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Patent Searching and Data


Title:
DIAPHRAGM PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/053914
Kind Code:
A1
Abstract:
The diaphragm suction pump has a pump chamber (7) located in a base plate (6), the wall of said chamber extending in a conical manner from a central flat base section (7') to the lateral edge (8). The elastic pump diaphragm (5), which spans the pump chamber (7), is configured in such a way that it lies tightly against the entire pump chamber wall at the top dead center point of the drive connecting rod (4). The diaphragm (5) consists of a self-supporting elastic material with rear recesses (9; 10), which form hinges that can be elastically pretensioned during the operation of the diaphragm (5).

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Inventors:
Greter, Andy (Guntenbühl 8 Steinhausen, CH-6312, CH)
Application Number:
PCT/CH2001/000733
Publication Date:
July 11, 2002
Filing Date:
December 20, 2001
Export Citation:
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Assignee:
MEDELA AG (Lättichstrasse 4b Baar, CH-6340, CH)
Greter, Andy (Guntenbühl 8 Steinhausen, CH-6312, CH)
International Classes:
F04B43/00; F04B45/04; (IPC1-7): F04B43/00; F04B45/04
Foreign References:
DE4026670A1
US5776098A
DE9410116U1
US5699717A
DE29514009U1
US4231287A
Attorney, Agent or Firm:
Clerc, Natalia (Isler & Pedrazzini AG Postfach 6940 Zürich, CH-8023, CH)
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Description:
Membranpumpe Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranpumpe als Saug- pumpe, insbesondere zur Erzeugung eines Vakuums, mit einer über einen Kurbeltrieb mittels Pleuel motorisch angetriebenen elas- tischen Pumpenmembran, welche einen in einer Grundplatte vorge- sehenen Pumpenraum überspannt.

Membranpumpen dieser Art sind für die verschiedensten Anwendun- gen bekannt. Da heutige Membranpumpen im Pumpenraum mit relativ grossen Toträumen auskommen müssen, sind leistungsfähige Memb- ranpumpen nicht dazu geeignet, in ihren Abmessungen weiter re- duziert zu werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Membranpumpe der eingangs definierten Art zu schaffen, welche auch bei kleinsten Abmessungen ein Maximum an Leistung erbringen kann.

Eine derart leistungsfähige Membranpumpe mit im Vergleich zum Stand der Technik reduzierten Abmessungen kann somit in Geräte eingebaut werden, bei denen immer mehr Miniaturisierung ver- langt wird. Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass die gestellte Aufgabe bei einer Membranpumpe der eingangs defi- nierten Art erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeich- nenden Teils von Anspruch 1 gelöst werden kann.

Dank der besonderen Ausgestaltung der Membran lässt sich ein Totraum im oberen Totpunkt (OTP), d. h. beim Ausstossen, errei- chen, welcher praktisch null ist. Dies war bei bisherigen Memb- ranpumpen nicht möglich.

Besondere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Daraus ergibt sich, dass bei geschickter Anordnung der Pumpenventile in der Grundplatte praktisch kein Totraum verbleibt.

Da sich die Membran im oberen Totpunkt des Pleuels dicht an die Pumpenraumwand anlegt und so dort kein Totraum verbleibt und zudem die Toträume bis zu den eigentlichen Ventilen sehr klein gehalten werden können, bringt die Pumpe ihre Arbeitsleistung sofort beim Arbeitshub, d. h. sobald sich der Stössel mit der Membrane aus dem oberen Totpunkt bewegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch etwas näher erläutert.

Es zeigt :, Fig. 1 eine erfindungsgemässe Membranpumpe im Schnitt, mit der Membran im unteren Totpunkt, d. h. am Ende des An- saughubes, und Fig. 2 eine entsprechende Darstellung mit dem Pleuel und der Membrane im oberen Totpunkt, d. h. am Ende des Aus- stosshubes.

Die Zeichnung zeigt rein schematisch eine Membranpumpe als Saugpumpe, bei welcher ein Elektromotor 1 über einen Kurbel- trieb 2,3 einen Pleuel 4 motorisch antreibt, wobei am Ende des Pleuels 4 eine Pumpenmembran 5 angeordnet ist, welche einen in einer Grundplatte 6 vorgesehenen Pumpenraum 7 überspannt. Der tellerförmige Pumpenraum 7 weist einen zentralen Bodenabschnitt 7'und sich von diesem konisch erweiternde Wende 7"auf, welche sich bis zum Seitenrand 8 hin erstrecken. Die Membran selbst besteht aus elastischem Material, z. B. Silikon mit einer Härte von ca. 80 Shore und ist im Vergleich zu üblichen Membranen re- lativ dick.

Die Membran 5 weist auf ihrer Rückwand eine kreisförmig verlau- fende Vertiefung 9 auf sowie eine zusätzliche konzentrische Nut 10, wobei die Nut 9 etwa im Bereich über dem Uebergang des ebe- nen Bodenabschnittes 7'des Pumpenraums und der sich davon ko- nisch erweiternden Wandabschnittes 7"liegt. Die zweite rück-

seitige Nut 10 liegt im Bereich über dem Seitenrand 8 des Pum- penraumes 7.

