JPH0137599B2 - - Google Patents
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- JPH0137599B2 JPH0137599B2 JP54162665A JP16266579A JPH0137599B2 JP H0137599 B2 JPH0137599 B2 JP H0137599B2 JP 54162665 A JP54162665 A JP 54162665A JP 16266579 A JP16266579 A JP 16266579A JP H0137599 B2 JPH0137599 B2 JP H0137599B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
- F04B43/14—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action having plate-like flexible members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/0009—Special features
- F04B43/0054—Special features particularities of the flexible members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C5/00—Rotary-piston machines or pumps with the working-chamber walls at least partly resiliently deformable
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
Description
本発明は環状中空室状の作業室を有し、この作
業室が半径方向で剛性の作業室外壁とリングダイ
ヤフラムにより構成された変形可能な作業室内壁
とにより制限されており、半径方向でリングダイ
ヤフラム内部にある転動ピストンがこのリングダ
イヤフラムを循環するシール兼圧着範囲で作業室
外壁に対して押付けるように構成されており、前
記転動ピストンに転動ピストン駆動装置が係合し
ている形式のダイヤフラムポンプに関する。
前記形式のダイヤフラムポンプはポンプの駆動
機構と搬送媒体を搬送するポンプ部分を完全に隔
離した状態でほぼ連続的な搬送を行なうという利
点を有している。したがつて、潤滑剤、潤滑剤ガ
ス又はそれに類似したものが駆動範囲から搬送範
囲に侵入することは回避される。しかしながら公
知のダイヤフラムポンプには依然としてまだ多く
の欠点がある。例えば英国特許第562409号明細書
によつては転動ピストンが剛性的にかつ偏心的に
案内されており、半径方向で見て転動ピストン駆
動装置の最も外側に位置している個所の半径方向
の延長で、転動ピストン駆動装置と転動ピストン
とダイヤフラムと作業室外壁との間に形状による
接続が与えられている、冒頭に述べた形式のダイ
ヤフラムポンプが公知である。これによつて一方
ではリングダイヤフラムを吸込側の作業室と吐出
側の作業室との間でシールするために必要な押圧
力が作用させられるようになるが、同時にリング
ダイヤフラムを運転中に連続して著しく変態させ
られることになる。このようなリングダイヤフラ
ムは比較的に大きな製作誤差でしか製作できない
弾性的な成形部分から成り、しかもこのリングダ
イヤフラムは屡々交換されなければならない摩耗
部分であるので、この公知装置においてはリング
ダイヤフラムの変態運動は特に不都合であり、リ
ングダイヤフラムの早期摩滅を惹起する。
ほぼ円筒形の内壁を有し、この内壁に沿つてホ
ースがループ状に導かれ、ホースレープの内側を
押圧体が転動するホースポンプは既に公知であ
る。(西ドイツ国特許出願公開第2128487号明細
書)。しかし、このようなホースポンプの場合に
は作業室が剛性の外壁とリングダイヤフラムとに
よつて形成されているのではなく、横断面の一貫
したホースから形成されている。このホースの中
空室は圧着力が作用する個所で完全にシールする
ことはできない。したがつてホースポンプで達成
されるシール性、ひいては吸込能力は制限され
る。しかしホースポンプのホースにかかる変態負
荷は周知のようにきわめて大きいのでホースの迅
速な疲労が生じる。
さらにほぼ鎌形の作業室を有し、この作業室が
作業室外壁と仕切りスライダと転動ピストンによ
つて制限されかつ分割されている転動ピストンポ
ンプは既に公知である。この場合には転動ピスト
ンの内側に傾動可能に支承されたローラを有する
偏心体駆動装置が作用している。転動ピストンは
運転状態でシール調節力で、循環するシール範囲
において作業室外壁に対して圧着される(フラン
ス国特許第1256125号明細書)。しかしながらこの
転動ピストンポンプにおいては、循環するシール
兼圧着範囲で作業室外壁に対して圧着されるリン
グダイヤフラムが設けられておらず、仕切りスラ
イダが作業室の吸込側を吐出側から隔離してい
る。この場合には回転軸に対して不変の半径方向
の間隔をおいて配置されたローラの他にばねで負
荷された環を介して駆動フランジと結合された別
の旋回可能なローラが設けられている。この結
果、製作費用が大きくなるだけでなく、故障の機
会が大きくなり、ばねが疲労すると転動ピストン
ポンプの機能が低下する。さらにこの場合には横
断面で見て閉じられた、作業室外壁とリングダイ
ヤフラムとにより形成された作業室は存在してい
ない。
本発明の課題は冒頭に述べた形式のダイヤフラ
ムポンプを改良して、圧着範囲におけるシール作
用を不都合な影響を及ぼすことなしにリングダイ
ヤフラムの負荷を減少させることである。
前記課題は冒頭に述べた形式のダイヤフラムポ
ンプにおいて、転動ピストンが転動ピストン駆動
装置との接触個所を中心として傾動可能であり、
転動ピストン駆動装置の半径方向の寸法と転動ピ
ストンの厚さとダイヤフラムの厚さとの和が、転
動ピストンが傾動させられていない状態でリング
ダイヤフラムと作業室外壁との間に遊びが生じる
ように設定されていることにより解決された。
本発明の利点は、転動ピストンが傾動させられ
ていない状態でリングダイヤフラムと作業室外壁
との間に遊びが与えられていることにより、転動
ピストンは転動ピストンと転動ピストン駆動装置
との接触個所を中心として傾動することができ、
圧着範囲におけるリングダイヤフラムのシール作
用を実質的に妨げることなしにリングダイヤフラ
ムの厚さに適合させることができることである。
本発明の有利な実施態様は特許請求の範囲第2
項以下に記載されている。実験によれば前記遊び
は0.1mmから1.5mmの間の範囲で選ぶことが特に有
利であることが判明した。又、転動ピストンがど
の転動位置にあつてもリングダイヤフラムに張力
がほぼかからないようにできると、リングダイヤ
フラムにかかる負荷をさらに低下させ、しかも転
動ピストンに所望される傾動に抗して作用するリ
ングダイヤフラムから生じる力をほぼ解消するこ
とができる。特許請求の範囲第4項に記載した構
成によれば転動ピストン駆動装置の機械的に有利
な構成が得られる。
さらに特許請求の範囲第5項に記載したように
構成すると、リングダイヤフラムの周方向の伸び
を減少させることが簡単にかつ安価に製作できる
リングダイヤフラムで達成される。何故ならばリ
ングダイヤフラムは唯一の材料から製作できるか
らである。
特許請求の範囲第6項に記載した構成によれば
単数又は複数の隆起部をスペース的に特に有利に
配置することができる。
特許請求の範囲第7項には比較的簡単な、実地
に於いて効果を挙げている構成が記載されてい
る。
特許請求の範囲第8項に記載した構成によつて
は転動ピストンによつて押圧されていないダイヤ
フラム区分を作業室外壁から引離すことがより確
実に行なわれるようになる。
さらに特許請求の範囲第9項に記載した特徴に
よれば少なくとも1つのリング溝を備えた転動ピ
ストン及び場合によつては湾曲部を備えたリング
体の製作が容易になる。転動ピストン及び(又
は)リング体のために射出又は鋳造部分を使用す
る場合にはこのような製法で製作するときにたい
てい生じる僅かな寸法誤差は転動ピストンを傾動
させることにより簡単に補償することができる。
次に図面について本発明を説明する。
第1図に於ては駆動モータ2にフランジ結合さ
れたダイヤフラムポンプ1が示されている。この
ダイヤフラムポンプは以後単にポンプ1と呼ぶこ
とにする。ポンプ1は吸込接続部3とこの実施例
の場合同一横断平面に配置された吐出接続部4を
有している。ポンプ1と駆動モータ2はモーター
ポンプユニツトを構成している。モータ2は固定
足37を有している。
ポンプ1の内部構造は第2図と第3図とに特に
詳細に示されている。ポンプ1は環状中空室であ
る作業室6を有している。この作業室6は剛性の
作業室外壁7と変形可能な作業室内壁8とによつ
て制限されている。作業室内壁8はリングダイヤ
フラム9によつて構成されている。
リングダイヤフラム9は主として転動ピストン
10によつて形成された押圧部材11によつて循
環して作業室外壁7に対して圧着される。転動ピ
ストン10の駆動装置としては偏心体駆動装置1
2が用いられる。この偏心体駆動装置12は内部
が外周面13に対して同軸的に中空に構成された
転動ピストン10の内部に配置されている。偏心
体駆動装置12は転動ピストン駆動部材14を有
している。この転動ピストン駆動部材14は駆動
軸15(第3図)と結合された旋回アーム16を
有している。この旋回アーム16は自由端部にロ
ーラ又はこれに類似したもの、有利には実施例の
場合のように球軸受17を保持している。この球
軸受17が矢印Pf1が示すように転動すると、転
動ピストン10が連続的に内壁18に沿つて負荷
される。これに相応してリングダイヤフラム9も
連続的に圧着範囲Prに於て緊密に作業室外壁7
に圧着される。これによつて作業室6、特にその
吐出側の作業室6bにある搬送媒体が押し除けら
れる。この搬送媒体は吐出側では点で示され、吸
込側ではXで示されるいる。
本発明によれば転動ピストン10はポンプ1の
前述の構造によつて作業室外壁に対しても転動ピ
ストン駆動部材14に対しても傾動可能に配置さ
れている。この可能な傾動運動に際して転動ピス
トン10の内壁18は球軸受17の外周面を転動
するのに対して、転動ピストン10の外周面13
はリングダイヤフラム9を介在させて作業室外壁
7を転動する。転動ピストン10の転動平面に於
ける傾動運動は次のような幾何学的な処置によつ
て達成される。特にポンプの有利には全横断面平
面に於て、偏心体駆動装置12のその都度の外半
径r1(第2図に於ける矢印pf4)はリングダイヤフ
ラム9のその都度の壁厚さwと転動ピストン10
のその都度のリング厚さdとを加えた場合に、作
業室外壁7のその都度の内半径R1に略等しく、
有利にはそれよりも僅かに小さく保たれている。
これによつてポンプ部分12,17,10,9と
作業室外壁7との間には第12図に示された組立
状態ではつきり認められ得るような遊びSが形成
される。この第12図に示された組立状態に於て
は転動ピストンは、寸法的な関係を明らかにする
ために、転動ピストン駆動部材14に対して相対
的に傾動していない中立位置にある。これに相応
して所定の遊びSが与えられている場合には転動
ピストン10若しくはダイヤフラム9と作業室外
壁7との間の接触個所を有する圧着範囲Prも形
成されていない。従つて転動ピストンの第12図
に示された位置はポンプの運転状態ではなく、ポ
ンプ作業形式を説明するための位置であるに過ぎ
ない。
遊びSは転動ピストン10を一方では球軸受1
7に対して、他方では作業室外壁7に対して前述
のように傾動させることを可能にする。前述のポ
ンプ部分の間の遊びが実際に零であるとしてもダ
イヤフラム9の持つ圧縮弾性に基いて転動ピスト
ン10の僅かな傾動が可能である。
これから転動ピストン10の傾動運動の量は前
述の遊びSに関連することが明らかである。この
場合、遊びSは内半径R1から、外半径r1、リン
グ厚さd、リングダイヤフラム9の壁厚さwの会
計を差引いたものである(第12図)。この遊び
Sは実地に於ては約0mmから1.5mmである。これ
によつて転動ピストン駆動部材14(第2図)、
特に球軸受17と転動ピストンの内壁との接触箇
所Fと、作業室外壁7に対する転動ピストン10
若しくはリングダイヤフラム9の圧着範囲の略中
央との間に、略1゜から最高略40゜の遅れ角A(第2
図)が生じる。
第2図に示された遅れ角Aを有する遅れ位置へ
の転動ピストン10の傾動は、一方では偏心体駆
動装置12の駆動若しくは回転方向によつて、他
方では吸込側と吐出側の作業室6a,6bの間の
圧力比によつて与えられる。この圧力比によつて
は圧着範囲Prに於けるシール圧にも影響が及ぼ
される。他の状態が変化しないとシール力は圧着
範囲Prに於ては吸込側の作業室6aと吐出側の
作業室6bとの間の圧力差と共に増大する。これ
によつてポンプ1に於ては構造的な変化なしでポ
ンプ1のその都度の運転状態に圧着範囲Prに於
けるシール力を適合させることが可能になる。吸
込側と吐出側との間の圧力差が小さい場合には通
常、減少させられた圧力比に適合されたシール圧
が作用するのに対し、圧力差が大きい場合にはそ
れに相応して高められたシール圧が作用すること
になる。
その都度の運転に関連した状態に適合させられ
たシールは、リングダイヤフラム9に対しても摩
耗を減少させるという有利な結果をもたらす。何
故ならばリングダイヤフラムはその都度のシール
要求に相応した圧力負荷しか受けないからであ
る。更にポンプの必要な駆動出力、特にその無負
運転出力もこれによつて減少させられる。
圧着範囲Prに於ける矢印Pf2で示されたシール
圧は遅れ角Aの大きさにも関連する。この場合に
は、遅れ角Aが変化すると、これに相応して作用
梃子腕が変化することにより、遅れ角Aに逆比例
してシール圧が変化する。従つて遅れ角Aが小さ
いとシール圧(矢印Pf2)は他の条件が変わらな
いと、遅れ角Aが大きい場合よりも大きくなる。
これについては後から第13図について詳述す
る。図面を見やすくするために第2図に於ては実
地に生じるよりも大きな遅れ角Aが示されてい
る。実地に於いては略10゜の範囲の遅れ角Aが有
利であることが証明されている。しかしながら、
搬送媒体に関連して異なるシール圧を達成するた
めにそれに相応した他の遅れ角Aを選ぶこともで
きる。
できるだけ小さい遅れ角Aは転動ピストン10
の、吸込接続部3と吐出接続部4とが設けられて
いる上死点OTの範囲に於ても有利に作用する。
すなわちこの上死点範囲に於ては転動ピストン1
0の作用する力の変化が生じるので、転動ピスト
ンはそれに相応した補償傾動運動を行なおうとす
る。しかしながら有利には小さく選ばれた遅れ角
Aによつてこの傾動運動は狭い範囲内に保たれ
る。更に上死点OTの範囲内でリングダイヤフラ
ム9が後で述べるように特別な形に成形されてい
ることによつて転動ピストンが申し分なく案内さ
れるようになり、これによつて前述の補償傾動運
動が少なくとも減衰されるようになる。
同じ目的を達成するためには、流出開口19と
締込み片20との間の周方向の角度Bが遅れ角A
よりも小さくなつていると有利である。この場合
には角度Bは締込み片20が配置されている角度
