MEMBRANPUMPE

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe (109) mit einem Pumpengehäuse (1), an dem eine Einwegzelle (2) lösbar fixierbar ist, die eine erste und eine zweite Zellwand (3, 4) hat, welche (3, 4) einen Arbeitsraum (5) zwischen sich umgrenzen, und mit einer Arbeitsmembran (6), die (6) mit einem oszillierenden Hubantrieb in Antriebsverbindung steht und die (6) auf ihrer dem Hubantrieb abgewandten Membranflachseite mit der flexiblen ersten Zellwand (3) lösbar koppelbar ist. Für die erfindungsgemäße Membranpumpe (109) ist kennzeichnend, dass in der Arbeitsmembrane (6) zum Entleeren des zwischen ihr und der ersten Zellwand (3) angeordneten Schadraumes (11) wenigstens ein Auslasskanal (12) mit einem Rückflussbehinderer oder einem Rückflussverhinderer vorgesehen ist (vgl. Fig. 1).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit einem Pumpengehäuse, an dem eine Einwegzelle lösbar fixierbar ist, die eine erste und eine zweite Zellwand hat, welche einen Arbeitsraum zwischen sich umgrenzen, und mit einer Arbeitsmembran, die mit einem oszillierenden Hubantrieb in Antriebsverbindung steht und die auf ihrer dem Hubantrieb abgewandten Membranflachseite mit der flexiblen ersten Zellwand lösbar koppelbar ist.

[0002] Membranpumpen für das Fördern und Dosieren von Flüssigkeiten kommen in sehr vielfältigen Ausführungen zum Einsatz. Insbesondere bei Anwendungen im Gesundheit- und Forschungsbereich werden an solche Membranpumpen hohe Anforderungen gestellt.

[0003] Um Querkontaminationen von verschiedenen Fluiden zu vermeiden, sind saubere und oft keimfreie Fluidpf ade unabdingbar. Um die Sauberkeit und Keimfreiheit der Fluidpfade in den vorbekannten Membranpumpen zu gewährleisten, müssen diese Membranpumpen aufwendig gereinigt oder gar sterilisiert werden. Diese Reinigungs- und Sterilisationsprozesse stellen die Anwender oft vor große Herausforderungen, da insbesondere der Aufwand für die Qualitätskontrolle mit enormen Aufwand und einer Restunsicherheit verbunden ist. Letzteres muss mit zusätzlichen Kontrollen und Stichproben dauernd überwacht und auf Minimum reduziert werden. Der zur Reinigung und Sterilisierung erforderliche Aufwand kann die mit dem Betrieb solcher Membranpumpen verbundenen Kosten in die Höhe treiben. Die dadurch entstehenden Unterbrechungen im Produktions- oder Forschungsprozess sind unerwünscht und sollten auf ein Minimum reduziert werden können.

[0004] Eine effiziente Methode, die fluidführenden Pfade eines Pumpensystems in kurzer Zeit auszuwechseln und dabei gewährleisten zu können, dass das gesamte Pumpensystem sauber und gegebenenfalls sogar steril einsatzbereit ist, bietet die Verwendung von schnell wechselbaren Komponenten, wie zum Beispiel von Schläuchen, Fittings und den fluidführenden Bestandteilen des Pumpenkopfs einer Membranpumpe.

[0005] Auf dem Markt wird bereits eine breite Auswahl an Schläuchen und Zubehör angeboten, die als Einwegkomponenten verfügbar sind.

[0006] Aus der EP 0 307 069 B1 ist bereits eine Membranpumpe der eingangs erwähnten Art vörbekannt, bei der die fluidführenden Bestandteile der Membranpumpe in einer rasch auswechselbaren Einweg- oder Wegwerfzelle vorgesehen sind. Die vorbekannte Membranpumpe hat dazu ein Pumpengehäuse, an dem die Einwegzelle lösbar fixierbar ist. Diese Einwegzelle weist eine erste und eine zweite Zellwand auf, welche einen Arbeitsraum zwischen sich umgrenzen. Die vorbekannte Membranpumpe weist eine Arbeitsmembrane auf, die mit einem oszillierenden Hubantrieb in Antriebsverbindung steht. Diese Arbeitsmembrane ist auf ihrer dem Hubantrieb abgewandten Membranflachseite mit der flexiblen ersten Zellwand lösbar koppelbar. Dabei sieht eine der in EP 0 307 069 B1 dargestellten Ausführungen der vorbekannten Membranpumpe vor, dass der zwischen der Arbeitsmembran und der ersten Zellwand angeordnete Schadraum über eine durch die Arbeitsmembrane hindurch geführte Auslassleitung mit einem außerhalb der Membranpumpe angeordneten Rückschlagventil verbunden ist. Dieses Rückschlagventil erlaubt zwar ein Ausströmen der zwischen der Arbeitsmembran und der ersten Zellwand komprimierten Luft, verhindert aber gleichzeitig ein Zurückfließen von Luft in den zwischen Arbeitsmembran und erster Zellwand verbleibenden Schadraum. Somit werden die erste Zellwand der Einwegzelle und die Arbeitsmembrane durch Unterdruck oder durch Adhäsionskräfte aneinander gehalten und miteinander gekoppelt. Da die durch die Arbeitsmembrane hindurchgeführte Auslassleitung, die bis zu dem außerhalb der vorbekannten Membranpumpe angeordneten Rückschlagventil reicht, vergleichsweise lang ist, bleibt immer ein gewisses Restvolumen an Luft in dieser Auslassleitung, welches sich beim Ansaugen wieder ausdehnt und in den zwischen Arbeitsmembrane und erster Zellwand angeordneten Schadraum gelangen kann. Dadurch wird nicht das ganze, von der Arbeitsmembrane erzeugte Volumen in den zwischen den Zellwänden der Einwegzelle angeordneten Arbeitsraum eingesogen, was den Wirkungsgrad und die Genauigkeit der aus EP 0 307 069 B1 vorbekannten Membranpumpe reduziert und auch dazu führen kann, dass diese Membranpumpe gar nicht mehr selbst ansaugen kann. Die Fähigkeit des Selbstansaugens ist jedoch ein wesentlicher Vorteil von Membranpumpen im Vergleich beispielsweise zu Kreiselpumpen.

[0007] Bei der eingangs erwähnten Membranpumpe besteht daher eine der Aufgaben darin, eine Membranpumpe zu schaffen, bei welcher das Schadvolumen im Schadraum zwischen Arbeitsmembrane und flexibler erster Zellwand möglichst gering beziehungsweise praktisch Null ist.

[0008] Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei der Membranpumpe der eingangs erwähnten Art insbesondere darin, dass in der Arbeitsmembrane zum Entleeren des zwischen ihr und der ersten Zellwand angeordneten Schadraumes wenigstens ein Auslasskanal mit einem innerhalb der Arbeitsmembrane angeordneten Rückflussbehinderer oder Rückflussverhinderer vorgesehen ist.

