Membransaugpumpenaggregat

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Membransaugpumpenaggregat gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Stand der Technik

Ein gattungsgemässes Membranpumpenaggregat als Teil einer Brustpumpe ist beispielsweise aus US 4 964 851 bekannt. Die Brustpumpe weist einen Elektromotor, eine mittels des Motors angetriebene Pleuelstange und eine damit verbundene Pumpenmembran auf. Die Pumpenmembran ist in einem Membrangestell gehalten und bildet zusammen mit einem Membrandeckel eine Pumpkammer. Bei der auf dem Markt erhältlichen Pumpe sind Membrangestell, Pumpenmembran und Membrandeckel mittels einer Pressverbindung miteinander verbunden, wobei hierfür drei Stifte des Membrangestells in einem Reibschluss in entsprechenden öffnungen im Membrandeckel gehalten sind.

Auch US 7 070 400 offenbart ein derartiges Membranpumpenaggregat einer Saugpumpe, wobei hier die Membran einen Membrankolben mit rückseitigen Vertiefungen aufweist. Der Membrandeckel definiert einen Raum mit einem ebenen Bodenabschnitt und einer sich konisch nach aussen erweiternden umlaufenden Seitenwand. Dieser Raum wird vom Membrankolben überdeckt und bildet die Pumpkammer.

EP 0 744 180 beschreibt ebenfalls eine Membransaugpumpe, welche nun jedoch für die gleichzeitige Benützung von zwei Sauganschlüssen geeignet ist.

Des Weiteren zeigt WO 2006/032156 eine Membranpumpe mit drei Gehäuseteilen, welche mit Schnappelementen miteinander verbunden sind.

Darstellung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Membransaugpumpenaggregat zu schaffen, welches eine erhöhte Prozessstabilität aufweist.

Diese Aufgabe löst ein Membransaugpumpenaggregat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Das erfindungsgemässe Membransaugpumpenaggregat weist ein formsteifes Membrangestell, einen formsteifen einstückigen Membrandeckel, welcher eine Pumpkammer mit einem Bodenbereich und einer den Bodenbereich umlaufenden und sich vom Bodenbereich weg nach aussen erweiternden Seitenwand aufweist, und mit einer einstückigen Pumpenmembran, welche eine Membranplatte, einen flexiblen Membrankolben, mindestens eine Einlassventilklappe und mindestens eine Auslassventilklappe aufweist, und eine einstückige Pumpenmembran mit einer Membranplatte, einem flexiblen Membrankolben und mit mindestens einer Einlassventilklappe und mindestens einer Auslassventilklappe auf, wobei die Membranplatte zwischen dem Membrangestell und dem Memb- randeckel angeordnet ist und Membrangestell, Pumpenmembran und Membrandeckel mittels Verbindungselementen in vorgegebener Position zueinander miteinander verbunden sind. Der Membrankolben durchsetzt das Membrangestell und der Membrankolben bildet mit dem Membrandeckel eine Pumpkammer bzw. überdeckt dessen Pumpkammer. Erfrndungsgemäss sind mehr als drei Verbindungselemente vorhanden, wobei sie einen Material- und/oder Formschluss bilden.

Die Verbindungselemente verbinden Membrangestell und Membrandeckel miteinander

und die Pumpenmembran ist zwischen Membrangestell und Membrandeckel gehalten. Dabei kann die Pumpenmembran von den Verbindungselementen durchsetzt sein oder zwischen ihnen gehalten sein.

Der Material- und/oder Formschluss gewährleisten, dass sich die Verbindung nicht selbständig bzw. durch Vibrationen lösen kann. Im Falle des bisher eingesetzten Reibschlusses ist es möglich, dass sich die Verbindung zwischen den einzelnen Teilen, d.h. Gestell, Membran und Deckel, löst, insbesondere wenn die Pumpe Vibrationen auslöst im Bereich der Eigenschwingung der Vorrichtung.

