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Die Erfindung betrifft eine Pumpe zum Fördern eines Fluids, insbesondere eine Kondensatpumpe zum Abpumpen von Kondensat aus einem Batteriespeichergehäuse eines Kraftfahrzeugs.
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Aus
DE 102 34 584 B3 ist eine piezoelektrisch betätigte Pumpe, mit einem Piezo-Aktuator bekannt, der beim Anlegen einer elektrischen Spannung einen Arbeitshub ausführt, und mit einem mit dem Piezo-Aktuator in Antriebsverbindung stehenden beweglichen Pumpkörper, wobei die Antriebsverbindung mittels einem aus mindestens einer Feder und einer daran angeordneten Schwingmasse bestehenden Feder-Masse-System und einer starren Kopplung zwischen der Schwingmasse und dem Pumpkörper realisiert ist.
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DE 199 10 920 B4 zeigt eine Schwingankermembranpumpe zur Förderung von gasförmigen und/oder flüssigen Medien, mit einem Elektromagneten, der eine Magnetspule mit einem darin in Führungen gelagerten federbelasteten Schwinganker umfasst, mit einem Membranpumpenabschnitt, der einen durch eine Membrane unterteilbaren Pumpenraum aufweist, der einerseits über einen Strömungskanal zum Einlass und andererseits über einen zweiten Kanal zum Auslass führt, mit im Einlass und im Auslass angeordneten Ventilen, mit einer Halterung für die Membrane.
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DE 10 2010 039 829 A1 ist eine Membranpumpe mit einem über eine Membran von einem Hydraulikraum getrennter Förderraum zu entnehmen, wobei der Förderraum jeweils mit einem Sauganschluss und einem Druckanschluss verbunden ist und der mit einer Arbeitsflüssigkeit befüllbare Hydraulikraum mit einem pulsierenden Arbeitsflüssigkeitsdruck beaufschlagt werden kann, wobei der Hydraulikraum über ein Leckergänzungsventil mit einem Arbeitsflüssigkeitsvorrat verbunden ist, wobei das Leckergänzungsventil einen zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung hin- und her bewegbaren Schließkörper aufweist, welcher mithilfe eines Druckelementes in der Schließstellung gehalten wird.
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DE 10 2011 089 516 A1 offenbart eine Membranpumpe zum Befördern eines Fluids beziehungsweise zum Rücksaugen eines Fluids aus einer Fluidleitung einer Dosieranordnung, mit einem Stempel zur Übertragung einer Antriebskraft eines sich drehenden Exzenters auf eine Pumpenmembran, wobei durch eine Auf- und Abbewegung der Pumpenmembran ein Ansaugen des Fluids über einen Fluideinlass und ein Weiterbefördern des Fluids über einen Fluidauslass erfolgt.
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Aus
DE 696 23 790 T2 ist eine weitere Membranpumpe mit einem Kolben, einer Membran, die zwischen ersten und zweiten Positionen bewegbar ist, einer Pumpkammer auf einer Seite der Membran, einer Kolbenkammer auf der anderen Seite der Membran mit einem Volumen, einer Hydraulikflüssigkeitsquelle und Mittel zum Hin- und Herbewegen des Kolbens bekannt.
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DE 620 707 A zeigt eine elektromagnetische, vibratorisch betriebene Pumpe für Gase mit einem starren, mit einer Dichtungsmembran versehenen und dem Anker unmittelbar verbundenen Kolben.
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In der
DE 10 2009 044 268 B3 ist eine Membranpumpe zur Absaugung der Triebraumatmosphäre einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei der zur Erzeugung des Unterdrucks in der Pumpenkammer über die Membran Bewegungsenergie einer trägen Masse eines Feder-Massesystems verwendet wird. Dabei wird als Feder des Feder-Massesystems die Membran der Membranpumpe eingesetzt. Um die Membran nicht zu überdehnen, soll der Schwingweg begrenzt werden. Da die Membranpumpe am Motor angebracht sein soll, werden als Antrieb der schwingfähigen, trägen Masse Motorschwingungen verwendet, welche die träge Masse in eigene Relativschwingungen gegenüber den Motorschwingungen versetzt.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte mechanisch betriebene Pumpe zu schaffen, insbesondere diese so zu gestalten, dass die Lebensdauer von empfindlichen Komponenten, insbesondere der fördernden Bauteile wie beispielsweise einer Membran, erhöht wird.
