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WO2009024619A1 - High pressure double membrane pump and membrane element for such a pump - Google Patents

High pressure double membrane pump and membrane element for such a pump Download PDF

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WO2009024619A1
WO2009024619A1 PCT/EP2008/061052 EP2008061052W WO2009024619A1 WO 2009024619 A1 WO2009024619 A1 WO 2009024619A1 EP 2008061052 W EP2008061052 W EP 2008061052W WO 2009024619 A1 WO2009024619 A1 WO 2009024619A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
membrane
diameter
diaphragm pump
pressure double
coupling rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/061052
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German (de)
French (fr)
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WO2009024619A4 (en
Inventor
Herbert Timmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Timmer Pneumatik GmbH
Original Assignee
Timmer Pneumatik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Timmer Pneumatik GmbH filed Critical Timmer Pneumatik GmbH
Priority to US12/674,453 priority Critical patent/US20110229352A1/en
Priority to DE202008017904U priority patent/DE202008017904U1/en
Priority to EP08803172A priority patent/EP2179177A1/en
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Publication of WO2009024619A4 publication Critical patent/WO2009024619A4/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009—Special features
    • F04B43/0054—Special features particularities of the flexible members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/06—Pumps having fluid drive
    • F04B43/073—Pumps having fluid drive the actuating fluid being controlled by at least one valve
    • F04B43/0736—Pumps having fluid drive the actuating fluid being controlled by at least one valve with two or more pumping chambers in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/12—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being elastic, e.g. steam or air
    • F04B9/129—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being elastic, e.g. steam or air having plural pumping chambers
    • F04B9/131—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being elastic, e.g. steam or air having plural pumping chambers with two mechanically connected pumping members
    • F04B9/133—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being elastic, e.g. steam or air having plural pumping chambers with two mechanically connected pumping members reciprocating movement of the pumping members being obtained by a double-acting elastic-fluid motor

