隔膜泵的制作方法

本发明涉及一种隔膜泵，具有泵室，该泵室通过入口阀与吸入室连接，通过排出阀与排出室连接。本发明还涉及一种利用隔膜泵输送流体的装置。

背景技术：

在de10117531a1和de202006020237u1中公开了隔膜泵，其具有基本上与驱动器连接的泵头。泵头具有多个、例如四个泵室，每个泵室分别通过泵膜片相对于驱动器室密封。在此，相应的泵膜片通过对应的泵元件与设置在驱动器室中的摆动片(taumelscheibe)连接。通过摆动片的摆动运动使泵膜片进行周期性的轴向摆动的抽吸运动。摆动片位于与驱动器连接的驱动器轴的驱动器销(antriebszapfen)上。在此驱动器销相对于驱动器轴的纵轴线倾斜，并通过球轴承与摆动片连接。在根据de10117531a1和de202006020237u1的隔膜泵中，排出室居中设置，吸入室与排出室同心地围绕排出室设置。

在ep3327287a1中已知一种具有至少一个泵室的隔膜泵。泵室通过入口阀与吸入室连接，通过排出阀与排出室连接，其中，入口阀具有可由入口阀体关闭的入口开口，排出阀具有可由排出阀体关闭的排出开口。开出开口环绕入口开口，或者入口开口环绕排出开口。

隔膜泵尤其是应用在化学、医药和生物技术领域中，其中待输送的介质非常昂贵，因此希望在泵送过程之后在隔膜泵中尽可能没有或仅有少量残留的输送介质。此外，在没有空气夹杂物的情况下用流体完全填充这种隔膜泵对于泵送性能来说是有利的。

de10117531a1和de202006020237u1中公开的隔膜泵的已被证实的缺点是，其具有中央的排出室，这导致由于与吸入室同心设置的、位于外侧的排出室使得在泵送过程结束后有较大量的残留输送介质留在吸入室内。此外，大部分空气残留在泵的上泵室内，这通常对输送稳定性(脉动)以及泵送功率产生负面影响。ep3327287a1中公开的隔膜泵的同样已被基本上证实的缺点是，环绕入口开口的排出开口或环绕排出开口的入口开口的设置使得对隔膜泵的实施的要求较高，尤其是对与入口阀连接的各个吸入室的实施要求较高。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于对已知的隔膜泵就残留排空和/或泵室排气方面进行改进，以提供一种更简单的结构和/或一种简单的设计。

本发明目的通过独立权利要求的对象实现。有利的实施方式在从属权利要求以及此处随后的说明书中呈现。

本发明基于以下基本思想，更有效地选择泵室中两个排出阀和一个入口阀的位置，以改进对泵室的残留排空和/或排气，同时还使结构更简单。本发明首次认识到，当两个排出阀和入口阀分别设置在任意三角形的角上时，则除了设置入口阀外还设置两个排出阀会使结构更简单。迄今为止都假设通过例如使排出开口环绕入口开口使排出开口与入口开口在空间上直接相关是必要的。但本发明打破了排出阀与入口阀错开设置不能改进隔膜泵的偏见。本发明主要基于泵室的入口阀和两个排出阀的特殊设置，而不是入口开口/排出开口的设置，使得在泵送过程结束后被输送介质的残余量以及泵室中残留的空气减少甚至完全被排空。排出阀中的一个可以相对于重力加速度的方向布置在泵室的上部区域内，另一个排出阀可以相对于重力加速度的方向布置在泵室的下部区域内。在此入口阀相对于相应泵室的排出阀错开地设置，从而可以有利地放置排出阀。例如，入口阀可以设置在两个排出阀中下部的排出阀的旁边或一侧。除了能够使隔膜泵尤其是自动地最大程度地排空和/或排气外，隔膜泵的更简单的构造还可以改善流量分配。

