DE102016111987A1 - Membrane construction with separating cuts - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Membranaufbau (1), bestehend aus zwei Kunststoffschichten (2, 3) und einem zwischen den beiden Kunststoffschichten (2, 3) angeordneten, aus Fasern oder Drähten bestehenden Flächengebilde (4). Um einen Membranaufbau für Membranpumpen bereitzustellen, welcher sich durch eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Brüche der Membran, insbesondere infolge von auftretendem Reibverschleiß, auszeichnet, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der Fasern oder Drähte des Flächengebildes (4) durchtrennt ist.The present invention relates to a membrane assembly (1) consisting of two plastic layers (2, 3) and a between the two plastic layers (2, 3) arranged, consisting of fibers or wires sheet (4). In order to provide a membrane structure for membrane pumps, which is characterized by an improved resistance to breakage of the membrane, in particular as a result of frictional wear occurring, it is proposed according to the invention that at least a part of the fibers or wires of the fabric (4) is severed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Membranaufbau bestehend aus zwei Kunststoffschichten und einem zwischen den beiden Kunststoffschichten angeordneten, aus Fasern oder Drähten bestehenden Flächengebilde.The present invention relates to a membrane structure consisting of two plastic layers and arranged between the two plastic layers, consisting of fibers or wires sheet.
Membranpumpen zur Förderung von Flüssigkeiten bzw. Gasen sind allgemein bekannt und kommen insbesondere dann zum Einsatz, wenn eine Pumpe zur Dauerbeanspruchung oder zur Förderung von Medien benötigt wird. Das Funktionsprinzip einer Membranpumpe ähnelt dem Funktionsprinzip einer Kolbenpumpe mit dem Unterschied, dass das zu fördernde Medium im Förderraum von dem Antriebsraum, d.h. von dem Antrieb der Pumpe, durch eine Membran getrennt wird. Die Membran wird infolge des Antriebs der Pumpe in eine Hin- und Herbewegung versetzt, wobei die Auslenkung der Membran entweder durch einen hydraulischen, pneumatischen, mechanischen oder elektromagnetischen Antrieb erfolgt. Dabei wird das zu fördernde Medium im Hohlraum des Kopfdeckels der Membranpumpe je nach aktueller Bewegungsrichtung der Membran entweder angesaugt oder ausgestoßen.Diaphragm pumps for the conveyance of liquids or gases are generally known and are used, in particular, when a pump is required for continuous loading or for conveying media. The operating principle of a diaphragm pump is similar to the functional principle of a piston pump with the difference that the medium to be conveyed in the delivery chamber from the drive space, i. from the drive of the pump, is separated by a membrane. The membrane is caused to oscillate as a result of the drive of the pump, the deflection of the diaphragm being effected either by a hydraulic, pneumatic, mechanical or electromagnetic drive. In this case, the medium to be conveyed is either sucked or expelled in the cavity of the head cover of the diaphragm pump depending on the current direction of movement of the membrane.
Die Trennung des Antriebs der Pumpe von dem zu fördernden Medium hat u.a. den Vorteil, dass der Antrieb der Pumpe von schädlichen Einflüssen des zu fördernden Mediums, wie beispielsweise von aggressiven Chemikalien und anderen starken Verunreinigungen, geschützt wird. Die zum Einsatz kommende Membran muss dabei hohen technischen Anforderungen genügen. Daher besteht die Membran gewöhnlich aus einem chemikalienresistenten, aber auch gleichzeitig aus einem sehr reißfesten sowie elastischen Material, beispielsweise aus Kunststoff.The separation of the drive of the pump from the medium to be conveyed has u.a. the advantage that the drive of the pump is protected from harmful influences of the medium to be pumped, such as from aggressive chemicals and other heavy impurities. The used membrane must meet high technical requirements. Therefore, the membrane usually consists of a chemical-resistant, but at the same time of a very tear-resistant and elastic material, such as plastic.
Aus dem Stand der Technik sind Membranaufbauten für Membranpumpen bekannt, bei denen die Membran aus wenigstens zwei aufeinanderliegenden Einzelmembranlagen besteht. Da es im Betrieb der Membranpumpe jedoch durch die Oszillationsbewegung der Membran auch stets zu einem Abgleiten zweier aufeinanderliegender Einzelmembranlagen, und somit zu Reibung zwischen zwei Einzelmembranlagen sowie letztendlich zu einem Bruch der Einzelmembranlagen, kommen kann, wird meist eine Gewebelage zwischen zwei Einzelmembranlagen eingebracht. Die zwischen den Einzelmembranlagen angeordnete Gewebelage prägt sich durch Ausübung von Druck in einer Richtung senkrecht zu den Flächen der Einzelmembranlagen in diese ein und verhindert ein direktes Abgleiten der Einzelmembranlagen. Membrane structures for membrane pumps are known from the prior art, in which the membrane consists of at least two superposed individual membrane layers. Since in the operation of the diaphragm pump, however, due to the oscillatory movement of the membrane always a sliding of two superimposed single membrane layers, and thus to friction between two single membrane layers and ultimately to a break of the single membrane layers, usually a fabric layer between two single membrane layers is introduced. The fabric layer arranged between the individual membrane layers is impressed by the application of pressure in a direction perpendicular to the surfaces of the individual membrane layers and prevents a direct sliding of the individual membrane layers.
Bei zunehmendem Betriebsdruck sowie bei stärkerer Auslenkung des Membranaufbaus treten vermehrt Spannungen zwischen den Einzelmembranlagen und der Gewebelage auf. Aufgrund von Reibverschleiß verlieren die Einzelmembranlagen und die darin eingeprägte Gewebelage mehr und mehr ihre Bindung zueinander, so dass Reibung zwischen den Einzelmembranlagen einsetzt und die Einzelmembranlagen an den Bereichen von erhöht auftretender Reibung zunehmend verschleißen und immer dünner werden, bis sie letztendlich in diesen Bereichen brechen. With increasing operating pressure and with greater deflection of the membrane structure occur increasingly tensions between the individual membrane layers and the fabric layer. Due to fretting wear, the single membrane layers and the fabric layer embossed therein more and more bind each other, causing friction between the discrete membrane layers and increasingly wear the discrete membrane layers at the regions of increased friction and become thinner and thinner until ultimately they break in those regions.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, einen Membranaufbau für Membranpumpen bereitzustellen, welcher sich durch eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Brüche der Membran, insbesondere infolge von auftretendem Reibverschleiß, auszeichnet. Dadurch wird eine längere Lebensdauer der Membran im Betrieb der Membranpumpe auch bei zunehmenden Betriebsdruck sowie bei stärkerer Auslenkung der Membran gewährleistet. Dies hat zur Folge, dass die Membran seltener ausgewechselt werden muss, was neben einem geringeren Arbeitsaufwand zudem auch die Betriebskosten reduziert. The object of the present invention over the prior art is to provide a membrane assembly for diaphragm pumps, which is characterized by an improved resistance to breakage of the membrane, in particular as a result of frictional wear occurs. This ensures a longer life of the membrane during operation of the diaphragm pump even with increasing operating pressure and with greater deflection of the membrane. As a result, the membrane must be replaced less frequently, which also reduces the operating costs in addition to a lower workload.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Membranaufbau, bestehend aus zwei Kunststoffschichten und einem zwischen den beiden Kunststoffschichten angeordneten, aus Fasern oder Drähten bestehenden Flächengebilde, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Kunststoffschichten zumindest ein Teil der Fasern oder Drähte des Flächengebildes durchtrennt ist. Dabei handelt es sich bei den zwei Kunststoffschichten jeweils um eine Einzelmembranlage im zuvor genannten Sinne. Das aus Fasern oder Drähten bestehenden Flächengebilde kann beispielsweise in Form eines Gewirkes, eines Gestrickes oder eines Gewebes vorliegen und verallgemeinert damit die oben aufgeführte Gewebelage. This object is achieved by a membrane structure consisting of two plastic layers and an arranged between the two plastic layers, consisting of fibers or wires fabric, characterized in that within the plastic layers at least a portion of the fibers or wires of the fabric is severed. Each of the two plastic layers is a single membrane layer in the aforementioned sense. The fabric consisting of fibers or wires may, for example, be in the form of a knitted fabric, a knitted fabric or a woven fabric and thus generalizes the above-listed fabric layer.
