DE102020211959A1

DE102020211959A1 - diaphragm pump

Info

Publication number: DE102020211959A1
Application number: DE102020211959.7A
Authority: DE
Inventors: Juergen Hanneke; Jan Ruigrok van de Werve
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-03-24
Also published as: WO2022063463A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe (1), insbesondere für ein Abgasnachbehandlungssystem eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einer Druckkammer (9,17), die zumindest bereichsweise durch eine verformbare Membran (8,13) begrenzt ist, und die zumindest einen Einlass (6,18) sowie einen Auslass (7,19) für ein zu förderndes Medium aufweist, wobei der Membran (8,13) ein elektrisch ansteuerbarer Aktuator (10) zugeordnet ist, durch welche die Membran (8,13) in einem Arbeitshub in die Druckkammer (9,17) hinein und in einem Rückstellhub aus der Druckkammer (9,17) heraus bewegt wird, und wobei der Aktuator (10) dazu ausgebildet ist, die Bewegung der Membran (8,13) magnetisch zu bewirken. Es ist vorgesehen, dass die Membran (8,13) zumindest einen magnetischen oder magnetisierbaren Membranabschnitt (C) aufweist, und dass der Aktuator (10) beabstandet zu der Membran (8,13) eine Einrichtung zur Beaufschlagung des Membranabschnitt (C) mit einer anziehenden und mit einer abstoßenden Magnetkraft zur Bewegung der Membran (8,13) aufweist.The invention relates to a diaphragm pump (1), in particular for an exhaust gas aftertreatment system of a motor vehicle, with at least one pressure chamber (9, 17) which is delimited at least in some areas by a deformable diaphragm (8, 13) and which has at least one inlet (6, 18 ) and an outlet (7,19) for a medium to be conveyed, wherein the diaphragm (8,13) is assigned an electrically controllable actuator (10) through which the diaphragm (8,13) is pushed into the pressure chamber ( 9,17) is moved in and out of the pressure chamber (9,17) in a return stroke, and wherein the actuator (10) is designed to bring about the movement of the diaphragm (8,13) magnetically. It is provided that the membrane (8,13) has at least one magnetic or magnetizable membrane section (C), and that the actuator (10) spaced from the membrane (8,13) has a device for acting on the membrane section (C) with a attractive and with a repulsive magnetic force to move the membrane (8,13).

Description

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe, insbesondere für ein Abgasnachbehandlungssystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Druckkammer, die zumindest bereichsweise durch eine verformbare Membran begrenzt ist, und die zumindest einen Einlass sowie einen Auslass für ein zu förderndes Medium, insbesondere flüssiges Abgasnachbehandlungsmittel, aufweist, wobei der Membran ein elektrisch ansteuerbarer Aktuator zugeordnet ist, durch welchen die Membran in einem Arbeitshub in die Druckkammer hinein und in einem Rückstellhub aus der Druckkammer heraus bewegt wird, und wobei der Aktuator dazu ausgebildet ist, die Bewegung der Membran magnetisch zu bewirken.The invention relates to a diaphragm pump, in particular for an exhaust gas aftertreatment system of a motor vehicle, with a pressure chamber which is delimited at least in regions by a deformable diaphragm and which has at least one inlet and one outlet for a medium to be pumped, in particular liquid exhaust gas aftertreatment agent, the diaphragm an electrically controllable actuator is assigned, by which the membrane is moved into the pressure chamber in a working stroke and out of the pressure chamber in a return stroke, and wherein the actuator is designed to bring about the movement of the membrane magnetically.

