(57)【要約】【課題】負圧時に安定しているだけでなく、大きな圧力で荷重を加えることもできる弾性的な圧送部材を備えた往復式の容積型ポンプを提供する。【解決手段】外側のまたは縁側の挟着部５と内側の硬質部材３との間の弾性的な中間領域６が、硬質部材３と、該硬質部材３に半径方向で隣り合った挟着・支持部材７との、互いに向かい合った縁部の間の最小の自由幅ａの少なくとも０．３倍の厚さｈ１を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性的な圧送部材（２）と、該圧送部材（２）の中心に作用する内側の剛性的な駆動部材（３）または硬質部材と、該駆動部材（３）の作用部に対してさらに半径方向外側に配置された弾性的な中間領域（６）と、弾性的な圧送部材（２）のための縁側のまたは外側の挟着部（５）とを備えた往復式の容積型ポンプにおいて、
外側のまたは縁側の挟着部（５）と内側の硬質部材（３）との間の弾性的な中間領域（６）が、硬質部材（３）と、該硬質部材（３）に半径方向で隣り合った挟着・支持部材（７）との、互いに向かい合った縁部の間の最小の自由幅（ａ）の少なくとも０．３倍の厚さ（ｈ１）を有していることを特徴とする、往復式の容積型ポンプ。
【請求項２】
外側の縁側の挟着部（５）と内側の硬質部材（３）との間の弾性的な中間領域（６）が、最小の自由幅（ａ）の０．５倍よりも大きい厚さ（ｈ１）を有している、請求項１記載の容積型ポンプ。
【請求項３】
内側の剛性的な駆動部材（３）が、弾性的な中間領域（６）または圧送部材（２）に材料接続的に、たとえば加硫によって結合されている、請求項１または２記載の容積型ポンプ。
【請求項４】
内側の剛性的な駆動部材（３）の、圧送部材（２）の弾性的な部分に結合された軸方向の長さ（ｈ５）が、最小の自由幅（ａ）の少なくとも０．７倍の大きさに寸法設定されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項５】
内側の剛性的な駆動部材（３）の、圧送部材（２）の弾性的な部分（６）に結合された軸方向の長さ（ｈ５）が、最小の自由幅（ａ）の少なくとも１．５倍の大きさに寸法設定されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項６】
圧送部材（２）の流体側の表面が、凹状に成形されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項７】
圧送部材（２）の凹状の形状が、応力なしの状態において、凹設された範囲全体の直径（Ｄｋ）に対する最大の深さ（ｈ４）の比が少なくとも５／１００である凹設比を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項８】
圧送部材（２）の応力なしの状態からの変位量が、作業室（８）に向かって上向きには少なくとも２／３であり、作業室（８）から離れる方向で下向きには最大１／３である、請求項１から７までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項９】
剛性的な駆動部材（３）の、弾性的な部分（６）に結合された高さ（ｈ５）が、剛性的な駆動部材（３）の直径の少なくとも０．５倍を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項１０】
圧送部材（２）が、付加的な保護層（９）を有しており、該保護層（９）が、好ましくは圧送部材（２）の保護層以外の部分よりも薄く形成されていて、弾性的な材料よりも高い耐化学薬品性を有していて、たとえばポリテトラフルオロエチレンから成っている、請求項１から９までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項１１】
保護層（９）までのまたはダイヤフラムの表面または圧送部材（２）の表面までの剛性的な駆動部材（３）の上方のエラストマ層厚さ（ｈ３）が、剛性的な駆動部材（３）の最大の直径の０．１５倍よりも小さく寸法設定されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項１２】
圧送部材（２）が、縁側の外側の支持部または支持部材（７）を有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項１３】
外側の支持部または支持部材（７）が、流体圧により負荷がかけられる直径（Ｄ４）よりも小さい内径（Ｄ３）を有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項１４】
弾性的な中間領域（６）の輪郭が、下死点の状態では、５０°よりも小さい接線方向角（α）を伴って外側の支持部または支持部材（７）に載置している、請求項１から１３までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項１５】
外側の支持部（７）が、少なくとも圧送部材（２）に向けられた領域に、たとえばＰＴＦＥまたは二硫化モリブデンから成る、滑り摩擦を最小限に抑えるための滑り被覆層を有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項１６】
外側の支持部（７）が、弾性的な中間層の材料または弾性的な圧送部材（２）の材料と共に、たとえばＰＴＦＥまたは二硫化モリブデンの添加によって最小限に抑えられた滑り摩擦を有する材料から形成されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項１７】
