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Die
Erfindung betrifft eine Hubkolben-Membranpumpe.
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Membran-Pumpen
nach dem Hubkolbenprinzip sind im Stand der Technik insbesondere
zur Förderung
von aggressiven Medien bekannt. Der Einsatz solcher Membranpumpen
hat sich zur Förderung
einer Harnstoff-Wasser-Lösung bei
Abgasnachbehandlungssystemen von Kraftfahrzeugen etabliert. Durch
die Trennung von Förderraum
und Antriebsraum mittels der Membran ist gewährleistet, dass die innerhalb
des Antriebsraums befindlichen Antriebselemente nicht in Kontakt
mit der aggressiven Harnstoff-Wasser-Lösung gelangen.
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DE 10 2004 011 123
A1 zeigt eine Pumpe zur Förderung eines Abgasnachbehandlungsmediums, insbesondere
einer Harnstoff-Wasser-Lösung
für Dieselmotoren.
Die bei dieser Pumpe zum Einsatz kommende Membran weist gegenüberliegend
zu einem Antriebskolben einen mittig vorgesehenen zentralen Ansatz
mit einer Verdickung auf, die zur axialen Sicherung der Membran
gegenüber
dem Kolben dient, wobei die Verdickung durch eine Öffnung innerhalb
des Kolbenbodens geführt
ist und an einer Innenseite des Kolbenbodens anliegt. Somit ist
die Membran unverlierbar mit dem Kolben verbunden. Der Antriebskolben
ist innerhalb des Pumpengehäuses
mittels eines Gleitlagers verschieblich aufgenommen, wobei der Aufnahmeraum
des Pumpengehäuses
kein zusätzliches
Schmiermittel, z. B. in Form eines Hydrauliköls, enthält. Stattdessen ist das Pumpengehäuse bzw.
sein Aufnahmeraum, innerhalb dessen der Antriebskolben verschieblich
aufgenommen ist, mit Luft gefüllt.
Das Pumpengehäuse
ist nach außen
hin hermetisch verschlossen. Dies hat den Nachteil, dass ein Druckausgleich
während
einer Verschiebung des Antriebskolbens innerhalb des Pumpengehäuses und
auch bei einer Temperaturveränderung
nicht möglich
ist. Dies hat einen nachteiligen Einfluss auf die Pumpfunktion der
Membranpumpe, da eine Druckänderung
innerhalb des Aufnahmeraums dazu führt, dass der Antriebskolben
in Folge eines veränderten
Betriebszustands eine zusätzliche
Kraft überwinden
muss. Hierdurch nimmt die Präzision
einer Förderrate
der Membranpumpe ab.
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DE 20 2005 002 471
U1 zeigt eine Membranpumpe, bei der eine Membran mit einem
Kurbelantrieb verbunden ist. Die Membran ist randseitig mit einem
Einspannrand versehen und zwischen einem Kurbelgehäuse und
einem Pumpenkopf eingespannt. Der Kurbelantrieb versetzt die Membran
in oszillierende Walkbewegungen, wodurch sich ein Förderbetrieb
der Membranpumpe einstellt. Das Kurbelgehäuse ist zur Umgebung hin gasdicht
verschlossen, so dass ein Druckausgleich bei einem veränderten
Betriebszustand, z. B. in Folge einer Temperaturänderung, nicht möglich ist.
Somit unterliegt diese Membranpumpe den gleichen Nachteilen wie
vorstehend bezüglich
der Pumpe gemäß
DE 10 2004 011 123
A1 erläutert.
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DE 10 2006 044 252
B3 , die nach dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung
veröffentlicht wurde,
zeigt eine Membranpumpe zur Förderung
und Dosierung eines Fluids. Die Membranpumpe umfasst eine Membran,
die zwischen einem Förderraum
und einem Antriebsraum freischwingend angeordnet ist. Die Membran
steht mittels einer Hydraulikflüssigkeit in
dem Antriebsraum mit dem Antriebskolben in Verbindung, der in dem
Antriebsraum verlagerbar ist, so dass die Membran nicht unmittelbar
von dem Antriebskolben geführt
wird, sondern mittels einer Hydraulikflüssigkeit. Der Antriebsraum
ist über
eine Bohrung mit einer Zusatzkammer verbunden, die mit einer Zusatzmembran
abgeschlossen ist. Kolbenraum und Zusatzkammer bilden einen luftdicht
abgeschlossenen Raum, so dass die Bewegung der Membran durch den
Antriebskolben auch eine Bewegung der Zusatzmembran bewirkt.
