Titel

Membranpumpe mit einem mehrteiligen Pumpengehäuse

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit einem mehrteiligen Pumpengehäuse, einem Saugventil, einem Druckventil und mindestens einer Arbeitsmembran, wobei das Pumpengehäuse ein Grundgehäuse mit Saugkanal und Druckkanal, ein Zwischengehäuse und ein Deckelgehäuse aufweist, wobei zwischen Zwischengehäuse und Deckelgehäuse die Arbeitsmembran eingespannt ist.

Stand der Technik

Membranpumpen mit mehrteiligen Pumpengehäusen sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise bei Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschinen werden sie zur Eindosierung von Reduktionsmitteln verwendet, insbesondere in sogenannten selektiv-katalytischen Abgasbehandlungssystemen (SCR). Solche Membranpumpen weisen eine Arbeitsmembran auf, die beispielsweise aus einem Elastomerwerkstoff besteht, die über einen Exzenter und ein Pleuel von einem Elektromotor axial betätigt wird. Die Pumpe weist ferner einen Saugkanal und einen Druckkanal auf, wobei diese von Druck- und Saugventil verschlossen werden können, abhängig vom jeweiligen Arbeitstakt/Hubzustand der Arbeitsmembran, die an gegenüberliegenden Seiten eines Arbeitsraumes gegen einen Anschlag öffnen und schließen. Solche Pumpen weisen ein mehrteiliges Pumpengehäuse auf, wobei die einzelnen Gehäuseteile des Pumpengehäuses axial übereinander angeordnet und gegeneinander abgedichtet sind. Die im Wesentlichen plattenförmig erstreckten Gehäuseteile werden axial miteinander verspannt, im Regelfall über mehrere Schrauben. Ober- und Unterteil des Gehäuses sind hierbei im Regelfall aus einem Metall gefertigt, damit die axial aufzubringenden Abdichtkräfte auf die Gehäuseteile verzugsfrei und ohne die Maßhaltigkeit beein- trächtigende Setzerscheinungen auf die Gehäuseteile aufgebracht werden können. Derartige Membranpumpen sind relativ teuer in der Fertigung und unter un- günstigen Betriebsbedingungen wenig robust. Insbesondere kann ihre Dichtheit beziehungsweise ihre Festigkeit über ihre Lebensdauer unter ungünstigen Einsatzbedingungen leiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Membranpumpe mit mehrteiligem Pumpengehäuse bereitzustellen, die kostengünstig gefertigt werden kann und die aufgrund ihrer konstruktiven Beschaffenheit eine deutlich verbesserte Langzeitdichtheit und -festigkeit und insgesamt eine erhöhte Standzeit aufweist.

Offenbarung der Erfindung

Hierzu wird eine Membranpumpe mit einem mehrteiligen Pumpengehäuse vorgeschlagen, einem Saugventil, einem Druckventil und mindestens einer Arbeitsmembran, wobei das Pumpengehäuse ein Grundgehäuse mit Saugkanal und Druckkanal, ein Zwischengehäuse und ein Deckelgehäuse aufweist, und wobei zwischen Zwischengehäuse und Deckelgehäuse die Arbeitsmembran eingespannt ist. Es ist vorgesehen, dass sich das Deckelgehäuse an dem Grundgehäuse abstützt und dass das Grundgehäuse das Zwischengehäuse gegen mindestens eine Ventilplatte von Saugventil und/oder Druckventil drängt. Die Ventil- platte ist folglich so gehalten, dass sie zwischen Grundgehäuse und Zwischengehäuse geklemmt ist. Auf diese Weise bewirkt sie eine Abdichtung des Hydraulikweges. Die Ventilplatte wird demzufolge zwischen Grundgehäuse und Zwischengehäuse gehalten.

Die Ventilplatte stützt sich in einer Ausführungsform auf ihrer dem Zwischengehäuse gegenüberliegenden Seite an dem Grundgehäuse ab.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Grundgehäuse als Topfgehäuse ausgebildet. Es weist demzufolge im Wesentlichen eine Topfform auf, mit Seiten- wänden, die ein inneres umgeben.