外側の支持部（７）が、良熱伝導性を有する材料、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項１８】
弾性的な中間層の材料または弾性的な圧送部材（２）の材料が、加硫されたエラストマまたは熱可塑性のエラストマ、たとえばポリウレタンである、請求項１から１７までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項１９】
支持部材（７）が、外側の剛性的なリングとして形成されており、圧送部材（２）の弾性的な中間領域（６）が、縁側の外側の剛性的なリングに、特に材料接続的に、たとえば加硫によって結合されている、請求項１から１８までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項２０】
支持部材（７）の最大の高さ（ｈ６）が、弾性的な中間領域（６）の厚さ（ｈ１）よりも大きく寸法設定されている、請求項１から１９までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項２１】
支持部材（７）と保護層（９）との間の層厚さ（ｈ７）が、剛性的な駆動部材（３）の最大の直径（Ｄ）の０．１５倍よりも小さく寸法設定されていて、弾性的な中間領域（６）の厚さ（ｈ１）の０．１５倍よりも小さく寸法設定されている、請求項１から２０までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項２２】
支持部材（７）と保護層（９）もしくはダイヤフラム表面との間の最小の層厚さ（ｈ７）が、弾性的な中間領域（６）の厚さ（ｈ１）の０．３倍よりも小さく寸法設定されている、請求項１から２１までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項２３】
コネクティングロッド（４）に、圧送部材（２）のための内側の別の支持部（１０）が設けられており、該別の支持部（１０）に、弾性的な中間領域（６）が、少なくとも作業室（８）の方向への圧送部材（２）の最大の変位時に載置している、請求項１から２２までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項２４】
別の支持部（１０）が、駆動部材（３）の直径（Ｄ）と外側の支持部（７）の内径（Ｄ６）との総和の半分よりは大きいものの、外側の支持部（７）の内径（Ｄ６）よりは小さい外径（Ｄ５）を有している、請求項１から２３までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【請求項２５】
少なくとも圧送部材（２）の、作業室（８）と反対の側の面が、滑り摩擦を減少させるかまたは最小限に抑えるための滑り被覆層を有している、請求項１から２４までのいずれか１項記載の容積型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性的な圧送部材と、該圧送部材の中心に作用する内側の剛性的な駆動部材または硬質部材と、該駆動部材の作用部に対してさらに半径方向外側に配置された弾性的な中間領域と、弾性的な圧送部材のための縁側のまたは外側の挟着部とを備えた往復式の容積型ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような容積型ポンプは、特にガスおよび液体を圧送するためのダイヤフラムポンプとして、たとえば独国特許出願公開第１０２０１０００９６７０号明細書に基づき公知である。この公知の容積型ポンプでは、一般的に作業ダイヤフラムとして形成された圧送部材が、たとえば電動モータと偏心駆動装置とによって上下運動させられる。このようなポンプは、たとえば、１つには、真空を発生させるために使用され、もう１つには、ガスまたは液体を比較的低い圧力で圧送するために使用される。
【０００３】
圧送部材またはダイヤフラムは、典型的には、その中心の領域に硬質部材（鋼製部材）を備えている。この硬質部材には、コネクティングロッドまたは別の昇降駆動装置、たとえば昇降運動のためのリニアソレノイドが作用する。また、硬質部材は圧送部材の中心を安定化させている。ダイヤフラムは外側の縁部で両ハウジング部材の間に挟み込まれた状態で緊締されていて、つまり、挟着されていて、作業室を密封している。両ハウジング部材の間には、圧送部材もしくはダイヤフラムのほぼ環状の可動の領域が設けられている。この可動の領域は、１つには、弾性変形によって昇降運動を可能にし、また、圧送部材の中心の領域と外側の縁部とを橋渡しすることができ、もう１つには、作業室内の圧力荷重に耐えている。通常、圧送部材の材料には、可動の領域において、運転圧に関連して引張・曲げ応力が作用する。すなわち、最大限に可能な運転圧は、可動の領域におけるダイヤフラム材料の耐荷量によって制限される。
【０００４】
ダイヤフラムの外側の挟着部または緊締部では、ダイヤフラムが、１つには、密封のために緊締されなければならず、もう１つには、引張・曲げ応力が滑りを招くことを阻止するために位置固定されなければならない。この位置固定は、特にＰＴＦＥによる被覆時には、この材料の小さな滑り摩擦係数に基づき困難となる。しかしながら、この材料は、化学的な耐性のため有利である。さらに、挟着領域と可動の領域との間に設けられた、所定の曲率半径を有する移行部の領域には、材料における付加的な曲げ応力、捲れおよび、場合によっては、滑りが生じ、このことは、材料摩耗、亀裂および早期の故障を引き起こしてしまう。