Cの周方向長さ区分よりも小さいと有利である。
これによつて、場合によつては釣合傾動運動を惹
起する転動ピストンに対する力の作用は流出開口
19の後ろの範囲、特に締込み片20の範囲にず
らされる。流入開口21と流出開口19との間の
周方向の角度Dは締込み片20の周方向の寸法を
考慮してできるだけ小さいと有利である。これに
相応して、ダイヤフラムポンプ1の有効な作業室
は比較的に大きくなる。場合によつては周方向の
角度Dはポンプ1の所望の最終圧に応じてそれに
適合させることもできる。
作業室外壁7は縦断面図(第3図)で見て外側
に湾曲されている。これに対応して転動ピストン
外周面13もリングダイヤフラム9の壁厚さwを
考慮して、作業室外壁7の湾曲に合わせられた凸
面13aを有する縦断面形状を有している。作業
室外壁7の個々の同軸的な横断面は円形に構成さ
れ、転動ピストン駆動部材14はそれに対して同
心的に支承されている。第3図から判るように、
リングダイヤフラム9は―軸方向で見て―その有
効な長さ範囲22に略等しい壁厚さwを有してい
る。第3図に於ては転動ピストン10は第2図に
対して略90゜ずらされた位置に位置している。
本発明の重要な構成によれば、ダイヤフラムの
形状とダイヤフラムの直径は少なくともその横断
面に関して、転動ピストン10の少なくとも略全
部の回転位置に於てダイヤフラムに張力が少なく
とも殆んどかからないように選ばれている。この
ために必要な形状は第8図に示されている。この
場合にはリングダイヤフラム9、特にその有効な
長さ範囲22は弛緩された状態で、個々の横断面
平面に於て略西洋梨形の輪郭を有している、この
場合には曲率半径K1の小さい、略円弧状の外周
範囲は締込み片20に対して略対称的にかつ締込
み片20に隣接して設けられている。これには有
利には両側に略接線方向に延びる移行部23を介
して、大きな曲率半径K2を有する円弧部分が接
続されている。ダイヤフラム9の曲率半径K2は
作業室外壁7の内半径R1よりも小さく、転動ピ
ストン10の外周面13の曲率半径R2よりも大
きい。リングダイヤフラム9の小さい方の曲率半
径K1は最高で転動ピストン10の外周面13の
曲率半径R2に相応しており、これよりも僅かに
小さいと有利である。前述の形と直径比は転動ピ
ストンがどの転動位置にあつてもダイヤフラム9
に張力がかけられず、ポンプにできるだけ大きな
作業容積が与えられることを考慮して選ばれたも
のである。小さな曲率半径K1を有する周方向区
分(角度E)は約70゜の角度に亘つて延びている。
移行部23は大きな曲率半径K2を有する区分へ
の接続的な移行部を形成している。ダイヤフラム
9の曲率半径K1が内側半径R1に較べて小さいこ
とによつて、吸込側の作業室6aに於いても、作
業室外壁7からダイヤフラム9が離れやすくな
る。これに対してダイヤフラム9の大きい曲率半
径K2はダイヤフラムの周方向に張力が殆どかか
らないこと並びに所定の作業容積をポンプ1に与
えることを考慮して選ばれている。
リングダイヤフラム9は―同様に軸方向で見て
―大きな曲率半径K2を有する有効な長さ範囲2
2に於ては、弛緩された状態(第8図)で円筒形
の内面を有している(第6図)。これに対して小
さい曲率半径K1を備えた周方向範囲(角度E)
は、作業室外壁7の湾曲部39に合わせて締込み
片20に対して略対称的に湾曲し、変形されてい
ない状態でもそれぞれ締込み片20に向かつて次
第に半径方向に湾曲し、締込み片20に於て、湾
曲された作業室外壁7に少なくとも略相応する湾
曲部24を有している。第4図に於ては湾曲部2
4に所属する湾曲室は符号24aで示され、これ
を制限する壁は符号24bで示されている。
第7図に於てはリングダイヤフラムの軸方向で
有効な長さ範囲22の、締込み片20から異なる
周方向距離をおいた他の部分の中心線が一点鎖線
で示されている。この場合、中心線M1は曲率半
径K2を有する周方向区分の内部にあるダイヤフ
ラム部分のものであり、中心線M2は締込み片2
0の近くにあるダイヤフラム部分のものである。
中心線M3は締込み片20の湾曲室24aの中心
に於ける曲率を示している。締込み片20の範囲
に於ける湾曲室24aはダイヤフラムがこの範囲
に於て安定性が高いことに基いて僅かにしか変形
せず、転動ピストン10の外周面13の湾曲され
た形に適合させられ得るようにするために設けら
れている。
第4図と第5図には変形されていないリングダ
イヤフラム9の正確な構成が示されている。この
場合リングダイヤフラム9は第4図に於ては片側
が断面されて示されている。締込み片20は略半
径方向に向けられており、ダイヤフラム9の外周
面を越えて突出している。締込み片20はリング
ダイヤフラム9の軸方向の全幅に亘つて延びてい
る(第5図)。リングダイヤフラム9は有効な長
さ範囲22の側方に略半径方向に配置された環状
の側方締込みフランジ25を有している。この側
方締込みフランジ25は締込み片20をも越えて
突出している。締込み片20は範囲には湾曲室2
4aを有する湾曲部24と湾曲室24aを制限す
る壁24bとが示されている(第4図)。ダイヤ
フラムの内周面26は転動ピストン10の転動面
に対して少なくとも略折れ曲がり箇所のない表面
若しくは転動ピストンが衝撃なしで転動する転動
面を構成していると有利である。
既に述べたダイヤフラムの幾何学的な関係、特
にその形状と直径、場合によつては材料特性は、
少なくとも吸込側の作業室6aに於て負圧がかか
つた場合にも、相応するダイヤフラム部分が作業
室外壁7から離れるように選ばれる。このために
はリングダイヤフラム9の外周が各平面に於て相
応する平面に於ける作業室の外周若しくは作業室
の内壁8よりも小さくなつていると有利である。
この場合にはリングダイヤフラム9が周方向では
実際に略変形しないが、軸方向でいくらか伸張可
能であると合目的的である。これに加えて周方向
で少なくともダイヤフラム材料に較べて可撓性の
小さい挿入体又は補強糸38から成るそれに類似
した補強体、織物又はそれに類似したものを設け
ておくと有利である。これは第4図に於ては一点
鎖線で示され、第6図に於ては横断面で示されて
いる。実地に於てはダイヤフラムが周方向で殆ど
伸張しないように構成することが有利であること
が証明された。これに対してダイヤフラム9の軸
方向の僅かな伸張は、ダイヤフラム9が転動ピス
トンによつて湾曲部39に押込まれることによつ
て生じる。しかしながら、ダイヤフラム9は変形
しないでこの方向での最大膨張が通常略4.0より
も少ないように構成されていると有利である。場
合によつては、リングダイヤフラム9を軸方向で
見て作業室外壁7の湾曲部24に相応するよりも
いくらか長く構成することが可能である。これに
よつてダイヤフラム9の適当な設計により、転動
ピストン10がダイヤフラム9を作業室外壁7の
湾曲部24に押込んでも軸方向に張力のほぼかか
らないダイヤフラム9が得られる。
リングダイヤフラム9は弾性的な材料、有利に
はエラストマから成り、有利には1mm〜4mmの厚
さを有している。ダイヤフラム9を付加的に摩耗
に対して保護するためには少なくとも作業室外壁
7と場合によつては転動ピストン10の外周面1
3とが、有利には滑り特性の大きいプラスチツク
又はそれに類似したものから成る被覆層を有して
いると有利である。
第9図と第10図とには転動ピストンが異なる
位置にあるポンプ1が概略的に側面から示されて
いる。この場合にはリングダイヤフラム9と吸込
側の作業室6aと吐出側の作業室6bとのその都
度の位置が一緒に示されている。転動ピストン1
0の転動方向は矢印Pf3で示されている。
本発明のダイヤフラムポンプ1は弁なしで構成
することができる。第2図に於てはこれに対して
吐出接続部4に弁27が付加的に配置されてい
る。流入開口21と流出開口19はダイヤフラム
9の締込み片20の近くに、これ又はダイヤフラ
ム付加部によつて互いに隔離されて配置されてい
る。
第6図に於ては実地においてダイヤフラムに張
力が周方向にかからないことを考慮した場合に理
論的に得られるダイヤフラム9の軸方向の経過が
破線で記入されている。しかしながらこの形は円
筒形の形から最高でも10分の数mmしか異つていな
い。
ダイヤフラムポンプ1が本発明によつて対称的
に構成されていることによつてダイヤフラムポン
プ1は特別な処置を取らなくてもその回転方向、
延いては搬送方向を切換えることができる。この
ためにはポンプ1を駆動する駆動モータ2(第1
図)の回転方向を変えるだけで十分である。この
ためには駆動モータとして整流モータを用いるこ
とが有利である。
液状の、例えば搬送効率が1〜100lmin、であ
る搬送媒体の場合には、ポンプ1は1分間あたり
約500〜4000回転の回転数範囲、有利には1分間
あたり1000〜1800回転の回転数範囲を有してい
る。
これに対してガス状の、例えば搬送効率が約5
〜250l/min、である場合には、1分間あたり
500〜4000回転、有利には1分間あたり3000〜
3600回転の回転数範囲が選ばれる。
場合によつては流出開口はポンプの周方向に比
較的に僅かな寸法を有し、軸方向に比較的に大き
な内径幅を有していることができる。これに対し
て、流入開口21はポンプの周方向に比較的に大
きな内径幅若しくは周方向の寸法を有していると
有利である。この前述の処置によつてポンプ1の
有効な作業容易に良い影響を及ぼすことができる
ようになる。
第11図は於ては特に偏心体駆動装置12aが
例えば第2図のものに対して異なつている、いく
らか変化させられたダイヤフラムポンプ1aが示
されている。転動ピストン10のためのこの偏心
体駆動装置12aは転動ピストンを傾動運動方向
で転動平面内で負荷する補助押圧部材28を有し
ている。補助押圧部材28の配置は、転動ピスト
ン10が転動ピストン駆動装置の転動法向(矢印
Pf3)に抗し傾動するように行なわれる。すなわ
ち、転動ピストン10は傾動点Z(第11図)を
中心として矢印Pf4の方向に傾動する。これによ
つて作業室外壁7に対する転動ピストン10は若
しくはリングダイヤフラム9の圧着範囲Pf′に於
て強められた圧着力が生じる。補助押圧部材28
は転動ピストン駆動装置14aの回転方向(矢印
Pf3)で見てこの後ろに配置され、転動ピストン
10の内壁18を負荷するローラ、特に球軸受2
9を有している。球軸受29は結合レバー30の
端部に配置され、この結合レバー30は他方の端
部でこの場合にはセグメント板31として構成さ
れた旋回アーム16と旋回可能に結合されてい
る。結合レバー30は旋回アーム16と結合され
たばね32によつて球軸受29を転動ピストン内
壁18に向かつて旋回させるように負荷される。
転動ピストン10にはその転動位置に関連して
異なる大きさの力が生じる。この場合には最大の
力負荷は略第2図に相応する下死点に於いて特に
傾動方向に生じる。これは特に吐出側の作業室6
bと吸込側の作業室6aに於ける圧力比によつて
もたらされる。既に述べたように上死点の範囲に
於ては転動ピストン10の力負荷の著しい変化が
生じる。第11図に示されたダイヤフラムポンプ
1aに於ては、転動ピストン10の傾動を惹起す
るプレロードは転動ピストン10が所定の遅れ位
置に常に保たれるように選ばれている。これによ
つて転動ピストン10が特に上死点の範囲に於て
揺動する傾向は避けられる。補助押圧部材28に
よつて得られたプレロードはばね32又は結合レ
バー30若しくはセグメント板31の梃比若しく
は係合点によつて調節することができる。
作業室外壁7は有利な円形の形の他に、所定の
使用分野に於ては、例えば転動ピストン10の転
動位置に関連したシール圧(第2図に於ける
Pf2)を生ぜしめるためには、この円形の形とは
異なる、例えば部分的に螺旋形又はそれに類似し
た形を有していることができる。これは転動ピス
トン10の運動がこのような異なる形に自動的に
補償されることによつて可能になる。この場合に
は転動ピストン10の遅れ角A若しくはA′、延
いてはシール圧も変化する。駆動軸15の中心点
からの作業室外壁7の間隔が僅かであると、この
間隔がいくらか大きい場合よりも高いシール圧が
生ぜしめられる。
リングダイヤフラム9によつて作業室6は転動
ピストン10に対しても偏心駆動装置12若しく
は12aに対してもシールされているので、偏心
駆動装置12,12aとポンプケーシング33と
の間には特別なシールは必要でなくなる。従つて
完全に閉じられた、緊密な作業室が得られる。場
合によつては転動ピストン駆動部材14、特に球
軸受17をカプセルに入れて構成し、そこから例
えばグリース又はそれに類似したものが流れ出
し、場合によつてはダイヤフラムと関係すること
を阻止することができる。又、本発明のポンプは
特に作業室範囲に於ては完全にオイルなしで働
く。
ポンプケーシング33は内側に作業室外壁7を
有するリング体34と2つのケーシング板35と
によつて構成されている。ケーシング板35とリ
ング体34は切欠き36を有している。この切欠
36はリングダイヤフラム9の側方締込みフラン
ジ25を受容するために役立つ。この場合、切欠
き36は側方締込みフランジ25が少なくとも軸
方向で緊密に締込まれるように設計されている。
更に第2図からはポンプ1自体が設置足37a
を備えていることが判る。
既に述べたようにリングダイヤフラム9と転動
ピストン10の圧着範囲Prに於ける圧着力は遅
れ角A(第2図)の大きさにも関連する。第13
図に於ては2つの頂角として示された2つの異な
る遅れ角A1若しくはA2によつて、圧着点Pr1と
Pr2として示された相応する圧着範囲に於ける圧
力比が示されている。遅れ角は、転動ピストン駆
動部材14、この場合には球軸受17が転動ピス
トン10の内壁18に接する接触箇所Fとそれぞ
れの圧着範囲の中心若しくは圧着点Pr1若しくは
Pr2とによつて制限される。第13図は於ては
個々の構成部材は簡略を期して省略されており、
その接触点とそれに類似したものだけが記入され
ている。吐出側の作業室6bと吸込側の作業室6
aとの分離(第2図)はリングダイヤフラム9に
よつて行なわれる。この場合、一方のシール箇所
20aは締込み片20によつて、他方のシール箇
所は圧着範囲、例えばPrによつて形成される。
分離はシール箇所20aと各圧着点Pr1若しくは
Pr2との間の分離直線40並びに40aによつて
第13図に記入されている。
初に遅れ角A1が比較的に大きい場合の圧力比
を取上げることにする。この場合には破線で示さ
れた線が互いに関連する。基準化するためには分
離直線40の半分の長さが分離直線40の中心
mlに垂直に作用する圧力合力線Q1として記入さ
れている。この圧力合力線Q1は吐出側の作業室
6bと吸込側の作業室6aとに於ける圧力の圧力
差から生ぜしめられる。第13図に於ても第2図
に於て示された転動方向と同じ転動方向(矢印
Pf1)が選ばれている。圧力合力線Q1は接触箇所
Fと中心点mlとの間の梃腕41と協働して転動
ピストン10の傾動を生ぜしめる回転モメントを
形成する。符号Q′1では圧力合力線Q1によつて生
ぜしめられる力成分が示されている。梃腕41と
力成分Q′1によつては接触箇所Fを中心として作
用する回転モメントが与えられる。圧着点Pr1に
於ける押圧力に対しては同じ回転モメントが短い
梃腕で生じる。このために有効な梃腕42は接触
箇所Fと圧着点Pr1との間に位置している。梃腕
41と力成分Q′1によつて所定の回転モメントが
与えられている場合には梃腕42に対して垂直に