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure double diaphragm pump with a central housing, two cylindrical pumping chambers, one in pumping reciprocating coupling rod with pump piston, two each one of the pumping chambers in a product and a compressed air chamber with varying volumes dividing membranes whose elastomeric membrane body is peripherally clamped , wherein in the central region of the membrane body, a rigid implant body is embedded, which is provided with a pin which is connected to one end of the coupling rod, and a pneumatic control unit for changing the pressurized air chambers with compressed air.
  • the invention also relates to a membrane element for such a double membrane pump.
  • a diaphragm pump of the aforementioned type in which, however, the invention is limited to the specific membrane, shows the DE 94 06 216 Ul.
  • a disc-shaped implant body is present, the diameter of which is relatively small compared to the total membrane diameter.
  • the object is to significantly increase the service life and the number of strokes that the membrane can perform without significantly reducing the pressure ratio of 1: 3 or higher.
  • a membrane element which are characterized in that pushed in the compressed air chambers each have a rigid support disk between the end of the coupling rod and the inside of the membrane on the pin whose diameter is between 50 % and 95% of the diameter of the working surface of the membrane is and whose periphery is shaped as a shoulder facing away from the membrane body rounded shoulder.
  • the support disc prevents excessive tilting of the membrane and thus excessive asymmetric deformation of the membrane surface.
  • the rounded shoulder of the support disc absorbs part of the excess NEN deformation of the membrane and supports it, without the efficiency of the pump is thus significantly reduced.
  • the compression ratio of such a membrane is therefore not limited.
  • the diameter of the support disk is between 70 and 85% of the diameter of the working surface of the membrane.
  • the support disk should not fill the entire work surface.
  • the diameter of the support disk should be larger than the diameter of the implant body.
  • the support disk is preferably not firmly connected to the membrane. Preferably, it is provided with a center hole whose diameter is greater than the diameter of the pin, so that a movement along the pin axis in the direction of the axis of movement of the coupling rod is allowed.
  • the shape of the shoulder also depends on the shape of the membrane.
  • the shoulder of the support disk extends from a flat central region and runs in cross-section outwards into a pitch circle.
  • the pitch circle is rounded so that - seen in cross section - a tangent to the inclined surface in its end point encloses an angle of 20 to 60 ° with the axis of movement of the coupling rod.
  • the membrane is convexly curved towards the air chamber, it is advantageous to insert the support disk into the concave region of the membrane curvature, so that the membrane outer ring region can nestle against the shoulder when pressure is applied.
  • a material for the support plate is metal, preferably stainless or nickel plated steel.
  • the support disk made of high-strength, fabric-reinforced plastic. It is essential that the support disk is much more rigid and inelastic than the material of the membrane outside of the implant body.
  • the support disk may have different shapes, in particular also be designed polygonal. Also, cutouts or material dilutions are possible.
  • the membrane facing outside of the support disk should be smooth to provide the largest possible contact surface.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a section drawn high-pressure double diaphragm pump according to the invention
  • FIG. 2 shows a section through a membrane element of a double membrane pump according to FIG. 1;
  • Figure 3 in exploded view essential to the invention parts of the double diaphragm pump according to the invention.
  • the illustrated in Figure 1 high-pressure double diaphragm pump operates with compressed air, which is fed for example with 5 bar overpressure from a compressor and via a pneumatic control unit (not shown here) certain elements of the double diaphragm pump - as known per se - is fed.
  • the high-pressure double diaphragm pump has a central housing 3, in the center of which is a pump rod reciprocating coupling rod 4 with a pump piston 9.
  • the coupling rod 4 is sealed relative to the central housing 3.
  • the pump piston 9 is controlled directionally alternating and thereby acted upon alternately from both sides with compressed air.
  • the coupling rod 4 connects two symmetrically arranged membranes 5 and 6.
  • the membranes 5 and 6 each share a pumping chamber 7,8 with varying volume in a product chamber 11,12 and a compressed air chamber 1,2.
  • one diaphragm 5 is in a suction position and the other diaphragm 6 is in a pressure position.
  • the membrane body is made of an elastomer and is peripherally clamped, as shown in FIG. For this purpose, the membrane 5 on its periphery a thickened bead 10 on.
  • FIG. 2 shows a section through the membrane 5.
  • the elastomeric membrane body 15 forming the main part of the membrane consists for example of two layers 15.1 and 15.2, namely a main layer 15.1 made of a rubber material and a thinner relative to the main layer Protective layer 15.2, which consists of a PTFE plastic.
  • a rigid implant body 17 is embedded, which is provided with a threaded pin 18. This is connected to one end of the coupling rod 4.
  • the implant body 17 fills only a central region of the membrane body 15.
  • the implant body 17 has approximately a diameter which amounts to 10 to 20% of the diameter of the membrane body 15.
  • the support disk 20 has a diameter D, which according to embodiment is about 80% of the diameter of the working surface of the membrane 5, wherein this ratio is preferably variable between 50% and 90%. In any case, the diameter of the support disk 20 is smaller than the diameter of the working surface of the membrane.
  • the diameter of the support disk 20 is greater than the diameter of the disk-shaped surface of the implant body 17, that is, it is approximately 150% to 210% of the diameter of the implant body 17th
  • the support disk 20 is a closed structure provided with only a central opening. However, it should not be ruled out that the support disk 20 also has cutouts or material dilutions.
  • the support disk On its side facing the membrane 5, the support disk is smooth. In the present case, it is made either of stainless steel or of a steel material provided with a nickel-plated surface. It is circular in the embodiment. However, it should not be ruled out that it also has a polygon or star shape.
  • the support disk 20 has a periphery which faces away from the membrane body 15 has a rounded shoulder 21.
  • the support disk has a flat central region 23 which has the central opening 22.
  • the surface runs from the central region 23 toward the edge at the shoulder 21 into a partial circle or an arc segment.
  • the pitch circle or arc section does not terminate at right angles to the plane of the flat central area, but terminates in an oblique face, which - in transverse direction has a tangent T in its end point, which forms an angle of 20 to 60 ° with the axis of movement A of the coupling rod 4.
  • the support disk 20 can be inserted into the concave region of the membrane curvature so that the membrane outer ring region around the shoulder 21 of the support disk 20 when pressurized nestles.
  • the membrane body 15 is supported when a significant pressure is applied to it.
  • the outer region of the membrane body 15 is not deformed too much.
  • the membrane body of the loose lying on the threaded pin 18 support disc 20 dissolves, but the membrane 5 can take the form that is optimal under the prevailing pressure conditions.
  • the given in certain position rigidity of consisting of the membrane and the support plate 20 membrane element 100 prevents unnecessary flexing and compressive load in the Walk area W.
  • the membrane body 15 also dissipates less Walk heat in the Walk area, which e- also counteracts the material fatigue.
  • FIG. 3 shows an exploded view of the invention belonging to the essential parts.
  • the outer boundaries of the pumping chambers form the pump caps 31 and 32.
  • Arranged in the pumping chambers are the membranes 5, 6, which are provided with the support disk 20 placed on top.
  • the central housing 3 of the pump is equipped with the pump piston 9, in which the coupling rod 4 is arranged centrally.
  • the conclusion is the pump cover 32. Wie- In turn, this limits a pumping space through and through the end wall 33, in which the membrane 6 moves with the support disk 20.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

A high pressure double membrane pump has a central housing (3), two cylindrical pump chambers (7,8), a coupling rod (4) which moves back and forth when the pump is in operation and which has a pump piston (9), two membranes which divide each of the pump chambers (7,8) into a product chamber (11,12) and a compressed air chamber (1,2) with changing volumes of which the membranes have a peripherally mounted membrane body (15). In the central area of the membrane body (15) a rigid implant body (17) is embedded which is equipped with a dog (18) which is connected to one end of the coupling rod (4), and a pneumatic control unit for the alternating impinging of compressed air upon the compressed air chambers. In the area of the compressed air chambers (1,2) a rigid supporting ring (20) is pushed onto the dog (18) between the end of the coupling rod (4) and the inner side of the membrane (5). The diameter of said supporting ring is between 50% and 95% of the diameter of the working surface of the membrane (5), and the periphery thereof is formed as a rounded shoulder (21) facing away from the membrane body (15).

