WO2015140201A1 - Pumpe zur förderung einer flüssigkeit, insbesondere eines abgasreinigungsadditivs - Google Patents

Pumpe zur förderung einer flüssigkeit, insbesondere eines abgasreinigungsadditivs Download PDF

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eccentric
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Jan Hodgson
Georges Maguin
Yves KOPP
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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a pump for conveying a liquid, which is particularly suitable for conveying an exhaust gas purification additive (such as urea-water solution) into an exhaust gas treatment device for cleaning the exhaust gases of an internal combustion engine.
  • an exhaust gas purification additive such as urea-water solution
  • Exhaust gas treatment devices in which a liquid additive is used for exhaust gas purification are widely used, for example, in the motor vehicle sector, with nitrogen oxide compounds in particular also being to be removed from the exhaust gas.
  • SCR Selective Catalytic Reduction
  • nitrogen oxide compounds in the exhaust gas are reduced with a reducing agent (usually ammonia).
  • ammonia is not stored directly in the motor vehicle, but rather is converted into ammonia in the form of a liquid (exhaust gas additive) which is external to the exhaust gas (in a dedicated external reactor) and / or internal to the exhaust gas (in the exhaust gas treatment device)
  • a liquid exhaust gas additive
  • Preferred urea-water solution is used
  • a urea-water solution with a urea content of 32.5% is available under the trade name AdBlue®.
  • the liquid additive is usually stored in the motor vehicle in a tank and fed to the exhaust gas treatment device by means of a delivery module.
  • a delivery module comprises in particular a pump.
  • the following components can be assigned to the delivery module: filter, sensor, valve and / or dosing unit.
  • a problem with a delivery module for liquid additive is that these (for example the urea-water solution described above) freeze at low temperatures.
  • a 32.5% urea-water solution freezes at -11 ° C.
  • Such low temperatures can be used in the motor vehicle sector in particular. especially during long periods of standstill occur in winter.
  • the pump is in focus. Destruction of the pump can be avoided, for example, by emptying the delivery module during deactivation so that no liquid additive remains in the delivery module during a standstill phase.
  • Another approach is to design the components so flexibly that no damage can occur due to the volume expansion of the liquid additive during freezing.
  • the pump for delivering liquid additive should also be inexpensive and have a high durability. This includes, in particular, a high level of reliability or a low probability of failure as well as a low level of aging, in which case a change in the operating behavior of the pump as a result of wear is meant in particular.
  • an exact delivery capacity on the pump is important.
  • the term “dosing accuracy” is meant here in particular that the amount of liquid actually conveyed by the pump is exactly predetermined by clearly determinable input variables, the term “input variables” in this case in particular the electrical activation of the drive Pump (voltage profile and / or current profile for driving the pump, frequency of current pulses to drive the pump, etc.) describes.
  • the number and / or relevance of cross influences which influence the dependence of the delivery quantity on the input quantities, is kept low. Such cross influences could be, for example, the temperature of the pump, the pressure in the pump, etc.
  • the metering accuracy of a pump can be described, for example, by a statistical deviation between an expected, desired flow rate and an actually conveyed flow rate.
  • a pump has a high dosing accuracy, if this deviation is on average less than 10 percent.
  • a dosing accuracy (for HWL flow rates in the SCR process) can be regarded as low if this deviation is on average greater than 20 percent.
  • an (annular) deformable element is disposed between the inner peripheral surface of the pump housing and the eccentric, wherein with the deformable element and the (cylindrical) inner peripheral surface of the pump housing, a conveying channel is formed from the at least one inlet to the at least one outlet.
  • the deformable element is pressed by the eccentric sections against the pump housing so that at least one sliding seal of the delivery channel and at least one closed pump volume are formed in the delivery channel, which is for conveying the liquid by a rotational movement of the eccentric along the delivery channel from the inlet the outlet are displaceable.
  • At least one (annular) receptacle is formed by the inner peripheral surface of the pump housing and at least one counter-holder, in which at least one (annular) edge region of the deformable element is accommodated.
  • a pump of this construction may also be referred to as an orbital pump.
  • the pump has a (central) geometric axis about which the eccentric can be rotated.
  • a drive shaft which connects the eccentric with a (electrically operable) drive.
  • the drive is preferably arranged along the axis above and / or below the pump housing.
  • a radial direction is assumed below, which is perpendicular to the axis of the pump and starting extends radially outward from the axis of the pump. Perpendicular to the axis and to the radial direction should be defined a circumferential direction.
  • the delivery channel runs from the inlet and to the outlet of the pump at least in sections along this circumferential direction through the pump housing or along the inner circumferential surface of the pump housing.
  • a center plane of the pump is also defined. This median plane is perpendicular to the axis.
  • the pump housing of the pump is preferably constructed in the manner of a ring or a cylindrical chamber, wherein the eccentric is arranged inside.
  • the pump housing can also be considered as the (outer) stator of the pump, wherein the eccentric is referred to as (inner) rotor.
  • the pump housing forms an inner stator, which is surrounded by the eccentric. Then the eccentric forms an outer rotor.
  • the inlet and the outlet are arranged on the pump housing and allow the inflow and outflow of the liquid in the pump housing or in the delivery channel.
  • the pump housing is preferably made of plastic.
  • stiffening structures can be integrated.
  • an annular metallic insert is integrated in a pump housing made of plastic, which stiffens the pump housing.
  • the term "eccentric” means, in particular, a circular structure that is eccentrically (eccentrically) disposed about the axis and that makes an eccentric motion by rotation about the axis, and an annular gap between the pump housing and the eccentric
  • the delivery channel is located (within the gap) between the deformable element and the pump housing, and is formed by the pump housing and the deformable Limited element.
  • the gap has at least one constriction, which shifts by a rotation of the eccentric along the pump housing or along the conveying path. At the constriction, the deformable element is pressed against the housing, so that there is formed the sliding seal.
  • multi-value eccentric which form multiple bottlenecks between the pump housing and the eccentric.
  • Such eccentrics can be designed, for example, as a roller eccentric, which press a plurality of rollers from the inside against the deformable element, wherein each of these rollers forms a bottleneck.
  • the delivery channel has between the pump housing and the deformable element a liquid-flow channel cross section, which may be, for example (depending on the size of the pump) at the largest point between 1 mm 2 [square millimeters] and 50 mm 2 .
  • the delivery channel is annular or circumferentially formed around the geometric axis.
  • the inlet s and the outlet s are preferably arranged in a conveying direction of the pump at an angular distance of more than 270 ° to one another (measured in the median plane). Contrary to the conveying direction of the inlet s and the outlet thus have an angular distance of less than 90 ° to each other.
  • the eccentric is preferably designed in several parts.
  • the eccentric preferably has an inner region which performs an eccentric rotational movement.
  • an outer bearing ring may be provided, which surrounds the inner region. Between the inner region and the outer bearing ring is preferably at least one bearing. This bearing can be a ball bearing or a roller bearing.
  • the inner eccentric of the eccentric executes a rotational movement about the geometric axis during operation. Due to the eccentric arrangement and possibly also due to the outer shape of the eccentric results in an eccentric movement of a surface of the eccentric. This eccentric movement is transmitted to the outer bearing ring.
  • an eccentric rotational movement of the inner area can be converted into an eccentric wobble movement of the bearing ring, without the rotational movement component of the movement being compensated. tion of the inner area is transmitted.
  • the fact that the movement of the bearing ring has no rotational movement component makes it possible to reduce shear stresses in the deformable element and internal friction forces of the pump.
  • the deformable element is driven by the movement of the eccentric.
  • a contact surface of the eccentric and the deformable element preferably only compressive forces and substantially no frictional forces act.
  • a corresponding division of the eccentric in an inner eccentric region and a bearing ring is also possible if the eccentric is an outer rotor which is arranged around an (inner) pump housing. It is also possible that is dispensed with the outer bearing ring and roll the rollers of the bearing directly on or on the deformable element.
  • the deformable element is preferably arranged between the eccentric and the pump housing in such a way that the eccentric presses the deformable element in regions against or against the pump housing such that the at least one displaceable seal is formed therewith.
  • the deformable element bears completely against the pump housing, so that the channel cross-section does not have a cross-sectional area in the region of this displaceable seal.
  • the delivery channel is therefore interrupted in the region of the sliding seal.
  • at least one closed pump volume is formed within the delivery channel.
  • a closed pump volume it is meant that an at least one-sided sealed section of the delivery channel exists.
  • the at least one closed pump volume is also displaced, so that the liquid which is located in the closed pump volume is conveyed.
  • a plurality of closed pump volumes are shifted from the inlet of the pump to the outlet of the pump to deliver the liquid. This forms a closed pump volume in the vicinity of the inlet (defined at least closed on one side) and then at the outlet. solved (defined at least unilaterally reopened).
  • a closed pump volume is closed only on one side downstream of a sliding seal and connected upstream to the inlet, so that liquid can flow through the inlet into the closed pump volume.
  • the closed pump volume is (only) closed on one side but upstream by a seal and connected downstream with the outlet, so that the liquid can flow out of the closed pump volume through the outlet.
  • a phase in which the closed pump volume upstream and downstream is closed by the at least one sliding seal In between there exists (on the path of the closed pump volume from the inlet to the outlet) a phase in which the closed pump volume upstream and downstream is closed by the at least one sliding seal.
  • the deformable element may also be referred to as a deformable membrane.
  • the term “membrane” does not necessarily state whether the deformable element has an areal extent.
  • the term “membrane” is to be understood as an indication that the deformable element is a flexible structure can be deformed to promote liquid.
  • the material for the deformable element or the deformable membrane is preferably an elastomeric material (for example, rubber or latex) is used.
  • the material of the deformable element may contain additives.
  • the deformable element in all directions is flexible.
  • the deformable element has a partially directed flexibility.
  • it may have a higher flexibility in the radial direction than in the circumferential direction and in the axial direction.
  • Deformation of the deformable element in one direction typically also causes deformation in other directions.
  • the deformable element expands, for example, in the axial direction and / or in the circumferential direction when it is compressed in the radial direction.
  • a stationary seal is also preferably provided on the pump, which prevents unwanted backflow of the liquid from the outlet s to the inlet (counter to the conveying direction).
  • the stationary seal may be provided stationary with the pump housing and positioned between the outlet and the inlet.
  • the deformable element may be clamped or glued to the pump housing in the region of the stationary seal, for example, in order to permanently ensure a fluid-tight seal between the pump housing and the deformable element.
  • the stationary seal is fluid-tight regardless of the position of the eccentric.
  • the at least one receptacle formed with the at least one counter-holder is of particular importance.
  • the counter-holder and the elements of the pump described in connection with the counter-holder are often simply described, wherein it is then usually indicated that "at least" one counterholder or "at least” one further element (sealing contact, thickening, receiving, Stop surface, edge area, etc.) is present.
  • a pump should also be included, in which the described elements are formed only on one side of a median plane of the pump, wherein on the other side of the median plane another (deviating) structure is realized.
  • the pump is constructed symmetrically to the center plane, so that all present on one side of the pump elements (counter-holder, Abdicht mint, thickening, recording, abutment surface, edge area, etc.) on the other side of the median plane (mirror image) another sometimes exists.
  • the elements described are also preferably all annular.
  • the elements are formed rotationally symmetrical to the geometric axis of the pump.
