隔膜输送泵和用于隔膜输送泵的泵膜的制作方法

专利名称：隔膜输送泵和用于隔膜输送泵的泵膜的制作方法
隔膜输送泵和用于隔膜输送泵的泵膜技术领域和背景技术本发明涉及一种用于输送流体的隔膜输送泵以及用于隔膜输送泵 的泵膜。本发明尤其涉及一种在便携式燃料电池、电子冷却装置、气 体检测装置、麻醉控制装置等中使用的隔膜输送泵，以及用于所述隔 膜输送泵的相应泵膜。应将所述输送流体理解为要输送的介质，例如 液体、气体或者液体_气体混合物。包括泵膜的许多隔膜输送泵是本领域所公知的。如果这些隔膜输 送泵被制造为具有较小尺寸，则其输送率通常不能令人满意。发明内容因此，本发明的目的在于提供一种具有高输送率、同时具有较小 尺寸的隔膜输送泵。此外，创建一种泵膜，其能够用于所述具有高输 送率、同时具有较小尺寸的隔膜输送泵。根据本发明，所述目的通过权利要求1和20的特征而实现。本发 明的难点在于，泵膜具有在至少一个圓周区域上延伸的至少一个自由 折叠。所述圆周区域可以是泵膜的内部或外部的圓周区域。所述至少 一个自由折叠用于在工作期间改变至少一个泵送室的容积。基本应将 折叠理解为折痕(crease),例如还可以是翻滚折痕。阀板可相对于泵 膜运动。相反地，也可使泵膜相对于阀板运动。本发明的其它有益的实施方案在从属权利要求中陈述。


下面是结合附图对本发明的几个优选实施方案的描述，其中 图1显示了根据第一实施方案的隔膜输送泵的分解图； 图2显示了根据第 一 实施方案已装配的隔膜输送泵的纵剖面图， 其中泵膜位于其下部极端位置；图3显示了与图2对应的、根据第一实施方案的隔膜输送泵的另 一纵剖面图，其中泵膜位于其中央位置；图4显示了与图2对应的、根据第一实施方案的隔膜输送泵的另 一纵剖面图，其中泵膜位于其上部极端位置；图5显示了与图2对应的、根据第一实施方案的隔膜输送泵的另 一纵剖面图，其中泵膜位于其中央位置；图6显示了根据本发明第一实施方案的隔膜输送泵的、单独示出 的泵膜的纵剖面图，其中示出的所述泵膜的形状与图2中显示的泵膜 形状相对应；图7显示了根据第一实施方案的隔膜输送泵的、单独示出的泵膜 的纵剖面图，其中示出的所述泵膜的形状与图3和5中显示的泵膜形 状相对应；图8显示了根据第一实施方案的隔膜输送泵的、单独示出的泵膜 的纵剖面图，其中示出的所述泵膜的形状与图4中显示的泵膜形状相 对应；图9显示了根据第二实施方案的隔膜输送泵的分解图；图IO显示了根据第二实施方案已装配的隔膜输送泵的纵剖面图，其中泵膜位于上部极端位置；图ll显示了与图IO对应的、根据第二实施方案的隔膜输送泵的纵剖面图，其中泵膜位于上部极端位置和下部极端位置之间的过渡位置；图12显示了根据第二实施方案的隔膜输送泵的透视装配图；图13显示了根据第三实施方案的隔膜输送泵的纵剖面图；图14显示了根据第二和第三实施方案的单独示出的泵膜的透视图；图15显示了图14中示出的泵膜的纵剖面图，其示出的形状基本 上与图10中示出的泵膜的形状相对应；图16显示了图14中示出的泵膜的纵剖面图，其示出的形状基本 上与图13中示出的泵膜的形状相对应；图17显示了图14中示出的泵膜的纵剖面图，其示出的形状为位于工作的下部极端位置的形状；图18显示了根据第四实施方案的隔膜输送泵的纵剖面图；以及 图19显示了根据第四实施方案的单独示出的泵膜的纵剖面图。
具体实施方式
下面是结合图1至5对根据本发明的隔膜输送泵1的第一实施方 案的描述。所述描述首先集中在图2中示出的泵膜3的位置。隔膜输 送泵1具有容积可变的泵送室2，所述泵送室2由挠性的、可启动的、 薄壁的泵膜3和刚性的阀板4限定或界定。当泵膜3 (在本实施例中 由流体密封的弹性体材料制成)被外部启动时，由于改变了泵送室2 的容积，使得输送流体得以输送。隔膜输送泵1具有中心纵轴线5, 并基本设计为旋转实体。阀板4的形状是圆形，并具有穿过所述阀板4的、圓形的中央轴 向固定孔。此外，进口 7和出口 8在轴向方向上穿过阀4反4,两个开 口 7、 8设置在阀板4中的偏心位置。阀板4具有平坦的下接触面9。 与接触面9相对设置的是倾斜面10。阀板4的厚度基本从其圓周外缘 区域11朝向中央固定孔6稳定增加，由于倾斜面10，阀+反4的厚度 在边缘处小于其中心处。接触面9相对于倾斜面IO较短，因此在具有 面向外部的圓周接触面的外缘区域11中形成环形底座12。在本说明书中使用的表述"下部(lower)"指的是隔膜输送泵1 在各个图中所示的方向。下面在其它实施方案中使用的相应表述也是 同样。泵膜3形成为整体，具有圓形的外部形状，且以流体密封的方式 附接到阀板4的边缘区域。泵膜3也可具有非圓形的形状。泵膜3具 有位于倾斜面IO上方的分界壁13,可转动的外侧壁14与所述分界壁 13邻接。在侧壁14的自由端形成有具有圓形剖面的封条15。封条15 抵靠底座12内的接触面和由倾斜面IO形成的环形突起。由能够分别折叠或不折叠的、圆周的、可自由运动的折叠16,使 得侧壁14的高度基本减d、一半，从而获得下部侧壁部分17和上部侧 壁部分18。