多级的隔膜抽吸泵的制作方法

专利名称：多级的隔膜抽吸泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多级的隔膜抽吸泵，其包括至少两个泵室，所述泵室分别具有一 个具有至少一个进入阀的流体进口和一个具有至少一个排出阀的流体出口 ；以及包括一个 连接各泵室的流体进口的抽吸管道，其中彼此相继的各泵室分别经由至少一个连接管道相 互连接成，使得隔膜泵在达到/超过在抽吸管道中的一压差时从其各泵室的并联工作的操 作转到这些泵室的至少也串联工作的操作，并且在所述至少一个连接管道的流入和流出区 域内中间连接至少一个朝向后续的泵级打开的止回阀。
背景技术：
在将例如高压消毒锅抽成真空时，一方面要求大的输送功率，另一方面要求好的 最终真空(Endvakuum)。大的输送功率通过各头部的并联连接实现，好的最终真空通过多级 的操作、亦即通过串联连接实现。在许多应用中，特别在实验室范围内需要较低的、只能用 多级的装置达到的最终压力。由WO 2004/088138已知一种微型真空泵，该微型真空泵具有两个通过各一个摆 振的泵隔膜限定的泵室。每个所述泵室具有一个具有一进入阀的流体进口和一个具有一排 出阀的流体出口，其中设有一个连接各泵室的流体进口的抽吸管道和一个连接各流体出口 的压力管道。这两个泵室经由一个连接管道相互连接成，使得上述微型真空泵在达到和超 过在抽吸管道中的一规定的压差时从其各泵室的并联工作的操作转到这些泵室的串联工 作的操作。不仅在连接管道的流入区域内而且在流出区域内分别中间连接有一个朝向后续 的泵级打开的止回阀。为了降低与该已知隔膜抽吸泵的制造相关联的费用，中间连接在连 接管道中的各止回阀具有能与两个泵室的进入阀和排出阀比拟的尺寸。与此相应地，连接 管道的设置在止回阀之一与相邻的泵室之间的管道部分也可比较大地确定尺寸。为了在泵 过程的开始阶段仍然能首先经由并联连接的进入阀和排出阀引导流体流，在连接管道中中间 连接有一节流阀，该节流阀只在达到一相应的压力差和减小的泵功率时才失去其节流作用。在抽吸过程开始时，该已知的微型真空泵采取其各泵室的并联工作的配置，因为 设置在连接管道中的节流阀使系统由于在空气循环中的仍缺少的阻碍而能在开始时较容 易并联工作地构成。一旦该并联工作的配置进入最终真空的范围并且在抽吸管道中的压力 差由此达到最大值，流体就可多倍地流过处于连接管道中的节流阀，从而它同时也被配置 到其各泵室的串联的操作，以便现在达到最大可能的最终真空。但不利的是，该已知的隔膜泵的各止回阀具有能与进入阀和排出阀比拟的尺寸， 并且连接管道的设置在各止回阀之间的管道部分具有相应大的管道净横截面，从而在这些 管道部分中产生相应大的不利的空间，该空间对已知的隔膜抽吸泵的可达到的最终真空产 生不利的作用并且消极地影响在并联的与串联的操作方式之间的转换点。

发明内容
因此目的特别是在于，提供一种开头所述型式的多级的隔膜抽吸泵，该多级的隔膜抽吸泵与上述现有技术相比允许在尽可能短的时间内产生尽可能高的最终真空，其中力 求接近最佳的转换点。该目的的按照本发明的解决方案特别是在于，设置在连接管道的流入和流出区域 内的各止回阀与各泵室的进入阀和排出阀相比构成为较小的，并且这些止回阀分别配设连 接管道的一个朝向相邻的泵室打开的管道部分，该管道部分具有与进入阀和排出阀相比较 小的管道净横截面。按照本发明的隔膜泵在将其各泵室相互连接起来的所述至少一个连接管道中不 仅在流入侧而且在流出侧具有止回阀，这些止回阀与这些泵室的进入阀和排出阀相比被显 著较小地确定尺寸。