【０００５】
独国特許第２７１３５９９号明細書に基づき、ダイヤフラムポンプのダイヤフラムが公知である。この公知のダイヤフラムは、昇降変位時にダイヤフラムの材料に伸長が不要となるようにするために、内側から外側への延び、特に弾性的な中間領域において波形に成形されている。これによって、寿命を高めることができ、ダイヤフラムをより容易に運動させることができる。しかしながら、このダイヤフラムの幾何学形状は、負圧を発生させるためだけにしか適していない。このようなダイヤフラムは、正圧が少ない場合には安定しておらず、波の領域で変位させられるかもしくは座屈させられ、これによって、ポンプの圧送性能が落ち込んでしまう。
【０００６】
平形のダイヤフラムもしくは肉薄の可動のゾーンを備えたダイヤフラムにおいて、可動のゾーンから、一方では、外周における挟着箇所への移行領域に、他方では、中心に設けられた硬質の部材への移行領域に、局所的な大きな曲げ応力が生じることが実際に知られている。この曲げ応力は、亀裂形成およびダイヤフラムの寿命の減少を招いてしまう。
【０００７】
独国特許第１０２２７１９３号明細書には、ダイヤフラムの、各往復運動によって反転させられる可動の領域に、付加的な曲げ応力と伸長とが生じることが記載されている。この曲げ応力と伸長とによって、特にＰＴＦＥ層に損傷が与えられる。これによって、ダイヤフラムの寿命が制限される。この問題を解決するために、引用した同明細書では、表面に設けられた複数の突起が提案されている、しかしながら、これは、流体圧がより高い場合でも材料に過負荷をかけないようにし、それにもかかわらず、大きな寿命を達成するために、弾性的な圧送部材もしくはダイヤフラムがどのように形成されなければならないのかという解決手段を示していない。突起を用いても、反転部の領域では、大きな曲げ応力と、流体圧に基づき付加的に大きな引張応力とが、ダイヤフラム材料に生じてしまう。この場合には、突起構造によって容積型ポンプの隙間容積がより大きくなり、ひいては、特に吸込みのために必要となるはずの圧縮をほんの僅かしか達成することができないということも不利である。
【０００８】
往復式の容積型ポンプでは、作業室内に、吸込みの間には負圧を可能にし、吐出しの間には、ポンプの出口側の管路に加えられる背圧に等しい正圧を可能にするという問題がある。１つの目標は、ポンプが可能な限り大きな背圧に抗して作業することができるようにすることである。その際、圧送部材に過負荷がかけられてはならず、圧送性能が、背圧に左右されずに可能な限り一定であり続けることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１０００９６７０号明細書
【特許文献２】独国特許第２７１３５９９号明細書
【特許文献３】独国特許第１０２２７１９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の課題は、負圧時に安定しているだけでなく、大きな圧力で荷重を加えることもできる弾性的な圧送部材を備えた往復式の容積型ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題を解決するために、本発明に係る容積型ポンプでは、外側のまたは縁側の挟着部と内側の硬質部材との間の弾性的な中間領域が、硬質部材と、該硬質部材に半径方向で隣り合った挟着・支持部材との、互いに向かい合った縁部の間の最小の自由幅の少なくとも０．３倍の厚さを有している。
【００１２】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、外側の縁側の挟着部と内側の硬質部材との間の弾性的な中間領域が、最小の自由幅の０．５倍よりも大きい厚さを有している。
【００１３】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、内側の剛性的な駆動部材が、弾性的な中間領域または圧送部材に材料接続的に、たとえば加硫によって結合されている。
【００１４】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、内側の剛性的な駆動部材の、圧送部材の弾性的な部分に結合された軸方向の長さが、最小の自由幅の少なくとも０．７倍の大きさに寸法設定されている。
【００１５】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、内側の剛性的な駆動部材の、圧送部材の弾性的な部分に結合された軸方向の長さが、最小の自由幅の少なくとも１．５倍の大きさに寸法設定されている。
【００１６】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、圧送部材の流体側の表面が、凹状に成形されている。
【００１７】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、圧送部材の凹状の形状が、応力なしの状態において、凹設された範囲全体の直径に対する最大の深さの比が少なくとも５／１００である凹設比を有している。
【００１８】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、圧送部材の応力なしの状態からの変位量が、作業室に向かって上向きには少なくとも２／３であり、作業室から離れる方向で下向きには最大１／３である。