[0009] Die erfindungsgemäße Membranpumpe hat eine Arbeitsmembrane, die innerhalb des in der Arbeitsmembran angeordneten, wenigstens einen Auslasskanals einen Rückflussbehinderer oder Rückflussverhinderer aufweist. Die Arbeitsmembrane, die von dem fluidführenden Arbeitsraum durch die als Sperrmembrane dienende erste Zellwand der Einwegzelle getrennt ist, wird durch den oszillierenden Hubantrieb in den Saughub und den Druckhub versetzt. Dabei liegt die als Sperrmembrane dienende erste Zellwand der Einwegzelle direkt auf der Oberfläche der Arbeitsmembrane auf und schmiegt sich an die Membranoberfläche der Arbeitsmembrane an. Beim Druckhub wird die flexible erste Zellwand durch die Aufwärtsbewegung der Arbeitsmembrane zum oberen Totpunkt hin gedehnt, weshalb sie sich durch die entstehende Zugspannung optimal an die Oberfläche der Arbeitsmembrane anlegen kann. Damit sich die erste Zellwand optimal an die Membranoberfläche der Arbeitsmembrane anlegen kann, muss die im dazwischenliegenden Schadraum verbleibende Luft verdrängt beziehungsweise entfernt werden können. Hierfür besteht in der Arbeitsmembrane wenigstens ein Auslasskanal, in den innerhalb der Arbeitsmembrane ein Rückflussverhinderer oder ein Rückflussbehinderer zwischengeschaltet ist. Während der Rückflussbehinderer das Wiedereinströmen von Luft in den zwischen Arbeitsmembrane und erster Zellwand angeordneten Schadraum verzögert, wird durch einen Rückflussverhinderer das Wiedereinfließen von Luft in den Schadraum wirkungsvoll verhindert. Dadurch entsteht zwischen der ersten Zellwand und der Arbeitsmembrane ein Unterdruck, welcher diese beiden flexiblen Bestandteile der erfindungsgemäßen Membranpumpe flächig aneinander koppelt. Aufgrund des im Schadraum erzeugten Unterdrucks bleibt die erste Zellwand beim Saughub der Arbeitsmembrane an dieser anliegend. Ein aktives Auspumpen des zwischen der Arbeitsmembrane und der ersten Zellwand angeordneten Schadraumes ist nicht zwingend erforderlich. Da bei der erfindungsgemäßen Membranpumpe das Rückschlagventil nicht außerhalb der Membranpumpe, sondern vielmehr innerhalb der Arbeitsmembrane angeordnet ist, kann das zwischen dem Schadraum und dem Rückschlagventil verbleibende Schadvolumen vergleichsweise gering gehalten werden. Die erfindungsgemäße Membranpumpe zeichnet sich deshalb durch eine hohe Leistungsfähigkeit und einen funktionssicheren Betrieb aus.

[0010] Um den Arbeitsraum in der Einwegzelle gut gegenüber der Umgebungsluft abdichten zu können, ist es vorteilhaft, wenn die erste Zellwand zwischen der Arbeitsmembrane und der zweiten Zellwand in einem den Arbeitsraum umgrenzenden Randbereich eingespannt ist.

[0011] Die Handhabung der erfindungsgemäßen Membranpumpe sowie die Montage und Demontage der ihr zugeordneten Einwegzelle wird wesentlich erleichtert, wenn die erste und die zweite Zellwand in einem den Arbeitsraum umgrenzenden Randbereich fluiddicht miteinander verbunden sind.

[0012] Damit die Arbeitsmembrane ihre Abwärtsbewegung in den unteren Totpunkt während des Saughubes gut auf die erste Zellwand der Einwegzelle übertragen kann, ist es vorteilhaft, wenn die erste Zellwand während der Abwärtsbewegung der Arbeitsmembrane zum unteren Totpunkt an der Arbeitsmembrane flächig anliegt.

[0013] Um die Arbeitsmembrane und die erste Zellwand der erfindungsgemäßen Membranpumpe gut aneinander koppeln zu können, ist es vorteilhaft, wenn die erste Zellwand mittels Unterdruck mit der Arbeitsmembrane lösbar koppelbar ist. Zusätzlich oder stattdessen kann es zweckmäßig sein, wenn die erste Zellwand mittels Adhäsion mit der Arbeitsmembrane lösbar koppelbar ist.

[0014] Demgegenüber sieht eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung vor, dass die erste Zellwand mittels Vorspannung mit der Arbeitsmembran lösbar koppelbar ist und dass die erste Zellwand dazu eine die erste Zellwand in Richtung zur Arbeitsmembrane vorspannende Eigenelastizität aufweist.

[0015] Um ein Wiedereinströmen von Umgebungsluft in den zwischen Arbeitsmembrane und erster Zellwand angeordneten Schadraum spürbar zu verzögern, ist es vorteilhaft, wenn der in dem wenigstens einen Auslasskanal vorgesehene Rückflussbehinderer als Düse oder als Querschnittsverengung in dem auf die Arbeitsmembrane beschränkten Auslasskanal ausgestaltet ist. Während die im Schadraum zunächst noch verbliebene Luft beim Druckhub der erfindungsgemäßen Membranpumpe rasch durch den Auslasskanal hindurch ausgepresst wird, wird ein Wiedereinströmen der Umgebungsluft in den Schadraum beim Saughub der Arbeitsmembrane wesentlich verzögert.

[0016] Statt eines Rückflussbehinderers in der Arbeitsmembrane sieht eine bevorzugte Weiterbildung gemäß der Erfindung vor, dass der in dem wenigstens einen Auslasskanal vorgesehene Rückflussverhinderer als Rückschlagventil ausgebildet ist, das von einer Schließstellung gegen eine Rückstellkraft in die dem Schadraum entgegengesetzte Richtung öffnende Offenstellung bewegbar ist.

[0017] Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Rückflussverhinderer einen zwischen der Offen- und der Schließstellung bewegbaren Ventilkörper hat.

[0018] Eine in Konstruktion und Herstellung besonders einfache Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass der Ventilkörper des Rückflussverhinderers einstückig mit dem elastischen Material der Arbeitsmembrane verbunden ist.

[0019] Eine konstruktiv besonders einfache Ausführungsform gemäß der Erfindung besteht darin, dass der Rückflussverhinderer als Duckbill- oder als Flatterventil ausgebildet ist.

[0020] Bei entsprechender Anordnung der erfindungsgemäßen Membranpumpe kann es vorteilhaft sein, wenn der Ventilkörper des Rückflussverhinderers aufgrund seiner Massenträgheit bei der Abwärtsbewegung der Arbeitsmembrane zum unteren Totpunkt in seiner Schließstellung verharrt und sich bei der Hubbewegung zum oberen Totpunkt hin in die Offenstellung bewegt.

[0021] Vorteilhaft ist es, wenn die auf den Ventilkörper einwirkende Rückstellkraft von mindestens einem federelastischen oder gummielastischen Rückstellelement oder von der Eigenelastizität des Ventilkörpers aufgebracht wird.

[0022] Um die Rückstellkraft bei Bedarf variieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn das mindestens eine Rückstellelement als Druckfeder ausgebildet ist.

[0023] Eine bewährte und besonders einfache Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass der Hubantrieb als Exzenterantrieb ausgebildet ist.

[0024] Möglich ist aber auch, dass der Hubantrieb als Linearantrieb ausgebildet ist. Dabei kann der Hubantrieb als elektrischer oder hydraulischer Hubantrieb ausgebildet sein.

