DE4118652A1 - Pumpe, vorzugsweise membranpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Pumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Man kennt bereits Pumpen, zum Beispiel Gaspumpen, deren Kur­ belgehäuse ein Pleuel aufweist, das mit seinem freien, kolben­ seitigen Ende in einer Membrane endet, die den Pumpraum gegen­ über dem Pleuelgehäuse abschließt.

Diese Membrane wird ihrerseits durch einen Zwischendeckel am Pumpenhäuse festgelegt und hat eine Aussparung, die zusammen mit der Membrane den Pumpraum bildet. Auf der dem Gehäuse ab­ gewandten Seite des Zwischendeckels befindet sich ein Pumpen- Abschlußdeckel, der zusammen mit dem Zwischendeckel den Pum­ penkopf bildet. Im Abschlußdeckel sind die Einlaß- und die Auslaßbohrung untergebracht und gewöhnlich ist bei bekannten Gaspumpen dieser Art zwischen dem Abschlußdeckel und dem Zwi­ schendeckel eine Ventilplatte eingeklemmt (vgl. zum Beispiel DE-GM 19 20 772). Bei bekannten Gaspumpen dieser Art weist diese Ventilplatte wenigstens ein Zungenventil mit einem etwas verbreitertem Verschlußabschnitt auf, der in Schließstellung an einer Ventil-Dichtfläche des Abschlußdeckels oder des Zwi­ schendeckels dichtend anliegt.

In Offenstellung kann das Zungenventil in eine Ausnehmung für seine Ventil-Öffnungsbewegung ausweichen, wobei zum Beispiel beim Einlaßventil diese Ausnehmung für die Ventilöffnungsbewe­ gung aus einer flachen, etwa rechteckigen Aussparung im Zwi­ schendeckel besteht, während dort die Ventil-Dichtflächen von der Unterseite des Abschlußdeckels gebildet werden (vgl. z. B. DE-PS 30 23 928). Wenn keine besonderen Maßnahmen für das Aus­ laßventil getroffen sind, kann die der Membran abgewandte Seite des Zwischendeckels die Ventil-Dichtflächen des zugehö­ rigen Zungenventils bilden, während eine Ausnehmung für dessen Ventilöffnungsbewegung als flache, etwa prismatische Ausspa­ rung im Pumpenkopf vorgesehen ist (vgl. DE-GM 19 20 772). Bei solchen bekannten Gaspumpen werden solche Zungenventile be­ kanntermaßen von den Druckunterschieden des Fördermediums ge­ steuert, wobei die Federkraft des Zungenventils für ein schnelles Schließen bei entsprechend geringen Druckdifferenzen sorgt. Der Werkstoff solcher Ventilplatten sowie ihrer Ventil­ zungen besteht aus entsprechend federnd elastischem Werkstoff, zum Beispiel aber auch aus PTFE mit entsprechender Eigenspan­ nung beim Auftreten von Verformungen.

Solche Gaspumpen, hier auch kurz "Pumpen" genannt, haben sich in vielerlei Hinsicht bewährt. Insbesondere begünstigen Pumpen mit vom Fördermedium gesteuerten Ventilen nicht nur einen ein­ fachen Aufbau des Ventil-Mechanismus, sondern es kann auch vermieden werden, daß das Fördermedium mit einem Ventil-Steu­ ermechanismus in Verbindung kommen kann, der seinerseits ge­ schmiert werden muß.

Pumpen der vorbeschriebenen Art weisen jedoch noch etliche Nachteile auf, namentlich, wenn es sich um schnellaufende Mem­ branpumpen handelt. Bei ihnen ist u. a. der volumetrische Wir­ kungsgrad noch verbesserungsfähig. Zum Erreichen guter volume­ trischer Wirkungsgrade müssen die Ventile möglichst lange Öff­ nungs- und Schließzeiten erreichen. Pumpen mit den vorbe­ schriebenen Zungenventilen können diese Forderungen noch nicht befriedigend erfüllen. Außerdem ist das Einsatzgebiet solcher Pumpen noch begrenzt. Zum Beispiel sind diese vorbekannten Pumpen praktisch nicht recht als Dosierpumpen, insbesondere als Dosierpumpen für Flüssigkeiten geeignet. Bei diesen müssen nämlich, um hohe Dosier-Genauigkeiten zu erzielen, die Ventile mit möglichst kurzen Reaktionszeiten und hoher Schließgenauig­ keit arbeiten. Das gilt besonders bei vergleichsweise schnellaufenden Dosierpumpen.

