DE2502566C3 - Membranpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe für gas- oder dampfförmige Medien mit zwei Membranen, bei der eine Arbeitsmembrane den Pumpraum abschließt und auf deren diesem Pumpraum gegenüberliegenden Seite ein durch eine Zusatzmembrane abgeschlossener weiterer Raum vorgesehen ist, wobei zumindest die Arbeitsmembrane, vorzugsweise beide Membranen, als im unverformten Zustand flache, ebene Membranen ausgebiidet und zumindest die Oberseite des Pleuelkopfes unter Berücksichtigung der Dicke der Arbeitsmembrane und vorzugsweise der Oberseite der Pleueleinspannplatte für die Arbeitsmembrane, der Form und Lage der Innenseite des Pumpraumes angepaßt sind.

Man kennt bereits eine Membranpumpe für gas- oder dampfförmige Medien, bei der eine Arbeitsmembrane den Pumpraum abschließt. Derartige Membranpumpen haben sich für zahlreiche Zwecke, insbesondere für die Vakuumerzeugung od. dgl. Arbeitsweisen, gut bewährt. Sie haben jedoch noch einige Nachteile. Diese bestehen vor allem darin, daß die Membrane ein empfindliches und im Vergleich zu den übrigen Pumpenteilen früh verschleißendes Bauelement darstellt. Außerdem ist bei derartigen Memranpumpen nachteilig, daß beim Undichtwerden bzw. beim Bruch der Membrane das Fördermedium leicht aus dem Pumpkreislauf heraustreten kann, z. B. in das Pumpgehäuse bzw. ins Freie. Dies ist besonders dann nachteilig, wenn es sich um giftige, aggressive od. dgl. Medien handelt. Vergleichbare Nachteile ergeben sich bei einer Beschädigung oder Zerstörung der Membrane dann, wenn großer Wert auf den dauerhaften Abschluß des Förderkreislaufes gelegt wird. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn der Medium-Kreislauf mit einem Edelgas gefüllt ist und es in unerwünschter Weise bei Membranbeschädigungen od. dgl. zu einer Vermischung mit der Außenluft kommt; diese Gefahr ist besonders groß, wenn es sich um einen

Kreislauf mit vermindertem Druck handelt

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe zu schaffen, bei der die Lebensdauer der Membrane erhöht und gegebenenfalls die nachteiligen Folgen einer Beschädigung oder Zerstörung dieser Membrane bezüglich des Förderkreislaufes weitgehend vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der zwischen der Arbeitsmembrane und Zusatzmembrane befindliche Raum als Dämpfungsraum ausgebildet ist, in dem ein gegenüber dem Einlaßdruck der Pumpe verminderter Druck herrscht derart, daß dieser die Arbeitsmembrane stets in eine vom Pumpraum wegveisend ausgelenkte Lage zieht

Bei dieser ΡιιΛρβ wurde festgestellt, daß durch den Dämpfungsraum und das dabei geschaffene »Druckpolster« mit gegen%er dem Einlaßdruck vermindertem Druck auf der Rückseite der Arbeitsmembrane die Schwingungs-Ne'gung der Arbeitsmembrane in ganz erheblichem Ausmaß abgebaut werden kann.

Bei vorbßkannten Membranpumpen dagegen neigt die häufig auch Schwere Arbeitsmembrane, insbesondere bei höheren Drehzahlen, zu ganz erheblichen Schwingungen. Di<*s gilt insbesondere dann, wenn aus dem Vakuumberek'h, d. h. zumindest etwas unter dem Atmosphärendruck, angesaugt und mit größerem als Atmosphärendruck ausgestoßen wird.

Im Gegensatz dazu kann bei der Membranpumpe gemäß der Erfindung eine Umkehr der Belastungi.richtung mit entsprechenden gegensätzlichen Auslenkungen jeweils über die unverformte Neutrallage der Arbeitsmembrane hinaus in aller Regel verhindert, zumindest aber weitestgehend vermieden werden.

