DE19804373C1

DE19804373C1 - Pumpe zum Fördern eines gasförmigen/flüssigen Pumpmediums

Info

Publication number: DE19804373C1
Application number: DE1998104373
Authority: DE
Inventors: Peter Kustermann; Stephan Wentker
Original assignee: ASF Thomas Industries GmbH
Current assignee: Rietschle Thomas Puchheim GmbH
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2018-02-05
Also published as: WO1999040022A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe zum Fördern eines Pumpmediums, das gasförmige und flüssige Bestandteile enthalten kann. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Pumpe zum Fördern von Kraftstoffdämpfen, die flüssige Kraftstoffbestandteile enthalten können.

Beim Betanken eines Kraftfahrzeuges mit Kraftstoff werden im Tank vorhandene Kraftstoffdämpfe durch den eingefüllten Kraftstoff verdrängt und aus dem Tankstutzen gedrückt. Aufgrund gesundheitsschädlicher Bestandteile dieser Kraftstoffdämpfe ist es bekannt, diese mittels einer Förderpumpe abzusaugen und in den Vorratstank der Tankstelle zurückzuführen. Enthalten die zu fördernden Kraftstoffdämpfe auch flüssige Bestandteile, beispielsweise Kraftstoff- bzw. Benzintröpfchen (Kondensat), so tritt das Problem auf, daß in die Förderpumpe neben den gasförmigen auch flüssige Bestandteile des Pumpmediums gelangen. Das kann zu Funktionsbeeinträchtigungen der Pumpe führen.

Zur Lösung dieses Problems wurde in der DE 40 37 066 A1 vorgeschlagen, vor dem Einlaß der Förderpumpe einen Flüssigkeitsabscheider vorzusehen, der mit einer Strahlpumpe verbunden ist, die mit dem Gasauslaß der Förderpumpe beaufschlagt ist. Dadurch werden gasförmige und flüssige Bestandteile des Pumpmediums durch getrennte Einrichtungen, das heißt die Förderpumpe bzw. die Strahlpumpe gefördert. Nachteilig bei dieser Lösung ist die aufwendige Konstruktion zweier getrennter Pumpen sowie die Abhängigkeit der Pumpleistung der Strahlpumpe vom Volumenstrom der Gas-Förderpumpe.

Aus der DE-PS 322 107 ist außerdem eine sogenannte Naßluftpumpe bekannt, bei der gasförmige und flüssige Bestandteile eines Pumpmediums mittels getrennter Pumpenkolben separat gefördert werden, welche Kolben fest miteinander verbunden und durch ein gemeinsames Hubmittel auf- und abbewegt werden.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpe zum Fördern eines Pumpmediums zu schaffen, das gasförmige und flüssige Bestandteile enthalten kann, bei der ein Eindringen von Flüssigkeit in den Pumpraum vermieden wird und eine zuverlässige Förderung sowohl der gasförmigen als auch der flüssigen Bestandteile des Pumpmediums gewährleistet ist.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Pumpe, die einen Flüssigkeitsabscheider zum Trennen von gasförmigen und flüssigen Bestandteilen des Pumpmediums, einen über einen Gaseinlaß mit dem Flüssigkeitsabscheider verbundenen ersten Pumpraum zum Fördern der gasförmigen Bestandteile des Pumpmediums, einen über einen Flüssigkeitseinlaß mit dem Flüssigkeitsabscheider verbundenen zweiten Pumpraum zum Fördern der flüssigen Bestandteile des Pumpmediums aufweist, wobei der zweite Pumpraum von dem ersten Pumpraum durch eine elastische Membrane getrennt ist, so daß im ersten Pumpraum auftretende Druckveränderungen eine Verformung der Membrane hervorrufen.

Die gasförmigen Bestandteile des Pumpmediums werden somit durch den ersten Pumpraum und die flüssigen Bestandteile durch den zweiten Pumpraum gefördert. Die Membrane verhindert zuverlässig ein Eindringen der Flüssigkeit in den ersten Pumpraum. Gleichzeitig wird die Membrane durch die im ersten Pumpraum auftretenden Druckveränderungen verformt, wodurch die Flüssigkeit gefördert wird. Die erfindungsgemäße Förderpumpe ermöglicht eine getrennte Förderung von gasförmigen und flüssigen Bestandteilen des Pumpmediums und gleichzeitig eine kompakte Bauweise der Pumpe. Die direkte Kopplung der Flüssigkeits-Fördermembrane an den Gas-Pumpraum ermöglicht eine zuverlässige Förderung der Flüssigbestandteile unabhängig vom Volumenstrom der geförderten Gase oder Dämpfe.

Der Flüssigkeitsabscheider kann im Pumpengehäuse selbst, vorzugsweise im Kopfteil desselben ausgebildet sein. Der Gaseinlaß kann dann durch einen im Flüssigkeitsabscheider nach oben ragenden Dom und der Flüssigkeitseinlaß durch eine im Bodenbereich des Flüssigkeitsabscheiders angeordnete Öffnung ausgebildet sein.

