DE2905436A1

DE2905436A1 - Membranpumpe

Info

Publication number: DE2905436A1
Application number: DE19792905436
Authority: DE
Inventors: Mikiji Ito; Shojiro Nagano; Naohiro Naganuma
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1978-02-14
Filing date: 1979-02-13
Publication date: 1980-01-03
Also published as: FR2417024B1; GB2014246A; GB2014246B; US4286932A; FR2417024A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Membranpumpe, und insbesondere auf eine Membranpumpe die zur Versorgung von Brennkraftmaschinen mit Sekundärluft geeignet ist.

Es ist eine Membranpumpe bekannt, bei der die Bewegung einer exzentrischen Nocke einer Brennkraftmaschine mittels eines Hebels in eine hin- und hergehende Bewegung umgewandelt wird, die ihrerseits über einen Stößel zu einer Membran der Membranpumpe übertragen wird. Es ist bekannt, eine solche Membranpumpe als Kraftstoffpumpe oder Absaugpumpe zu benutzen. Bei einer solchen Membranpumpe wird der Hebel an seinem einen Ende von einer Feder gegen die exzentrische Nocke gedrückt und ist der Hebel an seinem anderen Ende mit dem Stös-

Deutsche Bank !München) Kto 51/61070

909881/0669

Dresdner Bank (München! Kto 3939844

Postscheck (München) Kto 670-43-804

- 9 - B ?i462"

sei so verbunden, daß der Hebel auf den Stößel in einer Richtung eine Kraft ausübt, durch die der Stößel entweder nach oben oder nach unten gedrückt wird, wobei die Membran mittels der Feder in ihre Ausgangslage zurückgebracht wird. Wenn eine solche Membranpumpe als Kraftstoffpumpe benutzt wird, wird die Membran von der Feder während des Lieferhubes so betätigt, daß eine geringe Kraftstoffmenge mit einem vorgegebenen Lieferdruck von 0,2 bis 0,3 kp/cm² abgegeben wird. Wenn eine solche Membranpumpe als Luftpumpe zur Versorgung der Brennkraftmaschine mit Sekundärluft benutzt wird, muß die Rückstellfeder für die Membran bei einer einfachwirkenden Membranpumpe eine so hohe Stellkraft haben, daß die Membranpumpe einen Lieferdruck von 0,5 bis 0,6 kp/cm² erzeugt und eine Liefermenge abgibt, die zehn mal so groß wie die Liefermenge der Kraftstoffpumpe ist. Die Kraft, die zum Antrieb des Hebels erforderlich ist, damit dieser den direkt mit der Membran verbundenen Stößel drückt oder zieht, ist gleich oder höher als die Kraft aufgrund des Lieferdrucks zuzüglich der Stellkraft der Rückstellfeder und zuzüglich von Kräften aufgrund von Massenträgheit. Die zum Antrieb des Hebels benötigte Kraft ist somit intermittierend und verhältnismäßig groß, so daß sie eine starke Belastung der Brennkraftmaschine darstellt. Ferner ist die Oberflächenpressung zwischen der Membran und den angrenzenden Teilen groß, was zu einer Verringerung der Lebensdauer der Membran führt.

Es sind bereits doppeltwirkende Membranpumpen mit hoher Liefermenge bei niedrigen Drehzahlen vorgeschlagen worden, die kompakte Abmessungen haben und eine einzige ebene oder schalenförmige Membran aufweisen.

Bei dieser Membranpumpe bewegt sich die Membran abwechselnd druckbelastet in der einen und der. anderen Richtung, wobei verhältnismäßig starke Geräusche auftreten und die Membran

909881/0569

stärker beansprucht wird, so daß ihre Lebensdauer geringer ist. Die Höchstdrehzahl der Membranpumpe ist auf ungefähr 2000 üpm begrenzt, so daß es unmöglich ist, sie zur Lieferung der benötigten Sekundärluftmenge einzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe mit zwei Membranen zu schaffen, die im Betrieb nicht umschlagen bzw. durchgedrückt werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Membranpumpe, die keine Rückstellfeder benötigt und nur eine geringe Antriebskraft erfordert. Ferner soll die zu schaffende Membranpumpe kompakt sein und hohe Lebensdauer haben.