力成分N1に相当する力が生じる。これから圧着
点Pr1に於て作業室外壁7に対して垂直に作用す
るシール力P1が導き出せる。
遅れ角A1が比較的に大きい場合の前述の力関
係と較べて、遅れ角A2が小さい場合に生じる力
関係を以下に説明する。この小さな遅れ角A2に
関係する線は一点鎖線で示されている。シール箇
所20aと圧着点Pr2との間の分離直線は符号4
0aで示されている。簡易化を目的として接触箇
所Fは同じ箇所に記入されている。Q2は圧力合
力線で、これからは力成分Q′2が得られる。この
力成分Q′2は有効な梃腕41aと協働して接触箇
所Fを中心とした回転モメントを形成する。梃腕
42aは遅れ角A2が小さいことに基いて比較的
に短く、力成分Q′2と梃腕41aからの回転モメ
ントも梃腕42aに作用するそれに相応した大き
さの力成分N2を生ぜしめる。この力成分N2が圧
着点Pr2に於て垂直に位置する圧力直線に伝達さ
れることによつて圧着力Pr2が生じる。この圧着
力Pr2は遅れ角A1が大きい場合に作用する圧着力
PR1に較べて著しく大きくなる。これから判るよ
うに圧着範囲Pr1若しくはPr2に於ける有効な圧
着力は所属の遅れ角A1若しくはA2に逆比例する。
符号43ではポンプの運転中に回転する転動ピス
トン10の中心点によつて形成される円が示され
ている。
第14図に於ては横軸に遅れ角Aをとり、縦軸
に圧着力をとつた線図が示されている。この線図
は遅れ角Aとその都度の圧着力との関係が一目で
判るように、完全に質的なものである。詳しく調
べなかつた移行範囲は破線で示されているのに対
し、所定の遅れ角Axからの、第13図に於ても
説明した関係は質的に実線で示してある。
既に述べたように、本発明のダイヤフラムポン
プ1,1aの特に有利な実施例の特徴は、リング
ダイヤフラム9の個々の外周区分の周方向の長さ
が、ダイヤフラム9の周方向の伸張が転動ピスト
ン10がどの位置にあつても少なくとも略零にな
るように選ばれていることである。既に述べたよ
うにリングダイヤフラムのこのような構成の利点
は、一方ではリングダイヤフラムの運転負荷とポ
ンプ駆動装置に要求される無負荷運転作業が比較
的に小さく保たれ、他方ではリングダイヤフラム
9を周方向で補強糸38によつて補強することが
できるようになることである。後者はリングダイ
ヤフラム9の安定性と寿命にとつて有利である許
りではなく、比較的に大きな作業容積を保証する
ことによつて運転状態を改善する。又、リングダ
イヤフラム9の不都合な揺動は個々のダイヤフラ
ム外周長さUを適当に設計することによつて小さ
くするか若しくは排除することができる。リング
ダイヤフラム9にこのような、本発明による寸法
を与えるためにはダイヤフラムの個々の外周長さ
Uを種々異なる横断平面に於て算出することがで
きる。このためには例として第6図に11の横断平
面が記入され、Q0,Q,Q,Q,Q,
Q、で示されている。この場合横断平面Q0は
リングダイヤフラム9の軸線の対称平面内に位置
している。それぞれ横断平面Q0の右と左に位置
する横断平面Q,Q,Q,Q等は第6図
に示された作業室外壁7の湾曲部同様横断平面Q
0に対して対称的に配置されている。この場合第
15図には実際のダイヤフラム9の、補強糸38
(第4図と第6図)が配置されている中心帯域の
幾何学的な形が、ダイヤフラムが緊張させられて
いない状態で、すなわち転動ピストンがまだ組込
まれていない状態で示されている。この場合には
第15図の緊張させられていないダイヤフラムの
外周Uuの長さは
Uu=le+2t+lu
である。
この場合には第15図から判かるように次のよ
うな幾何学的な関係が与えられる。
le=2π/360Rk・2γ
t=√(―)2―(―)2
lu=2π/360Ru(360―2γ)
tanγ=t/Ru―Rk
なお、Rkは転動ピストン10側から選ばれた
半径を表わし、しかも壁厚さwの割合を考慮して
補強糸38で示された前述の中央帯域を表わして
いる。角度γは既に述べた観点から選ぶことがで
き、場合によつては変化させることができる。こ
れは半径RaとRuにも当嵌まる。
第16図に於ては第15図に示されたダイヤフ
ラム9の中央帯域の、転動ピストン10によつて
偏位させられた位置の周方向の経過Uπが示され
ている。この場合転動ピストン10は角度位置π
に位置している。この場合には周方向の経過Uπ
には次のような関係式
Uπ=b1+b2+2(b3+t1+t2)
が与えられる。
この場合には
b1=2πRk/3602α1
t1=√(―)2―(―)2
b2=2πrR/360・2α2
t2=√2―(―R)2
b3=2πRi/360・180―(α1+α2)
Sinα1=t1/Ra―Rk
Sinα2=t2/a
である。このような関係は第16図から導き出せ
る。
第17図と第18図とに於ては転動ピストン位
置がπ/2若しくは3/2πである場合のリングダイヤ
フラム9の中央帯域の周方向の経過が示されてい
る。
この場合には次のような関係が与えられる。
U〓/2=3〓/2=b1+b2+b3+b4+b5+t1+t2+t3
b1=2πRk/360α1
t1=√(―)2―(―)2
b2=2πRi/360270―(α1+α2)
t2=√2―(i―R)2
t3=√(―)2+2―(―R)2
b3=2πrR/360α2
b4=2πrR/36090―(β3+β6)
b5=2πRk/360180―(α3+α6)
Sinα1=t1/Ra―Rk
Sinα2=t2/a
tanα3=a/Ra―Rk
α4=90―(β3+β6)
α5=180―(α3+α6)
The present invention has a working chamber in the form of an annular hollow chamber, which is bounded in the radial direction by a rigid working chamber outer wall and a deformable working chamber wall constituted by a ring diaphragm, and in which the working chamber is radially bounded by a ring diaphragm. A rolling piston inside the diaphragm is configured to press the ring diaphragm against the outer wall of the working chamber in a circulating sealing and crimping area, and a rolling piston drive is engaged with the rolling piston. Regarding type diaphragm pumps. A diaphragm pump of the type described above has the advantage that the drive mechanism of the pump and the part of the pump for conveying the conveyed medium are completely separated and almost continuous conveyance is carried out. It is thus avoided that lubricants, lubricant gases or the like enter the transport area from the drive area. However, known diaphragm pumps still have many drawbacks. For example, according to British Patent No. 562,409, the rolling piston is guided rigidly and eccentrically in the radially outermost point of the rolling piston drive. Diaphragm pumps of the type mentioned at the outset are known, in which a positive connection is provided between the rolling piston drive, the rolling piston, the diaphragm and the outer wall of the working chamber. On the one hand, this allows the necessary pressing force to be applied to the ring diaphragm to seal it between the working chamber on the suction side and the working chamber on the discharge side, but at the same time it is ensured that the ring diaphragm is not continuously pressed during operation. This results in a significant transformation. Since such a ring diaphragm consists of an elastic molded part that can only be manufactured with relatively large manufacturing tolerances and is a worn part that must be frequently replaced, this known device does not allow for the transformation of the ring diaphragm. Movement is particularly disadvantageous and causes premature wear of the ring diaphragm. Hose pumps are already known which have an approximately cylindrical inner wall, along which a hose is guided in a loop, and in which a pressure body rolls on the inside of a hose rope. (West German Patent Application No. 2128487). However, in such hose pumps the working chamber is not formed by a rigid outer wall and a ring diaphragm, but from a hose of consistent cross-section. The hollow space of this hose cannot be completely sealed at the point where the crimping force is applied. The sealing properties achieved with hose pumps and thus the suction capacity are therefore limited. However, the transformation loads on the hoses of hose pumps are known to be very high, resulting in rapid fatigue of the hoses. Furthermore, rolling piston pumps are already known which have an approximately sickle-shaped working chamber which is delimited and divided by an outer wall of the working chamber, a partition slide and a rolling piston. In this case, an eccentric drive with a roller mounted tiltably inside the rolling piston comes into play. In the operating state, the rolling piston is pressed against the outer wall of the working chamber in the circulating sealing area by the sealing force (FR 1 256 125). However, this rolling piston pump does not have a ring diaphragm that is crimped against the outer wall of the working chamber in the circulating sealing and crimping area, and a partition slider separates the suction side of the working chamber from the discharge side. . In this case, in addition to the rollers arranged at a constant radial distance from the axis of rotation, a further pivotable roller is provided which is connected to the drive flange via a spring-loaded ring. There is. This not only results in higher manufacturing costs, but also increases the chance of failure and reduces the functionality of the rolling piston pump as the spring fatigues. Moreover, in this case there is no working chamber which is closed in cross section and is formed by the outer working chamber wall and the ring diaphragm. The object of the invention is to improve a diaphragm pump of the type mentioned at the outset in order to reduce the load on the ring diaphragm without adversely affecting the sealing action in the crimping region. The problem is that in the diaphragm pump of the type mentioned at the beginning, the rolling piston is tiltable around the point of contact with the rolling piston drive device.