由于这些止回阀的可移动的阀体因而也具有较小的可移动的质量并且 相应地可以较快地作出反应，所以显著有助于接近在并联的与串联的操作方式之间的最佳 转换点。由于该连接管道只在最佳转换点的范围内才变成有效的，并且由于各连接管道在 该泵阶段中只须完成较小的输送量，所以可以将各连接管道的净横截面与抽吸管道和压力 管道相比构造成较小的。这也允许将设置在所述至少一个连接管道中的各止回阀构造成具 有与抽吸阀和压力阀相比很小的通流横截面和相应小的直径。因此，各止回阀由于其可移 动的阀体或关闭体的小的质量在抽吸阀和压力阀关闭时可以快速地作出反应，并由此防止 按照本发明的隔膜泵在压力差的过渡范围内不输送或仅不足地输送。由于各止回阀分别配 设一个通向相邻泵室的管道部分，该管道部分与进入阀和排出阀相比具有显著较小的管道 净横截面，所以可以将在一个止回阀与相邻的泵室之间留下的不利的空间保持如此之小， 以致产生很低的最终真空也是可能的。因此，按照本发明的隔膜泵允许以较简单的技术措 施在尽可能短的时间内产生尽可能低的最终真空。在此优选一实施形式，在该实施形式中各止回阀分别配设连接通道的一个与相邻 的泵室连接的管道部分，该管道部分与进入阀和排出阀相比尺寸确定成，使得这些管道部 分构成与此相比较小的不利的空间。特别有利的是，各止回阀尺寸确定成和/或设计成，使得在泵过程的开始阶段中 进入阀和排出阀工作，并且在该泵过程的后续的阶段、优选大致在最佳的转换点各止回阀 被激活。为了在开始高的输送功率时将抽吸管道和压力管道中的流动损失保持得尽可能 低，有利的是，抽吸管道和/或压力管道与所述至少一个连接管道相比具有较大的管道净 横截面。由于流过连接管道的小的输送流量，出于空间原因同样有利的是，将其管道横截 面构造成较小的。在此也有可能，各排出阀必要时在中间连接至少一个消声器的情况下构成为朝向 大气打开的。在这样的实施形式中避免连接各排出阀的压力管道。为了优化设置在各连接管道中的各止回阀的反应时间，有利的是，各止回阀分别 具有一个阀盘作为阀体或关闭体，并且压差的触发向串联操作方式变换的压力范围能通过 确定盘直径和/或协调阀盘的质量来预先选择或确定。为了产生对于切换各阀需要的尽可能高的压差，符合目的的是，配设于相继的泵 级的各隔膜关于其抽吸运动和排出运动被相互错开地确定节拍(taketen)。在此，按照本发明的一优选的实施形式规定，配设于相继的泵级的各隔膜关于其抽吸运动或排出运动被相互错开180°地确定节拍。当在每个连接管道中中间连接两个止回阀，其中一个设置在流入侧而另一个设置 在流出侧时，则还可以附加地减小在各泵级之间的不利的空间。按照本发明的隔膜泵并不限于两级的实施形式，而是也可以具有多于两个泵级并 且特别构成为三级的或任何其他更多级的。在此有利的是，各至少一个进入阀、一个排出阀 和一个止回阀通入第一泵级和最后一个泵级，和/或各至少一个进入阀、一个排出阀和两 个止回阀通入其余的或中间的泵级。


由权利要求书和附图得出按照本发明的其他的实施形式。以下借助优选的实施例 还要更详细地描述本发明。其中图1示出一多级的隔膜抽吸泵的示意示出的配置，该抽吸泵具有多个泵室，这些 泵室能从开始并联工作的操作方式实际上自动地转换到串联工作的操作方式，图2示出一同样在示意图中示出的隔膜抽吸泵，但该隔膜抽吸泵在这里构成为四 级的，图3示出在图1和2中示出的多级的隔膜抽吸泵之一与单头的隔膜泵相比的、关 于所达到的最终真空示出的输送功率或抽吸能力，以及图4示出在图1或2中所示的多头隔膜抽吸泵的第一泵级在一设置在流体出口中 的压力阀和一设置在连接管道中的止回阀的区域内的纵剖视图。