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Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung bei einer Pumpe zum Fördern eines Fluids dadurch gelöst, dass die Pumpe eine Pumpenkammer umfasst, die an einem Ende mit einer flexiblen Membran verschlossen ist, und die mindestens einen Einlass zum Ansaugen des Fluids und mindestens einen Auslass zum Ablaufen des Fluids enthält, wobei die flexible Membran an einer oder mehreren zu einer Schwingmasse gekoppelten Schwingmassenteilen angeordnet ist, die bei Bewegung durch ihre träge Masse zu einer Bewegung der flexiblen Membran führt.
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Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Es wird eine Pumpe zum Fördern eines Fluids vorgeschlagen, die eine Pumpenkammer umfasst, die an einem Ende mit einer flexiblen Membran verschlossen ist, und die mindestens einen Einlass zum Ansaugen des Fluids und mindestens einen Auslass zum Ablaufen des Fluids enthält. Dabei ist die flexible Membran an einer oder mehreren zu einer Schwingmasse gekoppelten Schwingmassenteilen angeordnet ist, die bei Bewegung durch ihre träge Masse zu einer Bewegung der flexiblen Membran führt.
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Erfindungsgemäß verläuft der Fördervorgang der Pumpe durch Erzeugen von Unterdruck in der Pumpenkammer, welcher durch eine Bewegung der flexiblen Membran bewirkt wird. Bewegt sich die flexible Membran so, dass das Volumen in der Pumpenkammer vergrößert wird, so entsteht ein Unterdruck relativ zur Umgebung, der zum Ansaugen des Fluids über den Einlass der Pumpe führt. Bei genügend hohem Füllstand des Fluids im Einlass wird dabei Fluid in die Pumpenkammer gefördert. Bewegt sich die flexible Membran in die andere Richtung, so, dass sich das Volumen in der Pumpenkammer verkleinert, wird ein Überdruck erzeugt, der das in der Pumpenkammer befindliche Fluid in den Auslass und damit zum Ablaufen fördern kann. Steht das Fluid in der Pumpenkammer in ausreichender geodätischer Höhe und erzeugt so hydrostatischen Druck, so kann allein dadurch ein auslassseitiges Ventil geöffnet werden und das Fluid so über den Auslass abfließen. Der Antrieb der flexiblen Membran erfolgt dabei allein durch die Schwingmasse, die aus einer oder mehreren Schwingmassenteilen besteht. Die Verbindung zwischen Membran und Schwingmasse kann stoff-, form- oder kraftschlüssig erfolgen. Bei mehreren Schwingmassenteilen sind günstigerweise alle fest miteinander gekoppelt, um so eine schwingfähige träge Masse, die Schwingmasse, zu bilden. Bewegt sich diese Schwingmasse, die mindestens in einer Achse frei beweglich angebracht ist, so bewegt sich zwangsweise die flexible Membran mit. Als Antrieb für die Bewegung der Schwingmasse können äußere Vibrationen, die auf die Pumpe wirken, dienen. Dies können beispielsweise Vibrationen sein, die auf Grund von im Wesentlichen vertikalen Fahrzeugbewegungen entstehen, wenn die Pumpe mit einer senkrechten Bewegungsrichtung der Schwingmasse in einem Kraftfahrzeug angebracht ist. Bei anderer Einbaulage können jedoch auch andere anregende Beschleunigungen für die Bewegung der Schwingmasse und damit der flexiblen Membran sorgen. Dabei muss sich die Pumpe nicht unbedingt in einem Gravitationsfeld befinden, da allein die träge Masse der Schwingmasse, die über Vibrationen anregbar und über die flexible Membran federnd gekoppelt ist, für die Bewegung der flexiblen Membran ausreicht. Die Aufteilung der Schwingmasse in mindestens zwei Schwingmassenteile bildet bei der Ausgestaltung der Pumpe einen entscheidenden Vorteil, da durch die beiden Schwingmassenteile die flexible Membran fest eingefasst und optimal unterstützt wird. Auf diese Weise lässt sich die mechanische Belastung der flexiblen Membran deutlich reduzieren, da hierdurch der Schwerpunkt der Schwingmasse in eine Querachse der Membran gelegt werden kann.