Des Weiteren ist die Montage vereinfacht. üblicherweise geschieht die Montage von Hand. Dies erweist sich in der Praxis als einfacher, wenn mehrere Verbindungselemente und damit Positionsstellen vorhanden sind, als wenn drei korrespondierende Stellen von Hand zur Deckung gebracht werden müssen. Die Gefahr des Verkantens wird dadurch reduziert.

Obwohl die Verwendung von mehr als drei Verbindungselementen eigentlich zu einer statischen Unbestimmheit führen müsste, hat sich gezeigt, dass eine verbesserte Gesamtformstabilität erhalten wird. Die Verwendung von mehr als drei, insbesondere von sechs bis zwölf, Verbindungselementen führt somit zu einer grosseren Stabilität und Gesamtsteifigkeit der Vorrichtung. Dadurch lassen sich Membrandeckel und Membrangestell weniger verbiegen und das Aggregat weist eine erhöhte Dichtheit auf bzw. die Gefahr, dass das Aggregat durch Temperaturschwankungen, Vibrationen oder Materialermüdung undicht wird, ist minimiert. Vorzugsweise werden neun Verbindungselemen- te verwendet, welche über den Randbereich verteilt angeordnet sind.

Dank der Verwendung von mehreren Verbindungselementen ist auch die Eigenfrequenz des Systems erhöht. Die Schalleigenschaften sind verbessert. Die Neigung für Nebengeräusche während der Pumpvorgänge wird reduziert.

Vorzugsweise sind die Verbindungsmittel Stifte, welche in den Aufnahmen fixiert werden. Sie lassen sich beispielsweise verkleben, verschweissen oder vernieten. Anstelle

der Stifte lassen sich aber auch Formschlusselemente einsetzen wie beispielsweise Schnapphaken, Tannenbaumschnapper und ähnliche Mittel.

Es ist ferner möglich, einen Form- und Materialschluss zu verwenden, beispielsweise durch eingeschweisste Tannenbaumschnapper.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform weist der Membrandeckel über seine gesamte Fläche eine annähernd gleich bleibende Dicke auf. Dadurch lassen sich ebenfalls Ver- zug und Verformungen verhindern und die Dichtheit erhöhen.

Das erfindungsgemässe Saugpumpenaggregat lässt sich kostengünstig herstellen, insbesondere weil es lediglich aus drei Teilen besteht, wobei sich die zwei formsteifen Teile, Membrangestell und Membrandeckel, aus einem Kunststoff im Spritzgussverfahren herstellen lassen und die Pumpenmembran vorzugsweise im Spritzgussverfahren aus Flüssigsilikon hergestellt wird.

Dieses Saugpumpenaggregat wird vorzugsweise in Brustpumpen zum Abpumpen von Muttermilch benützt. Sie eignet sich jedoch auch für andere Saugpumpen wie bei- spielsweise Drainagepumpen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand eines bevorzugten Ausführungs- beispiels, welches in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung des erfϊndungsgernässen

Membransaugpumpenaggregats von oben;

Figur 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Membransaugpum- penaggregats gemäss Figur 1 von unten;

Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Membrangestells;

Figur 4 eine perspektivische Darstellung des Membrandeckels in einer zweiten Ausfuhrungsform;

Figur 5 eine perspektivische Darstellung eines Befestigungsstiftes;

Figur 6 ein Membrangestell mit Elektromotor in einer Explosionsdarstellung und

Figur 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Membransaugpum- penaggregats in einer weiteren Ausfuhrungsform.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Im Folgenden werden Richtungsangaben wie oben und unten verwendet. Diese beziehen sich lediglich auf die Anordnung der einzelnen Teile in den Figuren und beziehen sich nicht auf die Einbaulage des erfindungsgemässen Membransaugpumpenaggregats in einer Saugpumpe.

Das erfϊndungsgemässe Membransaugpumpenaggregat gemäss Figur 1 weist ein Membrangestell 1, eine Pumpenmembran 2 und einen Membrandeckel 3 auf. All diese Teile sind vorzugsweise je einstückig ausgebildet. Membrangestell 1 und Membrande- ekel 3 sind formsteif und vorzugsweise im Spritzgussverfahren aus einem Kunststoff, beispielsweise aus thermoplastischem Kunststoff, wie beispielsweise aus Polyester, hergestellt. Auch die Pumpenmembran 2 ist einstückig ausgebildet und im Spritzgussver-

fahren aus Flüssigsilikon hergestellt.

