JPH0137599B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は環状中空室状の作業室を有し、この作
業室が半径方向で剛性の作業室外壁とリングダイ
ヤフラムにより構成された変形可能な作業室内壁
とにより制限されており、半径方向でリングダイ
ヤフラム内部にある転動ピストンがこのリングダ
イヤフラムを循環するシール兼圧着範囲で作業室
外壁に対して押付けるように構成されており、前
記転動ピストンに転動ピストン駆動装置が係合し
ている形式のダイヤフラムポンプに関する。 前記形式のダイヤフラムポンプはポンプの駆動
機構と搬送媒体を搬送するポンプ部分を完全に隔
離した状態でほぼ連続的な搬送を行なうという利
点を有している。したがつて、潤滑剤、潤滑剤ガ
ス又はそれに類似したものが駆動範囲から搬送範
囲に侵入することは回避される。しかしながら公
知のダイヤフラムポンプには依然としてまだ多く
の欠点がある。例えば英国特許第562409号明細書
によつては転動ピストンが剛性的にかつ偏心的に
案内されており、半径方向で見て転動ピストン駆
動装置の最も外側に位置している個所の半径方向
の延長で、転動ピストン駆動装置と転動ピストン
とダイヤフラムと作業室外壁との間に形状による
接続が与えられている、冒頭に述べた形式のダイ
ヤフラムポンプが公知である。これによつて一方
ではリングダイヤフラムを吸込側の作業室と吐出
側の作業室との間でシールするために必要な押圧
力が作用させられるようになるが、同時にリング
ダイヤフラムを運転中に連続して著しく変態させ
られることになる。このようなリングダイヤフラ
ムは比較的に大きな製作誤差でしか製作できない
弾性的な成形部分から成り、しかもこのリングダ
イヤフラムは屡々交換されなければならない摩耗
部分であるので、この公知装置においてはリング
ダイヤフラムの変態運動は特に不都合であり、リ
ングダイヤフラムの早期摩滅を惹起する。 ほぼ円筒形の内壁を有し、この内壁に沿つてホ
ースがループ状に導かれ、ホースレープの内側を
押圧体が転動するホースポンプは既に公知であ
る。（西ドイツ国特許出願公開第2128487号明細
書）。しかし、このようなホースポンプの場合に
は作業室が剛性の外壁とリングダイヤフラムとに
よつて形成されているのではなく、横断面の一貫
したホースから形成されている。このホースの中
空室は圧着力が作用する個所で完全にシールする
ことはできない。したがつてホースポンプで達成
されるシール性、ひいては吸込能力は制限され
る。しかしホースポンプのホースにかかる変態負
荷は周知のようにきわめて大きいのでホースの迅
速な疲労が生じる。 さらにほぼ鎌形の作業室を有し、この作業室が
作業室外壁と仕切りスライダと転動ピストンによ
つて制限されかつ分割されている転動ピストンポ
ンプは既に公知である。この場合には転動ピスト
ンの内側に傾動可能に支承されたローラを有する
偏心体駆動装置が作用している。転動ピストンは
運転状態でシール調節力で、循環するシール範囲
において作業室外壁に対して圧着される（フラン
ス国特許第1256125号明細書）。しかしながらこの
転動ピストンポンプにおいては、循環するシール
兼圧着範囲で作業室外壁に対して圧着されるリン
グダイヤフラムが設けられておらず、仕切りスラ
イダが作業室の吸込側を吐出側から隔離してい
る。この場合には回転軸に対して不変の半径方向
の間隔をおいて配置されたローラの他にばねで負
荷された環を介して駆動フランジと結合された別
の旋回可能なローラが設けられている。この結
果、製作費用が大きくなるだけでなく、故障の機
会が大きくなり、ばねが疲労すると転動ピストン
ポンプの機能が低下する。さらにこの場合には横
断面で見て閉じられた、作業室外壁とリングダイ
ヤフラムとにより形成された作業室は存在してい
ない。 本発明の課題は冒頭に述べた形式のダイヤフラ
ムポンプを改良して、圧着範囲におけるシール作
用を不都合な影響を及ぼすことなしにリングダイ
ヤフラムの負荷を減少させることである。 前記課題は冒頭に述べた形式のダイヤフラムポ
ンプにおいて、転動ピストンが転動ピストン駆動
装置との接触個所を中心として傾動可能であり、
転動ピストン駆動装置の半径方向の寸法と転動ピ
ストンの厚さとダイヤフラムの厚さとの和が、転
動ピストンが傾動させられていない状態でリング
ダイヤフラムと作業室外壁との間に遊びが生じる
ように設定されていることにより解決された。 本発明の利点は、転動ピストンが傾動させられ
ていない状態でリングダイヤフラムと作業室外壁
との間に遊びが与えられていることにより、転動
ピストンは転動ピストンと転動ピストン駆動装置
との接触個所を中心として傾動することができ、
圧着範囲におけるリングダイヤフラムのシール作
用を実質的に妨げることなしにリングダイヤフラ
ムの厚さに適合させることができることである。 本発明の有利な実施態様は特許請求の範囲第２
項以下に記載されている。実験によれば前記遊び
は0.1mmから1.5mmの間の範囲で選ぶことが特に有
利であることが判明した。又、転動ピストンがど
の転動位置にあつてもリングダイヤフラムに張力
がほぼかからないようにできると、リングダイヤ
フラムにかかる負荷をさらに低下させ、しかも転
動ピストンに所望される傾動に抗して作用するリ
ングダイヤフラムから生じる力をほぼ解消するこ
とができる。特許請求の範囲第４項に記載した構
成によれば転動ピストン駆動装置の機械的に有利
な構成が得られる。 さらに特許請求の範囲第５項に記載したように
構成すると、リングダイヤフラムの周方向の伸び
を減少させることが簡単にかつ安価に製作できる
リングダイヤフラムで達成される。何故ならばリ
ングダイヤフラムは唯一の材料から製作できるか
