DE3034448C2 - Membranpumpe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe, insbesondere Brennstoffmembranpumpe, mit einer Arbeitskammer und einer von dieser durch die Membran getrennten, eine Druckfeder aufweisenden zweiten Kammer, die mit Unterdruck als Arbeitsmedium beaufschlagbar ist, und bei der die Membran zum Ende eines jeden Taktes die zweite Kammer mittels eines Stößels über ein Ventil atmosphärisch belüftet oder über ein weiteres Ventil mit Unterdruck beaufschlagt, indem durch Verlagerung der Wirkungsebene einer Zugfeder ein Hebel umspringt, der die Ventile betätigt

Eine derartige Einrichtung ist aus der US-PS 21 071 bekannt. Die dort offenbarti: Membranpumpe hat jedoch den Nachteil, daß die Schiiltpunkte lediglich ungefähr zum Ende eines jeden Taktes, nicht jedoch genau in einer Totpunktstellung erfolgen. Bei dieser Membranpumpe werden das Absauij- und das Belüftungsventil gleichzeitig entgegengesetzt geschaltet, da die Ventilschließglieder an einem gemeinsamen Hebel angeordnet sind, der in Wirkverbindung mit dem von der Zugfeder betätigten Hebel steht. Der genaue Schaltpunkt der Ventilbetätigung ist hier lediglich von der Federkraft abhängig, so daß unter Berücksichtigung der bei der Fertigung auftretenden Toleranzen der Federn und der Hebelanordnung bei Serienfertigung entsprechender Pumpen keine exakte Schaltpunktfestlegung möglich ist, so daß bei den Pumpen in der Serie eine entsprechend breite Hubstreuung auftritt, wodurch unterschiedliche Pumpenleistungen verursacht werden. Ferner kommt es bei dieser Pumpe durch die Anordnung der beiden Ventilglieder an einem Hebel während der Schaltphasen zu Ventilüberschneidungen, so daß ein entsprechend erhöhter Verbrauch des Arbeitsmediums erfolgt

Aus der GB-PS 15 72 708 ist ebenfalls eine Pumpe bekannt bei der das unter Druckwirkung einer Feder stehende Kurventeil so ausgebildet ist daß es entsprechend dem jeweiligen Hub eine Position einnimmt, nach deren Überschreitung die Schaltvorgänge durch die Federkraft unterstützt werden. Hierbei ist der Schaltpunkt von der Stellung der BetätigungseIe_T mente zueinander abhängig und nicht mehr allein von der Federkraft Die Schaltvorgänge werden jedoch bereits vor Erreichung des jeweiligen Hübendes eingeleitet Es erfolgen dadurch Ventilüberschneidungen.

Hiervon ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe zu schaffen, bei der die Schaltung des Absaugventils und des Belüftungsventils exakt der entsprechenden Totpunktstellung der Membran zugeordnet ist, um den maximalen Hub zur Erhöhung des Wirkungsgrades nutzen zu können und den Verbrauch des Antriebsmediums auf das Notwendigste zu beschränken.

Diese Aufgabe wird bei einer Pumpe eingangs genannter Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der unter der Zugwirkung der Feder stehende Hebel dreiarmig ausgebildet ist und in seinem Mittelpunkt am Pumpengehäuse in der zweiten Kammer schwenkbar gelagert ist wobei die in einer Ebene liegenden freien Enden zweier Hebelarme wechselweise je das Absaugventil oder das Belüftungsventil befragen und der dritte Arm senkrecht zu den beiden anderen angeordnet ist und an seinem freien Ende ein dem mit der Membran in Verbindung stehenden Stößel zugewandtes Segment aufweist, das mit einem gegengerichteten Segment am Stößel zusammenwirkt und das die Wirkungsebene der einerseits am Gehäuse und andererseits an einem freien Ende des Hebels angreifenden Zugfeder in Abhängigkeit von der Stellung des Stößels mittels zweier an der Feder mittig angreifenden, am Stößel im Abstand zueinander angeordneten, Nocken verlagert wird.

Mit dieser Einrichtung wird in einfacher Weise erreicht, daß das die Ventile betätigende Organ, entsprechend dem jeweiligen Hub, in eine Bereitschaftsstellung zur Schaltung gebracht wird, jedoch den Schaltvorgang erst nach Entriegelung in Abhängigkeit vom Hub ausführen kann. Hierdurch wird vermieden, daß die Schaltung vor dem Hubende erfolgt, oder daß Ventilüberschneidungen auftreten können.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. I einen Schnitt durch eine Membranpumpe, F i g. 2 einen Schnitt kurz vor dem unteren Totpunkt,