Man kennt zwar bereits eine Membranpumpe (FR-PS 12 21 835), die zwei Membranen besitzt zwischen denen ein Zwischenraum vorgesehen ist Diese Pumpe eignet sich jedoch nicht zum Fördern von gas- oder dampfförmigen Medien, insbesondere auch nicht als Vakuumpumpe, da unter anderem der hier vorhandene Totraum vergleichsweise groß ist. Die Pumpe ist zum Fördern von Flüssigkeit vorgesehen. Der Zwischenraum wird zum Zwecke einer hydraulischen Unterstützung der Arbeitsmembrane von einem vom Förderstrom abgezweigten Teilstrom beaufschlagt. Eine Entlastung der Arbeitsmembrane durch eine stets vom Pumpraum wegweisende, ausgelenkte Lage ist dadurch nicht gegeben.

Bei einer anderen bekannten Membranpumpe (DE-AS 22 01 570) sind beidseits eines Membrantellers Pumpräume vorgesehen, die durch zwei Membranen, die außerhalb ihrer Einspannstellen zwischen sich einen Ringkanal bilden, voneinander getrennt sind. Zur Formstabilisierung der Membranen im Bereich des Ringkanals steht dieser mit dem Druckraum der Pumpe in Verbindung. Eine Beaufschlagung der zueinander gewandten »Rückseiten« der beiden Membranen beim Ringkanal mit gegenüber dem Ansaugdruck vermindertem Druck ist hier wegen der dann verminderten Abstützung unerwünscht; dies würde gegebenenfalls zu einem »Umklappen« der Membrane führen. Außerdem dienen beide Membranen dieser Pumpe als Arbeitsmembranen, so daß eine Sicherung bei einem Membran-Bruch fehlt. Auch mangelt es bei dieser vorbekannten Pumpe an einer Formanpassung von Membranteller bzw. Membranen an die Innenseite der Pumpenräume, was für einen hohen Fördergrad bzw. ein hohes Verdichtungsverhältnis bei gas- oder dampfförmigen Medien erwünscht ist.

Bei der Membranpumpe gemäß der Erfindung ist vorteilhafterweise der Druck im Dämpfungsraum im wesentlichen konstant, wodurch die Schwingungsanfachung der Arbeitsmembrane vergleichsweise klein gehalten wird.

Vorzugsweise besitzt der Dämpfungsraum eine nach außen führende, verschließbare Rohrleitung oddgL Kanal, die gegebenenfalls mit einer Druckeinstellvorrichtung od. dgL verbindbar ist Mittels dieser Maßnahmen kann man leicht den passenden, auf die Rückseite der Arbeitsmembrane wirkenden Druck ermitteln bzw. einstellen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung be- stzht darin, daß die Arbeitsmembrane in an sich bekannter Weise von einem Pleuel mit einem pilzartigen Pleuelkopf angetrieben ist und daß an der Unterseite dieses Pleuelkopfes die Zusatzmembrane derart angeordnet ist, daß zwischen dieser Zusatzmembrane einerseits und dem Pleuelkopf bzw. der Arbeitsmembrane andererseits ein berührungsfreier Betrieb stattfindet

Durch die letzterwähnte Maßnahme werden einerseits Reibungs- und Beschädigungsmöglichkeiten der Membranen untereinander vermieden, andererseits das beispielsweise für eine gasförmige Füllung des Dämpfungsraumes zur Verfügung stehende freie Volumen klein gehalten.

Vorzugsweise ist die Zusatzmembrane als an sich bekannte Sicherheits-Membrane ausgebildet wobei die elastisch verformbaren Zonen der Zusatzmembrane vorzugsweise größer ausgebildet sind als die entsprechenden Zonen der Arbeitsmembrane. Letzteres begünstigt eine geringere Beanspruchung der Sicherheitsmembrane gegenüber der Arbeitsmembrane unter sonst gleichen Arbeitsbedingungen.

Man erhält somit eine Membranpumpe, die einerseits eine hohe Verschleißfestigkeit bzw. lange Lebensdauer hat, andererseits selbst bei überrachender Zerstörung der Arbeitsmembrane noch eingeschlossenes System gewährleistet