The radial dimensions of the rolling piston drive, the thickness of the rolling piston plus the thickness of the diaphragm are such that there is play between the ring diaphragm and the outer working chamber wall when the rolling piston is not tilted. This was resolved by setting it to . An advantage of the present invention is that the rolling piston is free from movement between the rolling piston and the rolling piston drive due to the play provided between the ring diaphragm and the outer wall of the working chamber when the rolling piston is not tilted. can be tilted around the contact point,
The thickness of the ring diaphragm can be adapted without substantially interfering with the sealing action of the ring diaphragm in the crimping area. Advantageous embodiments of the invention are defined in the second patent claim.
It is described below. Experiments have shown that it is particularly advantageous to select the play in the range between 0.1 mm and 1.5 mm. Furthermore, if it is possible to prevent almost no tension from being applied to the ring diaphragm no matter which rolling position the rolling piston is in, the load on the ring diaphragm can be further reduced, and it can also act against the desired tilting of the rolling piston. The force generated by the ring diaphragm can be almost eliminated. According to the structure described in claim 4, a mechanically advantageous structure of the rolling piston drive device is obtained. Furthermore, with the configuration as set forth in claim 5, the reduction in circumferential elongation of the ring diaphragm can be achieved with a ring diaphragm that can be easily and inexpensively manufactured. This is because ring diaphragms can be made from only one material. According to the structure described in claim 6, the single or plural raised parts can be arranged particularly advantageously in terms of space. Claim 7 describes a relatively simple configuration that has been effective in practice. With the arrangement set forth in claim 8, the diaphragm section that is not pressed by the rolling piston can be pulled away from the outer wall of the working chamber more reliably. Furthermore, the features defined in claim 9 facilitate the production of a rolling piston with at least one ring groove and a ring body with possibly a curved section. If injection or casting parts are used for the rolling piston and/or the ring body, the slight dimensional errors that usually occur when manufacturing with this method are easily compensated for by tilting the rolling piston. be able to. The invention will now be explained with reference to the drawings. In FIG. 1, a diaphragm pump 1 is shown flanged to a drive motor 2. As shown in FIG. This diaphragm pump will be simply referred to as pump 1 from now on. The pump 1 has a suction connection 3 and a discharge connection 4, which in this embodiment are arranged in the same transverse plane. Pump 1 and drive motor 2 constitute a motor pump unit. The motor 2 has a fixed foot 37. The internal structure of the pump 1 is shown in particular detail in FIGS. 2 and 3. The pump 1 has a working chamber 6 which is an annular hollow chamber. This working space 6 is bounded by a rigid working space outer wall 7 and a deformable working space wall 8. The interior wall 8 of the working chamber is constituted by a ring diaphragm 9. The ring diaphragm 9 is circulated and pressed against the outer wall 7 of the working chamber by a pressing member 11 mainly formed by a rolling piston 10. As a drive device for the rolling piston 10, an eccentric drive device 1 is used.
2 is used. The eccentric drive device 12 is disposed inside a rolling piston 10 whose interior is hollow and coaxial with the outer circumferential surface 13 . The eccentric drive device 12 has a rolling piston drive member 14 . The rolling piston drive member 14 has a pivot arm 16 connected to a drive shaft 15 (FIG. 3). This pivot arm 16 carries at its free end a roller or the like, preferably a ball bearing 17 as in the exemplary embodiment. When the ball bearing 17 rolls as indicated by the arrow Pf1, the rolling piston 10 is continuously loaded along the inner wall 18. Correspondingly, the ring diaphragm 9 is also continuously and tightly pressed against the outer wall 7 of the working chamber in the crimping range Pr.
is crimped. As a result, the conveyed medium in the working chamber 6, in particular in the working chamber 6b on the discharge side thereof, is pushed away. This conveying medium is indicated by a dot on the discharge side and by an X on the suction side. According to the invention, the rolling piston 10 is arranged so as to be tiltable both with respect to the outer wall of the working chamber and with respect to the rolling piston drive member 14 due to the above-described structure of the pump 1. During this possible tilting movement, the inner wall 18 of the rolling piston 10 rolls on the outer circumferential surface of the ball bearing 17, whereas the outer circumferential surface 13 of the rolling piston 10 rolls on the outer circumferential surface of the ball bearing 17.
rolls on the outer wall 7 of the working chamber with a ring diaphragm 9 interposed therebetween. The tilting movement of the rolling piston 10 in the rolling plane is achieved by the following geometrical measures. In particular, preferably in the entire cross-sectional plane of the pump, the respective outer radius r1 (arrow pf4 in FIG. 2) of the eccentric drive 12 is in rotation with the respective wall thickness w of the ring diaphragm 9. dynamic piston 10
is approximately equal to the respective inner radius R1 of the outer wall 7 of the working chamber,
It is advantageously kept slightly smaller than that.
As a result, a play S is created between the pump parts 12, 17, 10, 9 and the outer working chamber wall 7, which is clearly visible in the assembled state shown in FIG. In the assembled state shown in FIG. 12, the rolling piston is in a neutral position in which it is not tilted relative to the rolling piston drive member 14, in order to clarify the dimensional relationship. . Correspondingly, if a certain play S is provided, there is also no crimping region Pr with a contact point between the rolling piston 10 or the diaphragm 9 and the outer wall 7 of the working chamber. Therefore, the position of the rolling piston shown in FIG. 12 is not the operating state of the pump, but is merely a position for explaining the type of pump operation. The play S is defined by the rolling piston 10 on the one hand and the ball bearing 1 on the other hand.