Description

Hochdruck-Doppelmembranpumpe und Membranelement für eine solche Pumpe High pressure double diaphragm pump and diaphragm element for such a pump

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Doppelmembranpumpe mit einem Zentralgehäuse, zwei zylindrischen Pumpkammern, einer im Pumpbetrieb in- und hergehende Koppelstange mit Pumpkolben, zwei je eine der Pumpkammern in eine Produkt- und eine Druckluftkammer mit wechselndem Volumina aufteilende Membranen, deren elastomerer Membrankörper peripher eingespannt ist, wobei im zentralen Bereich des Membrankörpers ein starrer Implantatkörper eingebettet ist, der mit einem Zapfen versehen ist, der mit einem Ende der Koppelstange verbunden ist, und einer pneumatischen Steuereinheit zur wechselnden Beaufschlagung der Druckluftkammern mit Druckluft.The invention relates to a high-pressure double diaphragm pump with a central housing, two cylindrical pumping chambers, one in pumping reciprocating coupling rod with pump piston, two each one of the pumping chambers in a product and a compressed air chamber with varying volumes dividing membranes whose elastomeric membrane body is peripherally clamped , wherein in the central region of the membrane body, a rigid implant body is embedded, which is provided with a pin which is connected to one end of the coupling rod, and a pneumatic control unit for changing the pressurized air chambers with compressed air.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Membranelement für eine solche Doppelmembranpumpe.The invention also relates to a membrane element for such a double membrane pump.

Eine Membranpumpe der vorgenannten Art, bei der sich allerdings die Erfindung auf die spezielle Membran beschränkt, zeigt die DE 94 06 216 Ul. Bei der Membran ist ein scheibenförmiger Implantatkörper vorhanden, dessen Durchmesser gegenüber dem Gesamtmembran-Durchmesser relativ klein ist.A diaphragm pump of the aforementioned type, in which, however, the invention is limited to the specific membrane, shows the DE 94 06 216 Ul. In the membrane, a disc-shaped implant body is present, the diameter of which is relatively small compared to the total membrane diameter.

Es hat sich gezeigt, dass bei Membranpumpen, bei denen ein Übersetzungsverhältnis von Eingangsdruck der Druckluft zu Ausgangsdruck des geförderten Mediums größer ist als 1 : 3 oder höher, die bekannten und üblicherweise verwendeten Membranen sehr stark beansprucht werden. Insbesondere im Zwischenbereich zwischen dem äußeren Einspannpunkt und der Peripherie des Implantatkörpers werden die elastomeren Werkstoffe gewalkt und stark beansprucht, so dass nach kurzer Zeit ein Bruch der Membrane auftritt und die Pumpe ausfällt.It has been shown that in membrane pumps in which a transmission ratio of the inlet pressure of the compressed air to the outlet pressure of the pumped medium is greater than 1: 3 or higher, the known and commonly used membranes are very heavily stressed. In particular, in the intermediate region between the outer clamping point and the periphery of the implant body, the elastomeric materials are wobbled and heavily stressed, so that after a short time, a breakage of the membrane occurs and the pump fails.

Es stellt sich die Aufgabe, die Standzeit und die Zahl der Hübe, die die Membran durchführen kann, wesentlich zu erhöhen, ohne das Druckverhältnis von 1 : 3 oder höher wesentlich zu verringern.The object is to significantly increase the service life and the number of strokes that the membrane can perform without significantly reducing the pressure ratio of 1: 3 or higher.

Diese Aufgabe wird gelöst bei einer Doppelmembranpumpe der eingangs genannten Art sowie durch ein Membranelement, die dadurch gekennzeichnet sind, dass im Bereich der Druckluftkammern je eine starre Stützscheibe zwischen dem Ende der Koppelstange und der Innenseite der Membran auf den Zapfen aufgeschoben ist, deren Durchmesser zwischen 50% und 95 % des Durchmessers der Arbeitsfläche der Membran beträgt und deren Peripherie als eine von dem Membrankörper abgewandt gerundete Schulter geformt ist.This object is achieved in a double diaphragm pump of the type mentioned above and by a membrane element, which are characterized in that pushed in the compressed air chambers each have a rigid support disk between the end of the coupling rod and the inside of the membrane on the pin whose diameter is between 50 % and 95% of the diameter of the working surface of the membrane is and whose periphery is shaped as a shoulder facing away from the membrane body rounded shoulder.

Die Stützscheibe verhindert eine übermäßige Verkippung der Membrane und damit eine zu große asymmetrische Verformung der Membranoberfläche. Insbesondere die gerundete Schulter der Stützscheibe nimmt einen Teil der überzöge- nen Verformung der Membran auf und stützt diese damit, ohne dass die Effizienz der Pumpe damit wesentlich verringert wird. Das Verdichtungsverhältnis einer derartigen Membrane ist also demnach nicht eingeschränkt.The support disc prevents excessive tilting of the membrane and thus excessive asymmetric deformation of the membrane surface. In particular, the rounded shoulder of the support disc absorbs part of the excess NEN deformation of the membrane and supports it, without the efficiency of the pump is thus significantly reduced. The compression ratio of such a membrane is therefore not limited.

Vorzugsweise ist der Durchmesser der Stützscheibe zwischen 70 und 85 % des Durchmessers der Arbeitsfläche der Membran. Die Stützscheibe sollte nicht die gesamte Arbeitsfläche ausfüllen. Auch sollte der Durchmesser der Stützscheibe größer sein als der Durchmesser des Implantatkörpers .Preferably, the diameter of the support disk is between 70 and 85% of the diameter of the working surface of the membrane. The support disk should not fill the entire work surface. Also, the diameter of the support disk should be larger than the diameter of the implant body.

