EP0610569A1 - Electric pump for delivering water in household appliances - Google Patents

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EP0610569A1
EP0610569A1 EP93119617A EP93119617A EP0610569A1 EP 0610569 A1 EP0610569 A1 EP 0610569A1 EP 93119617 A EP93119617 A EP 93119617A EP 93119617 A EP93119617 A EP 93119617A EP 0610569 A1 EP0610569 A1 EP 0610569A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
pump chamber
outlet
storage container
water
Prior art date
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Granted
Application number
EP93119617A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0610569B1 (en
Inventor
A. R. Firatli
F. Dr. Henninger
K. Amsel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Braun GmbH
Original Assignee
Braun GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Braun GmbH filed Critical Braun GmbH
Publication of EP0610569A1 publication Critical patent/EP0610569A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0610569B1 publication Critical patent/EP0610569B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04—Pumps having electric drive
    • F04B43/043—Micropumps
    • F04B43/046—Micropumps with piezoelectric drive

Definitions

  • the invention relates to an electrically driven pump for pumping water in household appliances with a pump chamber having a membrane and a piezoelectric vibrating body attached to the membrane, the pump chamber having an inlet on which a check valve closing in the direction of the reservoir is formed Water-fillable reservoir and connected to a consumer via an outlet, the reservoir being at a higher level than the pump chamber and the check valve, on the one hand, blocking the connection from the reservoir to the pump chamber when there is excess pressure in the pump chamber, so that liquid flows through the outlet is supplied to an outlet opening (transport phase), and on the other hand opens at excess pressure, so that liquid can flow into the pump chamber via the reservoir (suction phase).
  • a pump of the specified type is known for example from JP 62-142597 A2.
  • the known pump is used in a steam iron to convey water from a reservoir into a steam chamber which is formed in the sole body of the steam iron.
  • the known pump has an outlet valve, the valve element of which is held in a closed position by a spring.
  • the disadvantage here is that the pump must operate continuously against the opening pressure of the outlet valve during operation, this opening pressure cannot be kept arbitrarily small due to inevitable manufacturing tolerances and varies from pump to pump. Obtained on average this results in significant power losses, which have a negative impact on the required drive power and the associated noise development of the pump.
  • the invention has for its object to provide an electrically driven pump of the type mentioned, which is characterized by a minimal drive power and very low operating noise with little effort.
  • a riser pipe is provided instead of a tightly closing outlet valve, the mouth of which as an outlet opening or overflow lies above the level of the maximum fill level of the storage container and thereby prevents the storage container from being emptied unintentionally.
  • This has the advantage that the back pressure to be overcome by the pump always corresponds only to the difference between the level of the outlet opening and the level of the fill level in the storage container.
  • the pump alone has to overcome the delivery head and not additionally the opening resistance of an outlet valve, which for technical reasons has to be significantly larger. Accordingly, the energy requirement of the pump according to the invention is significantly lower.
  • a check valve blocking in the direction of the pump chamber at the outlet or in the line from the pump chamber to the consumer can be dispensed with. This effect is based on the fact that the vibration waves emanating from the membrane only appear at the check valve before they reach the outlet because of the longer way. Water can also flow into the pump chamber via the outlet in suction mode, but water always flows into the pump chamber via the check valve, the amount of which, even if it is so small as the delivery head increases, is subsequently supplied to the consumer in the transport phase .
  • the outlet opening of the riser is at approximately the same level as the water level in the reservoir, so that the pump has to overcome practically no delivery head.
  • the pump can draw in most of the water via the check valve and deliver it to the consumer. If, on the other hand, the storage container has a very low filling level, the pump must overcome the head between the low filling level in the storage container and the outlet opening of the riser. Although the intake volume of water via the check valve is lower, this volume - however small it may be - is forcibly returned to the consumer during the transport phase.
  • the pump performance also depends on whether a certain spatial allocation of diaphragm and check valve is observed, ie whether certain distances between them are not exceeded or undershot, so that the vibration waves first hit the check valve and open this for sucking in water before they reach the outlet.
  • the pump performance depends on how and where the outlet is arranged and how large its flow cross-section is in relation to the size of the membrane and the check valve. Particularly good results are achieved when the membrane with the piezoelectric vibrating body is directly opposite the check valve and is at a relatively short distance from the check valve. It is advantageous if the membrane with the piezoelectric vibrating body and the check valve lie approximately on a common axis that is perpendicular to these parts.
  • the pump capacity can also be increased if the opening cross section of the inlet at the check valve is larger than the outlet cross section at the outlet.
  • a further increase in pump performance is also achieved if the outlet is located further away from the check valve in the pump housing than the check valve from the membrane.
  • Increasing the frequency on the piezoelectric vibrating body also leads to faster movement of the membrane, which also has a favorable effect on better pump performance. If the frequency of the membrane is close to the resonance frequency of the valve, the pump performance is good. A larger amplitude, i.e. a larger stroke of the membrane, also leads to better pump performance.
  • a vented overflow advantageously connects with a dropping delivery line branching off from it, water transport is thereby prevented when the piezo element is not in operation, that is, water cannot be sucked in via the downpipe .
  • a pump control is achieved in a simple manner, so that the amount of water to be supplied to the consumer can be reduced or increased depending on the application.
  • valve can be installed particularly easily since the area of the overflow lying above the maximum fill level is more easily accessible from the outside or from above.
  • claim 5 prevent overflow from overflow by means of the opening when the pump or, respectively, pumps more water than can be supplied to the consumer.
  • the pump By designing the pump according to the features of the claim, it is possible to connect a pole of the piezoelectric vibrating body to the electrical power supply via the membrane, thereby simplifying the construction and assembly of the vibrating body.
  • the insulating film also protects the membrane against corrosion.
  • the inlet valve can consist, according to the invention, of an extremely thin-walled disk made of elastically deformable material, which is pivotally attached to the wall of the pump chamber on one side. This makes it very small. It is advantageous that the disk of the inlet valve covers the inlet opening, that the disk has a part-circular cut and that the area enclosed by the cut is formed by a valve flap that can be lifted off the inlet opening.
  • Such an embodiment of the inlet valve can be produced simply and inexpensively, for example by cutting it out of a film, which can then be easily connected to the wall of the pump chamber by gluing.
  • the opening resistance of the valve flap can be kept very low with the help of the film and valve noise is avoided due to the elasticity of the film material.
  • the valve flap rests on the valve seat in an elastically sealing and automatically resilient manner.
  • a greater pump performance with low operating noise is achieved by the features of claim 9.
  • An increase in the pump output results from the features of claim 10.
  • Such a check valve can be opened without any appreciable resistance and does not cause any perceptible operating noise.
  • the pump according to the invention can advantageously be used in a number of electrical devices.
  • An advantageous application is given when installing the pump in a steam iron (Claim 11), the pump being fastened to the bottom of the storage container and connected to an overflow arranged to the side of the storage container, and the delivery line of the pump being connected to the steam chamber in the soleplate of the steam iron is. This ensures an even supply of water to the steam sole that is independent of the water level in the storage container, and the water flow is effectively stopped when the iron is switched off.
  • the pump also makes it possible to regulate the steam generation by controlling the operating frequency, the operating voltage or the respective duty cycle and to optimally adapt it to the type of fabric to be ironed.
  • the pump is arranged between the outlet of the water storage container and the inlet of a water heater.
  • the pump can be controlled in relation to the heating capacity of the instantaneous water heater so that a brewing temperature of approx. 90 ° C is reached. Steam generation is not necessary since the pumping of the water is effected. This reduces boiling noises and the calcification of the instantaneous water heater is considerably reduced.
  • the use of the pump enables a better time-dependent control of the water supply to the extraction filter and thus a targeted taste regulation. Since steam is not generated, it can no longer damage and discolour plastic parts.
  • a squirt bottle (claim 13), the pump chamber being arranged under the bottle bottom and being connected to the bottle neck, which carries a spray head, by a riser pipe penetrating the bottle bottom.
  • Such an electrically operated wash bottle can be used, for example, for moistening laundry before ironing, as a hair humidifier or for removing wallpaper. Further applications of the pump according to the invention are conceivable, especially in the food sector for conveying beverages.
  • the housing 1 of the pump shown in FIG. 1 has a flat plate 2 on which an annular housing body 3 is fastened by gluing or welding.
  • the surface of the plate 2 surrounded by the housing body 3 is preferably circular or rectangular and at the same time forms part of the bottom of the storage container 25 according to FIG. 5.
  • the housing body 3 At a parallel distance from the plate 2, the housing body 3 according to FIG. 1 carries a membrane 6 to which a piezoelectric vibrating body 7 is attached.
  • the membrane 6 consists of a thin sheet of metallic material and is covered on its side facing the plate 2 for insulation with a plastic film 48.
  • two electrodes 8 are provided, one of which is directly connected to the vibrating body 7 via the membrane 6.
  • the plate 2, the housing body 3 and the membrane 6 together enclose a pump chamber 9, which is connected via an outlet 10 in the wall of the housing body 3 to a riser 11.
  • the riser 11 leads to an outlet opening 37 (FIG. 5) or to a ventilated overflow 28, each of which is above the level of the maximum fill level 27 of a storage container 25 connected to the inlet 4.
  • the vibrating body 7 is excited to vibrate by connection to an electrical alternating voltage, as a result of which the vibrating body 7 causes the membrane 6 to vibrate.
  • the membrane 6 carries out transverse bending vibrations, by means of which the volume of the pump chamber 9 is changed periodically and a pump effect is achieved.
  • FIG 2 shows an embodiment of the inlet valve 5, which is particularly suitable for the pump described due to its responsiveness and its ease of manufacture.
  • the inlet valve 5 consists of a thin circular disk 12 cut out of a plastic film, which has a concentric cut 13 extending over a partial circle of approximately 320 °, through which a valve flap 14 is formed.
  • the ring 50 of the disc 12 surrounding the valve flap 14 is glued to the edge 51 of the opening of the inlet 4 on the inside of the pump chamber 9 on the plate 1 such that the valve flap 14 covers the opening of the inlet 4 and with its edge 49 on the Edge 51 of the opening or inlet 4 can be placed.
  • the valve flap 14 is very easily movable over the connection point 52 and therefore already reaches its open or closed position by the slightest flow forces, whereby it can reach the closed position through the resilient connection point 52 even without flow, but then much more slowly.
  • annular housing body 15 are closed at each end by a membrane 6 with the vibrating body 7, so that the pump chamber 9 is delimited by two membranes 6.
  • the inlet 4 and the outlet 10 are arranged on opposite sides in the wall of the housing body 15.
  • the electrodes 8 of the vibrating bodies 7 are connected in parallel in the same direction. The vibrating bodies 7 are therefore excited in opposite directions by an applied alternating voltage, so that the pumping action of the two membranes 6 is added and thus a higher delivery rate of water is achieved.
  • the pump shown in Figure 4 consists of an annular housing body 16 with a laterally arranged inlet 17 and an inlet valve 18. An end face of the housing body 16 is closed by a membrane 6 with a vibrating body 7. To close the opposite end face of the housing body 16, a plate 19 made of elastomeric material is provided, which has an outwardly directed conical tip 53 with an incision 21 in its center.
  • the plate 19, the housing body 16 and the membrane 6 can be connected to one another by means of a sheet metal ring 22 which surrounds the above-mentioned components and which, after its assembly, is firmly and tightly connected by bending tabs 23.
  • the sheet metal ring 22 In the area of the inlet 17 and the cone tip 53, the sheet metal ring 22 has recesses 24.
  • the cone tip 53 forms a check valve 20 which can be easily pressed on and which prevents any backflow of liquid into the pump chamber 9 during the suction stroke of the membrane 6 without any appreciable increase in the flow resistance and thereby contributes to increasing the delivery rate. If such a check valve 20 is not present, the return flow at the outlet 10 during the suction stroke of the membrane 6 is brought about only by the inertia of the liquid column.
  • FIG. 5 shows the use of a pump 33 designed according to FIG. 1 in a steam iron.
  • the plate 2 here forms the bottom of a storage container 25 which can be filled with water via a filler neck 26.
  • the riser 11 leads via an outlet opening 37 to an overflow 28 which is arranged above the level of the maximum fill level 27 and which has a ventilation opening 29.
  • a downpipe 30 branches off from the overflow 28 and is connected to a steam chamber 31 in the sole body 32 of a steam iron 54.
  • the vibrating body 7 of the pump 33 is actuated and water is thereby continuously conveyed from the reservoir 25 to the overflow 28, from where it reaches the steam chamber 31 via the downpipe 30.
  • the delivery rate can be adjusted by controlling the pump 33 (frequency change) of the respective heating output so that the amount of steam generated corresponds to the prevailing conditions.
  • FIG. 6 shows the basic structure of a hot water heater for a coffee machine 55 (only partially shown) with a storage container 34, a U-shaped flow heater 35 and a brewing head 36 with an outlet opening 37.
  • the brewing head 36 is connected to the flow heater 35 by a riser 38 connected.
  • the storage container 34 is connected to the flow heater 35 via a falling line 39, in which a pump 40 of the type shown in FIG. 3 is located.
  • the components of the pump 40 have therefore been given the same reference numerals as in FIG. 3.
  • the described design of the hot water heater for a coffee machine 55 enables the pump 40 to convey the water to the outlet opening 37 without the support of Steam, for example already at a water temperature of approx. 90 ° C.
  • the calcification of the continuous-flow heater 35 can be reduced and excessive extraction of the ground coffee can be avoided.
  • FIG. 7 shows a wash bottle 41 with a storage container 42, which can be filled with water through a closable fill opening 43.
  • a pump 44 Under the bottom 56 of the reservoir 42 there is a pump 44, the pump chamber 9 of which is connected to the reservoir 42 through an inlet 4 with the inlet valve 5.
  • a riser 45 leads from the pump chamber 9 through the storage container 42 to the bottle neck, which carries a spray head on which the outlet opening 46 is formed.
  • the basic structure of the pump 44 corresponds to that of the pump 40 according to FIG. 1.
  • Its oscillating body 7 can be connected via electrodes 8 to an electrical energy supply device arranged in the lower part of the wash bottle 41, which is not shown, in order to operate water from the reservoir 42 to the outlet opening 46 in operation Promote spray head.
  • the spray bottle 41 described is suitable, for example, for moistening laundry, as a hair humidifier or as a wallpaper removal device.
  • the overflow 28 according to FIG. 5 is again shown enlarged, but with an additional variant, namely that a valve 57 that regulates the flow of water is formed at the transition from the overflow 28 to the downpipe 30.
  • the valve 57 can be, for example, a slide that is adjustable in height, as shown in Fig. 8, or be designed as a normal rotary valve, so that each time the cross section of the down pipe 30 is changed.
  • the valve is shown in the open position.
  • an opening 58 is formed on the housing of the overflow 28 above the outlet opening 37, via which water, as soon as it has reached the lower edge of the opening 58, exits and flows back into the storage container 25 shown in FIG. 5.
  • valve 57 has the advantage that, depending on the use of the iron, more or less water and thus steam can be metered into the steam chamber without the piezo-electric pump being provided with separate control electronics which are relatively complex must become.