Die erfindungsgemäße Membranpumpe ist in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Membranpumpe weist zwei Membranen auf, die während des Betriebes nicht umschlagen und direkt durch die Hin- und Herbewegung der Pleuelstange angetrieben werden können. Die erfindungsgemäße Membranpumpe hat die gleiche Lieferleistung wie eine herkömmliche doppeltwirkende Membranpumpe; ihre Membranen haben jedoch eine erhöhte Lebensdauer, und die Membranpumpe benötigt keine Rückstellfeder, so daß die Antriebskraft auf ungefähr die Hälfte verringert ist. Die Membranpumpe umfaßt eine Mittelscheibe bzw. zwei Mittelscheibenabschnitte, die die zwei Membranen an ihren Mitten tragen und so ausgebildet sind, daß sie von der Pleuelstange hin- und herbewegt werden. In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung umfaßt die Membranpumpe ein besonderes Verbindungselement zum Verbinden der Pleuelstange mit den Mittelscheibenabschnitten in der Weise, daß die Verdrehung bzw. Torsionsbeanspruchung der Membranen minimal ist. Das Verbindungselement ist in der radialen Mitte der Mittelscheibenabschnitte und in der Mitte zwischen den zwei Membranen an-

909881/0589

- 11 - B 9462

geordnet. In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung umfaßt die Membranpumpe ferner eine Membranführung, die die Mittelscheiben so führt, daß jede Schwenkbewegung der Mittelscheiben verhindert wird, die andernfalls durch die kombinierte Hin- und Herbewegung sowie Schwenkbewegung der Pleuelstange hervorgerufen würde.

Die erfindungsgemäße Membranpumpe ist nicht auf die Verwendung als Membranpumpe zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit Sekundärluft beschränkt und kann auch von einem Elektromotor oder einer anderen Antriebsquelle angetrieben werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1■ einen Schnitt durch eine Membranpumpe

gemäß einer ersten Ausführungsform;

Figur 2 eine Schnittdarstellung der Membranen

der Membranpumpe gemäß Figur 1, wobei die Membran im entspannten Zustand dargestellt ist;

Figur 3 eine Seitenansicht der Membranpumpe im

an eine Brennkraftmaschine angebauten Zustand;

Figur 4 einen Schnitt durch eine Membranpumpe

gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 5 eine Schnittdarstellung durch den zylin

drischen Abschnitt einer Mittelscheibe

909881/0569

- 12 - B ?462

gemäß IV-IV in Figur 4;

Figur 6 eine Figur 5 ähnliche Darstellung, die im

Unterschied zum in Figur 5 dargestellten Verbindungsabschnitt der Mittelscheibe einen Verbindungsabschnitt aus zwei Plattenteilen zeigt;

Figur 7 einen Schnitt durch eine Membranpumpe gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 8 eine Schnittdarstellung durch den zylin

drischen Abschnitt der Mittelscheibe gemäß VIII-VIII in Figur 7;

Figur 9 einen Schnitt durch die Membranpumpe gemäß

Figur 7 nach IX-IX in Figur 7;

Figur 10 eine perspektivische Ansicht einer Membranführung der Membranpumpe gemäß Figur 7, wobei einige Teile weggebrochen sind;

Figur 11 einen Schnitt durch den Verbindungsabschnitt einer Mittelscheibe, wobei der Verbindungsabschnitt aus Plattenteilen besteht ;

Figur 12 eine perspektivische, teilweise abgebrochene Ansicht einer Abwandlung von Lenkern der Membranführung;

Figur 13 einep Schnitt durch eine Membranpumpe ge-

maß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

909881/0569

Figur 14

B 9462

2805436

eine Schnittdarstellung gemäß XIV-XIV in Figur 13;

Figur 15

eine ausschnittsweise Schnittdarstellung durch die Membranpumpe gemäß XV-XV in Figur 14;

Figuren 16 und 17 Schnittdarstellungen von Abwandlungen

der Mittelscheibe und der Membranführung; und

Figuren 18 und 19 Figur 15 entsprechende Schnittdarstellungen, die Abwandlungen der Membranführung zeigen.