下部侧壁部分17,人封条15延伸至折叠16,而上部侧壁部分18从折叠16延伸至分界壁13。下部侧壁部分17的突起高度与上 部侧壁部分18的突起高度基本相符。分界壁13的面积与倾斜面10 的突起面积近似相符。在图2中示出的泵膜3的位置中，分界壁13的表面的至少一部分 以使得泵送室2的容积实际上为零的方式抵靠倾斜面10。上部侧壁部 分18从而形成分界壁13的延伸。下部侧壁部分17从底座12朝向顶 部径向向外延伸，/人而在下部侧壁部分17和上部侧壁部分18之间形 成锐角a。限定出侧壁14的确切折线的折叠16径向突起，超过阀斧反4 的外缘区域11。圓形的整体连接板19表面的至少一部分抵靠阀板4的4妄触面9， 连接板19上形成有沿着入口方向I延伸的、轴向突起的中空入口连接 20以及沿着出口方向O延伸的、轴向突起的中空出口连接21。要连 接至通入输送流体的输送管路的入口连接20和要连接到用于排出输 送流体的输送管路的出口连接21远离阀板4延伸，并分别位于进口 7 或出口 8的区域中。在连接板19面朝阀板4的一侧上设置有一对轴向 固定板22以及轴向固定突起23。该对固定板22由两个隔开的平行固 定板形成，且突出到进口7中。固定板与入口连接20相对设置，固定 板的彼此背向的外表面抵靠阀板4。挠性的阀片24的一侧固定在阀板 4与径向外固定板(即，图2至5中左侧的固定板)之间。阀片24的 自由端(即非固定端)可在两个极端位置之间转动。在关闭位置时， 水平阀片24的下侧4氐靠固定板的自由端，从而在与入口方向相反的方 向上以流体密封的方式关闭进口 7。在开启位置时，阀片24的自由端 从各自的固定板上抬起，从而使得输送流体能够通过进口 7。图3中 显示了开启位置，而图2、 4和5中显示了关闭位置。另一方面，固定突起23与出口 8接合，且与出口连接21相对设 置。其自由端同样可在两个极端位置之间转动的挠性阀片25的一侧夹 在固定突起23与阀板4之间。在水平的关闭位置时，阀片25在与出 口方向相反的方向上、以流体密封的方式关闭或封闭出口 8，而在开 启位置时使得输送流体能够通过所述出口 8。图2至4中显示了关闭 位置，而图5中显示了开启位置。阀片25可,人其关闭位置向下转动，即，在接触面9的方向上，而 阀片24可从其关闭位置向上转动，即，远离接触面9。阀片24、 25 的转动受到阀板4的相应倾斜面的限制。阀片24、 25受压力控制。阀板4设置有角形槽26和角形槽27，角形槽26和角形槽27中 每一个分别容纳密封环28或29。角形槽26围绕进口7，位于角形槽 26中的密封环28以密封的方式抵靠连接板19的内侧。另一方面，角 形槽27围绕出口 8,位于角形槽27中的密封环29也以密封的方式抵 靠连接板19的内侧。密封环28、 29确保了阀板4与连接板19之间的 流体密封连接。圓形连接板19在径向方向上突起超过阀板4。在圓形连接板19 的外缘区域30中，连接板19具有在轴向方向上朝着倾斜面10突起的 环形板31。泵膜3的封条15通过外缘区域30、环形板31、阀板4的 接触面以及由倾斜面IO形成的环形突起而保持在适当位置。同时，这 些元件形成底座12,封条15挤压固定在底座12内，下部侧壁部分17 从底座12朝着顶部向外延伸。连接板19和阀板4通过中央的、轴向定向的连接螺杆32 (下面 将进一步描述)而稳固地相互连接。连接板19抵靠连接螺杆32的头 部。单独的圓形织物层33附接到泵膜3的分界壁13的远离阀板4的 一侧的表面，所述织物层33在径向方向上突起超过分界壁13。根据 另一实施方案，泵膜3与织物层33是整合的。挠性的织物层33的自由外缘区域夹在刚性膜环34与圓形的刚性 底座板35之间，根据附图位于底座板35下方的膜环34通过四个固定 螺钉36与底座板35螺接。通过中央的圓形孔，底座板35安装为能够 在围绕连接螺杆32的滑动轴承衬37上轴向运动。底座板35具有中央的圓形凹陷38,凹陷38朝向底部敞开，且由 容纳固定螺钉36的环形板39在一侧上界定。此外，底座板35具有环 形凹陷40，由可;兹化材料(例如软铁)制成的底座插入物41稳固地 插入凹陷40中。环形凹陷40位于底座斧反35远离凹陷38的一侧上， 且朝向顶部敞开。泵膜3和织物层33均在内侧夹在阀板4的倾斜面10的内缘区域 和轴岸^H" 37的下部自由端之间。螺旋压缩弹簧42与底座板35的、环形凹陷40设置于其内的一侧 接合，所述螺旋压缩弹簧42以靠在圓形的不能运动的定板43上的方 式在轴向轴承衬37上滑动。定板43设置有环形凹陷44,环形凹陷44 朝向底部敞开，且装载有固定的电子环形线圈45。导电连接至可控的 电流源(未示出)的环形线圏45设置为与底座插入物41相对并在隔 膜输送泵1工作期间与之协同工作。以使定板35相对于阀板4不能运动地固定的方式，将连接螺杆 32的端部区域螺接到形成于定板43中的轴向中心钻孔46的螺紋内。 连接螺杆32中心地穿过连接板19、与连接板19相邻的间板4、泵膜 3、织物层33、轴承衬37以及底座板35 (包括围绕底座板35的膜环 34)。