Das Durchtrennen eines Teils der Fasern oder Drähte des Flächengebildes sorgt für ein Reduzieren von Spannungen in einzelnen Bereichen des Flächengebildes, da sich das Flächengebilde infolge des Durchtrennens eines Teils von dessen Fasern oder Drähten während der Hin- und Herbewegungen der Membran flexibler verformen kann. Dadurch verringert sich die Gefahr von lokalen Überlastungen innerhalb des Membranaufbaus, so dass auch die damit einhergehende Gefahr eines Bruchs zumindest einer der beiden Kunststoffschichten der Membran reduziert wird. Die Durchtrennung der Fasern oder Drähte liegt dabei zwischen den beiden Kunststoffschichten und innerhalb des Flächengebildes. The severing of a portion of the fibers or wires of the sheet provides for reducing stresses in individual areas of the sheet since the sheet may flex more flexibly due to the severing of a portion of its fibers or wires during the reciprocation of the sheet. This reduces the risk of local overloads within the membrane structure, so that the associated risk of breakage of at least one of the two plastic layers of the membrane is reduced. The severing of the fibers or wires lies between the two plastic layers and within the fabric.
Der erfindungsgemäße Membranaufbau zeichnet sich folglich durch eine längere Lebensdauer aus und muss erst zu einem späteren Zeitpunkt ausgewechselt werden, als dies der Fall ist bei Membranaufbauten gemäß dem Stand der Technik. Die Betriebskosten werden dadurch zum einen durch einen geringeren Arbeitsaufwand aber auch durch geringere Ausfallzeiten der Membranpumpe gesenkt.Consequently, the membrane structure according to the invention is characterized by a longer service life and must be replaced at a later time than is the case with diaphragm assemblies according to the prior art. The operating costs are thereby on the one hand a lower workload but also reduced by shorter downtime of the diaphragm pump.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Flächengebilde innerhalb der Kunststoffschichten mindestens einen linienförmigen Trennschnitt auf, der über eine Mehrzahl von Fasern oder Drähten verläuft und diese durchtrennt. Dabei kann der einzelne linienförmige Trennschnitt sowohl als gerade Linie als auch als gekrümmte Linie ausgestaltet sein. Auch kann die Anzahl der linienförmigen Trennschnitte variieren.In one embodiment of the present invention, the sheet material within the plastic layers has at least one line-shaped separating cut extending over and severing a plurality of fibers or wires. In this case, the individual line-shaped separating cut can be designed both as a straight line and as a curved line. Also, the number of line-shaped cuts vary.
Der Trennschnitt kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Beispielsweise kann ein Durchtrennen eines Teils der Fasern oder Drähte bei dem Herstellen der äußeren Umrandung und, falls vorhanden, der inneren Umrandung des Flächengebildes mit einem Laser erzeugt werden, d.h. durch sogenanntes Laser-Cutting. Die Trennschnitte können aber auch mit einem Schneidewerkzeug nachträglich, d.h. nach dem Herstellen der äußeren Umrandung und, falls vorhanden, der inneren Umrandung, eingebracht werden.The separating cut can be carried out in various ways. For example, a severing of a portion of the fibers or wires may be produced by making a laser in the outer periphery and, if present, the inner periphery of the fabric, i. by so-called laser cutting. However, the separating cuts can also be retrofitted with a cutting tool, i. after making the outer border and, if present, the inner border, are introduced.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zumindest eine der Kunststoffschichten mit den Fasern oder Drähten des Flächengebildes formschlüssig verbunden. In one embodiment of the present invention, at least one of the plastic layers is positively connected to the fibers or wires of the fabric.
Formschlüssige Verbindungen entstehen grundsätzlich durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Das Einprägen des Flächengebildes in die beiden Kunststoffschichten durch Ausübung von Druck in einer Richtung senkrecht zu den Flächen der Kunststoffschichten führt dabei zu einem Formschluss zwischen dem Flächengebilde und zumindest einer der zwei Kunststoffschichten. Der Formschluss wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Membran aus, denn er vermeidet ein direktes Abgleiten der beiden Kunststoffschichten aufeinander und somit einen damit einhergehenden Reibverschleiß, welcher die Kunststoffschichten in den Bereichen vermehrter Reibung verdünnt und letztendlich zu einem Bruch der Kunststoffschichten führt. Positive connections arise in principle by the interlocking of at least two connection partners. The embossing of the fabric in the two plastic layers by applying pressure in a direction perpendicular to the surfaces of the plastic layers leads to a positive connection between the fabric and at least one of the two plastic layers. The fit has a positive effect on the life of the membrane, because it avoids a direct sliding of the two plastic layers on each other and thus a concomitant fretting, which thins the plastic layers in the areas of increased friction and ultimately leads to breakage of the plastic layers.
In einer weiteren Ausführungsform sind beide Kunststoffschichten mit den Fasern oder Drähten des Flächengebildes formschlüssig verbunden. Dies hat den Vorteil, dass die Membran durch das Einprägen des Flächengebildes in beide Kunststoffschichten als ein verbundenes einteiliges Element oszilliert und auch kein Abgleiten einer ersten der beiden Kunststoffschichten auf der formschlüssigen Verbindung aus einer zweiten Kunststoffschicht und dem Flächengebilde ermöglicht.In a further embodiment, both plastic layers are positively connected to the fibers or wires of the fabric. This has the advantage that the membrane is oscillated by the embossing of the sheet in both plastic layers as a connected one-piece element and also does not allow sliding of a first of the two plastic layers on the positive connection of a second plastic layer and the sheet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das aus Fasern oder Drähten bestehende Flächengebilde ein Gewebe. Ein Gewebe beschreibt manuell oder maschinell gefertigte Erzeugnisse der Weberei sowie sonstige Flächengebilde aus mindestens zwei Fadensystemen, welche unter einem Winkel von 90° oder nahezu 90° zueinander ausgerichtet sind. Die Fäden in Längsrichtung werden als Kettfäden bezeichnet, während die Fäden in Querrichtung, d.h. senkrecht zur Längsrichtung, Schussfäden genannt werden. Die Verbindung der Fäden erfolgt dabei durch eine Fadenverkreuzung, bei welcher die Fäden in einem bestimmten Rhythmus, in der Fachsprache auch Bindung genannt, über und unter den querliegenden Fäden durchgehen. Damit die einzelnen Fäden nicht leicht innerhalb des Gewebes verschiebbar sind, müssen die Kett- und Schussfäden meistens relativ dicht gewebt werden. In one embodiment of the present invention, the fabric consisting of fibers or wires is a fabric. A fabric describes manually or mechanically produced products of the weaving mill and other fabrics of at least two thread systems, which are oriented at an angle of 90 ° or nearly 90 ° to each other. The longitudinal yarns are referred to as warp yarns, while the yarns are transversely, i. perpendicular to the longitudinal direction, weft threads are called. The connection of the threads is carried out by a cross-threading, in which the threads in a certain rhythm, also referred to in the jargon, pass over and under the transverse threads. So that the individual threads are not easily displaced within the fabric, the warp and weft threads usually have to be woven relatively tightly.