Bei bekannten, gebräuchlichen Dosierpumpen wird die hohe Do­ sier- sowie Schließgenauigkeit der Ventile gewöhnlich mit Hilfe von Kugelventilen zu erreichen versucht, ohne daß solche Anforderungen bisher in befriedigender Weise gelöst werden können. Kugelventile haben nämlich aufgrund ihrer Konstruktion nur eine bedingte Schließgenauigkeit und außerdem den Nach­ teil, daß sie nur in vertikaler Lage der Kugelventile funktio­ nieren. Außerdem reagieren Kugelventile wegen ihrer ver­ gleichsweisen großen Masse verhältnismäßig träge, während für Dosierpumpen der vorbeschriebenen Art kurze Reaktionszeiten erwünscht sind.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Pumpe der eingangs erwähn­ ten Art zu schaffen, die bei Beibehaltung eines einfachen Auf­ baus und der wesentlichen übrigen Vorteile solcher Pumpen für weitergehende Einsatzgebiete geeignet ist, zum Beispiel einen verbesserten volumetrischen Wirkungsgrad hat, gleichzeitig aber auch als Dosierpumpe für Flüssigkeiten (Membrandosierpum­ pen) die dort notwendige hohe Genauigkeit beim Dosieren er­ reicht, wobei ihre Ventile mit vergleichsweise kurzen Reak­ tionszeiten und hoher Schließgenauigkeit arbeiten. Dabei ist auch erwünscht, daß die Geräuscherzeugung und gegebenenfalls der Verschleiß bei den Ventilen klein bleibt und die Pumpe sowohl als Gas- als auch als Flüssigkeits-Pumpe geeignet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Pumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 im wesentlichen in den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles von Anspruch 1.

Bei einer solchen Pumpe benötigt man am Ventil beziehungsweise an den Ventilen weder eine Ventilzunge noch Kugelventile, son­ dern es braucht nur eine vergleichsweise kleine Ventilmasse am Rande der jeweiligen Ventilscheibe bewegt zu werden, wie es einem der anfallenden Menge an Fördermedium entsprechenden Querschnitts bedarf. Der bei der Ventilöffnungsbewegung aus­ weichende Rand der Ventilscheibe braucht auch nicht auf die Flachseite einer Aussparung aufzuschlagen, wodurch Ventilge­ räusche und unter Umständen auch ein Ventilverschleiß vermin­ dert werden.

Eine solche Pumpe kann gut als Gaspumpe ausgebildet sein und dabei mit vergleichsweise hohen Pumpendrehzahlen arbeiten. Zu­ sätzliche Weiterbildungen der Erfindung sind in weiteren Un­ teransprüchen aufgeführt. Dabei ergeben sich insbesondere fol­ gende Vorteile:
Die Maßnahmen des dritten Anspruches begünstigen auf einfache Weise eine exakte Lagerfixierung der Ventilscheibe. Bei einer Ausführung gemäß Anspruch 4 kann sich die Ventilscheibe, aus­ gehend von ihrem festliegenden Zentralbereich, bei ihrer Ven­ tilöffnungsbewegung praktisch über die gekrümmte Fläche der Ausnehmung abwälzen. Dann braucht gegebenenfalls nur eine ver­ ringerte Ventilmasse bewegt zu werden entsprechend dem erfor­ derlichen Durchström-Querschnitt beim anfallenden Förderme­ dium. Ein Schwingen von Ventilteilen mit anschließendem Auf­ schlagen auf eine Bodenfläche dieser Ausnehmung wird vermin­ dert und dementsprechend arbeitet ein solches Ventil leiser und es wird mechanisch weniger beansprucht.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Pumpe ist in den Merkmalen des Anspruches 5 aufgeführt. Die vorgenannten, in Verbindung mit Anspruch 4 aufgeführten Vorteile können dadurch noch verbessert werden, daß die Krümmung der Ausnehmungs-Bo­ denfläche der Biegefläche der Ventilscheibe angepaßt ist. Dann wird praktisch immer nur soviel Ventilmasse bewegt, wie je­ weils zum Durchströmen der anfallenden Fördermedium-Menge erforderlich ist. Ein Schwingen von Ventilteilen mit anschlie­ ßendem Aufschlagen auf eine Ausnehmungs-Bodenfläche wird weitestgehend vermieden; es findet praktisch ein dem Biegever­ halten der Ventilscheibe in etwa angepaßtes Abrollen der be­ weglichen Ventilteile bei der Öffnungsbewegung statt. Dement­ sprechend arbeitet ein solches Ventil besonders leise und seine mechanische Beanspruchung ist besonders gering.

Die Maßnahmen des 6. Anspruches begünstigen eine exakte Lage­ fixierung der Ventilscheibe bezüglich der Richtung der Zapfen­ achse.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsge­ mäßen Pumpe, für die auch selbständiger Schutz beansprucht wird, besteht darin, daß die Ventildichtfläche mindestens bei einem Ventil - vom Innenrand der Ventil-Dichtfläche aus, ra­ dial nach außen gehend - im Verhältnis zur zentralen Ventil­ lage mindestens abschnittweise über den Umfang eine zurücklau­ fende Querschnittskontur hat. Eine solche Ausbildung ist auch bei einer der Ventilscheibe zugewandten Bodenfläche der zuge­ hörigen Ausnehmung möglich, die gegenüber der in Schließstel­ lung befindlichen Ventilscheibe nicht radial nach außen gehend abgesenkt ist. Bevorzugt ist jedoch eine Kombination der Aus­ bildung nach Anspruch 1 beziehungsweise nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6 in Verbindung mit den vorerwähnten Merkmalen des Anspruches 7. Eine Pumpe, deren Ventil(e) mit den Merkmalen des Anspruches 7 ausgerüstet ist, zeichnet sich durch eine vergleichsweise hohe Schließgeschwindigkeit sowie eine hohe Ventilschließkraft aus, was auch eine bessere Dichtigkeit und einen höheren Selbstreinigungsgrad am Ventil nach sich zieht. Die besondere Querschnittskontur des Ventilsitzes sorgt näm­ lich im Zeitbereich unmittelbar vor dem Schließen des Ventils, das heißt zum Beispiel bei Beginn des Ausstoßvorganges des Fördermediums durch die Membrane, aufgrund der Querschnittsverengung des Durchtrittsquerschnittes für das Fördermedium in Richtung des Ventilsitzes für eine zunehmende Beschleunigung des ausfließenden Mediums. Die dadurch eintretende Druckdifferenz gemäß der Gleichung von Bernulli von der Peripherie in Richtung des Zentrums des Ventils bewirkt ein zielgerichtetes Schließen des Ventils unmittelbar an dessen Innenrand und damit für eine hohe Schließgeschwindigkeit. Die Eigenspannung des verformten Ventils unterstützt diesen Vorgang, die mit Hilfe der vorer­ wähnten Merkmale begünstigte, vergleichsweise hohe Schließge­ schwindigkeit des Ventils begünstigt auch ihrerseits noch den volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe.