7, on the other hand, allows for the above-mentioned tilting relative to the working chamber outer wall 7. Even if the aforementioned play between the pump parts is actually zero, the compressive elasticity of the diaphragm 9 makes it possible for the rolling piston 10 to tilt slightly. It is clear from this that the amount of tilting movement of the rolling piston 10 is related to the play S mentioned above. In this case, the play S is the inner radius R1 minus the outer radius r1, the ring thickness d, and the wall thickness w of the ring diaphragm 9 (FIG. 12). In practice, this play S is about 0 mm to 1.5 mm. As a result, the rolling piston drive member 14 (FIG. 2),
In particular, the contact point F between the ball bearing 17 and the inner wall of the rolling piston, and the rolling piston 10 against the outer wall 7 of the working chamber.
Alternatively, a delay angle A (second
) occurs. The tilting of the rolling piston 10 into the retarded position with the retardation angle A shown in FIG. It is given by the pressure ratio between 6a and 6b. Depending on this pressure ratio, the sealing pressure in the crimping range Pr is also affected. If other conditions do not change, the sealing force increases in the crimping range Pr with the pressure difference between the suction side working chamber 6a and the discharge side working chamber 6b. This makes it possible for the pump 1 to adapt the sealing force in the crimping range Pr to the respective operating state of the pump 1 without any structural changes. If the pressure difference between the suction side and the discharge side is small, a sealing pressure adapted to the reduced pressure ratio will normally act, whereas if the pressure difference is large, it will be correspondingly increased. Seal pressure will be applied. A seal adapted to the conditions relevant to the respective operation also has the advantageous effect of reducing wear on the ring diaphragm 9. This is because the ring diaphragm is only subjected to pressure loads commensurate with the respective sealing requirements. Furthermore, the required drive power of the pump, in particular its idle power, is thereby also reduced. The sealing pressure indicated by the arrow Pf2 in the crimping range Pr is also related to the magnitude of the delay angle A. In this case, when the delay angle A changes, the operating lever arm changes accordingly, so that the sealing pressure changes in inverse proportion to the delay angle A. Therefore, when the delay angle A is small, the sealing pressure (arrow Pf2) becomes larger than when the delay angle A is large, unless other conditions change.
This will be explained in detail later with reference to FIG. 13. In order to make the drawing easier to read, a larger delay angle A is shown in FIG. 2 than actually occurs. In practice, a delay angle A in the range of approximately 10 DEG has proven advantageous. however,
Other corresponding delay angles A can also be selected in order to achieve different sealing pressures in relation to the conveyed medium. The smallest possible delay angle A is the rolling piston 10.
This also works advantageously in the range of the top dead center OT where the suction connection 3 and the discharge connection 4 are provided.
In other words, in this top dead center range, the rolling piston 1
Since a change in the applied force occurs, the rolling piston attempts to carry out a corresponding compensating tilting movement. However, by virtue of the delay angle A, which is preferably chosen small, this tilting movement is kept within a narrow range. In addition, in the region of top dead center OT, the special shape of the ring diaphragm 9, as will be explained later, ensures that the rolling piston is guided perfectly, thereby ensuring the above-mentioned compensation. Tilting movements are at least damped. To achieve the same purpose, the circumferential angle B between the outflow opening 19 and the tightening piece 20 must be equal to the retardation angle A.
It is advantageous if it is smaller than that. In this case, angle B is advantageously smaller than the circumferential length section of angle C in which the clamping piece 20 is arranged.
As a result, the action of the force on the rolling piston, which may cause a counterbalancing tilting movement, is shifted to the area behind the outlet opening 19, in particular to the area of the clamping piece 20. The circumferential angle D between the inflow opening 21 and the outflow opening 19 is advantageously as small as possible, taking into account the circumferential dimensions of the clamping piece 20. Correspondingly, the effective working space of the diaphragm pump 1 is relatively large. Optionally, the circumferential angle D can also be adapted depending on the desired final pressure of the pump 1. The outer working chamber wall 7 is curved outwards in longitudinal section (FIG. 3). Correspondingly, the rolling piston outer circumferential surface 13 also has a vertical cross-sectional shape having a convex surface 13a matched to the curvature of the working chamber outer wall 7, taking into consideration the wall thickness w of the ring diaphragm 9. The respective coaxial cross-section of the outer working chamber wall 7 is of circular design, with respect to which the rolling piston drive member 14 is mounted concentrically. As can be seen from Figure 3,
The ring diaphragm 9 has a wall thickness w approximately equal to its effective length range 22 - viewed in the axial direction. In FIG. 3, the rolling piston 10 is located at a position offset by approximately 90 DEG relative to FIG. According to an important feature of the invention, the shape of the diaphragm and the diameter of the diaphragm are selected, at least with respect to its cross section, such that in at least substantially all rotational positions of the rolling piston 10 there is at least little tension on the diaphragm. It is. The shape required for this is shown in FIG. In this case, the ring diaphragm 9, in particular its effective length range 22, in the relaxed state has an approximately pear-shaped contour in the respective cross-sectional plane, in this case a radius of curvature K. The small, generally arc-shaped outer peripheral area of 1 is provided approximately symmetrically with respect to the tightening piece 20 and adjacent to the tightening piece 20. A circular arc section with a large radius of curvature K 2 is connected to this, preferably via a transition section 23 that extends approximately tangentially on both sides. The radius of curvature K 2 of the diaphragm 9 is smaller than the inner radius R 1 of the outer wall 7 of the working chamber and larger than the radius of curvature R 2 of the outer peripheral surface 13 of the rolling piston 10 . The smaller radius of curvature K 1 of the ring diaphragm 9 corresponds at most to the radius of curvature R 2 of the outer circumferential surface 13 of the rolling piston 10 and is advantageously slightly smaller than this. The shape and diameter ratio described above means that the diaphragm 9
It was chosen so that no tension is applied to the pump, giving the pump as large a working volume as possible. The circumferential section (angle E) with a small radius of curvature K 1 extends over an angle of approximately 70°.
The transition 23 forms a connecting transition to a section with a large radius of curvature K 2 . Since the radius of curvature K 1 of the diaphragm 9 is smaller than the inner radius R 1 , the diaphragm 9 is easily separated from the outer wall 7 of the working chamber even in the working chamber 6 a on the suction side. On the other hand, the large radius of curvature K 2 of the diaphragm 9 is selected taking into consideration that almost no tension is applied in the circumferential direction of the diaphragm and that a predetermined working volume is provided to the pump 1. The ring diaphragm 9 - also seen in the axial direction - has an effective length range 2 with a large radius of curvature K 2
2 has a cylindrical inner surface (FIG. 6) in the relaxed state (FIG. 8). In contrast, the circumferential extent (angle E) with a small radius of curvature K 1
are curved approximately symmetrically with respect to the tightening piece 20 in accordance with the curved portion 39 of the outer wall 7 of the working chamber, and even in the undeformed state, they gradually curve in the radial direction toward the tightening piece 20, and when tightened. The piece 20 has a curved section 24 that at least approximately corresponds to the curved outer wall 7 of the working chamber. In Fig. 4, the curved part 2
The curved chamber belonging to 4 is designated by 24a, and the wall that limits it is designated by 24b. In FIG. 7, the center lines of other portions of the effective axial length range 22 of the ring diaphragm, which are at different circumferential distances from the tightening piece 20, are indicated by dash-dotted lines. In this case, the center line M 1 is that of the diaphragm part located inside the circumferential section with radius of curvature K 2 , and the center line M 2 is that of the tightening piece 2
This is the part of the diaphragm near zero.
The center line M3 indicates the curvature at the center of the curved chamber 24a of the tightening piece 20. Due to the high stability of the diaphragm in this region, the curved chamber 24a in the region of the clamping piece 20 deforms only slightly and adapts to the curved shape of the outer circumferential surface 13 of the rolling piston 10. It is provided so that it can be used. 4 and 5 show the exact configuration of the unmodified ring diaphragm 9. In this case, the ring diaphragm 9 is shown in FIG. 4 with one side cut away. The tightening pieces 20 are oriented generally in the radial direction and protrude beyond the outer peripheral surface of the diaphragm 9. The tightening piece 20 extends over the entire width of the ring diaphragm 9 in the axial direction (FIG. 5). The ring diaphragm 9 has an annular lateral clamping flange 25 arranged approximately radially to the side of the effective length range 22 . This lateral tightening flange 25 also projects beyond the tightening piece 20. The tightening piece 20 has a curved chamber 2 in the range.
4a and a wall 24b delimiting the curved chamber 24a (FIG. 4). Advantageously, the inner circumferential surface 26 of the diaphragm forms a surface with at least approximately no bends relative to the rolling surface of the rolling piston 10, or a rolling surface on which the rolling piston rolls without impact. The already mentioned geometric relationships of the diaphragm, in particular its shape and diameter, and possibly its material properties,
The corresponding diaphragm section is selected in such a way that even if a negative pressure is applied at least in the working chamber 6a on the suction side, the corresponding diaphragm part is separated from the working chamber outer wall 7. For this purpose, it is advantageous if the outer circumference of the ring diaphragm 9 is smaller in each plane than the outer circumference of the working chamber or the inner wall 8 of the working chamber in the corresponding plane.
In this case, it is expedient for the ring diaphragm 9 to be virtually undeformable in the circumferential direction, but to be able to stretch somewhat in the axial direction. In addition to this, it is advantageous to provide inserts or similar reinforcements consisting of reinforcing threads 38, fabrics or the like, which are less flexible at least in the circumferential direction than the diaphragm material. This is shown in dash-dotted lines in FIG. 4 and in cross-section in FIG. In practice it has proven advantageous to design the diaphragm so that it has little circumferential expansion. On the other hand, a slight axial extension of the diaphragm 9 is caused by the diaphragm 9 being pushed into the curved part 39 by the rolling piston. However, it is advantageous if the diaphragm 9 is constructed in such a way that the maximum expansion in this direction is typically less than approximately 4.0 without deformation. Optionally, it is possible to design the ring diaphragm 9 to be somewhat longer in axial view than corresponds to the curved section 24 of the outer wall 7 of the working chamber. As a result, by a suitable design of the diaphragm 9, a diaphragm 9 can be obtained which is substantially free from tension in the axial direction even when the rolling piston 10 pushes the diaphragm 9 into the curved portion 24 of the outer wall 7 of the working chamber. The ring diaphragm 9 is made of an elastic material, preferably an elastomer, and preferably has a thickness of 1 mm to 4 mm. In order to additionally protect the diaphragm 9 against wear, at least the outer wall 7 of the working chamber and possibly the outer circumferential surface 1 of the rolling piston 10 are provided.
3 preferably has a covering layer of plastic or the like, which preferably has high sliding properties. 9 and 10 schematically show the pump 1 from the side with the rolling piston in different positions. In this case, the respective positions of the ring diaphragm 9 and the working chamber 6a on the suction side and the working chamber 6b on the discharge side are shown together. rolling piston 1
The rolling direction of 0 is indicated by arrow Pf3. The diaphragm pump 1 according to the invention can be constructed without valves. In FIG. 2, on the other hand, a valve 27 is additionally arranged at the outlet connection 4. The inlet opening 21 and the outlet opening 19 are arranged close to the clamping piece 20 of the diaphragm 9 and separated from each other by this or by the diaphragm extension. In FIG. 6, the axial course of the diaphragm 9, which is theoretically obtained when considering that no tension is applied to the diaphragm in the circumferential direction in practice, is indicated by a broken line. However, this shape differs from the cylindrical shape by at most a few tenths of a millimeter. Due to the symmetrical design of the diaphragm pump 1 according to the invention, the diaphragm pump 1 can be adjusted in its direction of rotation without special measures.