  • said elements regularly deviate from the rotationally symmetrical shape.
  • the said elements are interrupted there, for example.
  • annular despite deviations from the rotationally symmetrical shape. Therefore, the term “annular” here in particular also “at least partially ring-shaped", “predominantly annular” and or “partially annular” meant.
  • the deformable element preferably has two (annular) edge regions on both sides, which are positioned in two receptacles (preferably likewise annular) arranged correspondingly (in each case on both sides of the median plane).
  • An edge region of the deformable element describes, in particular, a section of the deformable element which is particularly far outward in the axial direction parallel to the geometrical axis or a section of the deformable element which is particularly far away from the median plane.
  • the counter-holder is preferably designed as an annular component which engages (only in sections) in the pump housing or the pump housing (only partially) surrounds, so that between the counter-holder and the pump housing the described (annular) receptacle is formed.
  • the at least one counter-holder causes a radial clamping of the deformable element between the inner peripheral surface of the pump housing and the at least one counter-holder.
  • the at least one edge region of the deformable element is clamped in the (annular) receptacle, so that a high sealing of a AbdichtWallets between the pump housing and the deformable element and in particular no (lateral) leakage of liquid at the Abdicht mint from the delivery channel is possible.
  • the sealing contact preferably runs along the entire conveying channel in the pump.
  • the at least one counter-holder has an L-shaped cross-sectional area and engages in sections in the housing of the pump.
  • the at least one counter-holder does not have to be connected to the pump housing.
  • the at least one counter-holder can be movable relative to the pump housing. It is important that between the at least one counter-holder and the pump housing at least one (annular) receptacle is formed, in which the (annular) edge region of the deformable element is accommodated.
  • the counter-holder may be part of a housing flange of the pump housing.
  • the counter-holder may also be a non-connected to the pump housing, with respect to the pump housing movable member.
  • the cylindrical inner circumferential surface of the pump housing continues along the geometric axis on both sides of the conveying path.
  • the cylindrical inner circumferential surface (in the axial direction) is extended beyond the annular Abdichtgifte addition.
  • the cylindrical inner peripheral surface (in the axial direction) extends on both sides between 1 mm [mm] and 10 mm beyond a channel cross section of the delivery channel. This makes it possible to ensure that the (annular) Abdichtgifte the inner peripheral surface can not leave even with an axial displacement, but always lie completely in or on the inner peripheral surface.
  • the pump is advantageous if at least one channel cross-section of the delivery channel is delimited by the cylindrical inner circumferential surface, a concave channel surface of the deformable element and two sealing contacts between the inner circumferential surface and the deformable element.
  • the special limitation of the delivery channel through the inner peripheral surface of the pump housing and the deformable element plays an important role.
  • the delivery channel is struck pump limited by a cylindrical inner peripheral surface of the pump housing and a concave channel surface of the deformable element.
  • the cylindrical inner peripheral surface is in particular a surface which has a plane cylindrical shape and is neither concave nor convex in the axial direction.
  • concave does not necessarily mean that a (uniform) curvature of the channel surface must exist. Rather, the term “concave” also expresses that the channel surface recedes between two Abdichttitleen in the axial direction, so that the effetströmbare cross section is formed by the concave channel surface.
  • the two (annular) Abdichtgifte extend between the deformable element and the inner peripheral surface along the conveying channel and along the circumferential direction.
  • the channel cross-section is a concave arc segment of the deformable element, a line formed by the inner peripheral surface of the pump housing, and two point contact points between the arc segment (the deformable element) and the line (of the pump housing) limited.
  • the inner peripheral surface of the pump housing is a clear boundary of the delivery channel (in the radial direction).
  • the at least one annular sealing contact thus always lies on the peripheral surface.
  • a seal of the annular Abdichtgifte takes place in the radial direction. By this is meant that a radial clamping force acts on the sealing contacts.
  • an orbital pump described here By the design of an orbital pump described here, undesired multiaxial stress states in the deformable element can be effectively avoided. This considerably reduces the aging of the deformable element.
  • the design of an orbital pump described here has a significantly improved durability. In addition, a good metering accuracy of the pump over a long period of operation of the pump can be ensured.
  • At least one stop surface is located laterally of the deformable element in the at least one (annular) receptacle, and wherein the at least one (annular) edge region bears against the at least one stop surface.
  • the at least one stop surface is preferably also annular.
  • the at least one stop surface is arranged in a plane orthogonal to the geometric axis of the pump.
  • Preferably (in the axial direction along the geometric axis) on both sides of the deformable element stop surfaces are provided which limit the two (annular) recordings in each case in the axial direction.
  • both edge regions of the deformable element are arranged in corresponding annular receptacles on the side of the deformable element, so that, starting from the mid-plane of the pump, a symmetrical adaptation of the deformable element to the pressure in the conveying channel occurs, the edge regions being affected by the increased pressure (FIG. even stronger) are pressed against the stop surfaces arranged on both sides.
  • the pump is also particularly advantageous if the at least one (ring-shaped) receptacle tapers outwardly in the radial direction, starting from a central plane of the pump that is perpendicular to the geometric axis.
  • the edge region of the deformable element is compressed more strongly by the pump housing or the anvil, the more it is pressed against the stop surface.
  • the force of the radial clamping then increases accordingly. Consequently, the contact pressure on the at least one sealing contact increases, so that the sealing effect on the at least one sealing contact is increased.
  • the pump is advantageous if the at least one sealing contact of at least one (circumferential) thickening is formed in the edge region of the deformable element.
  • a concave channel surface of the deformable element is at least partially formed by the circumferential thickening in the edge region.
  • the concave channel surface has a central area which is surrounded (on both sides) by the circumferential thickening and which in a preferred embodiment is flat.
  • the characteristic "concave" of the channel surface can additionally be supported by a concave shape of the central region of the channel surface.
  • the channel surface of the deformable element is interrupted by a recess which is arranged between the outlet s and the inlet and in which a holding portion of the pump housing engages.
  • the recess represents in particular an interruption of the annular shape of the channel surface of the deformable element.
  • the recess does not extend over the entire deformable element, so that the deformable element forms a closed ring despite the recess.
  • the recess only interrupts an (outer) region of the deformable element in which the channel surface of the deformable element is located.
  • the holding portion is preferably a portion of the pump housing, which is fixedly connected to the pump housing or an additional component which can be inserted into the pump housing.
  • the retaining portion also prevents rotation of the deformable member relative to the pump housing because the retaining portion provides a positive constraint to such rotation.
  • the combination of the recess and the retaining portion may form the stationary seal which prevents backflow from the outlet back to the inlet.
  • the recess on the deformable element has an undercut on each side and the channel surface of the deformable element in the form of an extension extends in sections over the undercut, wherein the extensions are clamped to the holding section on the pump housing.
  • the holding portion is preferably T-shaped at least in sections, so that it engages in the undercuts, the extensions engages around and presses against the inner peripheral surface of the pump housing.
  • the force with which the holding section clamps the extensions can be adjusted individually. be set to achieve a suitable sealing effect on the stationary seal. This can be achieved with a set screw which positions the holding section relative to the housing to define the sealing force acting on the extensions (during assembly of the pump).
  • At least one Abdichtcard the Kanaloberflä- surface of the deformable element and the inner peripheral surface of the pump housing exists, which completely surrounds the channel surface and intersects in the region of the recess perpendicular to the geometric axis center plane of the pump.
  • the sealing contact intersects the center plane twice, namely in each case in the edge region on the extensions in the region of the recess.
  • the channel surface forms an annular surface which is not closed (at the recess) and has a peripheral edge region which completely surrounds the channel surface of the deformable element.
  • the sealing contact is formed in the entire edge region of the channel surface.
  • a motor vehicle comprising an internal combustion engine, an exhaust gas treatment device for cleaning the exhaust gases of the internal combustion engine, and a pump described, wherein the pump is adapted to a liquid additive (in particular urea-water solution) for exhaust gas purification (in particular after the SCR). Method) to promote from a tank to an injector, with which the liquid additive of the exhaust gas treatment s device can be supplied.
  • a liquid additive in particular urea-water solution
  • 1 is an isometric view of a pump
  • FIG. 5 shows a sectional section through the pump of FIG. 2,
  • FIG. 6 shows a section corresponding to FIG. 5 through a pump of the prior art
  • FIG. 7 shows a further illustration of the section from FIG. 5, and FIG.
  • FIG. 8 shows a motor vehicle, comprising a pump for carrying out the SCR method.
  • FIG. 1 shows a pump 1 which has a pump housing 2 with an inlet 3 and an outlet 4.
  • an eccentric (not shown here) can be positioned, which can be rotated to convey liquid from the inlet 3 to the outlet 4.
  • a (electric) drive 49 is provided along a geometric axis 53 of the pump 1 above the pump housing 2, which is connected via a drive shaft 48 to the eccentric.
  • the geometric axis 53 corresponds to a drive shaft 6 of the pump.
  • a cylindrical coordinate System having a geometric axis 53, a perpendicular to the geometric axis 53 standing radial direction 28 and a perpendicular to the geometric axis 53 and the radial direction 28 standing, arranged tangentially to the geometric axis 53 circumferential direction 47 are illustrated.
  • a median plane 18 may be designated, which divides the pump housing 2 and the components arranged in the pump housing 2 (in particular the eccentric, not shown, and a deformable element, not shown) in the middle.
  • the pump housing 2, the eccentric and the deformable element are each formed symmetrically to the center plane 18.
  • FIG. 2 shows a section through the pump according to FIG. 1 in the defined center plane. To illustrate this, the circumferential direction 47 and the radial direction 28 are indicated in the figure. Evident is the pump housing 2 with the inlet 3 and the outlet 4, which are arranged at an angle 50 to the pump housing 2.
  • the pump housing 2 In the pump housing 2 is an eccentric 5, which can perform about a geometrical axis 53 an eccentric wobbling motion.
  • the eccentric 5 is divided into an inner eccentric region 29, an outer bearing ring 30 and a bearing 31.
  • the bearing 31 transmits it to the bearing ring 30, so that the bearing ring 30 performs an eccentric tumbling motion.
  • the delivery channel 8 is formed between the pump housing 2 and the deformable element 7.
  • the eccentric 5 presses the deformable element 7 against the pump housing 2 such that a displaceable seal 9 is formed, which interrupts the delivery channel 8 and subdivides the delivery channel 8 into closed pump volumes 10.
  • the displaceable seal 9 can be displaced along a conveying direction 11 from the inlet 3 to the outlet 4.
  • the deformable element 7 according to FIG. 2 has a stationary seal 25 between the inlet 3 and the outlet 4, which prevents a backflow of liquid from the outlet 4 to the inlet 3.
  • the stationary seal 25 is formed with a recess 21 which has undercuts 22, which are respectively spanned by extensions 23 of the deformable element.
  • the recess 21 is here designed T-shaped. In the recess 21 engages a holding portion 24 of the pump housing 2 a. This holding portion 24 may be an integral part of the pump housing 2 or a separate from the pump housing 2, additionally inserted into the pump housing 2, component. By means of the recess 21 and the holding section 24, the deformable element 7 is fixed in a rotationally fixed manner in the pump housing 2.
  • Fig. 3 shows an isometric view of the deformable element 7 of the pump.