连接螺杆32最终在定板43中终止。连接螺杆32确保连接板 19、阀板4、轴承村37以及定板43相对于彼此不可运动地固定。下面是对基于图2描述的隔膜输送泵1的功能的描述。根据图2, 进口 7和出口 8均分别通过相应的阀片24或25以流体密封的方式关 闭。阀片24、 25处于其静止位置。分界壁13的表面的至少一部分抵 靠阀板4的倾斜面10, /人而4吏泵送室2具有接近零的最小容积。侧壁 14折叠起来。在下部侧壁部分17与上部侧壁部分18之间、在折叠16 的区域中形成角度a,所述角度a是锐角。折叠16在径向方向上突起 超过阀板4。在本实施例中，环形线圈45具有较小电流。螺旋压缩弹 簧42已经使底座板35运动到与定板43和底座板35之间的最大可能 距离相对应的位置。阀板4基本位于底座板35的凹陷38中。在这一 位置，被夹住的织物层33将分界壁13压靠在阀板4的倾斜面10上。现在，环形线圈45 ^皮供以电流。因而生成的环形线圈45的》兹场 使得安装为能够轴向运动的底座板35通过磁化的底座插入物41、对 抗于螺旋压缩弹簧42的力被朝向定板43吸引。当这种状态发生时， 分界壁13通过夹在膜环34与底座板35之间的织物层33而从阀板4 上抬起，从而使得泵送室2的容积增加。在中间位置时，整个分界壁 13目前保持为平面，如从图3中看见的那样。分界壁13的提升使得侧壁14在折叠16的区域中展开。因此，随着折叠16在朝向中心纵轴 线5的方向上运动，角度ce变大。分界壁13的提升使得输送流体通过 入口连4妄20和进口
7、以入口方向I进入泵送室2。注入的llT送流体 使得自动的阀片24从其静止位置转到开启位置，如图3的左侧所示。 在图3中，出口 8仍然#1阀片25关闭。在抽吸过程中，阀片25不可 能开启出口 8。阀板4已经从底座板35的凹陷38中移出。在图4中，随着分界壁13已由被夹住的织物层33移出根据图3 所示的平面，底座板35已由^兹力(即，对抗螺旋压缩弹簧42的力) 被完全朝向定板43吸引。现在，分界壁13从泵膜3的中央区域开始， 以向上的角度向外延伸。在这一位置，进口 7和出口 8分别由相应的 阀片24或25关闭。泵送室2具有最大容积。轴承衬37在其下端具有 斜面，从而不妨碍分界壁13向上运动。水平线与分界壁13之间角度的绝对值近似等于水平线与倾斜面 IO之间角度的绝对值。与图3相比，下部侧壁部分17与上部侧壁部 分18之间的角度Q!甚至变得更大。与图3相比，折叠16在中心纵轴 线5的方向上进一步运动。泵送室2的容积与折叠16的区域中的角度 a的大小有关。在图5中，环形线圈45现在再次具有较小电流。螺旋压缩弹簧 42再次推动底座板35远离定板35，从而以输送流体在出口方向CX即， 通过出口 8和出口连接21 )上从泵送室2排出的方式减小泵送室2的 容积。在这一过程中，阀片25以自动的方式从其静止位置转到开启位 置，而进口7由阀片24关闭，以避免输送流体的不希望的回流。螺旋压缩弹簧42随后在图2中示出的位置推动底座板35,从而 回复到图2中所示的位置。隔膜输送泵1实际上包括电子线性驱动，电子线性驱动通过磁力 实现包括底座板35和膜环34的单元的所描述的轴向上下运动，因此 也实现了分界壁13的运动。在初始的极端位置，分界壁13从其中央 区域朝向底部向外延伸，在随后的极端位置，分界壁13从其中央区域 朝向顶部延伸。在这一过程中，随着折叠16的移动，界定泵送室2 的侧部的侧壁14被展开和折叠，从而向外和向内转动。折叠16的位置与工作期间泵送室2的当前容积有关。泵膜3是单向作用的，即， 输送流体仅与分界壁13朝向顶部界定泵送室2的一侧接触。泵膜3 的运动使得侧壁14的与封条15相邻的部分弯曲。图6至8再一次显示了所使用的泵膜3的各个位置的单独视图。 参照之前对泵膜3的相应描述。当泵膜3被启动时，随着折叠16在径 向方向上的移动，泵膜3的侧壁14再次向内和向外折叠。下面是结合图9至12对根据本发明的隔膜输送泵1，的第二实施方 案的描述。相同的部件用对之前的实施方案的描述中所使用的相同附 图标记来表示。与根据第一实施方案的已经描述的隔膜输送泵l相比，在图9至 12中示出的隔膜输送泵r包括两个单独的泵膜3和旋转驱动。与之前 的隔膜输送泵1相比，隔膜输送泵l，还具有两个单独的泵送室2，两 个泵送室2由两个泵膜3和两个阀板4限定。根据另一个实施方案， 两个泵膜3是相互整合的。在这种情况下，泵膜3是双向作用的，在 其每一侧均具有一个泵送室2。在本实施方案中，将外部的传统旋转电动机47分配给隔膜输送泵 1，。旋转电动机47具有驱动轴48，驱动轴48可通过旋转来驱动，并 且根据附图，驱动轴48在水平方向上延伸，旋转电动机47附接到固 定托架49,固定托架49基本具有L形状，旋转电动机47通过两个固 定螺钉51螺接于固定托架49的竖直臂50。驱动轴48被引导通过形 成于臂50中的孔52。此外，固定托架49具有与竖直臂50邻接的水 平壁53，从而起到底板的作用。