Es ist zwar bei Membranpumpen, die eine Arbeitsund eine Sicherheits-Membrane aufweisen, bereits bekannt, eine elastisch verformbare Zone im Vergleich zur Arbeitsmembrane verlängert auszubilden (US-PS 31 19 280); es handelt sich dort aber nicht um in radialer Richtung flach durchgehende, ebene sowie straff angeordnete Membranen. Vielmehr ist bei dieser vorbekannten Membranpumpe eine erheblich aus der übrigen Membran-Ebene herausragende Faltung vorgesehen, die mit parallel zur Hubrichtung verlaufenden Bewegungen den Arbeitsbewegungen der Membranpumpe folgt. Eine solche vorbekannte Membran-Pumpe ist für schnelle Hübe, wie sie für gasförmige Medien erforderlich sind, ungeeignet. Ferner ist mit einer solchen Zusatz- bzw. Sicherheits-Membrane nicht gut ein Dämpfungsraum von praktisch konstantem Volumen zu schaffen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß das freie, für ein Medium zur Verfügung stehende Volumen des Dämpfungsraumes so klein wie möglich und der äußere Durchmesser des Pleuelkopfes möglichst groß ausgebildet sind, jeweils unter Berücksichtigung der Berührungsfreiheit der Zusatzmembrane.

Bei einer solchen kleinvolumigen Ausbildung des Dämpfungsraumes kann auch nur eine entsprechend geringe Menge eines z. B. in einem geschlossenen System befindlichen Fördermediums in diesem Dämpfungsraum entweichen, falls die Arbeitsmembrane

undicht wird. Dadurch kann der Verlust an solchem, gelegentlich sehr wertvollem Medium sehr klein gehalten werden und ein Vermischen mit erheblichen Mengen von anderem Medium wird dadurch vermieden.

Nach einer zusätzlichen Weiterbildung kann sich im Dämpfungsraum das gleiche Medium wie im Pumpraum befinden.

Selbst bei einer Zerstörung der Arbeitsmembrane kommt es dadurch nicht zu einer Verunreinigung des im Pumpsystem und dementsprechend auch im Pumpraum befindlichen Mediums.

Vorzugsweise kann die als Sicherheits-Membrane ausgebildete Zusatzmembrane aus einem elastischeren Werkstoff als die Arbeitsmembrane bestehen und/oder verstärkt sein, vorzugsweise mit einer Gewebeeinlage od. dgl.

Dies begünstigt ebenfalls eine längere Lebensdauer der Sicherheitsmembrane gegenüber der Arbeitsmembrane.

Zweckmäßigerweise ist der Pleuelkopf mittig mit einer Schraube vom Kopfende her an dem Pleuel festgeschraubt, wobei die Pleueleinspannplatte mit einem zentralen Gewindebolzen in eine zylindrische, mit einem Innengewinde versehene Versenkung des Pleuelkopfes von oben her eingreift und wobei die Membranen in ihrem mittleren Bereich zwischen der Pleuelstange und dem Pleuelkopf bzw. zwischen dem Pleuelkopf und der Pleueleinspannplatte eingespannt sind.

Diese Maßnahmen bringen den Vorteil, daß bei der Membranpumpe auch dann noch die zum Dämpfungsraum gehörenden Membranen leicht ausgetauscht und erneuert werden können, wenn das freie Volumen des Dämpfungsraumes, in dem der verminderte Druck herrscht, in wünschenswerter Weise möglichst klein gehalten ist.

Vorzugsweise ist die Zusatzmembrane in einem möglichst kleinen Abstand von der Arbeitsmembrane angebracht und führt wenigstens nahezu die gleichen Bewegungen wie die Arbeitsmembrane aus.

Dadurch ist einerseits der Verlustraum bei einem Bruch der Arbeitsmembrane vergleichsweise klein und andererseits kann durch die praktisch synchronen Bewegungen der Arbeitsmembrane und der Zusatzmembrane das Volumen und dadurch gegebenenfalls auch die Druckverhältnisse im Dämpfungsraum etwa konstant gehalten werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung sieht vor, daß zumindest die Arbeitsmembrane, vorzugsweise beide Membranen an inren innen- unu i-iüucnräiiucrn eingespannt sifiu, wouci die Membranen zentrale Lochungen aufweisen sowie vorzugsweise an ihren äußeren sowie inneren Rändern eine wulstartige Verdickung od. dgl. Klemmhilfe aufweisen, welche die Membranen im zentralen sowie äußeren Bereich halten, und wobei entsprechende nutenförmige Vertiefungen zur Aufnahme dieser wulstartigen Verdikkungen an entsprechenden Gehäuseteilen der Pumpe vorgesehen sind. Diese Ausführung gibt den Membranrändern eine sichere Einspannung.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung noch näher erläutert Es zeigt in unterschiedlichen Maßstäben