Die Merkmale des 8. Anspruches geben eine besonders vorteil­ hafte Lagefestlegung der Ventilscheibe an, wie sie insbeson­ dere in Verbindung mit den Merkmalen des Anspruches 7 verwen­ det wird. Dabei besteht eine zweckmäßige Weiterbildung in den Merkmalen des Anspruches 9. Auf diese Weise wird eine im we­ sentlichen kreisförmige Ventilscheibe spielfrei auf einem ge­ mäß Anspruch 7 ausgebildeten Ventilsitz gehalten. Dadurch er­ reicht man ein zentriertes, fest eingespanntes Ventil, das einen lageunabhängigen Betrieb ermöglicht. Außerdem sind, zum Beispiel bei Auftreten von Verschleißerscheinungen oder Un­ dichtigkeiten Ventilsitz und Ventil einfach auswechselbar.

Die Merkmale des 10. Anspruches sorgen in an sich bekannter Weise dafür, daß die durch das Fördermedium bewirkten Ventil- Schließbewegungen aufgrund der Eigenspannung des Ventils un­ tersützt werden.

Die Merkmale des 11. Anspruches ergeben nicht nur eine einfa­ che Ventilform, sondern begünstigen auch dessen im wesentli­ chen symmetrischen und gleichmäßige Bewegungen im Umfangsbe­ reich des sich öffnenden Ventilrandes beziehungsweise der sich öffnenden Ventilränder. Dabei kann eine Ventilscheibe gemäß Anspruch 6 sich über den gesamten Rand-Umfang öffnen, während ein Ventil gemäß der Ausbildung nach Anspruch 9 beispielsweise zwei Rand-Öffnungsabschnitte aufweist.

Die Merkmale des 12. Anspruches begünstigen, daß das Ventil auch für hohe Frequenzen geeignet ist und dementsprechend die zugehörige Pumpe vergleichsweise hohe Drehzahlen ausführen kann. Eine vergleichsweise geringe Masse beim Ventil und des­ sen Eigenspannung begünstigen kurze Reaktionszeiten. Um opti­ male Ventilöffnungs- und Schließzeiten zu erhalten, kann man die Masse des Ventils und den Ventilweg so aufeinander abstim­ men, daß das Ventil auch bei hohen Frequenzen entsprechend der Drehzahl öffnet und schließt. Eine solche Dimensionierung des Ventils kann innerhalb konstruktiver Grenzen entsprechend die­ ser Forderung durch Versuche ermittelt werden.

Versuche haben gezeigt, daß eine Pumpe insbesondere mit der Ausbildung gemäß den Ansprüchen 1 und 7 mit hoher Genauigkeit arbeitet und dementsprechend als Dosierpumpe, vorzugsweise als Flüssigkeitsdosierpumpe arbeiten kann. Bei bisher bekannten Pumpen der im Oberbegriff von Anspruch 1 erwähnten Art kommt es aufgrund der zu bewegenden Ventilmassen in der Regel zu relativ großen Überschneidungen bei den Öffnungs- und Schließzeiten. Sind dagegen, wie vorstehend ausgeführt, gemäß der Erfindung die zu bewegende Ventilmasse sowie deren Ventil­ weg auf die Drehzahl der Pumpe abgestimmt, kann dieser Nach­ teil wesentlich vermindert, gegebenenfalls praktisch vermieden werden. Dabei hilft mit, daß die sich bewegenden Ventilteile sich nicht nur über das im Querschnitt entsprechend gekrümmte Profil der Ausnehmung für die Ventilöffnungsbewegung gewisser­ maßen abwälzen kann, sondern die Ventilöffnungs- und Schließ­ bewegung sich - wie vorerwähnt - auch in einer Bewegungsreso­ nanz zur Drehzahl der Pumpe befindet. Bei einer Abstimmung von dem Resonanzbereich der Ventilbewegung einerseits und der Drehzahl der Pumpe andererseits erhält man insbesondere bei schnellaufenden Pumpen optimale Ventil-Öffnungs- und Schließ­ zeiten. Damit wirkt auch unterstützend die bereits erwähnte vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zusammen, wonach die Krümmung der die Ausnehmung für die Ventilöffnungsbewegung ventilseitig begrenzenden Kurve, die erfindungsgemäß - im Schnitt gesehen - der Biegekurve der jeweiligen Ventilscheibe entspricht. Mit der Anpassung der der Ventilscheibe benachbar­ ten Ausnehmung an die Biegekurve der Ventilscheibe begrenzt man nicht nur den Ventilweg in günstiger Weise, sondern diese Ventilscheibe kann sich praktisch entsprechend derjenigen Ver­ formung, die sie aufgrund ihrer Biegekurve einnehmen möchte, auf der benachbarten Ausnehmungs-Seite abwälzen. Dadurch wer­ den unnötig große Ventilwege oder -Verformungen weitgehend vermieden. Es braucht in der Regel auch immer nur soviel Ven­ tilmasse bewegt zu werden, wie dies für einen Fördermedium- Wechsel erforderlich ist.

