(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段式のダイヤフラム吸込みポンプ（１０）であって、少なくとも２つのポンプ室（１，２，３，４）が設けられていて、該ポンプ室（１，２，３，４）はそれぞれ１つの、少なくとも１つの流入弁を有する流体入口（６）と、少なくとも１つの流出弁を有する流体出口（７）とを有しており、ポンプ室（１，２，３，４）の流体入口（６）を接続する吸込み管路が設けられており、相前後して連続するポンプ室（１，２，３，４）はそれぞれ少なくとも１つの接続管路（８，９，１１）を介して互いに接続されていて、ダイヤフラム吸込みポンプ（１０）は、吸込み管路内における所定の差圧の到達時もしくは超過時に、ポンプ室（１，２，３，４）の並列作動運転から該ポンプ室（１，２，３，４）の少なくともまた直列作動運転へと移行するようになっており、少なくとも１つの接続管路（８，９，１１）の流入領域及び流出領域にそれぞれ、後続のポンプ段に向かって開放する少なくとも１つの逆止弁が配置されている形式のものにおいて、少なくとも１つのポンプ室（１，２，３，４）に、吸込み圧を改善するために少なくとも１つの接続管路（８，９，１１）の吸込み側の開口（１２）が、又は吸込み能力を改善するために少なくとも１つの接続管路（８，９，１１）の吐出側の開口（１３）が、ポンプ室（１，２，３，４）の所定領域（Ｂ，Ｃ）に配置されていて、この所定領域（Ｂ，Ｃ）において、前記ポンプ室（１，２，３，４）に配設されたダイヤフラムが１つのポンプサイクル中に最初に湾曲して転動することを特徴とする、多段式のダイヤフラム吸込みポンプ。
【請求項２】
ダイヤフラム吸込みポンプ（１０）の各ポンプ室（１，２，３，４）に、連接棒旋回平面において旋回可能な連接棒が配設されており、少なくとも１つのポンプ室（１，２，３，４）内に、少なくとも１つの接続管路（８，９，１１）の吸込み側の開口（１２）又は吐出側の開口（１３）が連接棒旋回平面において設けられている、請求項１記載のダイヤフラム吸込みポンプ。
【請求項３】
少なくとも１つの接続管路（８，９，１１）の吸込み側の開口（１２）又は吐出側の開口（１３）は、ポンプ室（１，２，３，４）の、ダイヤフラムの緊締ゾーンに隣接した縁部領域に配置されている、請求項１又は２記載のダイヤフラム吸込みポンプ。
【請求項４】
少なくとも１つのポンプ室（１，２，３，４）において、少なくとも１つの接続管路（８，９，１１）の吸込み側の開口（１２）又は吐出側の開口（１３）と吸込み弁とはほぼ、連接棒旋回平面に対して垂直に延びる線上に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のダイヤフラム吸込みポンプ。
【請求項５】
少なくとも、圧送方向における第２のポンプ段のポンプ室（２）に、吸込み圧を改善するために、少なくとも１つの接続管路の吸込み側の開口（１２）は、該ポンプ室（２）の所定領域に配置されているか又は該所定領域の近傍に配置されていて、この所定領域において、該ポンプ室に配設されたダイヤフラムが１つのポンプサイクル中に最初に湾曲して転動する、請求項１から４までのいずれか１項記載のダイヤフラム吸込みポンプ。
【請求項６】
少なくとも、圧送方向における第１のポンプ段のポンプ室（１）に、吸込み能力を改善するために、少なくとも１つの接続管路の吐出側の開口（１３）は、該ポンプ室（１）の所定領域に配置されているか又は該所定領域の近傍に配置されていて、この所定領域において、該ポンプ室に配設されたダイヤフラムが１つのポンプサイクル中に最初に湾曲して転動する、請求項１から４までのいずれか１項記載のダイヤフラム吸込みポンプ。
【請求項７】
少なくとも１つの接続管路（８，９，１１）が、特に後続の各ポンプ室（１，２，３，４）の間において、降下する管路経過を有しており、そのために該少なくとも１つの接続管路（８，９，１１）の流入側の管路区分は流出側の管路区分に比べて高い位置に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のダイヤフラム吸込みポンプ。
【請求項８】
多段のダイヤフラム吸込みポンプ（１０，１００）のポンプ段（１，２，３，４）は、対を成してボクサ形状に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のダイヤフラム吸込みポンプ。
【請求項９】
第２のポンプ段（２）に設けられた接続管路（９）の吸込み側の開口（１２）は、クランク軸線の上に配置されていて、かつ／又は第３のポンプ段（３）に設けられた接続管路の吐出側の開口（１３）は、クランク軸線の下に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のダイヤフラム吸込みポンプ。
【請求項１０】
接続管路（８，９，１１）は、吐出弁又は吸込み弁に通じる吐出管路又は吸込み管路の管路内径横断面の半分と同じか又はそれよりも小さい管路直径を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載のダイヤフラム吸込みポンプ。
【請求項１１】
ダイヤフラム吸込みポンプ（１０，１００）は４つのポンプ室（１，２，３，４）を有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載のダイヤフラム吸込みポンプ。
【請求項１２】