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Vorteilhaft kann dabei die Schwingmasse mit einer Feder verbunden sein, welche die Schwingmasse in einer Ruheposition hält. Auf diese Weise wird über die Kopplung der Schwingmasse zu der flexiblen Membran hinaus ein Feder-Masse-Schwinger gebildet, der beispielsweise so eingestellt sein kann, dass die Feder die Schwingmasse in einer Gleichgewichtsposition als Ruheposition hält. Dabei ist es vorteilhaft, diese Ruheposition so einzustellen, dass die Schwingmasse nach mindestens zwei Richtungen entlang der Achse, in der die Schwingmasse beweglich ist, sich mit genügender Auslenkung bewegen kann, um so auch genügend Antriebsenergie für die Förderfunktion der Pumpe aufzunehmen. Zusätzlich kann die flexible Membran durch die Feder bei der Rückstellfunktion des Schwingungsvorgangs unterstützt werden, um so die Lebensdauer der flexiblen Membran zu erhöhen, da hierdurch die Belastung der Membran reduziert wird. Eine mögliche Schädigung der flexiblen Membran wird durch diese zusätzliche Unterstützung reduziert, zumal wenn die Feder bei vertikaler Anordnung der Achse, in der sich die Schwingmasse bewegt, als Druckfeder ausgebildet ist, um diese Unterstützungsfunktion zu erhöhen. Auf diese Weise wird auch ein Durchhängen der flexiblen Membran verhindert.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Schwingmasse mindestens teilweise von der Feder geführt sein. Die Schwingmasse kann sich zumindest teilweise in der Feder bewegen, wobei die Feder einen Hohlraum aufweist und die Schwingmasse oder ihre Schwingbahn wenigstens teilweise umgeben kann. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Feder wenigstens teilweise in einem Bereich der Schwingmasse bewegen. Die Feder kann die Schwingmasse wenigstens bereichsweise umgeben und/oder wenigstens bereichsweise in die Schwingmasse eingreifen. Die Achse, in der die Schwingmasse sich frei bewegen kann, fällt dabei mit der Längsachse der Feder zusammen, was ein freies Schwingen im Raum in andere Richtungen als durch die Feder vorgegeben, verhindert. Hierdurch lässt sich ein stabiles Schwingungsverhalten der Schwingmasse erzielen, welches zu einer optimierten, weil sehr genau definierten Hubbewegung der flexiblen Membran führt.
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Zweckmäßigerweise kann zum Verschließen und zum Öffnen von Einlass und/oder Auslass ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, vorgesehen sein. Das erste oder auch einlassseitige Ventil verhindert, dass angesaugtes Fluid nach Entspannung der flexiblen Membran und damit Wiederansteigen des Drucks in der Pumpenkammer wieder zurück aus der Pumpenkammer herausfließen kann. Besonders wirksam wird dies durch ein Rückschlagventil verhindert. Ein zweites oder auch auslassseitiges Ventil unterstützt das Erzeugen des Unterdrucks in der Pumpenkammer, indem es die Pumpenkammer gegen den Umgebungsdruck dicht abschließen kann. Weiter schützt es die Pumpenkammer gegen Verschmutzungen von außen und stellt insofern auch einen Sicherheitsaspekt für die Funktion der Pumpe dar. Auch das auslassseitige Ventil stellt zweckmäßigerweise ein Rückschlagventil dar, um bei Nichtansprechen die Pumpenkammer dicht zu verschließen. Als Rückschlagventile kommen neben den üblichen Kugelventilen, bei denen die Kugel durch eine Feder in den Ventilsitz gedrückt wird, besonders Pilzventile in Betracht, da diese gerade bei relativ kleinen Druckunterschieden, etwa Druckunterschiede von einigen 10 mbar, ein besseres Ansprechverhalten und auch ein besseres Abdichtverhalten als Kugelventile aufweisen. Da die Förderleistung der Pumpe auch von der Leckage der Ventile abhängt, kommt dem letzteren Aspekt besondere Bedeutung zu.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Verschlussposition des einlassseitigen Ventils im Einbauzustand geodätisch oberhalb einer Verschlussposition des auslassseitigen Ventils angeordnet sein. Eine solche Einbaulage begünstigt ein selbständiges Abfließen des hochgepumpten Fluids aus der Pumpenkammer, da allein der hydrostatische Druck des gepumpten Fluids ausreichen kann, um das auslassseitige Ventil zu öffnen, ohne dass erhöhter Druck in der Pumpenkammer, durch einen Pumpvorgang der flexiblen Membran verursacht, nötig wäre. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Pumpenkammer, wo das gepumpte Fluid erst mal gesammelt wird, so schnell wie möglich leerläuft.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn eine Ventilbewegung des ersten Ventils innerhalb der Feder geführt wird. Dies erlaubt eine vorteilhafte Ausnutzung des Bauraums und begünstigt außerdem eine günstige Druck- und Kraftverteilung bei der Betätigung des Ventils, sodass die Gefahr, dass Verkantungen des Ventils oder einseitiges Abheben eines Ventiltellers von einem Ventilsitz beim Betrieb auftreten, minimiert wird.