らである。 特許請求の範囲第６項に記載した構成によれば
単数又は複数の隆起部をスペース的に特に有利に
配置することができる。 特許請求の範囲第７項には比較的簡単な、実地
に於いて効果を挙げている構成が記載されてい
る。 特許請求の範囲第８項に記載した構成によつて
は転動ピストンによつて押圧されていないダイヤ
フラム区分を作業室外壁から引離すことがより確
実に行なわれるようになる。 さらに特許請求の範囲第９項に記載した特徴に
よれば少なくとも１つのリング溝を備えた転動ピ
ストン及び場合によつては湾曲部を備えたリング
体の製作が容易になる。転動ピストン及び（又
は）リング体のために射出又は鋳造部分を使用す
る場合にはこのような製法で製作するときにたい
てい生じる僅かな寸法誤差は転動ピストンを傾動
させることにより簡単に補償することができる。 次に図面について本発明を説明する。 第１図に於ては駆動モータ２にフランジ結合さ
れたダイヤフラムポンプ１が示されている。この
ダイヤフラムポンプは以後単にポンプ１と呼ぶこ
とにする。ポンプ１は吸込接続部３とこの実施例
の場合同一横断平面に配置された吐出接続部４を
有している。ポンプ１と駆動モータ２はモーター
ポンプユニツトを構成している。モータ２は固定
足３７を有している。 ポンプ１の内部構造は第２図と第３図とに特に
詳細に示されている。ポンプ１は環状中空室であ
る作業室６を有している。この作業室６は剛性の
作業室外壁７と変形可能な作業室内壁８とによつ
て制限されている。作業室内壁８はリングダイヤ
フラム９によつて構成されている。 リングダイヤフラム９は主として転動ピストン
１０によつて形成された押圧部材１１によつて循
環して作業室外壁７に対して圧着される。転動ピ
ストン１０の駆動装置としては偏心体駆動装置１
２が用いられる。この偏心体駆動装置１２は内部
が外周面１３に対して同軸的に中空に構成された
転動ピストン１０の内部に配置されている。偏心
体駆動装置１２は転動ピストン駆動部材１４を有
している。この転動ピストン駆動部材１４は駆動
軸１５（第３図）と結合された旋回アーム１６を
有している。この旋回アーム１６は自由端部にロ
ーラ又はこれに類似したもの、有利には実施例の
場合のように球軸受１７を保持している。この球
軸受１７が矢印Pf1が示すように転動すると、転
動ピストン１０が連続的に内壁１８に沿つて負荷
される。これに相応してリングダイヤフラム９も
連続的に圧着範囲Prに於て緊密に作業室外壁７
に圧着される。これによつて作業室６、特にその
吐出側の作業室６ｂにある搬送媒体が押し除けら
れる。この搬送媒体は吐出側では点で示され、吸
込側ではＸで示されるいる。 本発明によれば転動ピストン１０はポンプ１の
前述の構造によつて作業室外壁に対しても転動ピ
ストン駆動部材１４に対しても傾動可能に配置さ
れている。この可能な傾動運動に際して転動ピス
トン１０の内壁１８は球軸受１７の外周面を転動
するのに対して、転動ピストン１０の外周面１３
はリングダイヤフラム９を介在させて作業室外壁
７を転動する。転動ピストン１０の転動平面に於
ける傾動運動は次のような幾何学的な処置によつ
て達成される。特にポンプの有利には全横断面平
面に於て、偏心体駆動装置１２のその都度の外半
径r1（第２図に於ける矢印pf4）はリングダイヤフ
ラム９のその都度の壁厚さｗと転動ピストン１０
のその都度のリング厚さｄとを加えた場合に、作
業室外壁７のその都度の内半径R1に略等しく、
有利にはそれよりも僅かに小さく保たれている。
これによつてポンプ部分１２，１７，１０，９と
作業室外壁７との間には第１２図に示された組立
状態ではつきり認められ得るような遊びＳが形成
される。この第１２図に示された組立状態に於て
は転動ピストンは、寸法的な関係を明らかにする
ために、転動ピストン駆動部材１４に対して相対
的に傾動していない中立位置にある。これに相応
して所定の遊びＳが与えられている場合には転動
ピストン１０若しくはダイヤフラム９と作業室外
壁７との間の接触個所を有する圧着範囲Prも形
成されていない。従つて転動ピストンの第１２図
に示された位置はポンプの運転状態ではなく、ポ
ンプ作業形式を説明するための位置であるに過ぎ
ない。 遊びＳは転動ピストン１０を一方では球軸受１
７に対して、他方では作業室外壁７に対して前述
のように傾動させることを可能にする。前述のポ
ンプ部分の間の遊びが実際に零であるとしてもダ
イヤフラム９の持つ圧縮弾性に基いて転動ピスト
ン１０の僅かな傾動が可能である。 これから転動ピストン１０の傾動運動の量は前
述の遊びＳに関連することが明らかである。この
場合、遊びＳは内半径R₁から、外半径r1、リン
グ厚さｄ、リングダイヤフラム９の壁厚さｗの会
計を差引いたものである（第１２図）。この遊び
Ｓは実地に於ては約０mmから1.5mmである。これ
によつて転動ピストン駆動部材１４（第２図）、
特に球軸受１７と転動ピストンの内壁との接触箇
所Ｆと、作業室外壁７に対する転動ピストン１０
若しくはリングダイヤフラム９の圧着範囲の略中
央との間に、略1゜から最高略40゜の遅れ角Ａ（第２
図）が生じる。 第２図に示された遅れ角Ａを有する遅れ位置へ
の転動ピストン１０の傾動は、一方では偏心体駆
動装置１２の駆動若しくは回転方向によつて、他
方では吸込側と吐出側の作業室６ａ，６ｂの間の
圧力比によつて与えられる。この圧力比によつて
は圧着範囲Prに於けるシール圧にも影響が及ぼ
される。他の状態が変化しないとシール力は圧着
範囲Prに於ては吸込側の作業室６ａと吐出側の
作業室６ｂとの間の圧力差と共に増大する。これ
によつてポンプ１に於ては構造的な変化なしでポ
ンプ１のその都度の運転状態に圧着範囲Prに於
けるシール力を適合させることが可能になる。吸