相前後して連続するポンプ室（１，２，３，４）の第１のポンプ室（１）及び最後のポンプ室（４）に、１つの接続管路の少なくとも１つの吸込み側の開口又は吐出側の開口が設けられていて、中間に配置されたポンプ室（２，３）に、接続管路の少なくとも１つの吸込み側の開口と少なくとも１つの吐出側の開口とが設けられている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のダイヤフラム吸込みポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段式のダイヤフラム吸込みポンプであって、少なくとも２つのポンプ室が設けられていて、該ポンプ室はそれぞれ１つの、少なくとも１つの流入弁を有する流体入口と、少なくとも１つの流出弁を有する流体出口とを有しており、ポンプ室の流体入口を接続する吸込み管路が設けられており、相前後して連続するポンプ室はそれぞれ少なくとも１つの接続管路を介して互いに接続されていて、ダイヤフラム吸込みポンプは、吸込み管路内における所定の差圧の到達時もしくは超過時に、ポンプ室の並列作動運転から該ポンプ室の少なくともまた直列作動運転へと移行するようになっており、少なくとも１つの接続管路の流入領域及び流出領域にそれぞれ、後続のポンプ段に向かって開放する少なくとも１つの逆止弁が配置されている形式のものに関する。
【０００２】
例えばオートクレーブの排気（真空引き）時には、一方では大きな吐出出力が望まれ、かつ他方では良好な到達真空が望まれている。大きな吐出出力は、ヘッドの並列接続によって達成され、良好な最終真空は多段式の運転によって、つまり直列接続によって達成される。特に実験室における多くの使用例では、多段式の配置形式によってしか得られない低い最終圧が必要である。
【０００３】
ＷＯ２００４／０８８１３８に基づいて公知のマイクロ真空ポンプは、振動する各１つのポンプダイヤフラムによって画定された２つのポンプ室を有している。これらのポンプ室はそれぞれ、流入弁を有する流体入口と流出弁を有する流体出口とを有しており、両ポンプ室の流体入口を接続する吸込み管路と、流体出口を接続する吐出管路とが設けられている。ポンプ室は接続管路を介して互いに接続されていて、公知のマイクロ真空ポンプは、吸込み管路における所定の差圧の到達時及び超過時に、ポンプ室の並列作動運転から直列作動運転へと移行する。接続管路の流入領域と流出領域とにはそれぞれ、後続のポンプ段に向かって開放する逆止弁が配置されている。公知のダイヤフラム吸込みポンプの製造に伴う手間もしくはコストを減じるために、接続管路内に配置された逆止弁は、両方のポンプ室の流入弁及び流出弁と比較可能な大きさを有している。従って、逆止弁のうちの１つと隣接したポンプ室との間に設けられた、接続管路の管路区分もまた、比較可能な大きさに寸法設定されている。しかしながらポンプ過程の始動段階においては流体流をまずは、並列接続された流入弁及び流出弁を介して導くことができるようにするために、接続管路には絞りが配置されており、この絞りは、相応な圧力差及び減じられたポンプ出力が得られた場合に初めて、その絞り作用を失う。
【０００４】
吸込み過程の初めに公知のマイクロ真空ポンプは、そのポンプ室が並列的に作動する配置形式を有している。なぜならば、接続管路に設けられた絞りが作用して、システムが空気循環における妨害がまだないことに基づいて最初は容易に並列的に作動するように形成され得るからである。この並列作動する配置形式が到達真空の範囲に至り、これにより吸込み管路における圧力差が最大値に達するや否や、流体は、接続管路に設けられた絞りを通って極めて簡単に流れることができ、その結果システムは同時にまたポンプ室の直列運転へと配置され、これによって最大限可能な到達真空を得ることができる。
【０００５】
しかしながら公知の構成には次のような欠点がある。すなわち公知のダイヤフラム吸込みポンプの逆止弁は、流入弁及び流出弁と比較可能な大きさを有しており、接続管路の、逆止弁の間に設けられた管路区分は、相応に大きな管路内径横断面を有していて、その結果これらの管路区分内には、相応に大きな有害な空間が生じており、この空間は、公知のダイヤフラム吸込みポンプの達成可能な到達真空に対して不都合に作用して、並列運転形式と直列運転形式との間における切換えポイントに不都合な影響を及ぼす。
【０００６】
可能な限り短時間のうちに可能な限り高い到達真空を得るため、及び並列運転と直列運転との間における最適な切換えポイントへの接近を可能にするために、既に提案されている多段式のダイヤフラムポンプでは、接続管路の流入領域及び流出領域に設けられた逆止弁は、ポンプ室の流入弁及び流出弁に比べて小さく形成されており、これらの逆止弁にはそれぞれ、接続管路の、隣接したポンプ室に向かって開放する管路区分が配設されていて、この管路区分は、流入弁及び流出弁に比べて小さな管路内径横断面を有している（ＤＥ１０２００７０５７９４５Ａ１参照）。ＤＥ１０２００７０５７９４５Ａ１の図１及び図２と図４における９０°断面図との比較から明らかなように、この公知のダイヤフラムポンプにおいても接続管路の流入開口と流出開口はクランク軸線平面に配置されている。この公知のダイヤフラムポンプは、ポンプ室を互いに接続する少なくとも１つの接続管路に、流入側の逆止弁と流出側の逆止弁とを有しており、これらの逆止弁は、ポンプ室の流入弁及び流出弁に比べて著しく小さく寸法設定されている。これによりこの逆止弁の可動の弁体は、小さな可動質量を有していて、相応に迅速に反応することができるので、並列運転形式と直列運転形式との間における最適な切換えポイントへの接近が著しく促進される。接続管路は最適な切換えポイントの領域において初めて有効になり、かつ接続管路はこのポンプ段階において比較的僅かな圧送量だけを処理すればよいので、接続管路の内径横断面は吸込み管路及び吐出管路に比べて小さく形成することができる。このことによってまた、少なくとも１つの接続管路に設けられていて吸込み弁及び吐出弁に比べて極めて小さな貫流横断面及び相応に小さな直径を備えた逆止弁を形成することも、可能になる。