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Membranpumpe mit Kurbelwellenantrieb,

F i g. 2 eine Ansicht ähnlich F i g. 1 mit im oberen Totpunkt befindlichem Kurbeltrieb,

F i g. 3 eine Teildarstellung entsprechend F i g. 2 mit im unteren Totpunkt befindlichem Kurbeltrieb sowii stark schematisiert,

F i g. 4 den Bewegungsablauf einer Arbeitsmembrani während eines Pumpzyklus bei einer herkömmliche! Membranpumpe und

Fig.5 den entsprechenden Bewegungsablauf einei Arbeitsmembrane bei einer erfindungsgemäßen Pumpe

Eine Membranpumpe, nachstehend auch kurz »Pum pe 1« genannt, weist ein Kurbelgehäuse 2, eine sich ar dessen Oberseite anschließende mittlere Einspannplatu 3 und eine darüber angeordnete obere Einspannplatte <■ auf. Eine Arbeitsmembrane 5, die im Bereich 19 ihre; äußeren Umfangs zwischen diesen beiden Einspannplat ten 3 und 4 befestigt ist, erstreckt sich bei dei Mittelstellung des Pleueikopfes 8 flach durchgehenc quer über das Kurbelgehäuse 2. Sie wird von einerr Pleuel 7 angetrieben, dessen Pleuelkopf 8 pilzartig ausgebildet ist. Eine Zusatzmembrane 6 ist in ähnlichei Weise mit möglichst kleinem Abstand unterhalb dei Arbeitsmembrane 5 angeordnet; sie führt praktisch di< gleichen Bewegungen wie die Arbeitsmembrane 5 aus Während die Arbeitsmembrane zwischen der oberer Einspannplatte 4 und der mittleren Einspannplatte ': eingespannt ist, wird die Zusatzmembrane 6 von dei mittleren Einspannplatte 3 und dem Kurbelgehäuse ί gehalten. Die Einspannplatten 3 und 4 und dai Kurbelgehäuse 2 sind miteinander durch in dei Zeichnung nicht dargestellte Schrauben verbunden. Di< Membranen 5, 6 weisen zentrale Lochungen auf, derer Randbereiche eingespannt sind. Der mittlere Bereich der Arbeitsmembrane 5 ist dabei mittels des pilzförmif profilierten Pleuelkopfes 8 und einer Pleueleinspann platte 9 befestigt. Diese besitzt einen zentraler Gewindebolzen 29, der in eine zylindrische mit einerr Innengewinde versehene Versenkung des Pleuelkopfe: 8 eingeschraubt ist. Dieser greift seinerseits mit einei zum Pleuel 7 hin vorspringenden Zylinderbüchse 28 ir eine am freien Ende 31 des Pleuels 7 angeordnete Bohrung 30 ein. Dieses Pleuelende 31 ist verbreitert unc profiliert, während das Pleuel 7 unten mittels eines Lagers 32 in üblicher Weise mit einem Exzenter zusammenarbeitet, wodurch die entsprechende Pleuelbewegung erzeugt wird. Der Pleuelkopf 8 ist durch eine Schraube 10 mit dem Pleuel 7 verbunden und klemmi zwischen sich und dem verbreiterten freien Pleuelende 31 den inneren Bereich der Zusatzmembrane 6 ein.

Die beiden Membranen 5 und 6 sind in zumindest einer Pleuelstellung (vgl. Fig. 1) jeweils in radialer Richtung flach durchgehend ausgebildet und angeordnet In dieser in F i g. 1 dargestellten Position, wo sich der Kurbelantrieb in einer um etwa 90° zu dem oberen bzw. unteren Totpunkt verdrehten Lage befindet, sind die Membranen 5 und 6 entweder spannungslos oder stehen nur in dieser Ebene unter leichter Vorspannung. Sie besitzen vor allem in ihren elastischen, beim Arbeitshub zu bewegenden Bereichen keine Wülste, Sicken, Ausbauchungen od. dgl. von einer Ebene wesentlich abweichende Verformungen.