Im vorliegenden Fall stellen die beschriebenen Fasern oder Drähte die Fäden des Gewebes dar. In the present case, the fibers or wires described constitute the threads of the fabric.
Fasern im Sinne dieser Anmeldung umfassen dabei textile Faserstoffe, welche sowohl in Form von Naturfasern, beispielsweise aus Baumwolle, Leinen und Sisal, als auch von Chemiefasern wie Viscose, Modal, Polyamid, Polyester oder Kohlenstoff vorliegen können. Als Naturfasern werden alle Textilfasern und Faserwerkstoffe bezeichnet, die ohne chemische Veränderung aus pflanzlichem und tierischem Material gewonnen werden. Sie sind damit abzugrenzen von Chemiefasern, sogenannte „Kunstfasern“, die synthetisch hergestellt werden.Fibers for the purposes of this application include textile fibers, which may be present both in the form of natural fibers, such as cotton, linen and sisal, as well as man-made fibers such as viscose, modal, polyamide, polyester or carbon. Natural fibers are all textile fibers and fiber materials that are obtained without chemical modification from plant and animal material. They are thus to be distinguished from man-made fibers, so-called "artificial fibers", which are produced synthetically.
In einer alternativen Ausführungsform ist das aus Fasern oder Drähten bestehende Flächengebilde ein Gestricke oder ein Gewirke. Gestricke bestehen aus mehreren Fäden oder Garnen, weisen Maschen auf und sind im Vergleich zu Geweben dicker, schwerer und durchsichtiger. Auch ein Gewirke ist ein aus Maschen bestehendes Fadensystem, bei denen eine Fadenschlinge in eine andere geschlungen wird, welches jedoch nur maschinell herstellbar ist. Es unterscheidet sich von einem Gestricke dadurch, dass der Faden übereinander stehende Maschen bildet, während bei einem Gestricke eine Masche neben der anderen hergestellt wird. Auch hier bilden die beschriebenen Fasern oder Drähte die Fäden der Gestricke oder Gewirke.In an alternative embodiment, the fabric consisting of fibers or wires is a knitted or knitted fabric. Knitted fabrics consist of several threads or yarns, have stitches and are thicker, heavier and more transparent compared to fabrics. A knitted fabric is a thread system consisting of meshes, in which a thread loop is looped into another, which, however, can only be produced by machine. It differs from a knitted fabric in that the thread forms stitches standing one on top of the other, while one knit makes one stitch next to the other. Again, the fibers or wires described form the threads of knitted or knitted fabric.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zumindest eine der zwei Kunststoffschichten ein thermoplastisches oder duroplastisches Material, und zwar vorzugsweise PTFE, wobei besonders bevorzugt beide Kunststoffschichten aus demselben Material bestehen.In one embodiment of the present invention, at least one of the two plastic layers is a thermoplastic or thermosetting material, preferably PTFE, wherein particularly preferably both plastic layers consist of the same material.
Duroplastische Kunststoffe sind harte, glasartige Polymerwerkstoffe, welche nach ihrer Aushärtung im Gegensatz zu thermoplastischen Kunststoffen nicht mehr verformt werden können. Duroplastische Kunststoffe weisen eine sehr gute Hitzebeständigkeit auf und bleiben bis ca. 500 °C formbeständig. Im Gegensatz dazu lassen sich thermoplastische Kunststoffe, auch Plastomere genannt, in einem bestimmten Temperaturbereich reversibel verformen, solange nicht durch Überhitzung die sogenannte thermische Zersetzung des Materials einsetzt.Thermosetting plastics are hard, glass-like polymer materials which, after their hardening, can no longer be deformed, in contrast to thermoplastics. Thermosetting plastics have a very good Heat resistance and remain dimensionally stable up to approx. 500 ° C. In contrast, thermoplastics, also called plastomers, can be reversibly deformed in a certain temperature range, as long as the so-called thermal decomposition of the material does not start due to overheating.
Die Membran einer Membranpumpe kann im Betrieb der Membranpumpe, wie eingangs aufgeführt, auch aggressiven Chemikalien ausgesetzt sein. Daher bestehen die Kunststoffschichten des erfindungsgemäßen Membranaufbaus aus einem chemisch beständigen Material, insbesondere aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder PTFE-ähnliche Materialien. Da PTFE sehr reaktionsträge ist, können selbst aggressive Säuren PTFE nicht angreifen.The diaphragm of a diaphragm pump can be exposed during operation of the diaphragm pump, as mentioned above, even aggressive chemicals. Therefore, the plastic layers of the membrane structure according to the invention of a chemically resistant material, in particular of polytetrafluoroethylene (PTFE) or PTFE-like materials. Since PTFE is very inert, even aggressive acids can not attack PTFE.
Allerdings kann es bei Reibung zwischen zwei PTFE-Schichten zu unerwünschtem Abrieb kommen. Einer direkten Reibung von PTFE auf PTFE kann daher durch das Einbringen eines Flächengebildes aus Fasern oder Drähten, insbesondere einer Gewebelage, zwischen zwei PTFE-Lagen vorgebeugt werden, wie dies typischerweise bei Membranpumpen der Fall ist. Aufgrund dieser charakteristischen Eigenschaften eignet sich PTFE hervorragend für den Einsatz bei Membranen, für deren Beständigkeit Eigenschaften wie eine große chemische Resistenz von essentieller Bedeutung sind.However, friction between two PTFE layers can cause undesirable abrasion. A direct friction of PTFE on PTFE can therefore be prevented by the introduction of a sheet of fibers or wires, in particular a fabric layer, between two PTFE layers, as is typically the case with diaphragm pumps. Due to these characteristic properties, PTFE is ideally suited for use in membranes for which properties such as high chemical resistance are of essential importance.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Membranaufbau eine zentrisch angeordnete Durchgangsöffnung auf, so dass ein Teil der Fasern oder Drähte des Flächengebildes durch das Einarbeiten der Durchgangsöffnung durchtrennt ist. Um in den Membranaufbau eine zentrisch angeordnete Durchgangsöffnung einzuarbeiten, wird ein zentrisch angeordneter Flächenabschnitt der beiden Kunststoffschichten sowie des Flächengebildes aus dem Membranaufbau entfernt. Dies hat zur Folge, dass die vor dem Einarbeiten der Durchgangsöffnung durch den zentrisch angeordneten Flächenabschnitt des Flächengebildes durchlaufenden Fäden oder Drähte infolge des Entfernens des zentrisch angeordneten Flächenabschnitts des Flächengebildes durchtrennt werden.In one embodiment of the present invention, the membrane structure has a centrally arranged passage opening, so that a part of the fibers or wires of the fabric is severed by the incorporation of the passage opening. In order to incorporate into the membrane structure a centrally arranged passage opening, a centrally arranged surface section of the two plastic layers and of the fabric is removed from the membrane structure. As a result, the threads or wires passing through the centrally arranged surface section of the fabric prior to incorporation of the passage opening are severed as a result of the removal of the centrally arranged surface section of the fabric.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Membranaufbau eine zentrisch angeordnete Durchgangsöffnung aufweist, ist das Flächengebilde ein Gewebe, welches aus Kettfasern oder -drähten und Schussfasern oder -drähten besteht, wobei der mindestens eine Trennschnitt in einem Bereich angeordnet ist, in dem sich Fasern oder Drähte, die durch das Einarbeiten der Durchgangsöffnung durchtrennt sind, und Fasern oder Drähte, die nicht durch das Einbringen der Durchgangsöffnung durchtrennt sind, kreuzen.In a further embodiment of the present invention, wherein the membrane structure comprises a centrally disposed through-hole, the sheet is a woven fabric consisting of warp fibers or weft and weft fibers or wires, the at least one separating cut being disposed in an area in which Fibers or wires that are severed by the incorporation of the through hole, and fibers or wires that are not severed by the introduction of the through hole intersect.