これにより逆止弁はその可動の弁体又は遮断体の小さな質量に基づいて、吸込み弁及び吐出弁の閉鎖時に迅速に反応することができ、ひいては、ＤＥ１０２００７０５７９４５Ａ１に基づいて公知のダイヤフラムポンプが圧力差の移行範囲において圧力媒体を圧送しない又は不十分にしか圧送しない、という不都合を阻止することができる。逆止弁には、隣接したポンプ室に通じている各１つの管路区分が配設されていて、該管路区分は流入弁及び流出弁に比べて著しく小さな管路内径横断面を有しているので、逆止弁と隣接したポンプ室との間に残っている有害もしくは不都合な空間を、極めて低い到達真空の発生が可能になるほどに、小さく保つことができる。ＤＥ１０２００７０５７９４５Ａ１に基づいて公知のダイヤフラムポンプは従って、比較的簡単な技術的手段によって、可能な限り小さな到達真空を可能な限り短時間のうちに生ぜしめることができる。
【０００７】
ＤＥ１０２００６０４３１５９Ｂ３には、プッシュプル方式で作動するダイヤフラムをポンプ機構として有する、２段式の高圧蒸気真空ポンプが開示されている。この場合両方のポンプ室は、逆止弁を備えた入口及び出口を有しており、この入口及び出口はそれぞれ管路を介して互いに並列に接続されている。両ポンプ室は制御管路を介して互いに接続されており、この制御管路は逆止弁装置を有している。可能な限り迅速に高い最終真空を生ぜしめるために、ＤＥ１０２００６０４３１５９Ｂ３では、接続管路に配設された逆止弁装置の弁機構は、ポンプ室の入口及び出口に配設された逆止弁の弁機構に比べて、著しく小さな質量を有している。
ＤＥ１０２００６０４３１５９Ｂ３に基づいて公知のダイヤフラムポンプにおいても、接続管路の吐出側及び吸込み側の開口は、ポンプ室の吐出弁と吸込み弁との間のほぼ真ん中において、連接棒回転軸線に対して軸平行に配置された線上に設けられている。各ポンプ室においてポンプ室壁に沿って転動する作業ダイヤフラムは、接続管路の開口にほぼ該ダイヤフラムの死点において初めて達するので、接続管路のこれらの開口を介して損失流が発生し、このような損失流は、当該ダイヤフラムポンプの出力に不都合な影響を及ぼす。
ＤＥ１０２００６０４３１５９Ｂ３の図２ａ及び図２ｂの実施形態においても同様である。ＤＥ１０２００６０４３１５９Ｂ３の図２ａ及び図２ｂにおいてはつまり単に、ポンプ室と接続された流体入口及び流体出口がその逆止弁１.５，１.６の領域において縦断面図で示されているだけであり、これに対して、ポンプ室を接続する接続管路の、切断面の外に配置された吸込み側及び吐出側の開口は、示されておらず、認識もできない。これらの開口は、部分的に横断面された平面図である図３において、制御弁１.７；２.７の領域において認識することができる。そこでも、ポンプ室を互いに接続する接続管路の吸込み側及び吐出側の開口は、ポンプ室の吐出弁と吸込み弁との間のほぼ真ん中において、連接棒回転軸線に対して軸平行に配置された線上に設けられている。
ＷＯ２００４／０８８１３８及びＤＥ１０２００７０５７９４５Ａ１に基づいて公知のダイヤフラムポンプでは、接続管路の吐出側及び吸込み側の開口は、連接棒回転軸線に対して軸平行に配置された線上であって、ポンプ室の吐出弁と吸込み弁との間のほぼ真ん中に設けられている。各ポンプ室では、ポンプ室壁に沿って転動する作業ダイヤフラムは接続管路の開口に、該作業ダイヤフラムのほぼ死点において初めて達するので、接続管路の開口を介して損失流の逃げることがあり、このような損失流はダイヤフラムポンプの出力に不都合な影響を及ぼす。
【０００８】
ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式のダイヤフラム吸込みポンプを改良して、最適化されたポンプ特性によって傑出した吸込み圧又は吸込み能力を有するダイヤフラム吸込みポンプを提供することである。
【０００９】
この課題を解決するために本発明の構成では、冒頭に述べた多段式のダイヤフラム吸込みポンプにおいて、少なくとも１つのポンプ室に、吸込み圧を改善するために少なくとも１つの接続管路の吸込み側の開口が、又は吸込み能力を改善するために少なくとも１つの接続管路の吐出側の開口が、ポンプ室の所定領域に配置されていて、この所定領域に、前記ポンプ室に配設されたダイヤフラムが１つのポンプサイクル中に最初に湾曲して転動するようにした。
【００１０】
本発明によるダイヤフラム吸込みポンプのポンプ室は、接続管路を介して互いに接続されている。この場合圧送方向において後続のポンプ室は、１つの接続管路に配設された吸込み側の開口を有している。吸込み圧を改善するために、後続のピストン室のうちの少なくとも１つに設けられた、少なくとも１つの接続管路の吸込み側の開口は、ポンプ室の領域に配置されているか又は該領域の近傍に配置されていて、この領域内に、前記ポンプ室に配設されたダイヤフラムが１つのポンプサイクル中に最初に転動する。この構成ではつまり、吸込み圧を改善するために、少なくとも１つの接続管路の吸込み側の開口は、上死点において連接棒旋回平面に対して垂直に方向付けられた中心線から、有利には約−４５°だけポンプ室の領域に向かって回動させられて配置され、この領域において、該ポンプ室に配設されたダイヤフラムが１つのポンプサイクル中に最初に転動するようになっている。すなわち多段式のダイヤフラム吸込みポンプの並列ポンプ運転から直列ポンプ運転への切換えは、後続のポンプ段における吸込み圧が、先行するポンプ段における押し退け圧（Ausschiebedruck）よりも低い場合に、実現される。この効果を生ぜしめることができるようにするために、連接棒に配設されたクランク機構の、ヘッドからヘッドへのクランク角は、有利には１８０°だけずらされて配置されねばならない。