  • the deformable element 7 has an (outer) concave channel surface 46 which, together with the inner peripheral surface of the pump housing, not shown here, delimits the delivery channel (also not shown).
  • the term "concave” here means, in particular, that the concave channel surface 46 is concave in the direction of the geometric axis 53.
  • the concave shape of the channel surface 46 is illustrated in Fig. 3 by a dashed marking line 52.
  • the concave channel surface 46 of FIG deformable element 7 has in a circumferential edge region 20, a thickening 19, which has a Abdichtitch 12, in which the deformable element 7 on the not shown here inner circumferential surface of the (also not shown) pump housing is present.
  • the concave channel surface 46 is caused by the bilateral thickening 19.
  • the bilateral thickening 19 surrounds a central region 54 on the deformable element 7, the central region 54 being preferably flat
  • the central area 54 itself au ch still have a concave shape.
  • the recess 21 is bounded on both sides by an undercut 22 and extending over the undercuts 22 extensions 23. In the recess 21 engages a holding portion 24 of the pump housing, not shown here. With the recess 21, the above-described stationary seal 25 is formed.
  • Fig. 4 shows the deformable element 7 shown in Fig. 3 in a sectional view.
  • the geometric axis 53 and the radial direction 28 are shown in FIG. 4.
  • the concave shape of the concave channel surface 46 is formed by the thickening 19 in the edge region 20 and the central region 54 of the channel surface 46.
  • the thickening 19 in the edge region also forms the Abdicht Membershipe 12.
  • the deformable element 7 is shown in the region of the recess 21, so that the undercut 22 and an extension 23 can be seen.
  • the deformable element 7 has an abutment region 43 and a support region 27 which are connected to each other by a waist 26, wherein the abutment region 43, the channel surface 46 for abutment with the pump housing 2 and the formation of the delivery channel 8 is formed together with the pump housing 2.
  • a clamping groove 33 is provided, with which the deformable element 7 on a terminal block (not shown here eccentric) can be clamped.
  • FIG. 5 shows the sectional section BB marked in FIG. 2 through the pump.
  • the center plane 18 and the radial direction 28, and the geometric axis 53 are noted here.
  • the pump housing 2 the eccentric 5 and the deformable element 7 between the eccentric 5 and the pump housing 2.
  • the deformable element 7 has a contact region 43, which forms the concave channel surface 46, and a support region 27 against which the eccentric 5 bears.
  • the deformable element 7 has a clamping groove 33 into which a clamping strip 44 of the eccentric 5 engages.
  • the concave channel surface 46 is formed by a (flat) central region 54 and adjoining edge regions 20 on both sides, wherein in the edge regions 20 each of thickenings 19 are formed. Between the edge regions 20 and the central region 54 can each attachment areas 51 exist in which the deformable element 7 is particularly well deformable. The extent of the connection regions 51 is illustrated here by dashed lines by way of example. This improves the mobility of the edge regions 20 or of the sealing contacts 12 and of the thickenings 19 with respect to the central region of the deformable element 7.
  • two counter-holders 15 are also shown, which are formed by housing flanges 55 which are used as annular components on both sides in the pump housing 2 and thus each form an annular receptacle 14 in which the edge regions 20 of the deformable element 7 are located.
  • the counter-holder 15 and the pump housing 2 surround the deformable element 7 (only) in sections.
  • the receptacles 14 preferably have outwardly (in the direction of the geometric axis 53 away from the median plane 18) a chamfer 17, through which the receptacles 14 taper towards the abutment surfaces 16 to the outside. In this way, it can be achieved that a pressing force on the sealing contact 12 increases, the more firmly the edge region 20 is pressed outward against the abutment surface 16 by the pressure in the conveying channel 8.
  • an insert 32 is integrated, which stiffened the pump housing 2.
  • the pump housing 2 is preferably made of plastic and the insert 32 is preferably a metallic ring, which stiffens the pump housing 2 such that it is not deformed by a movement of the eccentric 5.
  • FIG. 6 shows a corresponding cross section in a pump according to the prior art (for example according to the documents US Pat. No. 2,544,628, US Pat. No. 3,408,947, DE 285 39.
  • FIG 16 AI and DE 381 52 52 AI) and Fig. 7 illustrates a corresponding cross section through a pump of the type described here.
  • the center plane 18, the radial direction 28 and the geometric axis 53 are applied here in each case (as in FIG. 5).
  • the pump housing 2 the eccentric 5 and the deformable element 7 and the counter-holder 15, which are formed by housing flanges 55, with which the deformable element 7 is clamped to the pump housing 2.
  • the deformable element 7 extends in sections around the pump housing 2 around and is clamped with an axial clamping 34 between the counter-holders 15 and the pump housing 2. According to FIG. 7, a radial clamping 35 of the deformable element 7 exists between the pump housing 2, the counter-holder 15 and the receptacles 14, as has already been described in connection with FIG. 5 by the corresponding arrangement of the annular edge regions 20 of the deformable element 7 ,
  • FIG. 8 shows a motor vehicle 36, comprising an internal combustion engine 37 and an exhaust gas treatment device 38 for cleaning the exhaust gases of the internal combustion engine 37.
  • an SCR catalytic converter 39 is arranged, with which the selective catalytic reduction process for cleaning the exhaust gas Exhaust gases of the internal combustion engine 37 can be performed.
  • the exhaust treatment device 38 may with a Injector 41 a liquid additive for exhaust gas purification are supplied.
  • the injector 41 is supplied via a line 42 with liquid additive from a tank 40.
  • a described pump 1 is arranged, which performs the promotion and possibly also the dosage of the liquid additive.

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Abstract

Pumpe (1) zur Förderung einer Flüssigkeit, aufweisend zumindest ein Pumpengehäuse (2) mit mindestens einem Einlass (3) und mindestens einem Auslass (4) und mit einer Innenumfangsfläche (13) und einer geometrischen Achse (53), wobei innerhalb des Pumpengehäuses (2) ein Exzenter (5) angeordnet ist, der um die geometrische Achse (53) relativ zu dem Pumpengehäuse (2) drehbar ist, wobei zwischen der Innenumfangsfläche (13) des Pumpengehäuse (2) und dem Exzenter (5) ein verformbares Element (7) angeordnet ist und wobei mit dem verformbaren Element (7) und der Innenumfangsfläche (13) des Pumpengehäuses (2) ein Förderkanal (8) von dem mindestens einen Einlass (3) zu dem mindestens einen Auslass (4) ausgebildet ist und wobei weiter das verformbare Element (7) von dem Exzenter (5) abschnittsweise derart gegen das Pumpengehäuse (2) gedrückt wird, so dass mindestens eine verschiebbare Abdichtung (9) des Förderkanals (8) und zumindest ein geschlossenes Pumpenvolumen (10) in dem Förderkanal (8) ausgebildet sind, die zur Förderung der Flüssigkeit durch eine Drehbewegung des Exzenters (5) entlang des Förderkanals (8) von dem Einlass (3) zu dem Auslass (4) verschiebbar sind, wobei von der Innenumfangsfläche (13) des Pumpengehäuses (2) und mindestens einem Gegenhalter (15) mindestens eine Aufnahme (14) gebildet ist, in der mindestens ein Randbereich (20) des verformbaren Elements (7) aufgenommen ist.

Description

Pumpe zur Förderung einer Flüssigkeit, insbesondere eines Abgasreinigungsadditivs
Die Erfindung betrifft eine Pumpe zur Förderung einer Flüssigkeit, die insbeson- dere dazu geeignet ist, ein Abgasreinigungsadditiv (wie beispielsweise Harnstoff- Wasser-Lösung) in eine Abgasbehandlungsvorrichtung zur Reinigung der Abgase einer Verbrennungskraftmaschine zu fördern.
Abgasbehandlungsvorrichtungen, in denen ein flüssiges Additiv zur Abgasreini- gung eingesetzt wird, sind beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich weit verbreitet, wobei insbesondere auch Stickstoffoxidverbindungen aus dem Abgas entfernt werden sollen. In derartigen Abgasbehandlungsvorrichtungen wird das so genannte SCR- Verfahren durchgeführt (SCR = Selective Catalytic Reduction). Beim SCR- Verfahren werden Stickstoffoxidverbindungen im Abgas mit einem Reduk- tionsmittel (normalerweise Ammoniak) reduziert. Ammoniak wird im Kraftfahrzeug vielfach nicht direkt bevorratet, sondern in Form eines flüssigen (Abgas- Additivs, welches abgasextern (in einem eigens dafür vorgesehenen externen Reaktor) und/oder abgasintern (in der Abgasbehandlungsvorrichtung) zu Ammoniak umgesetzt wird. Als flüssiges Additiv wird in diesem Zusammenhang bevorzugt Harnstoff-Wasser-Lösung eingesetzt. Eine Harnstoff-Wasser-Lösung mit einem Harnstoffgehalt von 32,5 % ist unter dem Handelsnamen AdBlue® erhältlich.
Das flüssige Additiv wird im Kraftfahrzeug üblicherweise in einem Tank gespeichert und mittels eines Fördermoduls der Abgasbehandlungsvorrichtung zugege- ben. Ein Fördermodul umfasst insbesondere eine Pumpe. Weiterhin können dem Fördermodul folgende Komponenten zugeordnet sein: Filter, Sensor, Ventil und/oder Dosiereinheit.
Problematisch bei einem Fördermodul für flüssiges Additiv ist, dass diese (bei- spielsweise die weiter oben beschriebene Harnstoff-Wasser-Lösung) bei niedrigen Temperaturen einfrieren. Eine 32,5 ige Harnstoff-Wasser-Lösung friert bei -11 °C ein. Derart niedrige Temperaturen können im Kraftfahrzeugbereich insbe- sondere während langer Stillstandsphasen im Winter auftreten. Beim Einfrieren des Additivs tritt eine Volumenvergrößerung auf, die die Leitungen, Kanäle und/oder Komponenten des Fördermoduls beschädigen oder sogar zerstören kann. Hierbei steht insbesondere auch die Pumpe im Fokus. Eine Zerstörung der Pumpe kann beispielsweise dadurch vermieden werden, dass das Fördermodul bei Deak- tivierung entleert wird, so dass während einer Stillstandsphase kein flüssiges Additiv in dem Fördermodul verbleibt. Eine andere Vorgehensweise ist, die Komponenten so (flexibel) auszulegen, dass keine Beschädigung durch die Volumenausdehnung des flüssigen Additivs beim Einfrieren auftreten kann.
Insbesondere innerhalb der Pumpe ist es technisch schwierig, Maßnahmen zum Einfrierschutz zu gewährleisten, weil die Pumpe in intensivem Kontakt mit dem flüssigen Additiv sein muss. Darüber hinaus ist eine vollständige Entleerung der Pumpe oft problematisch, weil hierdurch eine Wiederaufnahme der Förderung nach einem Betriebsstop deutlich erschwert wird. Die Pumpe zur Förderung von flüssigem Additiv sollte zudem kostengünstig sein und eine große Haltbarkeit aufweisen. Dies umfasst insbesondere eine hohe Zuverlässigkeit bzw. eine geringe Ausfallwahrscheinlichkeit sowie eine geringe Alterung, wobei hier insbesondere eine Veränderung des Betriebsverhaltens der Pumpe in Folge von Abnutzung gemeint ist.