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Eine andere Ausgestaltung der Pumpe kann vorsehen, dass das erste Ventil innerhalb exzentrisch der Feder angeordnet sein kann. Dies kann aus Bauraumgründen vorteilhaft sein, wenn die zentrale Feder im Durchmesser gering gehalten werden soll und auf der anderen Seite der Durchmesser des Ventils, hauptsächlich eines Ventiltellers, größer als der Durchmesser der Feder ausfällt, was gerade bei sehr dünn ausgeführten Ventiltellern günstig sein kann.
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In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung kann mindestens eines der mindestens zwei Ventile als Pilzventil ausgebildet sein. Da Pilzventile ein besseres Ansprechverhalten als Kugelventile aufweisen und auch leichter abgedichtet werden können, ist der Einsatz solcher Pilzventile gerade für solche Einsatzfälle mit geringen Pumpdrücken vorteilhaft, zumal die Förderleistung von der Leckage der Ventile abhängig ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Pumpe kann vorsehen, dass das Ansaugen des Fluids durch einen Saugkanal in der Achse der Pumpenkammer erfolgt. Dies erlaubt eine vorteilhafte Ausnutzung des Bauraums. Weiter sind bei einer solch zentralen Ansaugung die Strömungsverhältnisse in der Pumpenkammer optimiert, da eine möglichst symmetrische Anordnung vorliegt und auf diese Weise der Fördervorgang ohne große Verluste durch eine einseitige Belastung von Ventil und flexibler Membran ablaufen kann. Auch die Lebensdauer der flexiblen Membran und damit der Pumpe kann dadurch verbessert werden.
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Erfindungsgemäß ist der Antrieb der Pumpe so gestaltet, dass die Bewegung der Schwingmasse durch äußere Anregungen, insbesondere Fahrzeugbewegungen, ausgelöst wird. Da die Schwingmasse wenigstens in einer Achse beweglich aufgehängt ist, können äußere Vibrationen auf die Schwingmasse und damit auf die flexible Membran übertragen werden. Auf diese Weise kann die Energie, die in diesen Fahrzeugvibrationen enthalten ist, besonders günstig genutzt werden, um damit den Pumpenantrieb zu verwirklichen.
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Erfindungsgemäß ist eine Schwingungsfrequenz des Systems von Schwingmasse und Feder auf Fahrzeugfrequenzen und/oder Motorfrequenzen ausgelegt. So ist gewährleistet, dass die Bewegungsenergie des Fahrzeugs und/oder die durch die Schwingung eines Motors erzeugte Energie optimal auf das Schwingungssystem der Pumpe übertragen und die Pumpe besonders effektiv angetrieben wird. Sinnvollerweise ist dabei die Schwingungsachse der Schwingmasse in der Hauptanregungsrichtung der Fahrzeugfrequenzen und/oder Motorfrequenzen ausgerichtet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Feder als Zugfeder ausgebildet und mit der Schwingmasse und dem Pumpengehäusedeckel fest verbunden sein. Bei einer solchen Anordnung ist die Schwingmasse durch die Feder am Pumpengehäusedeckel aufgehängt und kann dadurch besonders leicht in Schwingungen versetzt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Schwingmasse zwischen zwei vertikal angebrachten Druckfedern angeordnet sein. Eine derartige Anordnung, bei der die Schwingmasse zwischen den zwei Druckfedern eingespannt ist, weist den Vorteil auf, dass besonders hohe Beschleunigungswerte bei einer äußeren Anregung des schwingungsfähigen Gebildes Schwingmasse und Druckfedern erreichbar sind.