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Entsprechend
liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Hubkolben-Membranpumpe zu schaffen,
die eine genaue Förderrate
auch bei veränderten
Betriebszuständen
gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Membranpumpe mit den Merkmalen von Anspruch
1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Membran sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Eine
erfindungsgemäße Membranpumpe dient
insbesondere zur Förderung
und Dosierung eines Fluids, z. B. ein flüssiges Medium, und umfasst einen
mit dem flüssigen
Medium füllbaren
Förderraum,
einen in einem Pumpengehäuse
ausgebildeten Antriebsraum, eine Membran, die den Förderraum
vom Antriebsraum trennt und dazwischen frei schwingend befestigt
ist, einen in dem Antriebsraum verschieblich aufgenommenen Antriebskolben,
an dem die Membran befestigt ist, so dass eine Verschiebung des
Antriebskolbens innerhalb des Antriebsraum zu einer Verformung der
Membran innerhalb des Förderraums
führt,
und eine Zusatzmembran, die einen Teil einer Wandung des Antriebsraums bildet.
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Die
erfindungsgemäße Membranpumpe
gehört
zu der Gattung von Hubkolben-Membranpumpen,
bei der der Antriebskolben innerhalb des Pumpengehäuses durch
Trockenschmierung aufgenommen ist. Anders ausgedrückt, ist
der Antriebsraum nicht mit einem Hydrauliköl bzw. einer Schmierflüssigkeit
gefüllt.
Stattdessen ist der Antriebsraum mit einem Fluid, zumeist Luft,
gefüllt,
wobei eine Verschieblichkeit des Antriebskolbens durch geeignete Gleitlager
oder dergleichen gewährleistet
ist. Durch die Zusatzmembran kann eine Druckänderung innerhalb des Antriebsraums
ausgeglichen bzw. kompensiert werden. Dies kann dadurch erfolgen,
dass die Zusatzmembran gasdurchlässig
ausgeführt
ist und ein Fluid bzw. Luft durch die Zusatzmembran hindurch diffundieren
kann, entweder aus dem Antriebsraum heraus nach außen oder
in den Antriebsraum von außen
hinein. Alternativ oder ergänzend
hierzu kann die Zusatzmembran flexibel und verformbar ausgebildet
sein, wobei ein Druckausgleich innerhalb des Antriebsraum mittels
einer Verformung der Membran erfolgt. Falls die erfindungsgemäße Membranpumpe
einer Temperaturänderung
ausgesetzt ist und dies zu einer Druckänderung innerhalb des Antriebsraums
führt,
kann mittels der Zusatzmembran diese Druck änderung innerhalb des Antriebsraum
ausgeglichen werden. Der Betriebszustand für den Antriebskolben innerhalb
des Antriebsraums bleibt auch bei geänderten Umgebungsbedingungen
gleich. Im Ergebnis ist dadurch eine konstante und präzise Förderrate
bei sich verändernden
Umgebungsbedingungen gewährleistet.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann an dem Pumpengehäuse ein
Deckel angebracht sein, der die Zusatzmembran zur Umgebung hin abschirmt.
Hierdurch ist ein Einsatz der Membranpumpe auch in robusten Umgebungen
möglich, ohne
dass dabei die empfindliche Zusatzmembran Schaden nimmt. Ein Druckausgleich
für den
Antriebsraum wird dadurch verbessert, dass in dem Deckel zumindest
eine Durchgangsöffnung
ausgebildet ist, durch die ein an die Zusatzmembran angrenzender
Raum innerhalb des Deckels in Verbindung mit der Umgebung steht.