Das Membrangestell 1 weist eine planparallele Grundplatte 10 mit einer runden Durch- gangsöffhung 11 auf. An einem Ende der Grundplatte 10 ist senkrecht dazu eine An- schlagplatte 16 angeformt. Diese Anschlagplatte 16 weist eine Pumpaggregataufnahme 19 auf, in welcher ein nicht dargestelltes Ventilaggregat, beispielsweise wie in US 4 964 851 offenbart, gehalten ist. Innerhalb der Aufnahme 19 ist eine Säugöffnung 18 in der Anschlagplatte 16 vorhanden, welche auf der der in Figur 2 sichtbaren Rückseite in einen Saugstutzen 18' übergeht.

Auf der der Anschlagplatte 16 gegenüberliegenden Seite der Grundplatte ist ein in Figur 6 dargestellter Elektromotor 4 vorhanden, welcher über eine nicht dargestellte Pleuelstange mit dem nachfolgend beschriebenen Pleuelanschluss 26 der Pumpenmembran verbunden ist.

Wie in Figur 2 erkennbar ist, ist die Anschlagplatte 16 mit einer Emiassöffnung 13 versehen, welche zur Pumpenmembran 2 hin gerichtet ist. Diese Einlassöffnung 13 ist über einen Verbindungskanal 13" und einem mit diesem verbundenen Einlasskanal 13' mit der äusseren Umgebung verbunden. Dies ist in Figur 3 erkennbar.

Des Weiteren weist die Grundplatte 10, wie nun wieder in Figur 1 gut erkennbar ist, auf ihrer Oberfläche einen Kanal 10' auf, welcher in der Anschlagplatte 16 in einer Durch- gangsöffnung 10" endet. Diese dient der Montage eines nicht dargestellten Vakuum- Regulierstiftes.

Auf der Unterseite der Grundplatte 10, welche in Figur 2 sichtbar ist, ist eine umlaufende erste Dichtungsnut 12 vorhanden. Sie umschliesst die Durchgangsöffnung 11, die Einlassöffnung 13 sowie eine einen Auslasskanal 14 bildende Nut. Dieser Auslasskanal ist an der der Einlassöffnung 13 diametral gegenüberliegenden Seite der Durchgangs- öffnung 11 angeordnet und endet an einer Seitenkante der Grundplatte 10. An diesem Ende weist die Grundplatte einen oberen Kanalabschluss 17 in Form einer vorstehenden Nase mit einem u-förmigen Längsschnitt auf.

An der Grundplatte 10 sind Verbindungselemente einstückig angeformt, welche nach, unten zur Pumpenmembran hin vorstehen. Diese Verbindungselemente sind in dieser Ausführungsform im Wesentlichen zylinderförmige Stifte 15, 15', 15". Es können jedoch auch andere Verbindungselemente wie beispielsweise Schnappelemente vorhan- den sein. In diesem Fall sind die Schnappelemente vorzugsweise an den äusseren Kanten der Grundplatte angeformt. Diese zweite Ausfuhrungsform ist in Figur 7 dargestellt. Am Membrangestell 1 sind an den umlaufenden Stirnflächen Haken 151 und am Membrandeckel 3 dazu passende Einrastbügel 152 angeformt. Die Pumpenmembran 2 benötigt keine Verbindungselemente., sondern ist einfach zwischen Membrandeckel 3 und Membrangestell 1 eingeklemmt gehalten.

Die Stifte 15, 15', 15" gemäss der ersten Ausführungsform sind vorzugsweise aus- schliesslich im Randbereich der Grundplatte 10 und ausserhalb der Dichtungsnut 12 über dem Umfang verteilt angeordnet. Es sind mehr als drei Stifte 15, 15', 15" vorhan- den. Im hier dargestellten Beispiel sind es neun Stifte, wobei vorzugsweise sechs bis zwölf Stifte verwendet werden.

