Gebiet der Erfindung
-
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine leckdichte Doppelmembran-
Dichtvorrichtung für elektrische Windschutzscheiben-Waschanlagenpumpen, welche
insbesondere bei Motorfahrzeugen Anwendung findet, die mit einer Ausstattung zum
Reinigen der vorderen und hinteren Glasoberflächen versehen sind.
Hintergrund der Erfindung
-
Es ist wohlbekannt, daß in Kraftfahrzeugen, die mit einer Ausstattung zum Reinigen
dieser Oberflächen versehen sind, eine solche Ausstattung mit einer elektrischen
Pumpe versehen ist, welche mit einem zusätzlichen Reinigungsflüssigkeitsreservoir
gekoppelt ist und welche nach dem Belieben des Fahrzeugnutzers betätigt werden
kann. Es sind ebenfalls auf zweifache Weise tätige Pumpen bekannt, d.h. diejenige,
die selektiv durch das Drehen in einer Richtung oder der anderen arbeiten, um die
Flüssigkeitsströmung in Richtung des Fahrzeugvorderteils oder des Hinterteils zu
lenken. In diesen Fällen steht dem Benutzer das entsprechende Steuerbauteil zur
Verfügung, damit er die Oberfläche(n), auf welche die Reinigungsflüssigkeit
gesprüht werden soll, und die entsprechende Betätigung der den Oberflächen
zugeordneten Wischerblätter wählen kann.
-
Durch eine solche Auswahl kann der Verwender die Flüssigkeit auf die Windschutz
scheibe und sogar gleichzeitig auf die Frontscheinwerfer sprühen oder die
Flüssigkeit auf die Heckscheibe des Fahrzeugs sprühen.
-
Zu diesem Zweck sind die bekannten zweifach wirksamen Pumpenausführungen mit
einer Vorrichtung zum Richten der Reinigungsflüssigkeit auf die eine oder die
andere solcher Oberflächen versehen, wobei die Reinigungsflüssigkeit vom
zusätzlichen Reservoir durch das Ansaug- und Austragslaufrad angesaugt wird,
welches in solchen Pumpen montiert ist. Dieses Richten hängt präzise von der
Richtung der Drehung ab, die vom elektrischen Antriebsmotor auf das Ansaug- und
Austragslaufrad aufgebracht wird.
-
Die bekannten Richtvorrichtungen weisen im wesentlichen eine Richtkammer auf,
die eine als Dichtventil wirkende Membran aufnimmt. Die Richtkammer ist nahe der
Pumpkammer angeordnet, wo das Pumpen-Ansaug- und Austragslaufrad
untergebracht ist. Sowohl die Pump- als auch die Richtkammer sind durch Kanäle
miteinander verbunden, durch welche die durch das Laufrad gepumpte
Reinigungsflüssigkeit abwechselnd fließt, abhängig von der Richtung der Drehung des
Ansaug- und Austragslaufrades, wobei die Richtkammer mit Kanälen zum Zuführen von
Reinigungsflüssigkeit versehen ist. Die Öffnungen der Einlaß- und Auslaßkanäle
sind, für jede der Drehrichtungen des Laufrades, in jeweils gegenüberliegenden
Seiten der Richtkammer angeordnet, um so eine Kammer zu definieren, in welcher
zwischen den Mündungen eine Membran untergebracht ist, welche, wie oben gesagt,
als Absperrventil dient.
-
Diese Membran ist hoch elastisch und kann abhängig von dem Druck gebogen
werden, der durch die Reinigungsflüssigkeit ausgeübt wird, die durch das
Ansaug- und Austragslaufrad gepumpt wird, so daß sie, abhängig von der Drehrichtung des
Laufrades, die eine oder die andere der Mündungen der
Reinigungsflüssigkeitsauslaßkanäle absperrt, während die Reinigungsflüssigkeit frei durch die verbleibende
Auslaßöffnung in Richtung der entsprechenden Verwendungspunkte strömen kann.
-
Ein Beispiel für diese Ausführungsformen von Richtvorrichtungen ist das spanische
Gebrauchsmuster ES-U-287,059 für eine "Zweifach-Richtvorrichtung für elektrische
Windschutzscheiben-Waschanlagenpumpen", welche, zusätzlich zu den sie
kennzeichnenden neuen Elementen, die in den vorhergehenden Absätzen
beschriebenen Arbeitsbauteile aufweist.
-
Im allgemeinen leiden die bekannten beschriebenen Ausführungsformen von
Richtvorrichtungen als Hauptnachteil unter der Tatsache, daß ihre Membran eine
Zwischenposition zwischen dem Reinigungsflüssigkeitseinlaß und -auslaßkanälen
einnimmt. Wenn sie unter dem Druck von der Reinigungsflüssigkeit steht, d.h.,
wenn das Laufrad nicht in Betrieb ist, sperrt die Membran keine der Mündungen der
Auslaßkanäle oder nur eine davon ab, was von der Form abhängt, die sie nach jeder
Benutzung einnimmt. Unter diesen Bedingungen fließt die Flüssigkeit, wenn das
zusätzliche Reinigungsflüssigkeitsreservoir auf einem höheren Niveau liegt als die
Düsen zum Sprühen der Flüssigkeit auf die entsprechende Oberfläche, frei und leckt
aufgrund eines einfachen Höhenunterschiedes an der Frontseite aus, wie er zum
Beispiel vorkommt, wenn das Fahrzeug vom Werk in einer steil geneigten Stellung
transportiert wird.
-
Ein weiterer Bedienungsnachteil der bekannten Richtvorrichtungen ist, daß während
der frühen Betriebsmomente des Ansaug- und Austraglaufrades die Membran in
einer Zwischenstellung ist und keine wirksame Dichtung liefert, wodurch die
Abdichtung der entsprechenden Einlaßöffnung unvollkommen ist und eine bestimmte
Menge der Flüssigkeit durch sie abgelassen wird. Dies bedeutet, daß während der
Anlaufzeit der Pumpe etwas Reinigungsflüssigkeit über eine Oberfläche oder über
Oberflächen abgelassen wird, die der Verwender nicht zur Reinigung ausgewählt
hat.