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Eine vorteilhafte Verwendung der Pumpe kann im Betrieb als Kondensatpumpe zum Abpumpen von Kondensat aus einem Batteriespeichergehäuse liegen. In Batteriespeichern kondensiert Flüssigkeit. Zweckmäßigerweise wird deshalb diese Flüssigkeit nach außen abgeführt, um einen Kurzschluss oder eine andere Fehlfunktion des Batteriespeichers zu verhindern. Eine besonders sichere Methode stellt dabei der Einsatz einer mechanischen Membranpumpe dar, da keine elektrischen Verbindungen in Kontakt mit der Flüssigkeit kommen können. Außerdem handelt es sich üblicherweise auch um sehr kleine Flüssigkeitsmengen, die von einer solchen Pumpe leicht zu bewältigen sind.
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Eine weitere vorteilhafte Verwendung der Pumpe kann im Betrieb als Förderpumpe zwischen zwei getrennten Flüssigkeitsbehältern sein. Eine solche Pumpe stellt eine sehr kostengünstige Möglichkeit einer Förderpumpe dar, da sie wenige Bauteile enthält und über lange Zeit einen völlig wartungsfreien Betrieb gewährleistet. Außerdem benötigt die Pumpe keine zusätzliche Antriebsenergie, wenn sie an Bauteilen oder Aggregaten angebracht wird, die Vibrationen aufweisen und damit die Antriebsenergie mitliefern.
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So kann eine solche Pumpe beispielsweise eingesetzt werden, um in den zwei getrennten Flüssigkeitsbehältern das gleiche Flüssigkeitsniveau einzustellen oder um Flüssigkeit zum tiefsten Punkt des Behälters zu transportieren, wo im Fall eines Kraftstofftanks beispielsweise eine Kraftstoffpumpe angeordnet ist.
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Bei Fahrzeugmotoren mit getrennten Ölwannen kann eine solche Pumpe beispielsweise dazu dienen, Öl von einer Ölwanne in eine zweite Ölwanne zu transportieren, eine Funktion, die üblicherweise von einer elektrischen Pumpe übernommen wird. Diese Funktion könnte kostengünstig auch durch eine erfindungsgemäße mechanische Membranpumpe wahrgenommen werden.
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Auch beim Einsatz von mehreren Scheibenwischbehältern in Fahrzeugen kann eine erfindungsgemäße Pumpe als Förderpumpe zwischen den verschiedenen Behältern einsetzt werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen beispielhaft:
- 1 Querschnitt durch eine Pumpe mit einer zentralen Ansaugung des Fluids nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 Explosionsdarstellung der Pumpe nach 1;
- 3 Querschnitt durch eine Pumpe mit einer nicht-zentralen Ansaugung des Fluids nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 Explosionsdarstellung der Pumpe nach 3.
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
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1 stellt einen Querschnitt durch eine Pumpe 10 mit einer zentralen Ansaugung des Fluids nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Die Pumpe 10 umfasst ein Pumpengehäuse 40, das mit einem Pumpengehäusedeckel 42 abgeschlossen ist und weist sowohl einen Einlassstutzen 44, als auch einen Auslassstutzen 46 auf, durch welche ein Fluid angesaugt werden, bzw. ablaufen kann. Der Einlassstutzen 44 mündet in einen Einlass 16, der mit einem ersten Ventil 30, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Pilzventil dargestellt ist, gegen die Pumpenkammer 12 im Ruhezustand verschlossen ist. Der Auslassstutzen 46 schließt an einen Auslass 18 an, der gegen die Pumpenkammer 12 mit einem zweiten Ventil 32, das ebenfalls als Pilzventil realisiert ist, im Ruhezustand verschlossen ist.