Die beiden Membranen 5 und 6 haben an ihren äußeren und inneren Rändern wulstartige Verdickungen 25 und 26, welche die Membranen 5 und 6 im zentralen sowie äußeren Bereich halten. Die Einspannplatten 3 und 4 bzw. das Kurbelgehäuse 2, ferner der Pleuelkopf 8 und die ihm benachbarten Teile 7 und 9 besitzen entsprechende nutförmige Vertiefungen 21, welche die vorerwähnten Verdickungen 25 und 26 der Membranen 5 und 6 aufnehmen. Dementsprechend sind diese an ihren Rändern praktisch formschlüssig

eingespannt. Wenn das Pleuel 7 derart bewegt wird, daß die Membranen 5 und 6 aus ihrer praktisch ungespannten Ausgangslage gem. F i g. 1 herausbewegt werden, bleiben sie zwischen diesen Einspannbereichen 22 straff gehalten und bekommen allenfalls eine gewisse Spannung zwischen ihren jeweiligen Einspannbereichen, wobei diese Spannung in der Membranebene liegt (F ig. 2 und 3).

Wegen der radial flach durchgehenden Erstreckung und der Einspannung im inneren und äußeren Bereich der Membranen 5 und 6 wird bereits einer Flatterbewegung des elastischen Bereiches der Membrane entgegengewirkt Wenn dann noch auf der Rückseite der Ärbeitsmembrane 5 ein geeigneter, auf den Ansaugdruck abgestimmter, die Rückseite der Arbeitsmembrane beaufschlagender Druck vorgesehen ist, können die Eigenschwingungen der Arbeitsmembrane 5 weitgehend vermieden werden. Eine Arbeitsmembrane hat nämlich beim Ansaugvorgang das Bestreben, sich zur Ansaugseite, d. h. zur oberen Einspannplatte 4 hin zu wölben. Wenn nun in den Überdruckbereich verdichtet und ausgeschoben wird, so bewirkt dieser Druck p* entgegengesetztes Auswölben der Arbeitsmembrane 5 in Richtung des Pleuelkopfes 8. Ohne Verminderung des auf die Rückseite der Arbeitsmembrane 5 wirkenden Druckes p« im Vergleich zum Einlaßdruck ρε würde die Arbeitsmembrane 5 von einer zur oberen Einspannplatte 4 hin gewölbten Lage zu einer zum Pleuelkopf 8 hin gewölbten Lage wechselweise erheblich hin- und herschwingen.

Die Beaufschlagung der Arbeitsmembranrückseite mit einem etwas geringerem Druck pn als dem Ansaugdruck ρε verhindert weitestgehend die Auswölbung der Arbeitsmembrane 5 beim Ansaugvorgang zu der Einspannplatte 4 hin. Vielmehr wird die Arbeitsmembrane 5 — im Vergleich zu einer durch die jeweilige Pleuelstellur.g gegebene sowie rückseitig unbeeinflußte Membranstellung — in eine vom Pumpraum 11 wegweisende, ausgelenkte Lage gezogen (Fig.5). Zweckmäßigerweise ist der Druck p« im Dämpfungsraum 20 im wesentlichen konstant

Fig.4 und 5 zeigen stark schematisiert diese Bewegungsabläufe einer Arbeitsmembrane 5 bzw. 5a, wobei jeweils nur eine äußere und eine zentrale Einspannstelle gezeigt sind, die etwa den in F i g. 1 gezeigten Einspannstellen 22 im Bereich des Pleuelkopfes 8 einerseits und im äußeren Bereich 19 andererseits entsprechen. Dabei zeigen Fig.4a bis 4c etwa die Eigenbewegungen, die eine im wesentlichen ungedsniⁿfte Membrane 5s während des PumⁿYQr^iTEn^ires ausführt Man erkennt deutlich, daß die Auslenkung der Membrane 5a wechselweise, also von der in Fig.4a dargestellten Lage, jeweils nach oben (F i g. 4b) sowie nach unten (F i g. 4c) abweichend erfolgt

Versuche haben gezeigt, daß sich insbesondere das Anschlagen einer Arbeitsmembrane 5a an der ihr gegenüberliegenden, festen Stirnseite, nachfolgend auch kurz »Pumpraumoberseite 35« genannt, ungünstig auf die Lebensdauer einer solchen Arbeitsmembrane 5 auswirkt (vgL Fig. 1, 2 u. A). Diese macht nämlich ungedämpft größere Auf- und Abbewegungen als der Pleuelkopf 8. Bei der erfindungsgemäßen Pumpe 1 machen der Pleuelkopf 8 und die Arbeitsmembrane 5 nur eine geringe Relativbewegung. Außerdem kann die Arbeitsmembrane 5 durch den rückseitig passend geformten Pleuelkopf 8 eine flächige, praktisch unschädliche Unterstützung erhalten.