Darüber hinaus ist gegebenenfalls auch eine exakte Fördermengenlieferfähigkeit bei der Pumpe wichtig. Damit, bzw. mit dem Begriff "Dosiergenauigkeit", ist hier insbesondere gemeint, dass die von der Pumpe tatsächlich geförderte Flüssig- keitsmenge genau von eindeutig bestimmbaren Eingangsgrößen vorgegeben ist, wobei der Begriff "Eingangsgrößen" hier insbesondere die elektrische Ansteue- rung des Antriebs der Pumpe (Spannungsprofil und/oder Stromprofil zum Antrieb der Pumpe, Frequenz von Strompulsen zum Antrieb der Pumpe, usw.) beschreibt. Insbesondere ist es wichtig, dass die Anzahl und/oder Relevanz von Quereinflüs- sen, die die Abhängigkeit der Fördermenge von den Eingangsgrößen beeinflussen, gering gehalten wird. Derartige Quereinflüsse könnten beispielsweise die Temperatur der Pumpe, der Druck in der Pumpe, usw. sein. Wenn signifikante Querein- flüsse nicht vermeidbar sind, sollte die Auswirkung dieser Quereinflüsse auf die Fördermenge möglichst genau berechnet bzw. kontrolliert werden. Die Dosiergenauigkeit einer Pumpe kann beispielsweise durch eine statistische Abweichung zwischen einer erwarteten, gewünschten Fördermenge und einer tatsächlich ge- förderten Fördermenge beschrieben werden. Beispielsweise hat eine Pumpe eine hohe Dosiergenauigkeit, wenn diese Abweichung im Mittel kleiner als 10 Prozent beträgt. Eine Dosiergenauigkeit kann (für HWL-Fördermengen beim SCR- Verfahren) beispielsweise als gering angesehen werden, wenn diese Abweichung im Mittel größer als 20 Prozent beträgt. Diese Prozentwerte sind jeweils nur als Beispiel zu verstehen.
Aus den Druckschriften US 2,544,628, US 3,408,947, DE 285 39 16 AI und DE 381 52 52 AI ist ein Pumpentyp bekannt, der auch als Orbitalpumpe bezeichnet wird. Dieser Pumpentyp ist einerseits verhältnismäßig beständig gegenüber einer Volumenausdehnung einer Flüssigkeit beim Einfrieren, andererseits kann dieser Pumpentyp auch mit umgekehrter Förderrichtung betrieben werden, so dass eine Entleerung eines Fördermoduls technisch einfach möglich ist. Es besteht jedoch das Bedürfnis, diesen Pumpentyp an die Anforderungen im Umfeld des SCR- Verfahrens anzupassen, insbesondere hinsichtlich der Dosiergenauigkeit und/oder des Alterungsverhaltens (z. B. infolge erheblicher Spannungszustände in der Pumpenmembran) .
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, eine besonders vorteilhafte Pumpe zur Förderung einer Flüssigkeit vorzustellen, die die vor- stehenden Probleme zumindest teilweise löst und insbesondere zur Förderung von flüssigen Additiven zur Abgasreinigung (wie Harnstoff -Wasser-Lösung) geeignet ist.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Pumpe gemäß den Merkmalen des Patentan- spruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Pumpe sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den einzelnen Patentansprüchen dargestellten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar sind und durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden können, wobei weitere Ausführungsvarianten der Pumpe aufgezeigt werden. Es wird eine Pumpe zur Förderung einer Flüssigkeit vorgeschlagen, welche zumindest ein Pumpengehäuse mit mindestens einem Einlas s und mindestens einem Auslass aufweist und eine Innenumfangsfläche und eine geometrische Achse hat. Innerhalb des Pumpengehäuses ist ein Exzenter angeordnet, der um eine geometrische Achse relativ zu dem Pumpengehäuse drehbar ist. Weiter ist zwischen der Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses und dem Exzenter ein (ringförmiges) verformbares Element angeordnet, wobei mit dem verformbaren Element und der (zylindrischen) Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses ein Förderkanal von dem mindestens einen Einlass zu dem mindestens einen Auslass ausgebildet ist. Das verformbare Element wird von dem Exzenter abschnittsweise derart gegen das Pumpengehäuse gedrückt, so dass mindestens eine verschiebbare Abdichtung des Förderkanals und zumindest ein geschlossenes Pumpenvolumen in dem Förderkanal ausgebildet sind, die zur Förderung der Flüssigkeit durch eine Drehbewegung des Exzenters entlang des Förderkanals von dem Einlass zu dem Auslass verschiebbar sind. Von der Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses und min- destens einem Gegenhalter ist mindestens eine (ringförmige) Aufnahme gebildet, in der mindestens ein (ringförmiger) Randbereich des verformbaren Elements aufgenommen ist.
Eine Pumpe mit diesem Aufbau kann auch als Orbitalpumpe bezeichnet werden.
Die Pumpe weist eine (zentrale) geometrische Achse auf, um die herum der Exzenter gedreht werden kann. Dafür verläuft vorzugsweise entlang der Antriebsachse eine Antriebswelle, die den Exzenter mit einem (elektrisch betreibbaren) Antrieb verbindet. Der Antrieb ist vorzugsweise entlang der Achse oberhalb und/oder unterhalb des Pumpengehäuses angeordnet. Zur räumlichen Beschreibung der Pumpe und ihrer Komponenten wird im Folgenden eine radiale Richtung angenommen, die senkrecht auf der Achse der Pumpe steht und sich ausgehend von der Achse der Pumpe in radialer Richtung nach außen erstreckt. Senkrecht zu der Achse und zu der radialen Richtung soll eine Umfang srichtung definiert werden. Der Förderkanal verläuft von dem Einlass und zu dem Auslass der Pumpe zumindest abschnittsweise entlang dieser Umfangsrichtung durch das Pumpenge- häuse bzw. entlang der Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses. Zur weiteren Beschreibung der Pumpe wird auch eine Mittelebene der Pumpe definiert. Diese Mittelebene ist senkrecht zu der Achse angeordnet. In der Mittelebene liegen das Pumpengehäuse, der Exzenter, das verformbare Element und der Förderkanal. Das Pumpengehäuse der Pumpe ist vorzugsweise nach Art eines Rings oder einer zylindrischen Kammer aufgebaut, worin der Exzenter innen angeordnet ist. Das Pumpengehäuse kann auch als (äußerer) Stator der Pumpe angesehen werden, wobei der Exzenter als (innerer) Rotor bezeichnet wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Pumpe ist es möglich, dass das Pumpengehäuse einen inne- ren Stator bildet, welcher von dem Exzenter umgeben ist. Dann bildet der Exzenter einen äußeren Rotor. Der Einlass und der Auslass sind an dem Pumpen gehäuse angeordnet und ermöglichen das Einströmen und das Ausströmen der Flüssigkeit in das Pumpengehäuse bzw. in den Förderkanal. Dies ist eine kinematische Umkehr des vorstehend beschriebenen Aufbaus mit einem Pumpengehäuse als äuße- rem Stator und einem inneren Rotor als Exzenter. Das Pumpengehäuse ist vorzugsweise aus Kunststoff. In dem Pumpen gehäuse können Versteifungs strukturen integriert sein. In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist in einem Pumpengehäuse aus Kunststoff eine ringförmige metallische Einlage integriert, die das Pumpengehäuse versteift.
Mit dem Begriff„Exzenter" ist hier insbesondere eine kreisförmige Struktur gemeint, die exzentrisch (außermittig) zu der Achse angeordnet ist und durch eine Drehung um die Achse herum eine exzentrische Bewegung durchführt. Zwischen dem Pumpengehäuse und dem Exzenter ist ein ringförmiger bzw. umlaufender Spalt gebildet, in dem das verformbare Element angeordnet ist. Der Förderkanal ist (innerhalb des Spalts) zwischen dem verformbaren Element und dem Pumpengehäuse angeordnet, und wird von dem Pumpengehäuse und dem verformbaren Element begrenzt. Der Spalt hat mindestens eine Engstelle, die sich durch eine Drehung des Exzenters entlang des Pumpengehäuses bzw. entlang des Förderwegs verschiebt. An der Engstelle ist das verformbare Element gegen das Gehäuse gedrückt, so dass dort die verschiebbare Abdichtung gebildet ist. Hier erfasst sind auch sogenannte Mehrwertige Exzenter, die mehrere Engstellen zwischen dem Pumpengehäuse und dem Exzenter ausbilden. Solche Exzenter können beispielsweise als Rollenexzenter ausgeführt sein, die eine Mehrzahl von Rollen von innen gegen das verformbare Element drücken, wobei jede dieser Rollen eine Engstelle ausbildet. Der Förderkanal hat zwischen dem Pumpengehäuse und dem verformbaren Element einen für Flüssigkeit durchströmbaren Kanalquerschnitt, der beispielsweise (je nach Größe der Pumpe) an der größten Stelle zwischen 1 mm2 [Quadratmillimeter] und 50 mm2 betragen kann.
Der Förderkanal ist ringförmig bzw. umlaufend um die geometrische Achse aus- gebildet. Der Einlas s und der Auslas s sind in einer Förderrichtung der Pumpe vorzugsweise mit einem Winkelabstand von mehr als 270° zueinander (gemessen in der Mittelebene) angeordnet. Entgegen der Förderrichtung haben der Einlas s und der Auslass damit einen Winkelabstand von weniger als 90° zueinander. Der Exzenter ist vorzugsweise mehrteilig ausgeführt. Der Exzenter weist vorzugsweise einen inneren Bereich auf, welcher eine exzentrische Drehbewegung ausführt. Zusätzlich kann ein äußerer Lagerring vorgesehen sein, welcher den inneren Bereich umgibt. Zwischen dem inneren Bereich und dem äußeren Lagerring befindet sich vorzugsweise mindestens ein Lager. Dieses Lager kann ein Ku- gellager oder ein Rollenlager sein. Der innere Exzenterbereich des Exzenters führt im Betrieb eine Drehbewegung um die geometrische Achse aus. Aufgrund der exzentrischen Anordnung und ggf. auch aufgrund der äußeren Form des Exzenters ergibt sich eine exzentrische Bewegung einer Oberfläche des Exzenters. Diese exzentrische Bewegung wird auf den äußeren Lagerring übertragen. Durch ein Lager zwischen dem inneren Bereich und einem Lagerring kann eine exzentrische Drehbewegung des inneren Bereichs in eine exzentrische Taumelbewegung des Lagerrings umgewandelt werden, ohne dass der Drehbewegungsanteil der Bewe- gung des inneren Bereichs mit übertragen wird. Die Tatsache, dass die Bewegung des Lagerrings keinen Drehbewegungsanteil aufweist, ermöglicht es, Schubspannungen in dem verformbaren Element und innere Reibungskräfte der Pumpe zu reduzieren. Das verformbare Element wird durch die Bewegung des Exzenters gewalkt. An einer Kontaktfläche des Exzenters und des verformbaren Elements wirken vorzugsweise nur Druckkräfte und im Wesentlichen keine Reibungskräfte. Eine entsprechende Aufteilung des Exzenters in einen inneren Exzenterbereich und einen Lagerring ist auch möglich, wenn der Exzenter ein äußerer Rotor ist, der um ein (inneres) Pumpengehäuse herum angeordnet ist. Es ist auch möglich, dass auf den äußeren Lagerring verzichtet wird und die Rollen des Lagers unmittelbar auf bzw. an dem verformbaren Element abrollen.
