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Patent Searching and Data


Title:
MULTILAYER MEMBRANE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/007960
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a multilayer membrane especially for hydraulic pumps, said membrane consisting of at least two individual membranes (2, 3) which are loosely superimposed and are only held by a peripheral gripping point (4a', 4b') of a pump.

Inventors:
SCHUETZE THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/006229
Publication Date:
January 22, 2004
Filing Date:
June 13, 2003
Export Citation:
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Assignee:
SCHUETZE THOMAS (DE)
International Classes:
F04B43/00; F04B43/067; (IPC1-7): F04B43/00; F04B43/067
Domestic Patent References:
WO1992019866A11992-11-12
Foreign References:
US5062770A1991-11-05
GB305235A1930-05-01
DE1001111B1957-01-17
Attorney, Agent or Firm:
Gerber, Wolfram (Postfach 20 05 09, Düsseldorf, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. MehrlagenMembran für insbesondere hydraulisch be aufschlagte Pumpen, bestehend aus mindestens zwei aufeinanderliegenden Einzelmembranen, wobei die Ein zelmembranen (2,3) lose aufeinander liegend ange ordnet und nur von einer umlaufenden Einspannstelle (4a', 4b') der Pumpe gehalten sind,, d durch gekennzeichnet, dass im mechanisch unbe anspruchten Zustand zumindest eine Einzelmembran (2, 3) ausgehend von der Einspannstelle hin zum ihrem Zentrumsbereich (M) in einem ersten Bereich (il) zu erst in eine Richtung (R1) gewölbt ist, und in dem sich daran anschließenden Zentrumsbereich (M), in die entgegengesetzte Richtung (R2) gewölbt ist, wo bei sich die Wölbung (w2) über den Zentrumsbereich (M) hin erstreckt.
2. MehrlagenMembran nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, dass zwischen den Ein zelmembranen (2,3) ein Vakuum oder ein Schmierfilm ist.
3. MehrlagenMembran nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ein zelmembranen (2,3) kalottenartige Formmembranen sind.
4. MehrlagenMembran nach einem der vorhergehenden An sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Einzelmembranen (2,3) von der Einspann stelle hin zum Zentrumsbereich eine Krümmungslinie aufweist, die mindestens zwei Wendepunkte hat.
5. MehrlagenMembran nach einem der vorhergehenden An sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Größe der aneinanderliegenden Oberflächen bzw. Anlageflächen (A) der beiden Einzelmembranen (2,3) im mechanisch unbeanspruchten Zustand gleich groß sind.
6. MehrlagenMembran nach einem der vorhergehenden An sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Dicke beider Einzelmembranen (2,3), insbe sondere über deren gesamte Fläche, gleich groß ist.
7. MehrlagenMembran nach einem der vorhergehenden An sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Flächen der neutralen Fasern (N2, N3) der kreisförmigen Einzelmembranen (2,3) gleich groß sind.
8. MehrlagenMembran nach einem der vorhergehenden An sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sich zwischen zwei Einzelmembranen (2,3) ein Zwischenraum befindet, der zur Ableitung eines mit tels der Pumpe geförderten Mediums oder eines im Zwischenraum befindlichen Leckagemediums hin zu ei nem Auslass (5), welcher sich in Bereich der Ein spannstelle befindet, dient.
9. MehrlagenMembran nach einem der vorhergehenden An sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Einzelmembran aus einem gummiartigen Mate rial ist, wobei insbesondere auf einer flachen Seite der Einzelmembran eine PTFEFolie aufvulkanisiert ist.
10. MehrlagenMembran nach einem der vorhergehenden An sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Einzelmembran einen an ihrem äußeren Rand bereich insbesondere umlaufenden wulstartigen Kragen zur Einspannung in der Einspannstelle der Pumpe hat.
11. MehrlagenMembran nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Anlagefläche der Einzelmembran, mit der sie an der anderen Ein zelmembran anliegt flach ist, und das auf der zur Anlagefläche abgewandten Seite der Kragen angeformt ist.
12. Pumpe mit einer MehrlagenMembran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpe einen Hy draulikraum und einen Komponentenraum aufweist, wel che durch die MehrlagenMembran voneinander abdich tend getrennt sind.
13. Pumpe nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Pumpe eine Leckage Meldeeinrichtung aufweist.
14. Pumpe nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z lehne, dass der die Einspannstelle bilden de Gehäuseabschnitt einen Kanal aufweist, der den Bereich zwischen den beiden Einzelmembranen mit der Meldeeinrichtung, welche insbesondere außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, verbindet.
15. Pumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ein spannstelle der Pumpe die Einzelmembranen zueinander zentriert.
Description:
Mehrlage embran Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrlagen-Membran gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs 1 sowie eine die Mehrlagen-Membran aufweisende Pumpe zum fördern eines fluiden Mediums.