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Die Pumpenkammer 12 ist nach oben mit einer flexiblen Membran 14, die am Rand zwischen das Pumpengehäuse 40 und den Pumpengehäusedeckel 42 fest eingespannt ist, abgedichtet. Die flexible Membran 14 ist weiter zwischen ein erstes Schwingmassenteil 26 und ein zweites Schwingmassenteil 28 eingespannt, die mit einer zentralen Schwingmassenschraube 36 zu einer Schwingmasse 22 fest verbunden sind. Die Schwingmasse 22 und damit auch die flexible Membran 14 werden durch eine zentrale Feder 24, die sich am unteren Ende an einem Bund des Saugkanals 34 abstützt, in einer Gleichgewichtsposition gehalten. Die Feder 24 ist dabei zweckmäßigerweise als Druckfeder ausgebildet und hält die Schwingmasse 22 in einer Ruhe- oder Gleichgewichtslage, sodass die Schwingmasse 22 sich bei einer äußeren Anregung frei nach oben und unten entlang der Achse 20 bewegen kann. Gleichzeitig unterstützt die Feder 24 die flexible Membran 14, da sich das Gewicht der Schwingmasse 22 so nicht an der flexiblen Membran 14, sondern an der Feder 24 abstützt. Der Pumpengehäusedeckel 42 weist eine zentrale Öffnung 50 auf, sodass sich das obere Ende der Schwingmasse 22 mit der Schwingmassenschraube 36 weiter als die Oberkante des Pumpengehäusedeckels nach oben bewegen kann. Außerdem ist so die Schwingmasse 22 für Messzwecke zugänglich, um beispielsweise auf der Schwingmasse 22 Bewegungssensoren anzubringen.
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Das zweite Schwingmassenteil 28 und der Saugkanal 34 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb der Druckfeder angeordnet, wobei das zweite Schwingmassenteil 28 innerhalb des Saugkanals 34 geführt ist. Die Schwingmasse 22 ist in einer Achse 20, die eine zentrale Achse der Pumpe darstellt, in der Vertikalen bei waagrechter Anbringung der Pumpe, beweglich und kann durch äußere Vibrationen, beispielsweise durch Fahrzeugbewegungen, insbesondere in der Vertikalen, zu Schwingungen angeregt werden. Dabei bilden Schwingmasse 22, flexible Membran 14 und Feder 24 ein gekoppeltes Schwingungssystem, das Eigenfrequenzen aufweist, die in einer vorteilhaften Ausführung auf die Frequenzen des anregenden Schwingungssystems, insbesondere der Fahrzeugvibrationen bei Betrieb im Fahrzeug, abgestimmt sind. Auf diese Weise wird die anregende Energie optimal auf das Schwingungssystem der Pumpe übertragen, wodurch diese sehr effizient betrieben werden kann.
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Der Förderbetrieb der Pumpe 10 wird durch eine Bewegung der Schwingmasse 22 entlang der Achse 20 bewirkt. Damit wird die flexible Membran 14 in Richtung der Achse 20 bewegt und es bildet sich, vorausgesetzt, die beiden Ventile 30 und 32 sind, da bevorzugt als Rückschlagventile ausgeführt, geschlossen, bei Bewegung nach oben ein Unterdruck in der Pumpenkammer 12. Dadurch öffnet das einlassseitige Ventil 30 und es kann Fluid aus dem Einlassstutzen 44 über den Einlass 16 in den Saugkanal 34 strömen, vorausgesetzt, der Fluidstand im Einlass 16 ist genügend hoch, um durch den erzeugten Druck über die Ebene des Ventils 30 gehoben zu werden. Beim Ansaugen sammelt sich die geförderte Fluidmenge in der Pumpenkammer 12, da der Saugkanal 34 günstigerweise geschlitzt ist und ein Gefälle nach außen in die Pumpenkammer 12 definiert. Bewegt sich die Schwingmasse 22 entlang der Achse 20 wieder nach unten, so bewegt sich die flexible Membran 14 mit nach unten und der Druck in der Pumpenkammer 12 steigt wieder an. Das Ventil 30 schließt dann wieder. Bewegt sich die Schwingmasse 22 weiter nach unten, dann kann der Druck in der Pumpenkammer 12 sich erhöhen, bis das auslassseitige Ventil 32 öffnet und das gesammelte Fluid über den Auslass 18 in den Auslassstutzen 46 abfließen kann. Steht das gesammelte Fluid in der Pumpenkammer 12 hoch genug, dann kann das Ventil 32 sich allein durch den hydrostatischen Druck öffnen und das Fluid abfließen.