【００１９】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、剛性的な駆動部材の、弾性的な部分に結合された高さが、剛性的な駆動部材の直径の少なくとも０．５倍を有している。
【００２０】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、圧送部材が、付加的な保護層を有しており、該保護層が、好ましくは圧送部材の保護層以外の部分よりも薄く形成されていて、弾性的な材料よりも高い耐化学薬品性を有していて、たとえばポリテトラフルオロエチレンから成っている。
【００２１】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、保護層までのまたはダイヤフラムの表面または圧送部材の表面までの剛性的な駆動部材の上方のエラストマ層厚さが、剛性的な駆動部材の最大の直径の０．１５倍よりも小さく寸法設定されている。
【００２２】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、圧送部材が、縁側の外側の支持部または支持部材を有している。
【００２３】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、外側の支持部または支持部材が、流体圧により負荷がかけられる直径よりも小さい内径を有している。
【００２４】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、弾性的な中間領域の輪郭が、下死点の状態では、５０°よりも小さい接線方向角を伴って外側の支持部または支持部材に載置している。
【００２５】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、外側の支持部が、少なくとも圧送部材に向けられた領域に、たとえばＰＴＦＥまたは二硫化モリブデンから成る、滑り摩擦を最小限に抑えるための滑り被覆層を有している。
【００２６】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、外側の支持部が、弾性的な中間層の材料または弾性的な圧送部材の材料と共に、たとえばＰＴＦＥまたは二硫化モリブデンの添加によって最小限に抑えられた滑り摩擦を有する材料から形成されている。
【００２７】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、外側の支持部が、良熱伝導性を有する材料、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている。
【００２８】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、弾性的な中間層の材料または弾性的な圧送部材の材料が、加硫されたエラストマまたは熱可塑性のエラストマ、たとえばポリウレタンである。
【００２９】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、支持部材が、外側の剛性的なリングとして形成されており、圧送部材の弾性的な中間領域が、縁側の外側の剛性的なリングに、特に材料接続的に、たとえば加硫によって結合されている。
【００３０】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、支持部材の最大の高さが、弾性的な中間領域の厚さよりも大きく寸法設定されている。
【００３１】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、支持部材と保護層との間の層厚さが、剛性的な駆動部材の最大の直径の０．１５倍よりも小さく寸法設定されていて、弾性的な中間領域の厚さの０．１５倍よりも小さく寸法設定されている。
【００３２】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、支持部材と保護層もしくはダイヤフラム表面との間の最小の層厚さが、弾性的な中間領域の厚さの０．３倍よりも小さく寸法設定されている。
【００３３】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、コネクティングロッドに、圧送部材のための内側の別の支持部が設けられており、該別の支持部に、弾性的な中間領域が、少なくとも作業室の方向への圧送部材の最大の変位時に載置している。
【００３４】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、別の支持部が、駆動部材の直径と外側の支持部の内径との総和の半分よりは大きいものの、外側の支持部の内径よりは小さい外径を有している。
【００３５】
本発明に係る容積型ポンプの好ましい態様では、少なくとも圧送部材の、作業室と反対の側の面が、滑り摩擦を減少させるかまたは最小限に抑えるための滑り被覆層を有している。
【発明の効果】
【００３６】