Eine gattungsgemäße Mehrlagen-Membran ist aus der EP 0 582 628 AI bekannt. Diese Mehrlagen-Membran ist dadurch gekennzeichnet, daß die kalottenförmigen Einzelmembranen in der Mitte mechanisch miteinander verbunden sind, in dem in eine Einzelmembran ein Verbindungsteil einvulkani- siert ist. Dieses Verbindungsteil durchgreift mit einem angeformten Teil die andere Einzelmembran. Das angeformte Teil weist ein Außengewinde auf, auf das eine Mutter auf- schraubbar ist, welche zusammen mit zwei Membrantellern die beiden Einzelmembranen gegeneinander presst und somit die Einzelmembranen in deren mittleren Bereich fest mit- einander verbindet. Die beiden Einzelmembranen sind in einer umlaufenden Einspannstelle, welche durch die beiden Gehäusehälften der Pumpe gebildet ist, von den Gehäuse- hälften fest eingespannt. Diese Konstruktion erfordert nachteilig eine hohe Genauigkeit der mechanischen Verbin- dung im mittleren Bereich der Einzelmembranen. Sofern die Einzelmembranen in der Mitte nicht zentrisch verbunden sind, was z. B. durch ein außermittig gestanztes oder ge- bohrtes Loch durch die zweite Einzelmembran bedingt sein kann, werden die beiden Einzelmembranen durch das Ein- spannen in der Einspannstelle durch seitliche Kraftein- wirkung gegeneinander verspannt. Daraus resultieren Zug- und Stauchungskräfte in den Membranen, da die Membranen durch die mittige Verbindung und die seitliche Einspan- nung im Gehäuse nicht ausweichen können. Durch die vorbe- schriebenen Kräfte erfolgen Walkarbeiten um das einvulka- nisierte Verbindungsteil herum sowie am äußeren Rand der Membranteller, wodurch sich Risse in den Membranen bil- den, welche zu einem vorzeitigen Verschleiß der Einzel- membranen führen. Auch ist die Beweglichkeit der Einzel- membranen durch die mechanische Verbindung im mittleren Bereich der Membranen stark eingeschränkt. Die mittige mechanische Verbindung erfordert zudem eine Abdichtung der beiden Membranen gegeneinander, damit es zu keiner Leckage kommt. Die zusätzlichen Dichtungen bedingen nach- teilig zusätzliche Fehlerquellen bei der Montage. Der komplexe Aufbau der Mehrlagen-Membran bedingt zudem nach- teilig hohe Fertigungskosten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Mehrlagen-Membran bereitzustellen, die einfach in ihrem Aufbau ist und deren Verschleiß, bedingt durch geringe Kräfte innerhalb der Einzelmembranen, gegenüber der Mehr- lagen-Membran der EP 0 582 628 reduziert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Mehrla- gen-Membran mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Mehrlagen-Membran weist sich vor- teilhaft dadurch aus, daß die beiden Einzelmembranen im mittleren Bereich nicht miteinander verbunden sind. Die Einzelmembranen sind erfindungsgemäß nur noch durch die Einspannstelle der Pumpe mechanisch gegeneinander druck- beaufschlagt und zueinander in Position gehalten. Hier- durch treten keine Zug-und Stauchungskräfte in den Ein- zelmembranen auf, wodurch vorteilhaft der Verschleiß durch innere Walkkräfte reduziert wird. Bei der Montage der Membranen werden diese zusammen oder nacheinander in eine Einspannstelle eines Gehäuseteils eingelegt und ju- stiert, wonach dann die zweite Gehäusehälfte mit der er- sten Gehäusehälfte mechanisch, insbesondere mittels Schraubverbindung miteinander verbunden werden. Somit ist die erfindungsgemäße Mehrlagen-Membran vorteilhaft ein- fach einzubauen und verschleißarm.