-
Die DE-U-8 620 253.7 offenbart eine Pumpe mit zweifacher Zufuhr mit einer
Richtkammer mit zwei Ventilelementen, die durch Membranen ausgebildet werden.
Die Membranen steuern die Versorgung von zwei Flüssigkeitsaustragskanälen so,
daß beim Aufbringen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit sich jede Membran
gegen die Kraft einer Feder öffnen kann, die zwischen den beiden Membranen
angeordnet ist, welche die Leitung zwischen einem Einlaß und dem Auslaßkanal
abdichten. Bei einem Druckabfall in der durchlaufenden Flüssigkeit werden die
Membranen die Kanäle schließen und sie unter der Kraft der dazwischenliegenden
Feder verschließen.
-
Jedoch weisen die Membranen gemäß diesem Dokument nachteiligerweise Löcher
oder Aushöhlungen an ihrem Zentrum zur Aufnahme der Feder auf.
-
Wie aus der Figur 1 ersichtlich ist, ist der Verbindungsabschnitt 232 der Membranen
weiterhin schwach und deshalb nicht dazu in der Lage, den Dichtzustand ohne die
Kraft der dazwischenliegenden Feder wieder herzustellen. Der Zusammenbau der
Membranen mit einer Feder zwischen ihnen ist jedoch eine komplizierte Tätigkeit,
welche andererseits das Herstellungsverfahren verteuert.
-
Schließlich beeinflussen die geschwächten Abschnitte dieser vorgeschlagenen
Membranen deren Abdichteigenschaften negativ.
-
Aus der britischen Patentanmeldung GB-A-2,202, 133 ist eine Windschutzscheiben-
Waschanlagenpumpe und eine Ventilbaugruppe bekannt, welche eine Pumpkammer
und eine Richtkammer mit zwei Einlässen und Auslässen für Reinigungsflüssigkeit
und ein Ventilsystem umfaßt, das zwei Membranen aufweist, zwischen denen eine
Feder eingesetzt ist. Das Arbeitsprinzip dieses Ventilsystems gleicht im wesentlichen
demjenigen der DE-U-8 620 253.7 und hat deshalb dieselben Nachteile, was die
geringe Steifigkeit der Membranen und die hohen Produktions- und
Zusammenbauaufwendungen betrifft.
-
Wie aus der einzigen Figur dieses Dokuments und der entsprechenden Beschreibung
hervorgeht, ist es die dazwischenliegende Feder, welche die Membranen auf die
Auslaßmündungen der Pumpkammer drückt. Da topfförmige Gehäuse für die Feder
benötigt werden, ist es der Membran unter Flüssigkeitsdruck unmöglich, die Kraft
aus diesem Druck direkt auf die andere Membran zu übertragen und dadurch die
Abdichtwirkung auf die geschlossene Auslaßmündung zu verstärken. Dies bedeutet,
daß, da weiterhin ein geringer Abstand zwischen den inneren Enden der beiden Teile
des topfförmigen Federgehäuses vorhanden ist, weder eine direkte Übertragung eines
verstärkenden Abdichtdruckes noch eine Selbstrückstellung der Membran mit guten
Abdichteigenschaften ohne eine Vielzahl von Bestandteilen einschließlich einer Feder
erreicht werden kann.
-
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine leckdichte
Doppelmembran-Dichtvorrichtung vorzuschlagen, die die oben genannten Nachteile des Standes
der Technik überwindet, und welche insbesondere ein selbstrückstellendes
Ventilelement unter Verwendung von Membranen mit hervorragenden
Abdichteigenschaften zur Verfügung stellt.
-
Diese Aufgabe wird durch eine leckdichte Doppelmembran-Dichtvorrichtung des
Typs, der zum Beispiel in der GB-A-2,202, 133 oder der DE-U-86 20 253.7
offenbart ist und der die Merkmale zeigt, wie sie im kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 angegeben werden, gelöst.
-
Die Tatsache, daß die axialen Dichtansätze beider in der leckdichten Vorrichtung der
Erfindung montierten Membranen sich permanent gegen die Öffnungen der
Austragskanäle stutzen, wenn das Ansaug- und Austragslaufrad nicht in Betrieb ist,
verhindert, daß die Reinigungsflüssigkeit durch einen einfachen Höhenunterschied
vom zusätzlichen Reservoir zu den Flüssigkeits-Sprühdüsen für die entsprechenden
Oberflächen strömt.
-
Ferner hängt die Wirkung der durch das Ansaug- und Austragslaufrad gepumpten
Reinigungsflüssigkeit auf die Membranen der Vorrichtung von der Drehrichtung des
Laufrades ab. Wenn das Ansaug- und Austragslaufrad in einer Richtung rotiert, wird
die Reinigungsflüssigkeit in eine der beiden Halbkammern gezwungen, die durch die
Membranen der erfindungsgemäßen Vorrichtung definiert werden, was die
entsprechende Membran dazu veranlaßt, die jeweilige Reinigungsflüssigkeits-
Austragsöffnung durch elastische Verformung von dem axialen Dichtansatz zu
befreien, der auf der konvexen Oberflächenseite der Membran ausgebildet ist, so daß
die Reinigungsflüssigkeit durch den entsprechenden Auslaßkanal fließen kann.