909881/0569

- 14 - B 9462

2305436

Zunächst wird auf Figur 1 eingegangen, in der eine Membranpumpe 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Die Membranpumpe 10 umfaßt ein Gehäuse, eine Antriebseinrichtung, eine übertragungseinrichtung, eine Membraneinrichtung, eine Ansaugeinrichtung und eine Liefereinrichtung .

Das Gehäuse besteht aus einem ersten Gehäuseteil 1, einem zweiten Gehäuseteil 2 und einem dritten Gehäuseteil 3, das zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil angeordnet ist. Die drei Gehäuseteile sind mit Hilfe mehrerer Schrauben 9 fest miteinander verbunden. Das erste, zweite und dritte Gehäuseteil besteht aus Aluminium, kann jedoch auch aus einem geeigneten Kunststoff mit ausreichender Festigkeit und Wärmebeständigkeit hergestellt sein. Das erste Gehäuseteil 1 hat einen im wesentlichen schalenförmigen Querschnitt und weist einen ringförmigen, vorstehenden Wulst 1a auf, der in Berührung mit einem konkaven Abschnitt 30a einer noch zu beschreibenden Membran 30 steht, wenn die Membran 30 ihre in Axialrichtung oberste Stellung einnimmt, die in Figur 1 dargestellt ist. Das zweite Gehäuseteil 2 weist einen dem ersten Gehäuseteil 1 ähnlichen Abschnitt mit schalenförmigem Querschnitt sowie einen Flanschabschnitt auf. Am schalenförmigen Abschnitt befindet sich ein ringförmiger vorstehender Wulst 2a, der in Berührung mit einem konkaven Abschnitt 31 aeiner noch zu beschreibenden Membran 31 steht, wenn diese ihre in Axialrichtung unterste Stellung (bei Betrachtung in Figur 1) einnimmt. Im Flanschabschnitt des zweiten Gehäuseteils 2 ist eine Bohrung 2b ausgebildet, durch die eine noch zu beschreibende Pleuelstange 21 verläuft. Die Bohrung 2b hat einen so großen Durchmesser, daß die Pleuelstange 21 in der Bohrung eine Schwenkbewegung ausführen kann. Ferner weist das zweite Gehäuseteil 2 öffnungen 2c auf, die zur Befestigung des zweiten Gehäuseteils 2 und somit der Membranpumpe 10 beispielsweise an einer Brennkraftmaschine dienen. Das dritte

909881/0569

- 15 - B 946

Gehäuseteil 3 ist im wesentlichen ringförmig und trägt die Membranen 30 und 31, die zwischen dem dritten Gehäuseteil 3 und dem ersten Gehäuseteil 1 sowie dem zweiten Gehäuseteil 2 angeordnet und mit Hilfe der Schrauben 9 eingespannt sind. Mit dem dritten Gehäuseteil 3 ist ein Saugrohr 44 verbunden, das radial aus dem Gehäuseteil 3 hervorsteht.

Die Antriebseinrichtung umfaßt einen exzentrisch angeordneten Kurbelzapfen 11 sowie eine Riemenscheibe 14, die an einem Ende des Kurbelzapfens 11 befestigt ist. Wie Figur 3 zeigt, wird die Riemenscheibe 14 mittels eines Riemens 92 von einer Kurbelwelle 91 einer Brennkraftmaschine 90 angetrieben. Der exzentrische Kurbelzapfen 11 kann auch an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angebracht sein. Alternativ kann die Membranpumpe einen eigenen Kurbelmechanismus zum Antrieb der Membranpumpe aufweisen, der diese über ein Riemenrad antreibt.