根据本发明的一个方面，隔膜泵具有至少一个泵室，其中，该泵室通过入口阀与吸入室连接，通过两个排出阀与排出室连接，其中，入口阀具有入口开口，该入口开口能够通过入口阀体封闭。每个排出阀具有排出开口，排出开口能够通过相应的排出阀体封闭，其中，两个排出阀和入口阀在横向于泵室的纵轴线的投影平面上的投影中形成三角形。通过将入口阀与两个排出阀错开地设置，可以优化泵室的定位。特别是可以独立于入口阀在泵室中的设置将一个排出阀设置在泵室的下部区域中，将另一个排出阀设置在泵室的上部区域中。入口阀可以设置在泵室的下部区域中。入口阀可较两个排出阀更接近于隔膜泵的中心轴线设置。在此两个排出阀和入口阀的设置可以使隔膜泵的结构更简单。通过将两个排出阀和入口阀设置成三角形，使得两个排出阀中的每一个与泵室的入口阀的直线连接线在横向于纵轴线的投影平面中的投影彼此间具有不等于0度的角，在此投影平面与纵轴线具有一个共同的点。

在本说明书中，隔膜泵的“中央轴线”或“中心轴线”的概念包括基本上横向于前板、阀板和/或端板延伸的轴线(中央轴线或中心轴线可以基本上平行于前板、阀板和/或端板的法线延伸)并基本上可以居中地设置在其中一个板的中心。在一优选实施方式中，中央轴线或中心轴线可居中地通过入口、尤其是设置在前板中央的入口延伸。

在本说明书中，泵室“纵轴线”的概念包括轴线、尤其是横向于阀板(基本上平行于阀板的法线)延伸的轴线。在此，该纵轴线基本上设置在泵室的中央、特别是基本上在泵隔膜的中央。泵室的纵轴线基本上平行于隔膜泵的中心轴线或中央轴线延伸。

根据本发明的第二方面，隔膜泵具有至少一个泵室，其中，该泵室通过入口阀与吸入室连接，通过两个排出阀与排出室连接。其中，入口阀具有入口开口，该入口开口可以通过入口阀体封闭，以及每个排出阀具有排出开口，排出开口可以通过相应的排出阀体封闭。泵室设有两个排出阀。连接相应的相邻排出阀的直线连接线在横向于泵室的纵轴线的投影平面上的投影与入口阀不相交。可能的是，尽管每个泵室设有两个排出阀，也可以将排出阀与入口阀相对应，使得得到排出阀与入口阀的对应布置，其中，通过使入口阀组合在一个共同的吸入室中和/或使排出阀组合在一个共同的排出室中，使得除了要实现的残余排空、泵室排气以及输送稳定性和泵功率外，还能够就与入口阀和排出阀流体连接的吸入室或排出室而言实现更简单的结构。

根据本发明的第三方面，隔膜泵具有至少两个泵室，其中，每个泵室分别通过相应的入口阀与相应的吸入室连接，分别通过两个排出阀与排出室连接。每个入口阀具有入口开口，该入口开口可以通过相应的入口阀体封闭；每个排出阀具有排出开口，排出开口可以通过相应的排出阀体封闭。入口阀设置在共同的吸入室内。由此简化了设计和/或构造，特别是在模块化构造的隔膜泵中可以尝试使用迄今已在隔膜泵中使用的板。由此可以实现，仅通过改变泵室的排出阀和/或入口阀的布置就可以实现改善残留排空、排气和/或脉动，而不必改变构成吸入室和/或排出室的板。此外，相对于设有多个吸入室而言，对一个吸入室进行密封的开销要小得多。在一特别优选的实施方式中，吸入室可基本上设置在中央。

以上所述的本发明的各个方面可以自由进行组合并由此得到更多的改进。

隔膜泵具有一个泵室，优选具有两个泵室，尤其优选具有三个、四个或更多泵室。一个或多个泵室尤其优选可以是周期性的，特别是周期性地通过外力而使泵室的容积改变。特别优选的是，腔室容积的至少一个壁由膜片构成，该膜片优选由一种或多种弹性材料制成，例如塑料、橡胶、弹性体、硅树脂等材料，其中尤其是还可以包括一种或多种用于提高稳定性和耐用性的复合材料。如果由膜片构成的壁实施为能够完全挤压出用于形成泵室的空间，则可以相对于要保持的泵室最大容积来确定泵室的尺寸，该最大容积恰好相当于泵冲程内计划泵送的流体的容积。但是也可考虑能够改善例如流动特性、隔膜泵的效率或生产成本的(明显)更大的泵室。