In einer einfachsten Ausfuhrungsform sind alle Stifte gleich lang und gleich dick ausgebildet. Es lassen sich jedoch auch unterschiedlich geformte Stifte verwenden, wie dies hier der Fall ist. Einige Stifte, vorzugsweise mindestens zwei einander gegenüberliegende Stifte 15" sind als Positionierstifte ausgebildet und weisen einen zylinderförmigen Grundkörper und eine sich verjüngende bzw. verjüngte Spitze auf. Einige Stifte, hier erste Stifte 15, weisen einen grosseren Durchmesser auf als zweite Stifte 15'. Die Stifte 15, 15', 15" können auch mit Vertikalrippen 150 versehen sein, wie dies in Figur 5 dargestellt ist.

Die Länge der Stifte 15, 15', 15" ist so bemessen, dass sie die nachfolgend angeordnete Pumpenmembran 2 durchsetzen und mindestens teilweise in den Membrandeckel 3 hineinragen bzw. diesen vorzugsweise ebenfalls vollständig durchsetzen und an seiner ge- genüberliegenden Oberfläche enden.

Es ist auch möglich, dass die Stifte am Membrandeckel angeformt sind bzw. dass ein

Teil der Stifte am Membrangestell und ein Teil am Membrandeckel angeordnet sind. Dies ist in Figur 4 dargestellt

Die unterhalb der Grundplatte 10 angeordnete Pumpenmembran 2 weist eine ebenfalls im Wesentlichen planparallel ausgebildete Membranplatte 20 auf. Diese Membranplatte

20 hat eine annähernd gleiche Grundfläche wie die Grundplatte 10. Im mittleren Bereich der Membranplatte 20 geht diese in einen Membrankolben 21 über, welcher der Membranplatte 20 nach oben zur Grundplatte 10 hin vorsteht. Der Membrankolben 21 ist kappenföπnig ausgebildet, wobei er vorzugsweise ringförmig umlaufende Vertiefun- gen aufweist. In der Mitte des Membrankolbens 20 ist die Pleuelaufnahme 26 in Form eines Hohlzylinders angeformt. Der Pleuel lässt sich einfach in diese Aufnahme 26 einstecken und wird form- und kraftschlüssig darin gehalten.

Auf einer Seite des Membrankolbens 21 ist eine hufeisenförmige Einlass- Ventilklappe 23 vorhanden. Auf der gegenüberliegenden Seite des Membrankolbens 21 weist die Membranplatte 20 zwei beabstandet zueinander angeordnete ebenfalls im Wesentlichen hufeisenförmige Auslass-Ventilklappen 24 auf. Es können auch mehr als eine bzw. weniger als zwei Ventilklappen 23, 24 vorhanden sein.

Die Membranplatte 20 weist eine obere Dichtlippe 22 auf, welche auf der der Grundplatte 10 zugewandten Oberseite den Membrankolben 21 sowie die Ventilklappen 23, 24 umgibt, in sich geschlossen ist und nach oben vorsteht.

Analog dazu weist die Membranplatte 20 auf ihrer dem Membrandeckel 3 zugewandten Unterseite eine umlaufende untere Dichtlippe 28 auf, welche ebenfalls Membrankolben

21 und Ventilklappen 23, 24 umgibt und nach unten vorsteht. Vorzugsweise sind die zwei Dichtlippen 22, 28 deckungsgleich.

Es ist jedoch auch möglich, dass nur eine der zwei Dichtlippen vorhanden ist bzw. dass sie nicht deckungsgleich sind. Anstelle der Dichtlippen könnten auch Dichtnuten vorhanden sein und der Membrandeckel und/oder das Membrangestell sind mit einer entsprechenden Dichtlippe oder -kante versehen.

An einer Seitenkante der Membranplatte 20 ist eine vorstehende Nase 27 angeformt, welche der Kante vorsteht, aber ansonsten mit der Oberseite und Unterseite der Platte 20 fluchtet.