Kreisscheibenförmige Ventilscheiben haben im übrigen noch den Vorteil, daß sie unter sonst gleichen Verhältnissen eine ver­ gleichsweise geringe zu bewegende Ventilmasse aufweisen. Zwar sind kreisscheibenförmige Ventilscheiben an sich, zum Beispiel bei Gaspumpen mit vom Fördermedium gesteuerten Ventilen be­ kannt, jedoch nicht in Verbindung mit solchen Ausnehmungen für die Ventilöffnungsbewegung, deren der Ventilscheibe zugewandte Bodenfläche von einer zentralen Ventilscheiben-Befestigungs­ zone aus radial im Abstand zur Ventilscheibe in Schließstel­ lung nach außen zunimmt beziehungsweise, wo die der Ventil­ scheibe zugewandte Bodenfläche der Ausnehmung für die Ventil­ öffnungsbewegung im Querschnittsprofil gekrümmt ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Ver­ bindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung verwirklicht sein.

Es zeigen in unterschiedlichen Maßstäben und schematisiert:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht ei­ ner Pumpe,

Fig. 2 in demgegenüber stark vergrößertem Maßstab einen Aus­ schnitt beim Einlaßventil der Pumpe nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine kreisscheibenförmige Ventil­ scheibe gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen stärker schematisierten Ausschnitt eines Ein­ laßventils einer gegenüber Fig. 1 bis 3 abgewandelten Pumpe,

Fig. 5 eine Ansicht, die Ventilscheibe gemäß Fig. 4 aus der Blickrichtung A bei weggelassenem Pumpen-Abschlußdec­ kel,

Fig. 6 einen Teil-Querschnitt durch den Bereich des Auslaß­ ventils entsprechend der Schnittlinie VI-VI in Fig. 4, und

Fig. 7 eine Ansicht auf die Ventilscheibe entsprechend Fig. 6.

Eine Membran-Pumpe 1, auch kurz "Pumpe 1" genannt, hat ein Ge­ häuse 2, eine Membrane 3 sowie einen Zwischendeckel 4 und einen sich daran anschließenden Abschlußdeckel 6. Diese beiden Deckel 4 und 6 bilden gemeinsam den Pumpenkopf 5. Im Gehäuse 2 befindet sich ein Pleuel 7, das antriebsseitig auf einem Kur­ belantrieb 8 gelagert ist und mit seinem freien Ende in dem zentralen Bereich der Membrane 3 eingreift. Diese ist an ihren Rändern vom Zwischendeckel 4 und vom Oberrand 2a des Gehäuses 2 dichtend eingespannt. Der Zwischendeckel 4 weist an seiner dem Gehäuse 2 zugewandten Seite im Bereich der Membrane 3 eine etwa kugelkalottenförmige Aussparung 8 auf, die in bekannter Weise zusammen mit der Membrane 3 den Pumpraum 13 bildet. Im Abschlußdeckel 6 befindet sich (in Fig. 1 auf der rechten Seite) eine Einlaßbohrung 20, die einen Sauganschluß 10 auf­ weist. Von der Einlaßbohrung 20 führen Einlaß-Kanäle 21 zum Einlaßventil 22. Dieses steht über eine oder mehrere Zuleitun­ gen 23 mit dem Pumpraum 13 in Verbindung.

Es gehört mit zur Erfindung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3, daß das Einlaßventil 22 eine separate Ventil- Scheibe 24 aufweist, die in der Schließstellung in an sich be­ kannter Weise an einer Ventildichtfläche 25, hier auch kurz "Ventilfläche 25" genannt, anliegt. Dabei wird hier in eben­ falls bekannter Weise die Ventilfläche 25 von der Unterseite 26 des Abschlußdeckels 6 gebildet, der - abgesehen von den Ventilbereichen - dichtend an der benachbarten Oberseite 27 des Zwischendeckels anliegt.