Bevorzugt ist das Deckelgehäuse in das Innere des Topfgehäuses teilweise eingesteckt. Das Deckelgehäuse wird demzufolge im Wesentlichen auf das Topfgehäuse aufgesetzt und hierbei teilweise in das Innere des Topfgehäuses einge- steckt. Dies bedeutet, dass zumindest ein Teil des Deckelgehäuses in das Innere des Topfgehäuses eintaucht und sich, in Radialrichtung betrachtet, dichtend an die Seitenwand des Topfgehäuses von innen anlegt. Hierbei kann eine Dichtung zwischen Deckelgehäuse und Topfgehäuse zur besseren Abdichtung vorgesehen sein, oder beispielsweise eine Laserschweißung, die die beiden Teile miteinander verbindet. Bevorzugt verbindet die Laserschweißung eine in das Topf- gehäuse eingesteckte Deckelgehäuseaußenwandung außenumfangsseitig mit einer Innenseite der Seitenwand des Topfgehäuses innenumfangsseitig. Hierdurch lässt sich eine hervorragende Abdichtung des beiden Gehäuseteile erreichen, insbesondere dann, wenn ein umlaufender überstand des Deckelgehäuses die Seitenwand des Topfgehäuses von oben axial beaufschlagt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass das Deckelgehäuse einen Innenraum zur zumindest teilweisen Aufnahme des Zwischengehäuses aufweist. Das Zwischengehäuse seinerseits ist wiederum zumindest teilweise von einem Innenraum des Deckelgehäuses aufgenommen, also insbesondere axial in dasselbe eingesteckt.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Innenraum von einem Innentopf gebildet ist. Das Deckelgehäuse weist demzufolge den als Innentopf ausgebildeten Innenraum zur zumindest teilweisen Aufnahme des Zwischengehäuses auf. Bevorzugt ist die Arbeitsmembran zwischen dem Deckelgehäuse und dem Zwischengehäuse fixiert, beispielsweise durch klemmende Beaufschlagung gehalten. Das in den Innentopf eingebrachte Zwischengehäuse klemmt demzufolge die Arbeitsmembran gegen das Deckelgehäuse, wobei im oder am Innentopf eine entsprechende Aufnahme vorgesehen ist und das Zwischengehäuse einen Arbeitsraum für die Hubbewegung der Arbeitsmembran aufweist.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Topföffnungen von dem Topfgehäuse und dem Innentopf gegeneinander gerichtet sind. Auf diese Weise lässt sich das Zwischengehäuse sehr gut zwischen Topfgehäuse und Innentopf aufnehmen und sowohl radial als auch axial halten. Auch lässt sich so auf vorteilhafte Weise die

Bauhöhe der Membranpumpe verringern und eine bessere Bauraumausnutzung erreichen, was insbesondere bei kleinen Fahrzeugen und bei Fahrzeugen, die aufgrund ihrer konstruktiven Gegebenheiten nur wenig Bauraum zur Verfügung stellen, vorteilhaft ist. In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist die Ventilplatte von Saugventil und Druckventil eine gemeinsame, einstückige Ventilplatte. Hierdurch ist es möglich, Sauventil und Druckventil mittels ein- und derselben Ventilplatte in der Einbauposition anzuordnen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Proble- me, dass sich Ventile an verschiedenen Gehäuseteilen gegenüberliegen und so bei der Montage herausfallen können, wird auf diese Weise vorteilhaft vermieden.

Besonders bevorzugt sind die dem Sauventil und dem Druckventil zugeordneten Bereiche der Ventilplatte - im entspannten Zustand - in derselben Ebene liegend angeordnet. Wenn die Ventile in Ruhestellung sind, also die Ventilplatte (die beispielsweise aus einem Elastomerwerkstoff besteht) entspannt ist, liegen die Bereiche in derselben Ebene, Der Ventilarbeitsraum des jeweiligen Ventils wird von entsprechenden Ausnehmungen von Grundgehäuse und Zwischengehäuse ge- bildet.