Die Stützscheibe ist vorzugsweise nicht mit der Membran fest verbunden. Vorzugsweise ist sie mit einem Mittelloch versehen, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Zapfens, so dass eine Bewegung entlang der Zapfenachse in Richtung der Bewegungsachse der Koppelstange erlaubt ist.The support disk is preferably not firmly connected to the membrane. Preferably, it is provided with a center hole whose diameter is greater than the diameter of the pin, so that a movement along the pin axis in the direction of the axis of movement of the coupling rod is allowed.

Die Form der Schulter richtet sich auch nach der Form der Membran. Vorzugsweise geht die Schulter der Stützscheibe von einem flachen Mittelbereich aus und läuft im Querschnitt nach außen in einen Teilkreis aus. Dabei ist vorzugsweise der Teilkreis so gerundet, dass - im Querschnitt gese- hen - eine Tangente an die Schrägfläche in deren Endpunkt einen Winkel von 20 bis 60° mit der Bewegungsachse der Koppelstange einschließt.The shape of the shoulder also depends on the shape of the membrane. Preferably, the shoulder of the support disk extends from a flat central region and runs in cross-section outwards into a pitch circle. In this case, preferably, the pitch circle is rounded so that - seen in cross section - a tangent to the inclined surface in its end point encloses an angle of 20 to 60 ° with the axis of movement of the coupling rod.

Ist, wie bei gängigen Membranen üblich, die Membran un- tertassenförmig zur Luftkammer hin gewölbt, so ist es vorteilhaft, die Stützscheibe in den konkaven Bereich der Membranwölbung einzulegen, so dass sich der Membran- Außenringbereich bei Druckbeaufschlagung um die Schulter schmiegen kann. Als Material für die Stützscheibe eignet sich Metall, vorzugsweise rostfreier oder vernickelter Stahl. Es ist jedoch auch möglich, die Stützscheibe aus hochfestem, gewebeverstärktem Kunststoff herzustellen. Wesentlich ist, dass die Stützscheibe wesentlich starrer und unelastischer ist als das Material der Membran außerhalb des Implantatkörpers .If, as usual in conventional membranes, the membrane is convexly curved towards the air chamber, it is advantageous to insert the support disk into the concave region of the membrane curvature, so that the membrane outer ring region can nestle against the shoulder when pressure is applied. As a material for the support plate is metal, preferably stainless or nickel plated steel. However, it is also possible to produce the support disk made of high-strength, fabric-reinforced plastic. It is essential that the support disk is much more rigid and inelastic than the material of the membrane outside of the implant body.

Die Stützscheibe kann verschiedene Formen aufweisen, insbesondere auch polygonal gestaltet sein. Auch sind Ausschnitte oder Materialverdünnungen möglich.The support disk may have different shapes, in particular also be designed polygonal. Also, cutouts or material dilutions are possible.

Insbesondere sollte auch die zur Membran zeigende Außenseite der Stützscheibe glatt sein, um eine möglichst große Auflagefläche zu schaffen.In particular, the membrane facing outside of the support disk should be smooth to provide the largest possible contact surface.

Weitere Unteransprüche beziehen sich auf das Membranelement als solches, das ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist.Further subclaims relate to the membrane element as such, which is also the subject of the invention.

Eine weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand der Zeichnung. Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:A further explanation of the invention will be made with reference to the drawing. The figures of the drawing show in detail:

Figur 1 in schematischer Darstellung eine geschnitten gezeichnete Hochdruck-Doppelmembranpumpe gemäß Erfindung;Figure 1 shows a schematic representation of a section drawn high-pressure double diaphragm pump according to the invention;

Figur 2 einen Schnitt durch ein Membranelement einer Doppelmembranpumpe gemäß Figur 1 ;FIG. 2 shows a section through a membrane element of a double membrane pump according to FIG. 1;

Figur 3 in auseinandergezogener Darstellung erfindungswesentliche Teile der erfindungsgemäßen Doppelmembranpumpe . Die in Figur 1 dargestellte Hochdruck-Doppelmembranpumpe arbeitet mit Druckluft, die beispielsweise mit 5 Bar Überdruck von einem Kompressor eingespeist wird und über eine pneumatische Steuereinheit (hier nicht dargestellt) bestimmten Elementen der Doppelmembranpumpe - wie an sich bekannt - zugeleitet wird.Figure 3 in exploded view essential to the invention parts of the double diaphragm pump according to the invention. The illustrated in Figure 1 high-pressure double diaphragm pump operates with compressed air, which is fed for example with 5 bar overpressure from a compressor and via a pneumatic control unit (not shown here) certain elements of the double diaphragm pump - as known per se - is fed.

Die Hochdruck-Doppelmembranpumpe verfügt über ein Zentralgehäuse 3, in dessen Zentrum sich eine bei Pumpenbetrieb hin- und hergehende Koppelstange 4 mit einem Pumpkolben 9 befindet. Die Koppelstange 4 ist gegenüber dem Zentralgehäuse 3 abgedichtet. Der Pumpkolben 9 wird richtungswechselnd gesteuert und dabei abwechselnd von beiden Seiten mit Druckluft beaufschlagt.The high-pressure double diaphragm pump has a central housing 3, in the center of which is a pump rod reciprocating coupling rod 4 with a pump piston 9. The coupling rod 4 is sealed relative to the central housing 3. The pump piston 9 is controlled directionally alternating and thereby acted upon alternately from both sides with compressed air.