Ausserhalb der Dichtlippen 22, 28 ist die Membranplatte 20 von ersten und zweiten Befestigungslöchern 25, 25' durchsetzt, deren Durchmesser vorzugsweise den zugehörigen Stiften 15, 15', 15" der Grundplatte 10 entsprechen oder leicht grösser sind.

Der Membrandeckel 3 weist eine Deckelplatte 30 auf, deren zur Pumpenmembran 2 hin gerichtete Oberseite ebenfalls im Wesentlichen plan ausgebildet ist. Seine Unterseite hingegen ist strukturiert, wie im Folgenden noch beschrieben ist. In der Mitte der Deckelplatte 30 ist eine Pumpkammer 31 angeformt. Diese weist einen Bodenbereich auf gleichem Niveau wie die Oberfläche der restlichen Deckelplatte 30 und eine kreisförmig umlaufende erhöhte Seitenwand 36 auf, wobei die Seitenwand nach oben und aussen hin geneigt ausgebildet ist, so dass sich die öffnung über dem Bodenbereich erweitert. Die Seitenwand 36 kann geradlinig schräg oder, wie hier dargestellt, gekrümmt ausgebildet sein.

Die Seitenwand 36 ist von mindestens einem Einlasskanal, hier drei parallel zueinander verlaufenden Einlasskanälen 33 'durchbrochen. Diese Kanäle 33 kommen von einem Einlassbecken 33, welches als Vertiefung in der Deckelplatte 30 ausgebildet ist und enden im Bodenbereich beabstandet zur Seitenwand 36. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Seitenwand 36 von mindestens einem, hier zwei radial nach aussen verlaufenden Auslasskanälen 34 durchbrochen, welche beabstandet ausserhalb der Seitenwand 36 in der Deckelplatte 30 enden.

Pumpkammer 31, Einlassbecken 33 sowie die Ein- und Auslasskanäle 33', 34 sind von einer vollständig umlaufenden zweiten Dichtungsnut 32 umgeben.

An einer Seitenkante der Deckelplatte 30 ist eine vorstehende Nase angeformt, welche

mit aufstehenden Seitenwänden einen unteren Kanalabschluss 37 bildet. Dieser untere Kanalabschluss 37 bildet das Gegenstück zum oberen Kanalabschluss 17 und weist somit vorzugsweise einen u-förmigen Längsschnitt auf. Die oben erwähnte vorstehende Nase 27 der Pumpenmembran 2 ist in ihrer Grosse so bemessen, dass sie der Grundfiä- che der Kanalabschlüsse 17, 37 entspricht und in diesen gehalten ist.

Ausserhalb der zweiten Dichtungsnut 32 sind Aumahmeöffnungen 35, 35', 35" vorhanden, welche die Positionier- und Befestigungsstifte 15, 15', 15" aufnehmen. Diese öffnungen 35, 35', 35" fluchten auf der Oberseite der Deckelplatte 30 mit dieser. Auf der Unterseite derselben sind sie jedoch als Aufnahmebuchsen ausgebildet, wobei sie vorzugsweise über Verstärkungsrippen 38 miteinander verbunden sind. Auch die Buchsen können auf ihrer Innenseite mit Vertikalrippen versehen sein bzw. Positionierhilfen aufweisen. Vorzugsweise weisen die Buchsen einen unrunden inneren Querschnitt auf, vorzugsweise sind sie polygonförmig. Dies erhöht wiederum die Stabilität der Verbin- düng mit den Stiften.

Wie in Figur 2 erkennbar ist, ist die Unterseite der Deckelplatte 30 als Negativ zu den in der der Oberseite der Deckelplatte angeformten Elemente strukturiert ausgebildet. Das heisst, die Vertiefungen der Oberseite sind in der Unterseite nach unten erhöht ausge- bildet und die Erhöhungen der Oberseite sind in der Unterseite entsprechend vertieft. Dadurch weist die Deckelplatte 30 eine annähernd über die gesamte bzw. über einen grossen Bereich der Grundfläche gleich bleibende Dicke auf. Dies gilt jedoch nicht an allen Stellen. Beispielsweise gilt dies nicht im Bereich der Verstärkungsstege zwischen den Buchsen bzw. zwischen allfälligen anderen Erhöhungen in der Unterseite. Diese Art von strukturierter Deckelplatte lässt sich auch bei Saugpumpenaggregaten verwenden, deren Verbindungselemente die einzelnen Teile reib- bzw. kraftschlüssig verbinden.