Das verformbare Element ist vorzugsweise derart zwischen dem Exzenter und dem Pumpengehäuse angeordnet, dass der Exzenter das verformbare Element bereichsweise derart gegen bzw. an das Pumpengehäuse drückt, dass damit die mindestens eine verschiebbare Abdichtung ausgebildet ist. An der Abdichtung existiert ein (linienförmiger oder flächiger) Kontakt zwischen dem verformbaren Element und dem Pumpengehäuse, der von der Flüssigkeit nicht durchströmt werden kann. Anders ausgedrückt, liegt das verformbare Element vollständig an dem Pumpengehäuse an, so dass der Kanalquerschnitt im Bereich dieser verschiebbaren Abdichtung keine Querschnittsfläche hat. Der Förderkanal ist demnach im Bereich der verschiebbaren Abdichtung unterbrochen. Damit ist innerhalb des Förderkanals auch mindestens ein geschlossenes Pumpenvolumen gebildet. Mit einem geschlossenen Pumpenvolumen ist gemeint, dass ein zumindest einseitig verschlossener Abschnitt des Förderkanals existiert. Durch eine Verschiebung der verschiebbaren Abdichtung wird auch das mindestens eine geschlossene Pumpenvolumen verschoben, so dass die Flüssigkeit, die sich in dem geschlossenen Pumpenvolumen befindet, gefördert wird. Vorzugsweise werden bei dem Betrieb der Pumpe mehrere geschlossene Pumpenvolumina von dem Ein- lass der Pumpe zu dem Auslass der Pumpe verschoben, um die Flüssigkeit zu fördern. Damit wird ein geschlossenes Pumpenvolumen in der Nähe des Einlasses ausgebildet (definiert zumindest einseitig verschlossen) und dann am Auslass auf- gelöst (definiert zumindest einseitig wieder geöffnet). An dem Einlass ist ein geschlossenes Pumpenvolumen nur einseitig stromab durch eine verschiebbare Abdichtung verschlossen und stromauf mit dem Einlass verbunden, so dass Flüssigkeit durch den Einlass in das geschlossene Pumpenvolumen einströmen kann. An dem Auslass ist das geschlossene Pumpenvolumen (nur noch) einseitig allerdings stromauf durch eine Abdichtung verschlossen und stromab mit dem Auslass verbunden, so dass die Flüssigkeit durch den Auslass aus dem geschlossenen Pumpenvolumen ausströmen kann. Dazwischen existiert (auf dem Weg des geschlossenen Pumpenvolumens von dem Einlass zu dem Auslass) eine Phase, in der das geschlossene Pumpenvolumen stromaufwärts und stromabwärts durch die mindestens eine verschiebbare Abdichtung verschlossen ist.
Das verformbare Element kann auch als verformbare Membran bezeichnet werden. Mit dem Begriff„Membran" ist hier keine zwingende Aussage darüber ge- troffen, ob das verformbare Element eine flächige Ausdehnung hat. Der Begriff „Membran" soll als Hinweis verstanden werden, dass es sich bei dem verformbaren Element um eine flexible Struktur handelt, die zur Förderung von Flüssigkeit verformt werden kann. Als Material für das verformbare Element bzw. die verformbare Membran wird vorzugsweise ein Elastomermaterial (beispielsweise Kautschuk oder Latex) verwendet. Zur Erhöhung der Haltbarkeit und/oder zur Herstellung und Aufrechterhaltung der Flexibilität kann das Material des verformbaren Elements Zusatzstoffe enthalten. Vorzugsweise ist das verformbare Element in alle Richtungen (in axialer Richtung entlang bzw. parallel der geometrischen Achse, in radialer Richtung und in Umfangsrichtung) flexibel. Es ist aller- dings auch möglich, dass das verformbare Element eine teilweise gerichtete Flexibilität hat. Beispielsweise kann es eine höhere Flexibilität in radialer Richtung als in Umfangsrichtung und in axialer Richtung aufweisen. Ein Verformen des verformbaren Elements in einer Richtung bedingt typischerweise auch eine Verformung in andere Richtungen. Das verformbare Element dehnt sich beispielswei- se in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung aus, wenn es in radialer Richtung zusammengedrückt wird. An der Pumpe ist vorzugsweise auch eine stationäre Abdichtung vorgesehen, die eine nicht gewollte Rückströmung der Flüssigkeit von dem Auslas s zu dem Einlass (entgegen der Förderrichtung) verhindert. Die stationäre Abdichtung kann ortsfest mit dem Pumpengehäuse bereitgestellt werden und zwischen dem Auslass und dem Einlass positioniert sein. Das verformbare Element kann im Bereich der stationären Abdichtung beispielsweise an dem Pumpengehäuse angeklemmt oder angeklebt sein, um eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem Pumpengehäuse und dem verformbaren Element dauerhaft zu gewährleisten. Die stationäre Abdichtung ist unabhängig von der Position des Exzenters fluiddicht.
Mit der Pumpe ist vorzugsweise eine Förderung von Flüssigkeit in Förderrichtung von dem Einlass zu dem Auslass möglich. Durch eine Umkehr der Drehrichtung des Exzenters ist gegebenenfalls auch eine Umkehr der Förderrichtung (anstatt vom Einlass zum Auslass, umgekehrt vom Auslass zurück zum Einlass) möglich.
Für die Lösung der eingangs geschilderten Probleme ist die mit dem mindestens einen Gegenhalter gebildete mindestens eine Aufnahme von besonderer Bedeutung. Vorzugsweise existieren zwei Gegenhalter und zwei Aufnahmen, die beidseitig des verformbaren Elements angeordnet sind. Im Folgenden sind der Gegen- halter und die im Zusammenhang mit dem Gegenhalter beschriebenen Elemente der Pumpe häufig nur einfach beschrieben, wobei dann üblicherweise angedeutet ist, dass "mindestens" ein Gegenhalter bzw. "mindestens" ein weiteres Element (Abdichtkontakt, Aufdickung, Aufnahme, Anschlagsfläche, Randbereich etc.) vorhanden ist. Durch diese Formulierungsweise soll auch eine Pumpe umfasst sein, bei der die beschriebenen Elemente nur auf einer Seite einer Mittelebene der Pumpe ausgebildet sind, wobei auf der anderen Seite der Mittelebene ein anderer (abweichender) Aufbau verwirklicht ist. Bevorzugt ist allerdings, dass die Pumpe symmetrisch zu der Mittelebene aufgebaut ist, so dass sämtliche auf einer Seite der Pumpe vorhandenen Elemente (Gegenhalter, Abdichtkontakt, Aufdickung, Aufnahme, Anschlagfläche, Randbereich etc.) auf der anderen Seite der Mittelebene (spiegelbildlich) ein weiteres mal vorhanden ist. Die beschriebenen Elemente (Gegenhalter, Abdichtkontakt, Aufdickung, Aufnahme, Anschlagfläche, Randbereich etc.) sind darüber hinaus vorzugsweise alle ringförmig ausgebildet. Hiermit ist gemeint, dass die Elemente (zumindest abschnittsweise) rotationssymmetrisch zu der geometrischen Achse der Pumpe aus- gebildet sind. Insbesondere im Bereich der stationären Abdichtung weichen die genannten Elemente allerdings regelmäßig von der rotationssymmetrischen Form ab. Die genannten Elemente sind dort beispielsweise unterbrochen. Die genannten Elemente werden hier trotz Abweichungen von der rotationssymmetrischen Form als "ringförmig" bezeichnet. Daher ist mit dem Begriff "ringförmig" hier insbe- sondere auch "zumindest abschnittsweise ringförmig", "überwiegend ringförmig" und oder "teilweise ringförmig" gemeint.
Vorzugsweise hat das verformbare Element beidseitig zwei (ringförmige) Randbereiche, die in zwei entsprechend (jeweils beidseitig der Mittelebene) angeordne- ten (vorzugsweise ebenfalls ringförmigen) Aufnahmen positioniert sind. Ein Randbereich des verformbaren Elements beschreibt insbesondere einen in axialer Richtung parallel zu der geometrischen Achse besonders weit außen liegenden Abschnitt des verformbaren Elements bzw. einen Abschnitt des verformbaren Elements, der besonders weit von der Mittelebene entfernt ist. Der Gegenhalter ist vorzugsweise als ringförmiges Bauteil ausgebildet, welches (nur abschnittsweise) in das Pumpengehäuse eingreift bzw. das Pumpengehäuse (nur abschnittsweise) umgreift, so dass zwischen dem Gegenhalter und dem Pumpengehäuse die beschriebene (ringförmige) Aufnahme ausgebildet ist. Dabei bewirkt insbesondere der mindestens eine Gegenhalter eine radiale Klemmung des verformbaren Ele- ments zwischen der Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses und dem mindestens einen Gegenhalter. Der mindestens eine Randbereich des verformbaren Elements ist in der (ringförmigen) Aufnahme eingeklemmt, so dass eine hohe Dichtigkeit eines Abdichtkontakts zwischen dem Pumpengehäuse und dem verformbaren Element besteht und insbesondere kein (seitlicher) Austritt von Flüssigkeit an dem Abdichtkontakt aus dem Förderkanal möglich ist. Der Abdichtkontakt verläuft vorzugsweise entlang des gesamten Förderkanals in der Pumpe. Vorzugsweise existieren zwei (ringförmige) Abdichtkontakte, die den Förderkanal beid- seitig axial (in axialer Richtung) begrenzen. Bevorzugt hat der mindestens eine Gegenhalter eine L-förmige Querschnittsfläche und greift so abschnittsweise in das Gehäuse der Pumpe ein. Der mindestens eine Gegenhalter muss nicht mit dem Pumpengehäuse verbunden sein. Der mindestens eine Gegenhalter kann gegenüber dem Pumpengehäuse beweglich sein. Wichtig ist, dass zwischen dem mindestens einen Gegenhalter und dem Pumpengehäuse mindestens eine (ringförmige) Aufnahme gebildet ist, in der der (ringförmige) Randbereich des verformbaren Elementes aufgenommen ist. Der Gegenhalter kann Bestandteil eines Gehäuseflansches des Pumpengehäuses sein. Der Gegenhalter kann auch ein nicht mit dem Pumpengehäuse verbundenes, gegenüber dem Pumpengehäuse bewegliches Bauteil sein.