Gleichzeitig fährt die andere Membran fort, mittels ihres axialen Dichtansatzes
gegen die entsprechende Austragsöffnung zu drücken, wobei die Dichtwirkung durch
die elastische Verformung der unter dem Druck der Reinigungsflüssigkeit stehenden
Membran verstärkt wird. Wenn das Ansaug- und Austragslaufrad aufhört zu arbeiten
und so die Flüssigkeit aufhört, auf die Membran zu wirken, nimmt letztere elastisch
ihre Ausgangsposition wieder ein, wobei sie die Austragsöffnung abdichtet. Die
Drehung des Ansaug- und Austragslaufrades in der entgegengesetzten Richtung zu
der oben beschriebenen bewirkt eine symmetrische Tätigkeit der Vorrichtung, die
zu denselben Resultaten führt, jedoch bezogen auf die andere Membran und den
entsprechenden Austragskanal.
-
Auf diese Weise hat der Betrieb des Ansaug- und Austragslaufrades keinen Effekt
auf die in dem Austragskanal enthaltene Reinigungsflüssigkeit, der noch durch die
entsprechende Membran abgesperrt wird, wodurch verhindert wird, daß
Reinigungsflüssigkeit auf Oberflächen gepumpt wird, die nicht durch den Benutzer ausgewählt
wurden.
-
Gemäß durchgeführten Versuchen ist die Ausführungsform, die gemäß den neuen
oben beschriebenen Merkmalen konstruiert wurde, voll befriedigend, hat aber den
Nachteil einer begrenzten Lebenszeit, was negativ sein kann, wenn zu erwarten ist,
daß die Windschutzscheiben-Waschanlagenvorrichtung einer intensiven
durchgehenden Verwendung in Hinsicht auf die Umweltbedingungen der Orte, wo das
Fahrzeug verwendet wird, unterzogen wird. Wenn die Membranen der Vorrichtung
ungefähr 3.000 oder 4.000 Arbeitszyklen erreichen, kann der Elastizitätsverlust des
Materials, aus dem die Membranen ausgebildet sind, tatsächlich eine korrekte
Funktion der Vorrichtung verhindern. Diese Verschlechterung wird hervorgerufen
durch die Verwendung eines der Materialien für die Membranen, die unter den
derzeit bekannten am geeignetsten angesehen werden, wie zum Beispiel unter
anderem: Silicongummi; NBR (Butadien-nitril-acrylgummi); und EPDM
(Ethylenpropylen-dienterpolymer)-Gummi.
-
Um diese Beschränkung im Betrieb zu überwinden, betrifft die Erfindung ebenfalls
Ausführungsformen, die speziell entworfen wurden, um eine lange durchschnittliche
Lebensdauer für die beiden Membranen der Vorrichtung sicherzustellen.
-
Folglich umfaßt die Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
Einrichtungen zur Kompensation des Elastizitätsverlustes der beiden Membranen der
Vorrichtung. Solche Kompensationseinrichtungen werden durch Druckansätze von
vorzugsweise im wesentlichen zylindrischer Form gebildet, welche, koaxial relativ
zu den axialen Dichtansätzen der konvexen Oberflächenseiten angeordnet,
symmetrisch mit den konkaven Oberflächenseiten beider Membranen ausgebildet
sind. An ihren freien Enden sind solche Druckansätze voneinander getrennt, so daß,
wenn Reinigungsflüssigkeit durch das Ansaug- und Austragslaufrad in einer Richtung
oder der anderen gepumpt wird, die elastische Verformung oder der Öffnungshub der
entsprechenden Membran während der Öffnung der zugeordneten Austragsöffnung
durch den Druckansatz der gegenüberliegenden anderen Membran begrenzt wird
und, wenn das Ansaug- und Austragslaufrad gestoppt wird, die elastische
Verformung oder der Verschlußhub der Membran, die die Austragsöffnung absperrt,
durch die Wirkung zusätzlicher Rückstellmittel verstärkt wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist die zusätzliche Rückstelleinrichtung an den
axialen Dichtansätzen der konvexen Oberflächenseiten beider Membranen jeweils
große axiale Ausnehmungen auf.
-
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist die zusätzliche Rückstelleinrichtung
einen O-Ring auf, der in der zwischenliegenden Zentralkammer der Richtkammer
zwischen den Innenkanten der beiden Membranen angeordnet ist. Der O-Ring ist mit
Durchgangslöchern versehen, welche durch entsprechende Löcher, die zu dem
Zweck im Pumpenkörperbauteil vorgesehen sind, als ein Einlaß für den
atmosphärischen Druck zu dienen, welche eine direkte Verbindung zwischen der
zwischenhegenden Zentralkammer und der Umgebung herstellen.
-
Es ist offensichtlich, daß die Bereitstellung der beschriebenen
Kompensationseinrichtungen für den Elastizitätsverlust den eigentlichen Betriebsmodus der leckdichten
Dichtvorrichtung gemäß der Erfindung nicht verändert.
-
Tatsächlich wird das Anlaufen des Einlaß- und Austragslaufrades und der daraus
folgende Druck der Reinigungsflüssigkeit die elastische Verformung oder den
Öffnungshub einer oder der anderen der beiden Membranen der leckdichten
Dichtvorrichtung bewirken, wodurch die entsprechende Austragsöffnung freigelegt
wird, durch welche die Reinigungsflüssigkeit frei strömen wird. Die elastische
Verformung oder der Öffnungshub sind durch die Druckansätze der
gegenüberliegenden anderen Membran begrenzt, wodurch die elastische Deformation geringer
ist als die elastische Deformation, die in der Abwesenheit von
Kompensationseinrichtungen bewirkt wird, und folglich wird das Material, aus dem die Membran
besteht, einer geringeren Ermüdung unterzogen.