込側と吐出側との間の圧力差が小さい場合には通
常、減少させられた圧力比に適合されたシール圧
が作用するのに対し、圧力差が大きい場合にはそ
れに相応して高められたシール圧が作用すること
になる。 その都度の運転に関連した状態に適合させられ
たシールは、リングダイヤフラム９に対しても摩
耗を減少させるという有利な結果をもたらす。何
故ならばリングダイヤフラムはその都度のシール
要求に相応した圧力負荷しか受けないからであ
る。更にポンプの必要な駆動出力、特にその無負
運転出力もこれによつて減少させられる。 圧着範囲Prに於ける矢印Pf2で示されたシール
圧は遅れ角Ａの大きさにも関連する。この場合に
は、遅れ角Ａが変化すると、これに相応して作用
梃子腕が変化することにより、遅れ角Ａに逆比例
してシール圧が変化する。従つて遅れ角Ａが小さ
いとシール圧（矢印Pf2）は他の条件が変わらな
いと、遅れ角Ａが大きい場合よりも大きくなる。
これについては後から第１３図について詳述す
る。図面を見やすくするために第２図に於ては実
地に生じるよりも大きな遅れ角Ａが示されてい
る。実地に於いては略10゜の範囲の遅れ角Ａが有
利であることが証明されている。しかしながら、
搬送媒体に関連して異なるシール圧を達成するた
めにそれに相応した他の遅れ角Ａを選ぶこともで
きる。 できるだけ小さい遅れ角Ａは転動ピストン１０
の、吸込接続部３と吐出接続部４とが設けられて
いる上死点OTの範囲に於ても有利に作用する。
すなわちこの上死点範囲に於ては転動ピストン１
０の作用する力の変化が生じるので、転動ピスト
ンはそれに相応した補償傾動運動を行なおうとす
る。しかしながら有利には小さく選ばれた遅れ角
Ａによつてこの傾動運動は狭い範囲内に保たれ
る。更に上死点OTの範囲内でリングダイヤフラ
ム９が後で述べるように特別な形に成形されてい
ることによつて転動ピストンが申し分なく案内さ
れるようになり、これによつて前述の補償傾動運
動が少なくとも減衰されるようになる。 同じ目的を達成するためには、流出開口１９と
締込み片２０との間の周方向の角度Ｂが遅れ角Ａ
よりも小さくなつていると有利である。この場合
には角度Ｂは締込み片２０が配置されている角度
Ｃの周方向長さ区分よりも小さいと有利である。
これによつて、場合によつては釣合傾動運動を惹
起する転動ピストンに対する力の作用は流出開口
１９の後ろの範囲、特に締込み片２０の範囲にず
らされる。流入開口２１と流出開口１９との間の
周方向の角度Ｄは締込み片２０の周方向の寸法を
考慮してできるだけ小さいと有利である。これに
相応して、ダイヤフラムポンプ１の有効な作業室
は比較的に大きくなる。場合によつては周方向の
角度Ｄはポンプ１の所望の最終圧に応じてそれに
適合させることもできる。 作業室外壁７は縦断面図（第３図）で見て外側
に湾曲されている。これに対応して転動ピストン
外周面１３もリングダイヤフラム９の壁厚さｗを
考慮して、作業室外壁７の湾曲に合わせられた凸
面１３ａを有する縦断面形状を有している。作業
室外壁７の個々の同軸的な横断面は円形に構成さ
れ、転動ピストン駆動部材１４はそれに対して同
心的に支承されている。第３図から判るように、
リングダイヤフラム９は―軸方向で見て―その有
効な長さ範囲２２に略等しい壁厚さｗを有してい
る。第３図に於ては転動ピストン１０は第２図に
対して略90゜ずらされた位置に位置している。 本発明の重要な構成によれば、ダイヤフラムの
形状とダイヤフラムの直径は少なくともその横断
面に関して、転動ピストン１０の少なくとも略全
部の回転位置に於てダイヤフラムに張力が少なく
とも殆んどかからないように選ばれている。この
ために必要な形状は第８図に示されている。この
場合にはリングダイヤフラム９、特にその有効な
長さ範囲２２は弛緩された状態で、個々の横断面
平面に於て略西洋梨形の輪郭を有している、この
場合には曲率半径K₁の小さい、略円弧状の外周
範囲は締込み片２０に対して略対称的にかつ締込
み片２０に隣接して設けられている。これには有
利には両側に略接線方向に延びる移行部２３を介
して、大きな曲率半径K₂を有する円弧部分が接
続されている。ダイヤフラム９の曲率半径K₂は
作業室外壁７の内半径R₁よりも小さく、転動ピ
ストン１０の外周面１３の曲率半径R₂よりも大
きい。リングダイヤフラム９の小さい方の曲率半
径K₁は最高で転動ピストン１０の外周面１３の
曲率半径R₂に相応しており、これよりも僅かに
小さいと有利である。前述の形と直径比は転動ピ
ストンがどの転動位置にあつてもダイヤフラム９
に張力がかけられず、ポンプにできるだけ大きな
作業容積が与えられることを考慮して選ばれたも
のである。小さな曲率半径K₁を有する周方向区
分（角度Ｅ）は約70゜の角度に亘つて延びている。
移行部２３は大きな曲率半径K₂を有する区分へ
の接続的な移行部を形成している。ダイヤフラム
９の曲率半径K₁が内側半径R₁に較べて小さいこ
とによつて、吸込側の作業室６ａに於いても、作
業室外壁７からダイヤフラム９が離れやすくな
る。これに対してダイヤフラム９の大きい曲率半
径K₂はダイヤフラムの周方向に張力が殆どかか
らないこと並びに所定の作業容積をポンプ１に与
えることを考慮して選ばれている。 リングダイヤフラム９は―同様に軸方向で見て
―大きな曲率半径K₂を有する有効な長さ範囲２
２に於ては、弛緩された状態（第８図）で円筒形
の内面を有している（第６図）。これに対して小
さい曲率半径K₁を備えた周方向範囲（角度Ｅ）
は、作業室外壁７の湾曲部３９に合わせて締込み
片２０に対して略対称的に湾曲し、変形されてい
ない状態でもそれぞれ締込み片２０に向かつて次
第に半径方向に湾曲し、締込み片２０に於て、湾
曲された作業室外壁７に少なくとも略相応する湾