Im zusammengebauten Zustand des erfindungsgemässen Aggregats ist nun die Pumpenmembran 2 bzw. deren Membranplatte 20 zwischen der Grundplatte 10 des Memb- rangestells 1 und der Deckelplatte 30 der Membranplatte 3 eingeklemmt. Dabei durchsetzt der Membrankolben 21 die Durchgangsöffhung 11 und kann sich nach Massgabe des Motors nach oben und unten bewegen. Der Membrankolben 21 überdeckt die

Pumpkammer 31 und, da der äussere Durchmesser des Membrankolbens 21 gleich oder grösser ist als der äussere Durchmesser der Seitenwand 36 der Pumpkammer 31, dichtet die Kammer 31 bis auf die Ein- und Auslasskanäle 33', 34 ab.

Die Befestigungsstifte 15, 15', 15" durchsetzen die Befestigungslöcher 25, 25' der Pumpenmembran 2 und sind in die Aufhahmebuchsen 35, 35', 35" des Membrandeckels 3 formschlüssig eingesteckt. Zudem sind sie darin mittels eines Klebstoffs verklebt oder sie sind anderweitig material- bzw. stoffschlüssig verbunden. Beispielsweise können sie ultraschallverschweisst, vibrationsverschweisst, mit Hochfrequenz ver- schweisst oder ultraschallgenietet sein.

Dank dieser genauen Positionierung der drei einzelnen Teile liegt nun die Einlassöffnung 13 über der Einlass- Ventilklappe 23 und diese über dem Einlassbecken 33. Der Auslasskanal 14 des Membrangestells 1 liegt über den Auslass- Ventilklappen 24 und diese über den Auslasskanälen 34 des Membrandeckels.

Die obere und untere Dichtlippe 22, 28 liegen in der ersten bzw. der zweiten Dichtungsnut 12, 32 und dichten somit die jeweils dadurch umschlossenen Bereiche nach aussen ab.

Die Seitenwände des unteren Kanalabschlusses 37 umschliessen federnd die Seitenwände des oberen Kanalabschlusses 17 und bilden somit einen dichten Form- und Kraftschluss. Die Nase 27 der Pumpenmembran 2 liegt auf dem unteren Kanalabschluss 37 auf.

Der Membrankolben 21 durchsetzt im zusammengebauten Zustand des Aggregats die Durchgangsöffnung 11 der Grundplatte 10.

Bezugszeichenliste

1 Membrangestell

10 Grundplatte

10' Kanal

10" Durchgangsöffhung

11 Durchgangsöffhung

12 erste Dichtungsnut

13 Einlassöfϊhung

13' Einlasskanal

13" Verbindungskanal

14 Auslasskanal

15 erster Befestigungsstift

15' zweiter Befestigungsstift

15" Positionierstift

150 Vertikalrippen

151 Haken

152 Einrastbügel

16 Anschlagplatte

17 oberer Kanalabschluss

18 Saugöffnung

18' Saugstutzen

19 Pumpaggregataufnahme

2 Pumpenmembran

20 Membranplatte

21 Membrankolben

22 obere Dichtlippe

23 Einlass-Ventilklappe

24 Auslass- Ventilklappe

25 erstes Befestigungsloch

25' zweites Befestigungsloch

26 Pleuelanschluss

27 Nase

28 untere Dichtlippe

3 Membrandeckel

30 Deckelplatte

31 Pumpkammer

32 zweite Dichtungsnut

33 Einlassbecken

33' Einlasskanal

34 Auslasskanal

35 erste Aufhahmeöffhung

35' zweite Autnahmeöfrnung

35" Positionierloch

36 Seitenwand

37 unterer Kanalabschluss

38 Verstärkungsrippe

4 Elektromotor