Die Übertragungseinrichtung umfaßt eine Pleuelstange 21 und eine Schraube 22, mittels der die Pleuelstange 21 an einer noch zu beschreibenden Mittelscheibe 32 befestigt ist. Das untere Ende der Pleuelstange 21 besteht aus zwei Teilen, die mit Hilfe von Bolzen 24 und Schrauben 25 miteinander verbunden sind, und ist mittels eines Lagers 23, beispielsweise eines Gleitlagers, drehbar am Kurbelzapfen 11 gelagert. Am oberen Ende der Pleuelstange 21 ist eine axiale Bohrung mit Innengewinde ausgebildet, in die die Schraube 22 geschraubt ist, die durch ein Loch 32a in der Mittelscheibe 32 verläuft. Wenn der Kurbelzapfen 11 umläuft, führt somit die am Kurbelzapfen gelagerte Pleuelstange 21 sowohl eine Bewegung in senkrechter Richtung als auch eine Schwenkbewegung in horizontaler Richtung aus. Da die Bohrung 2b im zweiten Gehäuseteil 2 einen ausreichend großen Durchmesser hat, wird die Schwenkbewegung der Pleuelstange 21 dabei nicht vom zweiten" Gehäuseteil 2 behindert. Wie sich aus der vorstehenden Be-

909881/0569

^B-⁹-⁴ⁱ--36

Schreibung ergibt, ist die Pleuelstange 21 direkt mit dem exzentrischen Kurbelzapfen 11, der die Pleuelstange antreibt, verbunden, und es ist keine Rückholfeder für die Membranen vorgesehen und notwendig, so daß im Vergleich zu einem herkömmlichen Nocken- und Hebelmechanismus die Antriebskraft für die Membranpumpe halbiert ist.

Die Membraneinrichtung besteht aus den zwei ringförmigen Membranen 30 und 31, der Mittelscheibe 32, die einen X-förmigen Querschnitt hat, sowie zwei Halteplatten 33 und 34. Der innere Rand jeder Membran 30 bzw. 31 ist zwischen der Mittelscheibe 32 und der Halteplatte 33 bzw. 34 eingespannt, die mit Hilfe von Schrauben 35 an der Mittelplatte befestigt ist. Der äußere Rand der Membran 30 bzw. 31 ist zwischen dem dritten Gehäuseteil 3 und dem ersten Gehäuseteil 1 bzw. dem zweiten Gehäuseteil 2 eingespannt, das mit Hilfe der Schrauben 9 am dritten Gehäuseteil 3 befestigt ist. Wie Figur 2 zeigt, hat jede der beiden Membranen 30 und 31 im entspannten Zustand einen halbkreisförmigen Querschnitt, durch den die Steifheit der Membran erhöht ist. Im eingebauten Zustand sind die Membranen 30 und 31 so angeordnet, daß die druckbeaufschlagten Oberflächen der konkaven Abschnitte 30a und 31a dem ersten bzw. zweiten Gehäuseteil 1 bzw. 2 zugewandt sind und in Berührung mit den Oberflächen der Wülste 1a bzw. 2a des ersten bzw. zweiten Gehäuseteils 1 bzw. 2 treten, wenn die Membranen 30 und 31 ihre oberste bzw. unterste Stellung einnehmen.

Beim dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel haben die Membranen 30 und 31 einen halbkreisförmigen Querschnitt. Die Querschnitte der Membranen 30 und 31 müssen jedoch nicht diese spezielle Form haben. Die Mittelscheibe 32 ist aus Aluminium hergestellt; sie kann jedoch auch aus einem geeigneten Kunststoff mit ausreichender Festigkeit und Wärmebeständigkeit bestehen. Wie bereits erwähnt wurde, weist

909881/0569

- 17 - B 9462

die Mittelscheibe 32 ein Loch 32a zur Verbindung der Pleuelstange 21 mit der Mittelscheibe 32 auf. Das Loch 32a ist in der radialen Mitte der Mittelscheibe 32 und in ihrer (in Figur 1) horizontalen Mittelebene ausgebildet, so daß dann, wenn die Pleuelstange 21 ihre kombinierte Hin- und Herbewegung sowie Schwenkbewegung ausführt, die Membranen 30 und 31 sowohl in senkrechter als auch in waagerechter Richtung symmetrisch a'usgelenkt bzw. bewegt werden. Dadurch ist die Drehauslenkung bzw. Verdrehung der Membran 30 und 31, die durch diese kombinierte Hin- und Herbewegung und Schwenkbewegung verursacht wird, verringert und die Lebensdauer der Membranen erhöht. Wie bereits erwähnt wurde, haben die Membranen 30 und 31 erhebliche Steifigkeit, so daß auf eine Buchse oder einen Zylinder verzichtet werden kann, der seitliche Verformungen der Membranen verhindert, die andernfalls durch die kombinierte Hin- und Herbewegung und Schwenkbewegung der Pleuelstange 21 hervorgerufen würden. Jede der Membranen 30 und 31 hat lediglich eine druckbeaufschlagte Fläche, die in einer Richtung Druck ausgesetzt ist. Daher schlagen die Membranen im Betrieb nicht durch bzw. von einer zur anderen Seite um, was sowohl hinsichtlich der Geräuschentwicklung als auch hinsichtlich der Lebensdauer vorteilhaft ist. Wie aus Figur 1 erkennbar ist, sind die Membranen 30 und 31 mittels der Mittelscheibe 32 mit einem Ende der Pleuelstange 21 verbunden, so daß die Membranpumpe geringe Dicke hat und kompakt ist.