在本说明书的范围内，阀体尤其是可以通过弹性的膜片构成，弹性膜片通常在适当施加的压力差下至少部分地释放与阀体相对应的阀开口。作为用于阀体的材料例如也可以是金属，但尤其还可以是塑料、橡胶、弹性体、硅树脂等，它们尤其是还可以包括一种或多种复合材料或由复合材料构成。当在相反方向上施加有压力差时，阀体封闭阀开口和/或设有弹簧元件，其作用于阀体上并在阀体关闭阀开口的关闭位置之外的位置上将阀体预紧(vorspannen)到关闭位置。在此，尤其是将膜片理解为主要具有弹性和/或回弹特性的板，其中，弹性和/或回弹特性也可以仅在局部具有，例如在边缘区域中。膜片可以是分区段平坦的，但在一优选的实施方式中，膜片在区段中是弯曲的，其中，膜片密封泵室，被实施为弯曲的区段可与冲程相匹配。此外，阀控制装置可以控制阀的打开和关闭或影响泵送过程的优化。

特别优选地，入口阀和/或排出阀是伞形阀。伞形阀被理解为其阀体由罩(schirm)构成的阀。

在本说明书的范围内，数字的命名包括提供由数字表示的元件确切数目的数量，但也不排除其他相同或相似的元件。例如，如果在说明书中描述了泵室具有两个排出阀，则泵室可以具有恰好两个排出阀，但也可以具有三个、四个或更多的排出阀。对于入口阀来说也是如此。一个泵室可以恰好具有一个入口阀，但是也可以具有两个、三个、四个或更多个入口阀。泵室可以具有不同数目的入口阀和/或排出阀。

在本说明书的范围内，吸入室起到使待泵送的流体保持就绪的作用。入口开口可以直接构成在吸入室的壁中。由此可使隔膜泵的结构紧凑，特别是当在另一优选实施方式中入口开口直接通向泵室时。可以在吸入室和泵室之间设置连接吸入室和泵室的入口通道。由此使得可以更加自由地设计吸入室在隔膜泵中的位置。在一特别优选的实施方式中，吸入室在没有入口通道的中间连接的情况下直接通过入口开口与泵室连接，从而可以省去额外的入口通道。

在本说明书的范围内，排出室用于收集和集束被输送的流体，特别是将它们引导到隔膜泵的中央出口，特别是在有多个泵室和/或排出阀的情况下。排出开口可以直接构成在排出室的壁中。由此可以实现隔膜泵的更紧凑的结构，特别是在另一优选实施方式中排出开口直接通向泵室的情况下。在排出室和泵室之间可以设置连接排出室和泵室的排出通道。由此使得可以更自由地设计在隔膜泵中排出室相对于泵室的位置。在特别优选的实施方式中，排出室通过排出开口直接与泵室连接而没有中间连接的排出通道，这使得隔膜泵的结构更加简化。

在优选的实施方式中，一个排出阀设置在泵室的边缘区域内，一个排出阀设置在泵室的与该边缘区域相对的边缘区域内。由此可以有效地放置排出阀，以实现更好的流体残留排空和排气。一个边缘区域可以是泵室的“上部区域”，另一个边缘区域可以是泵室的“下部区域”。在本说明书的范围内，“上部区域”和“下部区域”包括泵室的两个相对置的边缘区域。“上部区域”在功能上包括排出阀的布置，其中，设有至少一个排出开口，并且尽可能靠近泵室的上边缘设置。方向表示“上”或“上方”是相对于已安装的并处于运行状态的隔膜泵的重力加速度的方向而言的。方向表示“上部”区域描述泵室的在重力加速度方向上与相对的“下部区域”间隔开的边缘区域。排出阀在上部或下部区域中的设置包括将一个或多个与排出阀相对应的排出开口定位在泵室的上部边缘区域或下部边缘区域中的设置。

在一优选实施方式中，入口阀比两个排出阀更接近于隔膜泵的中心轴线地设置。由此可将吸入室居中设置并被排出室所环绕，由此可以实现将排出室相对于重力加速度的方向设置在吸入室的下方，由此可以进一步改善整个隔膜泵的残留排空。