Falls ein Fluid durch die Zusatzmembran hindurch diffundiert oder
sich die Zusatzmembran verformt, ist somit ein Druckausgleich innerhalb
des Deckels gewährleistet.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Zusatzmembran
als Rollmembran ausgebildet sein. Eine Rollmembran hat den Vorteil,
dass sie empfindlich und genau auf Druckänderungen anspricht und somit
bereits geringe Druckänderungen innerhalb
des Antriebsraums kompensiert werden können. Eine weitere Verbesserung
des Druckausgleichs kann sich durch eine schalenförmige Aufnahme
ergeben, die an dem Pumpengehäuse
vorgesehen ist. In ihrem unverformten Zustand legt sich die Rollmembran
zumindest teilweise mit ihren seitlichen Bereichen in die schalenförmige Aufnahme
hinein. Lediglich ein mittiger Bereich der Rollmembran wird bei
einem Druckausgleich verformt. Dies erhöht die Ansprechgenauigkeit
der Rollmembran für
einen präziseren
Druckausgleich.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Antriebsprinzip
der Membranpumpe auf dem Magnetprinzip beruhen, wobei innerhalb
des Pumpengehäuses
eine Spule eingeschlossen ist und der Antriebskolben als Ankerkolben
ausgebildet ist. Ein von der Magnetspule erzeugtes Magnetfeld wirkt dabei
auf den Ankerkolben, der sich in Folge der Magnetkraft innerhalb
des Pumpengehäuses
verschiebt. Hierbei kann der Ankerkolben durch ein Federelement
in eine der Magnetkraft entgegengesetzte Richtung vorgespannt sein,
wobei die Federeinrichtung bei einem Erregen der Magnetspule ein
Verschieben des Ankerkolbens in die entgegengesetzte Richtung gewährleistet.
Durch ein zyklisches Bestromen der Spule wird der Ankerkolben in
eine Hin- und Herbewegung
versetzt, wodurch die Membran, die an dem Ankerkolben befestigt
ist, in eine Hubbewegung versetzt wird.
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Die
erfindungsgemäße Membranpumpe
hat mittels der Zusatzmembran den Vorteil, dass innerhalb des Antriebsraums
thermische Effekte und Umpumpeffekte bei einem Verschieben des Antriebskolbens
kompensiert werden können.
Des weiteren zeichnet sich die erfindungsgemäße Membranpumpe durch eine
kompakte Bauweise und eine kostengünstige Herstellung aus, wobei
die zugehörige IP-Schutzklasse
beibehalten werden kann. Die Zusatzmembran lässt sich bei der Herstellung
einfach in geeignete Aufnahmenuten des Pumpengehäuses einklipsen, was die Montage
erleichtert und preiswert macht.
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Das
erfindungsgemäße Prinzip,
wonach mittels einer Zusatzmembran ein Druckausgleich innerhalb
eines Antriebsraums einer Membranpumpe möglich ist, lässt sich
auch bei anderen Magnetantrieben einsetzen, bei denen ein Antriebskolben
verschieblich innerhalb eines Gehäuses angetrieben wird. Hierbei
ist von Bedeutung, dass das Gehäuse, innerhalb
dessen die vorstehend genannten Druckänderungen auftreten können, in
Bezug auf seine Wandung zumindest teilweise durch die Zusatzmembran
gebildet wird, so dass ein Druckausgleich durch Diffusion und/oder
durch Verformung der Zusatzmembran erfolgen kann. Dies bedeutet, dass
die Erfindung nicht allein bei Membranpumpen, sondern auch bei weiteren
Antriebselementen, insbesondere bei Magnetantrieben, zum Einsatz
kommen kann.
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Die
erfindungsgemäße Membranpumpe
eignet sich insbesondere zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen, z.