Ferner gehört mit zur Erfindung nach dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3, daß die Ventilscheibe 24 mindestens etwa zentral zu ihrer zugehörigen Ventilfläche 25 festgelegt ist und daß die Ventilscheibe 24 sich beim Öffnen mit ihrem Rand­ bereich in eine an sich bekannte Ausnehmung für die Ventilöff­ nungsbewegung auslenken kann; dabei ist jedoch hier vorgese­ hen, daß der Abstand a der der Ventilscheibe 24 zugewandten Fläche 28 dieser Ausnehmung 11, im Querschnitt - ausgehend von einer zentralen Einklemmzone 29 für die in Schließstellung be­ findliche Ventilscheibe 24 -, radial nach außen zunimmt (vgl. Fig. 2). Während bei den eingangs erwähnten Pumpen die Ausneh­ mungen für die Ventilbewegung der dortigen Zungenventile im Querschnitt etwa rechteckig mit zu den Ventilflächen praktisch parallelem Boden versehen sind, ist hier die der Ventilscheibe 24 zugewandte Bodenfläche 28 der Ausnehmung 11 für die Ventil­ öffnungsbewegung im Bereich des Randes 16 der Ventilscheibe 24 in einem größeren Abstand zu der in Schließstellung befindli­ chen Ventilscheibe 24 ausgebildet. Dabei wird diese Bodenflä­ che 28 der Ausnehmung 11 auch kurz "Ausnehmungs-Bodenfläche 28" genannt. Gegen diese Ausnehmungs-Bodenfläche 28 legt sich die Ventilscheibe 24 bei vollständiger Ventilöffnung an (vgl. die strichpunktiert gezeichnete Lage der Ventilscheibe 24′ in Fig. 2).

Die Ausnehmungs-Bodenfläche 28 dient gewissermaßen als An­ schlagfläche für die Ventilscheibe 24 in der Öffnungsstellung und diese Ausnehmungs-Bodenfläche 28 ist gemäß der Erfindung der ausgelenkten Form der Ventilscheibe 24 in der Offenstel­ lung besser angepaßt. Das begünstigt die Öffnungs- und Schließbewegung (vgl. Doppelpfeil 30 in Fig. 2) des aktiven Randbereiches der Ventilscheibe 24. Dabei ist die der Ventil­ scheibe 24 zugewandte Bodenfläche 28 der Ausnehmung 11 für die Ventilöffnungsbewegung im Querschnittsprofil gekrümmt ausge­ bildet, wie besonders gut aus Fig. 2 erkennbar. Das begünstigt ein schlagfreies Anlegen der Ventilscheibe 24 an diese Ausneh­ mungs-Bodenfläche 28, insbesondere auch bei einer nur teilwei­ sen Ventilöffnung.

Ist die Ventilscheibe 24 kreisscheibenförmig mit zentraler Halterung mittels eines Zapfens 35 ausgebildet, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 vorgesehen, entspricht die Ausnehmungs-Bodenfläche 28 etwa einem Abschnitt einer Ku­ geloberfläche. In diesem Ausführungsbeispiel ist dabei der Krümmungsverlauf der Ausnehmungs-Bodenfläche 28 der Biegefläche der Ventilscheibe 24 in der Öffnungslage 24′ angepaßt. Die Ausnehmungs-Bodenfläche 28 bildet die Anschlagfläche für die pumpraumnahe Seitenfläche der zum Einlaßventil 22 gehörenden Ventilscheibe 24, was in Fig. 2 in einer Querschnittsebene gut erkennbar ist.

Dadurch wird der Ventilweg in sehr vorteilhafterweise begrenzt und auch begünstigt, daß sich bei teilweise oder ganz öffnen­ dem Einlaßventil 22 die zugehörige Ventilscheibe 24 entspre­ chend deren Biegekurve verformen und gewissermaßen auf der Ausnehmungs-Bodenfläche 28 abwälzen kann. Versuche haben ge­ zeigt, daß bei einer der derartigen Begrenzung des Venilweges mit Hilfe der Anpassung der Ausnehmungs-Bodenfläche 28 an die Ventil-Biegekurve beziehungsweise Ventil-Biegefläche die Ven­ tilscheibe 24 gut in dem Arbeitsrhythmus der Pumpe 1 kommt, wie er durch die entsprechende Pumpendrehzahl gegeben ist. Dies gilt besonders dann, wenn die zu bewegende Ventilmasse sowie deren Ventilweg auf die Drehzahl der Pumpe 1 abgestimmt sind. Die Ventilscheibe 24 kann sich dann gut in erwünschter Weise im Eigen-Resonanzbereich bewegen, was, insbesondere bei schnellaufenden Pumpen, insbesondere bei Gaspumpen günstig ist.

Die kreisscheibenförmige Ausbildung der Ventilscheibe 24 trägt dazu bei, unnötig zu bewegende Massen zu vermeiden. Aus Fig. 2 und 3 ist noch gut zu erkennen, wie eine Ventilscheibe 24 mittels des Zapfens 35 zentriert und in Richtung der Zapfen­ achse 36 spielfrei im Pumpenkopf 5 befestigt ist. Dies begün­ stigt einen einwandfreien, weitestgehend störungsfreien Bewe­ gungsablauf bei der Ventilscheibe 24, insbesondere auch in bezug auf die Ausnehmungs-Bodenfläche 28 und die Ventil- Dichtflächen 25.

Wie erwähnt, sorgt in bekannter Weise die Eigen-Elastizität des Ventilwerkstoffes für ein genügend schnelles Zurückgehen der Ventilscheibe 24 in seine Schließstellung bei entsprechen­ den Druckdifferenzen beim Fördermedium im Pumpbetrieb.