Abstract

The invention relates to an electric pump (40, 44) for delivering water, comprising a pump chamber (9) having a diaphragm (6), and a piezoelectric oscillating member (7) which is attached to the diaphragm (6). The pump chamber (9) is connected to a reservoir (25, 34, 42), which can be filled with water, via an inlet (4, 17) at which a check (non-return) valve (4, 18) is constructed which closes in the direction of the reservoir (25, 34, 42), and is connected to a consumer via an outlet (10, 21). When overpressure prevails in the pump chamber (9), the check valve (4, 18) on the one hand blocks the connection from the reservoir (25, 34, 42) to the pump chamber (9), with the result that liquid is fed via the outlet (10, 21) to an exit opening (37, 46). On the other hand, the check valve (4, 18) opens in the case of underpressure in the pump chamber (9), with the result that liquid can flow via the reservoir (25, 34, 42) into the pump chamber (9) (suction phase). An ascending pipe (11, 38, 45) leads from the outlet (10) of the pump chamber (9) to the exit opening (37, 46), which is situated above the level of the maximum filling of the reservoir (25, 34, 42). During the suction phase, the abrupt rapid movements of the diaphragm (6) produce in the region of the check valve (4, 18) independently of the filling in the reservoir (25, 34, 42) an underpressure with respect to the water pressure prevailing at the inlet (4, 17), with the result that water flows into the pump chamber (9) from the reservoir (25, 34, 42). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch angetriebene Pumpe zur Wasserförderung in Haushaltsgeräten mit einer eine Membran aufweisende Pumpenkammer und einem an der Membran befestigten piezo-elektrischen Schwingkörper, wobei die Pumpenkammer über einen Einlaß, an dem ein in Richtung des Vorratsbehälters schließendes Rückschlagventil ausgebildet ist, an einen mit Wasser füllbaren Vorratsbehälter und über einen Auslaß an einen Verbraucher angeschlossen ist, wobei sich der Vorratsbehälter auf einem höheren Niveau als die Pumpenkammer befindet und wobei das Rückschlagventil einerseits bei in der Pumpenkammer herrschendem Überdruck die Verbindung vom Vorratsbehälter zur Pumpenkammer sperrt, so daß Flüssigkeit über den Auslaß einer Austrittsöffnung zugeführt wird (Transportphase), und andererseits sich bei Überdruck öffnet, so daß Flüssigkeit über den Vorratsbehälter in die Pumpenkammer fließen kann (Saugphase).The invention relates to an electrically driven pump for pumping water in household appliances with a pump chamber having a membrane and a piezoelectric vibrating body attached to the membrane, the pump chamber having an inlet on which a check valve closing in the direction of the reservoir is formed Water-fillable reservoir and connected to a consumer via an outlet, the reservoir being at a higher level than the pump chamber and the check valve, on the one hand, blocking the connection from the reservoir to the pump chamber when there is excess pressure in the pump chamber, so that liquid flows through the outlet is supplied to an outlet opening (transport phase), and on the other hand opens at excess pressure, so that liquid can flow into the pump chamber via the reservoir (suction phase).