Die Koppelstange 4 verbindet zwei spiegelbildlich angeordnete Membranen 5 und 6. Wie es dem System von Membranpumpen entspricht, teilen die Membranen 5 und 6 jeweils eine Pumpkammer 7,8 mit wechselndem Volumen auf in eine Produktkammer 11,12 und eine Druckluftkammer 1,2. In der Figur 1 steht demnach die eine Membrane 5 in einer Saugstellung und die andere Membrane 6 in einer Druckstellung. Der Membrankörper besteht aus einem Elastomer und ist peripher eingespannt, wie die Figur 1 zeigt. Hierfür weist die Membrane 5 an ihrer Peripherie einen verdickten Randwulst 10 auf.The coupling rod 4 connects two symmetrically arranged membranes 5 and 6. As it corresponds to the system of diaphragm pumps, the membranes 5 and 6 each share a pumping chamber 7,8 with varying volume in a product chamber 11,12 and a compressed air chamber 1,2. In FIG. 1, therefore, one diaphragm 5 is in a suction position and the other diaphragm 6 is in a pressure position. The membrane body is made of an elastomer and is peripherally clamped, as shown in FIG. For this purpose, the membrane 5 on its periphery a thickened bead 10 on.

Einen Schnitt durch die Membrane 5 zeigt die Figur 2. Der den Hauptteil der Membrane bildende elastomere Membrankörper 15 besteht beispielsweise aus zwei Schichten 15.1 und 15.2, nämlich einer Hauptschicht 15.1 aus einem Gummiwerkstoff und einer relativ zur Hauptschicht dünneren Schutzschicht 15.2, die aus einem PTFE-Kunststoff besteht.FIG. 2 shows a section through the membrane 5. The elastomeric membrane body 15 forming the main part of the membrane consists for example of two layers 15.1 and 15.2, namely a main layer 15.1 made of a rubber material and a thinner relative to the main layer Protective layer 15.2, which consists of a PTFE plastic.

Im zentralen Bereich des Membrankörpers 15 ist ein starrer Implantatkörper 17 eingebettet, der mit einem Gewindezapfen 18 versehen ist. Dieser ist mit einem Ende der Koppelstange 4 verbunden. Der Implantatkörper 17 füllt nur einen zentralen Bereich des Membrankörpers 15 aus.In the central region of the membrane body 15, a rigid implant body 17 is embedded, which is provided with a threaded pin 18. This is connected to one end of the coupling rod 4. The implant body 17 fills only a central region of the membrane body 15.

Im Ausführungsbeispiel hat der Implantatskörper 17 etwa einen Durchmesser, der 10 bis 20% des Durchmessers des Membrankörpers 15 beträgt.In the exemplary embodiment, the implant body 17 has approximately a diameter which amounts to 10 to 20% of the diameter of the membrane body 15.

Es hat sich gezeigt, dass bei dem Betrieb von Hochdruck- Membranpumpen mit einem Druckverhältnis von 1 : 3 und höher ein schneller Verschleiß des Membrankörpers 15 auftrat. Im Bereich der peripheren Anbindung der Membrane traten Brüche und andere Zerstörungen auf, da wegen des Walkens und »Aufblasens« der Membrane im hoch beanspruchten Bereich diese nach kurzer Zeit verschlissen war. Die gleiche Erscheinung trat bei einem Betrieb mit einem Druckverhältnis im Bereich 1 : 1 zwischen Druckluft und Produktdruck nicht auf. Wird dagegen aufgrund der Größenverhältnisse von Kolben und aktiver Membranfläche das Verhältnis beispielsweise auf 1 : 3 hochgeschraubt, so zeigten sich sehr schnell Brüche und Risse, die zu einer Funktionsunfähigkeit der Pumpe führten.It has been found that in the operation of high-pressure diaphragm pump with a pressure ratio of 1: 3 and higher rapid wear of the diaphragm body 15 occurred. In the area of the peripheral connection of the membrane, fractures and other destructions occurred because, due to the flexing and "inflating" of the membrane in the highly stressed area, it was worn out after a short time. The same phenomenon did not occur in an operation with a pressure ratio in the range of 1: 1 between compressed air and product pressure. If, on the other hand, the ratio is screwed up, for example, to 1: 3 due to the size ratios of the piston and the active membrane area, cracks and cracks very quickly appeared which led to a malfunction of the pump.

Eine wesentliche Verbesserung der Standzeit ergibt sich durch eine Stützscheibe 20, die auf der der Druckluft zugewandten Seite auf den Zapfen im Bereich der Membran 5 aufgeschoben ist. Die Stützscheibe 20 hat einen Durchmesser D, der gemäß Ausführungsbeispiel etwa 80% des Durchmessers der Arbeitsfläche der Membran 5 beträgt, wobei dieses Verhältnis vorzugsweise zwischen 50% und 90% variierbar ist. Jedenfalls ist der Durchmesser der Stützscheibe 20 kleiner als der Durchmesser der Arbeitsfläche der Membran.A substantial improvement of the service life results from a support disk 20 which is pushed onto the journal in the region of the diaphragm 5 on the side facing the compressed air. The support disk 20 has a diameter D, which according to embodiment is about 80% of the diameter of the working surface of the membrane 5, wherein this ratio is preferably variable between 50% and 90%. In any case, the diameter of the support disk 20 is smaller than the diameter of the working surface of the membrane.