１つの接続管路の小さな吸込み側の開口が連接棒旋回平面の近傍に位置すればするほど、つまり、連接棒が上昇行程時に連接棒の傾転運動によって回転方向に変向される、ポンプ室の側において、かつ連接棒旋回平面への接近によって、該連接棒旋回平面の近傍に位置すればするほど、より低い吸込み圧が生ぜしめられる。次のポンプ段における最低の吸込み圧は、少なくとも１つの接続管路の小さな吸込み側の開口が、正確に連接棒旋回平面に位置している場合に、生ぜしめられる。０ポイントと連接棒旋回平面との間における各位置は、それぞれの位置に固有の吸込み圧を生ぜしめる。このようにして、並列接続されたポンプの吸込み曲線から直列接続されたポンプの吸込み曲線への移行に影響を及ぼすことができる。この場合、ポンプ段のうちの１つのポンプ段において、吸込み側の開口の配置形式を前記方向に変えるだけで、影響を及ぼすことが可能である。プロセスは、第１のポンプ段において始まり、次々と別のヘッド及びポンプ段を介して続けられる。場合によっては、ポンプ段を互いに接続する接続管路の吸込み側の開口の配置形式において、連接棒旋回平面の方向における旋回角が異なっていることによっても、吸込み圧及び吸込み能力の曲線経過における移行範囲に影響を与えることができる。
【００１１】
代わりに吸込み能力を改善したい場合には、少なくとも１つのポンプ段において、少なくとも１つの接続管路の吐出側の開口をポンプ室の所定領域に配置すること、又は該所定領域の近傍に配置することも可能であり、この所定領域において、該ポンプ室に配設されたダイヤフラムは１つのポンプサイクル中に最初に湾曲して転動する。つまり吸込み能力を改善するためには、少なくとも１つの接続管路の吐出側の開口を、上死点において連接棒旋回平面に対して垂直に方向付けられた中心線から、有利には約＋４５°だけポンプ室の所定領域に向かって回動させて配置することが可能であり、この所定領域において、該ポンプ室に配設されたダイヤフラムは１つのポンプサイクル中に最初に湾曲して転動する。この態様では、このポンプ室に設けられた、接続管路の吐出側の開口が早期に、ポンプ室壁に沿って転動する作業ダイヤフラムによって閉鎖されるので、さもないと接続管路を介して場合によっては発生する損失流を、著しく減じて吸込み能力を改善することができる。
【００１２】
本発明の別の有利な態様では、ダイヤフラム吸込みポンプの各ポンプ室に、連接棒旋回平面において傾転可能な連接棒が配設されており、少なくとも１つのポンプ室に、少なくとも１つの接続管路の吸込み側の開口又は吐出側の開口が連接棒旋回平面に設けられている。
【００１３】
ポンプ特性の最適化をさらに付加的に促進するために有利な態様では、少なくとも１つの接続管路の吸込み側の開口又は吐出側の開口が、ポンプ室の、ダイヤフラムの緊締ゾーンに隣接した縁部領域に配置されている。
【００１４】
本発明の別の有利な態様では、少なくとも１つのポンプ室において、少なくとも１つの接続管路の吸込み側の開口又は吐出側の開口と吸込み弁とはほぼ、連接棒旋回平面に対して垂直に延びる線上に配置されている。
【００１５】
このような多段式のダイヤフラム吸込みポンプは、真空ポンプとしてしばしば、湿った蒸気を排出するために使用される。このような場合に、不都合な圧力状態及び温度状態では、最後のポンプ段及び先行するポンプ段において凝縮水が形成されることがある。このような不都合は、通常、ガスバラスト弁の使用によって阻止される。凝縮水の気化特性に応じて、このようなガスバラスト弁はしかしながら、到達真空を著しく劣化させてしまう。
【００１６】
凝縮水形成にもかかわらず最大の到達真空を得るための方法は、発生した凝縮水を大気圧で排出することである（ＤＥ１９８５１６８０Ｃ２及びＤＥ１００２１４５４Ａ１参照）。しかしながらこのような方法の欠点としては、排出中に排気過程が中断することにある。
【００１７】
冒頭に述べた多段式のダイヤフラム吸込みポンプの並列運転において、最大の最終圧は、通常、凝縮水の気化圧よりも高い。従って凝縮水は排気過程に対して影響を及ぼさない。このようなダイヤフラム吸込みポンプの直列運転においてはしかしながら、ポンプの最終圧は凝縮水の気化ポイントを下回るので、凝縮水の戻り膨張に基づいて最終圧を得ることができない。従って凝縮水は連続的に排出されねばならない。
【００１８】
少なくとも１つの接続管路が、特に後続の各ポンプ室の間において、降下する管路経過を有しており、そのために該少なくとも１つの接続管路の流入側の管路区分は流出側の管路区分に比べて高い位置に配置されていると、有利である。特に後続の各ポンプ室の間に設けられた少なくとも１つの接続管路のこのような降下配置形式によって、後続のポンプ室において場合によっては生じる凝縮水の排出が容易になり、本発明によるダイヤフラム吸込みポンプのポンプ特性はその吸込み能力に関してさらに付加的に促進される。凝縮水は通常、大気圧近くにおいて、ひいては多くの場合、多段式のダイヤフラム吸込みポンプの直列接続されたポンプ室の最後の３つのポンプ段において発生する。本発明のように構成されたダイヤフラム吸込みポンプは、場合によっては生じる凝縮水は常に作業ガス自体によって排出されるが、連続的な排気プロセスによって傑出している。
【００１９】
２ヘッド式又は多ヘッド式のポンプでは、スペースを節減する構造形態として対向式の配置形態が提供されている。本発明の有利な態様では、多段のダイヤフラム吸込みポンプのポンプ段は、対を成して対向式に配置されている。
【００２０】
横置き型の対向配置形態では、軸線に対して平行に位置しているヘッドは両側において容易に水平方向で接続することができる。
【００２１】