Eine Pumpe der angegebenen Art ist beispielsweise aus der JP 62-142597 A2 bekannt. Die bekannte Pumpe dient bei einem Dampfbügeleisen zur Förderung von Wasser aus einem Vorratsbehälter in eine Dampfkammer, die im Sohlenkörper des Dampfbügeleisens ausgebildet ist. Um das Auslaufen des Vorratsbehälters bei stillstehender Pumpe zu vermeiden, weist die bekannte Pumpe ein Auslaßventil auf, dessen Ventilelement von einer Feder in einer Schließstellung gehalten wird. Hierbei ist von Nachteil, daß die Pumpe im Betrieb kontinuierlich gegen den Öffnungsdruck des Auslaßventils arbeiten muß, wobei dieser Öffnungsdruck durch unvermeidliche Fertigungstoleranzen bedingt nicht beliebig klein gehalten werden kann und von Pumpe zu Pumpe variiert. Im Mittel ergeben sich hieraus deutliche Leistungsverluste, die sich auf die erforderliche Antriebsleistung und damit verbunden auf die Geräuschentwicklung der Pumpe nachteilig auswirken.A pump of the specified type is known for example from JP 62-142597 A2. The known pump is used in a steam iron to convey water from a reservoir into a steam chamber which is formed in the sole body of the steam iron. In order to prevent the reservoir from leaking when the pump is at a standstill, the known pump has an outlet valve, the valve element of which is held in a closed position by a spring. The disadvantage here is that the pump must operate continuously against the opening pressure of the outlet valve during operation, this opening pressure cannot be kept arbitrarily small due to inevitable manufacturing tolerances and varies from pump to pump. Obtained on average this results in significant power losses, which have a negative impact on the required drive power and the associated noise development of the pump.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch angetriebene Pumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch eine minimale Antriebsleistung und sehr geringe Betriebsgeräusche bei geringem Aufwand auszeichnet.The invention has for its object to provide an electrically driven pump of the type mentioned, which is characterized by a minimal drive power and very low operating noise with little effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Pumpe ist anstelle eines dicht schließenden Auslaßventils eine Steigleitung vorgesehen, deren Mündung als Austrittsöffnung oder Überlauf über dem Niveau des maximalen Füllstands des Vorratsbehälters liegt und dadurch ein ungewolltes Leerlaufen des Vorratsbehälters verhindert. Dies hat den Vorteil, daß der von der Pumpe zu überwindende Gegendruck immer nur der Differenz zwischen dem Niveau der Austrittsöffnung und dem Niveau des Füllstandes im Vorratsbehälter entspricht. Somit hat also die Pumpe allein die Förderhöhe und nicht zusätzlich noch den Öffnungswiderstand eines Auslaßventils zu überwinden, der aus technischen Gründen deutlich größer bemessen sein muß. Entsprechend ist der Energiebedarf der erfindungsgemäßen Pumpe wesentlich niedriger.This object is achieved by the characterizing features of claim 1. In the pump according to the invention, a riser pipe is provided instead of a tightly closing outlet valve, the mouth of which as an outlet opening or overflow lies above the level of the maximum fill level of the storage container and thereby prevents the storage container from being emptied unintentionally. This has the advantage that the back pressure to be overcome by the pump always corresponds only to the difference between the level of the outlet opening and the level of the fill level in the storage container. Thus, the pump alone has to overcome the delivery head and not additionally the opening resistance of an outlet valve, which for technical reasons has to be significantly larger. Accordingly, the energy requirement of the pump according to the invention is significantly lower.

Dadurch, daß während der Saugphase vorwiegend nur im Bereich des Rückschlagventils und weniger im Bereich des Auslasses der Pumpenkammer ein Unterdruck erzeugt wird, kann ein in Richtung zur Pumpenkammer sperrendes Rückschlagventil am Auslaß bzw. in der Leitung von der Pumpenkammer zum Verbraucher entfallen. Dieser Effekt beruht auf der Tatsache, daß die von der Membran ausgehenden Schwingungswellen erst am Rückschlagventil auftreten, bevor sie - und dies aufgrund des längeren Weges - den Auslaß erreichen. Zwar kann im Saugbetrieb auch Wasser über den Auslaß in die Pumpenkammer einfließen, aber es strömt auch immer Wasser über das Rückschlagventil in die Pumpenkammer, deren Menge, auch wenn sie bei größer werdender Förderhöhe noch so klein ist, anschließend in der Transportphase dem Verbraucher zugeführt wird.Characterized in that during the suction phase predominantly only in the area of the check valve and less in the area of the outlet of the pump chamber, a check valve blocking in the direction of the pump chamber at the outlet or in the line from the pump chamber to the consumer can be dispensed with. This effect is based on the fact that the vibration waves emanating from the membrane only appear at the check valve before they reach the outlet because of the longer way. Water can also flow into the pump chamber via the outlet in suction mode, but water always flows into the pump chamber via the check valve, the amount of which, even if it is so small as the delivery head increases, is subsequently supplied to the consumer in the transport phase .

Im gefüllten Zustand des Vorratsbehälters liegt die Austrittsöffnung der Steigleitung etwa auf gleichem Niveau wie der Wasserspiegel im Vorratsbehälter, so daß die Pumpe praktisch keine Förderhöhe überwinden muß. Dabei kann die Pumpe das meiste Wasser über das Rückschlagventil ansaugen und zum Verbraucher fördern. Weist der Vorratsbehälter hingegen einen sehr geringen Füllstand auf, so muß die Pumpe die Förderhöhe zwischen dem tiefen Füllstand im Vorratsbehälter und der Austrittsöffnung der Steigleitung überwinden. Dabei ist zwar das Ansaugvolumen an Wasser über das Rückschlagventil geringer, dieses Volumen - und wenn es noch so gering ist - wird aber zwangsweise dann in der Transportphase dem Verbraucher zurückgeführt. Erst dann, wenn also nach der Erfindung in der Saugphase am Rückschlagventil ein Unterdruck so schnell und früher erzeugt wird, bevor dieser den Auslaß erreicht hat, - und dies wird durch eine schnell hin- und herbewegte Membran mittels des piezo-elektrischen Schwingkörpers erreicht - fließt Wasser aus dem Vorratsbehälter in die Pumpenkammer, das dann in der Transportphase dem Verbraucher zugeführt wird.When the reservoir is filled, the outlet opening of the riser is at approximately the same level as the water level in the reservoir, so that the pump has to overcome practically no delivery head. The pump can draw in most of the water via the check valve and deliver it to the consumer. If, on the other hand, the storage container has a very low filling level, the pump must overcome the head between the low filling level in the storage container and the outlet opening of the riser. Although the intake volume of water via the check valve is lower, this volume - however small it may be - is forcibly returned to the consumer during the transport phase. Only when, according to the invention, a vacuum is generated at the check valve so quickly and earlier in the suction phase before it has reached the outlet, and this is achieved by a rapidly reciprocating membrane by means of the piezoelectric oscillating body Water from the reservoir into the pump chamber, which is then supplied to the consumer in the transport phase.