Stand der TechnikState of the art

Membranpumpen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So werden häufig Membranpumpen eingesetzt, die einen Kolbenantrieb aufweisen, mit einem mit der Membran gekoppelten Kolben, der beispielsweise durch eine Nockenwelle angetrieben wird. In der Weiterbildung der Membranpumpen werden mittlerweile auch anstelle von Nockenwellen elektromagnetische Aktuatoren eingesetzt, die einen in einem Zylinder axial verlagerbaren Stößel aufweisen, der einendig mechanisch an der Membran befestigt ist und anderendig durch einen ansteuerbaren Elektromagneten mit einer magnetischen Antriebskraft beaufschlagt werden kann, wie beispielsweise auch bei elektromagnetischen Ventilen. Der verschiebbar gelagerte Stößel führt jedoch im Betrieb zu Reibung und Verschleiß an der Lagerstelle und durch die Reibkräfte kann auch ein geometrischer Versatz zwischen der Stelle, an welcher die Kraft des Stößels in die Membran eingebracht wird und dem Stößellager entstehen, wodurch eine ungleiche Membranbelastung auf Dauer erfolgen kann.Diaphragm pumps of the type mentioned are already known from the prior art. Diaphragm pumps are often used that have a piston drive with a piston that is coupled to the diaphragm and is driven, for example, by a camshaft. In the further development of diaphragm pumps, electromagnetic actuators are now also used instead of camshafts, which have a tappet that can be moved axially in a cylinder, which is mechanically attached to the diaphragm at one end and can be acted upon by a controllable electromagnet with a magnetic drive force at the other end, such as also with electromagnetic valves. However, the movably mounted tappet leads to friction and wear at the bearing point during operation, and the frictional forces can also cause a geometric offset between the point at which the force of the tappet is introduced into the diaphragm and the tappet bearing, resulting in unequal diaphragm loading over the long term can be done.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die erfindungsgemäße Membranpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch eine mechanische Entkopplung der Membran von dem Aktuator die oben genannten Nachteile vermieden werden. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Membran zumindest einen magnetischen oder magnetisierbaren Membranabschnitt aufweist, und dass der Aktuator beabstandet zu der Membran eine Einrichtung zur Beaufschlagung des Membranabschnitts mit einer anziehenden und einer abstoßenden Magnetkraft zur Bewegung der Membran aufweist. Die Erfindung sieht also vor, dass die Membran einen Membranabschnitt aufweist, den das Aktuatorelement berührungsfrei mit einer magnetischen Betätigungskraft beaufschlagt beziehungsweise beaufschlagen kann. Der Aktuator ist dazu ausgebildet, den Membranabschnitt mit einer anziehenden sowie mit einer abstoßenden Magnetkraft, insbesondere abwechselnd, zu beaufschlagen, um eine Pumpenbewegung der Membran, also eine abwechselnde Bewegung von Arbeitshub und Rückstellhub, zu bewirken. Durch die fehlende mechanische Verbindung der Membran mit dem Aktuator wird der Verschleiß der Membranpumpe minimiert und auch eine Fehlstellung zwischen Membran und Aktuator dauerhaft verhindert.The membrane pump according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the disadvantages mentioned above are avoided by mechanically decoupling the membrane from the actuator. The invention provides for the membrane to have at least one magnetic or magnetizable membrane section and for the actuator to have a device at a distance from the membrane for applying an attractive and a repelling magnetic force to the membrane section to move the membrane. The invention therefore provides that the membrane has a membrane section, which the actuator element acts or can act on without contact with a magnetic actuating force. The actuator is designed to apply an attractive and a repelling magnetic force to the membrane section, in particular alternately, in order to cause a pump movement of the membrane, ie an alternating movement of working stroke and return stroke. The lack of a mechanical connection between the membrane and the actuator minimizes wear on the membrane pump and permanently prevents a misalignment between the membrane and the actuator.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Membran den magnetischen oder metallischen oder magnetisierbaren Membranabschnitt mittig auf. Durch die mittige Anordnung des mit dem Aktuator zusammenwirkenden Membranabschnitts wird gewährleistet, dass die Membran homogen beziehungsweise gleichmäßig mit einer Magnetkraft beaufschlagbar ist und dadurch der Verschleiß im Betrieb minimiert und die Leistungsfähigkeit der Membranpumpe maximiert wird.According to a preferred embodiment of the invention, the membrane has the magnetic or metallic or magnetizable membrane section in the middle. The central arrangement of the membrane section interacting with the actuator ensures that the membrane can be subjected to a homogeneous or uniform magnetic force, thereby minimizing wear during operation and maximizing the performance of the membrane pump.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Membranabschnitt einen in die Membran eingesetzten oder integrierten Permanentmagneten aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel trägt die Membran somit ein separates Aktuatorelement, in Form eines Permanentmagneten, das in den Membranabschnitt eingesetzt oder integriert ist. Dadurch ist die Membran besonders kostengünstig realisierbar.Furthermore, it is preferably provided that the membrane section has a permanent magnet that is inserted or integrated into the membrane. In this exemplary embodiment, the membrane thus carries a separate actuator element in the form of a permanent magnet, which is inserted or integrated into the membrane section. As a result, the membrane can be implemented in a particularly cost-effective manner.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Membran in dem mittleren Membranabschnitt selbst magnetisch oder magnetisierbar ausgebildet, sodass auf zusätzliche Permanentmagneten verzichtet werden kann. Dazu weist die Membran, beispielsweise der Membranabschnitt, ein magnetisches oder magnetisierbares Material auf, beispielsweise in Form von metallischen Additiven oder Partikeln, die in das Material der Membran eingebracht sind. Insbesondere sind die Additiven oder Partikeln derart in dem Material der Membran, insbesondere des Membranabschnitts, verteilt, dass sich eine homogene beziehungsweise gleichmäßige Kraftbeaufschlagung der Membran durch den Aktuator ergibt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest der Membranabschnitt aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Kunststoff, insbesondere Elastomer, gefertigt, um eine gewichtssparende und auch bauraumsparende Membran mit integriertem Aktuatorelement zu schaffen.According to an alternative embodiment of the invention, the membrane itself is designed to be magnetic or magnetizable in the central membrane section, so that additional permanent magnets can be dispensed with. For this purpose, the membrane, for example the membrane section, has a magnetic or magnetizable material, for example in the form of metallic additives or particles, which are introduced into the material of the membrane. In particular, the additives or particles are distributed in the material of the membrane, in particular of the membrane section, in such a way that a homogeneous or even force is applied to the membrane by the actuator. According to a preferred embodiment, at least the membrane section is made of a magnetic or magnetizable plastic, in particular an elastomer, in order to create a weight-saving and space-saving membrane with an integrated actuator element.