[0025] Eine Weiterbildung gemäß der Erfindung sieht vor, dass die Hubbewegung des Hubantriebs in den oberen Totpunkt mittels wenigstens einem Hubmagneten und die Abwärtsbewegung der Arbeitsmembrane in den unteren Totpunkt mittels einem feder- oder gummielastischen Rückstellteil bewirkt wird. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform, bei der die Hubbewegung des Hubantriebs in den oberen Totpunkt mittels einem feder- oder gummielastischen Rückstellteil und die Abwärtsbewegung der Arbeitsmembrane in den unteren Totpunkt mittels wenigstens einem Hubmagneten bewirkt wird.

[0026] Eine leicht handhabbare Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass die zweite Zellwand durch wenigstens einen Teilbereich der der ersten Zellwand zugewandten Seitenwand eines formbeständigen Bestandteiles der Einwegzelle gebildet ist.

[0027] Dabei kann der formbeständige Bestandteil der Einwegzelle durch einen ein- oder mehrteiligen Kunststoffblock gebildet sein. Ein solcher Kunststoffblock lässt sich mit vergleichsweise geringem Aufwand kostengünstig herstellen.

[0028] Um die Konstruktion und Herstellung einer funktionssicheren Ausführung der erfindungsgemäßen Membranpumpe zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn der formbeständige Bestandteil zwei miteinander verbundene Teilelemente hat, die der Pumpeneinlass und der Pumpenauslass durchsetzt und dass in der Trennebene der Teilelemente das wenigstens eine Einlassventil und das mindestens eine Auslassventil vorgesehen sind.

[0029] Die einfache Konstruktion und Herstellung der erfindungsgemäßen Membranpumpe wird begünstigt, wenn das wenigstens eine Einlassventil und/oder das mindestens eine Auslassventil als Flatterventil(e) ausgebildet ist/sind.

[0030] Um einen gleichmäßigen Pumpbetrieb der erfindungsgemäßen Membranpumpe zu begünstigen, ist es vorteilhaft, wenn in der Einwegzelle im Pumpeneinlass und/oder im Pumpenauslass wenigstens ein Pulsationsdämpfer vorgesehen ist. Dabei sieht eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung vor, dass der wenigstens eine Pulsationsdämpfer als mindestens eine in den Pumpeneinlass und/oder den Pumpenauslass zwischengeschaltete Ausgleichsmembrane ausgebildet ist.

[0031] Bei der Membranpumpe der eingangs erwähnten Art besteht eine weitere Aufgabe insbesondere darin, eine Membranpumpe zu schaffen, die sich durch eine besonders einfache Handhabung auszeichnet.

[0032] Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei der Membranpumpe der eingangs erwähnten Art insbesondere darin, dass die Einwegzelle mittels einer Spanneinrichtung werkzeuglos am Pumpengehäuse lösbar fixierbar ist.

[0033] Bei der erfindungsgemäßen Membranpumpe ist die den fluidführenden Arbeitsraum aufweisende Einwegzelle mittels einer Spanneinrichtung werkzeuglos am Pumpengehäuse lösbar fixierbar. Da die Einwegzelle am Pumpengehäuse werkzeuglos lösbar fixiert werden kann, kann die Einwegzelle auch von einem nicht-technisch geschulten Anwender am Pumpengehäuse lösbar fixiert werden.

[0034] Dabei sieht eine bevorzugte Weiterbildung gemäß der Erfindung vor, dass die Spanneinrichtung einen Schwenkhebel hat, der am Pumpengehäuse verschwenkbar gehalten und zwischen einer Löse- und einer Haltestellung bewegbar ist. Ein solcher Schwenkhebel, der am Pumpengehäuse verschwenkbar gehalten ist und zwischen einer Löse- und einer Haltestellung bewegt werden kann, ist auch allein manuell betätigbar.

[0035] Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Pumpengehäuse teilbar ausgestaltet ist und zumindest zwei Gehäuseteile hat, zwischen denen die Einwegzelle lösbar einspannbar ist. Viele Anwendungen erfordern einen hohen Anspruch an Sauberkeit und gegebenenfalls sogar an Sterilität sowie ein hohes Maß an Sicherheit hinsichtlich einer drohenden Querkontamination von Fluiden. Bei nicht auswechselbaren Systembestandteilen müssen zeitaufwändige Reinigungs- und gegebenenfalls sogar Sterilisationsprozesse an der Pumpenanlage durchgeführt werden, bevor ein nächster Prozessschritt erfolgen kann. Die Durchführung solcher Reinigungs- und Sterilisationsprozesse ist zeitintensiv und erfordert ein umfangreiches System-Know-how. Eine Restunsicherheit hinsichtlich eventuell doch noch unsauberer Partien bleibt nach jedem Reinigungsprozess trotzdem bestehen.

[0036] Um die Einwegzelle rasch und mit geringem Aufwand an der im Pumpengehäuse befindlichen Arbeitsmembrane der erfindungsgemäßen Membranpumpe ankoppeln zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Gehäuseteile mittels der Spanneinrichtung zwischen einer miteinander angenäherten Haltestellung und einer demgegenüber voneinander beabstandeten Lösestellung bewegbar sind.

[0037] Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass ein erstes, den Hubantrieb in sich aufnehmendes Gehäuseteil und ein zweites, als Deckel der Membranpumpe ausgestaltetes Gehäuseteil vorgesehen ist.

[0038] Eine bevorzugte Weiterbildung gemäß der Erfindung sieht vor, dass das zweite Gehäuseteil eine Aussparung hat, in welche die Einwegzelle formschlüssig einsetzbar ist. Um ein Bersten der Einwegzelle beim Öffnen der Spanneinrichtung in die Lösestellung zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn die Einwegzelle in die Aussparung vorsteht, solange im Arbeitsraum ein Überdruck ansteht.

[0039] Um die Arbeitsmembrane und die erste Zellwand der Einwegzelle stets positionsgenau miteinander koppeln zu können, ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem ersten Gehäuseteil und der Einwegzelle Positionierhilfen vorgesehen sind, welche eine festgelegte Relativposition zwischen dem ersten Gehäuseteil und der Einwegzelle sichern. Eine bevorzugte Ausführungsform, bei der die Spanneinrichtung in der Haltestellung sicher fixiert ist, sieht vor, dass der Schwenkhebel der Spanneinrichtung als Kniehebel ausgestaltet ist. Dabei besteht eine bevorzugte Ausführungsform darin, dass der als Kniehebel ausgebildete Schwenkhebel in der Haltestellung der Spanneinrichtung über den Totpunkt des Kniehebel-Mechanismus in einer selbsthemmenden Schwenkposition gehalten ist.

[0040] Der Schwenkhebel lässt sich in der Haltestellung der Spanneinrichtung zusätzlich sichern, wenn der Schwenkhebel gegen die Rückstellkraft zumindest eines feder- oder gummielastischen Rückstellelements von der Haltestellung in die Lösestellung der Spanneinrichtung bewegbar ist.

[0041] Der Schwenkhebel lässt sich in der Haltestellung der Spanneinrichtung auch dann besonders gut sichern, wenn der Schwenkhebel um eine Schwenkachse verschwenkbar ist, die als Exzenter ausgebildet ist.

[0042] Die Spanneinrichtung vermag die Einwegzelle besonders gut am Pumpengehäuse zu halten, wenn der Schwenkhebel bügelförmig ausgestaltet ist und in der Haltestellung der Spanneinrichtung mit dem Quersteg der Bügelform die Einwegzelle am Pumpengehäuse klemmt oder fixiert.

