WO2006058801A1 - Membranpumpe und membranpumpenmembran - Google Patents

Membranpumpe und membranpumpenmembran Download PDF

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Definitions

  • the invention is based on a membrane pump and a membrane pump membrane according to the preambles of claims 1 and 7.
  • the medium does not come into contact with the drive units; the delivery chamber is separated from the unit space by the diaphragm.
  • the promotion is carried out by an up and down stroke of the acted upon by a plunger membrane.
  • this limits the achievable pressures of the membrane pump, while it tends to increase the urea output Pressures are desirable.
  • complex and robust designs are necessary, which are not easily represented with conventional diaphragm pumps.
  • a diaphragm pump has a membrane pump membrane with a metallic membrane body.
  • the membrane body is very robust.
  • the diaphragm pump can continue to operate at a significantly higher delivery pressure, in particular above 5 bar, and has an improved service life for its diaphragm pump diaphragm, which is significantly above the 10,000 hours usual with rubber diaphragms.
  • the membrane pump is inexpensive to produce and particularly suitable for use in urea-based Entstickungssystemen of motor vehicles.
  • the membrane body is formed of corrosion-resistant steel. This is favorable if aggressive media such as urea are to be conveyed with a correspondingly long service life. Preference is given to a chromium-nickel steel.
  • a plunger pin is connected to the membrane body for actuation of the membrane pump membrane, an admission for carrying out the media delivery can be carried out easily, wherein in particular the plunger bolt is connected to an eccentric.
  • the plunger bolt is welded to the membrane body.
  • the plunger bolt is by means of laser welding attached. This results in a durable connection with a long service life.
  • the membrane body has a concentric, corrugated structure, the service life can be further improved.
  • the beads cause a vibration behavior of the membrane pump membrane, which is well suited for continuous use.
  • the membrane body is formed of metal.
  • the membrane body is formed of corrosion-resistant steel.
  • a membrane pump membrane shows a significantly improved lifetime compared to conventional membranes made of rubber or fabric films.
  • such membrane pump membranes can be loaded with increased delivery pressures or back pressures.
  • the membrane body preferably has a concentric, wave-like structure.
  • vibration properties of the membrane body are advantageously influenced, in particular in a normal up and down movement in operation with respect to the central axis of the disk-shaped membrane body.
  • a curvature of the corrugations of the structure is designed so that forms in a normal periodic loading of the membrane body with driving force in the axial direction, a fatigue stress in the elastic range.
  • the membrane body is only subjected to elastic load Life-shortening, inelastic deformations avoided. It can - A -
  • the membrane body has a plunger bolt in its center, a connection to an eccentric drive in the use of the membrane pump membrane can be produced without much effort, as is usual in conventional diaphragm pumps.
  • the plunger pin is arranged in a cup-shaped, convex to the plunger bolt bulge of the membrane body. This arrangement provides a reliable diversion of dynamic forces in a conventional use of the diaphragm pump diaphragm.
  • the plunger bolt is fixedly connected to the membrane body, preferably the plunger bolt is welded to the membrane body.
  • FIG. 1 shows a section through a preferred membrane pump membrane with plunger bolts.
  • Figure 2 is a plan view of a preferred membrane body with concentric, besickter structure.
  • Fig. 4 shows schematically a preferred diaphragm pump. Description of the embodiment
  • FIG. 1 shows a section through a preferred membrane pump membrane 10 with a plunger pin 12, which is arranged in the center 16 of its membrane body 11 and extends in the axial direction from the surface of the disk-shaped membrane pump membrane 10.
  • the membrane pump membrane 10 physically separates a delivery space 23 for a medium and an aggregate space 24 of a membrane pump 20 with an eccentric drive, which is separated from the delivery space 23, as is roughly sketched schematically in FIG. Drive units or valves, etc. are not shown.
  • a promotion of the medium which is indicated by arrows at an inlet 21 and an outlet 22 of the delivery chamber 23 of the diaphragm pump 20, takes place by an up and down movement of the plunger pin 12 by an eccentric 13, as shown by the double arrow in the figure 3.
  • the membrane pump membrane 10 is thereby raised and lowered.
  • the eccentric drive which is not further developed, corresponds to a conventional eccentric drive of diaphragm pumps familiar to the person skilled in the art.
  • the membrane body 11 has a concentric corrugated structure 14, wherein a curvature of the corrugations 15 of the structure 14 is designed so that, when the membrane body 11 is driven periodically in the axial direction, the membrane body 11 is driven 17 forms a fatigue stress in the elastic region.
  • the edge 19 of the membrane body 11 is formed flat to allow easy attachment and sealing in a diaphragm pump housing.
  • the plunger pin 12 is arranged on a cup-shaped, to the plunger pin 12 towards convex bulge 18 of the membrane body 11.
  • the membrane 10 is preferably formed of a metallic membrane body 11, preferably of corrosion-resistant steel, more preferably of chromium-nickel steel.
  • FIG. 2 shows a plan view of a preferred membrane body 11, in which its concentric wavy-embossed structure 14 can be clearly seen.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Membranpumpe mit einem Exzenterantrieb ihrer Membranpumpenmembran (10) sowie einem Förderraum (23) für ein Medium und einem vom Förderraum (23) durch die Membranpumpenmembran (10) getrennten Aggregateraum (24). Es wird vorgeschlagen, dass die Membranpumpenmembran (10) einen metallischen Membrankörper (11) aufweist. Es wird auch eine Membranpumpenmembran (10) vorgeschlagen.