Vorzugsweise ist die Membran in dem magnetischen Membranabschnitt steifer als in einem an dem magnetischen Membranabschnitt angrenzenden, kreisringförmigen Lagerabschnitt ausgebildet. Dadurch wird die Beweglichkeit der Membran durch den Lagerabschnitt gewährleistet, während der Membranabschnitt oder Aktuatorelementabschnitt zur Aufnahme und Weiterleitung der Magnetkraft des Aktuators dient. Durch die kreisringförmige Ausbildung des Lagerabschnitts wird insbesondere erreicht, dass sich durch den insbesondere mittig liegenden Membranabschnitt eine gleichmäßige Verformung der Membran beim Arbeitshub sowie beim Rückstellhub ergibt.The membrane is preferably more rigid in the magnetic membrane section than in an annular bearing section adjoining the magnetic membrane section. As a result, the mobility of the membrane is ensured by the bearing section, during which Membrane section or actuator element section is used for receiving and forwarding the magnetic force of the actuator. The annular design of the bearing section ensures in particular that the membrane section, which is located in particular in the middle, results in a uniform deformation of the membrane during the working stroke and during the return stroke.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Einrichtung einen elektrisch ansteuerbaren und dem Membranabschnitt zugeordneten Elektromagneten aufweist. Dadurch ist die auf das in die Membran integrierte Aktuatorelement ausgeübte Magnetkraft präzise einstellbar, sodass insbesondere auch individuelle Membranhübe oder Membranhubgeschwindigkeiten durch eine entsprechende Ansteuerung des Elektromagneten ermöglicht sind.Furthermore, it is preferably provided that the device has an electrically controllable electromagnet that is assigned to the membrane section. As a result, the magnetic force exerted on the actuator element integrated into the membrane can be set precisely, so that in particular individual membrane strokes or membrane stroke speeds are also made possible by appropriate activation of the electromagnet.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung eine antreibbare Drehscheibe auf, an welcher mehrere Permanentmagneten angeordnet sind, wobei eine Drehachse der Drehscheibe versetzt zu einem Zentrum der Membran derart angeordnet ist, dass die an der Drehscheibe angeordneten Permanentmagnete durch die Drehung über den magnetischen Membranabschnitt der Membran bewegt werden. Dadurch, dass die Permanentmagnete sich über den Membranabschnitt der Membran hinwegbewegen, wenn die Drehscheibe angetrieben wird, üben die Permanentmagnete abwechselnd eine magnetische Kraft auf den Membranabschnitt aus, der zur Bewegung der Membran führt. Insbesondere sind die Permanentmagnete in Bezug auf ihre magnetische Orientierung alternierend über den Umfang der Drehscheibe angeordnet, sodass die Membran abwechselnd abgestoßen wird, um einen Arbeitshub auszuführen, und angezogen wird, um einen Rückstellhub auszuführen. Die Drehscheibe ist somit eine konstruktiv einfache Lösung zum Betreiben der Membranpumpe. Insbesondere ist die Drehachse der Drehscheibe parallel zur Bewegungsrichtung der Membran ausgerichtet, sodass die Einrichtung in Bezug auf die Permanentmembran schmal gebaut ist und wenig Bauraum beansprucht. Durch das Einstellen der Geschwindigkeit beziehungsweise Drehgeschwindigkeit der Drehscheibe ist die Leistung der Membranpumpe auf einfache Art und Weise beeinflussbar. Insbesondere ist der Aktuator in Form eines Schrittmotors aufgebaut, wobei der Aktuator zumindest einen Elektromotor zum Antreiben der Drehscheibe aufweist. Optional weist der Elektromotor ein Schrittgetriebe auf oder wird als Schrittmotor angetrieben. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass insbesondere der Druckkammer zugeordnete Ventile, beispielsweise Rückschlagventile, dauerhaft in offener oder geschlossener Position gehalten werden können, ohne dass dazu ein Strom fließen muss.According to an alternative embodiment of the invention, the device has a drivable turntable on which several permanent magnets are arranged, with an axis of rotation of the turntable being arranged offset to a center of the membrane in such a way that the permanent magnets arranged on the turntable are rotated via the magnetic membrane section of the membrane are moved. By having the permanent magnets move across the diaphragm portion of the diaphragm when the turntable is driven, the permanent magnets alternately exert a magnetic force on the diaphragm portion, resulting in movement of the diaphragm. In particular, the permanent magnets are alternately arranged in terms of their magnetic orientation around the circumference of the rotating disk, so that the diaphragm is alternately repelled to perform a working stroke and attracted to perform a returning stroke. The turntable is therefore a structurally simple solution for operating the diaphragm pump. In particular, the axis of rotation of the turntable is aligned parallel to the direction of movement of the membrane, so that the device is built narrow in relation to the permanent membrane and takes up little space. The performance of the diaphragm pump can be influenced in a simple manner by adjusting the speed or rotational speed of the turntable. In particular, the actuator is constructed in the form of a stepper motor, with the actuator having at least one electric motor for driving the turntable. Optionally, the electric motor has a stepping gear or is driven as a stepping motor. This results in the advantage that in particular valves assigned to the pressure chamber, for example check valves, can be kept permanently in the open or closed position without a current having to flow for this purpose.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Membranpumpe eine weitere Membran auf, die parallel zu der einen Membran angeordnet und mit der einen Membran durch ein Kolbenelement fest verbunden ist. Dadurch werden durch die Einrichtung gleich zwei Membranen betätigt, unabhängig davon, wie die Einrichtung ausgebildet ist. Durch die Verbindung der einen Membran mit der anderen Membran durch das Kolbenelement ist insbesondere eine formschlüssige beziehungsweise mechanische Kopplung zwischen den beiden Membranen gewährleistet, die sicherstellt, dass die andere Membran der Bewegung der einen Membran folgt und insoweit an der einen Membran zwangsgeführt ist.According to a further embodiment of the invention, the diaphragm pump has a further diaphragm which is arranged parallel to the one diaphragm and is firmly connected to the one diaphragm by a piston element. As a result, two membranes are actuated by the device at the same time, regardless of how the device is designed. The connection of one membrane to the other membrane by the piston element ensures in particular a form-fitting or mechanical coupling between the two membranes, which ensures that the other membrane follows the movement of one membrane and is positively guided to the extent on one membrane.