Das Einbringen von mindestens einem Trennschnitt in diesem beschriebenen Bereich hat sich als besonders vorteilhaft zum Abbauen von Spannungen zwischen den Kunststoffschichten und der Gewebelage erwiesen, da der Membranaufbau in diesem Bereich häufig verstärkt Spannungen ausgesetzt ist. Diese Spannungen werden durch das Einbringen von Trennschnitten reduziert, so dass sich die Gefahr eines Reibverschleißes, und somit auch die Gefahr eines Bruches der Kunststoffschichten, verringert. The introduction of at least one separating cut in this described area has proved to be particularly advantageous for reducing stresses between the plastic layers and the fabric layer, since the membrane structure is frequently subjected to increased stresses in this area. These stresses are reduced by the introduction of separating cuts, so that the risk of fretting, and thus the risk of breakage of the plastic layers, reduced.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der Membranaufbau aus drei sich von innen nach außen aneinander anschließenden Abschnitten, wobei der innere und der äußere Abschnitt eben sind, während der mittlere Abschnitt gewölbt ist, wobei vorzugsweise zumindest der mittlere Abschnitt kreisringförmig ist und besonders bevorzugt alle Abschnitte kreisringförmig sind.In one embodiment of the present invention, the membrane assembly consists of three inwardly adjoining sections, the inner and outer sections being planar while the central section is curved, preferably at least the central section being annular, and more preferably all sections are circular.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der äußere Abschnitt des Membranaufbaus nicht eben und weist vorzugsweise zwei in radialer Richtung aneinander angrenzende Bereiche auf, welche konisch ausgebildet sind. In a further embodiment of the present invention, the outer portion of the diaphragm assembly is not planar and preferably has two radially adjacent portions which are tapered.
Ein derartiger Membranaufbau weist eine zentrisch angeordnete Durchgangsöffnung auf sowie vorzugsweise mindestens einen Trennschnitt in einem Bereich von sich kreuzenden durch das Einarbeiten der Durchgangsöffnung durchtrennten und nicht durchtrennten Fasern oder Drähten des Flächengebildes.Such a membrane structure has a centrally arranged through-opening and preferably at least one separating cut in a region of intersecting fibers that are severed and not severed by the incorporation of the through-opening and / or wires of the fabric.
Zudem lässt sich der Membranaufbau mit einer zentrisch angeordneten Durchgangsöffnung in drei vorzugsweise kreisringförmige Abschnitte unterteilen, welche sich von innen nach außen aneinander anschließen. Der innere Abschnitt ist eben und wird im Falle einer kreisringförmigen Ausgestaltung von dem Innendurchmesser bzw. im Falle einer nicht kreisringförmigen Ausgestaltung von dem Innenumfang der Membran, d.h. dem Umfang der zentrisch angeordneten Durchgangsöffnung, sowie einer den inneren Abschnitt von dem mittleren Abschnitt abgrenzenden Kontur begrenzt. Ist zumindest der mittlere Abschnitt kreisringförmig ausgestaltet, so stellt diese Kontur einen ersten Kreis mit dem Innendurchmesser D1 des mittleren Abschnitts dar. An den inneren Abschnitt schließt sich nach außen hin der mittlere Abschnitt an, welcher vorzugsweise kreisringförmig ausgestaltet ist und sich bis zu einer den mittleren Abschnitt von dem äußeren Abschnitt abgrenzenden Kontur bzw. im Falle einer kreisringförmigen Ausgestaltung des mittleren Abschnitts bis zu einem zweiten Kreis mit dem Außendurchmesser D2 des mittleren Abschnitts erstreckt. Der mittlere Abschnitt weist dabei eine gewölbte Form auf. An den mittleren Abschnitt schließt sich nach außen hin der dritte und äußere Abschnitt des Membranaufbaus an, welcher wie der innere Abschnitt eben ist. Der äußere Abschnitt wird von dem Außendurchmesser des Membranaufbaus im Falle einer kreisringförmigen Ausgestaltung und ansonsten von dem Außenumfang des Membranaufbaus begrenzt. In addition, the membrane structure with a centrally arranged passage opening can be subdivided into three preferably annular sections which adjoin one another from the inside to the outside. The inner portion is flat and is limited in the case of an annular configuration of the inner diameter or in the case of a non-annular configuration of the inner circumference of the membrane, ie the circumference of the centrally disposed passage opening, and a the inner portion of the central portion delimiting contour. If at least the middle section is annular, then this contour represents a first circle with the inner diameter D1 of the middle section. The middle section adjoins the inner section towards the middle section, which is preferably annular in shape and extends as far as the middle section Section of the outer portion delimiting contour or in the case of an annular configuration of the central portion extends to a second circle with the outer diameter D2 of the central portion. The middle section has a curved shape. At the middle section closes outward the third and outer portion of the membrane structure, which is flat as the inner portion. The outer portion is bounded by the outer diameter of the diaphragm assembly in the case of an annular configuration and otherwise by the outer periphery of the diaphragm assembly.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der mindestens eine Trennschnitt in dem mittleren Abschnitt angeordnet. Dies ist insbesondere daher von Vorteil, da sowohl ein großer Bereich des inneren Abschnitts als auch des äußeren Abschnitts häufig zwischen Elementen der Membranpumpe eingespannt wird und daher ein Einschnitt in einem Bereich, der eingespannt ist, nur begrenzt zu dem erfindungsgemäßen Effekt beiträgt.In one embodiment of the present invention, the at least one separating cut is arranged in the middle section. This is particularly advantageous because both a large portion of the inner portion and the outer portion is often clamped between elements of the diaphragm pump and therefore an incision in a region which is clamped, only to a limited extent contributes to the effect according to the invention.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Flächengebilde genau vier kreisbogenförmige Trennschnitte auf, wobei die Trennschnitte jeweils in dem äußeren Abschnitt des Membranaufbaus auf einem Kreisbogen eines Kreissektors mit einem Mittelpunktswinkel zwischen 60° und 80° derart rotationssymmetrisch zu dem Mittelpunkt des Membranaufbaus angeordnet sind, dass der Schwerpunkt jedes kreisbogenförmigen Trennschnittes auf einer der beiden durch den Mittelpunkt des Membranaufbaus und parallel zu dem Verlauf von Kettfäden oder Schussfäden verlaufenden Geraden liegt. In a further embodiment of the present invention, the sheet has exactly four circular-shaped separating cuts, wherein the separating cuts are each arranged in the outer portion of the membrane structure on a circular arc of a circular sector with a center angle between 60 ° and 80 ° rotationally symmetrical to the center of the membrane structure, the center of gravity of each arcuate separating cut lies on one of the two straight lines running through the center of the membrane structure and parallel to the course of warp threads or weft threads.