Die AnSaugeinrichtung umfaßt das Saugrohr 44, eine Saugkammer 40, sowie Saugventile 41 und 42. Das Saugrohr 44 ist mittels eines Preßsitzes mit dem dritten Gehäuseteil 3 verbunden und bildet eine Verbindung von der Saugkammer 40 zu einem nicht dargestellten Luftfilter, so daß vom Luftfilter gefilterte Luft in die Saugkammer 40 eingeleitet wird. Die Saugkammer 40 wird von den zwei Membranen 30 und 31, der Mittelscheibe 32 und dem dritten Gehäuseteil 3 begrenzt und

909881/0569

- 18 - B S-462

29Q5436

durch das Saugrohr 44 mit Luft gespeist. Die in die Saugkammer 40 eingeleitete Luft wirkt kühlend auf die zwei Membranen 30 und 31. Jedes Saugventil 41 bzw. 42 ist an einer Halteplatte 33 bzw. 34 angebracht und steht durch öffnungen in der Mittelscheibe 32 und der zugehörigen Halteplatte 33 bzw. 34 in Verbindung mit der Saugkammer 40. Alternativ können die Saugventile 41 und 42 am ersten bzw. zweiten Gehäuseteil 1 bzw. 2 angebracht sein. In diesem Falle sollte die Saugkammer 40 zur umgebenden Atmosphäre offen sein, damit die Membranen 30 und 31 gekühlt werden. Jedes der Saugventile 41 und 42 weist eine Ventilanlage 43 aus Kunststoff oder Gummi auf.

Die Liefereinrichtung besteht aus einer ersten Lieferkaitimer 50, einer zweiten Lieferkammer 51, zwei Auslaßventilen 52 und 53 sowie zwei Auslaßrohren 55 und 56. Die erste Lieferkammer 50 wird vom ersten Gehäuseteil 1, der Halteplatte 33 und der Membran 30 begrenzt und durch das Saugventil 41 mit Luft gespeist. Aus der ersten Lieferkammer 50 wird die Luft durch das Auslaßventil 52 abgegeben. Die zweite Lieferkammer 51 wird vom zweiten Gehäuseteil 2, der Halteplatte 34, der Membran 31 und einem Balg 57 begrenzt und mit Luft durch das Saugventil 42 versorgt. Aus der zweiten Lieferkammer 51 wird die Luft durch das Auslaßventil 53 abgegeben. Das Auslaßventil 52 ist am ersten Gehäuseteil 1 befestigt und weist eine Ventilanlage 54 aus Kunststoff oder Gummi auf. Das andere Auslaßventil 53 ist am zweiten Gehäuseteil 2 befestigt und weist eine Ventilanlage 54 aus Kunststoff oder Gummi auf. Die Auslaßrohre 55 und 56 sind am ersten bzw. zweiten Gehäuseteil 1 bzw. 2 befestigt, und die durch die Auslaßrohre 55 und 56 austretende Luft wird mittels eines nicht dargestellten T-Rohrstücks zusammengeführt und zur Sekundärlufteinleitöffnung des Auspuffrohres der Brennkraftmaschine geleitet. Der Innendurchmesser des Balgs 57 ist ausreichend groß, um die Schwenkbewegung der Pleuelstange 21 zu ermöglichen. Das