Besonders bevorzugt ist das Kolbenelement als Permanentmagnet oder zum Ausbilden des Membranabschnitt der einen Membran ausgebildet. Damit ist das Kolbenelement insbesondere als Stabmagnet ausgebildet. Alternativ weist das Kolbenelement zumindest einen Permanentmagneten auf. So ist insbesondere vorgesehen, dass das Kolbenelement zumindest an seiner der einen Membran zugewandten Stirnseite einen Permanentmagneten trägt, der mit dem Aktuator zusammenwirkt. Optional trägt der Kolben an beiden seiner Stirnenden jeweils eine Magnetscheibe beziehungsweise einen Scheibenmagneten. In jedem Fall wird somit die von dem Aktuator bereitgestellte Magnetkraft auf das Kolbenelement ausgeübt, welches die beiden Membranen betätigt.The piston element is particularly preferably designed as a permanent magnet or to form the membrane section of one membrane. The piston element is thus designed in particular as a bar magnet. Alternatively, the piston element has at least one permanent magnet. In particular, it is provided that the piston element carries a permanent magnet, which interacts with the actuator, at least on its end face facing one of the membranes. Optionally, the piston carries a magnetic disk or a disk magnet at both of its front ends. In any case, the magnetic force provided by the actuator is thus exerted on the piston element, which actuates the two membranes.

Insbesondere ist dabei jeder der Membrane jeweils eine Druckkammer zugeordnet, sodass durch beide Membranen jeweils ein Arbeitshub und ein Rückstellhub durchgeführt werden kann, um die Leistung der Membranpumpe zu erhöhen. Auch die zweite Druckkammer weist zweckmäßigerweise einen Einlass sowie einen Auslass für das zu fördernde Medium auf. Vorzugsweise sind die Membranen parallelgeschaltet, sodass beide Membranen gleichzeitig einen Arbeitshub oder einen Rückstellhub ausführen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Membran derart der zweiten Druckkammer zugeordnet und diese derart ausgebildet, dass dann, wenn die erste Membran einen Arbeitshub durchführt, die zweite Membran einen Rückstellhub ausführt, und andersherum. Dadurch kann unabhängig von der Bewegungsrichtung des durch den Aktuator angetriebenen Kolbenelements stets ein Arbeitshub ausgeführt und somit Medium gefördert werden.In particular, each of the membranes is assigned a pressure chamber, so that a working stroke and a return stroke can be carried out through both membranes in order to increase the performance of the membrane pump. The second pressure chamber expediently also has an inlet and an outlet for the medium to be conveyed. The membranes are preferably connected in parallel, so that both membranes simultaneously carry out a working stroke or a return stroke. According to an alternative embodiment of the invention, the second membrane is associated with the second pressure chamber and this is designed in such a way that when the first membrane performs a working stroke, the second membrane performs a return stroke and vice versa. As a result, regardless of the direction of movement of the piston element driven by the actuator, a working stroke can always be carried out and medium can thus be conveyed.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen

1 eine vorteilhafte Membranpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine Membran der Membranpumpe,
3 die vorteilhafte Membranpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 die Membranpumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
5A und 5B die Membranpumpe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Ansichten.

The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. to show

1 an advantageous membrane pump according to a first embodiment,
2 a membrane of the membrane pump,
3 the advantageous membrane pump according to a second embodiment,
4 the membrane pump according to a third embodiment and
5A and 5B the membrane pump according to a fourth embodiment in different views.

1 zeigt in einer vereinfachten Schnittdarstellung eine vorteilhafte Membranpumpe 1, die beispielsweise für den Einsatz in einem Abgasnachbehandlungssystem zum Fördern eines flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels ausgebildet ist. 1 shows a simplified sectional view of an advantageous membrane pump 1, which is designed, for example, for use in an exhaust gas aftertreatment system for pumping a liquid exhaust gas aftertreatment agent.

Die Membranpumpe 1 weist dazu ein Gehäuse 2 auf, das gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet ist und dazu Gehäuseteile 3 und 4 aufweist, die zwischen sich eine Kammer 5 bilden. Das Gehäuseteil 4 weist dabei eine Einlassöffnung 6 und eine Auslassöffnung 7 für das zu fördernde Medium auf, wobei die Einlassöffnung 6 und die Auslassöffnung 8 beide in die Kammer 5 münden.For this purpose, the diaphragm pump 1 has a housing 2 which, according to the present exemplary embodiment, is designed in two parts and has housing parts 3 and 4 for this purpose, which form a chamber 5 between them. The housing part 4 has an inlet opening 6 and an outlet opening 7 for the medium to be conveyed, with the inlet opening 6 and the outlet opening 8 both opening into the chamber 5 .