しかしながら冒頭に述べた本発明の提案に合わせて、吸込み曲線の最適化が、ポンプ室に設けられた接続管路の開口のずらされた配置形式による、切換え圧の変化によって、望まれている場合には、ポンプハウジングの両側に配置されたヘッドに位置している、接続管路の吸込み側の開口は、連接棒旋回平面の方向で、かつヘッドの特定の側に、つまり連接棒が上昇行程時に傾転運動によって回転方向において変向される、ヘッドの側に、配置されていなくてはならない。これによって第２のポンプ段において吸込み側の開口は軸線の上に位置することになり、これに対して第３のポンプ段における吐出側の開口は軸線の下に位置することができ、その結果、このような横置き型の対向式ポンプでは、降下する接続管路が得られる。
【００２２】
上記の態様とは異なり、上に述べた対向式ポンプが縦置き型で運転される場合には、第２のポンプ段と第３のポンプ段との間における接続管路は水平に配置されており、これに対して第３のポンプ段と第４のポンプ段との間における接続管路は降下するように配置されている。
【００２３】
従って本発明の別の有利な態様では、第２のポンプ段に設けられた接続管路の吸込み側の開口は、クランク軸線の上に配置されていて、かつ／又は第３のポンプ段に設けられた接続管路の吐出側の開口は、クランク軸線の下に配置されている。
【００２４】
凝縮水を連続的に排出できるようにするために、接続管路の横断面は、比較的小さく形成された逆止弁の間において、該接続管路の内部において生じるガス速度が凝縮水の排出のために十分であるように、設計されていることが望ましい。接続管路の降下する配置形式又は水平な配置形式では、このように構成されていると、最低の有効なガス速度を得ることができる。本発明の別の有利な態様では、接続管路は、吐出弁又は吸込み弁に通じる吐出管路又は吸込み管路の管路内径横断面の半分と同じか又はそれよりも小さい管路直径を有している。
【００２５】
本発明の別の有利な態様では、ダイヤフラム吸込みポンプは４つのポンプ室を有しており、かつ／又は４段式に構成されている。
【００２６】
次に図面を参照しながら本発明の有利な実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１ａ】多段式のダイヤフラム吸込みポンプであって、該ダイヤフラム吸込みポンプのポンプ段が接続管路を介して互いに接続されていて、これらの接続管路が、ポンプ室に通じる吸込み側の開口と吐出側の開口を有している、多段式のダイヤフラム吸込みポンプを示す平面図である。
【図１ｂ】図１ａに示したダイヤフラム吸込みポンプのポンプ室を示す図であって、ポンプ室内における、吐出弁及び吸込み弁並びに接続管路の吐出側の開口及び吸込み側の開口の配置形式を示す図である。
【図１ｃ】図１ａ及び図１ｂに示したダイヤフラム吸込みポンプを、駆動モータの側から見て示す側面図である。
【図２ａ】図１ａ〜図１ｃと比較可能なダイヤフラム吸込みポンプを示す平面図である。
【図２ｂ】図２ａに示した多段式のダイヤフラム吸込みポンプのポンプ室を示す図であって、ポンプ室内における接続管路の吐出側の開口が、図１ｂに示した配置形式との比較において、高い吸込み能力が促進されるようにずらされて配置されている、配置形式を示す図である。
【図２ｃ】図２ａ及び図２ｂに示したダイヤフラム吸込みポンプを、駆動モータの側から見て示す側面図である。
【図３ａ】従来技術による多段式のダイヤフラム吸込みポンプを示す平面図である。
【図３ｂ】図３ａに示した多段式のダイヤフラム吸込みポンプのポンプ室を示す図であって、ポンプ室内における、吐出弁及び吸込み弁並びに接続管路の吐出側の開口及び吸込み側の開口の配置形式を示す図であり、ポンプ段の間に設けられた接続管路の吸込み側の開口及び吐出側の開口が実質的に、吸込み弁及び吐出弁の間に位置する線上に配置されている、配置形式を示す図である。
【図３ｃ】図３ａ及び図３ｂに示したダイヤフラム吸込みポンプを、駆動モータの側から見て示す側面図である。
【図４】図１ａ〜図１ｃ、図２ａ〜図２ｃ及び図３ａ〜図３ｃに示したダイヤフラム吸込みポンプにおける吸込み圧及び吸込み能力の曲線経過を示す図である。
【図５ａ】多段式のダイヤフラム吸込みポンプを示す平面図である。
【図５ｂ】ポンプ室が、図３ｂと比較可能な、吐出弁及び吸込み弁並びに接続管路の吐出側の開口及び吸込み側の開口の配置形式を有する、ダイヤフラム吸込みポンプを示す図である。
【図５ｃ】ポンプ室における、吐出弁及び吸込み弁並びに接続管路の吐出側の開口及び吸込み側の開口の配置形式が、図１ｂに示した配置形式に相当している、ダイヤフラム吸込みポンプを示す図である。
【図５ｄ】ポンプ室における、吐出弁及び吸込み弁並びに接続管路の吐出側の開口及び吸込み側の開口の配置形式が、図２ｂに示した配置形式に相当している、ダイヤフラム吸込みポンプを示す図である。
【図５ｅ】多段式のダイヤフラム吸込みポンプを、駆動モータの側から見て示す側面図である。
【図６】後続のポンプ室において場合によっては発生する凝縮水を排出するために特に有利な、縦置き型対向形態で形成されたダイヤフラム吸込みポンプの、ポンプ段の間に設けられた接続管路の配置形式を示す平面図（図６ａ）、並びに、吐出弁及び吸込み弁並びに接続管路の吐出側の開口及び吸込み側の開口の配置形式が、図３ｂ及び図５ｂに示した配置形式に相当している、ポンプ室を示す図（図６ｂ）である。
【図７】後続のポンプ室において場合によっては発生する凝縮水を排出するために特に有利な、縦置き型対向形態で形成されたダイヤフラム吸込みポンプの、ポンプ段の間に設けられた接続管路の配置形式を示す平面図、並びに、吐出弁及び吸込み弁並びに接続管路の吐出側の開口及び吸込み側の開口の配置形式が、図１ｂ及び図５ｃに示した配置形式に相当している、ポンプ室を示す図である。