Die in Figur 1 gezeigte Stellung der Membran im unteren Tot- punkt entspricht der Stellung der eigensteifen elastischen Membran in Ruhestellung. Bei Bewegung des Stössels 4 in Rich- tung des oberen Totpunktes verformt sich die Membran in den Vertiefungen 9 bzw. 10 um sich dicht gegen die Wandung des Pum- penraumes 7 anzulegen (bei Erreichen des oberen Totpunktes).

Dabei wird das elastische Material vorgespannt, wobei die Ver- tiefungen 9 und 10 eine Art Scharniere bilden.

Wie aus Figur 2 hervorgeht, erlaubt diese Konstruktion ein dichtes Anlegen der Membran gegen die Wandung des Pumpenraumes 7, so dass praktisch im Pumpenraum im oberen Totpunkt keine Toträume verbleiben.

Beim Ansaughub, d. h. beim Entfernen der Membran aus dem oberen Totpunkt wird das Vakuum erzeugt und die Bewegung dabei durch die elastisch vorgespannte Membran 5 unterstützt, was den Ener- gieverbrauch vermindert.

Da im Pumpenraum praktisch keine Toträume verbleiben und zudem die Verbindungskanäle in der Grundplatte bis zu den Ventilen äusserst kurz und somit kleinvolumig gehalten sind, arbeitet die Membranpumpe unmittelbar nach Beginn des Saughubes effi- zient.

Die Ventile selbst sind in einer sehr dünnen Ventilplatte 12 angeordnet.

Aus der Zeichnung geht hervor, dass die neuartige Membranpumpe z. B. in Vergleich mit dem Antriebsmotor äusserst klein gehalten werden kann. Sie eignet sich somit insbesondere für die Anwen- dung bei miniaturisierten Geräten (z. B. batteriebetriebenen Brustpumpen).

Figur 2 der Zeichnung zeigt die Pumpenmembran 5 im oberen Tot- punkt des Pleuels 4, d. h. am Ende des Ausstosshubes. Die Memb- ran 5 füllt dabei praktisch den ganzen Pumpenraum 7 aus (kein Totraum).

Die scharnierartigen Vertiefungen 9 bzw. 10 sind in dieser Stellung"zusammengedrückt", so dass die äusseren Bereiche der Membran elastisch vorgespannt sind. Dank dieser Vorspannung wird die Bewegung des Pleuels 4 zurück zum unteren Totpunkt un- terstützt (Energieeinsparung).

Patentansprüche 1. Membranpumpe als Saugpumpe, insbesondere zur Erzeugung ei- nes Vakuums, mit einer über einen Kurbeltrieb mittels Pleuel motorisch angetriebenen elastischen Pumpenmembran, welche einen in einer Grundplatte vorgesehenen Pumpenraum überspannt, da- durch gekennzeichnet, dass die in der Grundplatte vorgesehene Wand des Pumpenraumes von einem zentralen ebenen Bodenabschnitt aus sich konisch erweiternd zum Seitenrand hin verläuft und die den Pumpenraum überspannende Membran derart ausgebildet und an- geordnet ist, dass sie sich im oberen Totpunkt (OTP) des Pleu- els an die gesamte Pumpenraumwand und deren Seitenrand im we- sentlichen dicht anlegt, so dass im OTP des Pleuels praktisch kein Totraum verbleibt, wobei die Membran aus im wesentlichen eigensteifem elastischem Material vorbestimmter Dicke und Kon- figuration besteht und deren Verformung unter gleichzeitiger Vorspannung zwecks Anpassung an die Pumpenraumwand und den Sei- tenrand des Pumpenraumes beim Pleuelhub in Richtung des OTP durch mindestens eine kreisförmig verlaufende Vertiefung in der Rückwand der Membran gewährleistet ist, welche Vertiefung ein elastisch vorspannbares Scharnier bildet.

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisförmige Vertiefung in der Membranrückwand etwa im Be- reich über dem Uebergang des ebenen Bodenabschnittes des Pum- penraums und des sich konisch erweiternden Wandabschnittes liegt.

3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass eine weitere kreisförmig verlaufende Vertiefung in der Rückwand der Membran vorgesehen ist, welche konzentrisch zur ersten Vertiefung im Bereich über dem Seitenrand des Pum- penraums verläuft.

4. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass im Bodenabschnitt des Pumpenraumes Einlass- und Auslassventile vorgesehen sind, wobei die Ventile auf der Rückseite der im Bereich des genannten Bodenabschnittes dünn- wandigen Grundplatte angeordnet sind, so dass minimale Toträume zwischen Ventilen und dem Pumpenraum verbleiben.

5. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Membran aus Silikon besteht und z. B. ei- ne Härte von ca. 80 Shore aufweist.