Um also eine angemessene Pumpenleistung zu erreichen bzw. diese zu steigern, hängen nach der Erfindung verschiedene Parameter der Pumpe voneinander ab. Beispielsweise ist die Pumpenleistung auch davon abhängig, ob eine bestimmte räumliche Zuordnung von Membran und Rückschlagventil eingehalten wird, d.h., ob bestimmte Abstände zwischen ihnen nicht über- bzw. unterschritten werden, damit die Schwingungswellen zuerst am Rückschlagventil auftreffen und dieses zum Ansaugen von Wasser öffnen, bevor sie den Auslaß erreichen. Des weiteren hängt die Pumpenleistung davon ab, wie und wo der Auslaß angeordnet und wie groß sein Strömungsquerschnitt im Verhältnis zur Größe der Membran und dem Rückschlagventil ausgebildet sind. Besonders gute Ergebnisse werden dann erzielt, wenn die Membran mit dem piezo-elektrischen Schwingkörper dem Rückschlagventil direkt gegenüberliegt und dabei einen verhältnismäßig geringen Abstand zum Rückschlagventil aufweist. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Membran mit dem piezo-elektrischen Schwingkörper und das Rückschlagventil etwa auf einer gemeinsamen Achse liegen, die senkrecht zu diesen Teilen verläuft.In order to achieve adequate pump performance or to increase it, various parameters of the pump depend on one another according to the invention. For example, the pump performance also depends on whether a certain spatial allocation of diaphragm and check valve is observed, ie whether certain distances between them are not exceeded or undershot, so that the vibration waves first hit the check valve and open this for sucking in water before they reach the outlet. Furthermore, the pump performance depends on how and where the outlet is arranged and how large its flow cross-section is in relation to the size of the membrane and the check valve. Particularly good results are achieved when the membrane with the piezoelectric vibrating body is directly opposite the check valve and is at a relatively short distance from the check valve. It is advantageous if the membrane with the piezoelectric vibrating body and the check valve lie approximately on a common axis that is perpendicular to these parts.

Auch kann die Pumpenleistung dadurch gesteigert werden, wenn der Öfffnungsquerschnitt des Einlasses am Rückschlagventil gegenüber dem Auslaßquerschnitt am Auslaß größer bemessen ist. Eine weitere Steigerung der Pumpenleistung wird auch dadurch erzielt, wenn der Auslaß weiter entfernt vom Rückschlagventil im Pumpengehäuse angeordnet ist als das Rückschlagventil von der Membran.The pump capacity can also be increased if the opening cross section of the inlet at the check valve is larger than the outlet cross section at the outlet. A further increase in pump performance is also achieved if the outlet is located further away from the check valve in the pump housing than the check valve from the membrane.

Auch eine Erhöung der Frequenz am piezo-elektrischen Schwingkörper führt zu einer schnelleren Bewegung der Membran, was sich ebenfalls auf eine bessere Pumpenleistung günstig auswirkt. Liegt dabei die Frequenz der Membran nahe an der Resonanzfrequenz des Ventils, so ergeben sich gute Pumpenleistungen. Auch eine größere Amplitude, das heißt ein größerer Hub der Membran führen zu einer besseren Pumpenleistung.Increasing the frequency on the piezoelectric vibrating body also leads to faster movement of the membrane, which also has a favorable effect on better pump performance. If the frequency of the membrane is close to the resonance frequency of the valve, the pump performance is good. A larger amplitude, i.e. a larger stroke of the membrane, also leads to better pump performance.

Durch die geringe Leistung der erfindungsgemäßen Pumpe die in vielen Einsatzbereichen auch gewünscht wird und das Fehlen eines Auslaßventils wird ein sehr geringes Betriebsgeräusch mit der Pumpe erzielt. Von Vorteil ist auch, daß es bei abgeschalteter Pumpe nicht zu einem ungewollten Auslaufen des im Vorratsbehälter befindlichen Wasser zum Verbrauch hin kommen kann, wie dies bei einer immer wieder auftretenden Undichtigkeit am Auslaßventil bei den bekannten Pumpen, beispielsweise infolge von Verunreinigungen am Ventilsitz, möglich ist, wenn keine Steigleistung vorhanden ist. Auch die Herstellkosten der erfindungsgemäßen Pumpe sind aufgrund der wenigen und verhältnismäßig
kleinen Bauteile niedrig.Due to the low performance of the pump according to the invention, which is also desired in many areas of application, and the lack of a Exhaust valve, a very low operating noise is achieved with the pump. It is also advantageous that, when the pump is switched off, there can be no unwanted leakage of the water in the storage container for consumption, as is possible with a recurring leakage at the outlet valve in the known pumps, for example as a result of contamination on the valve seat if there is no climbing performance. The manufacturing costs of the pump according to the invention are also relatively small because of the few
small components low.

Schließt sich nach den Merkmalen des Anspruchs 2 in vorteilhafter Weise ein belüfteter Überlauf mit einer davon abzweigenden, abfallenden Förderleitung an, so wird hierdurch der Wassertransport verhindert, wenn das Piezoelement nicht in Betrieb ist, d.h., ein Nachsaugen von Wasser über die Falleitung ist nicht möglich.If, according to the features of claim 2, a vented overflow advantageously connects with a dropping delivery line branching off from it, water transport is thereby prevented when the piezo element is not in operation, that is, water cannot be sucked in via the downpipe .

Gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 3 wird in einfacher Weise eine Pumpenregelung erreicht, so daß die dem Verbraucher zuzuführende Wassermenge je nach Einsatzfall verringert oder gesteigert werden kann.According to the features of claim 3, a pump control is achieved in a simple manner, so that the amount of water to be supplied to the consumer can be reduced or increased depending on the application.

Gemäß der Weiterbildung nach den Merkmalen des Patentanspruchs 4 läßt sich der Einbau des Ventils besonders einfach realisieren, da der oberhalb des maximalen Füllstands liegende Bereich des Überlaufs von außen bzw. von oben her leichter zugänglich ist.According to the development according to the features of patent claim 4, the valve can be installed particularly easily since the area of the overflow lying above the maximum fill level is more easily accessible from the outside or from above.

Durch die Merkmale des Patentanspruchs 5 wird ein überlaufen vom Überlauf mittels der Öffnung verhindert, wenn die Pumpe bzw., mehr Wasser fördert, als dem Verbraucher zugeführt werden kann.The features of claim 5 prevent overflow from overflow by means of the opening when the pump or, respectively, pumps more water than can be supplied to the consumer.

Durch die Ausgestaltung dr Pumpe nach den Merkmalen des Anspruchs ist es möglich, einen Pol des piezo-elektrischen Schwingkörpers über die Membran an die elektrische Energieversorgung anzuschließen und dadurch Aufbau und Montage des Schwingkörpers zu vereinfachen. Die isolierende Folie bildet zusätzlich einen Schutz der Membran gegen Korrosion.By designing the pump according to the features of the claim, it is possible to connect a pole of the piezoelectric vibrating body to the electrical power supply via the membrane, thereby simplifying the construction and assembly of the vibrating body. The insulating film also protects the membrane against corrosion.

Das Einlaßventil kann nach den Merkmalen des Anspruchs 7 erfindungsgemäß aus einer äußerst dünnwandigen Scheibe aus elastisch verformbarem Material bestehen, die an der Wand der Pumpenkammer einseitig schwenkbar befestigt ist. Hierdurch werden sehr kleine Dabei ist es vorteilhaft, daß die Scheibe des Einlaßventils die Einlaßöffnung bedeckt, daß die Scheibe einen teilkreisförmigen Einschnitt aufweist und daß der vom Einschnitt eingeschlossene Bereich durch eine von der Einlaßöffnung abhebbare Ventilklappe gebildet ist. Eine derartige Ausbildung des Einlaßventils ist beispielsweise durch Ausschneiden aus einer Folie einfach und kostengünstig herstellbar, die dann durch Kleben leicht mit der Wand der Pumpenkammer verbunden werden kann. Der Öffnungswiderstand der Ventilklappe kann mit Hilfe der Folie sehr klein gehalten werden und durch die Elastizität des Folienwerkstoffs werden Ventilgeräusche vermieden. Dabei legt sich gleichzeitig die Ventilklappe elastisch dichtend und selbsttätig federnd am Ventilsitz an.According to the features of claim 7, the inlet valve can consist, according to the invention, of an extremely thin-walled disk made of elastically deformable material, which is pivotally attached to the wall of the pump chamber on one side. This makes it very small. It is advantageous that the disk of the inlet valve covers the inlet opening, that the disk has a part-circular cut and that the area enclosed by the cut is formed by a valve flap that can be lifted off the inlet opening. Such an embodiment of the inlet valve can be produced simply and inexpensively, for example by cutting it out of a film, which can then be easily connected to the wall of the pump chamber by gluing. The opening resistance of the valve flap can be kept very low with the help of the film and valve noise is avoided due to the elasticity of the film material. At the same time, the valve flap rests on the valve seat in an elastically sealing and automatically resilient manner.

Eine größere Pumpenleistung bei niedrigem Betriebsgeräusch wird durch die Merkmale des Anspruchs 9 erreicht. Eine Steigerung der Pumpenleistung ergibt sich durch die Merkmale des Anspruchs 10. Ein derartiges Rückschlagventil läßt sich ohne nennenswerten Widerstand öffnen und verursacht kein wahrnehmbares Betriebsgeräusch.A greater pump performance with low operating noise is achieved by the features of claim 9. An increase in the pump output results from the features of claim 10. Such a check valve can be opened without any appreciable resistance and does not cause any perceptible operating noise.