Fig. 3 einen Schnitt in der Stellung des unteren Totpunktesund

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV der

Fig,2,

In einem Gehäuse t ist eine Membran 2 in ihren Randbereichen eingespannt. Oberhalb von dieser befindet sich der bekannte Pumpenarbeitsraum 3 der Brennstoff-Förderpumpe, Die Membran ist — wie üblich — mit Membrantellern 4 versehen, wovon der obere zum Anschlag am Gehäuse dient und der untere von einer Arbeitsfeder 5 belastet ist, die sich andererseits an einem Gehäuseansatz 6 des Pumpenantriebsraumes 7 abstützt Die Membran 2 steht in Berührung mit dem Teller 8 eines Stößels 9 und wird mittels einer Feder 10, die sich ebenfalls am Gehäuseansatz 6 abstützt, in Anlage gehalten. Der Stößel 9 wird anderenends in einer am Boden des Gehäuses befindlichen Ausnehmung 11 geführt, wobei mittels Schlitzen 12, die zur Belüftung dienen, dafür Sorge getragen wird, daß sich beim Hub des Stößels kein Luftpolster aufbauen kann, das diesen Hub beeinträchtigt. Im Boden 13 der Antriebskammer 7 befindet sich das Absaugventil 14 und das Belüfungsventil 15, deren Ventilsitze 16 sich im Gehäuse befinden. Die Ventile sind gleich aufgebaut Die Ventiikörper sind verschteblich in einer Gehäuseausnehmung angeordnet und von je einer Feder 17 in Schließrichtung belastet. Der Übertritt des Mediums von einer Seite des Ventilkörpers zur anderen erfolgt durch entsprechend ausgebildete Schlitze 18. Die Ventiikörper 14 und 15 sind mit je einem Stift 19 versehen, der durch den Boden 13 in die Arbeitskammer 7 hineinragt Die Führung des Stiftes 19 im Boden ist so ausgebildet, daß der Obertritt des Mediums bei geöffnetem Ventil möglich ist Hierzu sind Ausnehmungen 20 entweder im Boden oder in den Stiften vorgesehen. Das Ventil 14 ist mit einem Unterdruckanschluß 21 versehen, der zu einer hier nicht dargestellten separaten Unterdruckpumpe führen kann. Eine andere Unterdruckquelle ist jedoch auch verwendbar. Das Ventil 15 ist mit einem Anschluß 22 versehen, der zur Atmosphäre führt und z. B. mit einem Luftfilter versehen sein kann.

In dem Antriebsraum 7 ist an einem Gehäuseteil 23, wie am besten der Fig.4 zu entnehmen ist, ein dreiarmiger Hebel 24 schwenkbar gelagert und durch eine Scheibe 25 gesichert Eine Zugfeder 26 ist einerseits am Gehäuseteil 23 und andererseits an dem freien Ende eines Armes 27 des Hebels 24 gelagert Die Lagerung des Hebels 24 am Gehäuseteil 23 ist so getroffen, daß die Hebelarme 27 und 28, die in einer Ebene liegen, unter Wirkung der Zugfeder 26 bei der Schwenkbewegung entweder den Stößel 19 des Absaugventils 14 oder den Stößel 19 des Belüftungsventils 15 derart betätigen, daß der jeweilige Ventilsitz 16 freigegeben wird. Senkrecht zu den beiden in einer Ebene liegenden Hebelarme 27 und 28 ist ein dritter Hebelarm 29 angeordnet, der an seinem freien Ende mit einem Segment 30 versehen ist das dem Stößel 9 zugewandt ist, an dem sich ein weiteres Segment 31 befindet Die Segmente weisen seitwärts je zwei Führungsbahnen 32 und 33 auf, die miteinander zusammenwirken. Ferner weisen die Segmente 30 und 31 je zwei Ablaufbahnen 34 und 35 auf, die bogenförmig ausgebildet sind und ein Verschwenken des Hebels 24 unter der Wirkung der Zugfeder 26 dann ermöglichen, wenn die beiden Segmente 30 und 31 ihren Kontakt an den Führungsbahnen 32 und 33 durch Verschieben des Stößels 9 in eine Richtung verlieren. In der Fig.4 sind die Segmente 30 und 31 in einer sich berührenden Stellung dargestellt Femer sind an dem Stößel 9 im Abstand zueinander zwei Nocken 36 und 37 angeordnet, die — wie der Fig,4 zu entnehmen ist — die quer zu ihnen gespannte Zugfeder 26 übergreifen, Die Wirkungsweise des Antriebs ist folgende.