【図８】後続のポンプ室において場合によっては発生する凝縮水を排出するために特に有利な、縦置き型対向形態で形成されたダイヤフラム吸込みポンプの、ポンプ段の間に設けられた接続管路の配置形式を示す平面図（図８ａ）、並びに、吐出弁及び吸込み弁並びに接続管路の吐出側の開口及び吸込み側の開口の配置形式が、図２ｂ及び図５ｄに示した配置形式に相当している、ポンプ室を示す図（図８ｂ）である。
【図９】後続のポンプ室において場合によっては発生する凝縮水を排出するために特に有利な、横置き型対向形態で形成されたダイヤフラム吸込みポンプの、ポンプ段の間に設けられた接続管路の配置形式を示す側面図（図９ａ）、並びに、９０°だけ回転させて示す側面図（図９ｂ）である。
【図１０】図９ａ及び図９ｂと比較可能なダイヤフラム吸込みポンプを示す側面図（図１０ａ）、並びに、９０°だけ回転させて示す側面図（図１０ｂ）であって、ポンプ段が異なって配置された接続管路を介して互いに接続されているダイヤフラム吸込みポンプを示す図である。
【図１１】ポンプ段の間に設けられた接続管路と、吸込み弁又は吐出弁に通じる流入通路もしくは流出通路との内径横断面の比較を示す図である。
【００２８】
図１〜図３及び図５〜図１０には、多段式のダイヤフラム吸込みポンプ１０，１００の種々様々な実施形態が示されている。図示のポンプ形態１０，１００はそれぞれ４つのポンプ室１，２，３，４を有しており、これらのポンプ室１，２，３，４は対を成して対向式に配置されている。これらのポンプ形態の各ポンプ室１，２，３，４はそれぞれ、流入弁を有する１つの流体入口６と、流出弁を有する１つの流体出口７とを有している。この場合ポンプ室１，２，３，４の流体入口６は１つの共通の吸込み管路を介して接続されている。
【００２９】
さらに、段階的に相前後して連続するポンプ室２，３，４はそれぞれ接続管路８，９，１１を介して互いに接続されていて、図示されたポンプ形態１０，１００が吸込み管路における差圧到達時又は差圧超過時に、ポンプ室１，２，３，４の並列的に作動する運転から、ポンプ室１，２，３，４の少なくてもまた直列的に作動する運転へと移行するようになっている。この場合接続管路８，９，１１の流入領域と流出領域とにはそれぞれ少なくとも１つの、後続のポンプ段に向かって開放する逆止弁が、配置されている。これらの逆止弁と各ポンプ室に設けられた吐出弁及び吸込み弁とは、圧送される媒体の圧力差によって制御される。
【００３０】
図１１に示されているように、接続管路８，９，１１の流入領域及び流出領域に設けられた逆止弁は、ポンプ室１，２，３，４の流入弁及び流出弁に比べて小さく形成されており、これらの逆止弁には、隣接したポンプ室に向かって開放する少なくとも１つの、接続管路の管路区分が配設されており、これらの管路区分は、流入弁及び流出弁に比べて小さな管路内径横断面を有している。図示のダイヤフラムポンプは、ポンプ室１，２，３，４を互いに接続する接続管路８，９，１１内に、流入側及び流出側に逆止弁を有しており、これらの逆止弁は、ポンプ室１，２，３，４の流入弁及び流出弁に比べて著しく小さく寸法設定されている。これらの逆止弁の可動の弁体は従って小さな可動の質量を有することができ、相応に迅速に反応することができるので、並列運転形式と直列運転形式との間における最適な切換えポイントへの接近が著しく促進される。接続管路８，９，１１は最適な切換えポイントの範囲において初めて有効になるので、また接続管路８，９，１１はこのポンプ段階においては比較的僅かな圧送量だけを処理すればよいので、接続管路８，９，１１の内径横断面は、吸込み管路及び吐出管路に比べて比較的小さく形成することができる。このことは、少なくとも１つの接続管路８，９，１１に設けられた逆止弁を、吸込み弁及び吐出弁に比べて極めて小さな貫流横断面及び相応に小さな直径をもって形成することをも可能にする。これによって逆止弁は、その可動の弁体又は遮断体の小さな質量に基づいて、吸込み弁及び吐出弁の閉鎖時に迅速に反応することができ、かつこれによって、図示のポンプ形態が圧力差の移行範囲においてまったく又は不十分にしか圧送しないことを阻止することができる。逆止弁には、隣接したポンプ室に通じる各１つの管路区分が配設されていて、この管区分は流入弁及び流出弁に比べて、著しく小さな管路内径横断面を有しているので、逆止弁と隣接したポンプ室との間に残っている有害な空間もしくは室は、極めて低い到達真空（Endvakuum）の発生が可能であるように極めて小さく保つことができる。図示のポンプ形態は従って、比較的簡単な技術的手段によって、可能な限り僅かな到達真空を可能な限り短い時間で生ぜしめることができる。
【００３１】
図３ａ〜図３ｃ及び図５ｂに示されたポンプ形態は、接続管路に通じるポンプ室における開口の配置形式に関して、実質的に公知の従来技術に相当している。図３ｂ及び図５ｂから明らかなように、公知の従来技術では接続管路の吐出側及び吸込み側の開口は、ポンプ室の吐出弁及び吸込み弁との間のほぼ真ん中において、連接棒回転軸線に対して軸平行に配置された線上に設けられている。各室１，２，３，４内において、ポンプ室壁に沿って湾曲しながら転動する作業ダイヤフラムは、ほぼその死点において初めて、接続管路８，９，１１の開口１２，１３に達するので、接続管路のこれらの開口１２，１３を介して損失流は流れることができ、このような損失流は、当該ポンプ形態の出力に不都合な影響を及ぼす。
【００３２】
図４に「０°」で示された吸込み圧及び吸込み能力の曲線経過から明らかなように、図３ａ〜図３ｃ及び図５ｂに示されたポンプ態様は、比較的低い吸込み圧と、かつ同時に比較的低い吸込み能力とを示している。
【００３３】