水平地弯曲成角度的支撑板54与竖 直臂50的上端邻接，具有圆形剖面的安装突起55从所述支撑板54 的中央垂直突起。连接板19的表面的至少一部分抵靠支撑板54，所述连接板19的 入口连接20和出口连接21朝向下方，如图1至5中所示的之前的实 施方案一样。阀板4与所述连接板19相邻。阀板4的倾斜面10同样 与连接板19远离。上部阀板4与下部阀板4相对设置，上部阀板4 的倾斜面10面向下部阀板4的倾斜面10。因此，在两个阀板4之间 具有自由空间，由于倾斜面10,使得自由空间的高度从内部向外部逐渐增加。另一连接板19抵靠上部阀板4的接触面9，该连接板19的 入口连接20和出口连接21在与下部阀板4的入口连接20和出口连接 21相对的方向上向上延伸。两个连接板19的两个入口连接20彼此对 准，两个连接板19的两个出口连接21也彼此对准。两个阀板4是相 同的。连接板19也是相互对应的。连接螺杆32由安装突起55取代， 安装突起55在中央穿过连接板19和阀板4。抵靠上部连接板19的固定螺母56螺接于安装突起55的端部上， 从而确保连接板19和阀板4稳固地固定在安装突起55上。两个相同的泵膜3设置在两个阀板4之间，织物层33设置在两个 泵膜3之间，安装突起55在中央穿过两个泵膜3，泵膜3的内部区域 被阀板4挤压到一起。彼此相对设置的分界壁13的表面的至少一部分 抵靠织物层33。侧壁14在分界壁13不再稳固地附接到织物层33的 位置处再开始。因此，泵膜3设置在织物层33的任一侧上，侧壁14 远离织物层33延伸。如已经提到的那样，包括两个泵膜3以及设置于 其间的织物层3 3的整体设计也是可以想到的。在本实施方案中，织物层33夹在膜环34和连接杆57之间。连接 杆57包括夹环58，夹环58具有中心竖直轴线且以夹住织物层33的 方式螺接至膜环34。此外，连接杆57具有梁66，具有偏心轮61的水 平的孔59设置在梁66中，梁66通过滚动元件轴承60、以无旋转的 方式连接到驱动轴48,其中滚动元件轴承60设置在梁66与驱动轴48 之间。下面是对第二实施方案的功能进行的简短描述。所述功能与之前 详细描述的实施方案的功能大致相符。在旋转电动机47工作期间，将 其驱动轴48置于转动，从而导致偏心4仑61的转动。由于连接杆57， 偏心轮61的转动随之转变为被夹住的织物层33的近似为线性的竖直 轴向运动。图10显示了泵膜3的极端位置。在这一位置，上部泵膜3的分界 壁13实际上抵靠着上部阀板4的倾斜面10。因此，上部泵送室2具 有最小容积，另一方面，下部泵送室具有最大容积。如在图IO中可以 看到的那样，上部泵膜3的侧壁14同样向外折叠，从而形成锐角a,而下部泵膜3的侧壁14拉开，从而形成较钝的角度a。上部泵膜3的 折叠16在径向方向上突起超过下部泵膜3的折叠16。进口 7和出口 8 分别由阀片24或25关闭。在偏心轮61进一步转动的过程中，连接杆57使得织物层33在下 部阀板4的倾斜面IO的方向上向下运动。因此，上部泵送室2的容积 增加，与此同时，下部泵送室2的容积减小。当上部泵送室2增大时， 输送流体进入上部泵送室2中，从而使得阀片24开启上部阀板4的进 口 7。上部阀板4的出口 8关闭。当下部泵送室2减小时，输送流体 受迫或受挤压而流出下部泵送室2，从而使得阀片25开启下部阀板4 的出口 8。如从图11中可以看见的那样，下部阀板4的进口 7在所述 过程期间关闭。下部和上部泵膜3的形状与第一实施方案相符。至于 所涉及到的进一步的阶段，可参照之前的描述。图12中设置有连接软管62，连接软管62在上部连接板19的出 口连接21和下部连接板19的入口连接20之间建立了流动连接。两个 泵送室2因此串联地连接，从而获得与第一实施方案相比的较大压缩。 串联连接也通过将下部连接板19的出口连接21连接到上部连接板19 的入口连接20而获得。隔膜输送泵l，当然也可与并联连接的泵送室2 一起工作，从而与第一实施方案相比能够获得更高的流动率。下面是结合图13对本发明第三实施方案的描述。相同的部件用对 之前的实施方案的描述中所使用的相同附图标记来表示。与第二实施 方案相比，连接板19和阀板4通过代替根据前述实施方案中的安装突 起55的中央轴向中空管63而刚性地互连。中空管63具有在径向上突 起的接触板64,接触板64抵靠上部连接板19的外部。中空管63上 螺接有固定螺母65,从而使得连接板19与阀板4相对于彼此固定。 中空管63提供了用于将隔膜输送泵l"两侧上的连接管进行连接。如 从图13中可以看见的那样，弯曲的管部分67被连接到中空管63的下 端，另外还连接到上部连接板19的出口连接21。这一设计使得单独 的连接20、 21能够互连，而无需较长的引起妨碍的管。特别地，两个 出口连接21也可在阀板4内部互连。这使得隔膜输送泵l，，具有非常 紧凑的结构。下面是结合图14至17对包括了根据第二和第三实施方案的两个 泵膜3的整体单元的描述。未设置单独的织物层33。这一单元是双向 作用的，分界壁13的两侧在输送流体的输送过程中与输送流体接触。