Der Durchmesser der Stützscheibe 20 ist größer als der Durchmesser der scheibenförmigen Fläche des Implantatkörpers 17, das heißt, sie liegt etwa bei 150% bis 210% des Durchmessers des Implantatkörpers 17.The diameter of the support disk 20 is greater than the diameter of the disk-shaped surface of the implant body 17, that is, it is approximately 150% to 210% of the diameter of the implant body 17th

Normalerweise handelt es sich bei der Stützscheibe 20 um ein geschlossenes, lediglich mit einer Zentralöffnung versehenes Gebilde. Es soll aber nicht ausgeschlossen werden, dass die Stützscheibe 20 auch Ausschnitte oder Materialverdünnungen aufweist. Auf ihrer zur Membran 5 zeigenden Seite ist die Stützscheibe glatt. Sie ist im vorliegenden Fall entweder aus rostfreiem Stahl oder aus einem mit einer vernickelten Oberfläche versehenen Stahlmaterial gefertigt. Sie ist im Ausführungsbeispiel kreisrund. Es soll aber nicht ausgeschlossen werden, dass sie auch eine Polygon- oder Sternform aufweist.Normally, the support disk 20 is a closed structure provided with only a central opening. However, it should not be ruled out that the support disk 20 also has cutouts or material dilutions. On its side facing the membrane 5, the support disk is smooth. In the present case, it is made either of stainless steel or of a steel material provided with a nickel-plated surface. It is circular in the embodiment. However, it should not be ruled out that it also has a polygon or star shape.

Wesentlich ist, dass die Stützscheibe 20 eine Peripherie besitzt, die vom Membrankörper 15 abgewandt eine gerundete Schulter 21 aufweist.It is essential that the support disk 20 has a periphery which faces away from the membrane body 15 has a rounded shoulder 21.

Aus der Figur 2 ist ersichtlich, dass die Stützscheibe einen flachen Mittelbereich 23 aufweist, der die Zentralöffnung 22 besitzt. Im dargestellten Querschnitt läuft die Oberfläche vom Mittelbereich 23 zum Rand hin an der Schulter 21 in einen Teilkreis oder einen Bogenabschnitt aus. Der Teilkreis oder Bogenabschnitt endet jedoch nicht im rechten Winkel zur Ebene des flachen Mittelbereiches, sondern läuft in eine Schrägfläche aus, die - im Quer- schnitt gesehen - eine Tangente T in ihrem Endpunkt hat, die einen Winkel von 20 bis 60° mit der Bewegungsachse A der Koppelstange 4 einschließt.From the figure 2 it can be seen that the support disk has a flat central region 23 which has the central opening 22. In the illustrated cross-section, the surface runs from the central region 23 toward the edge at the shoulder 21 into a partial circle or an arc segment. However, the pitch circle or arc section does not terminate at right angles to the plane of the flat central area, but terminates in an oblique face, which - in transverse direction has a tangent T in its end point, which forms an angle of 20 to 60 ° with the axis of movement A of the coupling rod 4.

Wie aus der Figur 1 zu erkennen, kann dann, wenn der Membrankörper 15 untertassenförmig zur Luftkammer hin gewölbt ist, die Stützscheibe 20 in den konkaven Bereich der Membranwölbung eingelegt sein, so dass sich der Membran-Außenringbereich bei Druckbeaufschlagung um die Schulter 21 der Stützscheibe 20 schmiegt.As can be seen from FIG. 1, when the membrane body 15 is curved toward the air chamber in a saucer-like manner, the support disk 20 can be inserted into the concave region of the membrane curvature so that the membrane outer ring region around the shoulder 21 of the support disk 20 when pressurized nestles.

Damit wird der Membrankörper 15 gestützt, wenn ein erheblicher Druck auf ihn einwirkt. Der Außenbereich des Membrankörpers 15 wird nicht zu stark verformt. Bei der Gegenbewegung, bei der sich der Membrankörper von der lose auf dem Gewindezapfen 18 liegenden Stützscheibe 20 löst, kann aber die Membran 5 die Form annehmen, die unter den herrschenden Druckverhältnissen optimal ist.Thus, the membrane body 15 is supported when a significant pressure is applied to it. The outer region of the membrane body 15 is not deformed too much. In the countermovement, in which the membrane body of the loose lying on the threaded pin 18 support disc 20 dissolves, but the membrane 5 can take the form that is optimal under the prevailing pressure conditions.

Die in bestimmter Position gegebene Starrheit des aus der Membran und der Stützscheibe 20 bestehenden Membranelementes 100 verhindert eine unnötige Walkarbeit und Druckbelastung im Walkbereich W. Der Membrankörper 15 braucht auch weniger Walkwärme im Walkbereich abzuführen, was e- benfalls der Materialermüdung entgegenwirkt.The given in certain position rigidity of consisting of the membrane and the support plate 20 membrane element 100 prevents unnecessary flexing and compressive load in the Walk area W. The membrane body 15 also dissipates less Walk heat in the Walk area, which e- also counteracts the material fatigue.