Aufgrund ihres einfachen Aufbaus, ihrer geringen Baugröße und ihrer geringen Betriebsgeräusche läßt sich die erfindungsgemäße Pumpe vorteilhaft in einer Reihe von Elektrogeräten einsetzen. Eine vorteilhafte Anwendung ist beim Einbau der Pumpe in ein Dampfbügeleisen (Ansprcuh 11) gegeben, wobei die Pumpe am Boden des Vorratsbehälters befestigt und mit einem seitlich neben dem Voratsbehälter angeordneten Überlauf verbunden ist und wobei die Förderleitung der Pumpe an die Dampfkammer im Sohlenkörper des Dampfbügeleisens angeschlossen ist. Hierbei wird eine gleichmäßige, vom Wasserstand im Vorratsbehälter unabhängige Wasserzufuhr zur Dampfsohle gewährleistet und der Wasserzufluß wirksam gestoppt, wenn das Bügeleisen abgeschaltet ist. Die Pumpe macht es weiterhin möglich, durch Steuerung der Betriebsfrequenz, der Betriebsspannung oder der jeweiligen Einschaltdauer die Dampferzeugung zu regeln und der jeweils zu bügelnden Gewebeart optimal anzupassen.Because of its simple construction, its small size and its low operating noise, the pump according to the invention can advantageously be used in a number of electrical devices. An advantageous application is given when installing the pump in a steam iron (Claim 11), the pump being fastened to the bottom of the storage container and connected to an overflow arranged to the side of the storage container, and the delivery line of the pump being connected to the steam chamber in the soleplate of the steam iron is. This ensures an even supply of water to the steam sole that is independent of the water level in the storage container, and the water flow is effectively stopped when the iron is switched off. The pump also makes it possible to regulate the steam generation by controlling the operating frequency, the operating voltage or the respective duty cycle and to optimally adapt it to the type of fabric to be ironed.

Von Vorteil ist weiterhin eine Verwendung der erfindungsgemäßen Pumpe in einem Gerät zur Zubereitung heißer Getränke (Ansprcuh 12), indem die Pumpe zwischen den Ausgang des Wasservorratsbehälters und den Eingang eines Durchlauferhitzers angeordnet wird. Die Pumpe kann im Verhältnis zur Heizleistung des Durchlauferhitzers so gesteuert werden, daß eine Brühtemperatur von ca. 90° C erreicht wird. Eine Dampferzeugung ist nicht erforderlich, da die Förderung des Wassers durch die Pumpe bewirkt wird. Hierdurch werden Siedegeräusche vermindert und das Verkalken des Durchlauferhitzers wird erheblich reduziert. Weiterhin ermöglicht der Einsatz der Pumpe eine bessere zeitabhängige Regelung der Wasserzufuhr zum Extraktionsfilter und damit eine gezielte Geschmacksregulierung. Da die Erzeugung von Dampf unterbleibt, kann dieser auch Kunststoffteile nicht mehr beschädigen und verfärben.It is also advantageous to use the pump according to the invention in a device for preparing hot drinks (Claim 12), in that the pump is arranged between the outlet of the water storage container and the inlet of a water heater. The pump can be controlled in relation to the heating capacity of the instantaneous water heater so that a brewing temperature of approx. 90 ° C is reached. Steam generation is not necessary since the pumping of the water is effected. This reduces boiling noises and the calcification of the instantaneous water heater is considerably reduced. Furthermore, the use of the pump enables a better time-dependent control of the water supply to the extraction filter and thus a targeted taste regulation. Since steam is not generated, it can no longer damage and discolour plastic parts.

Eine anderer vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Pumpe ist in einer Spritzflasche (Anspruch 13) gegeben, wobei die Pumpenkammer unter dem Flaschenboden angeordnet ist und durch ein den Flaschenboden durchdringendes Steigrohr mit dem Flaschenhals verbunden ist, der einen Spritzkopf trägt. Eine derartig elektrisch betriebene Spritzflasche läßt sich beispielsweise zum Befeuchten von Wäsche vor dem Bügeln, als Haarbefeuchter oder zum Ablösen von Tapeten einsetzen. Weitere Anwendungen der erfindungsgemäßen Pumpe sind denkbar, vor allem auch im Lebensmittelbereich zum Fördern von Getränken.Another advantageous use of the pump according to the invention is given in a squirt bottle (claim 13), the pump chamber being arranged under the bottle bottom and being connected to the bottle neck, which carries a spray head, by a riser pipe penetrating the bottle bottom. Such an electrically operated wash bottle can be used, for example, for moistening laundry before ironing, as a hair humidifier or for removing wallpaper. Further applications of the pump according to the invention are conceivable, especially in the food sector for conveying beverages.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1
einen Querschnitt durch eine Pumpe mit einer Membran und einem Schwingkörper,
Fig. 2
eine Ausführungsform für ein Einlaßventil,
Fig. 3
einen Querschnitt durch eine Pumpe mit zwei gegenüberliegenden Membranen und Schwingkörpern,
Fig. 4
eine Explosionsdarstellung einer Pumpe mit einem im Auslaß angeordneten Rückschlagventil,
Fig. 5
eine schematische Darstellung des Einbaus einer Pumpe gemäß Figur 1 in einem Dampfbügeleisen,
Fig. 6
eine schematische Darstellung des Einbaus einer Pumpe gemäß Figur 3 in einer Kaffeemaschine,
Fig. 7
einen Querschnitt durch eine Spritzflasche mit einer er findungsgemäßen Pumpe zur Förderung des Flascheninhalts und
Fig. 8
einen Querschnitt durch den Überlauf nach Fig. 5 in vergrößertem Maßstab, wobei allerdings zusätzlich noch im Überlauf ein Ventil und eine Öffnung zum Wassertank hin integriert sind.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments which are illustrated in the drawing. Show it:
Fig. 1
a cross section through a pump with a membrane and a vibrating body,
Fig. 2
an embodiment for an inlet valve,
Fig. 3
a cross section through a pump with two opposing membranes and vibrating bodies,
Fig. 4
2 shows an exploded view of a pump with a check valve arranged in the outlet,
Fig. 5
2 shows a schematic illustration of the installation of a pump according to FIG. 1 in a steam iron,
Fig. 6
3 shows a schematic illustration of the installation of a pump according to FIG. 3 in a coffee machine,
Fig. 7
a cross section through a squirt bottle with a he inventive pump to promote the bottle content and
Fig. 8
a cross-section through the overflow of FIG. 5 on an enlarged scale, but in addition, a valve and an opening to the water tank are also integrated in the overflow.

Das Gehäuse 1 der in Figur 1 dargestellten Pumpe weist eine ebene Platte 2 auf, auf der ein ringförmiger Gehäusekörper 3 durch Kleben oder Verschweißen befestigt ist. Die von dem Gehäusekörper 3 umringte Fläche der Platte 2 ist vorzugsweise kreisförmig oder rechteckig ausgebildet und bildet nach Fig. 5 gleichzeitig einen Teil des Bodens des Vorratsbehälters 25. Innerhalb der Fläche befindet sich in der Platte 2 ein Einlaß 4, der durch ein Einlaßventil 5 verschließbar ist.The housing 1 of the pump shown in FIG. 1 has a flat plate 2 on which an annular housing body 3 is fastened by gluing or welding. The surface of the plate 2 surrounded by the housing body 3 is preferably circular or rectangular and at the same time forms part of the bottom of the storage container 25 according to FIG. 5. Inside the surface there is an inlet 4 in the plate 2, which can be closed by an inlet valve 5 is.