本发明公开的实施方案中的隔膜3具有封条15,封条15用于抵 靠相应的阀板4进行密封。设置了密封联接的其它设计也是能够想到 的。关键之处在于获得稳固的联接并同时获得与外界隔绝的密封连接。根据本发明的隔膜输送泵1、 1，、 l"与具有相同尺寸的相似隔膜 输送泵相比具有高得多的吞吐量。它们可通过简单和节约成本的方式 来生产。关键之处在于在泵送室2的容积改变时，侧壁14折叠。这是 由折叠16提供的。侧壁14也可设置有重叠设置的几个折叠16。此外， 折叠16也可4又在侧壁14的局部区域上延伸，/人而但 使侧壁14的部分 区域能够向外运动。仅泵膜3的中央部分和边缘附接至相应的阀体4。 折叠16能够自由地运动，其向内和向外的运动都不由外部装置决定。 许多其它选择也适用于进行驱动。在这方面，泵膜3是否相对于阀板 4运动或者阀板4是否相对于泵膜3运动并不重要。根据一个可选的实施方案，设置包括了由压电陶瓷制成的盘的驱 动。当在一个方向上施加电压时，所述盘变形，从而启动泵膜3。该 驱动可应用于单向作用的泵膜3和双向作用的泵膜。压电陶瓷在特定 的生产过程中得到其特殊的性质，该生产过程使得该材料能够将电压 转换为机械运动或振荡，因此压电陶瓷适合于作为用于驱动的部件来 使用。已经描述的实施方案均-没置有外部侧壁14，外部侧壁14朝向外 部界定泵送室2。根据一个可选的实施方案，泵膜具有侧壁，所述侧 壁包括用于改变至少一个泵送室容积的至少一个自由折叠，所述自由 折叠在泵膜的至少一个圓周区域上延伸，与之前的实施方案相比，当 泵送室2的容积通过启动泵膜3而减小时，所述自由折叠向内折叠。 因此，从阀板4的外缘区域开始，折叠16向内折叠，即，进入泵送室 2中。当在最外部位置时，所述折叠16位于所述外缘区域的上方。这 一设计尤其适用于真空泵。另外，所述膜基本上与之前所述的膜相符。在图1至5中显示的隔膜输送泵的第一实施方案中，如前所述，泵送室2由泵膜3和阀板4所限定。更精细的查看显示，泵送室2在 径向方向上由泵膜3的侧壁14朝向外部界定，且在轴向方向上由泵膜 3的分界壁13和阀板4朝向外部界定。因此，分界壁13朝向顶部关 闭泵送室2，而阀板4朝向底部界定泵送室2。如同已经描述的那样，隔膜输送泵1，、 l，，设置有重叠设置的两个 单独的泵送室2。上部泵送室2由上部阀板4和上部泵膜3限定，而 下部泵送室2由下部阀板4和下部泵膜3限定。更精细的查看显示， 上部泵送室2在径向方向上由上部泵膜3的侧壁14所界定，由上部阀 板4朝向顶部界定，且由上部泵膜3的分界壁13朝向底部界定。类似 地，这也适用于下部泵送室2。更精细的查看显示，所述下部泵送室2 在径向方向上由下部泵膜3的侧壁14所界定，由下部泵膜3的分界壁 13朝向顶部界定，且由下部阀板4朝向底部界定。织物层33设置在 两个分界壁13之间，分界壁13可从侧部^皮外部启动。如同已经描述 的那样，包括两个泵膜3和织物层33的一体设计也是能够想到的。如图14至17所示，实际上包括两个泵膜3而未设置织物层33 的一体单元也是能够想到的。因此，实际上得到了普通的单个分界壁13,其起到了轴向界定两个泵送室2的作用。这一单元也可/人侧部被 外部启动。因此有益地，可设置启动元件用于启动，其基本在分界壁 13的区域中从侧部与泵膜3的单元在外部接合，从而使得该单元能够 启动。例如，这一元件可以是启动板，其具有与分界壁13的直径相适 应的开口。这一元件实际上位于侧壁14之间的分界角落13的高度上， 并AU则部对所述单元在外部产生作用。然而，也可为此i殳置适于传输 力的单独的启动层。该启动元件起到了也形成为启动元件的织物层33 的作用。下部泵送室2可^L为第一泵送室2,而上部泵送室2可浮见为第二 泵送室2。在所有的实施方案中，泵膜3的启动是通过基本上分别围绕一个 或多个侧壁14的运动元件、经由上述的启动元件、从侧部、在外部执 4亍的。因此，运动元^f牛施加相应的力，以用于在径向方向上经由启动 元件轴向地启动泵膜3。因此，这类启动从根本上不同于传统的隔膜泵，在传统的隔膜泵中，启动力仅在轴向方向上施加。根据隔膜输送泵1的第一实施方案，圓周的运动元件由膜环34和底座板35形成， 而在隔膜输送泵l，中，所述运动元件由膜环34和夹环58形成。因此， 泵膜3实际上位于运动元件的内部。运动元件对配置为织物层33的泵 膜启动元件的径向外缘起作用，织物层33表面的至少 一部分附接到泵 膜3的分界壁13。因此，与在其它泵中一样，泵膜3的运动由径向外 端引起，而不是由中心面引起，从而能够获得增加的工作容积或体积 排量。折叠16位于泵膜3的外圆周区域中。下面是结合图18和19对本发明第四实施方案的描述。相同的部 件用对之前的实施方案的描述中所使用的相同附图标记来表示。与根据第二和第三实施方案的隔膜输送泵l，和l"类似，图18中显示的隔膜输送泵r"具有两个重叠设置的、单独的泵送室2。隔膜输 送泵l，，，容纳在基本具有两部分的壳68中，壳68包括下部类似于罐 的壳部分69和类似于罐的盖部分70。