-
Auf diese Weise stellt die oben beschriebene
Elastizitätsverlust-Kompensationseinrichtung Membranen mit einer durchschnittlichen Lebensdauer zur Verfügung,
welche sehr viel länger ist als die durchschnittliche Lebensdauer, die mit solchen
Membranen erreicht wird, wenn keine Kompensationseinrichtungen verwendet
werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Die leckdichte Doppelmembran-Dichtvorrichtung für elektrische
Windschutzscheiben-Waschanlagenpumpen gemäß der Erfindung wird in den Zeichenblättern
der vorliegenden Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen zeigen:
-
Figur 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung;
-
Figur 2 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform der Vorrichtung gemäß
der Erfindung, die in Figur 1 gezeigt ist, welche die Einwirkung der
Reinigungsflüssigkeit auf eine Membran der Vorrichtung zeigt;
-
Figur 3 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der
Vorrichtung gemäß der Erfindung;
-
Figur 4 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform der Vorrichtung gemäß
der Erfindung, die in Figur 3 gezeigt ist, welche die Einwirkung der
Reinigungsflüssigkeit auf eine Membran der Vorrichtung darstellt;
-
Figur 5 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der
Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei
Kompensationseinrichtungen eingegliedert sind;
-
Figur 6 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform der Vorrichtung gemäß
der Erfindung, die in Figur 5 gezeigt ist, welche die Einwirkung der
Reinigungsflüssigkeit auf eine Membran der Vorrichtung darstellt;
-
Figur 7 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der
Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei
Kompensationseinrichtungen eingegliedert sind; und
-
Figur 8 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform der Vorrichtung gemäß
der Erfindung, die in Figur 7 gezeig ist, welche die Einwirkung der
Reinigungsflüssigkeit auf eine Membran der Vorrichtung darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsform
-
Die Figuren 1 und 2 und die Figuren 3 und 4 zeigen, wie oben bemerkt, jeweils
Ausführungsformen der leckdichten Doppelmembran-Dichtvorrichtung für
elektrische Windschutzscheiben-Waschanlagenpumpen gemäß der Erfindung. Bei
beiden Ausführungsformen umfaßt die leckdichte Dichtvorrichtung gemäß der
Erfindung eine Richtkammer CD und zwei Membranen, welche miteinander
identisch sind, und zur Unterscheidung als M1 und M2 in den Figuren 1 bis 4
bezeichnet werden.
-
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Richtkammer CD, wobei die
Ausführungsform den Fällen entspricht, in denen die Membranen M1 und M2
vertikal arbeiten.
-
Diei Figuren 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform der Richtkammer CD
in welcher die Ausführungsform den Fällen entspricht, in welchen die Membranen
M1 und M2 horizontal arbeiten.
-
Beide Ausführungsformen der Richtkammer CD der Vorrichtung der Erfindung sind
mit äquivalenten Elementen versehen, welche, zum Zweck einer klareren
Erläuterung, sowohl in der Beschreibung als auch in den Zeichenblättern mit denselben
Bezugszeichen identifiziert werden, wobei die Elemente der Ausführungsform der
Richtkammer CD, die in den Figuren 3 und 4 gezeigt sind, durch den (') als
Bezeichung unterschieden werden.
-
Die Figuren 1 und 2 zeigen, wie die Richtkammer CD im Inneren eines der beiden
Enden des Pumpenkörpers CB ausgebildet sind, welcher in diesen Figuren zum Teil
gezeigt worden ist. Die Richtkammer CD ist mittels der Einlaßkeile 1 und 2 mit der
Pumpkammer 3 verbunden, die das Pumpen-Ansaug- und Austragslaufrad enthält,
welches, zum klareren Verständnis der Beschreibung, nicht in den Zeichnungen
gezeigt worden ist.
-
Die Kanäle 1 und 2 liegen tangential zur Pumpkammer 3 und, in dieser in den
Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform, sind sie auf derselben Seite der
Richtkammer CD angeordnet, wo sie jeweilige Einlaßöffnungen 1a und 2a ausbilden.
-
Die durch das Ansaug- und Austragslaufrad gepumpte Reinigungsflüssigkeit kann
durch die Kanäle 1 und 2 strömen. Bei einer der Drehrichtungen des Laufrades wird
die Reinigungsflüssigkeit durch einen der Kanäle 1 oder 2 gedrängt werden, und bei
der entgegengesetzten Drehrichtung des Laufrades wird die Reinigungsflüssigkeit
durch den anderen Kanal gedrängt werden.
-
Auf diese Weise kann die durch das Ansaug- und Austragslaufrad gepumpte
Reinigungsflüssigkeit in die Richtkammer CD durch eine der Einlaßöffnungen 1a
oder 2a eintreten, aber niemals durch beide zur selben Zeit.
-
Bei dieser Ausführungsform, wie sie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, ist der
Pumpkörper CB mit den Austragskanälen 3 und 4 ausgebildet, welche längs
ausgerichtet sind. Die Austragskanäle 3 und 4 sind längs über ungefähr denselben
Abstand in die Richtkammer CD hinein durch die röhrenförmigen Abschnitte
verlängert, die mit 3p und 4p markiert sind, wobei deren jeweiligen Enden
entsprechende Austragsöffnungen 3a und 4a definieren.
-
Die Austragsöffnungen 3a und 4a, welche, wie in den Figuren ersichtlich ist,
einander gegenüberliegen, liegen mit ihrer Vorderkante rechtwinklig zur Längsachse
der Austragskanäle 3, 4.
-
Die Figuren 1 und 2 zeigen, wie die Anordnung der Einlaßkanäle 1a und 2a und der
Austragsöffnungen 3a und 4a im Mittelteil der Richtkammer CD eine Zentralkammer
CC definieren, in welcher die Membran M1 und M2 dieser Ausführungsform der
Vorrichtung gemäß der Erfindung angeordnet sind.
-
Der röhrenförmige Abschnitt 3p des Austragskanals 3 und der röhrenförmige
Abschnitt 4p des Austragskanals 4 sind in der Richtkammer CD konzentrisch, wobei
die röhrenförmigen Verlängerungen 5 und 6 am Pumpenkörper CB ausgebildet sind
und als Strukturverstärkung für den Pumpenkörper CB dienen.