Deshalb ist die rückseitige Beaufschlagung der Arbeitsmembrane 5 mit einem gegenüber dem Einlaßdruck ρε verminderten Druck p«, wie auch in F i g. 5a bis 5c veranschaulicht, besonders vorteilhaft. Die Arbeitsmembrane 5 bleibt dabei nämlich, bedingt durch den Druck Pr, während des Bewegungsablaufes zum Pleuelkopf 8 hin durchgewölbt; eine Überlagerung der Membran-Arbeitsbewegung durch eine laufende zusätzliche Wechselschwingung und die dadurch bedingte zusätzliche Wechselbeanspruchung der Arbeitsmembrane 5 werden weitestgehend abgebaut. Auch das gewöhnlich zu erheblichem Abrieb führende Flattern der Arbeitsmembrane 5 entfällt weitgehend.

Aus F i g. 1 ist noch gut erkennbar, daß die Arbeitsmembrane 5 zusammen mit der oberen Einspannplatte 4 einen Pumpraum 11 umgrenzt, der mit einem Einlaß 63 sowie einem Auslaß 64 versehen ist. Ventile 40 sind in bekannter Weise in Leitungsröhren angeordnet, die mit den Ein- und Auslässen 63, 69 in Verbindung stehen. Der Dämpfungsraum 20 hat eine nach außen führende, verschließbare Rohrleitung 65, die hier mit einer nur schematisch angeordneten Druckverstelleinrichtung 66 verbunden ist.

Die mittlere Einspannplatte 3, die Arbeitsmembrane 5 und die Zusatzmembrane 6 grenzen den Dämpfungsraum 20 ein, in dem sich der Pleuelkopf 8 befindet. Dieser vermindert dadurch in erwünschter Weise das freie, für ein gasförmiges Medium zur Verfügung stehende Volumen im Dämpfungsraum 20.

Dabei sind die Einspannstellen 22 der Zusatzmembrane 6 in einem derartigen Abstand von der Unterseite 23 des Pleuelkopfes 8 vorgesehen, daß zwischen dieser Zusatzmembrane 6 einerseits und dem Pleuelkopf 8 bzw. der Arbeitsmembrane 5 andererseits ein berührungsfreier Betrieb stattfindet. Dies gilt nicht nur für den theoretischen Bewegungsablauf beim normalen Pumpbetrieb, sondern diese Berührungsfreiheit soll auch die eventuellen Eigenschwingungen der Zusatzmembrane 6 im praktischen Betrieb berücksichtigen.
Die vorbeschriebene, flach durchgehende Lage der Membranen 5 und 6 erkennt man gut in der in F i g. 1 gezeigten Stellung, wo der Exzenterantrieb in einer zwischen dem unteren und oberen Totpunkt befindlichen Lage dargestellt ist Die Membranen 5 und 6 sind dabei in praktisch spannungsfreiem Zustand und stellen zwei etwa parallele, ebene Flächengebilde dar. In dieser Lage ist die Eigen rückstellkraft der Membrane gleich Null.

Um die Lebensdauer einer als Sicherheits-Membrane ausgebildeten Zusatzmembrane 4 derart zu verlängern, daß sie in jedem Falle größer ist als die der Arbeitsmembrane 5, hat die nicht eingespannte elastisch verformbare Zone 16 der Zusatzmembrane 6 eine radiale Erstreckung b, die beträchtlich größer ist als die radiale Erstreckung a der nicht eingespannten, elastisch verformbaren ringförmigen Zone 17 der Arbeitsmembrane 5. Zur Lebensdauer-Verlängerung der Zusatzmembrane 6 gegenüber der Arbeitsmembrane 5 kann erstere auch mit einer Verstärkung, z.B. einer Gewebeeinlage 14 versehen sein, die in den Figuren durch die strichpunktierten Linien angedeutet ist Die Zusatzmembrane 6 kann auch aus einem Werkstoff hergestellt sein, der elastischer und flexibler ist als der der Arbeitsmembrane 5.

Vorzugsweise sind die beiden Membranen 5 und 6 aus dem gleichen Material hergestellt z. B. aus Kunststoff, der unter der Handelsbezeichnung »Neopren« oder »Vitan« bekannt ist Die Membranen 5, 6 können eine Dicke von 1 bis 5 mm aufweisen.