In addition, the conveyance direction can be switched. For this purpose, a drive motor 2 (first
It is sufficient to simply change the direction of rotation in Figure). For this purpose, it is advantageous to use a commutator motor as the drive motor. In the case of liquid conveying media, for example with a conveying efficiency of 1 to 100 lmin, the pump 1 operates in a speed range of approximately 500 to 4000 revolutions per minute, preferably in a speed range of 1000 to 1800 revolutions per minute. have. On the other hand, gaseous materials, for example, have a transport efficiency of about 5
~250l/min, then per minute
500 to 4000 revolutions, advantageously 3000 to 1 minute
A speed range of 3600 rpm is selected. If appropriate, the outlet opening can have relatively small dimensions in the circumferential direction of the pump and a relatively large internal diameter width in the axial direction. In contrast, it is advantageous if the inflow opening 21 has a relatively large inner diameter width or circumferential dimension in the circumferential direction of the pump. This aforementioned measure makes it possible to have a positive influence on the efficient operation of the pump 1. FIG. 11 shows a somewhat modified diaphragm pump 1a, in particular in which the eccentric drive 12a differs from, for example, that of FIG. This eccentric drive 12a for the rolling piston 10 has an auxiliary pressure element 28 which loads the rolling piston in the direction of the tilting movement in the rolling plane. The arrangement of the auxiliary pressing member 28 is such that the rolling piston 10 is aligned in the rolling direction (arrow) of the rolling piston drive device.
Pf3). That is, the rolling piston 10 tilts in the direction of arrow Pf4 about the tilting point Z (FIG. 11). As a result, an increased pressing force is generated in the pressing area Pf' of the rolling piston 10 or the ring diaphragm 9 against the outer wall 7 of the working chamber. Auxiliary pressing member 28
is the rotation direction of the rolling piston drive device 14a (arrow
A roller, in particular a ball bearing 2, which is placed behind this when viewed from Pf3) and loads the inner wall 18 of the rolling piston 10.
It has 9. The ball bearing 29 is arranged at the end of a coupling lever 30, which is pivotably connected at its other end to the pivot arm 16, which in this case is designed as a segment plate 31. The coupling lever 30 is loaded by a spring 32 connected to the pivoting arm 16 so as to pivot the ball bearing 29 towards the inner wall 18 of the rolling piston. The rolling piston 10 is subjected to different magnitudes of forces depending on its rolling position. In this case, the maximum force load occurs at bottom dead center, which corresponds approximately to FIG. 2, particularly in the direction of tilting. This is especially true for work chamber 6 on the discharge side.
b and the pressure ratio in the working chamber 6a on the suction side. As already mentioned, in the region of top dead center a significant change in the force load on the rolling piston 10 occurs. In the diaphragm pump 1a shown in FIG. 11, the preload that causes the rolling piston 10 to tilt is selected such that the rolling piston 10 is always maintained at a predetermined delay position. This avoids a tendency for the rolling piston 10 to oscillate, especially in the region of top dead center. The preload obtained by the auxiliary pressure member 28 can be adjusted by means of the spring 32 or the leverage or engagement point of the coupling lever 30 or the segment plate 31. In addition to its advantageous circular shape, the outer wall 7 of the working chamber can, in a given field of use, for example
Pf2), it can have a shape different from this circular shape, for example a partially helical shape or a shape similar thereto. This is made possible because the movement of the rolling piston 10 is automatically compensated for in this different manner. In this case, the delay angle A or A' of the rolling piston 10, and thus the sealing pressure, also changes. A small distance of the outer working chamber wall 7 from the center point of the drive shaft 15 results in a higher sealing pressure than if this distance were somewhat larger. The ring diaphragm 9 seals the working chamber 6 both to the rolling piston 10 and to the eccentric drive 12 or 12a, so that there is no special space between the eccentric drive 12, 12a and the pump housing 33. Seals are no longer necessary. A completely closed and tight working space is thus obtained. If necessary, the rolling piston drive member 14, in particular the ball bearing 17, can be constructed in an encapsulation, from which, for example, grease or the like can flow out and possibly be prevented from coming into contact with the diaphragm. Can be done. The pump according to the invention also works completely without oil, especially in the area of the working chamber. The pump casing 33 is composed of a ring body 34 having the working chamber outer wall 7 inside thereof and two casing plates 35. The casing plate 35 and the ring body 34 have a notch 36. This recess 36 serves to receive the lateral clamping flange 25 of the ring diaphragm 9. In this case, the recess 36 is designed in such a way that the lateral clamping flange 25 is tightly clamped, at least in the axial direction. Furthermore, from FIG. 2, the pump 1 itself is attached to the installation foot 37a.
It is clear that it is equipped with As already mentioned, the crimping force in the crimping range Pr between the ring diaphragm 9 and the rolling piston 10 is also related to the magnitude of the delay angle A (FIG. 2). 13th
By means of two different delay angles A 1 or A 2, shown as two apex angles in the figure, the crimp point Pr1 and
The pressure ratio in the corresponding crimp range, designated as Pr2, is shown. The delay angle is determined between the contact point F where the rolling piston drive member 14, in this case the ball bearing 17, contacts the inner wall 18 of the rolling piston 10 and the center of each crimping range or crimping point Pr1 or
limited by Pr2. In FIG. 13, individual components are omitted for the sake of simplicity.
Only the contact point and its analogues are filled in. Work chamber 6b on the discharge side and work chamber 6 on the suction side
The separation from a (FIG. 2) is effected by a ring diaphragm 9. In this case, one sealing point 20a is formed by the tightening piece 20, and the other sealing point is formed by a crimping area, for example Pr.
Separation is done at the sealing point 20a and each crimp point Pr1 or
13 by the separating straight line 40 and 40a between Pr2 and Pr2. First, we will discuss the pressure ratio when the delay angle A 1 is relatively large. In this case, the dashed lines relate to each other. For standardization, half the length of the separation line 40 is the center of the separation line 40.
It is written as the pressure resultant line Q 1 acting perpendicular to ml. This pressure resultant line Q 1 is generated from the pressure difference between the working chamber 6b on the discharge side and the working chamber 6a on the suction side. In Fig. 13, the rolling direction (arrow) is the same as that shown in Fig. 2.
Pf1) is selected. The pressure resultant line Q 1 cooperates with the lever arm 41 between the contact point F and the center point ml to form a rotational moment which causes the rolling piston 10 to tilt. The symbol Q′ 1 indicates the force component produced by the pressure resultant line Q 1 . Depending on the lever arm 41 and the force component Q' 1 , a rotational moment acting around the contact point F is applied. For the pressing force at the crimping point Pr1, the same rotational moment occurs with the short lever arm. The lever arm 42 effective for this purpose is located between the contact point F and the crimping point Pr1. When a predetermined rotational moment is applied by the lever arm 41 and the force component Q' 1 , a force corresponding to the force component N 1 is generated perpendicularly to the lever arm 42 . From this, the sealing force P1 acting perpendicularly to the working chamber outer wall 7 at the crimp point Pr1 can be derived. In comparison with the above-mentioned force relationship when the delay angle A 1 is relatively large, the force relationship that occurs when the delay angle A 2 is small will be described below. The line related to this small delay angle A 2 is shown as a dash-dotted line. The separating straight line between the sealing point 20a and the crimping point Pr2 has the symbol 4.
It is indicated by 0a. For the purpose of simplification, the contact points F are written in the same place. Q 2 is the pressure resultant line, from which the force component Q′ 2 can be obtained. This force component Q' 2 cooperates with the effective lever arm 41a to form a rotational moment about the contact point F. The lever arm 42a is relatively short because the delay angle A 2 is small, and the force component Q' 2 and the rotational moment from the lever arm 41a also act on the lever arm 42a, causing a force component N 2 of a corresponding magnitude. bring about. This force component N2 is transmitted to a pressure straight line located vertically at the crimp point Pr2, thereby generating a crimp force Pr2. This crimp force Pr2 is the crimp force that acts when the delay angle A1 is large.
It is significantly larger than PR1. As can be seen, the effective crimping force in the crimping range Pr1 or Pr2 is inversely proportional to the associated delay angle A 1 or A 2 .
Reference numeral 43 designates the circle formed by the center point of the rolling piston 10, which rotates during operation of the pump. In FIG. 14, a diagram is shown in which the horizontal axis represents the delay angle A and the vertical axis represents the pressing force. This diagram is completely qualitative, so that the relationship between the delay angle A and the respective crimping force can be seen at a glance. The transition range, which has not been investigated in detail, is indicated by a dashed line, whereas the relationship, which is also explained in FIG. 13 from a predetermined delay angle Ax, is qualitatively indicated by a solid line. As already mentioned, a feature of a particularly advantageous embodiment of the diaphragm pump 1, 1a according to the invention is that the circumferential length of the individual circumferential sections of the ring diaphragm 9 is such that the circumferential extension of the diaphragm 9 The value is selected so that the value is at least approximately zero no matter where the piston 10 is located. As already mentioned, the advantage of such an arrangement of the ring diaphragm is that, on the one hand, the operating load on the ring diaphragm and the no-load operation required of the pump drive are kept relatively small, and on the other hand, the ring diaphragm 9 is This makes it possible to reinforce with the reinforcing threads 38 in the direction. The latter is not only advantageous for the stability and service life of the ring diaphragm 9, but also improves the operating conditions by ensuring a relatively large working volume. In addition, undesirable rocking of the ring diaphragm 9 can be reduced or eliminated by suitably designing the outer circumferential length U of the individual diaphragms. In order to provide the ring diaphragm 9 with such dimensions according to the invention, the individual circumferential length U of the diaphragm can be calculated in different transverse planes. For this purpose, 11 transverse planes are drawn in FIG. 6 as an example, Q0, Q, Q, Q, Q,
It is indicated by Q. In this case, the transverse plane Q0 lies in the plane of symmetry of the axis of the ring diaphragm 9. The transverse planes Q, Q, Q, Q, etc. located to the right and left of the transverse plane Q0, respectively, are the transverse plane Q as well as the curved part of the working room outer wall 7 shown in FIG.
It is arranged symmetrically with respect to 0. In this case, FIG. 15 shows the reinforcing thread 38 of the actual diaphragm 9.