909881/0569

- 19 - B 5462

2305436

obere Ende des Balgs ist fest zwischen der Mittelscheibe 32 und der Pleuelstange 21 mit Hilfe der Schraube 22 eingespannt. Das untere Ende des Balgs ist mittels eines Ringes 58 in einer Ansenkung des zweiten Gehäuseteils 2 befestigt. Der Balg 57 trennt die zweite Lieferkammer 51 luftdicht von der Bohrung 2b im zweiten Gehäuseteil 2 und kann in Axialrichtung ausgedehnt und zusammengedrückt werden, so daß sich die Mittelscheibe 32 und das zweite Gehäuseteil 2 relativ zueinander bewegen können. Ferner hat der Balg 57 hohen Widerstand gegen radiale Verformungen, so daß selbst dann, wenn der Druck in der zweiten Lieferkammer 51 einen bestimmten Viert übersteigt, der Balg 57 nicht in Berührung mit der Pleuelstange gedrückt wird und diese daher bei ihrer Bewegung nicht behindert. Der Balg 57 ist aus hartem Kunststoff, beispielsweise Teflon oder Nylon, gefertigt, der gegen Wärme, öl und Benzin widerstandsfähig ist. Somit kann der Balg 57 die von der Brennkraftmaschine übertragene Wärme und einen Temperaturanstieg in der zweiten Lieferkammer aushalten, und der Balg 57 ist ferner undurchlässig für durchgeblasene Gase in der vom Luftfilter gelieferten Luft. Der Balg 57 ermöglicht somit, daß die Membranpumpe Luft unter hohem Druck und hoher Temperatur liefert und somit als Sekundärluftquelle für die Abgasreinhaltung von Kraftfahrzeugen dienen kann. In Figur 1 ist die erste Lieferkammer 50 am Ende des Liefertaktes dargestellt, wobei sich die Membran 30 in Berührung mit dem Wulst 1a des ersten Gehäuseteils 1 befindet, während die zweite Lieferkammer 51 am Ende des Saugtaktes dargestellt ist, wobei die Membran 31 vom Wulst 2a des zweiten Gehäuseteils 2 abgehoben ist. Es ist erkennbar, daß der Unterschied zwischen dem Maximalvolumen beim Saugtakt und dem Minimalvolumen beim Liefertakt in den beide,¹. Lieferkammern so groß ist, daß die Pumpleistung der Membranpumpe stark erhöht ist.

Die in vorstehender Weise konstruierte Membranpumpe 10 ist am Kurbelwellengehäuse 90a der Brennkraftmaschine 90 mit HiI-

909881/0569

- 20 - B 9462

fe von Trägern 93 und 94 befestigt, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. Der Antrieb von der Kurbelwelle 91 der Brennkraftmaschine 90 wird mittels des Riemens 92 zur Riemenscheibe 14 übertragen, die am einen Ende des Kurbelzapfens 11 bzw. einer entsprechenden Kurbelwelle befestigt ist. Als Antriebsquelle für die Membranpumpe kann außer der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges auch ein Elektromotor oder ein anderer Antrieb dienen.

Wenn im Betrieb die Brennkraftmaschine 90 angelassen worden ist, wird der Kurbelzapfen 11 von der Kurbelwelle 91 über den Riemen 92 und die Riemenscheibe 14 angetrieben, SO daß der Kurbelzapfen 11 exzentrisch umläuft. Die direkt mit dem Kurbelzapfen 11 verbundene Pleuelstange 21 führt eine kombinierte Hin- und Herbewegung sowie Schwenkbewegung aus und bewirkt dadurch, daß die Mittelscheibe 32 und die Membranen 30 und 31 sich als Einheit in Axialrichtung der Membranpumpe hin- und herbewegen, so daß die erste Lieferkammer 50 und die zweite Lieferkammer 51 abwechselnd im Saugtakt und im Liefertakt arbeiten. Während sich die Mittelscheibe 32 nach oben (in Figur 1) bewegt, arbeitet die erste Lieferkammer 30 im Liefertakt, wobei das Saugventil 41 geschlossen ist und das Auslaßventil 52 geöffnet ist, so daß aus der ersten Lieferkammer 50 durch das Auslaßrohr 55 Luft abgegeben wird. Gleichzeitig arbeitet die zweite Lieferkammer 51 im Saugtakt, wobei das Auslaßventil 53 geschlossen ist und das Saugventil 42 geöffnet ist, so daß durch das Saugrohr 44 und die Saugkammer 40 Luft in die zweite Lieferkammer 51 eingeleitet wird. Während sich die Mittelscheibe 32 nach unten bewegt, arbeitet die erste Lieferkammer 50 im Saugtakt, während das Auslaßventil 52 geschlossen ist und das Saugventil 41 geöffnet ist, so daß durch die Saugkammer 40 in die erste Lieferkammer 50 Luft eintritt. Gleichzeitig arbeitet die zweite Lieferkammer 51 im Liefertakt, wobei das Saugventil 42 geschlossen ist und das Auslaßventil 53 geöffnet ist, so daß