Das in Fig. 1 auf der linken Seite erkennbare, im ganzen mit 40 bezeichnete Auslaßventil 40 ist analog dem vorbeschriebenen Einlaßventil 22 ausgebildet, mit der Maßgabe, daß in der Schließstellung des Auslaßventils 40 dessen Ventilscheibe 24a die Ableitungen 23a vom Pumpraum 13 zum Auslaßventil an der entsprechenden Ventilfläche 25a abdeckten. Beim Auslaßventil 40 ist entsprechend auch die Ausnehmung 11a für die Ventilöff­ nungsbewegung im Abschlußdeckel 6 untergebracht. Von dort füh­ ren Auslaßventilkanäle 21a in eine Auslaßbohrung 20a. Für die Arbeitsweise des Auslaßventils 40 und der zugehörigen Ventil­ scheibe 24a gilt analog das vorstehend in Verbindung mit dem Einlaß-Ventil 22 Beschriebene.

Besonders vorteilhaft bei der Pumpe 1 ist, daß sich Einzel­ merkmale wie die Krümmung der Ausnehmungs-Bodenfläche 28, de­ ren an die Biegefläche der Ventilscheibe 24 beziehungsweise 24a angepaßter Krümmungsverlauf und/oder die Abstimmung der Masse der Ventilscheibe 24 beziehungsweise 24a sowie deren Ventilweg einerseits auf die Drehzahl der Pumpe 1 andererseits einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander verstärken, insbesondere im Sinne einer Verbesserung des volumetrischen Wirkungsgrades der Pumpe 1, aber auch in Richtung einer Ver­ minderung der Geräuscherzeugung und des Verschleißes der Ven­ tile.

Die Zuleitungen 23, die im Zwischendeckel 4 von Einlaßventil 22 zum Pumpraum 13 beziehungsweise die entsprechenden Zulei­ tungen 23a, die von diesem Pumpraum 13 zum Auslaßventil 40 führen, können zum Beispiel von einer Anzahl von Bohrungen ge­ bildet sein, deren Mittellängsachsen - in Aufsicht auf den Zwischendeckel 4 gesehen - auf einem Kreis liegen. Eine solche Zuleitung 23 oder 23a kann aber auch durch einen Ringkanal ge­ bildet sein, dessen Kern 39 (Fig. 2) über (nicht gezeichnete) Stege mit dem Zwischendeckel 4 in Verbindung steht.

Analoges gilt für die Ausbildung der Einlaßventilkanäle 21 beim Einlaßventil 22 beziehungsweise für die entsprechenden Auslaßkanäle 21a beim Auslaßventil 40 oder die Zuleitungen 123 beim Ventil 122 (Fig. 4).