壳部分69和盖部分70可4皮此 弹簧锁合(snap-lock)而互连，其间设置有密封环113，以获得密封 的连接。一体的壳部分69具有板形的底部元件71，底部元件71具有中央 凹陷72。在凹陷72中形成有中央引导开口 73。引导开口 73由仍然位 于凹陷72中的进口 74围绕，因而穿过底部元件71。侧壁75与底部 元件71的外缘邻接，所述侧壁75是壳部分69的部件。在侧壁75中 形成有向外突起的固定肩部76，侧壁75以类似阶梯的方式相对于底 部元件71在固定肩部76的区域中扩展。在侧壁75远离底部元件71 的端部处形成有向外突起的凸缘77,所述凸缘77设置有几个弹簧锁 合开口 78。一体的盖部分70具有盖板79，盖板79平4于于底部元件71且具 有中央突起80。突起80限定了腔室，且从盖板79向外突起。突起80 和引导开口 73彼此对准。突起80由位于盖板79中的进口 81围绕， 从而穿过盖板79。盖板79从突起80向外延伸，/人而形成朝向底部元 件71突起的固定台阶82。侧壁83与盖板79的边缘邻接。在侧壁83 的下端处设置有加固的端部件，几个向下突起的弹性的弹簧锁合体84附接到所述端部件。确定弹簧锁合体84的尺寸和设置，从而与弹簧锁 合开口 78协同工作，弹簧锁合开口 78以弹簧锁合的方式在凸缘77 中形成。弹簧锁合体84和相应的弹簧锁合开口 78使得壳部分69和盖 部分70能够可拆卸地互连，且盖部分70限定出上部局部壳空间85， 壳部分69限定出下部局部壳空间86。两个局部壳空间85、 86以能够 获得由壳68所限定的共同的壳空间87的方式互连。实际的隔膜输送泵r"容纳在壳空间87中。如前所述，隔膜输送 泵r，，具有两个单独的泵送室2和磁驱动。根据第一实施方案的隔膜 输送泵i也设置有磁驱动，可主要将其作为参考。但是，对于该实施 方案，其它的驱动也是能够想到的。因此，隔膜输送泵l，，，分别具有下部和上部泵送室2或者第一和 第二泵送室2，泵送室2具有可变容积，且每个泵送室2均由泵膜3， 和阀板4，限定。根据另一个实施方案，两个泵膜3，彼此整合。根据所 述整合设计的泵膜3，是双向作用的，在每一侧均具有泵送室2。各个阀板4'均具有外部环形基座体88和内部环形固定体89。内 部固定体89彼此相对，而基座体88实际上彼此远离。上部的基座体 88的外缘区域抵靠着固定台阶82的内部，从而固定上部的基座体88。 各个固定体89均具有至少 一个突起90，突起90与设置在相邻的基座 体88中的至少一个相应的凹陷91接合，以获得所述基座体88和固定 体89之间的稳固连接。挠性的阀元件92夹在各个基座体88和相应的 固定体89之间，所述阀元件92是自动的或受压力控制的。在每个基座体88中均形成有几个进口 7，，进口 7'突起到相应的、 相邻的泵送室2中。当处于进口 7'各自的关闭位置时，阀元件92的相 应区域遮盖进口 7，， /人而以流体密封的方式关闭进口 7，。在图18中， 所有阀元件92均处于所述关闭位置。在开启位置(未示出)，阀元件 92的各自区域从相应的基座体88上抬起，从而开启相应的进口 7，， 以^f吏输送流体进入相应的泵送室2。各个固定体89均具有出口 8，，出 口 8'与各自的泵送室2流动连接。在关闭位置，阀元件92通过其它区域也关闭了各个出口 8'的端 侧。阀元件92的相应区域能够以受压力控制的方式从所述关闭位置抬起。各个泵膜3，形成一体，且具有内部分界壁B，，内部侧壁14，可转 动地设置在内部分界壁13，附近。在侧壁14，的自由端处形成有具有圓 形剖面的封条15。通过以获得下部侧壁部分17和上部侧壁部分18的 方式提供折叠的圓周折叠16,使各个侧壁14，的高度减小一半。在图 18中显示的泵膜3'的中间位置，折叠16相对于基座体88朝向内部径 向突起，泵膜3'的侧壁部分17、 18在向内的方向上径向收缩。折叠 16位于泵膜3，的内部圓周区域中。上部泵膜3'的封条15位于底座12， 中，底座12，在盖板79和临近盖板79设置的上部基座体88之间。如从图18中看到的那样，两个泵膜3，通过它们分界壁13，的表面 互连，各自的侧壁14，从分界壁13，开始远离彼此延伸。泵膜3，的分界 壁13，的径向外缘区域93通过固定体89的径向外缘区域94而固定。上部泵送室2由分界壁13，朝向底部界定，且由上部泵膜3'的侧 壁14，径向地朝向内部界定。上部泵送室2由上部阀板4，径向地朝向 外部和朝向顶部界定。下部泵送室2由分界壁13，朝向顶部界定，且由下部泵膜3'的侧 壁14，径向地朝向内部界定。下部泵送室2由下部阀板4，径向地朝向 外部和朝向底部界定。泵膜3 ，的径向内缘区域9 5被固定到启动杆9 6 。侧壁14 ，远离泵膜 3'的分界壁13，的所述内缘区域95延伸。启动杆96具有固定部分97， 从而在泵膜3 ，与启动杆96之间提供连接，所述固定部分97被上部和 下部固定环98所环绕。内缘区域95夹在两个固定环98之间，以用于 固定，侧壁14，环绕固定部分97和固定环98。