Description

Membranpumpe und Membranpumpenmembran
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Membranpumpe und einer Membranpumpenmembran nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7.
Beim Verbrennungsvorgang von Diesel- und Benzinmotoren entstehen giftige Gase, beispielsweise Stickoxide NOx. Zur Beseitigung bzw. Zersetzung dieser Stickoxide ist bereits vorgeschlagen worden, in den fahrzeugseitigen Katalysator Harnstoff einzuspritzen. Da Harnstoff ein chemisch aggressives und zum Auskristallisieren neigendes Medium ist, das zudem zum Kriechen neigt, wurden zu dessen Förderung Membranförderpumpen vorgeschlagen, die für solche Stoffe vorteilhaft sind.
Bei Membranpumpen kommt das Medium mit den Antriebsaggregaten nicht in Berührung, der Förderraum ist vom Aggregateraum durch die Membran getrennt. Üblicherweise erfolgt die Förderung durch einen Auf- und Abhub der mit einem Stößel beaufschlagten Membran. Damit sind allerdings die erreichbaren Drücke der Membran- pumpe beschränkt, während bei der Harnstoffförderung eher höhere Drücke wünschenswert sind. Zur Bereitstellung höherer Förderdrücke sind allerdings aufwändige und robuste Konstruktionen notwendig, die mit üblichen Membranpumpen nicht einfach darstellbar sind.
Vorteile der Erfindung
Es wird vorgeschlagen, dass eine Membranpumpe eine Membranpumpenmembran mit einem metallischen Membrankörper aufweist. Im Gegensatz zu üblichen Membranen aus Gummi oder Gewebefo- lien ist der Membrankörper sehr robust. Die Membranpumpe kann weiterhin mit einem deutlich höheren Förderdruck, insbesondere ü- ber 5 bar, arbeiten und weist eine verbesserte Lebensdauer ihrer Membranpumpenmembran auf, die deutlich über den bei Gummimembranen üblichen 10000 Stunden liegt. Die Membranpumpe ist kostengünstig herstellbar und für den Einsatz in harnstoffbasierten Entstickungssystemen von Kraftfahrzeugen besonders geeignet.
Vorzugsweise ist der Membrankörper aus korrosionsresistentem Stahl gebildet. Dies ist günstig, wenn mit entsprechend langer Le- bensdauer aggressive Medien wie Harnstoff gefördert werden sollen. Bevorzugt ist ein Chrom-Nickel-Stahl.
Ist zur Betätigung der Membranpumpenmembran ein Stößelbolzen mit dem Membrankörper verbunden, kann eine Beaufschlagung zum Durchführen der Medienförderung einfach durchgeführt werden, wobei insbesondere der Stößelbolzen mit einem Exzenter verbunden ist.
Zweckmäßigerweise ist der Stößelbolzen mit dem Membrankörper verschweißt. Bevorzugt ist der Stößelbolzen mittels Laserschweißen befestigt. Dies ergibt eine dauerfeste Verbindung mit hoher Lebensdauer.
Weist der Membrankörper eine konzentrische, wellenförmig besickte Struktur auf, kann die Lebensdauer weiter verbessert werden. Die Sicken bewirken ein Schwingungsverhalten der Membranpumpenmembran, das für einen Dauereinsatz gut geeignet ist.
Weiterhin wird eine Membranpumpenmembran für eine Membran- pumpe mit Exzenterantrieb vorgeschlagen, deren Membrankörper aus Metall gebildet ist. Bevorzugt ist der Membrankörper aus korro- sionsresistentem Stahl gebildet. Besonders im Einsatz beim Fördern chemisch aggressiver Medien zeigt eine derartige Membranpumpenmembran eine deutlich verbesserte Lebensdauer im Vergleich zu üblichen Membranen aus Gummi oder Gewebefolien. Weiterhin können solche Membranpumpenmembranen mit erhöhten Förderdrücken oder Gegendrücken belastet werden.
Bevorzugt weist der Membrankörper eine konzentrische, wellenför- mig besickte Struktur auf. Dadurch werden Schwingungseigenschaften des Membrankörpers vorteilhaft beeinflusst, insbesondere bei einer im Betrieb üblichen Auf- und Abbewegung bezogen auf die Mittelachse des scheibenförmigen Membrankörpers.