-
Gemäß der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsform der Richtkammer
CD ist die Kammer CD ebenfalls an einem der Enden des Pumpkörpers CB'
ausgebildet, welcher zum Teil in den Figuren gezeigt worden ist. Die Richtkammer
CD ist mit der Kammer verbunden, die das Ansaug- und Austragslaufrad enthält,
welches in den Figuren 3 und 4 aus den oben angegebenen Gründen nicht gezeigt
worden ist, wobei die Einlaßkanäle 1' und 2' in der Richtkammer CD auf ihren
einander entgegengesetzten oberen und unteren Seiten ausgebildet sind.
-
Wie bei der Ausführungsform der Richtkammer CD, die in den Figuren 1 und 2
gezeigt ist, kann die Reinigungsflüssigkeit, die durch das Ansaug- und
Austragslaufrad gepumpt wird, durch die Kanäle 1' und 2' strömen. Abhängig von der
Drehrichtung des Laufrades wird die Reinigungsflüssigkeit durch den einen oder den
anderen der Kanäle gepumpt werden, aber niemals durch beide gleichzeitig.
-
Bei dieser Ausführungsform der Richtkammer CD, die in den Figuren 3 und 4
gezeigt ist, sind die Austragskanäle 3' und 4', die im Pumpenkörper CB' ausgebildet
sind, mit jeweiligen Austragsöffnungen 3a' und 4a' versehen, welche einander
gegenüberliegen und längs ausgerichtet sind.
-
Die Figuren 3 und 4 zeigen, wie die Einlaßkanäle 1' und 2' und die
Austragsöffnungen 3a' und 4a' so angeordnet sind, daß sie im Mittelabschnitt der Richtkammer
CD die Zentralkammer CC' bilden, in welcher die Membranen M1 und M2 dieser
Ausführungsform der Vorrichtung gemaß der Erfindung angeordnet sind.
-
Gemaß der Ausführungsform der Richtkammer CD, die in den Figuren 1 und 2
gezeigt ist, folgt die durch das Ansaug- und Austragslaufrad gepumpte
Reinigungsflüssigkeit für eine der Drehrichtungen des Laufrades dem Weg, der durch den
Einlaßkanal 1, der Kammer CD und dem Austragskanal 4 bestimmt ist und, für die
andere Drehrichtung des Laufrades, dem Weg, der durch den Einlaßkanal 2, die
Kammer CD und den Austragskanal 3 bestimmt ist.
-
Gemaß der Ausführungsform der Richtkammer CD, die in den Figuren 3 und 4
gezeigt ist, folgt die durch das Ansaug- und Austragslaufrad gepumpte
Reinigungsflüssigkeit für eine der Drehrichtungen des Laufrades der Bahn, die durch den
Einlaßkanal 1', die Kammer CD und den Austragskanal 4' bestimmt ist, und, für die
andere Drehrichtung des Laufrades, der Bahn, die durch den Einlaßkanal 2' die
Kammer CD und den Austragskanal 3' bestimmt ist.
-
Die oben beschriebene Tätigkeit der Richtkammer CD ist bekannt und die Kammer
CD kann jede für die erwachsenden Anforderungen geeignete Form bei jeder
besonderen Anwendung der leckdichten Abdichtvorrichtung gemäß der Erfindung
annehmen.
-
Jede der Membranen M1 und M2 der beiden Ausführungsformen der leckdichten
Dichtvorrichtung gemäß der Erfindung, die in den Figuren 1 und 2 und 3 und 4
gezeigt ist, ist jeweils im wesentlichen zylindrisch. Die beiden läängsenden sind mit
jeweiligen Aussparungen ausgebildet, die an einem Ende eine konvexe Oberfläche
7 und am anderen Ende eine konkave Oberfläche 9 definieren.
-
Die konvexe Oberfläche 7 der Membranen M1 und M2 ist mit einem axialen
Dichtansatz 9 ausgebildet, welcher zylindrisch und funktionell dimensioniert ist, um
mit den Austragsöffnungen 3a und 4a in der Ausführungsform, die in den Figuren
1 und 2 dargestellt ist, und mit den Austragsöffnungen 3a' und 4a' in der
Ausführungsform, die in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist, zusammenzupassen.
-
Bei der Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die in den Figuren
1 und 2 gezeigt ist, sind die Membranen M1 und M2 in der Zentralkammer CC so
angeordnet, daß ihre konkaven Oberflächen einander gegenüber längs ausgerichtet
sind und ihre jeweiligen axialen Dichtansätze 9 sich elastisch permanent gegen die
jeweiligen Austragsöffnungen 3a und 4a stützen, wie in Figur 1 gezeigt ist.
-
Der äußere Schlitz 10, der in der Zentralkammer CC ausgebildet ist, nimmt beide
Membranen M1 und M2 teilweise auf und hält sie, so daß diese zwei Halbkammern
SC1 und SC2 definieren, welche nicht miteinander durch die Richtkammer CD in
Fluidverbindung stehen, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist;
-
Bei der Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die in den Figuren
3 und 4 gezeigt ist, sind die Membranen M1 und M2, auf eine gleichartige Weise,
wie sie oben für die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausführungsform beschrieben
wurde, in der Zentralkammer CC' so angeordnet, daß ihre jeweiligen konkaven
Oberflächen 8 einander gegenüberliegend längs ausgerichtet sind und ihre axialen
Dichtansätze 9 sich elastisch permanent gegen die jeweiligen Austragsöffnungen 3a'
und 4a stützen, wie im Detail in Figur 3 gezeigt ist.
-
Die Zentralkammer CC' ist mit dem äußeren Schlitz 10' ausgebildet, welcher beide
Membranen M1 und M2 teilweise aufnimmt und hält, so daß diese zwei
Halbkammern SC1' und SC2' definieren, welche nicht miteinander durch die Richtkammer
CD in Fluid-Verbindung stehen, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist.