Für die zu fördernden flüssigen Bestandteile kann in Förderrichtung vor dem zweiten Pumpraum ein Ansaugventil und in Förderrichtung nach dem zweiten Pumpraum ein Auslaßventil ausgebildet sein. Diese Ventile können beispielsweise aus Elastomermaterial oder aus Edelstahl ausgebildet sein. Beide Ventile können in Schließstellung vorgespannt sein. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß das Auslaßventil schwerer ist als die zu fördernde Flüssigkeit und so durch sein Eigengewicht selbstschließend ist und das Ansaugventil leichter ist als die Flüssigkeit und dadurch als selbstschließendes Schwimmventil wirkt. Alternativ kann die Membrane selbst als Ansaugventil dienen.

Die Membrane, die beispielsweise aus Elastomermaterial bestehen kann, kann als Plattenmembrane mit beispielsweise kreisförmigen Querschnitt ausgebildet sein. Alternativ ist eine sogenannte Formmembrane mit einer umlaufenden Sicke möglich. Die Membrane kann auch eine bistabile Membrane mit zwei stabilen Formzuständen sein, die einen Ansaug- bzw. Förderzustand repräsentieren. Derartige Membranen haben den Vorteil, daß sie auch bei vergleichsweise geringen Antriebsdruckänderungen arbeiten.

An das Flüssigkeitsauslaßventil anschließend kann eine Flüssigkeitsförderleitung angeordnet sein, die einen möglichst geringen Druckabfall verursacht, so daß die Flüssigkeit mit Überdruck dem Gasauslaß wieder zugeführt werden kann.

Um ein Zurückfließen der Flüssigkeit hin zum Gasauslaßventil zu verhindern, kann die Förderleitung für die Gas/Flüssigkeits-Mischung am Pumpenende eine Flüssigkeits-Rücklaufsperre aufweisen.

Die Förderpumpe kann als Kolben- oder als Membranpumpe bezüglich des ersten Pumpraums zum Fördern der gasförmigen Bestandteile ausgebildet sein.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Förderpumpe anhand der Zeichnung beschrieben, in der

Fig. 1 eine Querschnittsansicht der Pumpe,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1 und

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des mit III markierten Bereichs von Fig. 1 und 2 ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Querschnittsansichten einer erfindungsgemäßen Förderpumpe. Gasförmige Bestandteile des Pumpmediums sind schematisch durch Punkte, flüssige Bestandteile durch Wellenlinien dargestellt. Das Pumpmedium gelangt, wie durch einen Pfeil rechts oben in Fig. 2 dargestellt ist, durch einen Einlaß in den Flüssigkeitsabscheider 8, in dem sich die Flüssigkeit am Boden abscheidet. Ein in dem Flüssigkeitsabscheider 8 nach oben ragender Dom (siehe Fig. 1) 10 bildet über ein Gasansaugventil 14 den Gaseinlaß zum ersten Pumpraum 6, der nach unten durch den Arbeitskolben 4 begrenzt ist. Der Kolben 4 ist durch eine Dichtung 32 im Kolbengehäuse abgedichtet. Das mittels des Kolbens 4 geförderte Gas gelangt über das Auslaßventil 16 und den Gasauslaß 12 zur Förderleitung 18.

Der Flüssigkeitsabscheider 8 weist außerdem einen Flüssigkeitseinlaß 20 auf, wie am besten in der Detaildarstellung von Fig. 3 gezeigt ist, der über ein Einlaßventil 26 mit einem zweiten Pumpraum 22 verbunden ist, der durch eine Membrane 24 von dem ersten Pumpraum 6 getrennt ist. Die im ersten Pumpraum 6 durch die Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens verursachten Druckveränderungen bewirken eine Verformung der Membrane 24, die als Pumpmembrane für die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsabscheider 8 dient. Die direkte Kopplung von erstem und zweitem Pumpraum über die Membrane 24 ermöglicht eine sichere Trennung von flüssigen und gasförmigen Bestandteilen des zu pumpenden Mediums, jedoch eine funktionale Kopplung beider Pumpfunktionen. Dadurch ist eine zuverlässige Förderung beider Bestandteile gewährleistet. Über ein Auslaßventil 28 ist der zweite Pumpraum 22 mit einer Flüssigkeitsförderleitung 30 verbunden, die seitlich in die Förderleitung 18 mündet (siehe Fig. 2). Dort werden flüssige und gasförmige Bestandteile des Pumpmediums wieder zusammengeführt. Als Rücklaufsperre 34 ist die Förderleitung 18, wie in Fig. 2 gezeigt ist, konisch-düsenförmig ausgebildet.