Die vier Trennschnitte liegen dabei alle auf einem gleichen Kreis mit einem Mittelpunkt, der mit dem Mittelpunkt des Membranaufbaus zusammenfällt, und mit einem Durchmesser, welcher größer ist als der zuvor beschriebene Außendurchmesser D2 des mittleren Abschnitts. Dieser Kreis liegt somit vollständig in dem äußeren Abschnitt des Membranaufbaus. Der Mittelpunktswinkel der jeweiligen Kreissektoren, auf deren Kreisbögen die Trennschnitte verlaufen, beträgt dabei zwischen 60° und 80°. Die vier Trennschnitte erstrecken sich also jeweils auf Kreisbögen mit einer Länge zwischen 1/6 und 2/9 des Umfangs des zugehörigen Kreises. Darüber hinaus sind die vier kreisbogenförmigen Trennschnitte zu dem Mittelpunkt des Membranaufbaus rotationssymmetrisch angeordnet, und zwar derart, dass die Schwerpunkte der Kreisbögen jeweils auf Geraden liegen, welche durch den Mittelpunkt des Membranaufbaus sowie parallel zu dem Verlauf der Kett- und Schussfäden der Gewebelage verlaufen.The four separating cuts are all on the same circle with a center coinciding with the center of the membrane structure, and with a diameter which is greater than the previously described outer diameter D2 of the central portion. This circle is thus completely in the outer portion of the membrane structure. The midpoint angle of the respective circular sectors, on the arcs of which the separating cuts run, is between 60 ° and 80 °. The four separating cuts thus each extend on circular arcs having a length between 1/6 and 2/9 of the circumference of the associated circle. In addition, the four arcuate separating cuts are arranged rotationally symmetrical to the center of the membrane structure, in such a way that the centers of gravity of the circular arcs lie respectively on straight lines which extend through the center of the membrane structure and parallel to the course of the warp and weft threads of the fabric layer.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Trennschnitte auf einem Kreisbogen eines Kreissektors mit einem Mittelpunktswinkel zwischen 65° und 75° angeordnet, während die Trennschnitte in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf einem Kreisbogen eines Kreissektors mit einem Mittelpunktswinkel von genau 70° angeordnet sind.In one embodiment of the present invention, the separating cuts are arranged on a circular arc of a circular sector with a center angle between 65 ° and 75 °, while the separating cuts in a further embodiment of the present invention are arranged on a circular arc of a circular sector with a center angle of exactly 70 °.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Flächengebilde zumindest in dem mittleren Abschnitt des Membranaufbaus kreisbogenförmige Trennschnitte auf derart, dass die jeweiligen Mittelpunkte der kreisbogenförmigen Trennschnitte nicht mit dem Mittelpunkt des Membranaufbaus zusammenfallen. Dabei können die kreisbogenförmigen Trennschnitte die Konturen durchlaufen, welche den inneren Abschnitt des Membranaufbaus von dem mittleren Abschnitt des Membranaufbaus sowie den mittleren Abschnitt des Membranaufbaus von dem äußeren Abschnitt des Membranaufbaus abgrenzt.In one embodiment of the present invention, the sheet has at least in the central portion of the membrane structure circular arc-shaped separating cuts in such a way that the respective centers of the circular arc-shaped separating cuts do not coincide with the center of the membrane structure. In this case, the circular-shaped separating cuts can pass through the contours, which delimits the inner portion of the membrane structure from the central portion of the membrane structure and the central portion of the membrane structure of the outer portion of the membrane structure.
In einer weiteren Ausführungsform beginnen die kreisbogenförmigen Trennschnitte jeweils auf einer den inneren Abschnitt des Membranaufbaus von dem mittleren Abschnitt des Membranaufbaus abgrenzenden Kontur und enden auf einer den mittleren Abschnitt des Membranaufbaus von dem äußeren Abschnitt des Membranaufbaus abgrenzenden Kontur. Demnach sind die kreisbogenförmigen Trennschnitte hierbei lediglich in dem mittleren Abschnitt des Membranaufbaus angeordnet.In a further embodiment, the arc-shaped separating cuts each begin on a contour delimiting the inner portion of the membrane structure from the central portion of the membrane structure and terminate on a contour delimiting the central portion of the membrane structure from the outer portion of the membrane structure. Accordingly, the circular arc-shaped separating cuts are arranged here only in the middle section of the membrane structure.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der mittlere Abschnitt des Membranaufbaus kreisringförmig und von einem inneren Kreis mit einem Innendurchmesser D1 sowie einem äußeren Kreis mit einem Außendurchmesser D2 begrenzt und das Flächengebilde weist zumindest in dem mittleren Abschnitt des Membranaufbaus kreisbogenförmige Trennschnitte auf derart, dass die Mittelpunkte der kreisbogenförmigen Trennschnitte auf dem inneren Kreis liegen. In a further embodiment of the present invention, the central portion of the membrane structure is annular and bounded by an inner circle with an inner diameter D1 and an outer circle with an outer diameter D2 and the sheet has at least in the central portion of the membrane structure circular arc-shaped separating cuts such that the Center points of the circular-shaped separating cuts lie on the inner circle.
Ist zumindest der mittlere Abschnitt des Membranaufbaus in einer Ausführungsform kreisringförmig ausgestaltet, so beschreibt die den inneren Abschnitt des Membranaufbaus von dem mittleren Abschnitt des Membranaufbaus abgrenzende Kontur einen Kreis. Dieser Kreis entspricht dem inneren Kreis des mittleren Abschnitts mit dem Innendurchmesser D1 des mittleren Abschnitts, an welchem, in radialer Richtung betrachtet, der mittlere Abschnitt des Membranaufbaus beginnt und der innere Abschnitt des Membranaufbaus endet. Die den mittleren Abschnitt des Membranaufbaus von dem äußeren Abschnitt des Membranaufbaus abgrenzende Kontur beschreibt dann ebenfalls einen Kreis, welcher dem äußeren Kreis des mittleren Abschnitts mit dem Außendurchmesser D2 des mittleren Abschnitts entspricht. An diesem endet bei einer Betrachtung in radialer Richtung der mittlere Abschnitt des Membranaufbaus und beginnt der äußere Abschnitt des Membranaufbaus. Die Mittelpunkte der kreisförmigen Trennschnitte liegen dabei jeweils auf dem inneren Kreis. If, in one embodiment, at least the middle section of the membrane structure is circular-shaped, then the contour delimiting the inner section of the membrane structure from the central section of the membrane structure describes a circle. This circle corresponds to the inner circle of the central portion with the inner diameter D1 of the central portion, at which, as viewed in the radial direction, the central portion of the diaphragm assembly begins and the inner portion of the diaphragm assembly ends. The contour delimiting the central portion of the diaphragm assembly from the outer portion of the diaphragm assembly then also describes a circle corresponding to the outer circle of the central portion with the outer diameter D2 of the central portion. At this ends when viewed in the radial direction of the central portion of the diaphragm assembly and begins the outer portion of the diaphragm assembly. The centers of the circular separating cuts lie in each case on the inner circle.