[0043] Eine Weiterbildung gemäß der Erfindung von eigener schutzwürdiger Bedeutung sieht vor, dass die Membranpumpe eine Pumpensteuerung hat, und dass an der Einwegzelle ein Datenspeicher zum Speichern spezifischer Daten der Einwegzelle vorgesehen ist, der mit einer Leseeinheit im Bereich des Pumpengehäuses zusammenwirkt, welche Leseeinheit mit der Pumpensteuerung in Steuerverbindung steht.

[0044] Dabei sehen bevorzugte Ausführungen gemäß der Erfindung vor, dass der Datenspeicher und die Leseeinheit drahtgebunden oder drahtlos miteinander zusammenwirken.

[0045] Weiterbildungen gemäß der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen sowie der Zeichnung. Nachstehend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Membranpumpe noch näher beschrieben.

[0046] Es zeigt:

Fig. 1

eine Membranpumpe mit einem Pumpengehäuse, an dem eine Einwegzelle lösbar fixierbar ist, wobei im Pumpengehäuse ein hier als Linearantrieb ausgebildeter oszillierender Hubantrieb vorgesehen ist und wobei hier das Pumpengehäuse und die Einwegzelle getrennt voneinander dargestellt sind,

Fig. 2

eine mit Figur 1 vergleichbare und ebenfalls in einem seitlichen Längsschnitt dargestellte Membranpumpe, deren im Pumpengehäuse angeordneter Hubantrieb hier als Exzenterantrieb ausgebildet ist,

Fig. 3

die Membranpumpe aus Figur 1 in einem Längsschnitt durch das Pumpengehäuse und die damit verbundene Einwegzelle in einer dem unteren Totpunkt angenäherten Stellung des Hubantriebes vor der Entlüftung des Schadraums,

Fig. 4

die Membranpumpe aus den Figuren 1 und 3 in einer dem oberen Totpunkt angenäherten Position des Hubantriebes,

Fig. 5

die Membranpumpe aus den Figuren 1, 3 und 4 in einer dem unteren Totpunkt angenäherten Position des Hubantriebes,

Fig. 6

eine mit Figur 2 vergleichbare Membranpumpe, bei der ein in einer Arbeitsmembran vorgesehener Rückflussverhinderer als Rückschlagventil und insbesondere als Kugelventil ausgebildet ist,

Fig. 7

das Pumpengehäuse einer Membranpumpe, bei welcher der in der Arbeitsmembrane vorgesehene Rückflussverhinderer als Duckbill-Ventil ausgebildet ist,

Fig. 8

das in die Arbeitsmembrane integrierte Duckbill-Ventil der Membranpumpe aus Figur 7 in einem perspektivischen Detail-Längsschnitt,

Fig. 9

eine in einer Perspektivdarstellung gezeigte Membranpumpe mit einem teilbaren Pumpengehäuse, bei dem zwischen ein erstes und ein zweites Gehäuseteil eine Einwegzelle einspannbar und fixierbar ist, wobei zum Einspannen dieser Einwegzelle eine Spanneinrichtung mit einem Schwenkhebel vorgesehen ist, welcher Schwenkhebel um eine exzentrisch gelagerte Schwenkachse verdrehbar ist,

Fig. 10

die Membranpumpe aus Figur 9 in einer Seitenansicht in der Haltestellung der Spanneinrichtung,

Fig. 11

die Membranpumpe aus Figur 9 und 10 in einem Längsschnitt,

Fig. 12

die perspektivisch dargestellte Membranpumpe aus den Figuren 9 bis 11 in der Lösestellung ihrer Spanneinrichtung,

Fig. 13

die in einer Seitenansicht gezeigte Membranpumpe aus den Figuren 9 bis 12 in der Lösestellung der Spanneinrichtung,

Fig. 14

die Membranpumpe aus den Figuren 9 bis 13 in einem seitlichen Längsschnitt,

Fig. 15

die Membranpumpe aus den Figuren 9 bis 14 in einer längsgeschnittenen Seitenansicht bei in das Pumpengehäuse eingesetzter Einwegzelle, wobei die erste Zellwand infolge Überdruck im Arbeitsraum an die Arbeitsmembran gedrängt ist,

Fig. 16

eine in einer Perspektivdarstellung gezeigte Membranpumpe mit einem, den Hubantrieb aufweisenden ersten Gehäuseteil und einem, als schwenkbarer Deckel ausgebildeten zweiten Gehäuseteil, wobei zum Einspannen der Einwegzelle die Gehäuseteile gegeneinander mittels einer Spanneinrichtung verspannbar sind, die einen exzentrisch gelagerten Schwenkhebel umfasst,

Fig. 17

die perspektivisch dargestellte Membranpumpe aus Figur 16 in der Offenstellung der Spanneinrichtung, in welcher Offenstellung die Einwegzelle vom Pumpengehäuse lösbar ist,

Fig. 18

die am Pumpengehäuse noch ungesichert aufliegende und in einer Seitenansicht gezeigte Einwegzelle in der Lösestellung der Spanneinrichtung,

Fig. 19

die Membranpumpe aus den Figuren 16 bis 18 in einem seitlichen Längsschnitt durch das Pumpengehäuse und die Spanneinrichtung,

Fig. 20

die Membranpumpe aus den Figuren 16 bis 19 in einer, zwischen Löse- und Haltestellung angeordneten Zwischenposition des Schwenkhebels,

Fig. 21

die in einer perspektivischen Ansicht gezeigte Membranpumpe aus den Figuren 16 bis 20 in der Haltestellung des Schwenkhebels,

Fig. 22

die in einer Seitenansicht gezeigte Membranpumpe aus den Figuren 16 bis 21 in der Haltestellung des Schwenkhebels,

Fig. 23

eine perspektivisch dargestellte Membranpumpe mit einer Spanneinrichtung, deren Schwenkhebel als Kniehebel ausgebildet ist, welcher Hebelarme hat, die miteinander und mit einem zweiten Gehäuseteil gelenkig verbunden sind, zwischen welchem zweiten Gehäuseteil und einem ersten Gehäuseteil des Pumpengehäuses eine Einwegzelle einspannbar ist, wobei die Spanneinrichtung hier in ihrer Lösestellung gezeigt ist,

Fig. 24

die Membranpumpe aus Figur 23 in einem auseinandergezogenen Längsschnitt einzelner Pumpenteile,

Fig. 25

die ebenfalls perspektivisch dargestellte Membranpumpe aus Figur 24 mit ihrer Spanneinrichtung, die hier in einer Zwischenstellung zwischen Halte- und Lösestellung der Spanneinrichtung gezeigt ist,

Fig. 26

die hier in einer Seitenansicht gezeigte Membranpumpe aus den Figuren 23 bis 25 in der Zwischenstellung aus Figur 25,

Fig. 27

die hier perspektivisch dargestellte Membranpumpe aus den Figuren 23 bis 26 in der Haltestellung ihrer Spanneinrichtung,

Fig. 28

die in der Haltestellung ihrer Spanneinrichtung dargestellte Membranpumpe aus den Figuren 23 bis 27 in einer Seitenansicht, und

Fig. 29

die in der Haltestellung der Spanneinrichtung gezeigte Membranpumpe aus den Figuren 23 bis 28, ohne die Einwegzelle, in einem Längsschnitt.