In einem parallelen Abstand von der Platte 2 trägt der Gehäusekörper 3 nach Fig. 1 eine Membran 6, an der ein piezo-elektrischer Schwingkörper 7 befestigt ist. Die Membran 6 besteht aus einem dünnen Blech aus metallischem Werkstoff und ist auf ihrer der Platte 2 zugekehrten Seite zur Isolierung mit einer Kunststoff-Folie 48 bedeckt. Zum Anschluß des Schwingkörpers 7 an eine elektrische Energieversorgung sind zwei Elektroden 8 vorgesehen, von denen eine unmittelbar und die andere über die Membran 6 mit dem Schwingkörper 7 verbunden ist. Die Platte 2, der Gehäusekörper 3 und die Membran 6 umschließen gemeinsam eine Pumpenkammer 9, die über einen Auslaß 10 in der Wand des Gehäusekörpers 3 an eine Steigleitung 11 angeschlossen ist. Die Steigleitung 11 führt je nach Verwendung der Pumpe zu einer Auslaßöffnung 37 (Fig. 5) oder zu einem belüfteten Überlauf 28, die jeweils über dem Niveau des maximalen Füllstands 27 eines an den Einlaß 4 angeschlossenen Vorratsbehälters 25 liegen.At a parallel distance from the plate 2, the housing body 3 according to FIG. 1 carries a membrane 6 to which a piezoelectric vibrating body 7 is attached. The membrane 6 consists of a thin sheet of metallic material and is covered on its side facing the plate 2 for insulation with a plastic film 48. To connect the vibrating body 7 to an electrical power supply, two electrodes 8 are provided, one of which is directly connected to the vibrating body 7 via the membrane 6. The plate 2, the housing body 3 and the membrane 6 together enclose a pump chamber 9, which is connected via an outlet 10 in the wall of the housing body 3 to a riser 11. Depending on the use of the pump, the riser 11 leads to an outlet opening 37 (FIG. 5) or to a ventilated overflow 28, each of which is above the level of the maximum fill level 27 of a storage container 25 connected to the inlet 4.

Zum Betrieb der Pumpe wird der Schwingkörper 7 durch Anschluß an eine elektrische Wechselspannung zum Schwingen angeregt, wodurch der Schwingkörper 7 die Membran 6 in Schwingung versetzt. Die Membran 6 führt transversale Biegeschwingungen aus, durch die das Volumen der Pumpenkammer 9 periodisch geändert und eine Pumpenwirkung erzielt wird.To operate the pump, the vibrating body 7 is excited to vibrate by connection to an electrical alternating voltage, as a result of which the vibrating body 7 causes the membrane 6 to vibrate. The membrane 6 carries out transverse bending vibrations, by means of which the volume of the pump chamber 9 is changed periodically and a pump effect is achieved.

Figur 2 zeigt eine Ausgestaltung des Einlaßventils 5, das aufgrund seiner Ansprechempfindlichkeit und seiner einfachen Herstellbarkeit für die beschriebene Pumpe besonders geeignet ist. Das Einlaßventil 5 besteht aus einer dünnen, aus einer Kunststoff-Folie ausgeschnittenen kreisförmigen Scheibe 12, die einen konzentrischen, sich über einen Teilkreis von etwa 320° erstreckenden Einschnitt 13 hat, durch den eine Ventilklappe 14 gebildet ist. Der die Ventilklappe 14 umgebende Ring 50 der Scheibe 12 ist an dem Rand 51 der Öffnung des Einlasses 4 auf der Innenseite der Pumpenkammer 9 an die Platte 1 derart angeklebt, daß die Ventilklappe 14 die Öffnung des Einlasses 4 bedeckt und mit ihrem Rand 49 auf den Rand 51 der Öffnung bzw. des Einlasses 4 auflegbar ist. Die Ventilklappe 14 ist sehr leicht über die Anbindungsstelle 52 beweglich und gelangt daher bereits durch geringste Strömungskräfte in ihre Offen- bzw. Schließstellung, wobei sie die Schließstellung durch die federnde Anbindungsstelle 52 auch ohne Strömung erreichen kann, allerdings dann sehr viel träger.Figure 2 shows an embodiment of the inlet valve 5, which is particularly suitable for the pump described due to its responsiveness and its ease of manufacture. The inlet valve 5 consists of a thin circular disk 12 cut out of a plastic film, which has a concentric cut 13 extending over a partial circle of approximately 320 °, through which a valve flap 14 is formed. The ring 50 of the disc 12 surrounding the valve flap 14 is glued to the edge 51 of the opening of the inlet 4 on the inside of the pump chamber 9 on the plate 1 such that the valve flap 14 covers the opening of the inlet 4 and with its edge 49 on the Edge 51 of the opening or inlet 4 can be placed. The valve flap 14 is very easily movable over the connection point 52 and therefore already reaches its open or closed position by the slightest flow forces, whereby it can reach the closed position through the resilient connection point 52 even without flow, but then much more slowly.

Bei der in Figur 3 gezeigten Pumpe ist ein ringförmiger Gehäusekörper 15 an seinen Stirnseiten jeweils durch eine Membran 6 mit dem Schwingkörper 7 verschlossen, so daß die Pumpenkammer 9 durch zwei Membranen 6 begrenzt wird. Der Einlaß 4 und der Auslaß 10 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten in der Wand des Gehäusekörpers 15 angeordnet. Die Elektroden 8 der Schwingkörper 7 sind gleichsinnig parallel geschaltet. Die Schwingkörper 7 werden daher durch eine angelegte Wechselspannung gegensinnig erregt, so daß sich die Pumpwirkung beider Membranen 6 addiert und somit eine höhere Förderleistung an Wasser erreicht wird.In the pump shown in Figure 3 is an annular housing body 15 are closed at each end by a membrane 6 with the vibrating body 7, so that the pump chamber 9 is delimited by two membranes 6. The inlet 4 and the outlet 10 are arranged on opposite sides in the wall of the housing body 15. The electrodes 8 of the vibrating bodies 7 are connected in parallel in the same direction. The vibrating bodies 7 are therefore excited in opposite directions by an applied alternating voltage, so that the pumping action of the two membranes 6 is added and thus a higher delivery rate of water is achieved.

Die in Figur 4 dargestellte Pumpe besteht aus einem ringförmigen Gehäusekörper 16 mit einem seitlich angeordneten Einlaß 17 und einem Einlaßventil 18. Eine Stirnseite des Gehäusekörpers 16 wird durch eine Membran 6 mit einem Schwingkörper 7 verschlossen. Zum Verschließen der entgegengesetzten Stirnseite des Gehäusekörpers 16 ist eine Platte 19 aus elastomerem Werkstoff vorgesehen, die in ihrer Mitte eine nach außen gerichtete Kegelspitze 53 mit einem Einschnitt 21 hat. Die Platte 19, der Gehäusekörper 16 und die Membran 6 sind durch einen Blechring 22 miteinander verbindbar, der die genannten Bauelemente umgibt und die nach seiner Montage durch Umbiegen von Laschen 23 fest und dicht miteinander verbindet. Im Bereich des Einlasses 17 und der Kegelspitze 53 weist der Blechring 22 Ausnehmungen 24 auf. Die Kegelspitze 53 bildet ein leicht aufdrückbares Rückschlagventil 20, das ohne nennenswerte Erhöhung des Strömungswiderstands ein Zurückfließen von Flüssigkeit in die Pumpenkammer 9 beim Saughub der Membran 6 unterbindet und dadurch zur Steigerung der Förderleistung beiträgt. Ist ein solches Rückschlagventil 20 nicht vorhanden, so wird der Rückfluß am Auslaß 10 beim Saughub der Membran 6 nur durch die Trägheit der Flüssigkeitssäule bewirkt.The pump shown in Figure 4 consists of an annular housing body 16 with a laterally arranged inlet 17 and an inlet valve 18. An end face of the housing body 16 is closed by a membrane 6 with a vibrating body 7. To close the opposite end face of the housing body 16, a plate 19 made of elastomeric material is provided, which has an outwardly directed conical tip 53 with an incision 21 in its center. The plate 19, the housing body 16 and the membrane 6 can be connected to one another by means of a sheet metal ring 22 which surrounds the above-mentioned components and which, after its assembly, is firmly and tightly connected by bending tabs 23. In the area of the inlet 17 and the cone tip 53, the sheet metal ring 22 has recesses 24. The cone tip 53 forms a check valve 20 which can be easily pressed on and which prevents any backflow of liquid into the pump chamber 9 during the suction stroke of the membrane 6 without any appreciable increase in the flow resistance and thereby contributes to increasing the delivery rate. If such a check valve 20 is not present, the return flow at the outlet 10 during the suction stroke of the membrane 6 is brought about only by the inertia of the liquid column.