B. zur Förderung
und Dosierung einer aggressiven Harnstofflösung, um diese in den Abgasstrang
einzuspritzen. Alternativ oder zusätzlich kann die Membranpumpe
zur Förderung
eines Fluids bzw. der genannten Harnstofflösung von einem Vorratsbehälter hinein
in einen anderen Vorratsbehälter
eingesetzt werden. Bei einem solchen Umpumpen von einem Vorratsbehälter in
einen anderen dient die Membranpumpe als Transferpumpe. Falls das
Fahrzeug mit einer Mehrzahl von Behältern bzw. Zusatz- oder Zwischentanks
ausgerüstet
ist, kann eine Mehrzahl von Membranpumpen vorgesehen sein, wobei
jeweils eine Membranpumpe zwischen zwei miteinander durch geeignete
Leitungen in Verbindung stehenden Behältern angeordnet ist und ein
Fördern
bzw. Pumpen des Fluids von einem Behälter in den anderen ermöglicht.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in der Zeichnung
schematisch dargestellt und wird im Folgenden und unter Bezugnahme
auf die Zeichnung ausführlich
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer Membran mit einem daran befestigten Antriebselement
einer erfindungsgemäßen Hubkolben-Membranpumpe,
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2 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Membranpumpe mit teilweise
aufgebrochenem Gehäuse,
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3 eine
Schnittansicht der Membranpumpe von 2,
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4 eine
prinzipiell vereinfachte Ansicht eines erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems,
bei dem in einer Leitung von einem Reduktionsmittel-Tank zu einer
vor einem Katalysator angeordneten Einspritzdüse eine Membranpumpe gemäß 1 oder 2 angeordnet
ist, und
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5 eine
Verwendung der Membranpumpe gemäß 1.
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht einer Membran 1. In die Membran 1 ist
ein Befestigungselement in Form eines metallischen Einlegeteils 2 eingebettet
aufgenommen. Das Einlegeteil 2 ist scheibenförmig ausgebildet
und mit seinem Außendurchmesser
im Wesentlichen an einen Durchmesser der Membran 1 angepasst.
Die Membran 1 ist mit ihrem Durchmesser nur so viel größer als
das Einlegeteil 2 ausgebildet, als wie es für eine Verformung
der Membran 1 in Richtung des in 1 gezeigten
Pfeils erforderlich ist.
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Die
Membran 1 weist an einer Breitseite einen hervorstehenden
umlaufenden Rand 3 auf, der eine Öffnung 4 begrenzt.
Der Rand 3 umgibt eine innerhalb der Membran 1 ausgebildete
Tasche 5, die durch die Öffnung 4 von der Breitseite
der Membran 1 her zugänglich
ist. Das Einlegeteil 2 ist durch die Öffnung 4 in die Tasche 5 eingesetzt,
wobei der Rand 3 einen Umfangsrand des Einlegeteils 2 seitlich
umschließt.
Somit ist ein unvorhergesehenes und selbsttätiges Herausrutschen des Einlegeteils 2 aus der
Tasche 5 nicht möglich.
Falls die Membran 1 aus Gummi oder dergleichen hergestellt
ist, kann das Einbetten des Einlegeteils 2 in die Tasche 5 auch durch
ein Einvulkanisieren begleitet sein, wodurch eine feste Verbindung
zwischen Einlegeteil 2 und Membran 1 gewährleistet
ist.
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An
seiner der Membran 1 entgegengesetzten Seite weist das
Einlegeteil 2 zumindest zwei Finger 6 auf, die
sich in einer Richtung weg von der Membran 1 erstrecken.
Die Finger 6 dienen zur Befestigung mit einem Antriebselement,
was nachstehend noch erläutert
ist.
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Die
Membran 1 dient zum Einsatz bei einer erfindungsgemäßen Membranpumpe 9 (2, 3)
nach dem Hubkolbenprinzip, die ein Antriebselement in Form eines
Kolbens aufweist. Dieser Kolben ist in einem Gehäuse der Pumpe längsverschieblich
aufgenommen und wird durch geeignete Antriebsmittel in eine Hin-
und Herbewegung versetzt.
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In 1 ist
das Antriebselement einer Hubkolben-Membranpumpe als Kolben 7 gezeigt.
Der Kolben 7 weist an einer Stirnseite eine Befestigungsnut 8 auf,
deren Durchmesser kleiner als ein Außendurchmesser des Kolbens 7 ist.
Die Befestigung der Membran 1 mit dem Kolben 7 erfolgt
dadurch, dass die beiden Finger 6 des Einlegeteils 2 radial
nach innen umgeformt werden und dabei in die Nut 8 eingreifen.
Durch die Befestigung der Membran 1 an dem Kolben 7 ist
gewährleistet,
dass eine Antriebsbewegung des Kolbens 7 als Hubbewegung
auf die Membran 1 übertragen
wird.