Weiterhin weist die Membranpumpe 1 eine Membran 8 auf, die sich durch die Kammer 5 vollständig hindurch erstreckt und dadurch zwischen der Membran 8 und dem Gehäuseteil 4 eine Druckkammer 9 begrenzt. Die Membran 8 ist insbesondere kreisförmig ausgebildet und weist einen außenliegenden ersten Kreisringabschnitt A, einen mittleren Kreisringabschnitt B sowie einen zentralen Kreisabschnitt C auf. Insbesondere die Abschnitte A und B sind dabei verformbar ausgebildet und der Abschnitt C ist vorzugsweise im Vergleich zu den Abschnitten A und B steifer, optional starr, ausgebildet. Durch ein Verlagern der Membran 8 mit dem Abschnitt C in Richtung des Gehäuseteils 4 (Arbeitshub) wird die Druckkammer 9 verkleinert und somit ein Arbeitsdruck aufgebaut, der das in der Druckkammer 9 befindliche Medium aus der Auslassöffnung 7 austreibt. In einem Rückstellhub, wenn die Membran 8 mit dem Abschnitt C in Richtung des Gehäuseteils 3 bewegt wird, sodass die Druckkammer 9 vergrößert wird, wird durch die Einlassöffnung 6 verfügbares Abgasnachbehandlungsmittel angesaugt und in die Druckkammer 9 befördert. Um das Fördern des Mediums zu erleichtern, sind der Einlassöffnung 6 und der Auslassöffnung 7 vorteilhafterweise Ventile, insbesondere Rückschlagventile oder Einwegventile zugeordnet, die ein Zurückfließen des Mediums aus der Einlassöffnung 6 in die Umgebung oder durch die Auslassöffnung 7 in die Druckkammer 9 verhindern.Furthermore, the membrane pump 1 has a membrane 8 which extends completely through the chamber 5 and thereby delimits a pressure chamber 9 between the membrane 8 and the housing part 4 . The membrane 8 is in particular circular in shape and has an outer first circular ring section A, a central circular ring section B and a central circular section C. In particular, sections A and B are designed to be deformable and section C is preferably designed to be stiffer, optionally rigid, than sections A and B. By moving the membrane 8 with the section C in the direction of the housing part 4 (working stroke), the pressure chamber 9 is reduced and thus a working pressure is built up, which forces the medium in the pressure chamber 9 out of the outlet opening 7 . In a return stroke, when the membrane 8 is moved with the section C in the direction of the housing part 3 so that the pressure chamber 9 is enlarged, available exhaust gas after-treatment agent is sucked in through the inlet opening 6 and conveyed into the pressure chamber 9 . In order to facilitate the delivery of the medium, the inlet opening 6 and the outlet opening 7 are advantageously assigned valves, in particular check valves or one-way valves, which prevent the medium from flowing back out of the inlet opening 6 into the environment or through the outlet opening 7 into the pressure chamber 9.

Zur Betätigung der Membran 8 weist die Membranpumpe 1 weiterhin einen Aktuator 10 auf. Dieser ist dazu ausgebildet, die Membran 8 berührungsfrei zu betätigen. Dazu ist der Aktuator 10 im vorliegenden Ausführungsbeispiel als elektromagnetischer Aktuator 11 ausgebildet, der zumindest einen bestrombaren Elektromagneten aufweist, der bei Bestromung ein magnetisches Feld erzeugt, das auf die Membran 8 wirkt.The diaphragm pump 1 also has an actuator 10 for actuating the diaphragm 8 . This is designed to actuate the membrane 8 without contact. For this purpose, the actuator 10 in the present exemplary embodiment is designed as an electromagnetic actuator 11 which has at least one energizable electromagnet which, when energized, generates a magnetic field which acts on the membrane 8 .

Die Membran 8 ist dazu zumindest in dem Membranabschnitt C magnetisch oder magnetisierbar ausgebildet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Membran dazu in dem Membranabschnitt C magnetische oder metallische Partikel oder Elemente auf, die in das Material der Membran 8 eingebettet sind. Alternativ ist der Membranabschnitt C aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Kunststoff, insbesondere Elastomer, gefertigt. Dadurch wirkt der Elektromagnet 11 direkt mit dem Membranabschnitt 10 zusammen und bewirkt je nach Ansteuerung eine anziehende Magnetkraft oder eine abstoßende Magnetkraft. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Elektromagnet 11 außerhalb der Kammer 5 an dem Gehäuseteil 3 angeordnet, sodass der Elektromagnet 11 beabstandet zu der Membran 8 liegt, und dem Membranabschnitt C zugeordnet. Insbesondere liegt der Elektromagnet 11 mittig oberhalb des Membranabschnitts C der Membran 8, um eine optimale Magnetkraftbeaufschlagung zu gewährleisten. Bei Erzeugen einer Abstoßmagnetkraft wird die Membran 8 in den Arbeitshub bewegt, um die Druckkammer 9 zu verkleinern und das zu fördernde Medium auszutreiben. Bei Erzeugen einer anziehenden Magnetkraft wird die Membran 8 zurückgezogen, sodass sie den Rückstellhub ausführt und das zu fördernde Medium durch die Einlassöffnung 6 ansaugt.For this purpose, the membrane 8 is designed to be magnetic or magnetizable, at least in the membrane section C. According to the present exemplary embodiment, the membrane has magnetic or metallic particles or elements in membrane section C for this purpose, which are embedded in the material of membrane 8 . Alternatively, the membrane section C is made of a magnetic or magnetizable plastic, in particular an elastomer. As a result, the electromagnet 11 interacts directly with the membrane section 10 and causes an attractive magnetic force or a repelling magnetic force, depending on the activation. According to the present exemplary embodiment, the electromagnet 11 is arranged outside of the chamber 5 on the housing part 3 so that the electromagnet 11 is at a distance from the membrane 8 and assigned to the membrane section C. In particular, the electromagnet 11 is located centrally above the membrane section C of the membrane 8 in order to ensure an optimal application of magnetic force. When a magnetic repulsion force is generated, the membrane 8 is moved into the working stroke in order to reduce the pressure chamber 9 and expel the medium to be conveyed. When an attractive magnetic force is generated, the membrane 8 is pulled back so that it performs the return stroke and sucks in the medium to be conveyed through the inlet opening 6 .

