DE10227192A1

DE10227192A1 - Verbundmembran für Membranpumpen

Info

Publication number: DE10227192A1
Application number: DE10227192A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. Öhrle; Leon Radom
Original assignee: ULMAN Dichtungstechnik GmbH
Current assignee: ULMAN Dichtungstechnik GmbH
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-19
Also published as: DE10227192B4; US20030230192A1; US6923108B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbundmembran für Membranpumpen, bestehend aus einem Elastomerkörper und einer produktseitigen Auflage aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Der Elastomerkörper ist als kreisförmiger Teller ausgebildet, welcher einen Tellerrand mit einer Einspannfläche, einen Boden und einen den Tellerrand mit dem Boden verbindenden biegsamen Membranabschnitt aufweist. Der biegsame Membranabschnitt weist eine Vielzahl von Noppen auf, die Erhebungen an der Elastomerrückseite des Elastomerkörpers bilden. Die PTFE-Auflage ist im Bereich des biegsamen Membranabschnitts als ebene Ringfläche ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundmembran für Membranpumpen bestehend aus einem Elastomerkörper und einer produktseitigen Auflage aus Polytetrafluorethylen (PTFE), wobei der Elastomerkörper alskreisförmiger Teller ausgebildet ist, der einen Tellerrand mit einer Einspannfläche, einen Boden und einen den Tellerrand mit dem Boden verbindenden biegsamen Membranabschnitt aufweist.
Die Verbundmembran wird in einer Membranpumpe randseitig eingespannt, während der Boden der Verbundmembran Hubbewegungen ausführt. Mit jeder Hubbewegung wird der biegsame Membranabschnitt umgestülpt, wobei in einem radialen Schnitt Abrollbewegungen des biegsamen Materials beobachtet werden. Der biegsame Membranabschnitt wird in der Technik daher auch als Rollschlaufe bezeichnet.
Beim Einsatz von Verbundmembranen, deren biegsamer Membranabschnitt ohne Profil mit einer einheitlichen Wandstärke ausgebildet ist, beobachtet man das Entstehen von radialen linienförmigen Weißfärbungen in der PTFE-Auflage, die den Beginn einer Materialschädigung anzeigen. Mit fortschreitender Schädigung des PTFE-Materials verliert die Verbundmembran ihre chemische Beständigkeit gegen aggressive Fördermedien. Der beschriebene Schadensverlauf begrenzt die Standzeit der Membran.
Bei einer aus US 5 349 896 beschriebenen Verbundmembran des eingangs beschriebenen Aufbaus ist der biegsame Membranabschnitt durch radiale Rippen ausgesteift. Die Rippen er strecken sich von einem an den Boden angrenzenden Übergangsbereich bis zum Tellerrand des Elastomerkörpers. Mit einer ausreichend großen Zahl von radialen Versteifungsrippen kann der beschriebene Schadensverlauf zwar verhindert werden, jedoch verschlechtert sich das Abrollverhalten des biegsamen Membranabschnittes und vergrößert sich der Abrollwiderstand in beachtlichem Maße.
Bei einigen Anwendungen, z.B. in Vakuumpumpen, werden Verbundmembranen bevorzugt, die auf der Produktseite eine glatte Membranfläche aufweisen und im Pumpenbetrieb an Gehäuseflächen der Pumpe flächig anliegen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auch für derartige Anwendungen geeignete Verbundmembran für Membranpumpen anzugeben, die lange Standzeiten ohne Schädigung der PTFE-Auflage ermöglicht und sich durch gute Abrolleigenschaften beim Pumpenbetrieb auszeichnet.
Ausgehend von einer Verbundmembran mit den eingangs beschriebenen Merkmalen wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der biegsame Membranabschnitt eine Vielzahl von Noppen aufweist, die Erhebungen an der Elastomerrückseite des Elastomerkörpers bilden und dass die PTFE-Auflage im Bereich des biegsamen Membranabschnitts als ebene Ringfläche ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Noppen an der Elastomerrückseite als Kalotten mit einer kreisförmigen oder elliptischen Grundfläche ausgebildet. Durch die erfindungemäß vorgesehenen Noppen erfährt der biegsame Membranabschnitt punktuelle Versteifungen. Die Bereiche zwischen den Noppen sind flexibel, so dass der biegsame Membranabschnitt mit geringem Druck umgestülpt werden kann, wobei sich aufgrund der punktuellen Versteifungen keine Stauchfalten bzw. Knicklinien in der PTFE-Auflage bilden können. Die Verbundmembran führt bei ihrem Einsatz definierte Rollbewegungen aus, wobei der Abrollwiderstand der Rollschlaufe gering ist.
Für die weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundmembran ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten. Vorzugsweise sind die Noppen auf mindestens zwei konzentrischen Kreisen gereiht angeordnet. Dabei wird zweckmäßig mit einer Winkelteilung zwischen 5° und 30° gearbeitet. Die auf konzentrischen Kreisen angeordneten Noppen können in radialer Richtung gereiht auf durch den Kreismittelpunkt verlaufenden Linien angeordnet sein. Unter die erfindungsgemäße Lehre fällt auch eine Ausführungsform, bei der die Noppen auf benachbarten konzentrischen Kreisen zueinander winkelversetzt so geordnet sind, dass in radialer Richtung jeweils eine Noppe vor der Lücke zwischen zwei in Umfangsrichtung gereihten Noppen vorgesehen ist. Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, dass die auf dem Kreis mit dem größten Durchmesser und/oder kleinsten Durchmesser angeordneten Noppen in Umfangsrichtung eine Kette ohne Lücken bilden.
Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbundmembran sind in den nachgeordneten Patentansprüchen 8 bis 11 beschrieben und werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen schematisch:
1 einen Schnitt durch eine Verbundmembran für Membranpumpen,
2 eine Draufsicht auf die Produktseite der in 1 dargestellten Verbundmembran,
3 eine rückseitige Ansicht des in 1 dargestellten Gegenstandes,
4a bis 4h weitere Ausführungsbeispiele, jeweils in einer rückseitigen Ansicht.
In den Figuren ist eine Verbundmembran für Membranpumpen dargestellt. Sie besteht aus einem Elastomerkörper 1 und einer produktseitigen Auflage 2 aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Der Elastomerkörper 1 ist als kreisförmiger Teller ausgebildet, der einen Tellerrand 3 mit einer Einspannfläche, einen Boden 4 und einen den Tellerrand mit dem Boden verbindenden biegsamen Membranabschnitt 5 aufweist. Einer vergleichenden Betrachtung der Figuren entnimmt man, dass der biegsame Membranabschnitt 5 eine Vielzahl von Noppen 6 aufweist, die Erhebungen an der Elastomerrückseite des Elastomerkörpers 1 bilden, und dass die PTFE-Auflage 2 im Bereich des biegsamen Membranabschnitts als ebene Ringfläche ausgebildet ist.
Die Noppen 6 sind als Kalotten mit einer vorzugsweise kreisförmigen Grundfläche ausgebildet und in den Ausführungsbeispielen mit einer Winkelteilung α zwischen 5° und 30° auf konzentrischen Kreisen angeordnet.
Im Ausführungsbeispiel der 3 sind die Noppen 6 in radialer Richtung mit geringem Abstand gereiht auf durch den Kreismittelpunkt verlaufenden Linien angeordnet. Ferner entnimmt man der 3, dass die auf dem Kreis mit dem größten Durchmesser angeordneten Noppen 6 in Umfangsrichtung eine Kette ohne Lücken bilden. Weitere, unter die erfindungsgemäße Lehre fallende Anordnungen der Noppen 6 sind in den 4a bis 4h dargestellt.
Der 1 entnimmt man, dass der Boden 4 des Elastomerkörpers 1 einen einvulkanisierten Kern 7 mit einer Anschlusseinrichtung 8 für eine Kolbenstange enthält. Im Ausführungsbeispiel ist die Produktseite des Bodens konvex ausgeformt. Andere Formen sind jedoch nicht ausgeschlossen. Der Elastomerkörper 1 enthält eine textile Verstärkungseinlage 9 und weist auf seiner elastomeren Rückseite im Übergangsbereich zwischen dem Tellerrand 3 und dem biegsamen Membranabschnitt 5 eine ringförmig umlaufende Vertiefung 10 sowie im Übergangsbereich zwischen dem biegsamen Membranabschnitt 5 und dem Boden 4 ringförmige Nuten 11 auf. Die Vertiefung 10 sowie die Nuten 11 bilden Gelenkstellen, welche das Abrollverhalten des biegsamen Membranabschnittes 5 zusätzlich verbessern.
Unter die erfindungsgemäße Lehre fallen auch Verbundmembranen, deren Boden keinen einvulkanisierten Metallkern enthalten, sondern mit einer mittigen Öffnung zum Anschluss an eine Kolbenstange versehen sind.