In einer weiteren Ausführungsform mit mehr als zwei kreisförmigen Trennschnitten sind die Mittelpunkte der kreisbogenförmigen Trennschnitte jeweils äquidistant zueinander. In a further embodiment with more than two circular separating cuts, the centers of the circular-arc-shaped separating cuts are in each case equidistant from one another.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Mehrzahl von kreisbogenförmigen Trennschnitten rotationssymmetrisch zu dem Mittelpunkt des Membranaufbaus angeordnet. Die Trennschnitte weisen folglich alle den gleichen Kreisbogenradius auf.In a further embodiment, a plurality of circular-arc-shaped separating sections is arranged rotationally symmetrical to the center of the membrane structure. The separating cuts consequently all have the same circular arc radius.
In einer Ausführungsform beginnen die kreisbogenförmigen Trennschnitte auf dem inneren Kreis mit dem Innendurchmesser D1 des mittleren Abschnitts und enden auf dem äußeren Kreis mit dem Außendurchmesser D2 des mittleren Abschnitts.In one embodiment, the arcuate separating cuts start on the inner circle with the inner diameter D1 of the middle section and end on the outer circle with the outer diameter D2 of the middle section.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Flächengebilde in dem mittleren Abschnitt des Membranaufbaus Trennschnitte auf, wobei die Trennschnitte rotationssymmetrisch zu dem Mittelpunkt des Membranaufbaus und achsensymmetrisch zu Geraden, welche durch den Mittelpunkt des Membranaufbaus und parallel zu dem Verlauf von Kettfäden und Schussfäden verlaufen, angeordnet sind und wobei mindestens ein Trennschnitt elliptisch und mindestens ein Trennschnitt geradlinig ausgestaltet ist derart, dass keiner der Trennschnitte die in einem Winkel von 45° zu dem Verlauf von Kettfäden und Schussfäden ausgerichteten und durch den Mittelpunkt des Membranaufbaus verlaufenden Geraden durchkreuzt. Alternativ könnte auch mindestens ein Trennschnitt parabelförmig ausgebildet sein.In one embodiment of the present invention, the sheet has cuts in the central portion of the membrane assembly, the cut portions being rotationally symmetric about the center of the membrane assembly and axisymmetric to straight lines passing through the center of the membrane assembly and parallel to the course of warp and weft yarns and wherein at least one separating cut is elliptical and at least one separating cut is configured in a straight line such that none of the separating cuts intersects the straight line oriented at an angle of 45 ° to the course of warp threads and weft threads and passing through the center of the membrane structure. Alternatively, at least one separating cut could also be parabolic.
Eine derartige Ausgestaltung der Trennschnitte zeigt sich als vorteilhaft bezüglich des Abbaus von Spannungen innerhalb des Membranaufbaus. Die Gewebelage weist gewöhnlich ihre größte Steifigkeit parallel zu dem Verlauf von Kettfäden und Schussfäden auf und relativ dazu eine geringere Steifigkeit entlang der Richtung von Geraden, welche durch den Mittelpunkt des Membranaufbaus und in einem Winkel von 45° zu dem Verlauf von Kettfäden und Schussfäden verlaufen. Demzufolge werden in dieser Ausführungsform Trennschnitte in Bereichen vorgenommen, in denen die Gewebelage eine größere Steifigkeit aufweist, und in den Richtungen vermieden, in denen die Gewebelage eine geringere Steifigkeit aufweist.Such a configuration of the separating cuts is advantageous with respect to the reduction of stresses within the membrane structure. The fabric layer usually has its greatest stiffness parallel to the course of warp yarns and weft yarns, and relatively less rigidity along the direction of straight lines passing through the center of the membrane structure and at an angle of 45 ° to the course of warp yarns and weft yarns. Accordingly, in this embodiment, separating cuts are made in areas where the fabric layer has greater rigidity, and avoided in the directions in which the fabric layer has lower rigidity.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zumindest der mittlere Abschnitt des Membranaufbaus kreisringförmig und eine Vielzahl von geradlinigen Trennschnitten verlaufen zumindest zwischen zwei auf einem äußeren Kreis des mittleren Abschnitts mit dem Außendurchmesser D2 liegenden Punkten und parallel zu dem Verlauf von Kettfäden oder Schussfäden derart, dass der jeweilige Schwerpunkt der geradlinigen Trennschnitte auf einer der durch den Mittelpunkt des Membranaufbaus und parallel zu dem Verlauf von Kettfäden oder Schussfäden verlaufenden Geraden liegt, und wobei eine Vielzahl von elliptischen Trennschnitten derart angeordnet ist, dass die Hauptscheitelpunkte der elliptischen Trennschnitte im Vergleich zu allen anderen Punkten auf den elliptischen Trennschnitten jeweils den kürzesten Abstand von dem äußeren Kreis des mittleren Abschnitts mit dem Außendurchmesser D2 aufweisen.In one embodiment of the present invention, at least the central portion of the diaphragm assembly is annular and a plurality of straight line cuts run at least between two points on an outer circle of the middle portion having the outer diameter D2 and parallel to the course of warp or weft yarns such that the respective center of gravity of the straight line cuts is on one of the straight lines passing through the center of the membrane assembly and parallel to the course of warp or weft yarns, and wherein a plurality of elliptical cuts are arranged such that the major vertices of the elliptical cuts are compared to all other points the elliptical cuts each have the shortest distance from the outer circle of the central portion with the outer diameter D2.
Die geradlinigen Trennschnitte verlaufen jeweils parallel zu dem Verlauf von Kettfäden oder Schussfäden und zumindest zwischen zwei Punkten, welche auf dem äußeren Kreis des mittleren Abschnitts des Membranaufbaus mit dem Außendurchmesser D2 liegen. Dabei können die geradlinigen Trennschnitte den äußeren Kreis des mittleren Abschnitts jeweils zweimal kreuzen, d.h. die geradlinigen Trennschnitte durchlaufen dann einen ersten Punkt sowie einen zweiten Punkt, wobei der erste und der zweite Punkt auf dem äußeren Kreis mit dem Außendurchmesser D2 des mittleren Abschnitts des Membranaufbaus liegen. Die geradlinigen Trennschnitte können aber auch jeweils als Kreissehne des äußeren Kreises des mittleren Abschnitts ausgestaltet sein. In diesem Fall beginnen die geradlinigen Trennschnitte an einem ersten Punkt und enden an einem zweiten Punkt, wobei der erste und der zweite Punkt auf dem äußeren Kreis mit dem Außendurchmesser D2 des mittleren Abschnitts des Membranaufbaus liegen. Zudem liegen die Schwerpunkte der geradlinigen Trennschnitte auf einer der durch den Mittelpunkt des Membranaufbaus und parallel zu dem Verlauf von Kettfäden oder Schussfäden verlaufenden Geraden. Vorzugsweise sind die geradlinigen Trennschnitte in der in radialer Richtung äußeren Hälfte des mittleren Abschnitts des Membranaufbaus angeordnet.The straight-line separating sections each run parallel to the course of warp threads or weft threads and at least between two points which lie on the outer circle of the middle section of the membrane structure with the outer diameter D2. In this case, the rectilinear separating cuts may each cross the outer circle of the central portion twice, i. the straight line cuts then pass through a first point and a second point, with the first and second points on the outer circle having the outer diameter D2 of the central portion of the membrane assembly. However, the rectilinear separating cuts can also be designed in each case as a chord of the outer circle of the middle section. In this case, the rectilinear cuts begin at a first point and terminate at a second point, with the first and second points on the outer circle having the outer diameter D2 of the central portion of the membrane assembly. In addition, the focal points of the rectilinear separating cuts lie on one of the straight lines running through the center of the membrane structure and parallel to the course of warp threads or weft threads. Preferably, the straight line cuts are disposed in the radially outer half of the central portion of the membrane structure.