2 zeigt in einer Schnittdarstellung eine vorteilhafte Ausbildung der Membran 8, wie sie insbesondere bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 eingesetzt werden kann. Wie zuvor bereits erwähnt, sind metallische und/oder magnetische Partikel insbesondere in das Material der Membran eingebettet. Dabei ist die Partikelverteilung derart gewählt, dass in dem Abschnitt C die höchste Anzahl von Partikeln liegt, und in dem Abschnitt B eine im Vergleich zum Abschnitt C kleinere Anzahl von Partikeln. Insbesondere ist der Abschnitt B frei von magnetischen oder metallischen Partikeln oder er weist eine kleine oder in Richtung des Abschnitts C kleiner werdende Menge/Anzahl von metallischen oder magnetischen Partikeln auf. Durch die gleichmäßige Verteilung der magnetischen oder metallischen Partikeln in der Membran 8 wird eine gleichmäßige Beaufschlagung der Membran mit der Magnetkraft des Aktuators 10 erreicht beziehungsweise erzielt, sodass insbesondere eine Schiefstellung der Membran, insbesondere des Abschnitts C, im Betrieb vermieden und damit auch eine Belastung der Membran 8 im Betrieb reduziert und eine Überlastung insbesondere verhindert wird. Die vorteilhafte Partikelverteilung ist in 2 durch die Schraffur angedeutet. 2 shows a sectional view of an advantageous embodiment of the membrane 8, as is particularly the case in the first exemplary embodiment according to FIG 1 can be used. As already mentioned above, metallic and/or magnetic particles are particularly embedded in the material of the membrane. The particle distribution is selected in such a way that the highest number of particles is in section C, and a smaller number of particles in comparison to section C is in section B. In particular, section B is free of magnetic or metallic particles or it has a small amount/number of metallic or magnetic particles or a quantity/number that decreases in the direction of section C. The even distribution of the magnetic or metallic particles in the diaphragm 8 means that the magnetic force of the actuator 10 is applied evenly to the diaphragm, so that in particular a misalignment of the diaphragm, in particular section C, is avoided during operation and thus also a load on the Membrane 8 is reduced during operation and overloading is prevented in particular. The advantageous particle distribution is in 2 indicated by the hatching.

Der außenliegende Abschnitt A ist vorzugsweise frei von metallischen oder magnetischen Partikeln und dient insbesondere allein zu der Lagerung der Membran 8 in dem Gehäuse 2. Insbesondere ist der außenliegende Abschnitt A dazu ausgebildet, zwischen den beiden Gehäuseteilen 4, 3 verspannt gehalten zu sein, wie in 1 gezeigt. Dabei weist der Abschnitt A optional einen oder mehrere Dichtstege 12 auf, die sich über den Umfang des Abschnitts A erstrecken und dem Gehäuseteil 4 oder dem Gehäuseteil 3 zugewandt sind. Dabei sind die Dichtstege 12 elastisch verformbar ausgebildet, sodass bei der Montage die Dichtstege 12 zwischen den Gehäuseteilen 3, 4 durch Vorspannung verformt werden und dadurch eine sichere Abdichtung und Lagerung der Membran 8 in dem Gehäuse 2 gewährleisten.The outer section A is preferably free of metallic or magnetic particles and serves in particular solely to support the membrane 8 in the housing 2. In particular, the outer section A is designed to be held clamped between the two housing parts 4, 3, as in 1 shown. The section A optionally has one or more sealing webs 12 which extend over the circumference of the section A and face the housing part 4 or the housing part 3 . The sealing webs 12 are designed to be elastically deformable, so that during assembly the sealing webs 12 between the housing parts 3 , 4 are deformed by prestressing and thereby ensure reliable sealing and mounting of the membrane 8 in the housing 2 .

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Membranpumpe 1, wobei aus dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel bereits bekannte Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und insofern auf die obenstehende Beschreibung verwiesen wird. Entsprechendes gilt auch für die weiteren 4 bis 5. 3 shows a second exemplary embodiment of the diaphragm pump 1, elements already known from the previous exemplary embodiment being provided with the same reference symbols and in this respect reference is made to the above description. The same applies to the others 4 until 5 .

Das zweite Ausführungsbeispiel der Membranpumpe 1 unterscheidet sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dadurch, dass eine weitere Membran 13 vorhanden ist, die mit der einen Membran 8 durch ein Kolbenelement 14 fest verbunden ist. Die weitere Membran 13 liegt in einer weiteren Kammer 15 ein, die zwischen dem Gehäuseteil 4 und einem weiteren Gehäuseteil 16, das auf der dem Gehäuseteil 3 abgewandten Seite des Gehäuseteils 4 liegt, ausgebildet ist. The second exemplary embodiment of the membrane pump 1 differs from the previous exemplary embodiment in that there is a further membrane 13 which is firmly connected to one membrane 8 by a piston element 14 . The additional membrane 13 is located in an additional chamber 15 which is formed between the housing part 4 and an additional housing part 16 which is located on the side of the housing part 4 facing away from the housing part 3 .

Die Membran 13 ist dabei entsprechend der Membran 8 ausgebildet und an ihren außenliegenden Abschnitten 8 zwischen den Gehäuseteilen 4 und 16 verspannt gehalten. Die Membran 13 begrenzt eine Druckkammer 17 in der Kammer 15, wobei auch der Druckkammer 17 eine Einlassöffnung 18 und eine Auslassöffnung 19 zugeordnet sind.The membrane 13 is designed in accordance with the membrane 8 and is held braced at its outer sections 8 between the housing parts 4 and 16 . The membrane 13 delimits a pressure chamber 17 in the chamber 15 , with the pressure chamber 17 also being assigned an inlet opening 18 and an outlet opening 19 .

Das Kolbenelement 14 ist einendig mit dem Abschnitt C der Membran 8 und anderendig mit dem Abschnitt C der Membran 13 fest verbunden. Dazu sind die Endbereiche des Kolbenelements 14 beispielsweise von der Membran 8 beziehungsweise 13 bereichsweise umhüllt, sodass eine formschlüssige, dauerhaft sichere Verbindung gewährleistet ist, wie beispielsweise in 4 gezeigt, bei welcher das Koppelelement 14 an seinen Enden jeweils einen radial vorstehenden Kragen 20 aufweist, der vom Material der jeweiligen Membran 8, 13 umhüllt ist.The piston element 14 is firmly connected at one end to the section C of the membrane 8 and at the other end to the section C of the membrane 13 . For this purpose, the end regions of the piston element 14 are partially encased by the membrane 8 or 13, for example, so that a form-fitting, permanently secure connection is ensured, as for example in 4 shown, in which the coupling element 14 has at each of its ends a radially projecting collar 20 which is covered by the material of the respective membrane 8, 13.