-
Der Betrieb der Ausführungsform der leckdichten Dichtvorrichtung der Erfindung
gemäß den Figuren 1 und 2 läuft wie folgt ab:
-
- Figur 1 zeigt, wie die axialen Dichtansätze 9 der Membranen M1 und M2
sich jeweils elastisch gegen die Austragsöffnungen 3a und 4a abstützen, wenn das
Ansaug- und Austragslaufrad angehalten wird. Auf diese Weise ist es für die im
zusätzlichen Flüssigkeitsreservoir enthaltene Reinigungsflüssigkeit unmöglich,
einfach durch einen Höhenniveauunterschied zu den Austragskanälen 3 und 4 zu
strömen, da dies durch die Membranen M1 und M2 verhindert wird, die die
Austragsöffnungen 3a und 4a absperren;
-
- die Figur 2 zeigt, wie die durch das Ansaug- und Austragslaufrad in einer
Drehrichtung in Richtung der Halbkammer SC2 gepumpte Reinigungsflüssigkeit auf
die Membran M2 wirkt, wobei diese Wirkung die Membran M2 so verformt, daß
die Reinigungsflüssigkeit durch die Austragsöffnung 4a und den Kanal 4 entlang zu
den entsprechenden Verwendungspunkten strömen kann;
-
- gleichzeitig drückt die elastische Verformung der Membran M2 die Membran
M1 zusammen, so daß die letztere eine verbesserte Dichtwirkung auf die
Austragsöffnung 3a hat. Auf diese Weise wird die in dem Kanal 3 enthaltene
Reinigungsflüssigkeit keinerlei Druck unterworfen, der durch die Betätigung des Laufrades
verursacht wird, wodurch das unkontrollierte Austreten von Reinigungsflüssigkeit
auf Oberflächen, welche nicht durch den Verwender zur Reinigung ausgewählt
wurden, vermieden wird;
-
- wenn das Ansaug- und Austragslaufrad aufhört sich zu drehen und folglich
die Wirkung der Reinigungsflüssigkeit auf die Membran M2 aufhört, nimmt letztere
ihre in Figur 1 gezeigte Stellung elastisch wieder ein, wobei der Anfangszustand der
Vorrichtung wieder hergestellt wird;
-
- die Drehung des Ansaug- und Austragslaufrades in der zur oben
beschriebenen entgegengesetzten Richtung bewirkt eine symmetrische Tätigkeit der
leckdichten Dichtvorrichtung, d.h. in diesem Fall wird es die Membran M1 sein,
welche der Einwirkung der durch das Laufrad gepumpten Reinigungsflüssigkeit
unterzogen wird, so daß die Flüssigkeit die Richtkammer CD durch den
Austragskanal 3 verlassen wird und die Membran M2 zusammengedrückt werden wird, um
so die Dichtwirkung daraufliegender Öffnung 4a des Austragskanals 4 zu steigern.
Wenn das Laufrad aufhört sich zu drehen, wird die Membran M1 elastisch zur in
Figur 1 gezeigten Position zurückkehren.
-
Die Tätigkeit der Ausführungsform der leckdichten Dichtvorrichtung der Erfindung
gemäß den Figuren 3 und 4, bei welcher die Membranen M1 und M2 horizontal
arbeiten, läuft wie folgt ab:
-
- Die Figur 3 zeigt die durch die Membranen M1 und M2 eingenommene
Position, wenn das Ansaug- und Austragslaufrad angehalten ist. In dieser Position
sperren die axialen Dichtansätze 9 der Membranen M1 und M2 jeweils die
Austragsöffnungen 3a' und 4a' ab;
-
- desweiteren zeigt Figur 4, wie, wenn das Ansaug- und Austragslaufrad sich
in einer seiner Drehrichtung dreht, das Einfließen der Reinigungsflüssigkeit durch
den Kanal 1' in die Halbkammer SC2' eine elastische Verformung der Membran M2
hervorruft und folglich die Reinigungsflüssigkeit durch den Austragskanal 4' zu den
entsprechenden Verwendungspunkten strömt;
-
- wenn das Ansaug- und Austragslaufrad anhält, nimmt die Membran M2 die
in Figur 3 gezeigte Position elastisch wieder ein;
-
- die Drehung des Ansaug- und Austragslauftades in der entgegengesetzten
Richtung zu der oben beschriebenen, bewirkt eine symmetrische Tätigkeit der
leckdichten Dichtvorrichtung, d.h. das Einfließen der Reinigungsflüssigkeit in die
Halbkammer SC1' wird die elastische Verformung der Membran M1 bewirken und
folglich wird die Reinigungsflüssigkeit durch den Austragskanal 3' fließen und die
Membran M2 wird zusammengedrückt werden, um so ihre Dichtwirkung gegen die
Austragsöffnung 4a zu verstärken, und wenn das Ansaug- und Austragslaufrad
aufhört sich zu drehen, wird die Membran M1 elastisch die in Figur 3 gezeigte
Position wieder einnehmen.
-
Wie oben beschrieben, zeigen die Figuren 5 bis 8 andere Ausführungsformen der
leckdichten Doppelmembran-Dichtvorrichtung für elektrische Windschutzscheiben-
Waschanlagenpumpen gemaß der Erfindung, welche, in Ergänzung der
Ausführungsformen der Vorrichtung der Erfindung, die in den Figuren 1 bis 4 gezeigt
sind, Kompensationseinrichtungen für den Elastizitätsverlust der beiden Membran-
Bestandteile eingliedern.