[0047] In den Figuren 1 bis 29 sind verschiedene Ausführungen 101, 102, 107, 109, 116 und 123 einer Membranpumpe dargestellt. Den verschiedenen Ausführungen 101, 102, 107, 109, 116 und 123 der Membranpumpe ist gemeinsam, dass sie ein Pumpengehäuse 1 haben, an dem eine Einwegzelle 2 lösbar fixierbar ist. Um saubere oder auch keimfreie Fluidpfade in diesen Membranpumpen 101, 102, 107, 109, 116 und 123 zu erreichen und um eine Querkontamination verschiedener, in diesen Membranpumpen geförderter Fluide zu vermeiden, können diese Einwegzellen 2 vom Pumpengehäuse 1 gelöst und bei Bedarf ausgewechselt werden.

[0048] Jede der Einwegzellen 2 weist eine erste und eine zweite Zellwand 3 beziehungsweise 4 auf, die einen Arbeitsraum 5 zwischen sich umgrenzen. Im Pumpengehäuse 2 der Membranpumpen 101, 102, 107, 109, 116 und 123 ist eine Arbeitsmembran 6 vorgesehen, die mit einem oszillierenden Hubantrieb in Antriebsverbindung steht und die auf ihrer dem Hubantrieb abgewandten Membranflachseite mit der flexiblen ersten Zellwand 3 lösbar koppelbar ist. Dabei weist jede Einwegzelle 2 der Membranpumpen 101, 102, 107, 109, 116 und 123 einen im Arbeitsraum 5 mündenden Pumpeneinlass 7 mit wenigstens einem Einlassventil 8 und einen mit dem Arbeitsraum 5 verbundenen Pumpenauslass 9 mit mindestens einem Auslassventil 10 auf. Durch die oszillierende Bewegung der Arbeitsmembrane 6 wird ein Saug- und ein Druckhub ausgeführt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Membranpumpen steht die Arbeitsmembrane 6 dabei nicht direkt im Kontakt mit dem zu fördernden Fluid. Vielmehr ist die Arbeitsmembrane 6, etwa beim größten Durchmesser des Arbeitsraumes 5, durch eine flexible und folienartige, als Sperrmembrane dienende erste Zellwand 3 der Einwegzelle vom fluidführenden Arbeitsraum 5 hermetisch getrennt. Aufgrund ihrer Anordnung im Pumpenkopf liegt die als Sperrmembranen dienende erste Zellwand 3 direkt auf der Oberfläche der Arbeitsmembrane 6 flächig auf und schmiegt sich an die Membranoberfläche der Arbeitsmembrane 6 an. Beim Druckhub wird die erste Zellwand durch die Aufwärtsbewegung der Arbeitsmembrane 6 gedehnt, weshalb sie sich durch die entstehende Zugspannung optimal an die Membranoberfläche der Arbeitsmembrane 6 anlegen kann. Die Luft, welche in dem zwischen Arbeitsmembrane 6 und erster Zellwand 3 angeordneten Schadraum 11 zunächst noch verblieben ist, kann durch einen in der Arbeitsmembrane 6 angeordneten und auf den Querschnitt der Arbeitsmembrane 6 begrenzten Auslasskanal 12 hindurch ausströmen. Zum Entleeren des zwischen der Arbeitsmembrane 6 und der ersten Zellwand 3 der Einwegzelle 2 angeordneten Schadraumes 11 ist in der Arbeitsmembrane 6 der Auslasskanal 12 mit einem Rückflussbehinderer oder einem Rückflussverhinderer 13 vorgesehen.

[0049] Bei den hier dargestellten Membranpumpen 101, 102, 107, 109, 116 und 123 ist ein Rückflussverhinderer 13 vorgesehen, der nur ein Ausströmen von Fluid aus dem Schadraum 11 erlaubt, während demgegenüber ein Wiedereinströmen von Umgebungsluft oder dergleichen Fluid in den Schadraum 11 verhindert wird.

[0050] In den in den Figuren 3, 4, 6, 9 bis 11, 15, 21, 22 und 27 gezeigten Haltestellungen der Einwegzelle 2 am Pumpengehäuse 1 ist die flexibel oder elastisch ausgestaltete erste Zellwand 3 zwischen der Arbeitsmembrane 6 und der zweiten Zellwand 4 in einem den Arbeitsraum 5 umgrenzenden Randbereich eingespannt. Um die Handhabung und somit die Montage und Demontage der Einwegzelle 2 am Pumpengehäuse 1 zu erleichtern, wird die hier gezeigte Ausführung bevorzugt, bei der die erste und die zweite Zellwand 3, 4 in dem, den Arbeitsraum 5 umgrenzenden Randbereich fluiddicht miteinander verbunden sind.

[0051] Durch den, in der Arbeitsmembrane 6 vorgesehenen Auslasskanal 12 kann nach dem Anlegen der Einwegzelle 2 am Pumpengehäuse 1 eventuell im Schadraum 11 verbliebene Luft entweichen, während demgegenüber ein Wiedereinströmen von Luft in den Schadraum 11 gleichzeitig verhindert oder zumindest verzögert wird. Zwischen der Arbeitsmembrane 6 und der ersten Zellwand 3 entsteht dadurch ein Unterdruck, welcher die Arbeitsmembrane 6 und die erste Zellwand 3 miteinander koppelt und flächig zusammenhält. Dank des dadurch erzeugten Unterdrucks, bleibt die erste Zellwand 3 der Einwegzelle 2 beim Saughub an der Arbeitsmembrane 6 anliegend. Um den erforderlichen Unterdruck im Schadraum 11 zwischen Arbeitsmembrane 6 und erster Zellwand 3 zu erzeugen, ist eine zusätzliche Vakuumpumpe oder eine aktive externe Vakuumerzeugung nicht zwingend erforderlich.

[0052] Da die erste Zellwand 3 während der Abwärtsbewegung der Arbeitsmembrane 6 zum unteren Totpunkt hin an der Arbeitsmembrane 6 flächig anliegt, ist die erste Zellwand 3 hier vorzugsweise mittels Unterdruck oder mittels Adhäsion mit der Arbeitsmembrane 6 lösbar koppelbar.

[0053] Bei den hier dargestellten Ausführungen 101, 102, 107, 109, 116 und 123 der Membranpumpe ist der in dem wenigstens einen Auslasskanal 12 vorgesehene Rückflussverhinderer 13 als Rückschlagventil ausgebildet, dass von einer Schließstellung gegen eine Rückstellkraft in die dem Schadraum 11 entgegengesetzte Richtung öffnende Offenstellung bewegbar ist.

[0054] Der als Rückschlagventil ausgestaltete Rückflussverhinderer 13 hat dazu einen zwischen der Offen- und der Schließstellung bewegbaren Ventilkörper. Bei der in Figur 6 gezeigten Membranpumpe 106 ist dieses Rückschlagventil als Kugelventil und der Ventilkörper als Ventilkugel 14 ausgebildet. Dabei wird die auf den Ventilkörper einwirkende Rückstellkraft hier von mindestens einem federelastischen Rückstellelement aufgebracht. Das Rückstellelement ist hier als Druckfeder 15 ausgebildet.