Figur 5 zeigt die Anwendung einer gemäß Figur 1 ausgebildeten Pumpe 33 in einem Dampfbügeleisen. Die Platte 2 bildet hierbei den Boden eines Vorratsbehälters 25, der über einen Einfüllstutzen 26 mit Wasser gefüllt werden kann. Die Steigleitung 11 führt über eine Austrittsöffnung 37 zu einem über dem Niveau des maximalen Füllstands 27 angeordneten Überlauf 28, der eine Belüftungsöffnung 29 hat. Von dem Überlauf 28 zweigt eine Falleitung 30 ab, die an eine Dampfkammer 31 im Sohlenkörper 32 eines Dampfbügeleisens 54 angeschlossen ist. Für den Dampfbetrieb des Dampfbügeleisens 54 (nur teilweise dargestellt) wird der Schwingkörper 7 der Pumpe 33 angesteuert und dadurch kontinuierlich Wasser aus dem Vorratsbehälter 25 zum Überlauf 28 gefördert, von wo es über die Falleitung 30 zur Dampfkammer 31 gelangt. Hierbei kann die Fördermenge durch Ansteuerung der Pumpe 33 (Frequenzänderung) der jeweiligen Heizleistung so angepaßt werden, daß die erzeugte Dampfmenge den jeweils gegebenen Verhältnissen entspricht.FIG. 5 shows the use of a pump 33 designed according to FIG. 1 in a steam iron. The plate 2 here forms the bottom of a storage container 25 which can be filled with water via a filler neck 26. The riser 11 leads via an outlet opening 37 to an overflow 28 which is arranged above the level of the maximum fill level 27 and which has a ventilation opening 29. A downpipe 30 branches off from the overflow 28 and is connected to a steam chamber 31 in the sole body 32 of a steam iron 54. For the steam operation of the steam iron 54 (only partially shown), the vibrating body 7 of the pump 33 is actuated and water is thereby continuously conveyed from the reservoir 25 to the overflow 28, from where it reaches the steam chamber 31 via the downpipe 30. Here, the delivery rate can be adjusted by controlling the pump 33 (frequency change) of the respective heating output so that the amount of steam generated corresponds to the prevailing conditions.

Figur 6 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Heißwasserbereiters für eine Kaffeemaschine 55 (nur teilweise dargestellt) mit einem Vorratsbehälter 34, einem U-förmig verlaufenden Durchlauferhitzer 35 und einem Brühkopf 36 mit einer Auslaßöffnung 37. Der Brühkopf 36 ist durch eine Steigleitung 38 mit dem Durchlauferhitzer 35 verbunden. Der Vorratsbehälter 34 ist an den Durchlauferhitzer 35 über eine fallende Leitung 39 angeschlossen, in der sich eine Pumpe 40 der in Figur 3 gezeigten Bauart befindet. Die Bauteile der Pumpe 40 wurden daher mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 3 bezeichnet.FIG. 6 shows the basic structure of a hot water heater for a coffee machine 55 (only partially shown) with a storage container 34, a U-shaped flow heater 35 and a brewing head 36 with an outlet opening 37. The brewing head 36 is connected to the flow heater 35 by a riser 38 connected. The storage container 34 is connected to the flow heater 35 via a falling line 39, in which a pump 40 of the type shown in FIG. 3 is located. The components of the pump 40 have therefore been given the same reference numerals as in FIG. 3.

Die beschriebene Ausbildung des Heißwasserbereiters für eine Kaffeemaschine 55 ermöglicht mit Hilfe der Pumpe 40 eine Förderung des Wassers zur Auslaßöffnung 37 ohne die Unterstützung von Dampf, beispielsweise bereits bei einer Wassertemperatur von ca. 90° C. Hierdurch kann das Verkalken des Durchlauferhitzers 35 reduziert werden und eine zu extensive Extraktion des Kaffeemehls vermieden werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, durch geregelte Dosierung der Heizleistung des Durchlauferhitzers 35 und der Fördermenge der Pumpe 40 das Extraktionsverhalten an die jeweilige Brühmenge im Sinne einer optimalen Geschmacksausbildung anzupassen.The described design of the hot water heater for a coffee machine 55 enables the pump 40 to convey the water to the outlet opening 37 without the support of Steam, for example already at a water temperature of approx. 90 ° C. As a result, the calcification of the continuous-flow heater 35 can be reduced and excessive extraction of the ground coffee can be avoided. Furthermore, there is the possibility of adjusting the extraction behavior to the respective brewing quantity in the sense of an optimal taste formation by regulated dosing of the heating power of the instantaneous heater 35 and the delivery quantity of the pump 40.

Figur 7 zeigt eine Spritzflasche 41 mit einem Vorratsbehälter 42, der durch eine verschließbare Einfüllöffnung 43 mit Wasser befüllt werden kann. Unter dem Boden 56 des Vorratsbehälters 42 befindet sich eine Pumpe 44, deren Pumpenkammer 9 durch einen Einlaß 4 mit dem Einlaßventil 5 an den Vorratsbehälter 42 angeschlossen ist. Von der Pumpenkammer 9 führt durch den Vorratsbehälter 42 eine Steigleitung 45 zum Flaschenhals, der einen Spritzkopf trägt, an dem die Austrittsöffnung 46 ausgebildet ist. Die Pumpe 44 entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau der Pumpe 40 gemäß Figur 1. Ihr Schwingkörper 7 ist über Elektroden 8 an eine im unteren, nicht dargestellten Teil der Spritzflasche 41 angeordnete elektrische Energieversorgungseinrichtung anschließbar, um im Betrieb Wasser aus dem Vorratsbehälter 42 zur Austrittsöffnung 46 des Spritzkopfes zu fördern. Die beschriebene Spritzflasche 41 eignet sich beispielsweise zum Anfeuchten von Wäsche, als Haarbefeuchter oder als Tapetenablösegerät.FIG. 7 shows a wash bottle 41 with a storage container 42, which can be filled with water through a closable fill opening 43. Under the bottom 56 of the reservoir 42 there is a pump 44, the pump chamber 9 of which is connected to the reservoir 42 through an inlet 4 with the inlet valve 5. A riser 45 leads from the pump chamber 9 through the storage container 42 to the bottle neck, which carries a spray head on which the outlet opening 46 is formed. The basic structure of the pump 44 corresponds to that of the pump 40 according to FIG. 1. Its oscillating body 7 can be connected via electrodes 8 to an electrical energy supply device arranged in the lower part of the wash bottle 41, which is not shown, in order to operate water from the reservoir 42 to the outlet opening 46 in operation Promote spray head. The spray bottle 41 described is suitable, for example, for moistening laundry, as a hair humidifier or as a wallpaper removal device.

In Fig. 8 ist nochmals der Überlauf 28 gemäß Fig. 5 vergrößert dargestellt, allerdings mit einer zusätzlichen Variante, nämlich daß am Übergang vom Überlauf 28 zur Falleitung 30 ein den Durchfluß des Wassers regelbares Ventil 57 ausgebildet ist. Das Ventil 57 kann beispielsweise als in seiner Höhe verstellbarer Schieber, wie in Fig. 8 dargestellt, oder als normales Drehventil ausgebildet sein, so daß bei Verstellung jeweils der Querschnitt der Falleitung 30 verändert wird. In Fig. 8 ist das Ventil in der offenen Stellung dargestellt. Des weiteren ist am Gehäuse des Überlaufs 28 oberhalb der Austrittsöffnung 37 eine Öffnung 58 ausgebildet, über die Wasser, sobald es den unteren Rand der Öffnung 58 erreicht hat, austritt und in den nach Fig. 5 dargestellten Vorratsbehälter 25 zurückfließt. Hierdurch wird eine konstante Füllhöhe im Überlauf 28 und somit eine konstante Fließgeschwindigkeit am Ventil 57 zur Falleitung 30 hin gewärleistet. Durch das Ventil 57 wird der Vorteil erreicht, daß je nach Einsatz des Bügeleisens der Dampfkammer mehr oder weniger Wasser und somit auch dem Bügelgut dosiert Dampf zugeführt werden kann, ohne daß die piezo-elektrische Pumpe mit einer gesonderten Regelelektronik, die verhältnismäßig aufwendig ist, versehen werden muß.In FIG. 8, the overflow 28 according to FIG. 5 is again shown enlarged, but with an additional variant, namely that a valve 57 that regulates the flow of water is formed at the transition from the overflow 28 to the downpipe 30. The valve 57 can be, for example, a slide that is adjustable in height, as shown in Fig. 8, or be designed as a normal rotary valve, so that each time the cross section of the down pipe 30 is changed. In Fig. 8 the valve is shown in the open position. Furthermore, an opening 58 is formed on the housing of the overflow 28 above the outlet opening 37, via which water, as soon as it has reached the lower edge of the opening 58, exits and flows back into the storage container 25 shown in FIG. 5. This ensures a constant filling level in the overflow 28 and thus a constant flow rate at the valve 57 to the downpipe 30. The valve 57 has the advantage that, depending on the use of the iron, more or less water and thus steam can be metered into the steam chamber without the piezo-electric pump being provided with separate control electronics which are relatively complex must become.