Figur 3 zeigt in Explosionsdarstellung die zur Erfindung gehörenden, wesentlichen Teile. Die äußeren Begrenzungen der Pumpkammern bilden die Pumpendeckel 31 und 32. In den Pumpräumen angeordnet sind die Membranen 5, 6, die mit der aufgelegten Stützscheibe 20 versehen sind. Das Zentralgehäuse 3 der Pumpe ist bestückt mit dem Pumpkolben 9, in dem zentrisch die Koppelstange 4 angeordnet ist. Den Abschluss bildet die der Pumpendeckel 32. Wie- derum wird hierdurch und durch die Abschlusswand 33 ein Pumpraum begrenzt, in dem sich die Membran 6 mit der Stützscheibe 20 bewegt. Figure 3 shows an exploded view of the invention belonging to the essential parts. The outer boundaries of the pumping chambers form the pump caps 31 and 32. Arranged in the pumping chambers are the membranes 5, 6, which are provided with the support disk 20 placed on top. The central housing 3 of the pump is equipped with the pump piston 9, in which the coupling rod 4 is arranged centrally. The conclusion is the pump cover 32. Wie- In turn, this limits a pumping space through and through the end wall 33, in which the membrane 6 moves with the support disk 20.

Claims

Patentansprüche : Claims: 1. Hochdruck-Doppelmembranpumpe mit einem Zentralgehäuse (3) , zwei zylindrischen Pumpkammern (7, 8) , einer im Pumpbetrieb hin- und hergehenden Koppelstange (4) mit Pumpkolben (9), zwei je eine der Pumpkammern (7,8) in eine Produkt-1. High-pressure double diaphragm pump with a central housing (3), two cylindrical pumping chambers (7, 8), one in pumping operation reciprocating coupling rod (4) with pump piston (9), two each one of the pumping chambers (7,8) in one Product- (11,12) und eine Druckluftkammer (1,2) mit wechselndem Volumina aufteilende Membranen (5,6), deren elastomerer Membrankörper (15) peripher eingespannt ist, wobei im zentralen Bereich des Membrankörpers(11,12) and a compressed air chamber (1,2) with changing volume dividing membranes (5,6), the elastomeric membrane body (15) is peripherally clamped, wherein in the central region of the membrane body (15) ein starrer Implantatkörper (17) eingebettet ist, der mit einem Zapfen (18) versehen ist, der mit einem Ende der Koppelstange (4) verbunden ist, einer pneumatischen Steuereinheit zur wechselnden Beaufschlagung der Druckluftkammern mit Druckluft,(15) a rigid implant body (17) is embedded, which is provided with a pin (18) which is connected to one end of the coupling rod (4), a pneumatic control unit for changing the compressed air chambers with compressed air, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Druckluftkammern (1,2) je eine starre Stützscheibe (20) zwischen dem Ende der Koppelstange (4) und der Innenseite der Membran (5) auf den Zapfen (18) aufgeschoben ist, deren Durchmesser zwischen 50% und 95 % des Durchmessers der Arbeitsfläche der Membran (5) beträgt und deren Peripherie als eine von dem Membrankörper (15) abgewandt gerundete Schulter (21) geformt ist.characterized in that in the region of the compressed air chambers (1,2) depending on a rigid support disc (20) between the end of the coupling rod (4) and the inside of the membrane (5) on the pin (18) is pushed, the diameter between 50% and 95% of the diameter of the working surface of the diaphragm (5) and whose periphery is formed as a shoulder (21) facing away from the diaphragm body (15). 2. Hochdruck-Doppelmembranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Stützscheibe2. High-pressure double diaphragm pump according to claim 1, characterized in that the diameter of the support disk (20) zwischen 70 und 85 % des Durchmessers der Arbeitsfläche der Membran ist. (20) is between 70 and 85% of the diameter of the working surface of the membrane. 3. Hochdruck-Doppelmembranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Stützscheibe (20) größer ist als der Durchmesser des Implantatkörpers .3. High-pressure double diaphragm pump according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter of the support disc (20) is greater than the diameter of the implant body. 4. Hochdruck-Doppelmembranpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Stützscheibe4. High-pressure double diaphragm pump according to claim 3, characterized in that the diameter of the support disk (20) 150 bis 210 % des Durchmessers des Implantatkörpers beträgt.(20) is 150 to 210% of the diameter of the implant body. 5. Hochdruck-Doppelmembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheibe (20) mit einer Zentralöffnung (22) versehen ist, dass eine Bewegung in Richtung der Bewegungsachse (A) der Koppelstange (4) erlaubt.5. High-pressure double diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the supporting disc (20) is provided with a central opening (22) that allows movement in the direction of the axis of movement (A) of the coupling rod (4). 6. Hochdruck-Doppelmembranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter6. High-pressure double diaphragm pump according to one of claims 1 to 5, characterized in that the shoulder (21) von einem flachen Mittelbereich der Stützscheibe (20) ausgeht und im Querschnitt in einen Teilkreis ausläuft .(21) starting from a flat central region of the support disc (20) and terminating in cross section in a pitch circle. 7. Hochdruck-Doppelmembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilkreis der Schulter in eine Schrägfläche ausläuft, wobei - im Querschnitt gesehen - eine Tangente (T) an die Schrägfläche in deren Endpunkt einen Winkel von 20 bis 60° mit der Bewegungsachse (A) der Koppelstange einschließt .7. High-pressure double diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pitch circle of the shoulder terminates in an inclined surface, wherein - seen in cross section - a tangent (T) to the inclined surface in the end point an angle of 20 to 60 ° with the Movement axis (A) of the coupling rod includes. 8. Hochdruck-Doppelmembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem untertassenförmig zur Luftkammer hin gewölbten Membrankörper (15) , dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheibe (20) in den kon- kaven Bereich der Membranwölbung eingelegt ist und sich der Membran-Außenringbereich bei Druckbeaufschlagung um die Schulter (21) schmiegt.8. High-pressure double diaphragm pump according to one of the preceding claims, with a saucer-shaped towards the air chamber curved diaphragm body (15), characterized in that the support disc (20) in the kon- Kaven region of the membrane curvature is inserted and the membrane outer ring region nestles when pressurized around the shoulder (21). 