Vorteilhaft ist, wenn eine Wölbung der Sicken der Struktur so ausgelegt ist, dass sich bei einer bestimmungsgemäßen periodischen Beaufschlagung des Membrankörpers mit Antriebskraft in axialer Richtung eine Dauerschwingungsbeanspruchung im elastischen Bereich aus bildet. Der Membrankörper wird nur elastisch belastet Lebens- dauer verkürzende, inelastische Verformungen vermieden. Es kön- - A -
nen vorteilhafte Lebensdauern erreicht werden, die dauerbeanspruchten Federn entsprechen.
Weist der Membrankörper in seinem Zentrum einen Stößelbolzen auf, kann eine Verbindung zu einem Exzenterantrieb im Einsatz der Membranpumpenmembran ohne größeren Aufwand hergestellt werden, wie dies bei üblichen Membranpumpen üblich ist.
Zweckmäßigerweise ist der Stößelbolzen in einer napfförmigen, zum Stößelbolzen hin konvex ausgebildeten Auswölbung des Membrankörpers angeordnet. Diese Anordnung sorgt für eine zuverlässige Umleitung von dynamischen Kräften bei einem üblichen Einsatz der Membranpumpenmembran.
Vorzugsweise ist der Stößelbolzen mit dem Membrankörper fest verbunden, bevorzugt ist der Stößelbolzen mit dem Membrankörper verschweißt.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine bevorzugte Membranpumpenmembran mit Stößelbolzen; Fig. 2 eine Draufsicht auf einen bevorzugte Membrankörper mit konzentrischer, besickter Struktur; und Fig. 4 schematisch eine bevorzugte Membranpumpe. Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine bevorzugte Membranpumpen- membran 10 mit einem Stößelbolzen 12, der im Zentrum 16 ihres Membrankörpers 11 angeordnet ist und sich in axialer Richtung von der Oberfläche der scheibenförmigen Membranpumpenmembran 10 erstreckt. Die Membranpumpenmembran 10 trennt körperlich einen Förderraum 23 für ein Medium und einem vom Förderraum 23 ge- trennten Aggregateraum 24 einer Membranpumpe 20 mit einem Exzenterantrieb, wie als grob schematisch in Figur 3 skizziert ist. Antriebsaggregate oder Ventile usw. sind nicht dargestellt.
Eine Förderung des Mediums, das durch Pfeile an einem Eingang 21 und einem Ausgang 22 des Förderraums 23 der Membranpumpe 20 angedeutet ist, erfolgt durch eine Auf- und Abbewegung des Stößelbolzens 12 durch einen Exzenter 13, wie durch den Doppelpfeil in der Figur 3 dargestellt. Die Membranpumpenmembran 10 wird dadurch angehoben und abgesenkt. Beim Anheben wird das Medium durch den Eingang 21 angesaugt und beim Absenken aus dem Ausgang 22 herausgedrückt. Der nicht weiter ausgeführte Exzenterantrieb entspricht dabei einem üblichen, dem Fachmann geläufigen Exzenterantrieb von Membranpumpen.
Wie weiter in Figur 1 zu erkennen ist, weist der Membrankörper 11 eine konzentrische, wellenförmig besickte Struktur 14 auf, wobei eine Wölbung der Sicken 15 der Struktur 14 so ausgelegt ist, dass sich bei einer bestimmungsgemäßen periodischen Beaufschlagung des Membrankörpers 11 mit Antriebskraft in axialer Richtung 17 eine Dauerschwingungsbeanspruchung im elastischen Bereich ausbildet. Am Rand 19 ist der Membrankörper 11 flach ausgebildet, um eine einfache Befestigung und Abdichtung in einem Membranpumpengehäuse zu ermöglichen.
Zur Umlenkung der bei der Auf- und Abbewegung der Membranpumpenmembran 10 ist der Stößelbolzen 12 auf einer napfförmigen, zum Stößelbolzen 12 hin konvex ausgebildeten Auswölbung 18 des Membrankörpers 11 angeordnet.
Die Membran 10 ist vorzugsweise aus einem metallischen Membrankörper 11 , bevorzugt aus korrosionsresistentem Stahl, besonders bevorzugt aus Chrom-Nickel-Stahl, gebildet.
In Figur 2 ist eine Draufsicht auf einen bevorzugten Membrankörper 11 dargestellt, bei der seine konzentrische, wellenförmig besickte Struktur 14 deutlich zu erkennen ist.