Bevorzugt ist die Membranpumpe eine Reduktionsmittelpumpe für ein Abgassystem eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere Ad Blue und verwandte Reduktionsmittel lassen sich mit einer solchermaßen ausgeführten Membranpumpe vorteilhaft und zuverlässig fördern.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne aber hierauf beschränkt zu sein.

Es zeigen

Figur 1 eine Schnittdarstellung der Membranpumpe und

Figur 2 eine Aufsicht auf eine beide Ventile aufweisende Ventilplatte der Membranpumpe.

Figur 1 zeigt eine Membranpumpe 1 mit einem Gehäuse 2, das aus drei Gehäuseteilen 3 besteht, nämlich aus einem Grundgehäuse 4, einem Deckelgehäuse 5 und einem Zwischengehäuse 6. Das Grundgehäuse 4 ist hierbei als ein Topfgehäuse 7 ausgebildet, mit einem Inneren 8, in das das Deckelgehäuse 5 mit einer Deckelgehäuseseitenwand 9 abdichtend eingesteckt ist, wobei sich die Deckel- gehäuseseitenwand 9 abdichtend eingesteckt ist, wobei sich die Deckelgehäuse- seitenwand 9 an eine Seitenwand 10 des Topfgehäuses 7 anlegt. Das Deckelgehäuse 5 weist seinerseits als Innenraum 34 einen Innentopf 1 1 auf, ist also selbst topfförmig ausgebildet, wobei sich Topföffnungen 12 von Deckelgehäuse 5 und Topfgehäuse 7 (nämlich Grundgehäuse 4) gegeneinander richten. In dem Innentopf 1 1 ist das Zwischengehäuse 6 eingebracht, dergestalt, dass ein Arbeitsraum 13 für eine Arbeitsmembran 14 der Membranpumpe 1 zwischen dem Deckelgehäuse 5 und dem Zwischengehäuse 6 ausgebildet wird. Die Arbeitsmembran 14 wird von dem Deckelgehäuse 5 und dem Zwischengehäuse 6 klemmend beaufschlagt und von einem oberseitig der Arbeitsmembran 14 angebrachten Exzenterpleuel 15 bewegt. Das Zwischengehäuse 6 weist Kanäle 16 auf, die von Venti- len 17, nämlich einem Saugventil 18 und einem Druckventil 19, abhängig vom

Arbeitstakt der Membranpumpe 1 (der Arbeitsmembran 14), geöffnet oder verschlossen werden. Die Ventile 17 sind an einer Ventilplatte 20 angeordnet, die zwischen den Ventilen 17 hoch flexible Verbindungsstege 21 und umlaufend eine Haltestruktur 22 aufweist, die als Dichtelement 23 ausgebildet ist. Das Dichtele- ment 23 der Ventilplatte 20 dichtet hierbei das Zwischengehäuse 12 unterseitig zum Grundgehäuse 4 ab. Gleichzeitig wird so ein zwischen dem Zwischengehäuse 6 und dem Grundgehäuse 4 ausgebildeter, die Ventile 17 aufweisender Pumpenraum 24 zur Umgebung hin abgedichtet, so dass er sich nur noch über Ventilwege und die Kanäle 16 sowie einen Saugkanal 25 und einen Druckkanal 26 eröffnet. Sowohl Saugkanal 25 als auch Druckkanal 26 sind im Grundgehäuse

