß die Kolbenköpfe (20) entsprechend konisch ausgebildet sind.

9. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Exzenterwelle (4) in einer Aufnahme (37) ruht, die in einem auf das Gehäuse (1) aufgeschnappten Deckel (38) ausgebildet ist.

10. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lagerstellen (14, 39) der Pumpe durch Kugellager gebildet sind.