前述した課題を解決するために、弾性的な圧送部材を備えた冒頭で定義した往復式の容積型ポンプは、外側のまたは縁側の挟着部と内側の硬質部材との間の弾性的な中間領域が、硬質部材と、この硬質部材に半径方向で隣り合った挟着・支持部材との、互いに向かい合った縁部の間の最小の自由幅の少なくとも０．３倍の厚さを有していることを特徴としている。これによって、エラストマがほとんど引張・曲げ応力を受けず、しかしながら、流体圧の荷重はスラスト応力を伴って硬質部材または駆動部材に伝達されるように、弾性的な圧送部材もしくはダイヤフラムの幾何学形状が形成される。本発明によるこの手段によって、エラストマが往復運動により主に圧縮され、しかしながら、ほとんど伸長させられないようになっている。これによって、寿命を相応に引き延ばすことができる。
【００３７】
寿命を改善するための別の手段では、外側の縁側の挟着部と内側の硬質部材との間の弾性的な中間領域が、前もって定義したような最小の自由幅の少なくとも０．５倍の厚さを有していてよい。相応して、このより大きな厚さに基づき、耐荷量がより大きくなる。
【００３８】
内側の剛性的な駆動部材または硬質部材は、弾性的な中間領域に材料接続的に、たとえば加硫によって結合されていてよい。相応して、駆動部材から力を圧送部材に良好に伝達することができる。
【００３９】
内側の剛性的な駆動部材または硬質部材の、圧送部材の弾性的な部分に結合された軸方向の長さは、最小の自由幅の少なくとも０．７倍の大きさに寸法設定されていてよい。これによって、良好な可動性と高い寿命とを有する幾何学形状が得られる。
【００４０】
内側の剛性的な駆動部材の、圧送部材の弾性的な部分に結合された軸方向の長さは、最小の自由幅の少なくとも１．５倍の大きさに寸法設定されていてよい。これによって、駆動部材と圧送部材との間の結合が強化される。この態様によれば、圧送部材は、駆動部材との結合のために、相応に大きく寸法設定された凹部を有していてよい。この凹部は、提供された量だけ駆動部材に被さっていて、この駆動部材を把持するように取り囲んでいる。
【００４１】
圧送部材の流体側の表面は、凹状に成形されていてよい。すなわち、休止位置では、圧送部材が凹状に窪められている。この窪みはポンプの圧送室に含まれている。
【００４２】
圧送部材の凹状の形状が、応力なしの状態において、凹設された範囲全体の直径に対する最大の深さの比が少なくとも５／１００である凹設比を有していると好適である。
【００４３】
容積型ポンプの十分な性能と同時に弾性的な圧送部材の高い寿命のためには、圧送部材の応力なしの状態からの変位量が、作業室に向かっては少なくとも２／３であり、作業室から離れる方向では最大１／３であると好適である。すなわち、ダイヤフラムまたは圧送部材がその総変位量に対して、作業室に向かって上向きには２／３だけ変位することができ、作業室から離れる方向で下向きには１／３だけ変位することができ、その寸法に関して変位可能であってよい。
【００４４】
圧送部材と駆動部材との固定に関して、剛性的な駆動部材の、弾性的な部分に結合された高さまたは係合深さが、剛性的な駆動部材の直径の少なくとも０．５倍を有していると好適である。
【００４５】
圧送部材が、付加的な保護層を有しており、この保護層は、好ましくは圧送部材の保護層以外の部分よりも薄く形成されていて、弾性的な材料よりも高い耐化学薬品性を有していて、たとえばポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥから成っていてよい。
【００４６】
圧送部材の良好な可動性と同時に高い寿命のためには、保護層までのまたはダイヤフラムの表面または圧送部材の表面までの剛性的な駆動部材の上方のエラストマ層厚さが、剛性的な駆動部材の最大の直径の０．１５倍よりも小さく寸法設定されていると有利である。すなわち、駆動部材の領域では、ダイヤフラムもしくは弾性的な圧送部材を比較的肉薄に形成することができ、この領域から、好適には円弧状の領域を介して、より肉厚の弾性的な中間領域に移行することができる。
【００４７】
弾性的な圧送部材の運動および運動の制限のためには、圧送部材が、縁側の外側の支持部を有していると特に好適であると共に有利である。この外側の支持部は同時に、主として、弾性的な中間領域を外側に向かっては制限しているものの、特にポンプ室内への圧送部材の運動時には、ポンプ室から離れる方向への運動自由度よりも幾分大きな運動自由度を許容している。
【００４８】
１つの改良態様では、たとえば環状の支持部材として形成されていてよい外側の支持部が、流体圧により負荷がかけられるポンプ室内の直径よりも小さい内径を有していてよい。したがって、特に圧送部材に圧力が加えられた場合に、この圧送部材がその挟着領域に隣接しても支持される。
【００４９】
圧送部材の良好な支持にもかかわらず、十分な可動性のためには、弾性的な中間領域の輪郭が、下死点の状態では、つまり、最大の変位時には、５０°よりも小さい接線方向角を伴って外側の支持部に、この支持部の、好ましくは円弧状の輪郭で載置していると好適である。
【００５０】
外側の支持部は、たとえばＰＴＦＥまたは二硫化モリブデンから成る、滑り摩擦を減少させるための滑り被覆層を有していてよい。
【００５１】
１つの変更態様または付加的な手段では、外側の支持部が、弾性的な中間層の材料または弾性的な圧送部材の材料と共に、たとえばＰＴＦＥまたは二硫化モリブデンの添加によって減少させられた滑り摩擦を有する材料から形成されている。
【００５２】
外側の支持部は、良熱伝導性を有する材料、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されていてよい。したがって、支持部が冷却体、つまり、ヒートシンクとしても作用することができる。
【００５３】