-
Bei der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen der leckdichten
Dichtvorrichtung der Erfindung, die in den Figuren 5 bis 8 gezeigt sind, sind diese
Vorrichtungen auf die Ausführungsform der Richtkammer CD angewendet, die als
Beispiel in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Diese Ausführungsform der
Richtkammer CD entspricht den Fällen, in welchen die beiden Membran-Bestandteile der
Vorrichtung der Erfindung in einer vertikalen Position arbeiten. Logischerweise sind
die Ausführungsformen der Vorrichtung der Erfindung, die in den Figuren 5 bis 8
gezeigt sind, gleichermaßen ohne einen Verlust bei der Betriebsfähigkeit auf die
Fälle anwendbar, bei welchen die Membran-Bestandteile der Vorrichtung gemäß der
Erfindung horizontal arbeiten, d.h. in den Richtkammern CD, wie zum Beispiel
derjenigen, die als Ausführungsform detailliert in den Figuren 3 und 4 gezeigt sind.
-
Die Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung, die in den Figuren 1 und 2
gezeigt ist, und die Ausführungsformen der Vorrichtung, die in den Figuren 5 bis
8 gezeigt sind, sind mit gleichwirkenden Einrichtungen versehen, wodurch, zum
Zweck des klareren Verständnisses, sowohl in der folgenden Beschreibung als auch
in den Figuren 5 bis 8, solche gleichwirkenden Einrichtungen dieselben
Bezugszeichen tragen werden. Sogar wenn Unterschiede in der Struktur oder Form, die die
Erfindung nicht beeinflussen, zu würdigen sind, werden dieselben Bezugszeichen
beibehalten.
-
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform der leckdichten
Dichtvorrichtung der Erfindung, bei welcher, ebenso wie bei den vorhergehenden
Ausführungsformen beschrieben, die beiden vertikalen Membran-Bestandteile, die
als M5 und M6 bezeichnet werden, in der Zentralzwischenkammer CC der
Richtkammer CD des unteren Endes des Pumpenkörpers CB aufgenommen werden.
-
Gemäß dieser weiteren Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung, die in den
Figuren 5 und 6 gezeigt ist, umfaßt die Elastizitätsverlust-Kompensationseinrichtung
die beiden Druckansätze 17, welche jeweils und symmetrisch auf den konkaven
Oberflächenseiten 18 der Membranen M5 und M6 ausgebildet sind und zwei große
axiale Aussparungen 19, welche jeweils auf den axialen Dichtansätzen 20 der
konvexen Oberflächenseiten 21 der Membranen M5 und M6 ausgebildet sind.
-
Wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt, sind die Druckansätze 17 im wesentlichen
zylindrisch in ihrer Form und sind koaxial relativ zu den axialen Dichtansätzen 20
angeordnet, die auf den konvexen Oberflächenseiten 21 der beiden Membranen M5
und M6 ausgebildet sind.
-
Die großen axialen Aussparungen 19, die an den axialen Dichtansätzen 20 der
Membranen M5 und M6 ausgebildet sind, sind im wesentlichen von
kegelstumpfartiger Form und die kleineren Enten liegen jeweils den Reinigungsflüssigkeits-
Austragsöffnungen 4a und 3a gegenüber.
-
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der leckdichten
Dichtvorrichtung der Erfindung, bei welcher, wie es für die vorhergehenden
Ausführungsformen beschrieben worden ist, die beiden Membran-Bestandteile
davon, welche als M7 und M8 bezeichnet werden, in der zwischenliegenden
Zentralkammer CC der Richtkammer CD an dem unteren Ende des Pumpkörpers CB
aufgenommen werden.
-
Gemäß dieser weiteren Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung, die in den
Figuren 7 und 8 gezeigt ist, umfaßt die Elastizitätsverlust-Kompensationseinrichtung
die beiden Druckansätze 22, welche jeweils und symmetrisch auf den konkaven
Oberflächenseiten 23 der Membranen M7 und M8 ausgebildet sind, und dem O-Ring
24, der zwischen den Innenkanten der beiden Membranen M7 und M8 angeordnet
ist.
-
Wie in den Figuren 7 und 8 gezeigt, sind die Druckansätze 22 im wesentlichen
zylindrisch und sind koaxial relativ zu den axialen Dichtansätzen 25 angeordnet,
welche auf den konvexen Oberflächenseiten 26 der beiden Membranen M7 und M8
ausgebildet sind.
-
Bei dieser Ausführungsform wird der O-Ring 24 direkt durch die Innenkanten der
Membranen M7 und M8 zusammengedrückt, obwohl er logischerweise jede andere
Zwischenposition zwischen den beiden Membranen M7 und M8 einnehmen kann,
ohne daß dies seine Wirksamkeit beeinflußt.
-
Die Figuren 9 und 10 zeigen, daß der O-Ring 24 zwei radiale Durchgangslöcher 27
hat, welche durch entsprechende Durchgangslöcher 28, die im unteren Ende des
-
Pumpenkörpers CB ausgebildet sind, als Verbindung mit der Atmosphäre dienen,
wobei sie eine direkte Verbindung zwischen der zentralen Zwischenkammer CC und
der Umgebung herstellen.
-
Die Ausführungsform der leckdichten Dichtvorrichtung der Erfindung, wie sie in den
Figuren 5 und 6 gezeigt ist, wird im folgenden beschrieben:
-
- Die Figur 5 zeigt, wie, wenn das Ansaug- und Austragslaufrad angehalten
wird, die axialen Dichtansätze 22 die Reinigungsflüssigkeits-Austragsöffnungen 4a
und 4b jeweils absperren, und zwar durch die Elastizitätswirkung der Membranen
M5 und M6
-
- die Figur 6 zeigt die durch die von dem Ansaug- und Austragslaufrad in einer
Drehrichtung in die Halbkammer SC2 gepumpte Reinigungsflüssigkeit ausgeübte
Einwirkung auf die Membran M5. Diese Einwirkung besteht aus einer elastischen
Verformung oder einem Öffnungshub der Membran M5, der die Austragsöffnung 4a
freilegt, wobei die Reinigungsflüssigkeit durch diese und durch den Kanal 4 zu den
Verwendungspunkten gelenkt wird und der Öffnungshub der Membran M5 durch den
Druckansatz 17 der Membran M6 begrenzt wird;
-
- das Vorhandensein der axialen Aussparungen 19 verleiht den axialen
Dichtansätzen 20 der Membranen M5 und M6 eine halbgelenkige Struktur, mit einer
Tendenz, sich in ihren schwächeren Bereichen durchzubiegen, wenn sie äußeren
Einwirkungen unterzogen wird, wie zum Beispiel der Verformung, die durch die
Einwirkung der Reinigungsflüssigkeit hervorgerufen wird, und es ist präzise, die
Tendenz zur Wiedereinnahme der Position geringsten Widerstandes, die wirksam bei
der Rückstellung der Dichtposition der Membran helfen wird, wenn die
Reinigungsflüssigkeit aufhört zu strömen und, deshalb der Druck gegen die Membran entlastet
wird;
-
- wenn das Ansaug- und Austragslaufrad anhält und der Druck der Reinigungs
flüssigkeit gegen die konvexe Oberfläche 21 der Membran M5 freigesetzt wird,
nimmt die letztere elastisch ihre in Figur 5 dargestellte Anfangsposition wieder ein.