Besonders bevorzugt ist, wenn sich die zylindrische Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses entlang der geometrischen Achse seitlich des Förderwegs beidseitig fortsetzt. Dies meint insbesondere, dass die zylindrische Innenumfangsfläche (in axialer Richtung) über die ringförmigen Abdichtkontakte hinaus ausgedehnt ist. Beispielsweise erstreckt sich die zylindrische Innenumfangsfläche (in axialer Richtung) beidseitig zwischen 1 mm [Millimeter] und 10 mm über einen Kanalquerschnitt des Förderkanals hinaus. Dies ermöglicht es sicherzustellen, dass die (ringförmigen) Abdichtkontakte die Innenumfangsfläche auch bei einer axialen Verschiebung nicht verlassen können, sondern immer vollständig in bzw. an der Innenumfangsfläche liegen. Weiterhin ist die Pumpe vorteilhaft, wenn zumindest ein Kanalquerschnitt des Förderkanals durch die zylindrische Innenumfangsfläche, eine konkave Kanal- oberfläche des verformbaren Elements und zwei Abdichtkontakten zwischen der Innenumfangsfläche und dem verformbaren Element begrenzt ist. Für die Lösung der eingangs geschilderten Probleme spielt die spezielle Begrenzung des Förderkanals durch die Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses und das verformbare Element eine wichtige Rolle. Der Förderkanal wird bei der vor- geschlagenen Pumpe von einer zylindrischen Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses und einer konkaven Kanaloberfläche des verformbaren Elements begrenzt. Die zylindrische Innenumfangsfläche ist insbesondere eine Fläche, welche eine plane Zylinderform aufweist und in axialer Richtung weder konkav noch konvex ist. Erst die konkave Kanaloberfläche des verformbaren Elements ermöglicht es, dass der Förderkanal einen durchströmbaren Querschnitt hat. Der Begriff "konkav" bedeutet hier nicht zwingend, dass eine (einheitliche) Krümmung der Kanaloberfläche existieren muss. Vielmehr wird durch den Begriff "konkav" auch zum Ausdruck gebracht, dass die Kanaloberfläche zwischen zwei Abdichtkontakten in axialer Richtung zurücktritt, so dass der durchströmbare Querschnitt durch die konkave Kanaloberfläche gebildet ist. Vorzugsweise erstrecken sich die zwei (ringförmigen) Abdichtkontakte zwischen dem verformbaren Element und der Innenumfangsfläche entlang des Förderkanals bzw. entlang der Umfangsrichtung. Mit anderen Worten: In einer Schnittebene durch den Förderkanal, die von der geometrischen Achse und einer beliebigen radialen Richtung aufgespannt wird, ist der Kanalquerschnitt von einem konkaven Bogensegment des verformbaren Elementes, einer von der Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses gebildeten Linie und zwei punktförmigen Kontaktstellen zwischen dem Bogensegment (des verformbaren Elementes) und der Linie (des Pumpengehäuses) begrenzt. Unabhängig von den Betriebsbedingungen der Pumpe stellt die Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses eine eindeutige Begrenzung des Förderkanals (in radialer Richtung) dar. Der mindestens eine ringförmige Abdichtkontakt liegt folglich immer auf der Umfangsfläche. Eine Dichtung der ringförmigen Abdichtkontakte erfolgt in radialer Richtung. Hiermit ist gemeint, dass eine radiale Klemmkraft auf die Abdicht- kontakte wirkt. Die führt zu einer besonders günstigen Spannungsverteilung innerhalb des verformbaren Elements. Beim Fördern treten in dem verformbaren Element an der verschiebbaren Abdichtung im Wesentlichen in radialer Richtung wirkende Druckkräfte auf. Durch die radiale Klemmkraft der ringförmigen Abdichtkontakte wirken alle in dem verformbaren Element wirkenden Kräfte im We- sentlichen gleich. Wenn die beschriebene (von der geometrischen Achse und der radialen Richtung aufgespannte) Schnittebene im Bereich der verschiebbaren Abdichtung durch das verformbare Element und das Pumpengehäuse betrachtet wird, liegt das verformbare Element dort linienförmig an der Innenumfangsfläche an, so dass der Kanal- querschnitt vollständig geschlossen ist.
Durch die hier beschriebene Bauform einer Orbitalpumpe können unerwünschte mehrachsige Spannungszustände in dem verformbaren Element wirkungsvoll vermieden werden. Dies reduziert die Alterung des verformbaren Elements erheb- lieh. Die hier beschriebene Bauform einer Orbitalpumpe hat eine erheblich verbesserte Haltbarkeit. Darüber hinaus kann auch eine gute Dosiergenauigkeit der Pumpe über einen langen Betriebszeitraum der Pumpe gewährleistet werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn sich seitlich des verformbaren Elements in der mindestens einen (ringförmigen) Aufnahme mindestens eine Anschlagfläche befindet, und wobei der mindestens eine (ringförmige)Randbereich an der mindestens einen Anschlagsfläche anliegt.
Die mindestens eine Anschlagsfläche ist vorzugsweise ebenfalls ringförmig. Vor- zugsweise ist die mindestens eine Anschlagsfläche in einer zur geometrischen Achse der Pumpe orthogonalen Ebene angeordnet. Vorzugsweise sind (in axialer Richtung entlang der geometrischen Achse) beidseitig des verformbaren Elementes Anschlagflächen vorgesehen, die die beiden (ringförmigen) Aufnahmen jeweils in axialer Richtung begrenzen. Wenn sich der Druck in dem Förderkanal erhöht, wird der Randbereich (noch stärker) an die Anschlagsfläche der ringförmigen Aufnahme gedrückt. Dabei dehnt sich das verformbare Element in radialer Richtung aus, weil mehr Material des verformbaren Elementes in die ringförmige Aufnahme gedrückt wird. Hierdurch wird eine Anpresskraft zwischen dem Pumpengehäuse und dem verformbaren Element an den Abdichtkontakten erhöht. Die Dichtwirkung zur (seitlichen) Abdichtung des Förderkanals erhöht sich also bei erhöhtem Druck in dem Förderkanal. Besonders bevorzugt sind beide Randbereiche des verformbaren Elements in entsprechenden ringförmigen Aufnahmen seitlich des verformbaren Elements angeordnet, so dass ausgehend von der Mittelebene der Pumpe eine symmetrische An- passung des verformbaren Elements an den Druck in dem Förderkanal auftritt, wobei die Randbereiche durch den erhöhten Druck (noch stärker) an die beidseitig angeordneten Anschlagsflächen gedrückt werden.
Die Pumpe ist außerdem besonders vorteilhaft, wenn die mindestens eine (ring- förmige) Aufnahme sich ausgehend von einer senkrecht auf der geometrischen Achse stehenden Mittelebene der Pumpe in radialer Richtung nach außen verjüngt. Dies bedeutet insbesondere, dass ein ringförmiger Spalt, der die Aufnahme bildet, nach außen hin (stetig) enger wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Randbereich des verformbaren Elements von dem Pumpengehäuse bzw. dem Gegenhalter stärker zusammengedrückt wird, umso stärker dieser an die Anschlagsfläche gedrückt wird. Dies bedeutet, dass die Kraft der radialen Klemmung dann entsprechend zunimmt. Folglich nimmt die Anpresskraft an dem mindestens einen Abdichtkontakt zu, so dass die Dichtwirkung an dem mindestens einen Abdichtkontakt erhöht wird.
Weiterhin vorteilhaft ist die Pumpe, wenn der mindestens eine Abdichtkontakt von mindestens einer (umlaufenden) Aufdickung in dem Randbereich des verformbaren Elements gebildet ist. Vorzugsweise wird eine konkave Kanaloberflä- che des verformbaren Elementes zumindest teilweise durch die umlaufende Auf- dickung in dem Randbereich gebildet. Die konkave Kanaloberfläche hat einen zentralen Bereich, der (beidseitig) von der umlaufenden Aufdickung umgeben ist und der in einer bevorzugten Ausführungsvariante eben ist. Durch eine derartige Aufdickung tritt die Dichtwirkung an dem Abdichtkontakt so wie bei einer üblichen O-Ringdichtung auf. Eine O-Ringdichtung ist ein besonders wirkungsvolles Dichtungskonzept, dessen Dichtwirkung bekannt ist. Insbesondere ist es möglich, die druckabhängige Dichtwirkung des Abdichtkontakts in Abhängigkeit des Drucks in dem Förderkanal zu berechnen und die Aufdickung und die Aufnahme entsprechend zu dimensionieren. Die Eigenschaft "konkav" der Kanaloberfläche kann zusätzlich durch eine konkave Form des zentralen Bereichs der Kanalober- fläche unterstützt sein. Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Kanaloberfläche des verformbaren Elements durch eine Ausnehmung unterbrochen ist, die zwischen dem Auslas s und dem Einlass angeordnet ist und in die ein Halteabschnitt des Pumpengehäuses eingreift. Die Ausnehmung stellt insbesondere eine Unterbrechung der ringförmigen Form der Kanaloberfläche des verformbaren Elements dar. Vorzugsweise er- streckt sich die Ausnehmung nicht über das gesamte verformbare Element, so dass das verformbare Element trotz der Ausnehmung einen geschlossenen Ring bildet. Die Ausnehmung unterbricht lediglich einen (äußeren) Bereich des verformbaren Elements, in dem sich die Kanaloberfläche des verformbaren Elements befindet. Der Halteabschnitt ist vorzugsweise ein Abschnitt des Pumpengehäuses, der mit dem Pumpengehäuse fest verbunden ist oder ein zusätzliches Bauteil, welches in das Pumpengehäuse eingelegt werden kann. Der Halteabschnitt verhindert insbesondere auch eine Drehung des verformbaren Elements relativ zu dem Pumpengehäuse, weil der Halteabschnitt eine formschlüssige Behinderung einer solchen Drehung darstellt. Darüber hinaus kann die Kombination aus der Ausneh- mung und dem Halteabschnitt die stationäre Abdichtung bilden, welche eine Rückströmung von dem Auslass zurück zu dem Einlass verhindert.
Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Ausnehmung an dem verformbaren Element beidseitig jeweils einen Hinterschnitt aufweist und sich die Kanaloberfläche des verformbaren Elements in Form eines Fortsatzes abschnittsweise über den Hinterschnitt hinweg erstreckt, wobei die Fortsätze mit dem Halteabschnitt an dem Pumpengehäuse verspannt sind. Dies ist eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, eine stationäre Abdichtung auszubilden. Der Halteabschnitt ist dabei vorzugsweise zumindest abschnittsweise T-förmig gestaltet, so dass dieser in die Hinter- schnitte eingreift, die Fortsätze umgreift und gegen die Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses drückt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Kraft, mit der der Halteabschnitt die Fortsätze verspannt, individuell einge- stellt werden, um eine geeignete Dichtwirkung an der stationären Abdichtung zu erreichen. Dies kann mit einer Stellschraube erreicht werden, mit der der Halteabschnitt relativ zu dem Gehäuse positioniert wird, um die auf die Fortsätze wirkende Dichtkraft (während der Montage der Pumpe) zu definieren.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn mindestens ein Abdichtkontakt der Kanaloberflä- che des verformbaren Elements und der Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses existiert, welcher die Kanaloberfläche vollständig umschließt und im Bereich der Ausnehmung eine senkrecht auf der geometrischen Achse stehende Mittelebene der Pumpe schneidet. Vorzugsweise schneidet der Abdichtkontakt die Mittelebene zwei Mal, nämlich jeweils im Randbereich an den Fortsätzen im Bereich der Ausnehmung. Die Kanaloberfläche bildet eine (an der Ausnehmung) nicht geschlossene ringförmige Fläche mit einem umlaufenden Randbereich, der die Kanalober- fläche des verformbaren Elements vollständig umfängt. Der Abdichtkontakt ist im gesamten Randbereich der Kanaloberfläche ausgebildet. Durch eine solche Gestaltung des verformbaren Elements und des Förderkanals kann eine besonders sichere und gleichmäßige Abdichtung des Förderkanals erfolgen, die insbesondere zu einer geringen Verspannung des verformbaren Elements führt und mehrachsige Spannungszustände in dem verformbaren Element vermeiden hilft.
Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine, eine Abgasbehandlungsvorrichtung zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine, sowie eine beschriebene Pumpe, wobei die Pumpe dazu eingerichtet ist, ein flüssiges Additiv (insbesondere Harnstoff-Wasser- Lösung) zur Abgasreinigung (insbesondere nach dem SCR- Verfahren) aus einem Tank zu einem Injektor zu fördern, mit dem das flüssige Additiv der Abgasbehandlung s Vorrichtung zugeführt werden kann.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Fi- guren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die in den Figuren dargestellten Größen Verhältnisse nur schematisch sind. Die Figuren dienen zur Veranschaulichung einzelner Merkmale der beschriebenen Pumpe. In den verschiedenen Figuren dargestellten Ausführungsvarianten können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass sämtliche in einer Figur dargestellten Merkmale jeweils als Einheit betrachtet werden. Es zeigen:
Fig. 1: eine isometrische Darstellung einer Pumpe,
Fig. 2: einen Schnitt durch die Pumpe aus Fig. 1,
Fig. 3: ein verformbares Element einer Pumpe,
Fig. 4: einen Schnitt durch das verformbare Element aus Fig. 3,
Fig. 5: einen abschnittsweisen Schnitt durch die Pumpe gemäß Fig. 2,
Fig. 6: einen der Fig. 5 entsprechenden Schnitt durch eine Pumpe des Stands der Technik,
Fig. 7: eine weitere Darstellung des Schnitts aus Fig. 5, und
Fig. 8: ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Pumpe zur Durchführung des SCR- Verfahrens.
In Fig. 1 ist eine Pumpe 1 zu erkennen, die ein Pumpengehäuse 2 mit einem Einlass 3 und einem Auslass 4 aufweist. In dem Pumpengehäuse 2 kann ein (hier nicht dargestellter) Exzenter positioniert werden, der zur Förderung von Flüssigkeit von dem Einlass 3 zu dem Auslass 4 gedreht werden kann. Zum Antrieb des Exzenters ist entlang einer geometrischen Achse 53 der Pumpe 1 oberhalb des Pumpengehäuses 2 ein (elektrischer) Antrieb 49 vorgesehen, der über eine Antriebswelle 48 mit dem Exzenter verbunden ist. Die geometrische Achse 53 entspricht einer Antriebsachse 6 der Pumpe. Zur weiteren Beschreibung der Pumpe 1 soll hier zusätzlich zu der geometrischen Achse 53 ein zylindrisches Koordinaten- System mit einer geometrischen Achse 53, einer senkrecht auf der geometrische Achse 53 stehende radiale Richtung 28 sowie einer senkrecht auf der geometrische Achse 53 und der radialen Richtung 28 stehende, tangential zu der geometrischen Achse 53 angeordneten Umfangsrichtung 47 veranschaulicht werden. Au- ßerdem kann eine Mittelebene 18 benannt werden, die das Pumpengehäuse 2 und die in dem Pumpengehäuse 2 angeordneten Komponenten (insbesondere den nicht dargestellten Exzenter und ein nicht dargestelltes verformbares Element) mittig unterteilt. Vorzugsweise sind das Pumpengehäuse 2, der Exzenter und das verformbare Element jeweils symmetrisch zu der Mittelebene 18 ausgebildet.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Pumpe gemäß Fig. 1 in der definierten Mittelebene dargestellt. Um dies zu verdeutlichen, sind die Umfangsrichtung 47 und die radiale Richtung 28 in der Figur bezeichnet. Zu erkennen ist das Pumpengehäuse 2 mit dem Einlass 3 und dem Auslass 4, die in einem Winkel 50 an dem Pumpengehäuse 2 angeordnet sind. In dem Pumpengehäuse 2 befindet sich ein Exzenter 5, der um eine geometrische Achse 53 eine exzentrische Taumelbewegung ausführen kann. Der Exzenter 5 ist in einen inneren Exzenterbereich 29, einen äußeren Lagerring 30 und ein Lager 31 unterteilt. Wenn der innere Exzenterbereich 29 eine exzentrische Drehbewegung um die geometrische Achse 53 herum ausführt, überträgt das Lager 31 diese auf den Lagerring 30, so dass der Lagerring 30 eine exzentrische Taumelbewegung ausführt. Zwischen dem Pumpengehäuse 2 und dem Exzenter existiert ein verformbares Element 7 und ein Förderkanal 8. Der Förderkanal 8 ist zwischen dem Pumpen- gehäuse 2 und dem verformbaren Element 7 ausgebildet. Abschnittsweise drückt der Exzenter 5 das verformbare Element 7 derart gegen das Pumpengehäuse 2, dass eine verschiebbare Abdichtung 9 ausgebildet ist, die den Förderkanal 8 unterbricht und den Förderkanal 8 in geschlossene Pumpenvolumina 10 unterteilt. Durch eine Drehung des Exzenters 5 kann die verschiebbare Abdichtung 9 ent- lang einer Förderrichtung 11 von dem Einlass 3 zu dem Auslass 4 verschoben werden. Das verformbare Element 7 gemäß Fig. 2 hat zwischen dem Einlass 3 und dem Auslass 4 eine stationäre Abdichtung 25, welche eine Rückströmung von Flüssigkeit aus dem Auslass 4 zu dem Einlass 3 verhindert. Die stationäre Abdichtung 25 ist mit einer Ausnehmung 21 ausgebildet, die Hinterschnitte 22 aufweist, die je- weils von Fortsätzen 23 des verformbaren Elements überspannt werden. Die Ausnehmung 21 ist hier T-förmig gestaltet. In die Ausnehmung 21 greift ein Halteabschnitt 24 des Pumpengehäuses 2 ein. Dieser Halteabschnitt 24 kann integrierter Bestandteil des Pumpengehäuses 2 oder ein von dem Pumpengehäuse 2 getrenntes, zusätzlich in das Pumpengehäuse 2 eingesetztes, Bauteil sein. Durch die Aus- nehmung 21 und den Halteabschnitt 24 wird das verformbare Element 7 in dem Pumpengehäuse 2 drehfest fixiert.
Fig. 3 zeigt eine isometrische Darstellung des verformbaren Elements 7 der Pumpe. Zur räumlichen Orientierung ist in der Figur das Koordinatensystem aus geo- metrischer Achse, Umfangsrichtung 47 und radialer Richtung 28 dargestellt. Das verformbare Element 7 weist eine (äußere) konkave Kanaloberfläche 46 auf, die zusammen mit der hier nicht dargestellten Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses den (ebenfalls nicht dargestellten) Förderkanal begrenzt. Mit dem Begriff „konkav" ist hier insbesondere gemeint, dass die konkave Kanaloberfläche 46 in Richtung der geometrischen Achse 53 konkav ist. Die konkave Form der Kanal- oberfläche 46 ist in Fig. 3 durch eine gestrichelte Markierungslinie 52 verdeutlicht. Die konkave Kanaloberfläche 46 des verformbaren Elements 7 hat in einem umlaufenden Randbereich 20, eine Aufdickung 19, die einen Abdichtkontakt 12 aufweist, in dem das verformbare Element 7 an der hier nicht dargestellten Innen- umfangsfläche des (ebenfalls nicht dargestellten) Pumpengehäuses anliegt. Bevorzugt ist die Eigenschaft "konkav" der konkaven Kanaloberfläche 46 durch die beidseitige Aufdickung 19 verursacht. Die beidseitige Aufdickung 19 umgibt einen zentralen Bereich 54 an dem verformbaren Element 7, wobei der zentrale Bereich 54 vorzugsweise eben ist. So kann durch den zentralen Bereich 54 und die beidseitige Aufdickung 19 die konkave Kanaloberfläche 46 gebildet sein. Zudem kann der zentrale Bereich 54 selbst auch noch eine konkave Form aufweisen. Zu erkennen ist auch die Ausnehmung 21 an der konkaven Kanaloberfläche 46 des verformbaren Elements 7. Die Ausnehmung 21 ist beidseitig von einem Hinterschnitt 22 und von sich über die Hinterschnitte 22 erstreckenden Fortsätzen 23 begrenzt. In die Ausnehmung 21 greift ein Halteabschnitt 24 des hier nicht dargestellten Pumpengehäuses ein. Mit der Ausnehmung 21 wird die weiter vorne be- schriebene stationäre Abdichtung 25 ausgebildet.
Fig. 4 zeigt das in Fig. 3 dargestellte verformbare Element 7 in einer Schnittansicht. Zur Orientierung sind in Fig. 4 die geometrische Achse 53 und die radiale Richtung 28 dargestellt. Zu erkennen ist auch die konkave Kanaloberfläche 46 des verformbaren Elements 7, die durch die Markierungslinie 52 verdeutlicht ist. Die konkave Form der konkaven Kanaloberfläche 46 ist durch die Aufdickung 19 im Randbereich 20 sowie den zentralen Bereich 54 der Kanaloberfläche 46 gebildet. Die Aufdickung 19 in dem Randbereich bildet auch die Abdichtkontakte 12 aus. Auf der rechten Seite ist das verformbare Element 7 im Bereich der Ausnehmung 21 gezeigt, so dass der Hinterschnitt 22 und ein Fortsatz 23 erkennbar sind. In Fig. 4 ist auch zu erkennen, dass das verformbare Element 7 einen Anlagebereich 43 und einen Stützbereich 27 hat, die durch eine Taille 26 miteinander verbunden sind, wobei der Anlagebereich 43 die Kanaloberfläche 46 zur Anlage an dem Pumpengehäuse 2 und zur Bildung des Förderkanals 8 zusammen mit dem Pum- pengehäuse 2 ausgebildet ist. An dem Stützbereich 27 ist eine Klemmnut 33 vorgesehen, mit der das verformbare Element 7 auf eine Klemmleiste (des hier nicht dargestellten Exzenters) geklemmt werden kann.
Fig. 5 zeigt den in Fig. 2 markierten abschnittsweisen Schnitt B-B durch die Pum- pe. Zur Orientierung sind hier die Mittelebene 18 und die radiale Richtung 28, sowie die geometrische Achse 53 vermerkt. Zu erkennen sind das Pumpengehäuse 2, der Exzenter 5 und das verformbare Element 7 zwischen dem Exzenter 5 und dem Pumpengehäuse 2. Zusätzlich zu erkennen sind die Innenumfangsfläche 13 des Pumpengehäuses 2 sowie die konkave Kanaloberfläche 46 des verformbaren Elements 7, sowie die zwei linienförmigen Abdichtkontakte 12 zwischen dem verformbaren Element 7 und dem Pumpengehäuse 2, die zusammen den Kanalquerschnitt 45 begrenzen. Das verformbare Element 7 hat einen Anlagebereich 43, der die konkave Kanaloberfläche 46 ausbildet, sowie einen Stützbereich 27, an dem der Exzenter 5 anliegt. Zwischen dem Anlagebereich 43 und dem Stützbereich 27 befindet sich vorzugsweise eine Taille 26, die gegenüber dem Anlagebereich 43 und/oder gegenüber dem Stützbereich 27 verjüngt ist. In dem Stützbereich 27 hat das verformbare Element 7 eine Klemmnut 33, in die eine Klemmleiste 44 des Exzenters 5 eingreift. Die konkave Kanaloberfläche 46 ist durch einen (ebenen) zentralen Bereich 54 und sich beidseitig daran anschließende Randbereiche 20 gebildet, wobei in den Randbereichen 20 jeweils Aufdickungen 19 ausgebildet sind. Zwischen den Randbereichen 20 und dem zentralen Bereich 54 können jeweils An- bindungsbereiche 51 existieren, in denen das verformbare Element 7 besonders gut verformbar ist. Die Ausdehnung der Anbindungsbereiche 51 ist hier beispielhaft mit gestrichelten Linien verdeutlicht. Dies verbessert die Beweglichkeit der Randbereiche 20 bzw. der Abdichtkontakte 12 und der Aufdickungen 19 gegenüber dem zentralen Bereich des verformbaren Elements 7.