具体实施例方式图1中示出一多级的隔膜抽吸泵10。该隔膜抽吸泵10具有至少两个、在这里特别 是三个泵室HpH2和H3。泵室HpH2和H3分别具有一个具有至少一个进入阀SV1、SV2或SV3 的流体进口和一个具有至少一个排出阀DV1、DV2或DV3的流体出口。隔膜抽吸泵10具有 一连接各泵室Hp H2和H3的流体进口的抽吸管道A和一连接各流体出口的压力管道B。在 此，彼此相继的泵室HpH2和H3分别经由至少一个连接管道Cl或C2相互连接成，使得隔膜 抽吸泵1在达到和特别是在超过在抽吸管道A中的一压差时从其泵室HpH2和H3的并联工 作的操作转到这些泵室Hp H2和H3的串联工作的操作。在图1中显示，将分别彼此相继的各泵室相互连接起来的连接管道Cl和C2具有 与抽吸管道A和压力管道B相比较小的管道净横截面。此外，由图1变得明显的是，在所述 至少一个连接管道C1、C2中中间连接有至少一个朝向后续的泵级氏為和氏打开的止回阀。 在图1所示的泵实施形式中，在每个连接管道Cl和C2中分别中间连接有两个止回阀RV1、 RV2或RV3、RV4，其中一个止回阀设置在流入侧而另一个设置在流出侧。在图1中所示的隔 膜抽吸泵10在其至少一个将相继的泵级氏、H2和H3相互连接起来的连接管道Cl、C2中具 有至少一个止回阀RV1、RV2或RV3、RV4。由此，将不利的空间最多限于连接管道Cl或C2的 直到止回阀留下的部分区域。由于所述至少一个止回阀RVl、RV2或RV3、RV4使得在连接管 道Cl或C2中不需要节流阀，所以抵抗在输送潮湿的蒸汽时不希望的降低功率的凝聚物形 成。由于连接管道Cl和C2只在最终真空的范围内才变成有效的并且由于连接管道Cl和 C2在该泵阶段中只须完成较小的输送量，所以可以将这些连接管道Cl和C2的净横截面与抽吸管道A和压力管道B相比构造成较小的。这也允许将设置在连接管道Cl或C2中的止 回阀RVU RV2或RV3、RV4构造成具有与抽吸阀SV1、SV2、SV3和压力阀DV1、DV2、DV3相比 很小的通流横截面和相应小的直径。因此，所述至少一个止回阀由于其可移动的阀体或关 闭体的小的质量在抽吸阀和压力阀关闭时可以快速地作出反应，并由此防止隔膜泵1在压 力差的过渡范围内不输送或不足地输送。隔膜泵10因此以较简单的技术措施允许在尽可 能短的时间内产生尽可能高的最终真空。隔膜泵10在将泵室Hp H2和H3相互连接起来的连接管道Cl和C2中不仅在流入 侧而且在流出侧具有止回阀RV1、RV2或RV3、RV4，这些止回阀与这些泵室的进入阀SVl、 SV2、SV3和排出阀DV1、DV2、DV3相比被显著较小地确定尺寸。由于这些止回阀RV1、RV2、 RV3和RV4的可移动的阀体因此也具有较小的可移动的质量并且与此对应地可以较快地作 出反应，所以显著有利于接近在并联的与串联的操作方式之间的最佳转换点。此外，各止回 阀分别配设一个通向相邻泵室Hp H2和H3的管道部分，该管道部分与进入阀和排出阀相比 具有显著较小的管道净横截面。由此可以将在泵室氏、H2和H3与止回阀RV1、RV2、RV3或 RV4之一之间留下的不利的空间保持得如此之小，使得产生较低的最终真空也是可能的。在并联连接中，各头部共同经由管道A抽吸并且共同经由管道B排出。在达到最终 真空范围时在单级压缩中产生在B-DV1、B-DV2、A-SV2、A-SV3之间的压力差。由此，阀DV1、 DV2、SV2和SV3作为止回阀工作并且关闭通流。各头部由此串联连接。