図３ｃに示されているように、少なくとも１つの接続管路の吐出側及び吸込み側の開口は、連接棒旋回平面に対して直角に方向付けられた中心線Ｌ上に配置されている。図１ｃと図３ｃとの比較から明らかなように、少なくとも１つの接続管路の吸込み側の開口の配置形式は、吸込み圧を改善するために、上死点において連接棒旋回平面に対して垂直に方向付けられた中心線Ｌから、ポンプ室の中心軸線の回りに例えば約−４５°だけ、ポンプ室の所定領域に向かって回転されてよく、この所定領域においては該ポンプ室に配設されたダイヤフラムは１つのポンプサイクル中に最初に湾曲しながら転動し、ダイヤフラムの転動した部分は、吸込みの開始に際して最初にポンプ室の壁から離れる。この領域は図３ｃに「Ｂ」及び「Ｃ」で示されている。これに対して図２ｃと図３ｃとの比較から明らかなように、吸込み能力を改善するために、少なくとも１つの接続管路の吐出側の開口の配置形式は、上死点において連接棒旋回平面に対して垂直に方向付けられた中心線Ｌから、有利には約＋４５°だけ、ポンプ室の所定領域に向かって回転されてよく、この所定領域においては該ポンプ室に配設されたダイヤフラムは、１つのポンプサイクル中に最初に湾曲しながら転動する。そして、少なくとも、圧送方向において第２のポンプ段のポンプ室において、吸込み圧を改善するために、少なくとも１つの接続管路の吸込み側の開口が回転されると、もしくは吸込み能力を改善するために少なくとも、圧送方向において第１のポンプ段のポンプ室において、吐出側の開口が回転されると、所望の利点を得ることができる。
【００３４】
これに対して、図１、図２、図５ｃ、図５ｄ、図７、図８、図９及び図１０に示されたポンプ構成１０は、その吸込み圧又はその吸込み能力に関して最適化されたポンプ特性によって傑出している。
【００３５】
吸込み圧を改善するために、図１、図５ｃ、図７、図９及び図１０に示されたポンプ構成では、少なくとも１つの接続管路８，９，１１の吸込み側の開口は、ポンプ室の所定領域に配置されているか又はこの所定領域の近傍に配置されていて、この所定領域においては、該ポンプ室に配設されたダイヤフラムは、１つのポンプサイクル中に最初に湾曲しながら転動する。つまり吸込み側の開口１２は、駆動軸の回転軸線を含むポンプ長手方向中心平面から有利には約４５°だけ、ポンプ室２，３，４の所定領域に向かってずらされていて、これによってポンプ室２，３，４の所定の半球領域内に配置されており、この所定の半球領域においては、該ポンプ室に向けられたダイヤフラムは１つのポンプサイクル中に最初に湾曲しながら転動し、ダイヤフラムの転動した部分は、吸込み開始に際してポンプ室の壁から最初に離れる。
【００３６】
つまり図示された多段式のダイヤフラムポンプの並列的なポンプ運転から直列的なポンプ運転への切換えは、後続のポンプ段における吸込み圧が、先行するポンプ段における吐出圧よりも低い場合に、実現される。この効果を得ることができるようにするために、連接棒に配設されたクランク機構の、頂部と頂部との間のクランク角は、有利には１８０°だけずらされて配置されていなければならない。１つの接続管路８，９又は１１の小さな吸込み側の開口１２が連接棒旋回平面の近くに位置していればいるほど、すなわちシール室の側、つまり連接棒が上昇行程時に連接棒の傾転運動によって回転方向に変向される側において、連接棒旋回平面への接近によって、該連接棒旋回平面の近くに位置していればいるほど、吸込み圧は低くなる。次のポンプ段における最も低い吸込み圧は、少なくとも１つの接続８，９，１１の小さな吸込み側の開口が正確に連接棒旋回平面に位置している場合に、生じる。０ポイントと連接棒旋回平面との間における各位置は、該位置に固有の吸込み圧を生ぜしめる。このようにして、直列接続されたポンプの吸込み曲線への並列接続されたポンプの吸込み曲線の移行に対して影響を及ぼすことができる。この場合単に、ポンプ段２，３，４のうちの１つにおいて、吸込み側の開口１２の配置形式を前記方向に変化させるだけで、影響を及ぼすことが可能である。プロセスは第１のポンプ段１において始まり、次々と、後続のヘッド及びポンプ段２，３，４を介して続けられる。場合によっては、ポンプ段２，３，４を互いに接続する接続管路８，９，１１の吸込み側の開口１２の、連接棒旋回平面に向かう配置形式において、旋回角を種々異ならせることによっても、吸込み圧及び吸込み能力の曲線経過における移行範囲に影響を及ぼすことができる。
【００３７】
図２、図５ｄ及び図８に示されたポンプ構成では、代わりに吸込み能力を改善することが望まれている。そのために少なくとも１つのポンプ段１，２，３，４において、少なくとも１つの接続管路８，９，１１の吐出側の開口１３がポンプ室１，２，３，４の所定領域に配置されているか又はこの所定領域に接近させられており、この所定領域において、ポンプ室１，２，３，４に配設されたダイヤフラムは１つのポンプサイクル中に最初に湾曲しながら転動する。つまり吐出側の開口１３はポンプ長手方向中心平面から有利には約４５°だけポンプ室の所定領域に向かってずらされていて、これによってポンプ室の所定の半球領域に配置されており、この所定の半球領域において該ポンプ室に配設されたダイヤフラムは１つのポンプサイクル中に最初に湾曲しながら転動し、ダイヤフラムの転動した部分は、吐出の開始に際してポンプ室の壁に最初に接近する。
【００３８】
図４には、図１、図５ｃ、図７、図９及び図１０に示されたポンプ構成及び図２、図５ｄ及び図８に示されたポンプ構成における吸込み圧及び吸込み能力の曲線経過も示されている。図１、図５ｃ、図７、図９及び図１０に示されたポンプ構成の「−４５°／＋４５°」で示された曲線経過が、改善された、つまり付加的に減じられた吸込み圧によって傑出しているのに対して、図２、図５ｄ及び図８に示されたポンプ構成の「＋４５°／−４５°」で示された曲線経過は、改善された吸込み能力を有している。