在一优选实施方式中，为泵室设置两个在竖直方向上彼此错开的排出阀。由此实现了排出阀和入口阀设置的可变性，这除了对残留排空、排气和输送稳定性具有有益影响外，还对泵送能力产生影响，并且还使得隔膜泵的结构更简单。在本发明的范围内，竖直方向描述横向于隔膜泵中心轴线或横向于泵室的纵轴线延伸的线，竖直方向尤其可以是平行于重力加速度的轴线，其中，隔膜泵处于已安装且运行就绪状态。

在一优选实施方式中，泵室的入口阀在泵室的横截面中偏心地设置。由此使得可以错位地设置入口阀，这使得能够尽可能自由地选择两个排出阀的设置。本质上讲，可以使入口阀在泵室的一个区域中移位，从而能够更好地定位排出阀，同时还能改进泵室借助排出阀和入口阀与吸入室和排出室的连接。在本说明书的范围内，术语“偏心”包括基本上对应于截面中心和/或截面重心的位置指示，其中，沿隔膜泵的纵轴线观察，如所描述的，入口阀不位于通过截面中心和/或截面的重心的轴线上。

在一优选实施方式中，排出阀设置为圆形的或圆弧段形的。可以将排出阀在阀板上设置为基本上圆形的或圆弧段形的，这使得隔膜泵的制造简化。在一特别优选的实施方式中，排出阀圆形的或圆弧段形的围绕隔膜泵的中心轴线设置。排出阀的圆形的或圆弧段形的设置可以降低排出室构造的开销。通过圆(段)形的设置使得排出室具有旋转不变性。

在一优选的实施方式中，隔膜泵设有多于一个泵室，其中，泵室的入口阀和两个排出阀的设置关于围绕隔膜泵中心轴线小于360°的角度基本上具有旋转不变性。当采用多个泵室时，则可以实现旋转不变性，这使得除了实现简单的结构或简单的构造外，还能实现隔膜泵的简单操作或简单组装。例如，可以设置360°/泵室数量的旋转不变性。

在一优选的实施方式中，将排出室构成为环形的。这使得可以构造结构简单的隔膜泵，特别是可以使排出室环绕吸入室并使对排出室的密封尽可能仅限于一个腔室。特别是在有两个或更多泵室的情况下，可以设置一个共同的排出室和一个共同的吸入室，其中，排出室环绕吸入室并且没有排出室的区域设置在两个吸入室之间。排出室和/或吸入室的形状可以是简单的形状。

在一优选的实施方式中，泵室的截面至少具有一个在侧壁上基本上为直的区段。由此使得与完全弯曲的侧壁相比能够增大泵室。尽管完全弯曲的侧壁在上部或下部区域中为排出阀提供了直接的位置布置，其中入口阀位于泵室的最高点，另一排出阀位于最低点，空气聚集在此或流体流入于此，但是在直的区段的情况下也可以成功排气或排空残留。尽管完全弯曲的侧壁具有令人印象深刻的形状，但是通过设置侧壁的直的区段，特别是在上部和/或下部区域中设置直的区段能够利用偏移的设置实现泵室的扩大。

在一优选的实施方式中，设有多个泵室，并且它们以按照行和列的栅格来布置。在此，泵室还可以设计成不同的高度。通过泵室的栅格形的布置可以实现泵室的基本上上、下和并排布置，其中，入口阀可以偏离中心区域，以便能够有效地定位两个排出阀。

本发明还涉及一种利用在本说明书中和/或权利要求中描述的隔膜泵来输送流体的装置，其中，泵头设有驱动器室和驱动器，泵室借助泵隔膜相对于驱动器室被密封。如果设有两个或更多泵室，则这些泵室可以分别借助泵隔膜相对于驱动器室被密封。在一优选的实施方式中，泵隔膜可以通过对应的泵元件设置为进行周期性的轴向泵送运动。

在本说明书的范围内，术语“排出开口”不仅描述单个开口，而是还表示彼此相邻的单个开口的总和。根据一优选的实施方式，排出开口被划分为多个相对于横向于泵室纵轴线的投影平面彼此间隔开的排出开口区段。优选一个排出阀的排出开口区段可以圆形的或圆弧段形地设置。在一优选的实施方式中，排出开口区段与排出阀的关联性通过使排出开口区段由一个共同的阀体封闭来实现。排出开口或排出开口区段可以在排出开口或一个排出阀的排出开口区段所在的区域延伸的方向上延伸，该区域基本上相当于泵室宽度和/或高度的1/5至1/3。由此可以实现高的泵流通量。