曲部２４を有している。第４図に於ては湾曲部２
４に所属する湾曲室は符号２４ａで示され、これ
を制限する壁は符号２４ｂで示されている。 第７図に於てはリングダイヤフラムの軸方向で
有効な長さ範囲２２の、締込み片２０から異なる
周方向距離をおいた他の部分の中心線が一点鎖線
で示されている。この場合、中心線M₁は曲率半
径K₂を有する周方向区分の内部にあるダイヤフ
ラム部分のものであり、中心線M₂は締込み片２
０の近くにあるダイヤフラム部分のものである。
中心線M₃は締込み片２０の湾曲室２４ａの中心
に於ける曲率を示している。締込み片２０の範囲
に於ける湾曲室２４ａはダイヤフラムがこの範囲
に於て安定性が高いことに基いて僅かにしか変形
せず、転動ピストン１０の外周面１３の湾曲され
た形に適合させられ得るようにするために設けら
れている。 第４図と第５図には変形されていないリングダ
イヤフラム９の正確な構成が示されている。この
場合リングダイヤフラム９は第４図に於ては片側
が断面されて示されている。締込み片２０は略半
径方向に向けられており、ダイヤフラム９の外周
面を越えて突出している。締込み片２０はリング
ダイヤフラム９の軸方向の全幅に亘つて延びてい
る（第５図）。リングダイヤフラム９は有効な長
さ範囲２２の側方に略半径方向に配置された環状
の側方締込みフランジ２５を有している。この側
方締込みフランジ２５は締込み片２０をも越えて
突出している。締込み片２０は範囲には湾曲室２
４ａを有する湾曲部２４と湾曲室２４ａを制限す
る壁２４ｂとが示されている（第４図）。ダイヤ
フラムの内周面２６は転動ピストン１０の転動面
に対して少なくとも略折れ曲がり箇所のない表面
若しくは転動ピストンが衝撃なしで転動する転動
面を構成していると有利である。 既に述べたダイヤフラムの幾何学的な関係、特
にその形状と直径、場合によつては材料特性は、
少なくとも吸込側の作業室６ａに於て負圧がかか
つた場合にも、相応するダイヤフラム部分が作業
室外壁７から離れるように選ばれる。このために
はリングダイヤフラム９の外周が各平面に於て相
応する平面に於ける作業室の外周若しくは作業室
の内壁８よりも小さくなつていると有利である。
この場合にはリングダイヤフラム９が周方向では
実際に略変形しないが、軸方向でいくらか伸張可
能であると合目的的である。これに加えて周方向
で少なくともダイヤフラム材料に較べて可撓性の
小さい挿入体又は補強糸３８から成るそれに類似
した補強体、織物又はそれに類似したものを設け
ておくと有利である。これは第４図に於ては一点
鎖線で示され、第６図に於ては横断面で示されて
いる。実地に於てはダイヤフラムが周方向で殆ど
伸張しないように構成することが有利であること
が証明された。これに対してダイヤフラム９の軸
方向の僅かな伸張は、ダイヤフラム９が転動ピス
トンによつて湾曲部３９に押込まれることによつ
て生じる。しかしながら、ダイヤフラム９は変形
しないでこの方向での最大膨張が通常略4.0より
も少ないように構成されていると有利である。場
合によつては、リングダイヤフラム９を軸方向で
見て作業室外壁７の湾曲部２４に相応するよりも
いくらか長く構成することが可能である。これに
よつてダイヤフラム９の適当な設計により、転動
ピストン１０がダイヤフラム９を作業室外壁７の
湾曲部２４に押込んでも軸方向に張力のほぼかか
らないダイヤフラム９が得られる。 リングダイヤフラム９は弾性的な材料、有利に
はエラストマから成り、有利には１mm〜４mmの厚
さを有している。ダイヤフラム９を付加的に摩耗
に対して保護するためには少なくとも作業室外壁
７と場合によつては転動ピストン１０の外周面１
３とが、有利には滑り特性の大きいプラスチツク
又はそれに類似したものから成る被覆層を有して
いると有利である。 第９図と第１０図とには転動ピストンが異なる
位置にあるポンプ１が概略的に側面から示されて
いる。この場合にはリングダイヤフラム９と吸込
側の作業室６ａと吐出側の作業室６ｂとのその都
度の位置が一緒に示されている。転動ピストン１
０の転動方向は矢印Pf3で示されている。 本発明のダイヤフラムポンプ１は弁なしで構成
することができる。第２図に於てはこれに対して
吐出接続部４に弁２７が付加的に配置されてい
る。流入開口２１と流出開口１９はダイヤフラム
９の締込み片２０の近くに、これ又はダイヤフラ
ム付加部によつて互いに隔離されて配置されてい
る。 第６図に於ては実地においてダイヤフラムに張
力が周方向にかからないことを考慮した場合に理
論的に得られるダイヤフラム９の軸方向の経過が
破線で記入されている。しかしながらこの形は円
筒形の形から最高でも10分の数mmしか異つていな
い。 ダイヤフラムポンプ１が本発明によつて対称的
に構成されていることによつてダイヤフラムポン
プ１は特別な処置を取らなくてもその回転方向、
延いては搬送方向を切換えることができる。この
ためにはポンプ１を駆動する駆動モータ２（第１
図）の回転方向を変えるだけで十分である。この
ためには駆動モータとして整流モータを用いるこ
とが有利である。 液状の、例えば搬送効率が１〜100lmin、であ
る搬送媒体の場合には、ポンプ１は１分間あたり
約500〜4000回転の回転数範囲、有利には１分間
あたり1000〜1800回転の回転数範囲を有してい
る。 これに対してガス状の、例えば搬送効率が約５
〜250l／min、である場合には、１分間あたり
500〜4000回転、有利には１分間あたり3000〜
3600回転の回転数範囲が選ばれる。 場合によつては流出開口はポンプの周方向に比
較的に僅かな寸法を有し、軸方向に比較的に大き
な内径幅を有していることができる。これに対し
て、流入開口２１はポンプの周方向に比較的に大
きな内径幅若しくは周方向の寸法を有していると