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Das
Einlegeteil 2 ist vorzugsweise aus einem Metall hergestellt,
wobei das Verformen bzw. Umbiegen der Finger 6 plastisch
erfolgt und dadurch eine dauerhafte Verbindung zwischen Einlegeteil 2 und Kolben 7 gewährleistet
ist. Alternativ zu den zwei Fingern 6 kann das Einlegeteil 2 an
seiner der Membran 1 entgegengesetzten Breitseite auch
einen umlaufenden Flansch 6' aufweisen,
der zum Verbinden mit dem Kolben 7 in die Nut 8 hinein
verformt bzw. verstemmt wird. Der Flansch 6' greift dabei kreisförmig in
die Nut 8 ein, so dass eine Befestigung des Einlegeteils 2 entlang
des Umfangs der Nut 8 gewährleistet ist.
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Nachstehend
ist unter Bezugnahme auf 3 eine Verwendung der Membran 1 mit
dem Kolben 7 in der Hubkolben-Membranpumpe 9 erläutert.
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3 zeigt
eine Längs-Querschnittsansicht einer
Hubkolben-Membranpumpe 9. Die Pumpe 9 umfasst
ein Gehäuse 10 und
einen Pumpenkopf 11, der an dem Gehäuse 10 befestigt ist.
Das Gehäuse 10 umschließt einen
Antriebsraum 10a, in dem der Kolben 7 entlang
einer Längsachse 12 der
Pumpe 9 längsverschieblich
aufgenommen ist. In einem Randbereich des Gehäuses 10 ist an dessen
Innenfläche eine
Spule 13 aufgenommen, die den Kolben 7 zumindest
teilweise umschließt.
In dem Gehäuse 10 ist koaxial
zum Kolben 7 an seiner der Membran 1 entgegengesetzten
Stirnseite ein Joch 14 aufgenommen, das von einer Jochscheibe 15 innerhalb
des Gehäuses 10 gehalten
ist. In dem Joch 14 ist eine Schraubenfeder 16 aufgenommen,
die zumindest teilweise in der ihr gegenüberliegenden Stirnseite des
Kolbens 7 aufgenommen ist und den Kolben 7 in Richtung
des Pumpenkopfes 11 vorspannt.
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Die
Membran 1 weist an ihrem Außenumfang einen Befestigungswulst 17 auf,
der in eine entsprechende Vertiefung im Pumpenkopf 11 eingreift. Hierdurch
ist die Membran 1 bezüglich
des Pumpenkopfes 11 gehalten. Der Pumpenkopf 11 weist
einen Einlasskanal 18 und einen Auslasskanal 19 auf,
wobei der Einlass- und
Auslasskanal 18, 19 jeweils in einen Förderraum 20 münden. Der
Förderraum 20 wird auf
einer Seite durch die Membran 1 begrenzt. Zwischen dem
Förderraum 20 und
dem Einlasskanal 18 bzw. dem Auslasskanal 19 ist
jeweils ein Sperrventil 21 angeordnet. Bei einem Bestromen
der Spule 13 wird der Kolben 7 gegen die Kraft
der Schraubenfeder 16 vom Pumpenkopf 11 wegbewegt,
d. h. in 2 nach links. Bei einem Entregen
der Spule 13 erfolgt durch die Kraft der Schraubenfeder 16 eine Bewegung
des Kolbens 7 in die entgegengesetzte Richtung, d. h. in 2 nach
rechts. Durch die feste Verbindung zwischen Membran 1 und
Kolben 7 wird die Membran 1 in eine oszillierende
Hubbewegung versetzt, was im Förderraum 20 abwechselnd
einen Über-
und Unterdruck erzeugt. Entsprechend wird ein Fluid durch den Einlasskanal 18 und
den Auslasskanal 19 in Richtung der dargestellten Zeile
gefördert,
wobei die Sperrventile in Richtung der Pfeile aufgrund der sich
durch die Hubbewegung der Membran 1 einstellenden Druckverhältnisse öffnen und schließen.
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Das
Joch 14 ist von einer zentrischen Bohrung 30 durchsetzt,
in der angrenzend zum Antriebskolben 7 die Schraubenfeder 16 aufgenommen
ist. An der Jochscheibe 15 ist eine Zusatzmembran 31 befestigt,
die in ihrem unverformten Zustand an einer Stirnseite der zentrischen
Bohrung 30 an einem Rand des Jochs 14 anliegt.