Zwischen den aufeinanderliegenden Einzelmembranen kann zur Reduzierung der Reibkräfte ein Schmierfilm vorgesehen werden, wodurch zudem die Kräfte zum Bewegen der Mehrla- gen-Membran reduziert werden. Der Zwischenraum zwischen den Einzelmembranen, welcher vorteilhaft durch ein Vakuum auf ein Minimum reduziert ist, kann ebenfalls zur Aufnah- me eines Leckageanzeigemediums verwendet werden. Sofern kein zusätzliches Leckageanzeigemedium verwendet wird, wird über den Zwischenraum ein durch eine Einzelmembran aufgrund einer Leckage durchgetretenes Medium hin zu ei- ner Leckageanzeigevorrichtung geführt.

Die Einzelmembranen sind vorteilhaft kalottenartige Form- membranen sind. Sie sind ferner vorteilhaft derart ge- staltet, daß sie ausgehend von der Einspannstelle hin zum mittleren Bereich hin erst in eine Richtung von der die Einspannstelle bildenden Ebene gewölbt sind, wobei der mittlere Bereich der Membranen auf der anderen Seite der Ebene befindlich ist, sofern die Membranen unbelastet sind. Vorteilhaft weist hierzu jede Einzelmembran eine Krümmungslinie auf, die ausgehend vom Randbereich der Membran, d. h. von der Einspannstelle aus hin zum Zen- trumsbereich mindestens zwei Wendepunkte hat.

In einer besonderes vorteilhaften Ausbildung der einzel- nen Membranen der Mehrlagen-Membran sind die Flächen der aneinanderliegenden Oberflächen der beiden Einzelmembra- nen im mechanisch unbeanspruchten Zustand gleich groß.

Hierdurch wird vorteilhaft die Reibung beim Verformen der Membranen während des Betriebs der Pumpe minimiert.

Gleichzeitig sollte die Dicke beider Einzelmembranen, insbesondere über deren gesamte Fläche, gleich groß sein.

Ebenfalls können die Durchmesser der neutralen Fasern der kreisförmigen Einzelmembranen bei einer weiteren oder gleichen Ausführungsform gleich groß sein, wodurch eben- falls die inneren Walkkräfte in den Membranen minimiert werden.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Einzelmembranen aus ei- nem gummiartigen Material wie z. B. VITON@ oder EPDMO ge- fertigt sind, wobei insbesondere auf jeweils einer fla- chen Seite einer oder beider Einzelmembranen eine PTFE- Folie zur chemischen Beständigkeit aufvulkanisiert ist.

Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mehrlagen-Membran erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 u. 2 : Querschnittsdarstellungen durch eine Mehr- lagen-Membran, bestehend aus zwei aufein- ander gelegten Einzelmembranen ; Fig. 3 : eine in einer Einspannstelle eines Pumpen- gehäuses eingespannte erfindungsgemäße Mehrlagen-Membran.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Querschnittsdarstellung durch eine Mehrlagen-Membran 1, welche aus zwei aufeinan- <BR> <BR> dergelegten bzw. -liegenden Einzelmembranen 2 und 3 be- steht. Zwischen den Einzelmembranen 2 und 3 kann zur Mi- nimierung der Reibung zwischen den Einzelmembranen 2 und 3 ein Schmierfilm auf die Anlageflächen A der Einzelmem- branen 2 und 3 aufgebracht sein. Um die Membranen gegen äußere chemische Einflüsse zu schützen können auf die nach außen weisenden Oberflächen 2b und 3b Folien insbe- sondere aus PTFE-Folien aufvulkanisiert sein.

