DE102004057688A1

DE102004057688A1 - Membranpumpe und Membranpumpenmembran

Info

Publication number: DE102004057688A1
Application number: DE102004057688A
Authority: DE
Inventors: Bodo Grebner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-01
Also published as: WO2006058801A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Membranpumpe mit einem Exzenterantrieb ihrer Membranpumpenmembran (10) sowie einem Förderraum (23) für ein Medium und einem vom Förderraum (23) durch die Membranpumpenmembran (10) getrennten Aggregateraum (24). DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Membranpumpenmembran (10) einen metallischen Membrankörper (11) aufweist. Es wird auch eine Membranpumpenmembran (10) vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Membranpumpe und einer Membranpumpenmembran nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7.

Beim Verbrennungsvorgang von Diesel- und Benzinmotoren entstehen giftige Gase, beispielsweise Stickoxide NOx. Zur Beseitigung bzw. Zersetzung dieser Stickoxide ist bereits vorgeschlagen worden, in den fahrzeugseitigen Katalysator Harnstoff einzuspritzen. Da Harnstoff ein chemisch aggressives und zum Auskristallisieren neigendes Medium ist, das zudem zum Kriechen neigt, wurden zu dessen Förderung Membranförderpumpen vorgeschlagen, die für solche Stoffe vorteilhaft sind.

Bei Membranpumpen kommt das Medium mit den Antriebsaggregaten nicht in Berührung, der Förderraum ist vom Aggregateraum durch die Membran getrennt. Üblicherweise erfolgt die Förderung durch einen Auf- und Abhub der mit einem Stößel beaufschlagten Membran. Damit sind allerdings die erreichbaren Drücke der Membranpumpe beschränkt, während bei der Harnstoffförderung eher höhere Drücke wünschenswert sind. Zur Bereitstellung höherer Förderdrücke sind allerdings aufwändige und robuste Konstruktionen notwendig, die mit üblichen Membranpumpen nicht einfach darstellbar sind.

Vorteile der Erfindung

Es wird vorgeschlagen, dass eine Membranpumpe eine Membranpumpenmembran mit einem metallischen Membrankörper aufweist. Im Gegensatz zu üblichen Membranen aus Gummi oder Gewebefolien ist der Membrankörper sehr robust. Die Membranpumpe kann weiterhin mit einem deutlich höheren Förderdruck, insbesondere über 5 bar, arbeiten und weist eine verbesserte Lebensdauer ihrer Membranpumpenmembran auf, die deutlich über den bei Gummimembranen üblichen 10000 Stunden liegt. Die Membranpumpe ist kostengünstig herstellbar und für den Einsatz in harnstoffbasierten Entstickungssystemen von Kraftfahrzeugen besonders geeignet.

Vorzugsweise ist der Membrankörper aus korrosionsresistentem Stahl gebildet. Dies ist günstig, wenn mit entsprechend langer Lebensdauer aggressive Medien wie Harnstoff gefördert werden sollen. Bevorzugt ist ein Chrom-Nickel-Stahl.

Ist zur Betätigung der Membranpumpenmembran ein Stößelbolzen mit dem Membrankörper verbunden, kann eine Beaufschlagung zum Durchführen der Medienförderung einfach durchgeführt werden, wobei insbesondere der Stößelbolzen mit einem Exzenter verbunden ist.

Zweckmäßigerweise ist der Stößelbolzen mit dem Membrankörper verschweißt. Bevorzugt ist der Stößelbolzen mittels Laserschweißen befestigt. Dies ergibt eine dauerfeste Verbindung mit hoher Lebensdauer.

Weist der Membrankörper eine konzentrische, wellenförmig besickte Struktur auf, kann die Lebensdauer weiter verbessert werden. Die Sicken bewirken ein Schwingungsverhalten der Membranpumpenmembran, das für einen Dauereinsatz gut geeignet ist.

Weiterhin wird eine Membranpumpenmembran für eine Membranpumpe mit Exzenterantrieb vorgeschlagen, deren Membrankörper aus Metall gebildet ist. Bevorzugt ist der Membrankörper aus korrosionsresistentem Stahl gebildet. Besonders im Einsatz beim Fördern chemisch aggressiver Medien zeigt eine derartige Membranpumpenmembran eine deutlich verbesserte Lebensdauer im Vergleich zu üblichen Membranen aus Gummi oder Gewebefolien. Weiterhin können solche Membranpumpenmembranen mit erhöhten Förderdrücken oder Gegendrücken belastet werden.

Bevorzugt weist der Membrankörper eine konzentrische, wellenförmig besickte Struktur auf. Dadurch werden Schwingungseigenschaften des Membrankörpers vorteilhaft beeinflusst, insbesondere bei einer im Betrieb üblichen Auf- und Abbewegung bezogen auf die Mittelachse des scheibenförmigen Membrankörpers.

Vorteilhaft ist, wenn eine Wölbung der Sicken der Struktur so ausgelegt ist, dass sich bei einer bestimmungsgemäßen periodischen Beaufschlagung des Membrankörpers mit Antriebskraft in axialer Richtung eine Dauerschwingungsbeanspruchung im elastischen Bereich aus bildet. Der Membrankörper wird nur elastisch belastet Lebensdauer verkürzende, inelastische Verformungen vermieden. Es kön nen vorteilhafte Lebensdauern erreicht werden, die dauerbeanspruchten Federn entsprechen.

Weist der Membrankörper in seinem Zentrum einen Stößelbolzen auf, kann eine Verbindung zu einem Exzenterantrieb im Einsatz der Membranpumpenmembran ohne größeren Aufwand hergestellt werden, wie dies bei üblichen Membranpumpen üblich ist.