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Vorteilhafterweise ist das einlassseitige Ventil 30 geodätisch oberhalb des auslassseitigen Ventils 32 angeordnet, damit das Ansaugen von Fluid über das einlassseitige Ventil 30 sicher funktionieren kann und auch der Abfluss des geförderten Fluids allein auf Grund des hydrostatischen Drucks funktionieren kann. Die geförderte Menge an Fluid ist von der Frequenz und Amplitude der Schwingungsbewegung der Schwingmasse 22 und damit von der anregenden äußeren Vibration abhängig. Die Pumpe 10 kann bevorzugt als Kondensatpumpe zum Abpumpen von Kondensat aus einem Batteriespeichergehäuse eingesetzt werden, da sie innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet werden kann, um so das Kondensat hochzupumpen. Beim Einsatz solcher Batteriespeicher in Fahrzeugen ist oft von Bedeutung, dass alle Komponenten innerhalb der Batteriespeichergehäuse liegen. Dieses wäre durch eine erfindungsgemäße Pumpe 10 gegeben. Eine weitere bevorzugte Verwendung der Pumpe 10 kann auch beim Einsatz als Förderpumpe zwischen zwei getrennten Flüssigkeitsbehältern liegen, wobei der Vorteil einer solchen Pumpe im Fehlen einer elektrischen Antriebsquelle liegt, da Vibrationen von Bauteilen oder Fahrzeugen, an denen die Pumpe 10 angebracht ist, als Antrieb ausreichen.
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Auch ist denkbar, zwischen oberem Schwingmassenteil 26 und Gehäusedeckel 42 eine weitere Druckfeder anzubringen. Eine derartige Anordnung, bei der die Schwingmasse zwischen den zwei Druckfedern eingespannt ist, weist den Vorteil auf, dass besonders hohe Beschleunigungswerte bei einer äußeren Anregung des schwingungsfähigen Gebildes Schwingmasse und Druckfedern erreichbar sind.
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Alternativ könnte die Feder 24 auch als Zugfeder ausgebildet sein, die dann sowohl am Gehäusedeckel 42 als auch am oberen Schwingmassenteil 26 fest angebracht sein könnte, um so einen Federmasseschwinger zu bilden. Bei einer solchen Anordnung ist die Schwingmasse durch die Feder am Pumpengehäusedeckel aufgehängt und kann dadurch besonders leicht in Schwingungen versetzt werden.
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In 2 ist eine Explosionszeichnung der in 1 beschriebenen Pumpe 10 dargestellt, bei der die einzelnen Bauteile der Pumpe 10 zu sehen sind. Die Pumpfunktion wird bewirkt durch die flexible Membran 14, die zwischen die beiden Schwingmassenteile 26, 28 geklemmt wird, welche durch die Schwingmassenschraube 36 fest verschraubt werden und so eine Schwingmasse 22 bilden. Die Schwingmasse 22 wird mit ihrem zweiten Schwingmassenteil 28 über die Feder 24, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Druckfeder ausgebildet ist, auf dem Saugkanal 34 abgestützt, der im Pumpengehäuse 40 angeordnet ist. Das Pumpengehäuse 40 wird am oberen Ende durch den Pumpengehäusedeckel 42 verschlossen, wobei dadurch die flexible Membran zwischen Pumpengehäuse 40 und Pumpengehäusedeckel 42 eingespannt wird. Im Pumpengehäusedeckel 42 ist die zentrale Öffnung 50 zu sehen, die es erlaubt, dass die Schwingmasse 22 mit der Schwingmassenschraube 36 tief in den Pumpengehäusedeckel 42 eintauchen und mit der Schwingmassenschraube 36 sich über die Oberkante des Pumpengehäusedeckels 42 nach oben bewegen kann. In dem Saugkanal 34 ist das erste Ventil 30 untergebracht, während das zweite Ventil 32 am Auslassstutzen 46 angeordnet ist.