Am äußeren Rand weisen die Einzelmembranen 2 und 3 kra- genförmige bzw. wulstförmige umlaufend Vorsprünge auf, durch die die Einzelmembranen 2 und 3, wie aus der Figur 3 hervorgeht, in der durch die beiden Gehäusehälften 4a und 4b einer Pumpe gebildeten Einspannstelle 4a'und 4b' in Position gehalten sind.

Die Figur 2 veranschaulicht die Form der Mehrlagen- Membran. Ausgehend vom Randbereich R hin zum mittleren Bereich M wölben sich die beiden Einzelmembranen 2 und 3 zuerst in die Richtung RI. Anschließend erfolgt eine Richtungsumkehr und die Einzelmembranen 2 und 3 wölben sich mit ihrem mittleren Bereich M in die Richtung R2, wobei die erste Wölbung W1 von ihrer Auslenkung AI her kleiner ist als die Wölbung W2 mit ihrer Auslenkung A2- jeweils gemessen von der Ebene E, welche durch die Ein- spannstelle definiert ist. Die neutralen Fasern N2 und N3 befinden sich bedingt durch die gleichmäßig Dicke der beiden Einzelmembranen 2 und 3 über die gesamte Fläche der Membranen unmittelbar in der Mitte jeder Einzelmem- bran 2 und 3. Die Wölbungen W1 und W2 sind dabei vorteil- haft von ihren Auslenkungen AI und A2 her so zu gestal- ten, daß die Gesamtflächen der neutralen Fasern N2 und N3 her gleich groß sind.

Alternativ können die Dicken der Einzelmembranen und de- ren Auslenkungen AI und A2 bzw. deren Form so gewählt werden, daß die Anlageflächen A beider Einzelmembranen 2 und 3 ebenfalls gleich groß sind.

Die Figur 3 zeigt die durch die beiden Gehäusehälften 4a und 4b gebildete Einspannstelle 4a'und 4b'. Die Ein- spannstellen 4a'und 4b'sind durch umlaufende Nuten in den Gehäusehälften 4a und 4b gebildet, wobei die Quer- schnittsform der Nuten denen der Randbereiche 2a und 2b der Einzelmembranen 2 und 3, insbesondere von der Form und/oder Art her zumindest ungefähr entspricht. Die Rand- bereiche 2a und 2b der Einzelmembranen 2 und 3 sind dabei von ihrem Volumen bzw. ihrer Querschnittsfläche her ge- ringfügig größer als die Nuten 4a und 4b, damit sich beim Einspannen bzw. Verspannen der Einzelmembranen 2 und 3 eine Dichtigkeit zwischen den Einzelmembranen 2 und 3 sowie den Gehäusehälften 4a und 4b ergibt.

Die Kavitäten 7 und 8, welche durch die Einzelmembranen 2 und 3 voneinander getrennt sind, sind von ihrer Oberflä- chengestaltung her so geformt, daß sich die Einzelmembra- nen 2 und 3 jeweils an sie anlegen können, ohne daß die Einzelmembranen 2 und 3 dabei gedehnt werden. Die durch die umlaufende Nuten 4a'und 4b'gebildete Einspannstelle ist über einen Kanal 5 mit einer Leckageanzeigevorrich- tung 6 verbunden. Ist eine der Einzelmembranen 2 und 3 undicht, so tritt das Medium von der Kavität 7 bzw. 8 durch die undichte Einzelmembran 2 bzw. 3 hindurch in den Zwischenraum zwischen den beiden Einzelmembranen 2 und 3 wo es von dort aus über den Kanal 5 hin zur Leckageanzei- gevorrichtung 6 gelangt.

Es ist selbstverständlich, daß die Form der beiden Ein- zelmembranen sich von den dargestellten Einzelmembranen 2 und 3 unterscheiden kann, ohne vom Erfindungsgedanken ab- zuweichen. So kann je nach Anwendungsfall oder Aufbau der Pumpe auch die erste Wölbung W1 von ihrer Auslenkung Al her größer sein als die Wölbung W2. Auch können grund- sätzlich andere Materialien als Gummi für die Einzelmem- branen zum Einsatz gelangen.