Die elliptischen Trennschnitte verlaufen allesamt derart, dass die jeweiligen Hauptscheitelpunkte der elliptischen Trennschnitte im Vergleich zu allen anderen Punkten auf den elliptischen Trennschnitten jeweils den kürzesten Abstand von dem äußeren Kreis mit dem Außendurchmesser D2 des mittleren Abschnitts aufweisen. Demnach liegen die Linienabschnitte der elliptischen Trennschnitte mit der größten Krümmung näher an dem äußeren Kreis als die freien Enden der elliptischen Trennschnitte. All of the elliptical cuts are such that the respective major vertices of the elliptical cuts have the shortest distance from the outer circle to the outer diameter D2 of the middle section, as compared to all other points on the elliptical cuts. Accordingly, the line portions of the elliptical separating cuts having the largest curvature are closer to the outer circle than the free ends of the elliptical separating cuts.
Die Scheitelpunkte der elliptischen Trennschnitte sind dabei vorzugsweise in Richtung zu den geradlinigen Trennschnitten hin ausgerichtet. Dies bedeutet, dass die Symmetrieachsen der einzelnen elliptischen Trennschnitte die geradlinigen Trennschnitte kreuzen und nicht an den geradlinigen Trennschnitten vorbeilaufen.The vertices of the elliptical separating cuts are preferably aligned in the direction of the rectilinear separating cuts. This means that the axes of symmetry of the individual elliptical separating cuts cross the rectilinear separating cuts and do not pass by the straight-line separating cuts.
In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Gewebelage anstelle von elliptischen Trennschnitten parabelförmige Trennschnitte auf, wobei die jeweiligen Scheitelpunkte der parabelförmigen Trennschnitte im Vergleich zu allen anderen Punkten auf den parabelförmigen Trennschnitten jeweils den kürzesten Abstand von dem äußeren Kreis mit dem Außendurchmesser D2 des mittleren Abschnitts aufweisen. In an alternative embodiment of the present invention, the fabric layer instead of elliptical cuts cut parabolic cuts, wherein the respective vertices of the parabolic cuts in comparison to all other points on the parabolic cuts each have the shortest distance from the outer circle with the outer diameter D2 of the central portion.
In einer weiteren Ausführungsform sind neben dem mittleren Abschnitt auch der innere und der äußere Abschnitt des Membranaufbaus kreisringförmig.In a further embodiment, in addition to the central portion and the inner and the outer portion of the membrane structure are annular.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Membranpumpe zur Förderung von Medien mit einem erfindungsgemäßen Membranaufbau, wobei der Membranaufbau im Inneren einer Fördereinheit der Membranpumpe in einem Membranpaket angeordnet ist derart, dass der Membranaufbau an seinem inneren Abschnitt durch eine Membranhalteschraube und eine Membranklemmscheibe dicht verpressbar ist und an seinem äußeren Abschnitt in einem äußeren Einspannbereich zwischen dem Hydraulikraum und dem Förderraum verspannbar ist, wobei der mittlere Abschnitt des Membranaufbaus im Betrieb der Membranpumpe eine oszillierende Auslenkung in axialer Richtung zwischen einer hinteren Endlage und einer vorderen Endlage erfährt.An embodiment of the present invention relates to a membrane pump for conveying media with a membrane structure according to the invention, wherein the membrane structure is arranged inside a delivery unit of the membrane pump in a membrane packet such that the membrane structure is tightly pressed at its inner portion by a membrane retaining screw and a membrane clamping disc and is clamped at its outer portion in an outer clamping area between the hydraulic chamber and the delivery chamber, wherein the central portion of the diaphragm assembly undergoes an oscillating deflection in the axial direction between a rear end position and a front end position during operation of the diaphragm pump.
Die erfindungsgemäße Membranpumpe weist einen Membranaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung auf, welcher sich in der Fördereinheit der Membranpumpe befindet und den Hydraulikraum von dem Förderraum der Membranpumpe trennt. Dabei ist der Membranaufbau an seinem inneren Abschnitt durch eine Membranhalteschraube und eine Membranklemmscheibe dicht verpresst, d.h. fest eingespannt. An seinem äußeren Abschnitt, in dem sogenannten Einspannbereich, wird der Membranaufbau ebenfalls fest verspannt und somit in der Membranpumpe befestigt.The membrane pump according to the invention has a membrane structure according to the present invention which is located in the delivery unit of the membrane pump and separates the hydraulic space from the delivery space of the membrane pump. The membrane structure is densely pressed at its inner portion by a membrane retaining screw and a membrane clamping disc, i. firmly clamped. At its outer portion, in the so-called clamping area, the membrane structure is also firmly clamped and thus secured in the diaphragm pump.
Zudem findet eine oszillatorische Auslenkung der Membran in axialer Richtung zwischen einer vorderen und einer hinteren Endlage statt. Die Art und Weise des oszillatorischen Auslenkens der Membran hängt dabei von der Art des Antriebs der Membran ab. Hierbei unterscheidet man zwischen mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch ausgelenkten Membranfördereinheiten. Zur Förderung einer Flüssigkeit mittels einer Membranpumpe wird grundsätzlich ein Hubvolumen aufgrund der Hubbewegung eines Arbeitsbereiches der Membran an die zu fördernde Flüssigkeit weitergegeben.In addition, an oscillatory deflection of the diaphragm takes place in the axial direction between a front and a rear end position. The manner of the oscillatory deflection of the membrane depends on the nature of the drive of the membrane. Here, a distinction is made between mechanically, hydraulically, pneumatically or electrically deflected membrane conveyor units. To convey a liquid by means of a membrane pump, a stroke volume is basically passed on to the liquid to be delivered on account of the lifting movement of a working region of the membrane.
Beispielsweise wird im Arbeitsbereich der Membran die oszillierende Bewegung einer Zugstange bzw. eines Kolbens bei einer Kolbenmembranpumpe über ein Arbeitsmedium, z.B. in Form von Wasser mit einem wasserlöslichen Mineralzusatz oder Hydrauliköl, d.h. hydraulisch, auf die Membran übertragen. Dabei bewirkt die Bewegung des Kolbens durch eine Flüssigkeit zwischen Kolben und Membran direkt einen Ausschlag der Membran. Im Falle eines pneumatischen Antriebs der Membranpumpe wird die oszillatorische Bewegung einer Membran hingegen durch Beaufschlagung des Hydraulikraums mit Druckluft sowie durch Steuerung des entsprechenden Luftdrucks mittels eines Ablassventils erreicht. Bei einem mechanischen Antrieb hingegen wird eine Zugstange meist über eine Pleuelstange und einen Exzenter von einem Elektromotor angetrieben.For example, in the working area of the diaphragm, the oscillating movement of a pull rod or piston in a reciprocating diaphragm pump is achieved via a working fluid, e.g. in the form of water with a water-soluble mineral additive or hydraulic oil, i. hydraulically, transferred to the membrane. The movement of the piston caused by a liquid between the piston and diaphragm directly causes a rash of the membrane. In the case of a pneumatic drive of the diaphragm pump, however, the oscillatory movement of a diaphragm is achieved by pressurizing the hydraulic space with compressed air and by controlling the corresponding air pressure by means of a drain valve. In a mechanical drive, however, a pull rod is usually driven by a connecting rod and an eccentric by an electric motor.