Eine etwas abgewandelte Weiterbildung der Erfindung, in der insbesondere die Merkmale des 7. Anspruches ihren Niederschlag gefunden haben, ist in den Fig. 4 bis 7 dargestellt. Die Teile, die den in Fig. 1 bis 3 entsprechenden Bezugszeichen funktionell entsprechen, sind in der Hunderter-Serie mit ana­ logen Endziffern bezeichnet, beispielsweise die Ventilscheibe nach Fig. 4-7 mit "124". Dabei zeigt Fig. 4, stärker schemati­ siert, einen im Schnitt gehaltenen Ausschnitt aus dem Bereich eines Einlaßventils 122. Im Abschlußdeckel 106 befindet sich eine zentrale Einlaßbohrung 141. Deren dem (hier nicht gezeig­ ten) Pumpraum 13 zugewandte Mündung 142 endet in einer zugehö­ rigen Ausnehmung 111 des Zwischendeckels 104. Dabei hat diese Ausnehmung 111 die gleiche Aufgabe wie die in Verbindung mit der Ausführung nach Fig. 1 bis 3 beschriebene Ausnehmung 11 beziehungsweise 11a, nämlich den Raum für die Ventilöffnungs­ bewegung zu schaffen. An der Mündung 142 der Einlaßbohrung 141 befindet sich nämlich eine Ventilscheibe 124. Ein wesentliches erfinderisches Merkmal bei dieser Ausführung gemäß Fig. 4 bis 7 besteht nun darin, daß die dortige Ventildichtfläche 125 praktisch vom Innenrand 131 der Einlaßbohrung 141 (Fig. 6) gebildet ist und die radiale Verlängerung 125a der Ventildichtfläche 125 - von diesem Innenrand 131 der Ventil- Dichtfläche 125 aus radial nach außen gehend - im Verhältnis zum Zentrum der Schließlage (Fig. 4 und 6) der Ventilscheibe 124 mindestens abschnittsweise über den Umfang gegenüber dem Pumpraum 13 eine zurücklaufende Querschnittskontur hat. In Fig. 4 erkennt man dies daran, daß in der Ausnehmung 111 ein kegelstumpfförmiger Teil des Deckels 106 zumindest in der sichtbaren Querschnittsebene in Richtung des Pumpraumes 13 etwas in die Ausnehmung 111 hineinragt. Dem liegt die Stirnseite 150 eines in die Ausnehmung 111 hineinragenden Kerns 139 gegenüber, die in der in Fig. 4 sichtbaren Querschnittsebene etwas abgeschrägt ausgebildet ist. Die eigentliche Ventil-Dichtfläche 125 gemäß Fig. 4 und 6 ist der auslaufende Innenrand 131 beziehungsweise eine sehr schmale Kreisringfläche am pumpraumseitigen Ende der Einlaßbohrung 141. Fig. 5 zeigt einen Blick auf die dem Pumpraum 13 abge­ wandte (in Fig. 4 und 6) obere Flachseite der Ventilscheibe 124. Man erkennt dort, diagonal gegenüberliegend, zwei randoffene Aussparungen 145, in die zwei Zapfen 135 und 135a eingreifen. Diese Zapfen 135 sind vorzugsweise am Kern 139 befestigt und zentrieren ihrerseits die Ventilscheibe 124 spielfrei in ihrer Betriebslage (Fig. 4). Dabei ist diese Ventilscheibe 124, in Richtung der Längsachse dieser Zapfen 135, 135a mit Hilfe dieses Kerns 139 festgelegt, der beim Einlaßventil 122 nach Fig. 4 und 6 in die Ausnehmung 111 des Zwischendeckels 104 bis zur Ventilscheibe 124 hineinragt, ähnlich wie dies beim bereits in Verbindung mit Fig. 1 und 2 beschriebenen Kern 39 der Fall ist. Auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bis 6 befinden sich neben diesem Kern 139 Zuleitungen 123, die mit dem in Fig. 4 nicht gezeichneten, aus Fig. 1 gut ersichtlichen Pumpraum 13 in Verbindung stehen. In Fig. 6 ist eine Zuleitung 123 versetzt eingezeichnet. Beim Ausgangschub-Hub der Pumpe 1 gelangt Fördermedium, z. B. Flüssigkeit bei einer Dosierpumpe mit dem Druck p1 über die Einlaßbohrung 141 in die Ausnehmung 111 und sorgt - ähnlich wie bereits beschrieben - dafür, daß die Ventilscheibe 124 entsprechend der Richtung des Pfeiles 146 mit den Randbereichen 116, die nicht in der durch die Zapfen 135, 135a charakterisierten Längsmittelebene (Fig. 5) festgelegt sind, in eine Öffnungsstellung zu gehen. Diese Öffnungsstellung ist in Fig. 6 strichliniert angedeutet und mit 124′ bezeichnet. Wenn nach dem Ende des Ansaug-Hubes im Bereich des Einlaßventils 122 nach Fig. 4 u. 6 unmittelbar bei Beginn des Ausschub-Hubes ein Wechsel der Strömungsrichtung, praktisch nur für Sekundenbruchteile bei einem Druck p2 in der Ausnehmung 111 erfolgt, sorgt der in der vorbeschriebenen Weise ausgebildete, sich kegelförmig zum Innenrand 131 der Einlaßbohrung 141 verjüngende Ventilsitz 125 dieses an das Ventils 122 in der schon beschriebenen Weise mit dafür, daß auf Grund der Querschnittsverengung des Strömungsquerschnittes in Richtung der Ventilfläche 125 bzw. in Richtung des dortigen Innenrandes 131 die Strömungsgeschwindigkeit starkt ansteigt. Entsprechend der Strömungsgleichung von Bernoulli bedeutet dies eine Verminderung des Drucks in Richtung zum Zentrum der Ventilscheibe 124 bzw. im Bereich ihrer Ventilflächen 125, wodurch das Schließen der Ventilscheibe 124 am inneren Rand des Ventilsitzes 125 unterstützt und somit eine hohe Schließgeschwindigkeit begünstigt wird. Diese Schließbewegung wird durch deren Eigenspannung mitunterstützt.

Bei der Ausbildung nach Fig. 4 bis 6 der Pumpe 1 bildet die der Ventilscheibe 124 zugewandte Stirnseite des Kerns 139, der zum Zwischendeckel 104 gehört, im wesentlichen das entsprechende Teil der im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 erwähnten Bodenfläche 28. Sie ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 u. 6 dachförmig mit Geradlinienabschrägungen aufgebildet, die Umrißform der stirnseitigen Abschrägungen 150 des Kerns 139 kann aber auch analog der Ausbildung nach Fig. 1 und insbesondere Fig. 2 gekrümmt verlaufen. Dies begünstigt in der beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 beschriebenen Weise das sichanlegen der Ventilscheibe 124 mit ihren Rand- Öffnungsabschnitten 116a (Fig. 6) an ihre Anschlagfläche in der Offnungsstellung. Schließlich kann der Krümmungsverlauf der Abschrägung 150 auch an die Biegefläche der entsprechenden seitlichen Rand-Öffnungsabschnitte 116a der Ventilscheibe 124 angepaßt sein, wie es analog bereits näher in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bis 3 erläutert wurde. Es findet dann praktisch ein dem Biegeverhalten der Randöffnungsabschnitte 116 der Ventilscheibe 124 in etwa angepaßtes Abrollen dieser Randöffnungsabschnitte 116 bei der Ventil-Öffnungsbewegung statt. Dementsprechend arbeitet ein solches Ventil besonders leise und seine mechanische Beanspruchung ist besonders gering. Ist das Fördermedium eine Flüssigkeit, fällt dieser Vorteil weniger ins Gewicht. Im Anwendunsbereich von Gaspumpen ergeben sich jedoch die bereits in Verbindung mit Fig. 1 bis 3 beschriebenen, besonderen Vorteile.