9. Hochdruck-Doppelmembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranpumpe mit einem Druckverhältnis von Luftdruck zu Produktdruck im Verhältnis von 1 : 3 bis in 1 : 6 arbeitet .9. High-pressure double diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm pump with a pressure ratio of air pressure to product pressure in the ratio of 1: 3 to 1: 6 works. 10. Hochdruck-Doppelmembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Stützscheibe (20) ein Metall, vorzugsweise rostfreier Stahl, ist.10. High-pressure double diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the support disc (20) is a metal, preferably stainless steel. 11. Hochdruck-Doppelmembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Stützscheibe (20) ein hochfester, gewebeverstärkter Kunststoff ist.11. High-pressure double diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the support disc (20) is a high-strength, fabric-reinforced plastic. 12. Hochdruck-Doppelmembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheibe Ausschnitte oder Materialverdünnungen aufweist .12. High-pressure double diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the support disk has cutouts or material dilutions. 13. Hochdruck-Doppelmembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Membran zeigende Außenseite der Stützscheibe glatt ist .13. High-pressure double diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane facing the outside of the support disk is smooth. 14. Membranelement für eine Hochdruck-Doppelmembranpumpe, das eine der Pumpkammern in eine Produkt- und eine Druckluftkammer mit wechselndem Volumina aufteilt und aus der eigentlichen Membran, deren elastomerer Membrankörper peripher eingespannt ist, wobei im zentralen Bereich des Membrankörpers ein starrer Implantatkörper eingebettet ist, der mit einem Zapfen versehen ist, der mit einem Ende der Koppelstange verbunden ist, und einer starren Stützscheibe besteht, die zwischen dem Ende der Koppelstange und der Innenseite der Membran auf den Zapfen aufgeschoben ist, deren Durchmesser zwischen 50% und 95 % des Durchmessers der Arbeitsfläche der Membran beträgt und deren Peripherie als eine von dem Membrankörper abgewandt gerundete Schulter geformt ist.14. membrane element for a high-pressure double diaphragm pump, which divides one of the pumping chambers into a product and a compressed air chamber with varying volumes and from the actual membrane whose elastomeric membrane body is peripherally clamped, wherein in the central Is embedded a rigid implant body of the membrane body, which is provided with a pin which is connected to one end of the coupling rod, and a rigid support disc which is pushed between the end of the coupling rod and the inside of the membrane on the pin whose diameter is between 50% and 95% of the diameter of the working surface of the membrane and whose periphery is shaped as a shoulder remote from the membrane body rounded shoulder. 15. Membranelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Stützscheibe zwischen 70 und 85 % des Durchmessers der Arbeitsfläche der Membran ist.15. Membrane element according to claim 14, characterized in that the diameter of the support disk is between 70 and 85% of the diameter of the working surface of the membrane. 16. Membranelement 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Stützscheibe größer ist als der Durchmesser des Implantatkörpers.16. membrane element 14 or 15, characterized in that the diameter of the support disk is larger than the diameter of the implant body. 17. Membranelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Stützscheibe 150 bis 210 % des Durchmessers des Implantatkörpers beträgt.17. Membrane element according to claim 16, characterized in that the diameter of the support disk is 150 to 210% of the diameter of the implant body. 18. Membranelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheibe mit einem Mittelloch versehen ist, dass eine Bewegung in Richtung der Bewegungsachse der Koppelstange erlaubt.18. Membrane element according to one of the preceding claims 14 to 17, characterized in that the support disk is provided with a center hole that allows movement in the direction of the axis of movement of the coupling rod. 19. Membranelement nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter von einem flachen Mittelbereich der Stützscheibe ausgeht und im Querschnitt in einen Teilkreis ausläuft. 19. Membrane element according to one of claims 14 to 18, characterized in that the shoulder extends from a flat central region of the support disk and terminates in cross section in a pitch circle. 20. Membranelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilkreis der Schulter in eine Schrägfläche ausläuft, wobei im Querschnitt gesehen eine Tangente an die Schrägfläche in deren Endpunkt einen Winkel von 20 bis 60° mit der Bewegungsachse der Koppelstange einschließt.20. A membrane element according to claim 19, characterized in that the pitch circle of the shoulder terminates in an inclined surface, wherein seen in cross-section a tangent to the inclined surface in the end point forms an angle of 20 to 60 ° with the axis of movement of the coupling rod. 21. Membranelement nach einem der Ansprüche 14 bis 20, mit einem untertassenförmig zur Luftkammer hin gewölbten Membrankörper, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheibe in den konkaven Bereich der Membranwölbung eingelegt ist und sich der Membran-Außenringbereich bei Druckbeaufschlagung um die Schulter schmiegt. 21. Membrane element according to one of claims 14 to 20, with a saucer-shaped to the air chamber curved diaphragm body, characterized in that the support disk is inserted into the concave portion of the membrane curvature and the membrane outer ring region nestles when pressurized around the shoulder.
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