【００３９】
図１、図２、図３、図５ｃ、図５ｄ、図７、図８、図９及び図１０の比較から明らかなように、少なくとも１つの接続管路８，９，１１の吐出側もしくは吸込み側の開口１２，１３と、流体入口６に設けられた吸込み弁とは、連接棒旋回平面に対して垂直に延びる線上にほぼ配置されている。
【００４０】
図示のダイヤフラム吸込みポンプ１０，１００は真空ポンプとしてしばしば、湿った蒸気を排出するためにも使用することができる。不都合な圧力状態及び温度状態ではしかしながら、最後の及び先行するポンプ段２，３，４において凝縮水の発生することがある。ダイヤフラム吸込みポンプ１０，１００の並列運転において、最大の最終圧は通常、凝縮水の気化圧よりも高い。従って凝縮水は排気過程に対して影響を及ぼさない。しかしながらこのようなダイヤフラム吸込みポンプの直列運転では、ポンプの最終圧はしばしば凝縮水の気化ポイント（Verdampfungspunkt）を下回っているので、凝縮水の戻り膨張（Rueckexpansion）に基づいて最終圧に達し得ない。
【００４１】
図６〜図１０に示されたポンプ構成では少なくとも１つの接続管路８，９，１１が、特に後続のポンプ室２，３，４の間に降下する管路経過を備えており、そのために接続管路８，９，１１の流入側の管路区分は流出側の管路区分に比べて高い位置に配置されている。少なくとも１つの、特に後続のポンプ室２，３，４の間に設けられた接続管路８，９，１１の、このような降下する配置形式によって、後続のポンプ室において場合によっては発生する凝縮水の吹出しもしくは排出（Ausblasen）が容易になり、図示されたダイヤフラム吸込みポンプの、吸込み能力に関するポンプ特性が、さらに付加的に促進される。この場合凝縮水は通常大気圧の近傍において、ひいては多くの場合、多段のダイヤフラム吸込みポンプの直列接続されたポンプ室の最後の３つのポンプ段において発生する。図示されたダイヤフラム吸込みポンプは、常に場合によっては生じる凝縮水が作業ガス自体によって吹き出されるにもかかわらず、連続的な排気プロセスによって傑出している。図９と図１０との比較から明らかなように、吸込み圧に関する吸込み曲線を、ポンプ室１，２，３，４に設けられた接続管路８，９，１１の開口のずらされた配置形式を用いた切換え圧の変化によって、最適化しようとするならば、ポンプハウジングの両側に設けられたヘッドに位置する、接続管路８，９，１１の吸込み側の開口１２は、連接棒旋回平面に向かって配置され、かつ連接棒が上昇行程時に傾転運動によって回転方向に変位されるヘッドの側に配置されねばならない。これによって第２のポンプ段２には吸込み側の開口１２は駆動軸線の上方に位置し、これに対して第３のポンプ段３の吐出側の開口は軸線の下に位置することができ、その結果このような対向式ポンプの横置き型の配置形式において、降下する接続管路が得られる。
【００４２】
それに対して上に述べた対向式ポンプは、図６〜図８に示されているように、縦置き型の配置形式で運転されるので、第２のポンプ段２と第３のポンプ段３との間における接続管路９は水平に配置されており、これに対して第３のポンプ段３と第４のポンプ段４との間における接続管路１１は降下するように配置されている。このような場合には、第２のポンプ段２に設けられた接続管路の吸込み側の開口１２がクランク軸線の上に配置され、かつ／又は第３のポンプ段３に設けられた接続管路の吐出側の開口１３がクランク軸線の下に配置されているような実施形態が有利である。
【００４３】
図１１に略示されているように、比較的小さく形成された逆止弁の間における接続管路８，９，１１の横断面ｄは、その中で発生するガス速度が凝縮水の排出のために十分であるように設計されることが望ましい。図示されたポンプ構成の接続管路は従って管路直径ｄを有しており、この管路直径ｄは、吐出弁又は吸込み弁に通じる吐出管路又は吸込み管路の管路内径横断面Ｄの半分と同じか又はそれよりも小さい。このように構成されていることによって、接続管路８，９，１１の降下する又は水平な配置形式において、最低の有効ガス速度が得られる。
【符号の説明】
【００４４】
１，２，３，４  室、  ６  流体入口、  ７  流体出口、  ８，９，１１  接続管路、  １０  ダイヤフラム吸込みポンプ、  １２，１３  開口、  １００  ダイヤフラム吸込みポンプ、  ｄ，Ｄ  接続管路の直径、  Ｌ  中心線
【図１ａ】
0005511966.tif 000002
【図１ｂ】
0005511966.tif 000003
【図１ｃ】
0005511966.tif 000004
【図２ａ】
0005511966.tif 000005
【図２ｂ】
0005511966.tif 000006
【図２ｃ】
0005511966.tif 000007
【図３ａ】
0005511966.tif 000008
【図３ｂ】
0005511966.tif 000009
【図３ｃ】
0005511966.tif 000010
【図４】
0005511966.tif 000011
【図５ａ】
0005511966.tif 000012
【図５ｂ】
0005511966.tif 000013
【図５ｃ】
0005511966.tif 000014
【図５ｄ】
0005511966.tif 000015
【図５ｅ】
0005511966.tif 000016
【図６】
0005511966.tif 000017
【図７】
0005511966.tif 000018
【図８】
0005511966.tif 000019
【図９】
0005511966.tif 000020
【図１０】
0005511966.tif 000021
【図１１】
0005511966.tif 000022