有利である。この前述の処置によつてポンプ１の
有効な作業容易に良い影響を及ぼすことができる
ようになる。 第１１図は於ては特に偏心体駆動装置１２ａが
例えば第２図のものに対して異なつている、いく
らか変化させられたダイヤフラムポンプ１ａが示
されている。転動ピストン１０のためのこの偏心
体駆動装置１２ａは転動ピストンを傾動運動方向
で転動平面内で負荷する補助押圧部材２８を有し
ている。補助押圧部材２８の配置は、転動ピスト
ン１０が転動ピストン駆動装置の転動法向（矢印
Pf3）に抗し傾動するように行なわれる。すなわ
ち、転動ピストン１０は傾動点Ｚ（第１１図）を
中心として矢印Pf4の方向に傾動する。これによ
つて作業室外壁７に対する転動ピストン１０は若
しくはリングダイヤフラム９の圧着範囲Pf′に於
て強められた圧着力が生じる。補助押圧部材２８
は転動ピストン駆動装置１４ａの回転方向（矢印
Pf3）で見てこの後ろに配置され、転動ピストン
１０の内壁１８を負荷するローラ、特に球軸受２
９を有している。球軸受２９は結合レバー３０の
端部に配置され、この結合レバー３０は他方の端
部でこの場合にはセグメント板３１として構成さ
れた旋回アーム１６と旋回可能に結合されてい
る。結合レバー３０は旋回アーム１６と結合され
たばね３２によつて球軸受２９を転動ピストン内
壁１８に向かつて旋回させるように負荷される。 転動ピストン１０にはその転動位置に関連して
異なる大きさの力が生じる。この場合には最大の
力負荷は略第２図に相応する下死点に於いて特に
傾動方向に生じる。これは特に吐出側の作業室６
ｂと吸込側の作業室６ａに於ける圧力比によつて
もたらされる。既に述べたように上死点の範囲に
於ては転動ピストン１０の力負荷の著しい変化が
生じる。第１１図に示されたダイヤフラムポンプ
１ａに於ては、転動ピストン１０の傾動を惹起す
るプレロードは転動ピストン１０が所定の遅れ位
置に常に保たれるように選ばれている。これによ
つて転動ピストン１０が特に上死点の範囲に於て
揺動する傾向は避けられる。補助押圧部材２８に
よつて得られたプレロードはばね３２又は結合レ
バー３０若しくはセグメント板３１の梃比若しく
は係合点によつて調節することができる。 作業室外壁７は有利な円形の形の他に、所定の
使用分野に於ては、例えば転動ピストン１０の転
動位置に関連したシール圧（第２図に於ける
Pf2）を生ぜしめるためには、この円形の形とは
異なる、例えば部分的に螺旋形又はそれに類似し
た形を有していることができる。これは転動ピス
トン１０の運動がこのような異なる形に自動的に
補償されることによつて可能になる。この場合に
は転動ピストン１０の遅れ角Ａ若しくはA′、延
いてはシール圧も変化する。駆動軸１５の中心点
からの作業室外壁７の間隔が僅かであると、この
間隔がいくらか大きい場合よりも高いシール圧が
生ぜしめられる。 リングダイヤフラム９によつて作業室６は転動
ピストン１０に対しても偏心駆動装置１２若しく
は１２ａに対してもシールされているので、偏心
駆動装置１２，１２ａとポンプケーシング３３と
の間には特別なシールは必要でなくなる。従つて
完全に閉じられた、緊密な作業室が得られる。場
合によつては転動ピストン駆動部材１４、特に球
軸受１７をカプセルに入れて構成し、そこから例
えばグリース又はそれに類似したものが流れ出
し、場合によつてはダイヤフラムと関係すること
を阻止することができる。又、本発明のポンプは
特に作業室範囲に於ては完全にオイルなしで働
く。 ポンプケーシング３３は内側に作業室外壁７を
有するリング体３４と２つのケーシング板３５と
によつて構成されている。ケーシング板３５とリ
ング体３４は切欠き３６を有している。この切欠
３６はリングダイヤフラム９の側方締込みフラン
ジ２５を受容するために役立つ。この場合、切欠
き３６は側方締込みフランジ２５が少なくとも軸
方向で緊密に締込まれるように設計されている。 更に第２図からはポンプ１自体が設置足３７ａ
を備えていることが判る。 既に述べたようにリングダイヤフラム９と転動
ピストン１０の圧着範囲Prに於ける圧着力は遅
れ角Ａ（第２図）の大きさにも関連する。第１３
図に於ては２つの頂角として示された２つの異な
る遅れ角A₁若しくはA₂によつて、圧着点Pr1と
Pr2として示された相応する圧着範囲に於ける圧
力比が示されている。遅れ角は、転動ピストン駆
動部材１４、この場合には球軸受１７が転動ピス
トン１０の内壁１８に接する接触箇所Ｆとそれぞ
れの圧着範囲の中心若しくは圧着点Pr1若しくは
Pr2とによつて制限される。第１３図は於ては
個々の構成部材は簡略を期して省略されており、
その接触点とそれに類似したものだけが記入され
ている。吐出側の作業室６ｂと吸込側の作業室６
ａとの分離（第２図）はリングダイヤフラム９に
よつて行なわれる。この場合、一方のシール箇所
２０ａは締込み片２０によつて、他方のシール箇
所は圧着範囲、例えばPrによつて形成される。
分離はシール箇所２０ａと各圧着点Pr1若しくは
Pr2との間の分離直線４０並びに４０ａによつて
第１３図に記入されている。 初に遅れ角A₁が比較的に大きい場合の圧力比
を取上げることにする。この場合には破線で示さ
れた線が互いに関連する。基準化するためには分
離直線４０の半分の長さが分離直線４０の中心
mlに垂直に作用する圧力合力線Q₁として記入さ
れている。この圧力合力線Q₁は吐出側の作業室
６ｂと吸込側の作業室６ａとに於ける圧力の圧力
差から生ぜしめられる。第１３図に於ても第２図
に於て示された転動方向と同じ転動方向（矢印
Pf1）が選ばれている。圧力合力線Q₁は接触箇所
Ｆと中心点mlとの間の梃腕４１と協働して転動
ピストン１０の傾動を生ぜしめる回転モメントを