因此，固定部分97和 固定环98位于泵膜3'的中央。固定部分97的中心纵轴线与泵膜3，的 中心纵轴线对准。安装启动杆96，以用于上部安装单元99和下部安装单元100中 的位移，上部安装单元99在突起80的区域中插入盖板79,安装单元 100在凹陷72的区J^或中插入底部元件71。下部泵膜3'的封条15位于底座12，中，底座12，设置在下部基座 体88和临近下部基座体88设置的固定板101之间。固定板101在其中央具有安装开口 102,安装单元103插入安装 开口 102,以用于安装启动杆96。启动杆96的驱动部分104穿过安装 单元103,所述驱动部分104与固定部分97的下端邻接。固定板IOI 在径向方向上具有外部固定突起105,外部固定突起105以使得固定 板101由壳部分69支撑的方式，靠在壳部分69的固定肩部76上。此外，固定板101设置有进口 106，进口 106与进口 7，对准。固 定板101支撑阀板4，和泵膜3'。隔膜输送泵l，"的实际驱动单元位于固定板101的下方。该驱动 单元包括环形线圈45，，环形线圈45，传导性地连接至可控的电流源。 环形线圏45，环绕着^皮启动杆96的驱动部分104穿过的内部空间107。 根据图18，包括两个》兹体109和111、并包括设置于磁体109和111 之间的一段铁部件110的》兹性体108在环形线圈45，的内部空间107 中位于驱动部分104上。驱动单元连同下部阀板4'和下部泵膜3'—起位于壳部分69中。 另一方面，上部阀板4，和上部泵膜3，位于盖部分70中。下面是在图18中显示的中间位置的基础上对隔膜输送泵l，，，的功 能进行的描述。当环形线圈45，被供以电流时，生成作用于》兹性体108 的交变磁场，从而4吏得启动杆96沿其中心纵轴线或中心纵轴线5向上 /向下运动。这还使得两个泵膜3'从内部径向启动，所述泵膜3，通过固 定环98刚性连接到启动杆96。但是在外部，泵膜3'径向固定。当启 动杆96以盖一反79的方向向上运动时，下部泵送室2的容积增加，而 上部泵送室2的容积同时减小到相应的程度。当下部泵送室2的容积 增加时，折叠16在径向方向上从内向外运动，从而使得角度ce变得更 大。因此，折叠16远离中心纵轴线5运动。下部泵送室2增大的容积 使得输送流体通过进口 74、 106、 7'进入下部泵送室2，由于注入的输 送流体，阀元件92相应地从进口 7'上抬起。在这一过程中，出口 8， 被阀元件92关闭。当下部泵送室2的尺寸增加时，上部泵送室2的尺 寸减小。这个减小使得上部泵膜3，的自由折叠16在中心纵轴线5的方 向上径向向内运动。上部泵送室2中的输送流体通过出口 8，,人上部 泵送室2排出，阀元件92通过输送流体而从出口 8'上相应地抬起，输送流体通过出口 112从壳68中排出。具有连接的形状的出口 112是盖 部分70的部件。当上部泵送室2的尺寸减小时，进口7，被阀元件92 关闭。为了完全排出，各个固定体89具有倾斜面10,倾斜面IO起到 分界壁13'的支座的作用。在所描述的运动期间，启动杆96的上端进一步穿入由盖板79的 突起80所限定的腔室中，而磁性体108部分地从环形线圏45 ，的内部 空间107中移出。环形线圈45'的相应启动使得所生成的；兹场的极性翻 转，/人而〗吏得启动杆96在底部元件71的方向上向下运动。相应地适 用以上的描述。因此，上部泵送室2的尺寸增加，而下部泵送室2的 尺寸减小。当上部泵送室2的尺寸增加时，输送流体通过开口 81和7， 进入上部泵送室2， ^v而再次启动阀元件92。同时，上部泵送室2中 的输送流体通过出口 8'和出口 112从壳68中排出。当启动杆96向下 运动时，^磁性体108向凹陷72中运动。环形线圈45，和磁性体108形成了振荡的振动驱动，所述振动驱动 操纵泵膜3，，从而实现上述过程。与之前的实施方案相比，本实施方案的泵膜3'通过位于泵膜3，的 侧壁14内的固定环98、从侧部、在内部启动。分界壁13，在径向方向 上乂人内部向分界壁3'施力，从而启动泵膜3'。隔膜输送泵i、 r、 r，、 r，，可通过特别节约成本的方式生产。此外，泵送室2与外界隔绝地密封。这是因为各个泵送室2仅由泵膜3、 3'和阀板4、 4，所限定。另一方面，传统的隔膜泵通常需要阀板、柱形 膜、以及与阀板相对设置的关闭元件。因此，膜必须以流体密封的方 式附接到阀板和关闭元件。
权利要求
1.用于输送流体的输送泵，包括a)至少一个阀板(4；4’)；b)至少一个泵膜(3；3’)，其能够相对于所述阀板(4；4’)移动，以用于输送所述输送流体，所述泵膜(3；3’)i)以流体密封的方式附接到所述至少一个阀板(4；4’)，同时与所述至少一个阀板(4；4’)共同限定至少一个泵送室(2)，并且ii)具有至少一个自由折叠(16)，以用于改变所述至少一个泵送室(2)的容积，所述折叠(16)在所述至少一个泵膜(3；3’)的至少一个圆周区域上延伸；c)至少一个进口(7；7’)，其设置在所述至少一个阀板(4；4’)内，以用于将所述输送流体引导进入所述至少一个泵送室(2)中，以及d)至少一个出口(8；8’)，其设置在所述至少一个阀板(4；4’)内，以用于将所述输送流体从所述至少一个泵送室(2)中引导出来。