The geometry of the central zone in which (Figs. 4 and 6) is located is shown with the diaphragm untensioned, i.e. without the rolling piston installed yet. . In this case, the length of the outer circumference Uu of the unstressed diaphragm in FIG. 15 is Uu=le+2t+lu. In this case, as can be seen from FIG. 15, the following geometric relationships are given. le=2π/360Rk・2γ t=√(−) 2 −(−) 2 lu=2π/360Ru(360−2γ) tanγ=t/Ru−Rk Note that Rk is the radius selected from the rolling piston 10 side and, taking into account the proportions of the wall thickness w, represent the aforementioned central zone marked by reinforcing threads 38. The angle γ can be selected from the viewpoints already mentioned and can be varied if necessary. This also applies to the radii Ra and Ru. FIG. 16 shows the circumferential course Uπ of the central zone of the diaphragm 9 shown in FIG. 15, which is displaced by the rolling piston 10. In this case, the rolling piston 10 has an angular position π
It is located in In this case, the circumferential progress Uπ
is given the following relational expression Uπ=b 1 +b 2 +2(b 3 +t 1 +t 2 ). In this case, b 1 =2πRk/3602α 1 t 1 =√(−) 2 −(−) 2 b 2 =2πr R /360・2α 2 t 2 =√ 2 −(− R ) 2 b 3 =2πRi/ 360・180−(α 1 +α 2 ) Sinα 1 =t 1 /Ra−Rk Sinα 2 =t 2 /a. Such a relationship can be derived from FIG. 17 and 18 show the circumferential profile of the central zone of the ring diaphragm 9 for a rolling piston position of π/2 or 3/2π. In this case, the following relationship is given. U〓 /2 = 3 〓 /2 =b 1 +b 2 +b 3 +b 4 +b 5 +t 1 +t 2 +t 3 b 1 =2πRk/360α 1 t 1 =√(-) 2 -(-) 2 b 2 = 2πRi /360270 - (α 1 + α 2 ) t 2 = √ 2 - ( i - R ) 2 t 3 = √ (-) 2 + 2 - (- R ) 2 b 3 = 2πr R /360α 2 b 4 = 2πr R /36090―(β 3 +β 6 ) b 5 =2πRk/360180―(α 3 +α 6 ) Sinα 1 = t 1 /Ra―Rk Sinα 2 = t 2 /a tanα 3 = a/Ra―Rk α 4 = 90 - (β 3 + β 6 ) α 5 = 180 - (α 3 + α 6 )
【式】
β3=90―α2
β6=90―α6
このような関係式は第17図と第18図とから
導き出される。この場合には半径RaとRuが決つ
ていると異なる横断平面Q0,Q等(第6図)
のために計算と逆算とを行ない、変形計算するこ
とによつて、変化するどの値に於てダイヤフラム
9の中央帯域の周方向の経過Uが、転動ピストン
がどの位置にあつても各横断平面Q0,Q等に
於て略等しくなるかを算出することができる。ダ
イヤフラム9のこのような横断平面Q0,Q等
の周方向の経過が等しいことは、ダイヤフラム9
の伸張若しくは負荷が転動ピストン9がどの位置
にあつても略零であることを意味する。この場合
前述の第17図と第18図に於ては所属の式に対
する幾何学的な表示は第15図と第16図と同じ
ように示されている。しかしながらこの場合には
第17図の中央にある角度及び距離の表示は第1
8図に於ては見やすくするために拡大して示して
ある。
特に湾曲部24(例えば第4図、第5図、第7
図を参照)によつて設けられるようなダイヤフラ
ム形の特別な構成は前述の、より幾何学的な観察
方式で無視されている。更に第15図から第18
図までの式に用いられた記号U、R、b、t等は
第15図から第18図とに関連した式だけに関連
している。
前述の、第15図から第18図までに示された
本発明の実施例は転動ピストン10がどの位置に
ある場合にも周方向に張力がかからないリングダ
イヤフラム9を理論的に得ることができるという
ことを示している。これは周方向に僅かな張力負
荷しかからないリングダイヤフラムを製作するこ
とが実地に於て可能であることを意味している。
このダイヤフラムは既に述べた本発明の特徴のよ
うに中央帯域に補強糸を備えていてもよい。
更に第2図について付言すれば、転動ピストン
10の接触点、すなわち一方では転動ピストン内
壁18と球軸受17との間のFと他方では圧着範
囲は第2図に於ける旋回アーム16の延長された
位置の一方の側(左側)と他方の側(右側)に位
置している。第12図に示された組込位置に対し
てこのように接触点が移動することは本発明によ
る転動ピストン10の傾動によつて生じる。接触
点17は旋回アーム16回転方向にいくらか偏位
し、これに対して圧着範囲PRは旋回アーム16
の運動を追従する。
第19図と第20図には第4図と第5図に対し
ていくらか変化させられたリングダイヤフラム9
aが示されている。このリングダイヤフラム9a
は周方向に補強部として環状の隆起部44を有し
ている。この環状の隆起部44はリングダイヤフ
ラム9aの内周面26から突出しており、リング
ダイヤフラム9aが転動ローラ10によつて負荷
された場合にこの転動ローラ10に設けられたリ
ング溝45に係合する(第21図)。このリング
溝45は少なくとも隆起部44の横断面に相応す
る横断面を有している。
第19図から第21図に示された実施例に於て
はリングダイヤフラム9aはその半径方向の幅の
略中央に配置された唯一の隆起部44を有してい
る。しかしながら場合によつては複数の隆起部が
設けられていてもよい。この場合、隆起部44の
横断面及びこの耐曲性は隆起部44が転動ピスト
ン10により負荷されていないダイヤフラム区分
を作業室外壁7から一緒に引離すように選ばれて
いる。つまり隆起部44が十分に大きな横断面及
び耐曲性を有していると、転動ピストン10によ
つて負荷されても隆起部44の周方向の長さがほ
ぼ変化しなくなるので、転動ピストン10で負荷
されていないダイヤフラム区分はリングダイヤフ
ラム9aの締込み片20の両側で作業室外壁7か
ら引離されるようになり、十分な大きさの作業室
6a,6bが維持される。従つて隆起部44は第
6図に示された補強糸38と類似した働きを持つ
ている。更に第20図と第21図からは、隆起部
44は略台形の、内側の自由端部に向かつて先細
の横断面を有していることが判る。この横断面は
隆起部が転動ピストン10のリング溝45に侵入
することを容易にする。隆起部44を有するリン
グダイヤフラム9aは、変形作業ができるだけ小
さく、相応するダイヤフラム区分が運転条件のも
とで、すなわち真空から吸込む際に作業室外壁7
から引離されるようになつている。補強糸38の
ないリングダイヤフラム9aは製作が容易であ
る。
転動ピストン10が傾動可能に配置され、傾動
運動によつて転動ピストン10とリング体34の
寸法誤差が補償されることによつて、特に有利な
形式でポンプケーシング33若しくはリング体3
4及び(又は)転動ピストン10、有利には両方
のポンプ部分33若しくは34,10が射出又は
鋳造体としては構成することができるようにな
る。特に前記部材は金属鋳造体、有利には後加工
のいらないダイカスト鋳造体から構成することが
できる。このような材料若しくはこのような製造
法に於てたいてい生じる寸法誤差、特に円形から
の偏差は、転動ピストン10の傾動によつて補償
される。従つて特に安価な製作が得られる。何故
ならばこの場合にはポンプ部分の費用のかかる後
加工が避けられるからである。
なお、付言すれば前述のポンプ部分、すなわち
転動ピストン10とポンプケーシング33、特に
そのリング体34はプラスチツクから成つていて
もよい。この場合にはこれらの部分は射出成形法
によつて製作することが有利である。このような
ポンプは特に構成寸法が小さく、運転温度が低
く、負荷が小さい場合に用いることができる。
本発明は図示の実施例に限定されるものではな
く、種々異なる態様で実施することができ、個々
の特徴を任意に組合わせることも可能である。[Formula] β 3 =90−α 2 β 6 =90−α 6Such a relational expression can be derived from FIGS. 17 and 18. In this case, if the radii Ra and Ru are fixed, different transverse planes Q0, Q, etc. (Figure 6)
By carrying out calculations and back calculations for this purpose, and by calculating the deformation, it is possible to determine that the circumferential course U of the central zone of the diaphragm 9 at any changing value is equal to It is possible to calculate whether the planes Q0, Q, etc. are substantially equal. The fact that the circumferential courses of the transverse planes Q0, Q, etc. of the diaphragm 9 are equal means that the diaphragm 9
This means that the extension or load is approximately zero no matter where the rolling piston 9 is located. In this case, in FIGS. 17 and 18 mentioned above, the geometric representation for the associated equations is shown in the same way as in FIGS. 15 and 16. However, in this case, the angle and distance display in the center of Figure 17 is
In FIG. 8, it is enlarged for ease of viewing. In particular, the curved portion 24 (for example, FIGS. 4, 5, and 7)
The special configuration of the diaphragm shape, as provided by (see figure), is ignored in the more geometrical mode of observation described above. Furthermore, Figures 15 to 18
The symbols U, R, b, t, etc. used in the equations in the preceding figures relate only to the equations associated with FIGS. 15 to 18. The embodiments of the present invention described above and shown in FIGS. 15 to 18 can theoretically provide a ring diaphragm 9 that is not subject to tension in the circumferential direction no matter where the rolling piston 10 is located. This shows that. This means that it is in practice possible to produce ring diaphragms that are subject to only small tension loads in the circumferential direction.
This diaphragm may be provided with reinforcing threads in the central zone, as in the features of the invention already described. Furthermore, referring to FIG. 2, the contact point of the rolling piston 10, that is, the contact point F between the rolling piston inner wall 18 and the ball bearing 17 on the one hand, and the crimping area on the other hand, is the same as that of the pivot arm 16 in FIG. Located on one side (left side) and on the other side (right side) in an extended position. This movement of the contact point with respect to the installation position shown in FIG. 12 is caused by the tilting of the rolling piston 10 according to the invention. The contact point 17 is somewhat offset in the direction of rotation of the swivel arm 16, whereas the crimping range P R is
to follow the movement of. 19 and 20 show a ring diaphragm 9 which has been modified somewhat with respect to FIGS. 4 and 5.
a is shown. This ring diaphragm 9a
has an annular raised portion 44 as a reinforcing portion in the circumferential direction. This annular raised portion 44 protrudes from the inner circumferential surface 26 of the ring diaphragm 9a, and engages in the ring groove 45 provided on the rolling roller 10 when the ring diaphragm 9a is loaded by the rolling roller 10. (Figure 21). This annular groove 45 has a cross section that corresponds at least to the cross section of the raised portion 44 . In the embodiment shown in FIGS. 19 to 21, the ring diaphragm 9a has only one ridge 44 located approximately in the center of its radial width. However, if appropriate, a plurality of raised portions may also be provided. In this case, the cross-section of the bulge 44 and its bending resistance are selected such that the bulge 44 pulls away the diaphragm sections not loaded by the rolling piston 10 together from the outer wall 7 of the working chamber. In other words, if the raised portion 44 has a sufficiently large cross section and bending resistance, the length of the raised portion 44 in the circumferential direction will hardly change even when loaded by the rolling piston 10. The diaphragm sections not loaded by the piston 10 become pulled away from the working chamber outer wall 7 on both sides of the clamping piece 20 of the ring diaphragm 9a, so that a sufficiently large working chamber 6a, 6b is maintained. The raised portions 44 therefore have a similar function to the reinforcing threads 38 shown in FIG. It can further be seen from FIGS. 20 and 21 that the ridge 44 has a generally trapezoidal cross-section that tapers toward its inner free end. This cross section facilitates the penetration of the ridge into the ring groove 45 of the rolling piston 10. The ring diaphragm 9a with the bulge 44 ensures that the deformation work is as small as possible and that the corresponding diaphragm section does not displace the working chamber outer wall 7 under operating conditions, i.e. when suctioning from the vacuum.
It is becoming more and more separated from the world. The ring diaphragm 9a without reinforcing threads 38 is easy to manufacture. The rolling piston 10 is tiltably arranged and the tilting movement compensates for dimensional tolerances between the rolling piston 10 and the ring body 34, so that the pump housing 33 or the ring body 3 can be moved in a particularly advantageous manner.