现在，气流经由A-SV1-RV1 -C 1-RV2-RV3-C2-RV4-DV3-B 实现。由图1和2的比较变得明显的是，隔膜抽吸泵不仅可构成为两级或三级的，而且 也可具有多于三个泵级。在图2中示出一个四级的隔膜抽吸泵，包括四个泵室Hp H2、H3和 H40在图2中所示的隔膜抽吸泵10的各泵室HpHyHyH4也分别具有一个具有至少一个进 入阀SVl、SV2、SV3或SV4的流体进口和一个具有至少一个排出阀DVl、DV2、DV3或DV4的 流体出口。泵室H^ H2、H3、H4的流体进口经由一抽吸管道A连接，而泵头H^ H2、H3> H4的流 体出口构成为相对于大气打开的，从而可以放弃一连接各流体出口的压力管道B。在此符合 目的的是，将泵头HpHyHyH4的各流体出口分别引导经过一个消声器G。彼此相继的泵室 HpHyH^H4分别经由一个连接管道C1、C2、C3相互连接成，使得图2中的隔膜抽吸泵10在 达到和特别是在超过在抽吸管道中的一压差时从其泵室Hp H2, H3, H4的并联工作的操作转 到这些泵室Hp H2、H3、H4的串联工作的操作。在此，在将彼此相继的泵室H” H2、H3> H4相互 连接起来的连接管道C1、C2、C3中不仅在进入侧而且在排出侧分别中间连接有一个止回阀 RV1、RV2、RV3、RV4、RV5、RV6。在图2中通过虚线示出，隔膜抽吸泵10也可以具有多于四个泵室HpHyHyHpH5tj在图3中示出图1和2示出的隔膜抽吸泵10关于所达到的真空的输送功率或抽 吸能力。实线表明一个单头的泵的在可达到的最终真空中有限的抽吸能力，而通过点划线 说明并联连接的各泵室与此相对地虽然不是在可达到的最终真空中、而是在输送功率方面 有所区别。如果一个多头的隔膜抽吸泵的各泵室串联连接，抽吸能力就可与一个单头的隔 膜泵相比拟，但串联连接的各泵室可达到显著较低的最终真空(参见图3中的虚线)。现在，图1和2中所示的隔膜泵在泵过程的开始阶段中遵循并联连接的各隔膜头 部的曲线延伸(点划线)，以便在最佳的、可通过各止回阀的阀尺寸和阀质量的设计来控制 的转换点OS转到串联连接的隔膜抽吸泵的曲线延伸。对此，在图1和2中所示的隔膜抽吸泵10的突出之处在于，它们在极短的时间内达到最低可能的最终真空。在图4中示出一可与图1或2比拟的多头的隔膜抽吸泵的第一泵级Hp未示出在 该剖面之外设置的流体进口，然而可清楚地看到中间连接在流体出口中的排出阀DVl和设 置在连接管道Cl中的止回阀RV1。由阀DVl和RVl的比较变得明显的是，在这里设置在连 接管道Cl的流入区域内的止回阀RVl与各泵室的进入阀和排出阀相比构成为较小的，并且 连接管道Cl的一个朝向相邻的泵室H1打开的管道部分La配设于该止回阀RV1，该管道部 分具有与进入阀和排出阀相比较小的管道净横截面。由于连接管道Cl只在最佳转换点的 范围内才变成有效的，并且由于连接管道Cl在该泵阶段中只须完成较小的输送量，所以可 以将该连接管道Cl的净横截面与抽吸管道和压力管道相比构造成较小的。这也允许，在某 些情况下将设置在连接管道Cl中的止回阀RVl构造成具有与抽吸阀和压力阀相比很小的 通流横截面和相应小的直径。由此，止回阀RVl由于其盘形的阀体或关闭体的小的质量在 抽吸阀和压力阀关闭时也可快速地作出反应。由于管道部分La与进入阀和排出阀相比具 有显著较小的管道净横截面，所以可以将在止回阀RVl与相邻的泵室H1之间留下的不利的 空间保持得如此之小，以致产生很低的最终真空也是可能的。通向相邻泵室H1的管道部分 La具有较小的管道净横截面，而设置在止回阀RVl与RV2之间的管道部分Lb必要时也可具 有较大的管道横截面。在图4中所示的实施例中，管道部分La和Lb具有较小的管道净横截面。