[0055] Bei der in Figur 7 und 8 dargestellten Membranpumpe 107 ist das Rückschlagventil als Duckbill- oder Entenschnabelventil ausgebildet, wobei der entenschnabelförmige Ventilkörper 16 einstückig mit dem elastischen Material der Arbeitsmembrane 6 verbunden sein kann.

[0056] Die Membranpumpen 101, 102, 109, 116 und 123 weisen demgegenüber ein Rückschlagventil auf, das als Flatterventil 17 ausgebildet ist. Der Ventilkörper dieses in den Figuren 1 bis 5 nur beispielhaft gezeigten Flatterventils 17 könnte beispielsweise auch einstückig mit dem elastischen Material der Arbeitsmembrane 6 verbunden sein. Bei den hier dargestellten Membranpumpen 101, 102, 107, 109, 116 und 123 ist der Ventilkörper dieser Flatterventile 17 aus einem ursprünglich separaten Materialstreifen hergestellt.

[0057] Der Hubantrieb der Membranpumpen 101, 107, 109 und 123 ist als oszillierender Linearantrieb 18 ausgebildet. Dieser als Linearantrieb 18 ausgebildete Hubantrieb könnte als elektrischer oder hydraulischer Hubantrieb ausgestaltet sein. Denkbar ist aber auch, dass die Hubbewegung des Hubantriebs in den oberen Totpunkt mittels wenigstens einem Hubmagneten und die Abwärtsbewegung der Arbeitsmembrane 6 in den unteren Totpunkt mittels einem feder- oder gummielastischen Rückstellteil bewirkt wird. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform, bei welcher die Hubbewegung des Hubantriebs in den oberen Totpunkt mittels einem feder- oder gummielastischen Rückstellteil und die Abwärtsbewegung der Arbeitsmembrane 6 in den unteren Totpunkt mittels einem Hubmagneten bewirkt wird.

[0058] Der Hubantrieb der Membranpumpe 102 ist demgegenüber als Exzenterantrieb 19 ausgebildet. Dieser Exzenterantrieb 19 weist ein mit der Arbeitsmembran 6 gelenkig verbundenes Pleuel 20 auf, das mit seinem der Arbeitsmembran 6 abgewandten Pleuelende auf einem Exzenter 21 derart drehbar gelagert ist, dass die Drehbewegung des Exzenters 21 in eine oszillierende Linearbewegung der Arbeitsmembrane 6 umgesetzt wird.

[0059] In den Figuren 1 und 2 ist besonders gut erkennbar, dass die zweite Zellwand 4 durch einen Teilbereich der der ersten Zellwand 3 zugewandten Seitenwand eines formbeständigen und hier durch einen ein- oder mehrteiligen Kunststoffblock gebildeten Bestandteil der Einwegzelle 2 gebildet ist. Dieser formbeständige Bestandteil weist hier zwei miteinander verbundene Teilelemente 22, 23 auf, die der Pumpeneinlass 7 und der Pumpenauslass 9 durchsetzt, wobei in der Trennebene der Teilelemente 22, 23 das wenigstens eine Einlassventil 8 und das mindestens eine Auslassventil 10 vorgesehen sind. In den Figuren ist erkennbar, dass das wenigstens eine Einlassventil 8 und das mindestens eine Auslassventil 10 hier ebenfalls als Flatterventile ausgebildet sind.

[0060] Um die Fluidförderung der hier dargestellten Membranpumpen 101, 102, 107, 109, 116 und 123 zu vergleichmäßigen, ist es zweckmäßig, wenn in der Einwegzelle 2 im Pumpeneinlass 7 und/oder im Pumpenauslass 9 wenigstens ein - hier nicht weiter gezeigter - Pulsationsdämpfer vorgesehen ist. Dieser Pulsationsdämpfer kann als mindestens eine in den Pumpeneinlass 7 und/oder den Pumpenauslass 9 zwischengeschaltete Ausgleichsmembrane ausgebildet sein. In den Figuren 9 bis 29 ist erkennbar, dass die Einwegzelle 2 mittels einer Spanneinrichtung werkzeuglos am Pumpengehäuse 1 lösbar fixierbar ist. In den Figuren 9 bis 29 sind unterschiedliche Ausführungen 209, 216 und 223 einer solchen Spanneinrichtung gezeigt. Die Spanneinrichtung 209, 216, 223 weisen einen manuell betätigbaren Schwenkflügel 24 auf, der am Pumpengehäuse 1 verschwenkbar gehalten und zwischen einer Lösestellung und einer Haltestellung bewegbar ist. Dabei ist das Pumpengehäuse 1 teilbar ausgestaltet und weist zumindest zwei Gehäuseteile 25, 26 auf, zwischen denen die Einwegzelle 2 lösbar einspannbar ist. Die Gehäuseteile 25, 26 sind mittels der Spanneinrichtung zwischen einer einander angenäherten Haltestellung und einer demgegenüber voneinander beabstandeten Lösestellung bewegbar.

[0061] Während das erste Gehäuseteil 25 den Hubantrieb in sich aufnimmt, ist das zweite Gehäuseteil 26 als Deckel ausgestaltet. In diesem zweiten Gehäuseteil 26 ist eine Aussparung 27 vorgesehen, in welche die Einwegzelle 2 formschlüssig einsetzbar ist. Dabei steht die Einwegzelle 2 in die Aussparung 27 vor, solange im Arbeitsraum 5 ein Überdruck ansteht. Zwischen dem ersten Gehäuseteil 25 und der Einwegzelle 2 sind Positionierhilfen vorgesehen, welche eine festgelegte Relativposition zwischen dem ersten Gehäuseteil 25 und der Einwegzelle 2 sichern. Diese Positionierhilfen können durch Positionierzapfen 28 gebildet sein, die an dem ersten Gehäuseteil 25 oder an der Einwegzelle 2 vorstehen und in Positionierausnehmungen im jeweils anderen Bestandteil 2, 25 vorstehen.

[0062] Zum Einführen des Einwegteiles 2 muss die Spanneinrichtung offen sein und sich in ihrer Lösestellung befinden, in welcher Lösestellung die Positionsbezeichnung "off" auf dem Quersteg des bügelförmigen Schwenkhebels 24 erkennbar ist. Dabei wird die Einwegzelle 2 auf eine Vorpositionierfläche 31 gelegt und in die in Lösestellung zwischen den Gehäuseteilen 25, 26 gebildete Öffnung eingeschoben. In dieser Lösestellung hat das als Deckel dienende zweite Gehäuseteil 26 ausreichend Abstand zu dem den Hubantrieb beinhaltenden ersten Gehäuseteil 25, so dass die Einwegzelle quer dazu eingeschoben werden kann. Anschließend wird der Schwenkhebel 24 der Spanneinrichtung von der Position "off" gegen die Position "on" geschwenkt. Wie anhand der Spanneinrichtungen 209 und 216 in den Figuren 9 bis 22 erkennbar ist, ist der Schwenkhebel 24 um eine Schwenkachse 29 verschwenkbar, die als Exzenter ausgebildet ist.