弾性的な中間層の材料または弾性的な圧送部材の材料は、加硫されたエラストマまたは熱可塑性のエラストマ、たとえばポリウレタンであってよい。
【００５４】
本発明に係る容積型ポンプの好適な態様では、支持部材が、半径方向外側の剛性的なリングとして形成されており、圧送部材の弾性的な中間領域が、縁側の外側の剛性的なリングに、特に材料接続的に、たとえば加硫によって結合されていてよい。これによって、特に圧送部材の半径方向外側の縁領域が、全ての変位位置において調和した固定を獲得し、外側で環状に全周にわたって延びる支持部材と、圧送部材との間の相対運動が回避される。
【００５５】
環状の支持部材の最大の高さが、弾性的な中間領域の厚さよりも大きく寸法設定されていると好適である。環状の支持部材は、圧送部材に対して相対的に下方に相応に十分に達していて、弾性的な中間領域を画定するために役立つ。
【００５６】
支持部材と、圧送部材に配置された保護層との間の圧送部材の最外の縁領域の層厚さは、剛性的な駆動部材の最大の直径の０．１５倍よりも小さく寸法設定されていて、弾性的な中間領域の厚さの０．１５倍よりも小さく寸法設定されていてよい。このことは、支持部材の上方での圧送部材の、使用位置で緊締されているかまたは挟着されている外側の縁部の好適な寸法を示している。同時に保護層の比較的少ない厚さによって、この縁領域でも容積型ポンプ全体の構造高さを制限することができる。
【００５７】
支持部材と保護層もしくはダイヤフラム表面、すなわち、圧送部材の表面との間の圧送部材の縁領域における最小の層厚さが、弾性的な中間領域の厚さの０．３倍よりも小さく寸法設定されていると好適である。
【００５８】
本発明に係る容積型ポンプの別の好適な態様では、すでに前述した支持部材に対して付加的に、コネクティングロッドに、圧送部材のための内側の別の支持部が設けられており、この別の支持部に、弾性的な中間領域が、少なくとも作業室の方向への圧送部材の最大の変位時に載置していてよい。すなわち、内側の別の支持部は、弾性的な圧送部材の、半径方向外側で全周にわたって延びる第１の環状の支持部材と同じ側に位置していて、圧送部材を意図的にかつ規定的に作業室内に変位させ、そこで、圧送部材に作用する加圧力をコネクティングロッドに導き入れることに貢献している。
【００５９】
別の支持部は、駆動部材の直径と外側の支持部の内径との総和の半分よりは大きいものの、外側の支持部の内径よりは小さい外径を有していてよい。このような寸法状況によって、弾性的な中間領域が、特に作業室から離れる方向への変形時に十分なサイズを有しているだけでなく、逆方向への変位時にも、本発明により比較的少ない変形に対して、まだ十分に自由度を保っていることが確保される。同時に、作業室内への変位時には、圧送部材の弾性的な中間領域でも良好な支持が達成される。
【００６０】
圧送部材の効率ならびに摩耗に対しても好適な付加的な手段では、少なくとも圧送部材の、作業室と反対の側の面が、滑り摩擦を減少させるかまたは最小限に抑えるための滑り被覆層を有していてよい。これによって、圧送部材の下面に対する内側の支持部の相対運動時にこの内側の支持部により生じる相対的な摩擦運動が、圧送部材の摩耗の方向でほとんど影響を与えないかまたは全く影響を与えないようになっている。このことは、外側の支持部材が圧送部材に材料接続的に結合されておらず、圧送部材の変形時にある程度の相対運動を発生させる場合にも同様に当てはめることができる。
【００６１】
特に前述した個々のまたは複数の特徴および手段を組み合わせると、弾性的な圧送部材の可動の領域のうち、圧力荷重が、特にスラスト荷重によって圧送部材の中心で硬質部材に伝達される圧送部材を備えた容積型ポンプが得られる。ダイヤフラム材料におけるスラスト荷重は一定のまま、厚さのサイズに応じて、より大きな運転圧を受け止めることもできる。凹状の表面によって、上方への変位時には、表面または表面に配置された保護層、たとえばＰＴＦＥ層が圧力荷重しか受けず、したがって、引裂きの危険にさらされていない。中心の駆動部材または硬質部材の上方の層厚さは僅かであり、たとえば１．５ｍｍ未満に設定されていてよいので、圧力荷重下でのゴムまたはエラストマの「横逃げ」も減少させられているかまたは阻止されている。
【００６２】
本発明では、エラストマがほとんど引張・曲げ応力を受けず、しかしながら、流体圧の荷重はスラスト応力を伴って駆動部材または硬質部材に伝達することができるように、特に圧送部材、圧送部材の支持部および硬質部材の幾何学形状を形成することができる。圧送部材のエラストマは往復運動によって主に圧縮され、ほとんど伸長させられないようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】弾性的な圧送部材を備えた本発明に係る容積型ポンプを応力除去された位置で示す縦断面図である。
【図２】容積型ポンプの内部に設けられた、挟着部および作用部材（駆動部材）の作用部を備えた弾性的な圧送部材の領域と、駆動部材に対して半径方向に間隔を置いて配置された支持部材とを応力除去された位置で示す拡大図であり、この場合、圧送部材がその上面に付加的な薄い保護層を有している。
【図３】保護層なしの実施の形態を図２に相応して示す図であり、この場合、上下への圧送部材の可能な両変位量が二点鎖線で示してある。
【図４】変更された実施の形態を示す図であり、この実施の形態では、駆動部材にすぐ隣接して第２の支持部材もしくは支持部分が設けられており、この場合、圧送部材が保護層を有しており、上方に変位させられた位置が二点鎖線によって示してある。