权利要求
多级的隔膜抽吸泵，包括至少两个泵室，所述泵室分别具有一个具有至少一个进入阀的流体进口和一个具有至少一个排出阀的流体出口；以及包括一个连接各泵室的流体进口的抽吸管道，其中彼此相继的各泵室分别经由至少一个连接管道相互连接成，使得隔膜泵在达到/超过在抽吸管道中的一压差时从其各泵室的并联工作的操作转到这些泵室的至少也串联工作的操作，并且在所述至少一个连接管道的流入和流出区域内分别中间连接至少一个朝向后续的泵级打开的止回阀；其特征在于，设置在连接管道的流入和流出区域内的各止回阀与各泵室的进入阀和排出阀相比构成为较小的，并且这些止回阀分别配设连接管道的一个朝向相邻的泵室打开的管道部分，该管道部分具有与进入阀和排出阀相比较小的管道净横截面。
2.按照权利要求1所述的隔膜抽吸泵，其特征在于，各止回阀尺寸确定成和/或设计 成，使得在泵过程的开始阶段中进入阀和排出阀工作，并且在泵过程的后续的阶段中、优选 大致在最佳的转换点各止回阀被激活。
3.按照权利要求1或2所述的隔膜抽吸泵，其特征在于，各止回阀分别配设所述连接通 道的一个与相邻的泵室连接的管道部分，该管道部分与进入阀和排出阀相比尺寸确定成， 使得这些管道部分构成与此相比较小的不利的空间。
4.按照权利要求1至3之一项所述的隔膜抽吸泵，其特征在于，抽吸管道和/或压力管 道与所述至少一个连接管道相比具有较大的管道净横截面。
5.按照权利要求1至4之一项所述的隔膜抽吸泵，其特征在于，各排出阀必要时在中间 连接消声器的情况下构成为朝向大气打开的。
6.按照权利要求1至5之一项所述的隔膜抽吸泵，其特征在于，各止回阀分别具有一个 阀盘作为阀体或关闭体，并且压差的触发向串联操作方式变换的压力范围能通过确定盘直 径和/或协调阀盘的质量来预先选择或确定。
7.按照权利要求1至6之一项所述的隔膜抽吸泵，其特征在于，配设于相继的泵级的各 隔膜关于其抽吸运动和排出运动被相互错开地确定节拍。
8.按照权利要求1至7之一项所述的隔膜抽吸泵，其特征在于，配设于相继的泵级的各 隔膜关于其抽吸运动或排出运动被相互错开180°地确定节拍。
9.按照权利要求1至8之一项所述的隔膜抽吸泵，其特征在于，各至少一个进入阀、一 个排出阀和一个止回阀通入隔膜抽吸泵的第一泵级和最后一个泵级，和/或各至少一个进 入阀、一个排出阀和两个止回阀通入其余的或中间的泵级。
全文摘要
本发明涉及一种多级的隔膜抽吸泵，包括至少两个泵室，所述泵室分别具有一具有至少一个进入阀的流体进口和一具有至少一个排出阀的流体出口；以及包括一连接各泵室的流体进口的抽吸管道，其中彼此相继的泵室分别经由至少一个连接管道相互连接成，使得隔膜泵在达到/超过在抽吸管道中的一压差时从其各泵室的并联工作的操作转到这些泵室的至少也串联工作的操作，并且在所述至少一个连接管道的流入和流出区域内分别中间连接至少一个朝后续的泵级打开的止回阀。对于按照本发明的隔膜抽吸泵特征在于，设置在连接管道的流入和流出区域内的止回阀与泵室的进入阀和排出阀相比构成较小的并且这些止回阀分别配设连接管道的一朝相邻泵室打开的管道部分，该管道部分具有与进入阀和排出阀相比较小的管道净横截面。
文档编号F04B37/14GK101883924SQ200880118489
公开日2010年11月10日 申请日期2008年11月11日 优先权日2007年12月1日
发明者E·豪泽, E·贝克尔 申请人:凯恩孚诺尔贝格有限公司