Die Zusatzmembran 31 ist in Form einer Rollmembran ausgebildet,
die mit ihrem Randbereich in einer geeigneten Nut der Jochscheibe 15 eingespannt
und dadurch gehalten ist. Die Jochscheibe 15 weist seitlich
angrenzend zu einer Längsachse 12 der
Membranpumpe 9 eine schalenförmige Aufnahme 33 auf,
in die sich die Zusatzmembran 31, wenn sie unverformt bzw.
entlastet ist, hineinlegt. An der Jochscheibe 15 ist ein
Deckel 34 befestigt, der die Zusatzmembran 31 zur
Umgebung hin abschirmt. In den Deckel 34 sind Belüftungsbohrungen 35 ausgebildet,
die einen Raum innerhalb des Deckels 34 mit der Umgebung
verbinden.
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Ein
Druckausgleich innerhalb des Antriebsraums 10a funktioniert
nun wie folgt:
Bei einem Verschieben des Kolbens 7 innerhalb
des Antriebsraums 10a und/oder bedingt durch Temperaturschwankungen
kann sich die Luft, die innerhalb des Antriebsraums 10a enthalten
ist, ausdehnen. Die hierdurch hervorgerufenen Druckschwankungen können sich
durch die zentrische Bohrung 30 hindurch in Richtung der
Zusatzmembran 31 fortpflanzen. Falls innerhalb des Antriebsraums 10a bzw.
der zentrischen Bohrung 30 ein Druck größer als der Umgebungsdruck
werden sollte, kann sich die Zusatzmembran 31 dergestalt
verformen, dass sich ihr zentrischer Bereich von der offenen Stirnseite
der zentrischen Bohrung 30 weg bewegt. Ein solch verformter Zustand
der Zusatzmembran 31 ist in der 3 dargestellt.
Durch die Belüftungsbohrungen 35 ist
ein geeigneter Druckausgleich für
den Raum innerhalb des Deckels 34 hin zur Umgebung möglich. Die
Zusatzmembran 31 bildet also einen Teil einer Wandung des
Antriebsraums 10a und ermöglicht wie vorstehend erläutert eine
Kompensation von Druckschwankungen innerhalb des Antriebsraums 10a.
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In 2 ist
die Membranpumpe 9 in einer Seitenansicht gezeigt, wobei
nur der Bereich des Pumpengehäuses 10 angrenzend
an die Zusatzmembran 31 teilweise aufgebrochen gezeigt
ist. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass eine Montage des
Deckels 34 und der Zusatzmembran 31 an der Jochscheibe 15 mit
wenig Aufwand vorgenommen werden kann, z. B. durch ein Verschrauben
des Deckels 34 mit der Jochscheibe 15.
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Alternativ
zu einer Zusatzmembran in Form der Rollmembran kann auch eine plattenförmige Zusatzmembran
vorgesehen sein, die eine Diffusion von Luft erlaubt. Eine solche
Plattenmembran kann an der Jochscheibe 15 dergestalt befestigt
sein, dass sie die zentrische Bohrung 30 geeignet abdeckt.
Ein Druckausgleich für
den Antriebsraum 10a erfolgt dadurch, dass Luft durch eine
solche Zusatzmembran hindurch diffundieren kann, ohne dass es dabei
zu einer Verformung der Membran kommt. Diese Ausführungsform
bietet den Vorteil von kompakteren Außenabmessungen der Pumpe 9.
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In 4 ist
ein System 70 zur Nachbehandlung eines Abgases eines Verbrennungsmotors
mit einem Reduktionsmittel gezeigt, bei dem die erfindungsgemäße Membranpumpe 9 eingesetzt
werden kann. Das System 70 arbeitet nach dem Prinzip des SCR-Verfahrens,
bei dem ein Reduktionsmittel in Form einer wässrigen Harnstoff-Wasser-Lösung in die
Abgase eines Dieselmotors stromaufwärts eines SCR-Katalysators
eingespritzt wird.
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Mit
dem System 70 können
die Grenzwertstufen Euro 4 und Euro 5 eingehalten und die einleitend
genannten Vorteile des SCR-Verfahrens erzielt werden. Die Membranpumpe 9 eignet
sich aufgrund der genannten Medientrennung zwischen Antriebsraum 10a und
Förderraum 20 vorzüglich zum
Dosieren eines aggressiven Reduktionsmittels.