Die Konstruktion des (nicht näher gezeichneten) Auslaßventils bei der Ausführung analog Fig. 4 bis 7 kann auch analog beim zugehörigen Auslaßventil Verwendung finden mit den entsprechenden geometrischen Umkehrungen, wie sie in Verbindung mit Fig. 1 u. 2 bereits beschrieben wurden.

Die vorerwähnte Krümmung der Abschrägung 150, insbesondere der im Biegeverhalten Rand-Öffnungsabschnitte 116a der zugehörigen Ventilscheibe 124 angepaßte Krümmung, ist bei vergleichsweise langsamlaufenden Pumpen weniger wichtig, wird um so vorteilhafter, je schneller diese Pumpen 1 laufen. Die entsprechende, gekrümmte Ausbildung ist aber auch bei langsamlaufenden Pumpen nicht nachteilig. Da Gaspumpen im Vergleich zu Flüssigkeitspumpen in aller Regel schneller laufen, ist die vorerwähnte Krümmung der Abschrägung 150, insbesondere die dem Krümmungsverhalten bei der Ventilscheibe 124 angepaßte Krümmung, besonders vorteilhaft.

Alle vorbeschriebenen bzw. in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale können einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (14)

1. Pumpe (1), vorzugsweise Membranpumpe mit vom Fördermedium gesteuerten, im Pumpenkopf (5) untergebrachten Ventilen (22, 40, 122) die in Schließstellung an je einer Ventil- Dichtfläche (25, 25a, 125) des Pumpenkopfes anliegen, so­ wie in Offenstellung in einer Ausnehmung (11, 11a, 111) für die Ventilöffnungsbewegung ausweichen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Ventil (20, 40, 122) eine se­ parate Ventilscheibe (24, 24a, 124) aufweist, deren Zen­ tralbereich mindestens etwa zentral zu der zugehörigen Ventil-Dichtfläche (25, 25a, 125) des Pumpenkopfes (5) festgelegt ist und sich beim Öffnen zumindest mit Randab­ schnitten (116) der Ventilscheibe (24, 24a, 124) in die zugehörige Ausnehmung (11, 11a, 111) für die Ventilöff­ nungsbewegung auslenkt, und daß der Abstand (a) der der Ventilscheibe (24, 24a, 124) zugewandten Bodenfläche (28, 28a, 128) dieser Ausnehmung, von deren Zentralbereich (29) für die in Schließstellung befindliche Ventilscheibe (24, 24a, 124) aus gesehen, radial nach außen zunimmt.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (1) als Gaspumpe ausgebildet ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralbereich (29) der Ventilscheibe (24, 24a) mit­ tels eines Zapfens (35) zentriert ist, der eine zentrale Lochung (34) der Ventilscheibe (24) durchsetzt.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die der Ventilscheibe (24, 24a, 124) zuge­ wandte Bodenfläche (28, 28a, 150) der Ausnehmung (11, 11a, 111) für die Ventilöffnungsbewegung im Querschnittsprofil gekrümmt ist.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Krümmung der Ausnehmungs-Bodenfläche (28, 28a, 150) der Biegefläche der zugehörigen Ventil­ scheibe (24, 24a, 124) angepaßt ist.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ventilscheibe(n) (24, 24a) mittels eines Zapfens (35) in Richtung der Zapfenachse (36) spielfrei im Pumpenkopf (5) befestigt ist (sind).

7. Pumpe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ventil-Dichtfläche (125) mindestens bei einem Ventil (122) - vom Innenrand (131) der Ventil-Dichtfläche (125) aus radial nach außen gehend - im Verhältnis zum Zentrum der Schließlage der Ventil­ scheibe (124) mindestens abschnittsweise über den Ventil­ scheibenumfang (116) eine gegenüber dem Pumpraum (13) zu­ rücklaufende Querschnittskontur hat.

8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Ventilscheibe (124) etwa an ihrem Umfang (116) mittels zwei oder mehr Zapfen (135, 135a) oder dergleichen Zen­ trierelemente zentrisch bei der zugehörigen Auslaßbohrung (141) oder der zugehörigen Einlaßbohrung gehalten ist.

9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ihre in der Ventilebene vorzugsweise wenig­ stens in etwa kreisförmige(n) Ventilscheibe(n) (124) in der Verbindungszone zweier Zapfen (135, 135a) auf den In­ nenrand (143) der Ventil-Dichtfläche (125) gehalten ist (sind).

10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ventilscheibe(n) (24, 24a, 124) aus fe­ derelastischem oder dergleichen Werkstoff mit Eigenspan­ nung bei Verformung besteht.

11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ventilscheibe(n) (24, 24a, 124) zumin­ dest etwa kreisscheibenförmig ausgebildet ist (sind).

12. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zu bewegende Masse der Ventilscheibe(n) (24, 24a, 124) sowie zumindest deren Ventilöffnungsweg zur Bodenfläche (28, 28a, 128) auf die Drehzahl der Pumpe (1) abgestimmt ist (sind), zweckmäßigerweise auch auf den Ven­ til-Schließweg zur Ventil-Dichtfläche (25, 25a, 125).

13. Verwendung der Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Dosierpumpe.

14. Verwendung der Pumpe (1) nach Anspruch 13 als Flüssig­ keitsdosierpumpe.