【図５】上方に変位させられた圧送部材を備えた図４に示した実施の形態を示す図であり、この場合、駆動部材と第２の支持部分とが上方に運動させられており、図４に示した出発位置もしくは降下させられた位置と異なり、支持部分が圧送部材に下方から接触している。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。
【００６５】
以下の種々異なる実施の形態の説明では、構成が変更されている場合でも、機能的に同じ部材に同一の符号が付してある。
【００６６】
全体を符号１で示した、弾性的な圧送部材２を備えた往復式の容積型ポンプまたはダイヤフラムを備えたダイヤフラムポンプは、コネクティングロッド４によって公知の形式で上下運動することができる剛性的な駆動部材３または硬質部材を有している。
【００６７】
これによって、圧送部材２が上下運動させられる。このことは、図３には、互いに異なる位置の二点鎖線によって示してあり、図４および図５には、互いに異なる位置で示してある。
【００６８】
圧送部材２の縁領域５は、全ての実施の形態において、自体公知の形式で挟着されている。弾性的な圧送部材２では、挟着された縁領域５と、駆動部材３の作用部との間に弾性的な中間領域６が設けられている。この中間領域６は、上下への圧送部材２の異なる運動を可能にし、その際、変形させられる。
【００６９】
弾性的な中間領域６は、外側のまたは縁側の挟着部５と内側の駆動部材３との間に位置していて、この駆動部材３と挟着部５もしくは支持部材７との間の最小の自由幅の０．３倍よりも大きい横断厚さを有している。図２および図４には、自由幅ａがそれ自体際立たせて記入してある。圧送部材２の上記厚さも同じく同図に記入してあり、符号ｈ１として示してある。
【００７０】
本実施の形態では、厚さｈ１が、最小の自由幅ａの０．５倍よりも大きくさえ寸法設定されている。
【００７１】
剛性的な駆動部材または硬質部材３は、弾性的な中間領域６ひいては弾性的な圧送部材２に材料接続的に加硫によって結合されている。やや湾曲させられた硬質部材３が認められる。この硬質部材３はコネクティングロッド４に配置されていて、弾性的な圧送部材２と、この圧送部材２の弾性的な中間領域６とによって十分に把持するように取り囲まれており、これによって、良好な力伝達が可能となる。さらに、圧送部材２の、駆動部材３を取り囲む領域がコネクティングロッド４に支持されており、これによって、このコネクティングロッド４の力を、特にスラストの形態で上向きに圧送部材２へと良好に伝達することができる。
【００７２】
図２に示した、内側の剛性的な駆動部材３の軸方向の長さｈ５は、すでに述べた自由幅ａの約１．５倍に寸法設定されている。これによって、圧送動作により動的な荷重が加えられた場合にも、安定した固定状況が達成されている。
【００７３】
図１〜図４によれば、圧送部材２の、作業室８に向けられた流体側の表面が、圧送部材２の応力除去された位置でもしくは変位させられていない応力なしの状態で凹状に成形されていて、窪められている。このとき、この凹状の窪みの最深の箇所は、駆動部材３の中心の上方に配置されている。
【００７４】
圧送部材２の可能な変位位置を図３に認めることができ、更には、図４と図５とを比較して認めることができる。圧送部材２の応力なしの状態からの変位量は、作業室８内へ上向きには総変位量の約２／３であり、作業室８から離れる方向へ下向きには総変位量の約１／３である。すなわち、変位量のより大きな部分は、駆動部材３のスラスト方向で上向きに生じるようになっている。図２、図４および図５に認めることができるように、弾性的な圧送部材２は、比較的薄い付加的な保護層９を有していてよい。この保護層９は、圧送部材２の保護層以外の弾性的な材料よりも高い耐化学薬品性を有していて、たとえばポリテトラフルオロエチレンから成っている。
【００７５】
剛性的な駆動部材３の上方の弾性的な圧送部材２もしくは弾性的な圧送部材２全体の弾性的な材料の層厚さｈ３は、剛性的な駆動部材３の直径Ｄの０．１５倍よりも小さく寸法設定されており、これによって、駆動部材３の運動時にこの箇所で圧送部材２の材料に比較的少ない変形量を見込むことができる。
【００７６】
図１〜図３に示した実施の形態では、挟着領域５に、全周にわたって延びる支持部材７が設けられており、この支持部材７の内側の湾曲させられた面に対して相対的に、弾性的な圧送部材２の弾性的な中間領域６が運動することができ、下降運動時に相応に支持されるのに対して、図４および図５に示した実施の形態では、駆動部材または硬質部材３の近くで、この硬質部材３に隣接して、コネクティングロッド４にも別の支持部１０が設けられている。この支持部１０は圧送部材２を、図５に示した上側の位置で付加的に支持していて、安定化させている。
【００７７】
さらに述べておくと、外側の支持部７は、良熱伝導性の材料、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金から成っていてよく、これによって、冷却体、つまり、ヒートシンクとして作用する。
【００７８】