[0063] In den Figuren 9 bis 12 ist erkennbar, dass der Schwenkhebel 24 bei der Spanneinrichtung 209 gegen die Rückstellkraft zumindest eines federelastischen Rückstellelements 30 von der Haltestellung in die Lösestellung der Spanneinrichtung 209 bewegt werden kann. Die hier als Rückstellfedern ausgebildeten federelastischen Rückstellelemente 30 der Spanneinrichtung 209 haben einerseits die Aufgabe, das als Deckel dienende zweite Gehäuseteil 26 möglichst weit weg von dem den Hubantrieb aufnehmenden ersten Gehäuseteil 25 zu drücken und sollen andererseits ein bestimmtes Reibmoment an der exzentrischen Schwenkachse 29 erzeugen, so dass der Schwenkhebel 24 in jeder beliebigen Position stehen bleibt und nicht in Folge der Schwerkraft in eine Endlage fällt. Sollte beim Öffnen der Spanneinrichtung 209 noch Druck in den Schläuchen beziehungsweise in der Einwegzelle 2 vorhanden sein, würde die als Sperrmembran dienende erste Zellwand 3 der Einwegzelle 2 nach außen gedrückt und die Einwegzelle dementsprechend in die im Gehäuseteil 26 vorgesehene Aussparung 27 gepresst. Dieser Hintergriff der Einwegzelle 2 in der Aussparung 27 des zweiten Gehäuseteiles 26 verhindert ein unbeabsichtigtes Herausziehen der Einwegzelle 2 aus dem zweiten Gehäuseteil 26. Die erste Zellwand 3 liegt nämlich dann immer noch größtenteils an der Arbeitsmembrane 6 an und wird somit vor dem Bersten geschützt. Auf diese Weise wird eine unkontrollierte Demontage der Einwegzelle 2 unter Drucklast verhindert, was der Sicherheit und dem Arbeitsschutz dient.

[0064] Bei der in den Figuren 16 bis 22 gezeigten Ausführung 216 der Spanneinrichtung muss sich der Schwenkhebel 24 in der in Figur 16 bis 19 gezeigten Schwenkstellung befinden, damit die Einwegzelle 2 auf die am ersten Gehäuseteil 25 vorstehenden Positionierzapfen 28 aufgesetzt werden kann. Durch Verschwenken des Schwenkhebels 24 in die in Figur 20 gezeigte Zwischenstellung wird das als Deckel dienende zweite Gehäuseteil 26 über die Einwegzelle 2 geschoben. Wird der Schwenkhebel 24 nun weiter in die in den Figuren 21 und 22 gezeigte Haltestellung der Spanneinrichtung 216 verschwenkt, kann die Spanneinrichtung 216 die Einwegzelle 2 mit ihrer ersten Zellwand 3 auf die Arbeitsmembrane 6 pressen, wobei die Einwegzelle 2 sicher auf dem ersten Gehäuseteil 25 aufliegt und fixiert ist. Die Endposition der exzentrischen Schwenkachse des Schwenkhebels 24 ist wiederum etwas über dem Totpunkt angeordnet, so dass die Spanneinrichtung 216 selbsthemmend geschlossen wird. Zum Entfernen oder Auswechseln der Einwegzelle 2 kann auch der Schwenkhebel 24 der Spanneinrichtung 216 von der in Figur 21 und 22 gezeigten Haltestellung in die in Figur 20 dargestellte Zwischenstellung bewegt werden. Ist in dieser Zwischenstellung noch Druck in den Schläuchen und insbesondere im Arbeitsraum 5 der Einwegzelle 2, verhindert der zwischen dem zweiten Gehäuseteil 26 und der in der Aussparung 27 des zweiten Gehäuseteiles 26 befindlichen Einwegzelle 2 bewirkte Hintergriff das Weiterverschwenken des Schwenkhebels 24 beziehungsweise das Wegschwenken des als Deckel dienenden zweiten Gehäuseteiles 26.

[0065] Die in den Figuren 23 bis 29 gezeigte Spanneinrichtung 223 weist einen Schwenkhebel 24 auf, der als Kniehebel ausgebildet ist. Dabei ist der als Kniehebel ausgebildete Schwenkhebel 24 der Spanneinrichtung 223 in der in Figur 27 bis 29 gezeigten Haltestellung über den Totpunkt des Kniehebel-Mechanismus in einer selbsthemmenden Schwenkposition gehalten. Das Einführen der Einwegzelle 2 erfolgt bei den in den Figuren 23 bis 29 gezeigten Spanneinrichtung 223 etwa ebenso wie bei der Spanneinrichtung 216 gemäß den Figuren 16 bis 22. Jedoch bleibt das zweite Gehäuseteil 26 in der Zwischenstellung gemäß den Figuren 25 bis 26 einerseits und in der Haltestellung gemäß den Figuren 27 bis 29 andererseits auf dem Schwenkradius unverändert. Da in den Figuren 27 bis 29 der kleinere Hebelarm des Kniehebels wiederum leicht über dessen Totpunkt angeordnet ist, ist auch die Spanneinrichtung 223 in der Haltestellung selbsthemmend verriegelt.

Bezugszeichenliste

[0066] 

1

Pumpengehäuse

2

Einwegzelle

3

erste Zellwand

4

zweite Zellwand

5

Arbeitsraum

6

Arbeitsmembrane

7

Pumpeneinlass

8

Einlassventil

9

Pumpenauslass

10

Auslassventil

11

Schadraum

12

Auslasskanal

13

Rückflussverhinderer

14

Ventilkugel

15

Duckbillventil

16

entenschnabelförmiger Ventilkörper

17

Flatterventil

18

Linearantrieb

19

Exzenterantrieb

20

Pleuel

21

Exzenter

22

erstes Teilelement

22

zweites Teilelement

24

Schwenkhebel

25

erstes Gehäuseteil

26

zweites Gehäuseteil

27

Aussparung

28

Positionierzapfen

29

(exzentrische) Schwenkachse

30

Rückstellelement

31

Vorpositionierfläche

101

Membranpumpe (gemäß den Figuren 1 und 3 bis 5)

102

Membranpumpe (gemäß Figur 2)

106

Membranpumpe (gemäß Figur 6)

107

Membranpumpe (gemäß Figur 7 und 8)

109

Membranpumpe (gemäß den Figuren 9 bis 15)

116

Membranpumpe (gemäß den Figuren 16 bis 22)

123

Membranpumpe (gemäß den Figuren 23 bis 29)

209

Spanneinrichtung (gemäß den Figuren 9 bis 15)

216

Spanneinrichtung (gemäß den Figuren 16 bis 22)

223

Spanneinrichtung (gemäß den Figuren 23 bis 29)

Ansprüche

1. Membranpumpe (101, 102, 107, 109, 116, 123) mit einem Pumpengehäuse (1), an dem eine Einwegzelle (2) lösbar fixierbar ist, die eine erste und eine zweite Zellwand (3, 4) hat, welche (3, 4) einen Arbeitsraum (5) zwischen sich umgrenzen, und mit einer Arbeitsmembran (6), die (6) mit einem oszillierenden Hubantrieb in Antriebsverbindung steht und die (6) auf ihrer dem Hubantrieb abgewandten Membranflachseite mit der flexiblen ersten Zellwand (3) lösbar koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Arbeitsmembrane (6) zum Entleeren des zwischen ihr und der ersten Zellwand (3) angeordneten Schadraumes (11) wenigstens ein Auslasskanal (12) mit einem Rückflussbehinderer oder einem Rückflussverhinderer vorgesehen ist.

2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Zellwand (3, 4) in einem den Arbeitsraum (5) umgrenzenden Randbereich eingespannt ist.