在本说明书的范围内，术语“入口开口”不仅指单个开口，而是入口开口也可以由彼此相邻的入口开口区段构成。根据一优选的实施方式，将入口开口划分为多个相对于横向于泵室纵轴线的投影平面彼此间隔开的入口开口区段。优选入口开口区段可以圆形地或圆弧段形地设置在横向于泵室纵轴线的投影平面中。在一优选的实施方式中，入口开口区段与入口阀的关联性通过使入口开口区段由一个共同的阀体封闭来实现。

根据一优选的实施方式，吸入室在其垂直方向上的下端具有壁，该壁设计成基本上齐平地与至少一个入口阀的入口开口的下部分连接。特别是，一个或多个位置最低的入口阀以其相应的入口开口的下部区域过渡到吸入室壁中，使得吸入室能够通过入口阀完全排空，并且泵送过程中的残余流体被从吸入室输送到排出室。

根据一优选的实施方式，排出室在其竖直方向上的下部区域具有壁，该壁构成为基本上齐平地与至少一个排出阀的排出开口的下部分连接。特别是，一个或多个位置最低的排出阀以其相应的排出开口的下部区域过渡到排出室壁中，使得排出室能够通过排出阀完全排空，并且泵送过程中的残余流体被从排出室输送到隔膜泵之外。

在一优选的实施方式中，隔膜泵的多个排出阀，特别是所有排出阀构造为相同的，并尤其优选具有相同的排出开口的形状和/或相同的阀体的形状。在一优选的实施方式中，隔膜泵的多个入口阀，特别是所有入口阀构造为相同的，并尤其优选具有相同的入口开口的形状和/或相同的阀体的形状。

在一优选的实施方式中，设有入口阀板，入口阀在空间上分开地设置在入口阀板中或入口阀板上。在一特别优选的实施方式中，隔膜泵具有四个泵室。在一优选的实施方式中，入口阀板具有四个在空间上分开的入口阀。在一非常特别的优选的实施方式中，入口阀板具有四个在空间上分开的、环形设置的入口阀。

在一优选的实施方式中，设有排出阀板，排出阀在空间上分开地设置在排出阀板中或排出阀板上。在一特别优选的实施方式中，隔膜泵具有四个泵室。在一优选的实施方式中，排出阀板具有八个在空间上分开的排出阀。在一非常特别的优选的实施方式中，排出阀板具有八个在空间上分开的、环形设置的排出阀。

在一特别优选的实施方式中，设有阀板，入口阀以及排出阀都设置在阀板中或阀板上。

根据一优选的实施方式，设有也称为泵壳体的前板和阀板。阀板可以设置在在一侧的前板和在另一侧的承载泵隔膜的膜片载体部件(例如膜片壳体盖)之间。在前板中可以至少部分地构成一个或多个吸入室。通过设置前板和阀板可以形成一个或多个吸入室，其中，在前板中形成的凹口在背侧由阀板覆盖。在前板中可以至少部分地形成排出室。通过设置前板和阀板可以形成一个或多个排出室，其中，在前板中形成的凹口在背侧由阀板覆盖。在阀板上可以设置入口阀或入口阀和排出阀。在阀板中可以至少部分地形成一个或多个泵室。为了简单且成本低廉的制造，可以将阀板构成为基本上平坦的。可以设置边侧的构形，特别是与相应的前板上的构形共同起作用的构形。