Claims

Verbundmembran für Membranpumpen bestehend aus einem Elastomerkörper (1) und einer produktseitigen Auflage (2) aus Polytetrafluorethylen (PTFE), wobei der Elastomerkörper (1) als kreisförmiger Teller ausgebildet ist, der einen Tellerrand (3) mit einer Einspannfläche, einen Boden (4) und einen den Tellerrand mit dem Boden verbindenden biegsamen Membranabschnitt (5) aufweist, dadurch ge kennzeichnet, dass der biegsame Membranabschnitt (5) eine Vielzahl von Noppen (6) aufweist, die Erhebungen an der Elastomerrückseite des Elastomerkörpers (1) bilden, und dass die PTFE-Auflage (2) im Bereich des biegsamen Membranabschnitts (5) als ebene Ringfläche ausgebildet ist.
Verbundmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (6) als Kalotten ausgebildet sind.
Verbundmembran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (6) auf mindestens zwei konzentrischen Kreisen gereiht angeordnet sind.
Verbundmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (6) mit einer Winkelteilung (α) zwischen 5° und 30° auf konzentrischen Kreisen angeordnet sind.
Verbundmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf konzentrischen Kreisen angeordneten Noppen (6) in radialer Richtung gereiht auf durch den Kreismittelpunkt verlaufenden Linien angeordnet sind.
Verbundmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (6) auf benachbarten konzentrischen Kreisen zueinander winkelversetzt so angeordnet sind, dass in radialer Richtung jeweils eine Noppe vor der Lücke zwischen zwei in Umfangsrichtung gereihten Noppen vorgesehen ist.
Verbundmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Kreis mit dem größten Durchmesser und/oder kleinsten Durchmesser angeordneten Noppen (6) in Umfangsrichtung eine Kette ohne Lücken bilden.
Verbundmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4) des Elastomerkörpers (1) einen einvulkanisierten Kern (7) mit einer Anschlusseinrichtung (8) für eine Kolbenstange enthält.
Verbundmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4) eine mittige Öffnung zum Anschluss an eine Kolbenstange enthält.
Verbundmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (1) eine textile Verstärkungseinlage (9) enthält.
Verbundmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (1) auf seiner Elastomerrückseite im Übergangsbereich zwischen Tellerrand (3) und dem biegsamen Membranabschnitt (5) und/oder im Übergangsbereich zwischen dem biegsamen Membranabschnitt (5) und dem Boden (4) ringförmige Nuten (11) oder Vertiefungen (10) aufweist.