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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.
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Stand der Technik
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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
beeinträchtigende
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.
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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.
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Offenbarung der Erfindung
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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
Ventilplatte 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.
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Die
Ventilplatte stützt
sich in einer Ausführungsform
auf ihrer dem Zwischengehäuse
gegenüberliegenden
Seite an dem Grundgehäuse
ab.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das Grundgehäuse
als Topfgehäuse
ausgebildet. Es weist demzufolge im Wesentlichen eine Topfform auf, mit
Seitenwänden,
die ein inneres umgeben.
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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 eingesteckt.
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 Topfgehäuse
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.
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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.
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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.
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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.
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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
Probleme, dass sich Ventile an verschiedenen Gehäuseteilen gegenüberliegen
und so bei der Montage herausfallen können, wird auf diese Weise
vorteilhaft vermieden.
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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
gebildet.
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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.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne
aber hierauf beschränkt
zu sein.
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Es
zeigen
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1 eine
Schnittdarstellung der Membranpumpe und
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2 eine
Aufsicht auf eine beide Ventile aufweisende Ventilplatte der Membranpumpe.
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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 Deckelgehäuseseitenwand 9 abdichtend
eingesteckt ist, wobei sich die Deckelgehäuseseitenwand 9 an
eine Seitenwand 10 des Topfgehäuses 7 anlegt. Das
Deckelgehäuse 5 weist
seinerseits als Innenraum 34 einen Innentopf 11 auf,
ist also selbst topfförmig
ausgebildet, wobei sich Topföffnungen 12 von
Deckelgehäuse 5 und
Topfgehäuse 7 (nämlich Grundgehäuse 4)
gegeneinander richten. In dem Innentopf 11 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 Ventilen 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 Dichtelement 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 Verbindungsstege 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.
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2 zeigt
die Ventilplatte 20, die einstückig ausgebildet ist und die
umlaufende Haltestruktur 22 als Dichtelement 23 zwischen
dem in 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 1 gezeigten Membranpumpe 1 ermöglicht.
Ein im Stand der Technik geläufiges
Herausfallen von über
Kopf oder wechselseitig beaufschlagt angeordneten Ventilen 17 ist bei
dieser Ausbildung nicht möglich.
Die Membranpumpe 1 wird, wie in 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 Bodenplatte 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 1)
ist dauerbetriebssicher und in sehr einfacher Weise kostengünstig herstellbar,
insbesondere da vorgefertigte Module wie die einstückig ausgebildete
Ventilplatte 20 zum Einsatz gelangen können.