Die oszillatorischen Bewegungen der Membran zwischen ihrer vorderen und hinteren Endlage lassen sich als Druck- und Saugbewegungen beschreiben. Bewegt sich die Membran in axialer Richtung auf den Förderraum zu, so spricht man von einer Druckbewegung, da das Fördermedium mit Druck beaufschlagt wird und dadurch ausgestoßen wird. Bewegt sich die Membran hingegen in axialer Richtung auf den Hydraulikraum zu, so spricht man von einer Saugbewegung. Da die Membran das zu fördernde Medium ansaugt.The oscillatory movements of the membrane between its front and rear end position can be described as pressure and suction movements. If the membrane moves in the axial direction towards the delivery chamber, it is said to be a pressure movement, since the delivery medium is pressurized and thereby expelled. If, on the other hand, the diaphragm moves in the axial direction toward the hydraulic space, this is referred to as a suction movement. Since the membrane sucks in the medium to be pumped.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Membranpumpe ein Gehäuse und ein in diesem Gehäuse in der Längsachse axial beweglich gelagerter Kolben. Wird der Kolben angetrieben und führt infolgedessen eine translatorische Hin- und Herbewegung in axialer Richtung aus, so überträgt sich die oszillatorische Bewegung des Kolbens hydraulisch auf den Membranaufbau, so dass sich die Membran auslenkt und eine oszillatorische Bewegung zwischen einer hinteren Endlage und einer vorderen Endlage ausführt. Das zu fördernde Medium wird dabei je nach Bewegungsrichtung entweder mit Druck beaufschlagt oder angesaugt.In a further embodiment of the present invention, the diaphragm pump according to the invention comprises a housing and a piston mounted axially movably in this housing in the longitudinal axis. If the piston is driven and consequently performs a translational reciprocating movement in the axial direction, then the oscillatory movement of the piston transfers hydraulically to the diaphragm structure, so that the diaphragm deflects and performs an oscillatory movement between a rear end position and a front end position , The medium to be delivered is either pressurized or sucked depending on the direction of movement.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen davon sowie der dazugehörigen Figuren deutlich.Further advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description of embodiments thereof and the accompanying figures.
In
Während sowohl der innere Abschnitt
Der Membranaufbau
Das in
Der Membranaufbau ist geometrisch entsprechend der
Da die Geometrie der Gewebelage
Die in
Die kreisbogenförmigen Trennschnitte
Eine derartige geometrische Anordnung der jeweiligen Trennschnitte führt dazu, dass die Bereiche mit einem Winkel von höchstens +10° und –10° um die Winkelhalbierenden einschließlich der Winkelhalbierenden, d.h. um Geraden
Da
Die Gewebelage
Im Gegensatz zu der in
Eine weitere alternative Ausführungsform von Trennschnitten zeigt
Was die geometrische Anordnung der einzelnen Trennschnitte
Da
Die geradlinigen Trennschnitte
Die einzelnen elliptischen Trennschnitte
Sowohl die geradlinigen Trennschnitte
Bei der Durchführung der Trennschnitte gemäß der Ausführung in
Der mittlere Abschnitt
In der Ausführung in
Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet. Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, erfolgt diese Darstellung und Beschreibung lediglich beispielhaft und ist nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht, so wie er durch die Ansprüche definiert wird. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt.For purposes of the original disclosure, it is to be understood that all such features as will become apparent to those skilled in the art from the present description, drawings, and claims, even if concretely described only in connection with certain other features, both individually and separately any combination with other of the features or feature groups disclosed herein are combinable, unless this has been expressly excluded or technical conditions make such combinations impossible or pointless. On the comprehensive, explicit representation of all conceivable combinations of features is omitted here only for the sake of brevity and readability of the description. While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description, such illustration and description is exemplary only and is not intended to limit the scope of the protection as defined by the claims. The invention is not limited to the disclosed embodiments.
Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen sind für den Fachmann aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. In den Ansprüchen schließt das Wort "aufweisen" nicht andere Elemente oder Schritte aus, und der unbestimmte Artikel "eine" oder "ein" schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in unterschiedlichen Ansprüchen beansprucht sind, schließt ihre Kombination nicht aus. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht.Variations of the disclosed embodiments will be apparent to those skilled in the art from the drawings, the description and the appended claims. In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps, and the indefinite article "a" or "an" does not exclude a plurality. The mere fact that certain features are claimed in different claims does not exclude their combination. Reference signs in the claims are not intended to limit the scope of protection.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Membranaufbau membrane structure
- 2, 32, 3
- Kunststoffschichten Plastic layers
- 44
- Flächengebilde sheet
- 5, 5‘, 5‘‘5, 5 ', 5' '
- Gewebelage fabric layer
- 66
- Trennschnitt separating cut
- 6a, b, c6a, b, c
- kreisbogenförmiger, elliptischer, geradliniger Trennschnitt arcuate, elliptical, rectilinear separation cut
- 77
- Durchgangsöffnung Through opening
- 88th
- Kettfäden warp
- 99
- Schussfäden wefts
- 1010
- innerer Abschnitt des Membranaufbaus inner section of the membrane structure
- 1111
- mittlerer Abschnitt des Membranaufbaus middle section of the membrane structure
- 1212
- äußerer Abschnitt des Membranaufbaus outer portion of the membrane structure
- 1313
- Mittelpunkt des Membranaufbaus bzw. der Gewebelage Center of the membrane structure or the fabric layer
- 14a, c14a, c
- Schwerpunkt kreisbogenförmiger, elliptischer Trennschnitte Focus on circular arc, elliptical cuts
- 14b14b
- Hauptscheitelpunkt elliptischer Trennschnitte Main vertex of elliptical cuts
- 1515
- innerer Kreis mit Durchmesser D1 inner circle with diameter D1
- 1616
- äußerer Kreis mit Durchmesser D2 outer circle with diameter D2
- 1717
- im Winkel von 45° zu Kettfäden und Schussfäden verlaufende Gerade at an angle of 45 ° to warp threads and weft threads running straight line
- 1818
- Fördereinheit delivery unit
- 1919
- Förderraum delivery chamber
- 2020
- Hydraulikraum hydraulic chamber
- 2121
- Membranhalteschraube Membrane retaining screw
- 2222
- Membranklemmscheibe Diaphragm clamping disc
- 2323
- Druckteil pressure part
- 2424
- äußerer Einspannbereich outer clamping area
- 2525
- Kolben piston
- D1D1
- Innendurchmesser des mittleren Abschnitts Inner diameter of the middle section
- D2D2
- Außendurchmesser des mittleren Abschnitts Outer diameter of the middle section
Claims (15)
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Legal Events
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| R016 | Response to examination communication |