4 ausgebildet, nämlich in einem Boden 27 des Topfgehäuses 7. Saugkanal 25 und Druckkanal 26 eröffnen sich in den Pumpenraum 24 und werden dort, abhängig vom Arbeitstakt der Arbeitsmembran 14, durch die entsprechenden Druckverhältnisse geöffnet oder geschlossen, was durch die elastischen Verbin- dungsstege 21 ermöglicht ist, die in der Ventilplatte 20 die Ventile 17 halten. An dieser Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, dass Saug- und Druckkanal 25, 26 in der stabilen Struktur des Bodens 27 des Grundgehäuses 4 eingebracht sind, und Seitenwände 10 des Grundgehäuses 4 bis zum Deckelgehäuse 5 sämtliche weiteren Gehäuseteile 3 umgeben, nämlich auch den größten Teil des Deckelgehäuses 5 selbst sowie das Zwischengehäuse 6, das vollständig zwischen Deckelgehäuse 5 und Grundgehäuse 4 eingehaust ist. Es ergibt sich hier- bei eine im Wesentlichen radiale Abstützung der Gehäuse gegeneinander, die beispielsweise im Bereich einer Seitenwand 10 des Grundgehäuses 4 innenseitig mit dem daran anliegenden Deckelgehäuse durch eine Schweißnaht 28 (bevorzugt durch Laserschweißen erzeugt) wirksam und zuverlässig dicht verbunden wird. Zur Festlegung der einzelnen Gehäuseteile relativ zueinander wird keine axiale Verspannung/Verschraubung mehr benötigt, so dass kein unerwünschtes Setzverhalten der Gehäuseteile 3 auftritt. Bodenseitig ist im Bereich des Saugkanals 25 noch eine Schwingmembran 29 vorgesehen, die die Öffnung und Schließung der Ventile 17 begünstigt. Die Schwingmembran 29 verschließt zur Umwelt hin einen Schwingraum 30, der dem Saugkanal 25 zugeordnet ist und stromabwärts vom Saugventil 18 verschlossen wird. Die Schwingmembran 29 ist hierzu zwischen dem Boden 27 des Grundgehäuses 4 und der Umwelt durch eine mit einer im Bereich der Schwingmembran 29 liegenden Öffnung 31 versehenen Bodenplatte 32 klemmend gehalten. Die Schwingmembran 29 ist hierbei selbstdichtend ausgeführt, dergestalt, dass sie bei klemmender Beaufschlagung durch die Bodenplatte 32 an dem Boden 27 abdichtet. Die Bodenplatte 32 ist mit dem Boden 27 durch eine Schweißnaht 28 verschweißt, die wiederum bevorzugt durch Laserschweißen erzeugt ist.

Figur 2 zeigt die Ventilplatte 20, die einstückig ausgebildet ist und die umlaufende Haltestruktur 22 als Dichtelement 23 zwischen dem in Figur 1 gezeigten Grundgehäuse 4 und Zwischengehäuse 6 zur Axialabdichtung bei klemmender Beaufschlagung der Ventilplatte 20 bildet. Die Ventilplatte 20 weist, von Verbindungsstegen 21 gehalten, die Ventile 17 auf, wobei besonders bevorzugt die Ventile 17 einstückig mit der Ventilplatte 20 ausgebildet sein können, insbesondere auch aus demselben Material bestehen, beispielsweise aus einem hoch elastischem Elastomerwerkstoff. Die Ventilplatte 20 hat hierbei eine Querschnittsgestaltung 33, die ein einfaches Einlegen beim Zusammenbau der in Figur 1 gezeigten Membranpumpe 1 ermöglicht. Ein im Stand der Technik geläufi- ges Herausfallen von über Kopf oder wechselseitig beaufschlagt angeordneten

Ventilen 17 ist bei dieser Ausbildung nicht möglich. Die Membranpumpe 1 wird, wie in Figur 2 gezeigt, schlicht ineinander gesteckt, wobei die Ventilplatte 20 und die Schwingmembran 29 in die jeweils vorgesehenen Ausnehmungen eingelegt und beim Zusammenbau durch die Gehäuseteile 3 beziehungsweise die Boden- platte 32 klemmend beaufschlagt und so gehalten werden. Auf diese Weise lassen sich sowohl Einbaufehler, die bei im Stand der Technik bekannten Ausfüh- rungsformen häufig vorkommen, als auch unerwünschte Setzungserscheinungen von axial durch Schrauben verspannten Gehäuseteilen wirkungsvoll vermeiden. Diese so dargestellte Membranpumpe 1 (vergleiche Figur 1 ) ist dauerbetriebssicher und in sehr einfacher Weise kostengünstig herstellbar, insbesondere da vorgefertigte Module wie die einstückig ausgebildete Ventilplatte 20 zum Einsatz gelangen können.