DE2509598A1

DE2509598A1 - Membranpumpe fuer luft oder dergleichen

Info

Publication number: DE2509598A1
Application number: DE19752509598
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Nakamura
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1975-03-05
Publication date: 1976-07-01
Also published as: US4015913A; JPS5172710A; DE2509598C3; DE2509598B2; SE437546B; SE7502046L; IT1037278B; FR2295264B1; AU474353B2; AU7874675A; FR2295264A1; GB1511581A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL.. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

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Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha, Tokyo / Japan

Membranpumpe für Luft oder dergleichen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Membranpumpe für Luft oder dergleichen mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten Membrananordnung zur Bildung einer Verdichtungskammer und mit einem mit der Membrananordnung verbundenen Verbindungselement, welches zur Übertragung einer Betätigungskraft von einer von einem Motor eines Fahrzeugs angetriebenen Welle vorgesehen ist. Sie ist zur Verwendung in

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einem Reinigungssystem für Abgas für ein Motorfahrzeug gedacht.

Herkömmliche Kreiselpumpen für Luft zur Verwendung in Reinigungssystemen für Abgas werden durch Kurbelwellen oder andere Wellen der Motoren angetrieben. So steigt die Liefermenge dieser Art Luftpumpen proportional mit dem Anstieg der Drehzahl der Kurbelwelle des Motors. Wenn mit der Pumpe jedoch Sekundärluft zum Reinigungssystem, z.B. einem thermischen Reaktor, bei niederen oder mittleren Drehzahlen des Motors des Fahrzeugs zugeführt werden soll, jedoch nicht unbedingt bei höheren Drehzahlen des Motors, so besteht bei herkömmlichen Luftpumpen die Hauptschwierigkeit, daß die Liefermenge der Luftpumpe bei niederen Drehzahlen des Motors besonders niedrig ist, so daß es notwendig ist, eine Luftpumpe mit großem Volumen zu verwenden, damit das Reinigungssystem bei niederen Drehzahlen perfekt arbeiten kann. Bei einer Membranpumpe für Luft, bei welcher eine Membran ohne Verwendung federnder Einrichtungen angetrieben wird, besteht die Schwierigkeit der Lebensdauer der Membran zusätzlich zu dem obigen Nachteil, weil die Schwingungsfrequenz und die Trägheitskraft proportional zum Drehzahlanstieg der Kurbelwelle anwachsen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Liefermenge bei niedrigen oder mittleren Drehzahlen des Motors groß und bei hohen Drehzahlen klein ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membrananordnung eine zwischen einer flexiblen Membran, welche mit ihrem äußeren Umfang am Gehäuse befestigt ist, und dem Verbindungselement angeordnete, federnde Einrichtung aufweist.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Membranpumpe,

Fig. 2 ein Diagramm, welches den Hub einer Membran in bezug auf die Drehzahl eines Nockens bei der Membranpumpe der Fig. 1 darstellt, und

Fig. 3 ein Diagramm, das die Liefermenge der Membranpumpe in bezug auf die Drehzahl des Nockens darstellt.

In Fig. 1 ist eine Membranpumpe 1 für Luft oder dergleichen mit einem Gehäuse 2 dargestellt, welches aus einem Deckel 3 und einem Unterteil 4 besteht. Der Deckel 3 hat eine Einlaßöffnung 5 und eine Auslaßöffnung 6, in welchen Rückschlagventile 7, z.B. Tellerventile, angebracht sind. Der Deckel 3 und das Unterteil 4 sind fest und strömungsmitteldicht mittels geeigneter Einrichtungen, wie Schrauben, miteinander verbunden.

Eine Membrananordnung 8 ist innerhalb des Gehäuses 2 befestigt. Die Membrananordnung 8 umfaßt eine flexible Membran 9, welche an ihrem äußeren Umfang zwischen dem Deckel 3 und dem Unterteil 4 abgedichtet eingeklemmt ist, um eine Verdichtungskammer 10 innerhalb des Gehäuses 2 zu bilden. Die Membrananordnung 8 enthält auch eine federnde Einrichtung, wie eine Schraubenfeder 11, deren eines Ende mittels einer Halterung 12 an der Membran 9 angebracht ist, während das andere Ende von einer an einer Stange 13 befestigten Halterung gestützt wird. Die Stange 13 erstreckt sich durch eine in der Mitte

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des Bodens des Unterteils 4 angeordnete Bohrung 14.

Eine Verbindungseinrichtung umfaßt eine Pleuelstange 15, deren eines Ende mittels eines Zapfens an der Stange 13 angelenkt ist. Das andere Ende der Pleuelstange 15 ist drehbar auf einem Nocken 16 angebracht, der an einer Kurbelwelle oder Ausgleichswelle des nicht dargestellten Motors angebracht ist und dadurch angetrieben wird.