Wie gut erkennbar, ist die Unterseite 23 des Pleuelkopfes 8 von innen nach außen oben schrägverlaufend und in bezug auf die ihr benachbarte, innere obere Seite der Zusatzmembrane 6 derart ausgebildet, daß diese Pleuelkopf-Unterseite 23 nicht mit der Zusatzmembrane 6 in Berührung kommt (vgl. insb. F i g. 3 und 5). Die Oberseite 67 des Pleuelkopfes 8 läuft von innen oben nach außen unten abgeschrägt.

Die vorerwähnte Betriebsweise, Ansaugen aus dem Vakuum und Abpumpen mit einem Druck, der höher als Atmosphärendruck ist, wobei es sich um einen Druck bis etwa 25 atii handeln kann, tritt häufig in geschlossenen Systemen auf. In derartigen Systemen werden wiederum häufig radioaktive, giftige oder anderwärts gefährliche Förder-Mcdicn, z.T. auch sehr wertvolle Förder-Medien in Umlauf gesetzt. Deswegen ist ein Verlust bzw. Austreten dieser Medien aus dem geschlossenen Kreislauf besonders unerwünscht Aus diesem Grunde ist das Ausrüsten einer Membranpumpe mit einer zusätzlichen, als Sicherheits-Membrane dienenden Zusatzmembrane 6 günstig. Die gleichen, vorerwähnten Überlegungen für den Verlust von giftigen oder teuren Medien gelten auch insoweit, als bei derartigen Systemen verhindert werden soll, daß beim Bruch der Arbeitsmembrane ein besonders wertvolles Fördermedium nicht oder jedenfalls nicht wesentlich durch Luft ;.sw. verunreinigt werden soll. Bei Pumpen gemäß der Erfindung ist die Zusatzmembrane 6 nicht nur als Sicherheits-Membrane eingesetzt, sondern sie ist gleichzeitig Teil des Dämpfungsraumes 20. Außerdem ermöglicht die Erfindung durch den im Dämpfungsraum 20 herrschenden entsprechend angepaßten Druck, d. h.

im Vergleich zu dem Ansaugdruck reduzierter Druck, daß verhältnismäßig wenig Gasvolumen im Dämpfungsraum 20 vorhanden ist. Ferner wird auch dessen Volumen durch die bereits aufgezeigten Maßnahmen verhältnismäßig klein gehalten. Wenn also die Arbeitsmembrane 5 bricht und Medium aus dem Dämpfungsraum 20 dem geschlossenen System zufließt, ist diese Menge bei der Pumpe 1 sowohl wegen des kleinvolumigen Dämpfungsraumes 20 als auch deshalb klein, weil in diesem stark verminderter Druck herrscht. Es kommt deshalb eher zu einem Einströmen von Fördermedium in dem Dämpfungsraum 20 als ein Überströmen von Medien aus dem Dämpfungsraum 20 in das System.

Man kann die Gefahr der Verunreinigung noch dadurch verkleinern, daß im Dämpfungsraum 20 das gleiche Medium wie im Pumpraum 11 bei entsprechend abgesenktem Druck vorgesehen ist.

Wie aus F i g. 1 bis 3 zu ersehen, ist beim Pleuelkopf die Abschrägung von dessen Oberseite 67 an die Form des Pumpraumes angepaßt. Ebenfalls ist ersichtlich, daß die Unterseite 23 des Pleuelkopfes 8 an die Lage der Zusatzmembrane 6 angepaßt ist. Dabei ist der Parallelabstand zwischen den beiden Membranen 5 und 6 und damit das zur Verfügung stehende Volumen des Dämpfungsraumes 20 so klein wie möglich gehalten und der äußere Durchmesser D des Pleuelkopfes 8 möglichst groß ausgebildet, jeweils unter Berücksichtigung der Berührungsfreiheit der Zusatzmembrane 6. Auch die äußere, obere Umrißform der Pleueleinspannplatte 9 ist an die Umrißform des Pumpraumes 11 angepaßt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Membranpumpe für gas- oder dampfförmige Medien mit zwei Membranen, bei der eine Arbeitsmembrane den Pumpraum abschließt und auf deren diesem Pumpraum gegenüberliegenden Seite ein durch eine Zusatzmembrane abgeschlossener weiterer Raum vorgesehen ist, wobei zumindest die Arbeitsmembrane, vorzugsweise beide Membranen, als im unverformten Zustand flache, ebene Membranen ausgebildet und zumindest die Oberseite des Pleuelkopfes unter Berücksichtigung der Dicke der Arbeitsmembrane und vorzugsweise der Oberseite der Pleueleinspannplatte für die Arbeitsmembrane der Form und Lage der Innenseite des Pumpraumes angepaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Arbeitsmembrane (5) und Zusatzmembrane (6) befindliche Raum als Dämpfungsraum (20) ausgebildet ist, in dem ein gegenüber dem Einlaßdruck (p_E) der Pumpe verminderter Druck (pr) herrscht derart, daß dieser die Arbeitsmembrane stets in eine vom Pumpraum (11) wegweisend ausgelenkte Lage zieht (Fig. 5).