さらに、図３に認められるように、弾性的な圧送部材２、特に弾性的な圧送部材２の弾性的な中間領域６はその運動時に、外側で全周にわたって延びる外側の剛性的なリングとして形成された支持部材７に部分的に載置しているものの、作業室８内への運動時には支持部材７から部分的に持ち上げられる。これに対して、このことに関して変更された図４および図５に示した実施の形態では、圧送部材２の弾性的な中間領域６が、縁側の外側の剛性的なリングまたは支持部材７に材料接続的に、たとえば加硫によって結合されているので、この箇所では、圧送部材２の、作業室８と反対の側の下面と、支持部材７との間の相対運動が阻止されるかまたは回避されるようになっている。
【００７９】
同じく図４に認めることができるように、支持部材７の最大の高さｈ６は、弾性的な中間領域６の厚さｈ１よりも大きく寸法設定されているので、支持部材７は軸方向で弾性的な中間領域６よりも下方に達している。この下方に達した領域は、圧送部材２もしくは弾性的な中間領域６に設けられた環状延長部１１によって被せられていて、内側で覆われていてよい。これによって、弾性的な中間領域６ひいては圧送部材２の支持が改善され、容積型ポンプ１の内部での圧送部材２の位置決めが全体的に改善される。
【００８０】
圧送部材２が固定、挟着、緊締かつ／または、場合によっては形状接続的に保持されてもいる縁領域５でも、図４および図５に示した実施の形態では、特に好適な寸法状況が設定されている。支持部材７と、圧送部材２に設けられた保護層９との間の層厚さｈ７は、剛性的な駆動部材３の最大の直径Ｄの０．５倍よりも小さく寸法設定することができ、弾性的な中間領域６の厚さｈ１の０．１５倍よりも小さく寸法設定することができる。このことは、環状の支持部材７による圧送部材２の、比較的大きな面積での支持によって可能となる。支持部材７は外側の挟着領域５から、横断面図で見て下方に湾曲させられて延びており、これによって、圧送部材２の厚さが内側に向かって、弾性的な中間領域６に移行するにつれて増加している。
【００８１】
支持部材７と保護層９もしくはダイヤフラム表面、すなわち、圧送部材２の表面との間の最小の層厚さｈ７は、各形態において、弾性的な中間領域６の厚さｈ１の０．３倍よりも小さく寸法設定されていてよい。
【００８２】
図１〜図３に示した実施の形態とさらに異なり、図４および図５に示した別の実施の形態では、駆動部材３を支持するコネクティングロッド４に、支持部材７に対して付加的に、すでに述べた、圧送部材２のための内側の別の支持部１０が設けられている。この支持部１０には、弾性的な中間領域６が、少なくとも作業室８の方向への圧送部材２の最大の変位時に載置している。このことは、図５に示してある。これに対して、内側の支持部１０が駆動部材３と一緒に図４のように逆方向に下降させられている場合には、内側の支持部１０と弾性的な中間領域６との間に半径方向の大きな区分にわたって非接触、すなわち、離反が存在している。
【００８３】
弾性的な中間領域６の変形量は、特に圧送室８内への変位時に増加し、変位させられた状態で最大となるので、こうして、荷重が増加するにつれて、内側の支持部１０の支持性がますます有効となり、これによって、弾性的な中間領域６における相応の材料応力を回避することができるかまたは少なくとも阻止することができる。相応して、圧送部材２の寿命を長くすることができる。
【００８４】
この実施の形態では、別の支持部１０が、駆動部材３の半径方向に延びる直径Ｄと外側の支持部７の内径Ｄ６との総和の半分よりは大きいものの、この外側の支持部７の内径Ｄ６よりは小さく寸法設定された外径Ｄ５を有している。これによって、図４および図５に認めることができる互いに異なる変位位置での弾性的な圧送部材２の支持および保持の好適な比が得られる。
【００８５】
少なくとも圧送部材２の、作業室８と反対の側の面または下面は、滑り被覆層を有していてよい。この滑り被覆層によって、特に内側の支持部１０と圧送部材２の下面との間の滑り摩擦が減少させられるかまたは最小限に抑えられる。
【００８６】
往復式の容積型ポンプまたはダイヤフラムポンプ１は、弾性的な圧送部材２と、さらに、内側の剛性的な駆動部材３とを有している。この駆動部材３は、弾性的な圧送部材２の中心に作用し、駆動部材３の駆動運動によって圧送部材２を上下に変位させる。圧送部材２は、弾性的な中間領域６と縁側の挟着領域５とを有しており、弾性的な中間領域６の厚さｈ１は、駆動部材３と縁側の支持部７との間の最小の自由幅ａの０．３倍以上に寸法設定されている。これによって、ダイヤフラムまたは圧送部材２が、変位時に、特にスラスト荷重を受け、したがって、高い寿命を有することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１  往復式の容積型ポンプ／ダイヤフラムポンプの全体
２  弾性的な圧送部材
３  駆動部材／硬質部材（鋼製部材）
４  コネクティングロッド
５  圧送部材の縁領域（隆起部）
６  弾性的な中間領域
７  外側の支持部（ハウジング側）
８  作業室
９  保護層
１０  支持部（コネクティングロッド側）
１１  環状延長部
ａ  自由幅
ｈ１  圧送部材の厚さ
ｈ３  弾性的な材料の層厚さ
ｈ５  鋼製部材の軸方向の長さ
ｈ６  リングの縁側の高さ
ｈ７  最小の層厚さ
Ｄ  駆動部材／硬質部材（鋼製部材）の直径
Ｄｋ  凹状の領域の直径
Ｄ３  内側のダイヤフラム直径
Ｄ４  押圧されたダイヤフラム直径
Ｄ５  支持部の外径
Ｄ６  外側の支持部の内径
α  接線方向角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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