Wird der Elektromagnet 11 in dem Ausführungsbeispiel von 3 dazu angesteuert, eine abstoßende Magnetkraft zu erzeugen, die auf insbesondere den Abschnitt C der Membran 8 wirkt, sodass die Membran den Arbeitshub ausführt und die Druckkammer 9 verkleinert, um das Medium auszutreiben, so wird durch die Kopplung des Kolbenelements 14 auch die Membran 13 derart bewegt, dass sie die Druckkammer 17 verkleinert und dadurch das in der Druckkammer 17 befindliche Medium durch die Auslassöffnung 19 austreibt.If the electromagnet 11 in the embodiment of 3 controlled to generate a repulsive magnetic force, which acts on section C of the membrane 8 in particular, so that the membrane performs the working stroke and reduces the pressure chamber 9 in order to expel the medium, the coupling of the piston element 14 also causes the membrane 13 to become such moves in that it reduces the pressure chamber 17 and thereby expels the medium located in the pressure chamber 17 through the outlet opening 19 .

Im Unterschied zu der Membran 8 weist die Membran 13 bevorzugt keinen magnetischen oder magnetisierbaren Membranabschnitt, da die Arbeitskraft durch den Kolben 14 auf die Membran 13 übertragen wird. 3 zeigt somit eine Membranpumpe, die mit einem Aktuator 10 eine erhöhte Leistung zur Volumenförderung des Mediums aufweist.In contrast to the membrane 8, the membrane 13 preferably has no magnetic or magnetizable membrane section, since the working force is transmitted to the membrane 13 by the piston 14. 3 thus shows a diaphragm pump which, with an actuator 10, has an increased capacity for volume delivery of the medium.

Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel, das in 3 durch gestrichelte Linien eingezeichnet ist, sind die Einlassöffnungen 18 und die Auslassöffnungen 19 der Kammer 15 auf der der Membran 8 zugewandten Seite der Membran 13 ausgebildet, sodass die Druckkammer 17 auf der der Membran 8 zugewandten Seite der Membran 13 liegt. In diesem Fall führt die Membran 13 einen Arbeitshub aus, wenn die Membran 8 einen Rückstellhub ausführt und andersherum. Dadurch wird unabhängig davon, ob der Elektromagnet 11 eine abstoßende oder eine anziehende Magnetkraft erzeugt, stets ein Arbeitshub ausgeführt, der zur Förderung des zu fördernden Mediums führt.According to an alternative embodiment described in 3 is drawn in by dashed lines, the inlet openings 18 and the outlet openings 19 of the chamber 15 are formed on the side of the membrane 13 facing the membrane 8 so that the pressure chamber 17 is on the side of the membrane 13 facing the membrane 8 . In this case, the membrane 13 performs a working stroke when the membrane 8 performs a return stroke and vice versa. As a result, regardless of whether the electromagnet 11 generates a repelling or an attractive magnetic force, a working stroke is always carried out, which leads to the conveyance of the medium to be conveyed.

4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Membranpumpe 1, das sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel zumindest in der Ausbildung des Aktuators 10 unterscheidet. 4 shows a third embodiment of the diaphragm pump 1, which differs from the previous embodiment at least in the design of the actuator 10.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 4 weist der Aktuator 10 keinen Elektromagneten, sondern einen Permanentmagnetring 21 auf. Der Permanentmagnetring 21 weist mehrere abwechselnd ausgerichtete Magnetpolungen (n/s) auf und ist oberhalb des Abschnitts C der Membran 8 derart angeordnet, dass bei einer Drehung der Permanentmagnetrings 21, wie durch einen Pfeil 22 in 4 angezeigt, durch die Drehung des Permanentmagnetrings 21 der Abschnitt C der Membran 8 abwechselnd magnetisch angezogen und abgestoßen wird. Die Drehachse des Permanentmagnetrings 21 ist dabei senkrecht zur Längserstreckung des Kolbenelements 8 beziehungsweise zur Bewegungsrichtung der Membrane 8, 13 ausgerichtet, sodass ein Antrieb zum Drehen des Permanentmagnetrings 21 insbesondere neben der Längsachse oder Längsmittelachse der Membranpumpe liegt. Das Kolbenelement 14 ist insbesondere als Stabmagnet ausgebildet oder weist an seinen der jeweiligen Membran 8, 13 zugewandten Stirnseiten jeweils einen Permanentmagneten auf, insbesondere in Form einer Magnetscheibe, die insbesondere den radial vorstehenden Kragen 20 jeweils ausbildet.According to the embodiment of 4 the actuator 10 has no electromagnet but a permanent magnet ring 21 . The permanent magnet ring 21 has a plurality of alternatingly aligned magnetic poles (n/s) and is arranged above section C of the membrane 8 in such a way that when the permanent magnet ring 21 rotates, as indicated by an arrow 22 in 4 indicated, by the rotation of the permanent magnet ring 21 of the section C of the membrane 8 is alternately attracted and repelled magnetically. The axis of rotation of the permanent magnet ring 21 is aligned perpendicularly to the longitudinal extension of the piston element 8 or to the direction of movement of the diaphragm 8, 13, so that a drive for rotating the permanent magnet ring 21 is in particular next to the longitudinal axis or longitudinal center axis of the diaphragm pump. The piston element 14 is designed in particular as a bar magnet or has at its respective membrane 8, 13 Facing end faces each have a permanent magnet, in particular in the form of a magnetic disc, which in particular forms the radially projecting collar 20 in each case.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Membranpumpe 1 in einer vereinfachten Schnittdarstellung (5A) und in einer vereinfachten Draufsicht (5B). 5 shows another embodiment of the diaphragm pump 1 in a simplified sectional view ( 5A) and in a simplified plan view ( 5B) .