形成する。符号Q′₁では圧力合力線Q₁によつて生
ぜしめられる力成分が示されている。梃腕４１と
力成分Q′₁によつては接触箇所Ｆを中心として作
用する回転モメントが与えられる。圧着点Pr1に
於ける押圧力に対しては同じ回転モメントが短い
梃腕で生じる。このために有効な梃腕４２は接触
箇所Ｆと圧着点Pr1との間に位置している。梃腕
４１と力成分Q′₁によつて所定の回転モメントが
与えられている場合には梃腕４２に対して垂直に
力成分N₁に相当する力が生じる。これから圧着
点Pr1に於て作業室外壁７に対して垂直に作用す
るシール力P₁が導き出せる。 遅れ角A₁が比較的に大きい場合の前述の力関
係と較べて、遅れ角A₂が小さい場合に生じる力
関係を以下に説明する。この小さな遅れ角A₂に
関係する線は一点鎖線で示されている。シール箇
所２０ａと圧着点Pr2との間の分離直線は符号４
０ａで示されている。簡易化を目的として接触箇
所Ｆは同じ箇所に記入されている。Q₂は圧力合
力線で、これからは力成分Q′₂が得られる。この
力成分Q′₂は有効な梃腕４１ａと協働して接触箇
所Ｆを中心とした回転モメントを形成する。梃腕
４２ａは遅れ角A₂が小さいことに基いて比較的
に短く、力成分Q′₂と梃腕４１ａからの回転モメ
ントも梃腕４２ａに作用するそれに相応した大き
さの力成分N₂を生ぜしめる。この力成分N₂が圧
着点Pr2に於て垂直に位置する圧力直線に伝達さ
れることによつて圧着力Pr2が生じる。この圧着
力Pr2は遅れ角A₁が大きい場合に作用する圧着力
PR1に較べて著しく大きくなる。これから判るよ
うに圧着範囲Pr1若しくはPr2に於ける有効な圧
着力は所属の遅れ角A₁若しくはA₂に逆比例する。
符号４３ではポンプの運転中に回転する転動ピス
トン１０の中心点によつて形成される円が示され
ている。 第１４図に於ては横軸に遅れ角Ａをとり、縦軸
に圧着力をとつた線図が示されている。この線図
は遅れ角Ａとその都度の圧着力との関係が一目で
判るように、完全に質的なものである。詳しく調
べなかつた移行範囲は破線で示されているのに対
し、所定の遅れ角Axからの、第１３図に於ても
説明した関係は質的に実線で示してある。 既に述べたように、本発明のダイヤフラムポン
プ１，１ａの特に有利な実施例の特徴は、リング
ダイヤフラム９の個々の外周区分の周方向の長さ
が、ダイヤフラム９の周方向の伸張が転動ピスト
ン１０がどの位置にあつても少なくとも略零にな
るように選ばれていることである。既に述べたよ
うにリングダイヤフラムのこのような構成の利点
は、一方ではリングダイヤフラムの運転負荷とポ
ンプ駆動装置に要求される無負荷運転作業が比較
的に小さく保たれ、他方ではリングダイヤフラム
９を周方向で補強糸３８によつて補強することが
できるようになることである。後者はリングダイ
ヤフラム９の安定性と寿命にとつて有利である許
りではなく、比較的に大きな作業容積を保証する
ことによつて運転状態を改善する。又、リングダ
イヤフラム９の不都合な揺動は個々のダイヤフラ
ム外周長さＵを適当に設計することによつて小さ
くするか若しくは排除することができる。リング
ダイヤフラム９にこのような、本発明による寸法
を与えるためにはダイヤフラムの個々の外周長さ
Ｕを種々異なる横断平面に於て算出することがで
きる。このためには例として第６図に11の横断平
面が記入され、Ｑ０，Ｑ，Ｑ，Ｑ，Ｑ，
Ｑ、で示されている。この場合横断平面Ｑ０は
リングダイヤフラム９の軸線の対称平面内に位置
している。それぞれ横断平面Ｑ０の右と左に位置
する横断平面Ｑ，Ｑ，Ｑ，Ｑ等は第６図
に示された作業室外壁７の湾曲部同様横断平面Ｑ
０に対して対称的に配置されている。この場合第
１５図には実際のダイヤフラム９の、補強糸３８
（第４図と第６図）が配置されている中心帯域の
幾何学的な形が、ダイヤフラムが緊張させられて
いない状態で、すなわち転動ピストンがまだ組込
まれていない状態で示されている。この場合には
第１５図の緊張させられていないダイヤフラムの
外周Uuの長さは Uu＝le＋2t＋lu である。 この場合には第１５図から判かるように次のよ
うな幾何学的な関係が与えられる。 le＝2π／360Rk・2γ ｔ＝√（―）²―（―）² lu＝2π／360Ru（360―2γ） tanγ＝ｔ／Ru―Rk なお、Rkは転動ピストン１０側から選ばれた
半径を表わし、しかも壁厚さｗの割合を考慮して
補強糸３８で示された前述の中央帯域を表わして
いる。角度γは既に述べた観点から選ぶことがで
き、場合によつては変化させることができる。こ
れは半径RaとRuにも当嵌まる。 第１６図に於ては第１５図に示されたダイヤフ
ラム９の中央帯域の、転動ピストン１０によつて
偏位させられた位置の周方向の経過Uπが示され
ている。この場合転動ピストン１０は角度位置π
に位置している。この場合には周方向の経過Uπ
には次のような関係式 Uπ＝b₁＋b₂＋２（b₃＋t₁＋t₂） が与えられる。 この場合には b₁＝2πRk／3602α₁ t₁＝√（―）²―（―）² b₂＝2πr_R／360・2α₂ t₂＝√²―（―_R）² b₃＝2πRi／360・180―（α₁＋α₂） Sinα₁＝t₁／Ra―Rk Sinα₂＝t₂／ａ である。このような関係は第１６図から導き出せ
る。 第１７図と第１８図とに於ては転動ピストン位
置がπ／２若しくは３／２πである場合のリングダイヤ フラム９の中央帯域の周方向の経過が示されてい
る。 この場合には次のような関係が与えられる。 U〓_/2＝³〓^/2＝b₁＋b₂＋b₃＋b₄＋b₅＋t₁＋t₂＋t₃ b₁＝2πRk／360α₁ t₁＝√（―）²―（―）² b₂＝2πRi／360270―（α₁＋α₂） t₂＝√²―（_i―_R）² t₃＝√（―）²＋²―（―_R）² b₃＝2πr_R／360α₂ b₄＝2πr_R／36090―（β₃＋β₆） b₅＝2πRk／360180―（α₃＋α₆） Sinα₁＝t₁／Ra―Rk Sinα₂＝t₂／ａ tanα₃＝ａ／Ra―Rk α₄＝90―（β₃＋β₆） α₅＝180―（α₃＋α₆）