In Fig. 5 sind außerdem zwei Gegenhalter 15 dargestellt, die von Gehäuseflanschen 55 gebildet sind, die als ringförmige Bauteile beidseitig in das Pumpenge- häuse 2 eingesetzt sind und so jeweils eine ringförmige Aufnahme 14 bilden, in der sich die Randbereiche 20 des verformbaren Elements 7 befinden. Der Gegenhalter 15 und das Pumpengehäuse 2 umgreifen das verformbare Element 7 (nur) abschnittsweise. In der Aufnahme 14 befindet sich seitlich des verformbaren Elements 7 jeweils eine Anschlagsfläche 16, an der das verformbare Element 7 an- liegt. Wenn der Druck in dem Förderkanal 8 ansteigt, werden die Randbereiche 20 stärker an die Anschlagsflächen 16 gedrückt. Die Aufnahmen 14 weisen vorzugsweise nach außen hin (jeweils in Richtung der geometrische Achse 53 von der Mittelebene 18 weg) eine Abschrägung 17 auf, durch die sich die Aufnahmen 14 hin zu den Anschlagsflächen 16 nach außen verjüngen. Hierdurch kann er- reicht werden, dass eine Presskraft auf den Abdichtkontakt 12 ansteigt, je fester der Randbereich 20 durch den Druck in dem Förderkanal 8 nach außen an die Anschlagsfläche 16 gedrückt wird. In Fig. 5 ist außerdem dargestellt, dass in dem Pumpengehäuse 2 eine Einlage 32 integriert ist, die das Pumpengehäuse 2 versteift. Das Pumpengehäuse 2 ist vorzugsweise aus Kunststoff und die Einlage 32 ist vorzugsweise ein metallischer Ring, welcher das Pumpengehäuse 2 derart versteift, dass es durch eine Bewegung des Exzenters 5 nicht verformt wird.
In den Fig. 6 und 7 ist der Querschnitt B-B aus Fig. 5 noch einmal schematisch dargestellt, wobei Fig. 6 einen entsprechenden Querschnitt bei einer Pumpe ge- mäß Stand der Technik (beispielsweise gemäß den Druckschriften US 2,544,628, US 3,408,947, DE 285 39 16 AI und DE 381 52 52 AI) beschreibt und Fig. 7 einen entsprechenden Querschnitt durch eine Pumpe des hier beschriebenen Typs verdeutlicht. Zur Orientierung sind hier jeweils (wie in Fig. 5) die Mittelebene 18, die radiale Richtung 28 und die geometrische Achse 53 aufgetragen. Weiterhin zu erkennen sind das Pumpengehäuse 2, der Exzenter 5 und das verformbare Element 7 sowie die Gegenhalter 15, die von Gehäuseflanschen 55 gebildet sind, mit denen das verformbare Element 7 an dem Pumpengehäuse 2 verspannt ist. Gemäß der Ausführungsvariante des Stands der Technik in Fig. 6 erstreckt sich das verformbare Element 7 abschnittsweise um das Pumpengehäuse 2 herum und ist mit einer axialen Klemmung 34 zwischen den Gegenhaltern 15 und dem Pumpengehäuse 2 verspannt. Gemäß Fig. 7 existiert eine radiale Klemmung 35 des verformbaren Elements 7 zwischen dem Pumpengehäuse 2, dem Gegenhalter 15 und den Aufnahmen 14, wie sie auch in Zusammenhang mit Fig. 5 durch die entsprechende Anordnung der ringförmigen Randbereiche 20 des verformbaren Elementes 7 schon beschrieben wurde.
Die Fig. 8 zeigt ein Kraftfahrzeug 36, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine 37 und eine Abgasbehandlungsvorrichtung 38 zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine 37. In der Abgasbehandlungsvorrichtung 38 ist ein SCR- Katalysator 39 angeordnet, mit dem das Verfahren der selektiven katalyti- schen Reduktion zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine 37 durchgeführt werden kann. Der Abgasbehandlungsvorrichtung 38 kann mit einem Injektor 41 ein flüssiges Additiv zur Abgasreinigung zugeführt werden. Der Injektor 41 wird über eine Leitung 42 mit flüssigem Additiv aus einem Tank 40 versorgt. An der Leitung 42 ist eine beschriebene Pumpe 1 angeordnet, die die Förderung und ggf. auch die Dosierung des flüssigen Additivs durchführt.
Bezugszeichenliste
1 Pumpe
2 Pumpengehäuse
3 Einlas s
4 Auslass
5 Exzenter
6 Antriebsachse
7 verformbares Element
8 Förderkanal
9 verschiebbare Abdichtung
10 Pumpenvolumen
11 Förderrichtung
12 Abdichtkontakt
13 Innenumfangsfläche
14 Aufnahme
15 Gegenhalter
16 An schlag sfläche
17 Abschrägung
18 Mittelebene
19 Aufdickung
20 Randbereich
21 Ausnehmung
22 Hinterschnitt
23 Fortsatz
24 Halteabschnitt
25 Stationäre Abdichtung
26 Taille
27 Stützbereich
28 radiale Richtung
29 Exzenterbereich
30 Lagerring 31 Lager
32 Einlage
33 Klemmnut
34 axiale Klemmung
35 radiale Klemmung
36 Kraftf ahrzeug
37 Verbrennungskraftmaschine
38 Abgasbehandlungsvorrichtung
39 SCR-Katalysator
40 Tank
41 Injektor
42 Leitung
43 Anlagebereich
44 Klemmleiste
45 Kanalquerschnitt
46 konkave Kanaloberfläche
47 Umfangsrichtung
48 Antriebswelle
49 Antrieb
50 Winkel
51 Anbindungsbereich
52 Markierung slinie
53 geometrische Achse
54 zentraler Bereich
55 Gehäuseflansch

Claims

Patentansprüche
Pumpe (1) zur Förderung einer Flüssigkeit, aufweisend zumindest ein Pumpengehäuse (2) mit mindestens einem Einlass (3) und mindestens einem Auslass (4) und mit einer Innenumfangsfläche (13) und einer geometrischen Achse (53), wobei innerhalb des Pumpengehäuses (2) ein Exzenter (5) angeordnet ist, der um die geometrische Achse (53) relativ zu dem Pumpengehäuse (2) drehbar ist, wobei zwischen der Innenumfangsfläche (13) des Pumpengehäuse (2) und dem Exzenter (5) ein verformbares Element (7) angeordnet ist und wobei mit dem verformbaren Element (7) und der Innenumfangsfläche (13) des Pumpengehäuses (2) ein Förderkanal (8) von dem mindestens einen Einlass (3) zu dem mindestens einen Auslass (4) ausgebildet ist und wobei weiter das verformbare Element (7) von dem Exzenter (5) abschnittsweise derart gegen das Pumpengehäuse
(2) gedrückt wird, so dass mindestens eine verschiebbare Abdichtung (9) des Förderkanals (8) und zumindest ein geschlossenes Pumpenvolumen (10) in dem Förderkanal (8) ausgebildet sind, die zur Förderung der Flüssigkeit durch eine Drehbewegung des Exzenters (5) entlang des Förderkanals (8) von dem Einlass
(3) zu dem Auslass
(4) verschiebbar sind, wobei von der Innenumfangsfläche (13) des Pumpengehäuses (2) und mindestens einem Gegenhalter (15) mindestens eine Aufnahme (14) gebildet ist, in der mindestens ein Randbereich (20) des verformbaren Elements (7) aufgenommen ist.
Pumpe (1) nach Patentanspruch 1, wobei sich die Innenumfangsfläche (13) entlang der geometrischen Achse seitlich des Förderwegs beidseitig fortsetzt.
Pumpe (1) nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei zumindest ein Kanalquerschnitt (45) des Förderkanals (8) durch die Innenumfangsfläche (13), eine konkave Kanaloberfläche (46) des verformbaren Elements (7) und zwei Abdichtkontakte (12) zwischen der Innenumfangsfläche (13) und dem verformbaren Element (7) begrenzt ist.
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei sich
Figure imgf000029_0001
seitlich des verformbaren Elementes (7) in der mindestens einen Aufnahme (14) mindestens eine Anschlagsfläche (16) befindet und wobei der mindestens eine Randbereich (20) an der mindestens einen Anschlagsfläche (16) anliegt.
5. Pumpe (1) nach Patentanspruch 3 oder 4, wobei die mindestens eine Aufnahme (14) sich ausgehend von einer senkrecht auf der Achse (6) stehenden Mittelebene (18) der Pumpe (1) in radialer Richtung (28) nach außen verjüngt.
6. Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der mindestens eine Abdichtkontakt (12) von mindestens einer Aufdickung (19) in dem mindestens einen Randbereich (20) des verformbaren Elementes (7) gebildet ist.
7. Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Kanaloberfläche (46) des verformbaren Elementes (7) durch eine Ausnehmung (21) unterbrochen ist, die zwischen dem Auslass (4) und dem Einlass (3) angeordnet ist und in die ein Halteabschnitt (24) des Pumpengehäuses (2) eingreift.
8. Pumpe (1) nach Patentanspruch 7, wobei die Ausnehmung (21) an dem verformbaren Element (7) beidseitig jeweils einen Hinterschnitt (22) aufweist und sich die Kanaloberfläche (46) des verformbaren Elements (7) jeweils in Form eines Fortsatzes (23) abschnittsweise über den Hinter- schnitt (22) hinweg erstreckt, wobei die Fortsätze (23) mit dem Halteabschnitt (24) an dem Pumpengehäuse (2) verspannt sind. Pumpe (1) nach einem der Patentansprüche 7 oder 8, wobei mindestens ein Abdichtkontakt (12) der Kanaloberfläche (46) des verformbaren Elements (7) und der Innenumfangsfläche (13) des Pumpengehäuses (2) existiert, welcher die Kanaloberfläche (46) vollständig umschließt und im Bereich der Ausnehmung (21) eine senkrecht auf der Antriebsachse (6) stehende Mittelebene (18) der Pumpe (1) schneidet.
Kraftfahrzeug (36), aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine (37), eine Abgasbehandlungsvorrichtung (38) zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine (37), sowie eine Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Pumpe (1) dazu eingerichtet ist, ein flüssiges Additiv zur Abgasreinigung aus einem Tank (40) zu einem Injektor (41) zu fördern, mit dem das flüssige Additiv der Abgasbehandlungsvorrichtung (38) zugeführt werden kann.
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