3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Zellwand (3, 4) in einem den Arbeitsraum (5) umgrenzenden Randbereich fluiddicht miteinander verbunden sind.

4. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zellwand (3) während der Abwärtsbewegung der Arbeitsmembrane (6) zum unteren Totpunkt an der Arbeitsmembrane (6) flächig anliegt.

5. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zellwand (3) mittels Unterdruck mit der Arbeitsmembrane (6) lösbar koppelbar ist.

6. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zellwand (3) mittels Adhäsion mit der Arbeitsmembrane (6) lösbar koppelbar ist.

7. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zellwand (3) mittels Vorspannung mit der Arbeitsmembrane (6) lösbar koppelbar ist und dass die erste Zellwand (3) dazu eine die erste Zellwand (3) in Richtung zur Arbeitsmembrane (6) vorspannende Eigenelastizität aufweist.

8. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem wenigstens einen Auslasskanal (12) vorgesehene Rückflussbehinderer als Düse oder als Querschnittsverengung im Auslasskanal (12) ausgestaltet ist.

9. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem wenigstens einen Auslasskanal (12) vorgesehene Rückflussverhinderer als Rückschlagventil ausgebildet ist, das von einer Schließstellung gegen eine Rückstellkraft in die dem Schadraum (11) entgegengesetzte Richtung öffnende Offenstellung bewegbar ist.

10. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückflussverhinderer einen zwischen der Offenstellung und Schließstellung bewegbaren Ventilkörper hat.

11. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper des Rückflussverhinderers einstückig mit dem elastischen Material der Arbeitsmembrane (6) verbunden ist.

12. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückflussverhinderer als Duckbill oder als Flatterventil ausgebildet ist.

13. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper des Rückflussverhinderers aufgrund seiner Massenträgheit bei der Abwärtsbewegung der Arbeitsmembrane (6) zum unteren Totpunkt in seiner Schließstellung verharrt und sich bei der Hubbewegung zum oberen Totpunkt hin in die Offenstellung bewegt.

14. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Ventilkörper einwirkende Rückstellkraft von mindestens einem federelastischen oder gummielastischen Rückstellelement oder von der Eigenelastizität des Ventilkörpers aufgebracht wird.

15. Membranpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Rückstellelement als Druckfeder (15) ausgebildet ist.

16. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubantrieb als Exzenterantrieb ausgebildet ist.

17. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubantrieb als Linearantrieb ausgebildet ist.

18. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubantrieb als elektrischer oder hydraulischer Hubantrieb ausgebildet ist.

19. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbewegung des Hubantriebs in den oberen Totpunkt mittels wenigstens einem Hubmagneten und die Abwärtsbewegung der Arbeitsmembrane (6) in den unteren Totpunkt mittels einem feder- oder gummielastischen Rückstellteil bewirkt wird.

20. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbewegung des Hubantriebs in den oberen Totpunkt mittels einem feder- oder gummielastischen Rückstellteil und die Abwärtsbewegung der Arbeitsmembrane (6) in den unteren Totpunkt mittels wenigstens einem Hubmagneten bewirkt wird.

21. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zellwand (4) durch wenigstens einen Teilbereich der der ersten Zellwand (3) zugewandten Seitenwand eines formbeständigen Bestandteils der Einwegzelle (2) gebildet ist.

22. Membranpumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der formbeständige Bestandteil der Einwegzelle (2) durch einen ein- oder mehrteiligen Kunststoffblock gebildet ist.

23. Membranpumpe nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der formbeständige Bestandteil (2) miteinander verbundene Teilelemente (22, 23) hat, die der Pumpeneinlass (7) und der Pumpenauslass (9) durchsetzt, und dass in der Trennebene der Teilelemente (22, 23) das wenigstens eine Einlassventil (8) und das mindestens eine Auslassventil (10) vorgesehen sind.

24. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Einlassventil (8) und/oder das wenigstens eine Auslassventil (10) als Flatterventil(e) ausgebildet ist/sind.

25. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einwegzelle (2) im Pumpeneinlass (7) und/oder im Pumpenauslass (9) wenigstens ein Pulsationsdämpfer vorgesehen ist.

26. Membranpumpe nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Pulsationsdämpfer als mindestens eine, in den Pumpeneinlass (7) und/oder den Pumpenauslass (9) zwischengeschaltete Ausgleichsmembrane ausgebildet ist.

27. Membranpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwegzelle (2) mittels einer Spanneinrichtung (209, 216, 223) werkzeuglos am Pumpengehäuse (1) lösbar fixierbar ist.

28. Membranpumpe nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (209, 216, 223) einen Schwenkhebel (24) hat, der (24) am Pumpengehäuse (1) verschwenkbar gehalten und zwischen einer Löse- und einer Haltestellung bewegbar ist.

29. Membranpumpe nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (1) teilbar ausgestaltet und zumindest zwei Gehäuseteile (25, 26) hat, zwischen denen die Einwegzelle (2) lösbar einspannbar ist.

30. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (25, 26) mittels der Spanneinrichtung (209, 216, 223) zwischen einer einander angenäherten Haltestellung und einer demgegenüber beabstandeten Lösestellung bewegbar sind.

31. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes, den Hubantrieb in sich aufnehmendes Gehäuseteil (25) und ein zweites, als Deckel der Membranpumpe ausgestaltetes Gehäuseteil (26) vorgesehen ist.

32. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (26) eine Aussparung (27) hat, in welche die Einwegzelle (2) formschlüssig einsetzbar ist.

33. Membranpumpe nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwegzelle (2) in die Aussparung (27) vorsteht, solange im Arbeitsraum (5) ein Überdruck ansteht.

34. Membranpumpe nach Anspruch 27 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Gehäuseteil (25) und der Einwegzelle (2) Positionierhilfen vorgesehen sind, welche eine festgelegte Relativposition zwischen dem ersten Gehäuseteil (25) und der Einwegzelle (2) sichern.

35. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 27 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (24) der Spanneinrichtung (223) als Kniehebel ausgestaltet ist.

36. Membranpumpe nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der als Kniehebel ausgebildete Schwenkhebel (24) in der Haltestellung der Spanneinrichtung (223) über den Totpunkt des Kniehebel-Mechanismus in einer selbsthemmenden Schwenkposition gehalten ist.

37. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 27 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (24) gegen die Rückstellkraft zumindest eines feder- oder gummielastischen Rückstellelements (30) von der Haltestellung in die Lösestellung der Spanneinrichtung (209, 216) bewegbar ist.

38. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 27 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (24) um eine Schwenkachse (29) verschwenkbar ist, die als Exzenter ausgebildet ist.

39. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (24) bügelförmig ausgestaltet ist und in der Haltestellung der Spanneinrichtung (209, 216, 233) mit dem Quersteg der Bügelform die Einwegzelle (2) am Pumpengehäuse (1) klemmt oder fixiert.

40. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranpumpe eine Pumpensteuerung hat, und dass an der Einwegzelle (2) ein Datenspeicher zum Speichern spezifischer Daten der Einwegzelle (2) vorgesehen ist, der mit einer Leseeinheit im Bereich des Pumpengehäuses (1) zusammenwirkt, welche Leseeinheit mit der Pumpensteuerung in Steuerverbindung steht.

41. Membranpumpe nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher und die Leseeinheit drahtgebunden oder drahtlos miteinander zusammenwirken.

Zeichnung