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck (pr) im Dämpfungsraum (20) im wesentlichen konstant ist

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsraum (20) eine nach außen führende verschließbare Rohrleitung (65) od. dgl. Kanal hat, die gegebenenfalls mit einer Druckverstelleinrichtung (66) verbindbar ist.

4. Pumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmembrane (6) in einem möglichst kleinen Abstand von der Arbeitsmembrane (5) angebracht ist und wenigstens nahezu · die gleichen Bewegungen wie die Arbeitsmembrane ausführt.

5. Pumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmembrane (5) in an sich bekannter Weise von einem mit einem '· pilzartigen Pleuelkopf (8) versehenen Pleuel (7) angetrieben ist, und daß an der Unterseite dieses Pleuelkopfes die Zusatzmembrane (6) derart angeordnet ist, daß zwischen dieser Zusatzmembrane (6) einerseits und dem Pleuelkopf (8) bzw. der > Arbeitsmembrane (5) andererseits ein berührungsfreier Betrieb stattfindet.

6. Pumpe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Arbeitsmembrane (5), vorzugsweise beide Membranen (5 u. 6), an ihren Innen- und Außenrändern eingespannt sind, wobei die Membranen (5, 6) zentrale Lochungen aufweisen sowie vorzugsweise an ihren äußeren sowie inneren Rändern eine wulstartige Verdickung (25, 26) od. dgl. Klemmhilfe aufweisen, welche die · Membranen (5, 6) im zentralen sowie äußeren Bereich halten, und daß entsprechende nutenförmige Vertiefungen (21) zur Aufnahme dieser wulstartigen Verdickungen (25 und 26) an entsprechenden Gehäuseteilen (2, 3 u. 4) der Pumpe (1) vorgesehen ■' sind.

7. Pumpe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmembrane (6) als an sich bekannte Sicherheitsmembrane ausgebildet ist, wobei die elastisch verformbaren Zonen (16) der Zusatzmembrane (6) größer ausgebildet sind als die entsprechenden Zonen (17) der Arbeitsmembrane (5).

8. Pumpe nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das freie, für ein Medium zur Verfugung stehende Volumen des Dämpfungsraumes (20) so klein wie möglich und der äußere Durchmesser (D) des Pleuelkopfes (8) möglichst groß ausgebildet sind, jeweils unter Berücksichtigung der Berührungsfreiheit der Zusatzmembrane (6).

9. Pumpe nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Dämpfungsraum (20) das gleiche Medium wie im Pumpraum (U) befindet

10. Pumpe nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die als Sicherheitsmembrane ausgebildete Zusatzmembrane (6) aus einem elastischeren Werkstoff als die Arbeitsmembrane (5) besteht und/oder verstärkt ist, vorzugsweise mit einer Gewebeeinlage (14) od. dgl.

11. Pumpe nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Pleuelkopf (8) mittig mit einer Schraube vom Kopfende her an dem Pleuel (7) festgeschraubt ist, daß die Pleueleinspannplatte (9) mit einem zentralen Gewindebolzen (29) in eine zylindrische, mit einem Innengewinde versehene Versenkung des Pleuelkopfes (8) von oben her eingreift und daß die Membranen (5, 6) in ihrem mittleren Bereich zwischen dem Pleuel (7) und dem Pleuelkopf (8) bzw. zwischen dem Pleuelkopf und der Pleueleinspannplatte (9) eingespannt sind.