【式】 β₃＝90―α₂ β₆＝90―α₆ このような関係式は第１７図と第１８図とから
導き出される。この場合には半径RaとRuが決つ
ていると異なる横断平面Ｑ０，Ｑ等（第６図）
のために計算と逆算とを行ない、変形計算するこ
とによつて、変化するどの値に於てダイヤフラム
９の中央帯域の周方向の経過Ｕが、転動ピストン
がどの位置にあつても各横断平面Ｑ０，Ｑ等に
於て略等しくなるかを算出することができる。ダ
イヤフラム９のこのような横断平面Ｑ０，Ｑ等
の周方向の経過が等しいことは、ダイヤフラム９
の伸張若しくは負荷が転動ピストン９がどの位置
にあつても略零であることを意味する。この場合
前述の第１７図と第１８図に於ては所属の式に対
する幾何学的な表示は第１５図と第１６図と同じ
ように示されている。しかしながらこの場合には
第１７図の中央にある角度及び距離の表示は第１
８図に於ては見やすくするために拡大して示して
ある。 特に湾曲部２４（例えば第４図、第５図、第７
図を参照）によつて設けられるようなダイヤフラ
ム形の特別な構成は前述の、より幾何学的な観察
方式で無視されている。更に第１５図から第１８
図までの式に用いられた記号Ｕ、Ｒ、ｂ、ｔ等は
第１５図から第１８図とに関連した式だけに関連
している。 前述の、第１５図から第１８図までに示された
本発明の実施例は転動ピストン１０がどの位置に
ある場合にも周方向に張力がかからないリングダ
イヤフラム９を理論的に得ることができるという
ことを示している。これは周方向に僅かな張力負
荷しかからないリングダイヤフラムを製作するこ
とが実地に於て可能であることを意味している。
このダイヤフラムは既に述べた本発明の特徴のよ
うに中央帯域に補強糸を備えていてもよい。 更に第２図について付言すれば、転動ピストン
１０の接触点、すなわち一方では転動ピストン内
壁１８と球軸受１７との間のＦと他方では圧着範
囲は第２図に於ける旋回アーム１６の延長された
位置の一方の側（左側）と他方の側（右側）に位
置している。第１２図に示された組込位置に対し
てこのように接触点が移動することは本発明によ
る転動ピストン１０の傾動によつて生じる。接触
点１７は旋回アーム１６回転方向にいくらか偏位
し、これに対して圧着範囲P_Rは旋回アーム１６
の運動を追従する。 第１９図と第２０図には第４図と第５図に対し
ていくらか変化させられたリングダイヤフラム９
ａが示されている。このリングダイヤフラム９ａ
は周方向に補強部として環状の隆起部４４を有し
ている。この環状の隆起部４４はリングダイヤフ
ラム９ａの内周面２６から突出しており、リング
ダイヤフラム９ａが転動ローラ１０によつて負荷
された場合にこの転動ローラ１０に設けられたリ
ング溝４５に係合する（第２１図）。このリング
溝４５は少なくとも隆起部４４の横断面に相応す
る横断面を有している。 第１９図から第２１図に示された実施例に於て
はリングダイヤフラム９ａはその半径方向の幅の
略中央に配置された唯一の隆起部４４を有してい
る。しかしながら場合によつては複数の隆起部が
設けられていてもよい。この場合、隆起部４４の
横断面及びこの耐曲性は隆起部４４が転動ピスト
ン１０により負荷されていないダイヤフラム区分
を作業室外壁７から一緒に引離すように選ばれて
いる。つまり隆起部４４が十分に大きな横断面及
び耐曲性を有していると、転動ピストン１０によ
つて負荷されても隆起部４４の周方向の長さがほ
ぼ変化しなくなるので、転動ピストン１０で負荷
されていないダイヤフラム区分はリングダイヤフ
ラム９ａの締込み片２０の両側で作業室外壁７か
ら引離されるようになり、十分な大きさの作業室
６ａ，６ｂが維持される。従つて隆起部４４は第
６図に示された補強糸３８と類似した働きを持つ
ている。更に第２０図と第２１図からは、隆起部
４４は略台形の、内側の自由端部に向かつて先細
の横断面を有していることが判る。この横断面は
隆起部が転動ピストン１０のリング溝４５に侵入
することを容易にする。隆起部４４を有するリン
グダイヤフラム９ａは、変形作業ができるだけ小
さく、相応するダイヤフラム区分が運転条件のも
とで、すなわち真空から吸込む際に作業室外壁７
から引離されるようになつている。補強糸３８の
ないリングダイヤフラム９ａは製作が容易であ
る。 転動ピストン１０が傾動可能に配置され、傾動
運動によつて転動ピストン１０とリング体３４の
寸法誤差が補償されることによつて、特に有利な
形式でポンプケーシング３３若しくはリング体３
４及び（又は）転動ピストン１０、有利には両方
のポンプ部分３３若しくは３４，１０が射出又は
鋳造体としては構成することができるようにな
る。特に前記部材は金属鋳造体、有利には後加工
のいらないダイカスト鋳造体から構成することが
できる。このような材料若しくはこのような製造
法に於てたいてい生じる寸法誤差、特に円形から
の偏差は、転動ピストン１０の傾動によつて補償
される。従つて特に安価な製作が得られる。何故
ならばこの場合にはポンプ部分の費用のかかる後
加工が避けられるからである。 なお、付言すれば前述のポンプ部分、すなわち
転動ピストン１０とポンプケーシング３３、特に
そのリング体３４はプラスチツクから成つていて
もよい。この場合にはこれらの部分は射出成形法
によつて製作することが有利である。このような
ポンプは特に構成寸法が小さく、運転温度が低
く、負荷が小さい場合に用いることができる。 本発明は図示の実施例に限定されるものではな