4 and/or the rolling piston 10, preferably both pump parts 33 or 34, 10, can be constructed as injection molded or cast bodies. In particular, the component can consist of a metal casting, preferably a die-casting without further processing. Dimensional tolerances, particularly deviations from circularity, which often occur in such materials or in such manufacturing methods, are compensated for by the tilting movement of the rolling piston 10. A particularly inexpensive production is therefore obtained. This is because in this case expensive post-processing of the pump parts is avoided. It should be noted that the aforementioned pump parts, namely the rolling piston 10 and the pump casing 33, in particular its ring body 34, may also be made of plastic. In this case it is advantageous to produce these parts by injection molding. Such pumps can be used in particular with small dimensions, low operating temperatures and light loads. The invention is not limited to the illustrated embodiments, but can be implemented in various different ways and the individual features can be combined in any desired manner.
図面は本発明の複数の実施例を示すものであつ
て、第1図は部分的に破断して示されたポンプを
有するポンプモータユニツトの側面図、第2図は
第3図のポンプの―線に沿つた断面図、第3
図は第2図のポンプの―線に沿つた縦断面
図、第4図は変形されていない状態のリングダイ
ヤフラムの片側が断面されている正面図、第5図
は片側が第4図の―線に沿つて断面されてい
るリングダイヤフラムの側面図、第6図は第2図
のポンプの下半分の範囲に於けるダイヤフラム部
分の拡大縦断面図、第7図はリングダイヤフラム
の締込片の範囲の拡大縦断面図、第8図はポンプ
から取出された、負荷のかかつていないリングダ
イヤフラムの一横断平面に於ける形を示す概略
図、第9図は下死点に転動ピストンがある場合の
リングダイヤフラムの一横断平面に於ける形を示
す概略図、第10図は第9図に対して転動ピスト
ンが90゜転動されられた場合のリングダイヤフラ
ムの一横断平面に於ける形を示す概略図、第11
図は補助押圧部材を有するダイヤフラムポンプを
示す図、第12図は組込状態にあるポンプの部分
横断面図、第13図は転動ピストンの遅れ角が異
なる場合のシール範囲に於ける圧着状態を示す概
略図、第14図は圧力範囲に於ける圧着力と遅れ
角との関係を示す線図、第15図、第16図、第
17図、第18図は明細書に記載した式に応じて
ダイヤフラム周囲を幾何学的に算出するための概
略図、第19図と第20図は隆起部を備えたリン
グダイヤフラムの第4図、第5図に相当する図、
第21図は第3図の1点鎖線で囲んだ部分Qの拡
大図(ダイヤフラムは隆起部を備えている)であ
る。
1:ダイヤフラムポンプ、2:駆動モータ、
3:吸込接続部、4:吐出接続部、6:作業室、
7:作業室外壁、8:作業室内壁、9:リングダ
イヤフラム、10:転動ピストン、11:押圧部
材、12:偏心体駆動装置、13:外周面、1
4:転動ピストン駆動部材、15:駆動軸、1
6:旋回アーム、17:球軸受、18:内壁、1
9:流出開口、20:締込み片、21:流入開
口、22:長さ範囲、23:移行部、24:湾曲
部、25:側方締込みフランジ、26:内周面、
27:弁、28:補助押圧部材、29:球軸受、
30:結合レバー、31:セグメント板、32:
ばね、333:ポンプケーシング、34:リング
体、35:ケーシング板、36:切欠き、37:
固定足、38:補強糸、39:湾曲部、40,4
0a:分離直線、41:梃腕、42:梃腕、4
3:円、44:隆起部、45:リング溝。
The drawings show a plurality of embodiments of the invention, in which FIG. 1 is a side view of a pump motor unit with a pump shown partially cut away, and FIG. 2 is a side view of the pump of FIG. 3. Sectional view along the line, 3rd
4 is a front view with one side of the ring diaphragm cut away in an undeformed state, and FIG. 5 shows one side of the pump in FIG. 4. 6 is an enlarged vertical sectional view of the diaphragm in the lower half of the pump of FIG. 2; FIG. 7 is a side view of the ring diaphragm sectioned along a line; An enlarged vertical cross-sectional view of the area, Figure 8 is a schematic diagram showing the shape in one transverse plane of an unloaded ring diaphragm taken out from the pump, and Figure 9 is a case where the rolling piston is at the bottom dead center. FIG. 10 is a schematic diagram showing the shape of the ring diaphragm in one transverse plane when the rolling piston is rolled by 90 degrees with respect to FIG. 9. Schematic diagram shown, No. 11
The figure shows a diaphragm pump with an auxiliary pressing member, Figure 12 is a partial cross-sectional view of the pump in the assembled state, and Figure 13 shows the crimped state in the sealing range when the delay angle of the rolling piston is different. FIG. 14 is a diagram showing the relationship between crimp force and delay angle in the pressure range, and FIGS. 15, 16, 17, and 18 are based on the formulas described in the specification. 19 and 20 are diagrams corresponding to FIGS. 4 and 5 of a ring diaphragm with a protuberance,
FIG. 21 is an enlarged view of a portion Q surrounded by a chain line in FIG. 3 (the diaphragm has a raised portion). 1: Diaphragm pump, 2: Drive motor,
3: Suction connection part, 4: Discharge connection part, 6: Working chamber,
7: Working chamber outer wall, 8: Working chamber wall, 9: Ring diaphragm, 10: Rolling piston, 11: Pressing member, 12: Eccentric drive device, 13: Outer peripheral surface, 1
4: Rolling piston drive member, 15: Drive shaft, 1
6: Swivel arm, 17: Ball bearing, 18: Inner wall, 1
9: Outflow opening, 20: Tightening piece, 21: Inflow opening, 22: Length range, 23: Transition part, 24: Curved part, 25: Side tightening flange, 26: Inner peripheral surface,
27: Valve, 28: Auxiliary pressing member, 29: Ball bearing,
30: Combination lever, 31: Segment plate, 32:
Spring, 333: Pump casing, 34: Ring body, 35: Casing plate, 36: Notch, 37:
Fixed leg, 38: Reinforcement thread, 39: Curved part, 40, 4
0a: Separation straight line, 41: Leverage arm, 42: Leverage arm, 4
3: circle, 44: ridge, 45: ring groove.
Claims (1)
半径方向で剛性の作業室外壁とリングダイヤフラ
ムにより構成された変形可能な作業室内壁とによ
り制限されており、半径方向でリングダイヤフラ
ム内部にある転動ピストンがこのリングダイヤフ
ラムを循環するシール兼圧着範囲で作業室外壁に
対して押付けるように構成されており、前記転動
ピストンに転動ピストン駆動装置が係合している
形式のダイヤフラムポンプにおいて、転動ピスト
ン10が転動ピストン駆動装置14との接触個所
Fを中心として傾動可能であり、転動ピストン駆
動装置14の半径方向の寸法r1と転動ピストン
10の厚さdとダイヤフラム9の厚さWとの和
が、転動ピストン10が傾動させられていない状
態でリングダイヤフラム9と作業室外壁7との間
に遊びSが生じるように設定されていることを特
徴とする、ダイヤフラムポンプ。 2 前記遊びSがほぼ0.1mmから1.5mmである、特
許請求の範囲第1項記載のダイヤフラムポンプ。 3 ダイヤフラム9の形状が、転動ピストン10
がほぼどの転動位置にあつてもダイヤフラム9に
張力がかからないように選ばれている、特許請求
の範囲第1項又は第2項記載のダイヤフラムポン
プ。 4 中空円筒状の転動ピストンと、転動ピストン
のための偏心駆動装置とを有し、偏心駆動装置が
旋回アームを有し、旋回アーム16の自由端部に
転動ピストン10の内壁18に係合するローラ又
は球軸受17が設けられている、特許請求の範囲
第1項から第3項までのいずれか1項記載のダイ
ヤフラムポンプ。 5 リングダイヤフラム9aが周方向に補強部と
して環状の隆起部44を有している、特許請求の
範囲第1項記載のダイヤフラムポンプ。 6 隆起部44がリングダイヤフラム9aの内周
面26から突出しており、転動ピストン10が各
隆起部44の対応部材として少なくとも隆起部4
4を受容するのに適した横断面を有するリング溝
45を有している、特許請求の範囲第5項記載の
ダイヤフラムポンプ。 7 リングダイヤフラム9aが該リングダイヤフ
ラム9aの軸方向の幅のほぼ中央に配置された唯
一の隆起部44を有しかつ転動ピストン10aが
前記隆起部44に合わせられた1つのリング溝4
5を有している、特許請求の範囲第5項又は第6
項記載のダイヤフラムポンプ。 8 隆起部44の横断面とその耐曲性とが、転動
ピストン10aにより負荷されていないダイヤフ
ラム区分24a,24bを隆起部44が一緒に作
業室外壁7から引離すように選ばれている、特許
請求の範囲第5項から第7項までのいずれか1項
記載のダイヤフラムポンプ。[Scope of Claims] 1. It has a working chamber in the form of an annular hollow chamber, which is limited in the radial direction by a rigid outer wall of the working chamber and a deformable working chamber wall constituted by a ring diaphragm, A rolling piston located inside the ring diaphragm in the radial direction is configured to press the ring diaphragm against the outer wall of the working chamber in a circulating sealing and crimping area, and a rolling piston drive device is engaged with the rolling piston. In the diaphragm pump of the type in which the rolling piston 10 is tiltable about the contact point F with the rolling piston drive device 14, the radial dimension r1 of the rolling piston drive device 14 and the rolling piston are The sum of the thickness d of ring diaphragm 10 and the thickness W of diaphragm 9 is set such that play S occurs between ring diaphragm 9 and working chamber outer wall 7 when rolling piston 10 is not tilted. A diaphragm pump characterized by: 2. The diaphragm pump according to claim 1, wherein the play S is approximately 0.1 mm to 1.5 mm. 3 The shape of the diaphragm 9 is similar to that of the rolling piston 10
The diaphragm pump according to claim 1 or 2, wherein the diaphragm pump is selected so that no tension is applied to the diaphragm 9 at almost any rolling position. 4 has a hollow cylindrical rolling piston and an eccentric drive for the rolling piston, the eccentric drive having a pivoting arm, the free end of the pivoting arm 16 being connected to the inner wall 18 of the rolling piston 10; Diaphragm pump according to any one of claims 1 to 3, characterized in that engaging rollers or ball bearings 17 are provided. 5. The diaphragm pump according to claim 1, wherein the ring diaphragm 9a has an annular raised portion 44 as a reinforcing portion in the circumferential direction. 6 The raised portions 44 protrude from the inner circumferential surface 26 of the ring diaphragm 9a, and the rolling piston 10 has at least one raised portion 4 as a corresponding member of each raised portion 44.
Diaphragm pump according to claim 5, characterized in that it has an annular groove (45) with a cross section suitable for receiving a ring groove (45). 7. One ring groove 4 in which the ring diaphragm 9a has only one ridge 44 located approximately in the center of the axial width of the ring diaphragm 9a, and the rolling piston 10a is aligned with said ridge 44;
Claim 5 or 6, having
Diaphragm pump as described in section. 8. The cross-section of the ridge 44 and its bending resistance are selected in such a way that the ridge 44 pulls together the diaphragm sections 24a, 24b which are not loaded by the rolling piston 10a away from the working chamber outer wall 7; A diaphragm pump according to any one of claims 5 to 7.
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| DE102014112390A1 (en) | 2014-08-28 | 2016-03-03 | Continental Automotive Gmbh | Pump for conveying a liquid, in particular for the promotion of an exhaust gas purification additive |
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Family Cites Families (6)
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-
1979
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