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Nachstehend
ist das System 70 im Detail erläutert.
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Das
System 70 umfaßt
einen Tank 71, in dem die Harnstoff-Wasser-Lösung enthalten
ist. Eine Verbindungsleitung 72 führt zu einer Einspritzdüse 73,
die stromaufwärts
eines Katalysators 74 an einem Abgasrohr 75 eines
(nicht gezeigten) Diesel-Verbrennungsmotors befestigt ist. In der
Verbindungsleitung 72 ist eine Membranpumpe 9 angeordnet,
die oben unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erläutert ist.
Die Membranpumpe 9 dient in dem System 70 als Dosierpumpe,
um die Harnstoff-Wasser-Lösung
aus dem Tank 71 an die Einspritzdüse 73 zu dosieren
und in das Abgasrohr 75 einzuspritzen.
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Die
Membranpumpe 9 ist an eine Steuereinheit 76 angeschlossen,
die wiederum an eine Motorsteuerung 77 angeschlossen ist.
Mittels der Steuereinheit wird das Bestromen der Spule 13 gesteuert, um
dadurch einen Hub und eine Frequenz für den Ankerkolben 7 einzustellen.
Hieraus resultiert ein veränderliches
Fördervolumen
für die
Harnstoff-Wasser-Lösung.
Das bei der obigen Erläuterung
der Membranpumpe 9 sogenannte flüssige Medium ist bei dem System 70 als
die wässrige
Harnstoff-Wasser-Lösung
zu verstehen.
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Die
Steuereinheit 76 kann über
die Motorsteuerung 77 an verschiedene Betriebszustände des Motors,
wie z. B. Leerlauf, Vollgas oder dergleichen, angepaßt werden.
Hierdurch können
für die
Membranpumpe 9 verschiedene Betriebszustände erzielt werden,
die an den jeweiligen Motor-Betriebszustand angepaßt sind,
in Bezug auf die Menge der einzuspritzenden Harnstoff-Wasser-Lösung.
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Das
System 70 weist nur eine Verbindungsleitung 72 auf,
die von dem Tank 71 zur Einspritzdüse 73 führt. Es
ist keine weitere Rückleitung
von der Düse 73 zurück zum Tank 71 vorgesehen.
Mit der Membranpumpe 9 lassen sich ausreichend hohe Drücke erzielen,
so dass die Harnstoff-Wasser-Lösung
mit der gewünschten
Dispersion in das Abgasrohr 75 eingespritzt wird. Beispielsweise
können
mit der Membranpumpe 9 Drücke von größer als 10 bar erzeugt werden.
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Mit
der erfindungsgemäßen Membranpumpe 9 und
ihren zugehörigen
erfindungsgemäßen Komponenten
ist eine äußerst präzise und
Gegendruck unabhängige
Dosierung von Fluiden bis hin zu mehreren Atmosphären Gegendruck
möglich,
zum Beispiel mit Druckwerten von größer als 10 bar. Durch die Trennung
des Antriebsraums 10a von dem Förderraum 20 mittels
der Membran 1 ist auch ein Dosieren von aggressiven Medien,
zum Beispiel einer wässrigen
Harnstoff-Wasser-Lösung,
möglich.
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In 5 ist
eine weitere Verwendung der Membranpumpe 9 gezeigt. Ein
erster Behälter 40 ist mit
einem zweiten Behälter 41 mittels
einer Leitung 42 verbunden, wobei die Membranpumpe 9 an
die Leitung 42 angeschlossen ist. Die Membranpumpe 9 bildet
somit einen Teil der Leitung 42, so dass es mittels der
Membranpumpe 9 möglich
ist, ein in dem Behälter 40 enthaltenes
Fluid durch die Leitung 42 in den zweiten Behälter 42 zu
fördern.
Ein solches Fördern
kann mit hoher Genauigkeit und ggf. hohem Durchsatz erfolgen.
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Es
versteht sich, dass die Membranpumpe 1 nicht nur zur Dosierung
eines aggressiven Fluids, sondern auch zur Dosierung von sonstigen
Fluiden, insbesondere Flüssigkeiten,
geeignet ist.