Die elastische Rückstellung oder der Verschlußhub wird durch die Einwirkung der
axialen kegelstumpfförmigen Aussparung 19 verstärkt, die auf dem Dichtansatz 20
der Membran M5 ausgebildet ist;
-
- die Drehung des Ansaug- und Austragslaufrades in der entgegengesetzten
Richtung zur oben Beschriebenen bewirkt eine symmetrische Tätigkeit der
leckdichten Dichtvorrichtung, d.h. zusammengefaßt, der Öffnungshub der Membran
M6 wird durch den Druckansatz 17 der Membran M5 beschränkt und die
Verschlußwirkung auf die Austragsmündung 3a wird durch die axiale
kegelstumpfförmige Aussparung 19 verstärkt, die an dem axialen Dichtansatz 20 der Membran
M6 ausgebildet ist.
-
Die Tätigkeit der Ausführungsform der leckdichten Dichtvorrichtung der Erfindung,
die in den Figuren 7 und 8 gezeigt ist, läuft wie folgt ab:
-
- Die Figur 7 zeigt, wie die axialen Dichtansätze 25 der Membranen M7 und
M8 jeweils die Austragsöffnungen 4a und 3a durch ihre eigene Elastizitätswirkung
absperren, wenn das Ansaug- und Austragslaufrad angehalten wird;
-
- die Figur 9 zeigt die Einwirkung, die durch die Reinigungsflüssigkeit, welche
durch das Ansaug- und Austragslaufrad in einer Drehrichtung in die Halbkammer
SC2 gepumpt wird, auf die Membran M7 ausgeübt wird. Diese Einwirkung besteht
aus einer elastischen Verformung oder dem Öffnungshub der Membran M7, der die
Austragsöffnung 4a freilegt, wobei die Reinigungsflüssigkeit durch diese und durch
den Kanal 4 zu den Verwendungspunkten gelenkt wird und aus der teilweisen
Entfernung der Luft, die in der zentralen Zwischenkammer CC enthalten ist, in die
Umgebung durch die Durchgangslöcher 27 und 28 des O-Rings 24 und aus dem
Pumpenkörper CB, jeweils, wobei der Öffnungshub der Membran M7 durch den
Druckansatz 22 der Membran M8 begrenzt wird;
-
- wenn das Ansaug- und Austragslaufrad anhält und der Druck der
Reinigungsflüssigkeit gegen die konvexe Oberfläche 26 der Membran M7 vermindert wird,
nimmt die letztere ihre in Figur 7 gezeigte Anfangsposition elastisch wieder ein. Die
elastische Rückstellung oder der Verschlußhub wird durch den Eintritt von Luft in
die zentrale Zwischenkammer CC durch die Durchgangslöcher 27 und 28 verstärkt,
bewirkt durch die zusammenpressende Einwirkung der elastischen Rückstellung der
Membran M7;
-
- die Drehung des Ansaug- und Austragslaufrades in der entgegengesetzten
Richtung zur oben beschriebenen bewirkt eine symmetrische Tätigkeit der
leckdichten Dichtvorrichtung, d.h. zusammenfassend, der Öffnungshub der Membran
M8 wird durch den Druckansatz 22 der Membran M7 begrenzt und die
Verschlußwirkung auf die Austragsöffnung 3a wird ebenfalls mittels der
zusammendrückenden Wirkung der Membran M8 verstärkt.
-
Gemäß den durchgeführten Tests erreicht die Anzahl der Arbeitszyklen der
Membranen M1 und M2 ohne einen Verlust bei der Betriebsfähigkeit wie oben
erwähnt, ungefähr 3.000 bei den Ausführungsformen der leckdichten
Dichtvorrichtung der Erfindung, die in den Figuren 1 bis 4 gezeigt sind, d.h. die
Ausführungsformen der Vorrichtungen, bei welchen die Membranen M1 und M2 keine
Elastizitätsverlust-Kompensationseinrichtungen haben.
-
Andererseits ist bei Tests, die mit den Ausführungsformen der leckdichten
Dichtvorrichtung der Erfindung, wie sie beispielhaft in den Figuren 5 bis 8 gezeigt
sind, d.h. den Ausführungsformen der leckdichten Dichtvorrichtung, bei welchen die
Membran-Bestandteile Elastizitätsverlust-Kompensationseinrichtungen aufweisen, die
Anzahl der Arbeitszyklen, die die Membranen erreichen, bei jeder der
Ausführungsformen ohne einen Verlust der Betriebsfähigkeit der Vorrichtung mindestens 30.000,
wobei dieses Resultat demjenigen von 3.000 Arbeitszyklen weit überlegen ist, das
durch die Membranen M1 und M2 der Ausführungsformen der in den Figuren 1 bis
4 gezeigten leckdichten Dichtvorrichtungen erreicht wird, welche keine
Elastizitätsverlust-Kompensationseinrichtungen haben.