Die Membranpumpe 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist nur eine Membran 8 auf und unterscheidet sich von dem vorhergehenden Ausführungsbespiel durch die Ausbildung des Aktuators 10. Während dem Ausführungsbeispiel von 4 der Permanentmagnetring 21 um eine Drehachse drehbar ist, die senkrecht zur Bewegungsrichtung der Membran 8 liegt, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel von 5 vorgesehen, dass die Drehachse des Permanentmagnetrings, der in diesem Fall als Permanentmagnetscheibe ausgebildet ist, parallel zur Längsmittelachse der Membran 8 ausgerichtet und beabstandet zu dieser angeordnet ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Permanentmagnetring 21 eine Trägerscheibe 23 auf, in welcher über den Umfang der Trägerscheibe 23 gleichmäßig verteilt angeordnet mehrere Permanentmagneten 24 mit alternierender Magnetpolausrichtung (n/s-s/n-n/s ... oder wie in 5B mit + und - angezeigt) angeordnet sind. Die Trägerscheibe 23 ist durch eine Antriebswelle 25 mit einem ansteuerbaren Elektromotor 26 des Aktuators 10 drehfest verbunden, sodass durch Antreiben der Trägerscheibe 23 die Permanentmagnete abwechselnd in einer Ebene oberhalb der Membran 8 über den mittleren Abschnitt C der Membran 8 hinweg bewegt werden, um mit diesem magnetisch derart zusammenzuwirken, dass die Membran 8 abwechselnd magnetisch angezogen und magnetisch abgestoßen wird, um den Rückstellhub sowie den Arbeitshub auszuführen.The membrane pump 1 according to the present embodiment has only one membrane 8 and differs from the previous embodiment by the design of the actuator 10. During the embodiment of FIG 4 according to the embodiment of FIG 5 provided that the axis of rotation of the permanent magnet ring, which is designed in this case as a permanent magnet disc, is aligned parallel to the longitudinal central axis of the membrane 8 and is spaced from it. According to the present exemplary embodiment, the permanent magnet ring 21 has a carrier disk 23 in which several permanent magnets 24 with alternating magnetic pole alignment (n/ss/nn/s ... or as in 5B with + and - indicated). The carrier disk 23 is non-rotatably connected by a drive shaft 25 to a controllable electric motor 26 of the actuator 10, so that by driving the carrier disk 23, the permanent magnets are moved alternately in a plane above the membrane 8 over the central section C of the membrane 8 in order to move with it interact magnetically in such a way that the diaphragm 8 is alternately attracted and repelled magnetically to perform the return stroke as well as the working stroke.

In 5A sind außerdem beispielhaft Rückschlagventile 27 und 28 eingezeichnet, die den der Einlassöffnung 6 beziehungsweise der Auslassöffnung 7 zugeordnet sind, wie vorstehend bereits beschrieben. Auch der Permanentmagnetring 21 kann einen Trägerring aufweisen, in welchem mehrere Permanentmagnete mit abwechselnder magnetischer Orientierung angeordnet beziehungsweise gehalten sind.In 5A check valves 27 and 28 are also shown by way of example, which are assigned to the inlet opening 6 or the outlet opening 7, as already described above. The permanent magnet ring 21 can also have a carrier ring in which a plurality of permanent magnets with alternating magnetic orientation are arranged or held.

Claims

Diaphragm pump (1), in particular for an exhaust gas aftertreatment system of a motor vehicle, with at least one pressure chamber (9,17) which is delimited at least in regions by a deformable diaphragm (8,13), and the at least one inlet (6,18) and one outlet (7,19) for a medium to be conveyed, with the diaphragm (8,13) being assigned an electrically controllable actuator (10), through which the diaphragm (8,13) is pushed into the pressure chamber (9,17) in a working stroke. is moved into and out of the pressure chamber (9,17) in a return stroke, and wherein the actuator (10) is designed to bring about the movement of the membrane (8,13) magnetically, characterized in that the membrane (8, 13) has at least one magnetic or magnetizable membrane section (C), and that the actuator (10) has a device at a distance from the membrane (8, 13) for applying an attractive and a repelling magnetic force to the membrane section (C) in order to move the membrane ( 8.13).

diaphragm pump claim 1 , characterized in that the membrane section (C) is located centrally in the membrane.

Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic diaphragm section (C) has a permanent magnet which is inserted or integrated into the diaphragm (8, 13).

Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm (8, 13) is itself designed to be magnetic in its middle diaphragm section (C).

Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm (8, 13) in the diaphragm section (C) is more rigid than and in an annular bearing section (B) adjoining the magnetic diaphragm section (C).

Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the device has an electrically controllable electromagnet (11) which is assigned to the diaphragm section (C) of the diaphragm (8, 13).

Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the device has a drivable turntable (21) on which a plurality of permanent magnets (24) are arranged which, as a result of the rotation of the turntable (21), via the magnetic membrane section (C) of the membrane ( 8:13) to be moved.

Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized by a further diaphragm (13) which is arranged parallel to the one diaphragm (8) and is connected to the one diaphragm (8) by a piston element (14).

Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the piston element (14) is designed as a permanent magnet (24) for forming the diaphragm section (C) of one diaphragm (8, 13) or carries at least one permanent magnet (24).

Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that each of the diaphragms (8, 13) is assigned a respective pressure chamber (9).