Zweckmäßigerweise ist der Stößelbolzen in einer napfförmigen, zum Stößelbolzen hin konvex ausgebildeten Auswölbung des Membrankörpers angeordnet. Diese Anordnung sorgt für eine zuverlässige Umleitung von dynamischen Kräften bei einem üblichen Einsatz der Membranpumpenmembran.

Vorzugsweise ist der Stößelbolzen mit dem Membrankörper fest verbunden, bevorzugt ist der Stößelbolzen mit dem Membrankörper verschweißt.

Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine bevorzugte Membranpumpenmembran mit Stößelbolzen;
2 eine Draufsicht auf einen bevorzugte Membrankörper mit konzentrischer, besickter Struktur; und
4 schematisch eine bevorzugte Membranpumpe.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt einen Schnitt durch eine bevorzugte Membranpumpenmembran 10 mit einem Stößelbolzen 12, der im Zentrum 16 ihres Membrankörpers 11 angeordnet ist und sich in axialer Richtung von der Oberfläche der scheibenförmigen Membranpumpenmembran 10 erstreckt. Die Membranpumpenmembran 10 trennt körperlich einen Förderraum 23 für ein Medium und einem vom Förderraum 23 getrennten Aggregateraum 24 einer Membranpumpe 20 mit einem Exzenterantrieb, wie als grob schematisch in 3 skizziert ist. Antriebsaggregate oder Ventile usw. sind nicht dargestellt.
Eine Förderung des Mediums, das durch Pfeile an einem Eingang 21 und einem Ausgang 22 des Förderraums 23 der Membranpumpe 20 angedeutet ist, erfolgt durch eine Auf- und Abbewegung des Stößelbolzens 12 durch einen Exzenter 13, wie durch den Doppelpfeil in der 3 dargestellt. Die Membranpumpenmembran 10 wird dadurch angehoben und abgesenkt. Beim Anheben wird das Medium durch den Eingang 21 angesaugt und beim Absenken aus dem Ausgang 22 herausgedrückt. Der nicht weiter ausgeführte Exzenterantrieb entspricht dabei einem üblichen, dem Fachmann geläufigen Exzenterantrieb von Membranpumpen.
Wie weiter in 1 zu erkennen ist, weist der Membrankörper 11 eine konzentrische, wellenförmig besickte Struktur 14 auf, wobei eine Wölbung der Sicken 15 der Struktur 14 so ausgelegt ist, dass sich bei einer bestimmungsgemäßen periodischen Beaufschlagung des Membrankörpers 11 mit Antriebskraft in axialer Richtung 17 eine Dauerschwingungsbeanspruchung im elastischen Bereich ausbildet.
Am Rand 19 ist der Membrankörper 11 flach ausgebildet, um eine einfache Befestigung und Abdichtung in einem Membranpumpengehäuse zu ermöglichen.
Zur Umlenkung der bei der Auf- und Abbewegung der Membranpumpenmembran 10 ist der Stößelbolzen 12 auf einer napfförmigen, zum Stößelbolzen 12 hin konvex ausgebildeten Auswölbung 18 des Membrankörpers 11 angeordnet.
Die Membran 10 ist vorzugsweise aus einem metallischen Membrankörper 11, bevorzugt aus korrosionsresistentem Stahl, besonders bevorzugt aus Chrom-Nickel-Stahl, gebildet.
In 2 ist eine Draufsicht auf einen bevorzugten Membrankörper 11 dargestellt, bei der seine konzentrische, wellenförmig besickte Struktur 14 deutlich zu erkennen ist.

Claims

Membranpumpe mit einem Exzenterantrieb ihrer Membranpumpenmembran (10) sowie einem Förderraum (23) für ein Medium und einem vom Förderraum (23) durch die Membranpumpenmembran (10) getrennten Aggregateraum (24), dadurch gekennzeichnet, dass die Membranpumpenmembran (10) einen metallischen Membrankörper (11) aufweist.
Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (11) aus korrosionsresistentem Stahl gebildet ist.
Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung der Membranpumpenmembran (10) ein Stößelbolzen (12) mit dem Membrankörper (11) verbunden ist.
Membranpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelbolzen (12) mit einem Exzenter (13) verbunden ist.
Membranpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelbolzen (12) mit dem Membrankörper (11) verschweißt ist.
Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (11) eine konzentrische, wellenförmig besickte Struktur (14) aufweist.
Membranpumpenmembran für eine Membranpumpe (20) mit einem Exzenterantrieb, mit einem scheibenförmigen Membrankörper (11), dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (11) aus Metall gebildet ist.
Membranpumpenmembran nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (11) aus korrosionsresistentem Stahl gebildet ist.
Membranpumpenmembran nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (11) eine konzentrische, wellenförmig besickte Struktur (14) aufweist.
Membranpumpenmembran nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wölbung der Sicken (15) der Struktur (14) so ausgelegt ist, dass sich bei einer bestimmungsgemäßen periodischen Beaufschlagung des Membrankörpers (11) mit Antriebskraft in axialer Richtung (17) eine Dauerschwingungsbeanspruchung im elastischen Bereich ausbildet.
Membranpumpenmembran nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (11) in seinem Zentrum (16) einen Stößelbolzen (12) aufweist.
Membranpumpenmembran nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelbolzen (12) in einer napfförmigen, zum Stößelbolzen (12) hin konvex ausgebildeten Auswölbung (18) des Membrankörpers (11) angeordnet ist.
Membranpumpenmembran nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelbolzen (12) mit dem Membrankörper (11) fest verbunden ist.
Membranpumpenmembran nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelbolzen (12) mit dem Membrankörper (11) verschweißt ist.