Claims (13)

Elektrisch angetriebene Pumpe (40, 44) zur Wasserförderung in Haushaltsgeräten mit einer eine Membran (6) aufweisenden Pumpenkammer (9) und einem an der Membran (6) befestigten piezo-elektrischen Schwingkörper (7), wobei die Pumpenkammer (9) über einen Einlaß (4, 17), an dem ein in Richtung des Vorratsbehälters (25, 34, 42) schließendes Rückschlagventil (4, 18) ausgebildet ist, an einen mit Wasser füllbaren Vorratsbehälter (25, 34, 42) und über einen Auslaß (10, 21) an einen Verbraucher angeschlossen ist, wobei sich der Vorratsbehälter (25, 34, 42) auf einem höheren Niveau als die Pumpenkammer (9) befindet, wobei das Rückschlagventil einerseits (4, 18) bei in der Pumpenkammer (9) herrschendem Überdruck die Verbindung vom Vorratsbehälter (25, 34, 42) zur Pumpenkammer (9) sperrt, so daß Flüssigkeit über den Auslaß (10, 21) einer Austrittsöffnung (37, 46) zugeführt wird (Transportphase) und wobei andererseits sich bei Unterdruck das Rückschlagventil (4, 18) öffnet, so daß Flüssigkeit über den Vorratsbehälter (25, 34, 41) in die Pumpenkammer (9) fließen kann (Saugphase),
dadurch gekennzeichnet,
daß von dem Auslaß (10) der Pumpenkammer (9) eine Steigleitung (11, 38, 45) zur Austrittsöffnung (37, 46) führt, daß die Austrittsöffnung über dem Niveau des maximalen Füllstands des Vorratsbehälters (25, 34, 42) liegt und daß durch die Bewegung der Membran (6) während der Saugphase im Bereich des Rückschlagventils (4, 18) unabhängig vom Füllstand im Vorratsbehälter (25, 34, 42) so schnell ein Unterdruck gegenüber dem am Einlaß (4, 17) herrschenden Wasserdrucks erzeugt wird, daß Wasser aus dem Vorratsbehälter (25, 34, 42) in die Pumpenkammer (9) einfließt.Electrically driven pump (40, 44) for pumping water in household appliances with a pump chamber (9) having a membrane (6) and a piezoelectric vibrating body (7) attached to the membrane (6), the pump chamber (9) via an inlet (4, 17), on which a check valve (4, 18) closing in the direction of the storage container (25, 34, 42) is formed, to a storage container (25, 34, 42) which can be filled with water and via an outlet (10, 21) is connected to a consumer, the storage container (25, 34, 42) being at a higher level than the pump chamber (9), the check valve on the one hand (4, 18) when the overpressure prevailing in the pump chamber (9) Connection from the storage container (25, 34, 42) to the pump chamber (9) is blocked, so that liquid is supplied via the outlet (10, 21) to an outlet opening (37, 46) (transport phase) and, on the other hand, the check valve (4 , 18) opens , so that liquid can flow into the pump chamber (9) via the storage container (25, 34, 41) (suction phase),
characterized by
that from the outlet (10) of the pump chamber (9) a riser (11, 38, 45) leads to the outlet opening (37, 46), that the outlet opening is above the level of the maximum fill level of the storage container (25, 34, 42) and that the movement of the membrane (6) during the suction phase in the area of the check valve (4, 18) regardless of the fill level in the storage container (25, 34, 42) creates a vacuum relative to the water pressure prevailing at the inlet (4, 17) that water flows from the reservoir (25, 34, 42) into the pump chamber (9). Pumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich an die Austrittsöffnung (37, 46) ein belüfteter Überlauf (28) mit einer davon abzweigenden, abfallenden Förderleitung (30, 39) anschließt.Pump according to claim 1,
characterized by
that a vented overflow (28) with a branching, falling delivery line (30, 39) connects to the outlet opening (37, 46). Pumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Leitung (11, 30; 33, 38, 36; 45) zwischen dem Auslaß (10, 21)) und dem Verbraucher ein den Durchfluß des Wassers regelbares Ventil (57) ausgebildet ist.Pump according to claim 2,
characterized by
that in the line (11, 30; 33, 38, 36; 45) between the outlet (10, 21)) and the consumer, a flow rate of the water controllable valve (57) is formed. Pumpe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventil (57) im Überlauf (28) zur Förderleitung (30, 39) ausgebildet ist.Pump according to claim 3,
characterized by
that the valve (57) in the overflow (28) to the delivery line (30, 39) is formed. Pumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Überlauf (28) eine den Füllstand im Überlauf (28) regelbare Öffnung (58) vorgesehen ist, die mit dem Vorratsbehälter (25) in Flüssigkeitsverbindung steht.Pump according to claim 2,
characterized by
that on the overflow (28) is provided an opening (58) which is adjustable in the level of the overflow (28) and is in fluid communication with the storage container (25). Pumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Membran (6) aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, beispielsweise Metall, besteht und daß die der Pumpenkammer (9) zugekehrte Oberfläche der Membran (6) mit einer Folie (48) aus nicht leitendem Werkstoff isoliert ist.Pump according to claim 1,
characterized by
that the membrane (6) consists of an electrically conductive material, for example metal, and that the surface of the membrane (6) facing the pump chamber (9) is insulated with a film (48) made of non-conductive material. Pumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einlaßventil (5) aus einer dünnwandigen Scheibe (12) aus elastisch verformbarem Material besteht, die an der Wand der Pumpenkammer (9) schwenkbar befestigt ist.Pump according to claim 1,
characterized by
that the inlet valve (5) consists of a thin-walled disc (12) made of elastically deformable material, which is pivotally attached to the wall of the pump chamber (9). Pumpe nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibe (12) des Einlaßventils (5) die Einlaßöffnung (4) bedeckt, daß die Scheibe (12) einen teilkreisförmigen Einschnitt (13) aufweist und daß der vom Einschnitt (13) eingeschlossene Bereich eine von der Einlaßöffnung abhebbare Ventilklappe (14) bildet.Pump according to claim 7,
characterized by
that the disk (12) of the inlet valve (5) covers the inlet opening (4), that the disk (12) has a partially circular cut (13) and that the area enclosed by the cut (13) has a valve flap (14) that can be lifted off the inlet opening forms. Pumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpenkammer von zwei einander gegenüberliegenden Membranen (6) begrenzt wird, die jeweils einen piezo-elektrischen Schwingkörper (7) tragen, wobei die Schwingkörper (7) gegensinnig erregbar sind.Pump according to claim 1,
characterized by
that the pump chamber is delimited by two opposing membranes (6), each of which carries a piezo-electric vibrating body (7), the vibrating bodies (7) being excitable in opposite directions. Pumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß auch der Auslaß (10, 21) der Pumpenkammer (9) ein zur Pumpenkammer (9) hin sperrendes Rückschlagventil (20) enthält, das aus einem dünnwandigen, kegelförmigen Element aus elastomerem Werkstoff besteht, dessen in Strömungsrichtung zeigende Spitze einen Einschnitt (21) aufweist.Pump according to claim 1,
characterized by
that the outlet (10, 21) of the pump chamber (9) also contains a check valve (20) which closes towards the pump chamber (9) and consists of a thin-walled, conical element made of elastomeric material, the tip of which points in the direction of flow an incision (21) having. Verwendung der Pumpe nach Anspruch 2 in einem Dampfbügeleisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpe (33) am Boden des Vorratsbehälters (25) befestigt und mit dem seitlich neben dem Voratsbehälter (25) angeordneten Überlauf (28) verbunden ist und daß die Förderleitung (30) der Pumpe (33) an die Dampfkammer (31) im Sohlenkörper (32) des Dampfbügeleisens angeschlossen ist.Use of the pump according to claim 2 in a steam iron,
characterized by
that the pump (33) attached to the bottom of the storage container (25) and connected to the side next to the storage container (25) arranged overflow (28) and that the delivery line (30) of the pump (33) to the steam chamber (31) in Sole body (32) of the steam iron is connected. Verwendung der Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einem Gerät zur Zubereitung heißer Getränke,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpe (39) zwischen dem Ausgang des Wasservorratsbehälters (34) und dem Eingang eines Durchlauferhitzers (35) angeordnet ist.Use of the pump according to one of Claims 1 to 10 in a device for preparing hot drinks,
characterized by
that the pump (39) is arranged between the outlet of the water reservoir (34) and the inlet of a water heater (35). Verwendung der Pumpe nach Anspruch 1 in einer Spritzflasche (41),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpenkammer (9) unter dem Flaschenboden angeordnet ist und durch ein den Flaschenboden durchdringendes Steigrohr (45) mit dem Flaschenhals verbunden ist, der einen Spritzkopf (46) trägt.Use of the pump according to claim 1 in a squirt bottle (41),
characterized by
that the pump chamber (9) is arranged under the bottle base and is connected to the bottle neck by a riser pipe (45) penetrating the bottle base and carrying a spray head (46).
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