2. 根据权利要求1所述的输送泵，其特征在于，所述至少一个泵 膜(3; 3，)具有圆形的外部形状。
3. 根据权利要求1或2所述的输送泵，其特征在于，所述至少一 个自由折叠(16)在所述至少一个泵膜(3; 3，)的整个圓周上延伸。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的输送泵，其特征在于，所述 至少一个自由折叠(16)位于所述至少一个泵膜(3; 3，)的侧壁(14; 14，)内。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的输送泵，其特征在于，所述 至少一个阀板(4)具有外缘区域(11)，所述至少一个泵膜(3)以流体密封的方式附接到所述外缘区域(11)。
6. 根据权利要求5所述的输送泵，其特征在于具有中心纵轴线 (5)，所述至少一个自由折叠(16)在径向方向上突起并超过所述外缘区域(11 )。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的输送泵，其特征在于，所述 至少一个自由折叠(16)为所述至少一个泵膜(3; 3，)限定出至少一 个折线。
8. 根据权利要求7所述的输送泵，其特征在于，所述折线使得所 述侧壁(14; 14，)折叠。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的输送泵，其特征在于，所述 至少一个泵膜(3; 3，)进一步包括分界壁(13; 13，)，以用于在轴 向上界定所述至少一个泵送室(2)。
10. 根据权利要求9所述的输送泵，其特征在于，所述分界壁(13; 13，)与所述侧壁(14; 14，)邻接。
11. 根据权利要求9所述的输送泵，其特征在于，所述至少一个 泵送室(2 )由阀板(4; 4，)、侧壁(14; 14，)和分界壁(13; 13，) 限定。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的输送泵，其特征在于具有 两个阀板(4; 4，)，所述两个阀^反(4; 4，)和所述至少一个泵膜(3; 3，)限定出两个泵送室(2)。
13. 根据权利要求12所述的输送泵，其特征在于，各个泵送室(2) 均由侧壁(14; 14，)和分界壁(13; 13，)限定。
14. 根据前述权利要求中任一项所述的输送泵，其特征在于，所述分界壁(13; 13，)是可启动的，以用于所述至少一个泵膜(3; 3，) 相对于所述至少一个阀板(4; 4，)的相对移动。
15. 根据权利要求14所述的输送泵，其特征在于，所述至少一个 泵膜(3)与所述至少一个阀板(4)之间的相对移动是由侧部外力引 起。
16. 根据权利要求1至4和7至14中任一项所述的输送泵，其特 征在于，所述至少一个泵膜(3，)与所述至少一个阀板(4，)之间的 相对移动是由侧部内力引起。
17. 根据权利要求16所述的输送泵，其特征在于，所述至少一个 自由折叠(16)径向地突起并超过所述至少一个阀板(4，)的内缘区 域。
18. 才艮据权利要求16或17所述的输送泵，其特征在于，启动元 件(96)穿过所述至少一个泵膜(3，)，以用于启动所述至少一个泵 膜(3，)。
19. 根据权利要求18所述的输送泵，其特征在于，所述侧壁(14，) 延伸至临近于所述启动元件(96)，并环绕所述启动元件(96)。
20. 用于具有至少一个泵送室(2)的输送泵的泵膜，所述泵膜包 括至少一个自由折叠(16)，以用于改变所述至少一个泵送室(2)的 容积，所述至少一个自由折叠(16)在至少一个所述泵膜(3; 3')的 至少一个圓周区域上延伸。
全文摘要
一种用于输送流体的输送泵，包括至少一个阀板(4)；至少一个可启动的泵膜(3)，其以流体密封的方式附接到所述至少一个阀板(4)，以用于输送所述输送流体，所述泵膜(3)与所述至少一个阀板(4)一起限定出至少一个泵送室(2)，所述泵膜(3)具有至少一个自由折叠(16)，所述至少一个自由折叠(16)在所述至少一个泵膜(3)的至少一个圆周区域上延伸，以用于改变所述至少一个泵送室(2)的容积；至少一个进口(7)，其设置在所述至少一个阀板(4)内，以用于将所述输送流体引导进入所述至少一个泵送室(2)中；以及至少一个出口(8)，其设置在所述至少一个阀板(4)内，以用于将所述输送流体从所述至少一个泵送室(2)引导出来。
文档编号F04B43/02GK101245775SQ20081000824
公开日2008年8月20日 申请日期2008年2月14日 优先权日2007年2月14日
发明者奥特文·恩斯特·特劳斯尼, 贡特尔·埃里希·施密德 申请人:加德纳·丹佛·托马斯股份有限公司