Die Membranpumpe 1 ist so ausgelegt, daß sie die Resonanz der Membrananordnung 8 verwendet, damit die Liefermenge der Membranpumpe bei kleinen oder mittleren Drehzahlen des Motors hoch ist, jedoch bei hohen Drehzahlen extrem niedrig ist. Angenommen, daß die Masse m das Gewicht der Membran mit der Hälfte des Gewichtes der Feder und k die Federkonstante der Schraubenfeder 11 ist, so wird die Frequenz ω der Eigen-

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Schwingung der Membrananordnung durch die Formel ω ⁼l/~ dargestellt. Wird weiter angenommen, daß co die Drehzahl des Nockens 16 ist, so wird die Frequenz der angeregten Schwingung, die durch die Stange 13 der Membrananordnung über die Pleuelstange 15 bewirkt wird, durch co dargestellt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, steigt der Hub der Membran 9 stetig über den Hub des Nockens 16 bei einer Steigerung der Drehzahl co desselben. Wenn die Drehzahl co des Nockens 16 gleich der Frequenz ω der Eigenschwingung der MembrananOrdnung 8 ist, d.h. wenn ein Resonanzpunkt erreicht wird, erreicht der Hub der Membran 9 das Maximum, so daß die Liefermenge der Membranpumpe ebenfalls ein Maximum erreicht, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Ein weiterer Drehzahlanstieg des Nockens 16 verursacht ein schnelles Absinken des Hubes der Membran 9, wodurch die Liefermenge der Membranpumpe ebenfalls abnimmt.

Bei der herkömmlichen Luftpumpe steigt die Liefermenge proportional zum Drehzahlanstieg des Nockens, wie in Fig. 3

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mit der stichpunktierten Linie dargestellt ist. Gemäß der Erfindung wird die Membran 9 so angetrieben, daß sie am Resonanzpunkt der Membrananordnung über den Hub des Nockens 16 hinausgehoben wird, so daß eine Liefermenge der Membranpumpe oberhalb des theoretisch wirksamen Volumens von 100% erreicht werden kann. Es versteht sich, daß die Federkonstante k der Schraubenfeder 11 entsprechend ausgewählt ist, um eine maximale Liefermenge der Membranpumpe 1 zu erreichen, wenn die Drehzahl des Nockens, d.h. des Motors, eine gewünschte Größe erreicht, weil es erwünscht ist, Sekundärluft von der Auslaßöffnung 6 der Membranpumpe zum Abgasreinigungssystem bei niederen oder mittleren Drehzahlen des Motors zuzuführen.

Die erfindungsgemäße Membranpumpe für Luft oder dergleichen ist so aufgebaut, daß der Hub der Membran bei hohen Drehzahlen des Nockens extrem niedrig ist. Daher wird die Trägheitskraft der Membran nicht erhöht, und die Lebensdauer der Bauteile der Membranpumpe, insbesondere der Membran, die den Nachteil haben, daß sie im Betrieb mit hoher Geschwindigkeit hin- und herbewegt werden, wird verbessert, wodurch die Zuverlässigkeit der Pumpe erhöht wird.

Außerdem hat die erfindungsgemäße Membranpumpe für Luft eine Liefermengencharakteristik, bei welcher die Liefermenge bei niederen oder mittleren Drehzahlen des Motors hoch ist, um Sekundärluft zum Abgasreinxgungssystem zuzuführen, so daß sie kompakter als herkömmliche Luftpumpen für Reinigungssysteme gebaut werden kann und einfacher im Aufbau als eine Kreiselluftpumpe ist. Dadurch wird die Herstellung weniger teuer. Bei dem Abgasreinigungssystem mit der herkömmlichen Luftpumpe ist es notwendig, Steuereinrichtungen, z.B. ein Entlastungsventil, vorzusehen, um Sekundärluft von der Luftpumpe bei hohen Drehzahlen des Motors auszublasen. Bei dem Abgasreinigungssystem, welches die erfindungsgemäße Pumpe verwendet,

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ist es jedoch nicht notwendig, solche Steuereinrichtungen vorzusehen, wodurch die Kosten des Systems weiter verringert werden.

Kurzu zusammengefaßt wird durch die Erfindung eine Membranpumpe für Luft oder dergleichen geschaffen, die eine Membrananordnung in einem Gehäuse enthält, um damit zusammen eine Verdichtungskammer zu bilden, und eine Verbindungseinrichtung zur Übertragung einer Antriebskraft von einer Welle eines Motors der Anordnung. Die Membrananordnung enthält eine federnde Einrichtung zwischen der Membran und der Verbindungseinrichtung, wodurch die Liefermenge der Membranpumpe bei niedrigen oder mittleren Drehzahlen des Motors erhöht wird.

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Claims

Patentansprüche

1 .J Membranpumpe für Luft oder dergleichen mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten Membrananordnung zur Bildung einer Verdichtungskammer und mit einem mit der Membrananordnung verbundenen Verbindungselement, welches zur Übertragung einer Betätigungskraft von einer von einem Motor eines Fahrzeugs angetriebenen Welle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Membrananordnung (8) eine zwischen einer flexiblen Membran (9), welche mit ihrem äußeren Umfang am Gehäuse (2) befestigt ist, und dem Verbindungselement (15) angeordnete, federnde Einrichtung (11) aufweist.
2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die federnde Einrichtung eine Schraubenfeder (11) ist, die zwischen der Membran (9) und einer mit dem Verbindungselement (15) verbundenen Stange (13) angeordnet ist.
3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Verbindungselement eine Pleuelstange (15) umfaßt, die mit einem Ende an der Stange (13) angelenkt ist und mit dem anderen Ende drehbar auf einem Nocken (16) angebracht ist, der an einer Kurbeloder Ausgleichswelle des Motors befestigt ist.

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