Die Membrane 24 kann beispielsweise aus Elastomermaterial ausgebildet sein und als einfache Plattenmembrane oder als Formmembrane mit umlaufender Sicke und insbesondere als bistabile Membrane mit zwei stabilen Formzuständen ausgebildet sein. Die Steifigkeit der Membrane ist so zu wählen, daß die bei der Kolbenbewegung auftretenden Druckveränderungen zum Aufbau eines genügenden Flüssigkeits- Förderdrucks ausreichen. Dazu ist auch die Flüssigkeitsförderleitung 30 so auszubilden, daß sie einen möglichst geringen Druckabfall verursacht.

Flüssigkeitsansaugventil und Flüssigkeitsauslaßventil können aus Elastomermaterial oder Edelstahl ausgebildet sein und sind vorzugsweise selbstschließend, beispielsweise aufgrund des Eigengewichts bzw. Auftriebs. Alternativ kann die Funktion des Ansaugventils auch durch die Membrane selbst erfüllt werden.

Die erfindungsgemäße Förderpumpe ermöglicht eine getrennt Förderung von flüssigen und gasförmigen Bestandteilen eines Pumpmediums. Beide Bestandteile sind während des Pumpvorgangs durch eine elastische Membrane voneinander getrennt, so daß die flüssigen Bestandteile nicht in den für die gasförmigen Bestandteile vorgesehenen Pumpraum eindringen können. Die Membrane sorgt jedoch für eine funktionale Kopplung der Förderung von flüssigen und gasförmigen Bestandteilen.

Bezugszeichenliste

1

Pumpe

2

Gehäuse

4

Arbeitskolben

6

erster Pumpraum

8

Flüssigkeitsabscheider

10

Gaseinlaß, Dom

12

Gasauslaß

14

Gasansaugventil

16

Gasauslaßventil

18

Förderleitung

20

Flüssigkeitseinlaß

22

zweiter Pumpraum

24

Membrane

26

Flüssigkeitsansaugventil

28

Flüssigkeitsauslaßventil

30

Flüssigkeitsförderleitung

32

Kolbenabdichtung

34

Rücklaufsperre

Claims

1. Pumpe zum Fördern eines Pumpmediums, das gasförmige und flüssige Bestandteile enthalten kann, aufweisend
einen Flüssigkeitsabscheider (8) zum Trennen von gasförmigen und flüssigen Bestandteilen des Pumpmediums,
einen über einen Gaseinlaß (10) mit dem Flüssigkeitsabscheider (8) verbundenen, von einem bewegbaren Kolben oder einer verformbaren Membrane begrenzten ersten Pumpraum (6) zum Fördern der gasförmigen Bestandteile des Pumpmediums,
einen über einen Flüssigkeitseinlaß (20) mit dem Flüssigkeitsabscheider (8) verbundenen zweiten Pumpraum (22) zum Fördern der flüssigen Bestandteile des Pumpmediums,
wobei der zweite Pumpraum (22) vom ersten Pumpraum (6) durch eine elastische Membrane (24) getrennt ist, so daß im ersten Pumpraum auftretende Druckveränderungen eine Verformung der Membrane (24) und damit Förderung der flüssigen Bestandteile des Pumpmediums im zweiten Pumpraum (22) hervorrufen.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsabscheider (8) oberhalb des ersten und zweiten Pumpraumes angeordnet ist, der Gaseinlaß (10) durch einen im Flüssigkeitsabscheider (8) nach oben ragenden Dom und der Flüssigkeitseinlaß (20) durch eine im Boden des Flüssigkeitsabscheiders (8) angeordnete Öffnung gebildet wird.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pumpraum (22) über ein Flüssigkeitsauslaßventil (28) und eine Flüssigkeitsförderleitung (30) mit einer Förderleitung (18) verbunden ist.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitseinlaß (20) mit einem Ansaugventil (26) versehen ist.

5. Pumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Ansaugventil (26) und/oder Auslaßventil (28) aus Elastomermaterial ausgebildet sind.

6. Pumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Ansaugventil (26) und/oder Auslaßventil (28) aus Edelstahl ausgebildet sind.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Ansaugventil (26) und/oder Auslaßventil (28) in Schließstellung vorgespannt sind.

8. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitsansaugventil (26) als Sinker und/oder das Flüssigkeitsauslaßventil (28) als Schwimmer ausgebildet sind und sonst selbstschließend arbeiten.

9. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (24) selbst das Ansaugventil bildet.

10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (24) eine Plattenmembrane ist.

11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (24) eine Formmembrane mit einer umlaufenden Sicke ist.

12. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (24) eine bistabile Membrane mit zwei stabilen Formzuständen ist.

13. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (24) aus Elastomermaterial besteht.

14. Pumpe nach Anspruch 3 oder einem der folgenden Ansprüche, sofern auf Anspruch 3 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (18) eine Flüssigkeits-Rücklaufsperre (34) aufweist.

15. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pumpraum (6) an einer Seite durch einen bewegbaren Kolben (4) begrenzt wird.

16. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pumpraum (6) an einer Seite durch eine verformbare Membrane begrenzt wird.