附图说明

下面借助附图所示的本发明的两个实施例详细阐述本发明，其中示出：

图1示出根据本发明的隔膜泵的泵头的前视图(不含驱动器)；

图2示出沿图1中的线a-a的剖视侧视图；

图3示出隔膜泵的阀板的后视图；

图4示出沿图4中的线a-a截取的阀板的后视图；

图5示出用于输送流体的装置。

具体实施方式

图1示出隔膜泵1的泵头2。隔膜泵1构成为用于输送流体的装置的一部分。

如图2所示，泵头2具有也称为腔室壳体的前板3，阀板4以及也称为膜片载体的端板5及泵隔膜6，其通过泵元件与图2中未示出的摆动片连接。

在该实施方式中，在前板3上设有中央的入口7，其接入中央的吸入室8。在前板3上设有出口9，其与环形的环绕吸入室8的排出室10连接。

阀板4设置在前板3与端板5之间。阀板4在其朝向端板5的后侧11上具有四个泵室12。朝向端板5敞开的泵室12分别由一个泵隔膜6封闭或限界。泵隔膜6设置在端板5和阀板4之间。泵隔膜6设置在端板5和阀板4之间。在该实施方式中，泵隔膜6的环形凸肩13设置在阀板4的环绕泵室12设置的槽14中。

阀板4封闭前板3的吸入室8及前板3的排出室10。阀板4具有四个设计为伞形的入口阀15。吸入室8通过与入口阀15相对应的入口开口16与泵室12连接。入口开口16被分段并具有多个入口开口部段16a。

阀板4密封前板3的环形排出室10。阀板4构成为基本上平坦的并具有八个与排出室10相对应的排出阀17，这些排出阀17同样构成为伞形的。排出阀17的排出开口18通过排出开口部段19构成。

对于每个泵室12都设置了一个入口阀15。每个泵室12具有两个排出阀17。

两个排出阀17和入口阀15在横向于泵室12的纵轴线l的投影平面的投影中构成如图3中所示的三角形，泵室12的纵轴线l基本上平行于隔膜泵1的中心轴线m延伸。

图3还示出，阀板4上相邻的排出阀17可以直线连接线连接，并且在横向于泵室12的纵轴线l的投影平面的投影中与入口阀15不相交。

泵室12的两个排出阀17设置在泵室12的相对的边缘区域中。两个排出阀17之一设置在泵室的上部区域中，另一个则设置在泵室12的下部区域中。借助两个排出阀17中的上部可以对泵室12进行排气，借助两个排出阀17中的下部可以对泵室12进行残留排空。泵室12的入口阀15在侧向与两个排出阀17之一错开设置。在此入口阀15比泵室12的排出阀17设置得更靠近隔膜泵1的中心轴线m。

泵室12的两个排出阀17关于基本上沿截线a-a延伸或平行于截线a-a延伸的竖直方向彼此错开地设置。入口阀15相对于泵室12的横截面偏心地设置。

隔膜泵1的排出阀17圆形地围绕隔膜泵1的中心轴线m设置。

关于阀板4，围绕隔膜泵1的中心轴线m存在90°的旋转不变性。如从图3还可看到的，四个泵室12按行和列设置在栅格中，在此泵室12并排设置和上下设置。

图4示出对于隔膜泵1的另外的实施方式中泵室12的与图3不同的横截面。除了泵室12的横截面以外这些实施方式基本相同，故在此不再重复。图4中泵室12的横截面具有在泵室12的侧壁上的直的区段20，其与泵室12的横截面的垂直和/或水平相交。

图5中的摆动片21通过球轴承22与驱动器轴24的销23连接。在此销23相对于驱动器轴24的纵轴线25倾斜，以产生摆动片21的摆动运动。驱动器轴线与摆动片21的连接在前置于端板5的驱动器室26的区域内实现。吸入室8相对于排出室10通过在此例如构成为线环密封件(schnurringdichtung)的密封件27密封。排出室10的外边界通过例如同样为线环密封件的密封件28密封。

通过驱动器轴24绕其纵轴线25转动，摆动片21由于销23的倾斜而进行周向的摆动运动(umlaufendetaumelbewegung)而不随驱动器轴24一起旋转。通过摆动片21的摆动运动泵隔膜6进行周期性的轴向抽吸运动，通过该抽吸运动在泵室12中交替地以抽吸冲程(ansaugtakt)通过在驱动器室26方向上的运动产生负压，以排出冲程(ausstoβtakt)通过在前板3方向上的运动产生过压。

由于入口阀15的阀伞相应的下游布置，当在对应的泵室12中为负压时入口阀15打开相应的排出阀17自动关闭。在泵室12中为过压时，对应的入口阀15关闭，相应的排出阀17自动打开。由此泵送介质从泵室12通过排出室10被排送到出口9。