Claims

Patentansprüche
1. Membranpumpe mit einem Exzenterantrieb ihrer Membranpumpenmembran (10) sowie einem Förderraum (23) für ein Medium und einem vom Förderraum (23) durch die Membranpumpenmembran (10) getrennten Aggregateraum (24), da- durch gekennzeichnet, dass die Membranpumpenmembran
(10) einen metallischen Membrankörper (11 ) aufweist.
2. Membranpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (11 ) aus korrosionsresistentem Stahl gebildet ist.
3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung der Membranpumpenmembran
(10) ein Stößelbolzen (12) mit dem Membrankörper (11) ver- bunden ist.
4. Membranpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelbolzen (12) mit einem Exzenter (13) verbunden ist.
5. Membranpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelbolzen (12) mit dem Membrankörper
(11) verschweißt ist.
6. Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (11 ) eine konzentrische, wellenförmig besickte Struktur (14) aufweist.
7. Membranpumpenmembran für eine Membranpumpe (20) mit einem Exzenterantrieb, mit einem scheibenförmigen Membrankörper (11 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (11) aus Metall gebildet ist.
8. Membranpumpenmembran nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (11 ) aus korrosions- resistentem Stahl gebildet ist.
9. Membranpumpenmembran nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (11 ) eine konzentrische, wellenförmig besickte Struktur (14) aufweist.
10. Membranpumpenmembran nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wölbung der Sicken (15) der Struktur (14) so ausgelegt ist, dass sich bei einer bestimmungsgemäßen periodischen Beaufschlagung des Membrankörpers (11) mit Antriebskraft in axialer Richtung (17) eine Dauerschwingungsbeanspruchung im elastischen Bereich ausbildet.
11. Membranpumpenmembran nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der
Membrankörper (11 ) in seinem Zentrum (16) einen Stößelbolzen (12) aufweist.
12. Membranpumpenmembran nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelbolzen (12) in einer napfförmi- gen, zum Stößelbolzen (12) hin konvex ausgebildeten Auswölbung (18) des Membrankörpers (11 ) angeordnet ist.
13. Membranpumpenmembran nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelbolzen (12) mit dem Membrankörper (11 ) fest verbunden ist.
14. Membranpumpenmembran nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelbolzen (12) mit dem Membrankörper (11 ) verschweißt ist.
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