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3 zeigt einen Querschnitt durch eine Pumpe 10 mit einer nicht-zentralen Ansaugung des Fluids nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der prinzipielle Aufbau der Pumpe 10 gleicht dabei der in 1 gezeigten Pumpe. Ein wesentlicher Unterschied liegt darin, dass das einlassseitige erste Ventil 30 nicht zentral in einer Achse 20, in der sich die Schwingmasse 22 bewegen kann, liegt, sondern exzentrisch dazu angeordnet ist. Einlassstutzen 44 mit Einlass 16 und erstem Ventil 30 liegen zwischen Pumpengehäusewand und Feder 24 im unteren Teil des Pumpengehäuses 40. Ebenso sind auf der gegenüberliegenden Seite zu der zentralen Achse 20 das auslassseitige zweite Ventil 32 mit Auslass 18 und Auslassstutzen 46 angeordnet. Diese Anordnung des zweiten Ventils 32 entspricht der Anordnung von 1. Ein weiterer Unterschied der Pumpe 10 nach 3 liegt in der Anordnung von Feder 24 und Schwingmasse 22. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das zweite Schwingmassenteil 28 die Feder 24, die ebenfalls als Druckfeder ausgebildet ist. Die Feder 24 stützt sich am Boden des Pumpengehäuses 40 zentral ab und wird dort in einem Zapfen 48 geführt. Das obere Ende der Feder 24 liegt in einer Bohrung des zweiten Schwingmassenteils 28. Auf diese Weise wird das zweite Schwingmassenteil 28 und damit die Schwingmasse 22 mit flexibler Membran 14 bei einer Schwingungsbewegung zentral von der Feder 24 geführt. Der Pumpengehäusedeckel 42 weist eine zentrale Öffnung 50 auf, sodass sich das obere Ende der Schwingmasse 22 mit der Schwingmassenschraube 36 weiter als die Oberkante des Pumpengehäusedeckels nach oben bewegen kann. Außerdem ist so die Schwingmasse 22 für Messzwecke zugänglich, um beispielsweise auf der Schwingmasse 22 Bewegungssensoren anzubringen. Die Funktionsweise der Pumpe in 3 ist mit der Funktionsweise der Pumpe in 1 gleichbedeutend. Ein wesentlicher Unterschied liegt in der Abdichtungsmöglichkeit gegen einen Gehäuseboden, beispielsweise ein Batteriespeichergehäuse, über die Dichtungen 64 sowie in einer Vorkehrung gegen eine mögliche Verschmutzung des Pilzventils 32 durch zwei gelochte Scheiben 60 und 62. Auch der Einlasskanal 44 kann über die Dichtung 66 abgedichtet werden.
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4 zeigt eine Explosionsdarstellung der Pumpe nach 3, bei der die einzelnen Bauteile der Pumpe zu sehen sind. In der Figur sind die einzelnen Bauteile der Schwingmasse 22 zu sehen, nämlich die beiden Schwingmassenteile 26 und 28, welche die flexible Membran 14 klemmen und welche mit der Schwingmassenschraube 36 verschraubt werden. Die zweite Schwingmassenteil 28 ist auf die Feder 24 gesteckt, welche wiederum von dem (nicht sichtbaren) Zapfen 48 geführt wird. Die flexible Membran 14 wird mit dem äußeren Rand von Pumpengehäuse 40 und Pumpengehäusedeckel 42 geklemmt und so fixiert. Im Pumpengehäusedeckel 42 ist die zentrale Öffnung 50 zu sehen, die einen Freiraum für die Bewegung der Schwingmasse 22 nach oben bereitstellt, sodass die Schwingmassenschraube 36 bei der Bewegung durch die zentrale Öffnung 50 treten kann. Ebenfalls zu sehen sind die beiden Ventile 30 und 32, wobei das zweite Ventil 32 im Auslassstutzen 46 geführt wird.