In der in Fig, 1 dargestellten Stellung befindet sich die Membran im oberen Totpunkt, d. h, das Absaugventil 14 ist mittels Kontaktes des Hebels 28 mit dem Stift 19 geöffnet, und die Membrankammer 7 ist mit

Unterdruck über den Anschluß 21 beaufschlagt

Bewegt sich nun die Membran 2 gegen die Kraft der Feder 5 abwärts, so nimmt sie über den Teller 8 den Stößel 9 gegen die Kraft der Feder 10 bei dieser Bewegung mit Die seitlichen Führungsbahnen 32, 33

der Segmente 30, 31 überschneiden sich von einer bestimmten Stellung des Stößels an. Der am Stößel 9 befestigte Nocken 36 gelangt bei dieser Abwärtsbewegung zur Anlage auf der Feder 26 und wird diese, entsprechend der F i g. 2, durchbiegen, womit sich die

Wirkungsebene der Feder 26 ändert Der schwenkbare Hebel 24 wird durch die Verlagerung ^;r Wirkungsebene bestrebt sein, in die in F i g. 3 dargesiei? :ε Steiiung zu schwenken. Dies ist jedoch nicht möglich, solange die beiden Führungsbahnen 32, 33 Kontakt miteinander haben. Hat das Segment 31 aufgrund des Hubes des Stößels ■* das untere Ende der am Segment 30 befindlichen seitlichen Führungsbahn 32 erreicht, so ermöglichen es die bogenförmigen, an den Segmenten befindlichen Ablaufbahnen 34, 35, daß der Hebel 24, unter Wirkung der Zugfeder 26, in die in Fig.3 dargestellte Position verschwenkt da dann der Kontakt der Segmente 30, 31 über die Führungsbahnen aufgehoben ist und durch die Ausbildung der Ablaufbahnen kein Verkanten oder Verklemmen erfolgen kann. In der F i g. 3 ist die Stellung im unteren Totpunkt gezeigt in der das Absaugventil 14 geschlossen und das Belüftungsventil 15 geöffnet ist

Bei Belüftung der Pumpenantriebskammer 7 mit Atmosphäre wird die Membran 2, unter Wirkung der Federn 5 und 10, den Arbeitshub, d. h. den Förderhub der Brennstoffpumpe ausführen. Dabei bewegt sich der Stößel 9, unter Wirkung der Feder 10, nach oben, und nach einem bestimmten Hub gelangt der Nocken 37 zur Anlage an der Zugfeder 26 und bewirkt eine

Durchbiegung derselben, was eine entsprechende Verlagerung der Wirkungsebene der Feder zur Folge hat, so daß der Hebel 24 bestrebt ist, in die in der F i g. 1 gezeichnete Stellung zurückzuspringen, was jedoch dadurch verhindert wird, daß — wie bereits bei dem gegenläufigen Bewegungsablauf geschildert — die Segmente 30, 31 über ihre seitlichen Führungsbahnen 32, 33 in Kontakt miteinander stehen und somit das Schwenken so lange verhindern, bis dieser Kontakt beende: ist. Durch die Lage des am Stößel 9

angeordneten Segments 31 relativ zu dem am Hebel 24 angeordneten Segment 30 ist es also möglich, genau den Schaltpunkt der Ventile zu bestimmen, und zwar in Abhängigkeit von dem tatsächlich von der Membran durchgeführten Hub.

Es ist ohne weiteres erkennbar, daß das beschriebene Prinzip auch bei Membranpumpen anwendbar ist, die mittels eines Überdruckes angetrieben werden. Dabei ist lediglich die Wirkungsweise der Kraft 6er Feder 5 umzukehren.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Membranpumpe, insbesondere Brennstoffmembranpumpe, mit einer Arbeitskammer und einer von dieser durch die Membran getrennten, eine Druckfeder aufweisenden zweiten Kammer, die mit Unterdruck als Arbeitsmedium beaufschlagt ist und bei der die Membran zum Ende eines jeden Taktes die zweite Kammer mittels eines Stößels über ein Ventil 0 atmosphärisch belüftet oder Ober ein weiteres Ventil mit Unterdruck beaufschlagt, indem durch Verlagerung der Wirkungsebene einer Zugfeder ein Hebel umspringt, der die Ventile betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß der unter der Zugwirkung der Feder (26) stehende Hebel (24) dreiarmig ausgebildet ist und in seinem Mittelpunkt am Pumpengehäuse (1, 23) in der zweiten Kammer (7) schwenkbar gelagert ist, wobei die in einer Ebene liegenden freien Enden zweier Hebelarme (2/, 28) wechselweise je das Absaugventil (14) oder das Belüftungsventil (15) betätigen tsnd der dritte Arm (29) senkrecht zu den beiden anderen angeordnet ist und an seinem freien Ende ein dem mit der Membran (2) in Verbindung stehenden Stößel (9) zugewandtes Segment (30) aufweist, das mit einem gegengerichteten Segment (31) am Stößel (9) zusammenwirkt, und daß die Wirkungsebene der einerseits am Gehäuse (1, 23) und andererseits an einem freien Ende des Hebels (27) angreifenden Zugfeder (26) in Abhängig- _w keit von der Stellung des Stößels (9) mittels zweier an der Feder (26) mitlig angreifenden, am Stößel (9) im Abstand zueinander angeordneten Nocken (36, 37) verlagert wird.

2. Membranpumpe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmtnte (30, 31) je zwei einander zugeordnete Führungsbahnen (32, 33) aufweisen.

3. Membranpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (30, 31) je zwei einander zugeordnete Ablaufbahnen (34,35) aufweisen.