く、種々異なる態様で実施することができ、個々
の特徴を任意に組合わせることも可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の複数の実施例を示すものであつ
て、第１図は部分的に破断して示されたポンプを
有するポンプモータユニツトの側面図、第２図は
第３図のポンプの―線に沿つた断面図、第３
図は第２図のポンプの―線に沿つた縦断面
図、第４図は変形されていない状態のリングダイ
ヤフラムの片側が断面されている正面図、第５図
は片側が第４図の―線に沿つて断面されてい
るリングダイヤフラムの側面図、第６図は第２図
のポンプの下半分の範囲に於けるダイヤフラム部
分の拡大縦断面図、第７図はリングダイヤフラム
の締込片の範囲の拡大縦断面図、第８図はポンプ
から取出された、負荷のかかつていないリングダ
イヤフラムの一横断平面に於ける形を示す概略
図、第９図は下死点に転動ピストンがある場合の
リングダイヤフラムの一横断平面に於ける形を示
す概略図、第１０図は第９図に対して転動ピスト
ンが90゜転動されられた場合のリングダイヤフラ
ムの一横断平面に於ける形を示す概略図、第１１
図は補助押圧部材を有するダイヤフラムポンプを
示す図、第１２図は組込状態にあるポンプの部分
横断面図、第１３図は転動ピストンの遅れ角が異
なる場合のシール範囲に於ける圧着状態を示す概
略図、第１４図は圧力範囲に於ける圧着力と遅れ
角との関係を示す線図、第１５図、第１６図、第
１７図、第１８図は明細書に記載した式に応じて
ダイヤフラム周囲を幾何学的に算出するための概
略図、第１９図と第２０図は隆起部を備えたリン
グダイヤフラムの第４図、第５図に相当する図、
第２１図は第３図の１点鎖線で囲んだ部分Ｑの拡
大図（ダイヤフラムは隆起部を備えている）であ
る。 １：ダイヤフラムポンプ、２：駆動モータ、
３：吸込接続部、４：吐出接続部、６：作業室、
７：作業室外壁、８：作業室内壁、９：リングダ
イヤフラム、１０：転動ピストン、１１：押圧部
材、１２：偏心体駆動装置、１３：外周面、１
４：転動ピストン駆動部材、１５：駆動軸、１
６：旋回アーム、１７：球軸受、１８：内壁、１
９：流出開口、２０：締込み片、２１：流入開
口、２２：長さ範囲、２３：移行部、２４：湾曲
部、２５：側方締込みフランジ、２６：内周面、
２７：弁、２８：補助押圧部材、２９：球軸受、
３０：結合レバー、３１：セグメント板、３２：
ばね、３３３：ポンプケーシング、３４：リング
体、３５：ケーシング板、３６：切欠き、３７：
固定足、３８：補強糸、３９：湾曲部、４０，４
０ａ：分離直線、４１：梃腕、４２：梃腕、４
３：円、４４：隆起部、４５：リング溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 環状中空室状の作業室を有し、この作業室が
   半径方向で剛性の作業室外壁とリングダイヤフラ
   ムにより構成された変形可能な作業室内壁とによ
   り制限されており、半径方向でリングダイヤフラ
   ム内部にある転動ピストンがこのリングダイヤフ
   ラムを循環するシール兼圧着範囲で作業室外壁に
   対して押付けるように構成されており、前記転動
   ピストンに転動ピストン駆動装置が係合している
   形式のダイヤフラムポンプにおいて、転動ピスト
   ン１０が転動ピストン駆動装置１４との接触個所
   Ｆを中心として傾動可能であり、転動ピストン駆
   動装置１４の半径方向の寸法ｒ１と転動ピストン
   １０の厚さｄとダイヤフラム９の厚さＷとの和
   が、転動ピストン１０が傾動させられていない状
   態でリングダイヤフラム９と作業室外壁７との間
   に遊びＳが生じるように設定されていることを特
   徴とする、ダイヤフラムポンプ。 ２ 前記遊びＳがほぼ0.1mmから1.5mmである、特
   許請求の範囲第１項記載のダイヤフラムポンプ。 ３ ダイヤフラム９の形状が、転動ピストン１０
   がほぼどの転動位置にあつてもダイヤフラム９に
   張力がかからないように選ばれている、特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載のダイヤフラムポン
   プ。 ４ 中空円筒状の転動ピストンと、転動ピストン
   のための偏心駆動装置とを有し、偏心駆動装置が
   旋回アームを有し、旋回アーム１６の自由端部に
   転動ピストン１０の内壁１８に係合するローラ又
   は球軸受１７が設けられている、特許請求の範囲
   第１項から第３項までのいずれか１項記載のダイ
   ヤフラムポンプ。 ５ リングダイヤフラム９ａが周方向に補強部と
   して環状の隆起部４４を有している、特許請求の
   範囲第１項記載のダイヤフラムポンプ。 ６ 隆起部４４がリングダイヤフラム９ａの内周
   面２６から突出しており、転動ピストン１０が各
   隆起部４４の対応部材として少なくとも隆起部４
   ４を受容するのに適した横断面を有するリング溝
   ４５を有している、特許請求の範囲第５項記載の
   ダイヤフラムポンプ。 ７ リングダイヤフラム９ａが該リングダイヤフ
   ラム９ａの軸方向の幅のほぼ中央に配置された唯
   一の隆起部４４を有しかつ転動ピストン１０ａが
   前記隆起部４４に合わせられた１つのリング溝４
   ５を有している、特許請求の範囲第５項又は第６
   項記載のダイヤフラムポンプ。 ８ 隆起部４４の横断面とその耐曲性とが、転動
   ピストン１０ａにより負荷されていないダイヤフ
   ラム区分２４ａ，２４ｂを隆起部４４が一緒に作
   業室外壁７から引離すように選ばれている、特許
   請求の範囲第５項から第７項までのいずれか１項
   記載のダイヤフラムポンプ。