909881/0569

V8i&436

Luft aus der zweiten Lieferkammer 51 durch das Auslaßrohr 56 austritt.

Während jedes Bewegungszyklus aus einer Hinbewegung und einer Herbewegung der Mittelscheibe 32 durchläuft jede der beiden Lieferkammern 50 und 51 einen Saugtakt und einen Liefertakt. Die erfindungsgemäße Membranpumpe hat somit die gleiche Lieferleistung wie eine herkömmliche doppeltwirkende Membranpumpe und liefert eine ungefähr doppelt so große Menge wie eine einfachwirkende Membranpumpe. Die Erfindung ermöglicht eine Verringerung des Außendurchmessers der Membranen auf die Hälfte im Vergleich zu einer herkömmlichen Membranpumpe.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen eine Membranpumpe 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In den Figuren 4 bis 6 sind Teile und Elemente, die Teilen und Elementen der Membranpumpe 10 gemäß der ersten Ausführungsform entsprechen/ mit gleichen, allerdings um "100" erhöhten Bezugszeichen bezeichnet. Im folgenden werden ausführlich nur die Unterschiede zur Membranpumpe 10 erläutert.

Das zweite Gehäuseteil 102 des Gehäuses umfaßt einen schalenförmigen Abschnitt, einen ersten zylindrischen Abschnitt 104, der in Axialrichtung der Membranen 130 und 131 verläuft, sowie einen zweiten zylindrischen Abschnitt 105, der senkrecht zum ersten zylindrischen Abschnitt 104 verläuft. Der erste zylindrische Abschnitt 104 weist einen zylindrischen Hohlraum 104b, eine öffnung 102b sowie eine öffnung 104a auf. Im zweiten zylindrischen Abschnitt 105 ist eine Bohrung 105a ausgebildet, die die Antriebseinrichtung aufnimmt, die im folgenden beschrieben wird. -

Die Antriebseinrichtung umfaßt eine Welle 112, den exzentrisch angeordneten Kurbelzapfen 111, der einstückig mit der

909881/0569

- 22 - B 9462

29Ü5436

Welle 112 ausgebildet ist, eine an der Welle 112 befestigte Nabe 113 sowie die mit Hilfe von Schrauben 118 an der Nabe 113 befestigte Riemenscheibe 114 mit V-Profil. Die Welle ist in Lagern 115 und 116 gelagert, die in die Bohrung 105a im zweiten zylindrischen Abschnitt 105 des zweiten Gehäuseteils 102 eingepaßt sind. Für den Abstand zwischen den beiden Lagern 115 und 116 sorgt eine Distanzhülse 117. Die Riemenscheibe 114 kann durch eine Riemenscheibe ersetzt sein, die in Eingriff mit einem die Nockenwelle der Brennkraftmaschine antreibenden Riemen steht, so daß dann die Welle 112 von der Brennkraftmaschine über diesen Riemen angetrieben wird. Ferner kann der Kurbelzapfen 111 direkt mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine oder einem Kurbelzapfen der Kurbelwelle 91, die gegenenfalls entsprechend abgewandelt ist, verbunden sein. Wenn der Kurbelzapfen 11 direkt mit der Nockenwelle verbunden ist, muß berücksichtigt werden, daß die Anzahl der Umdrehungen der Nockenwelle halb so groß wie die Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 90 (siehe Figur 3) ist.

Die übertragungseinrichtung der Membranpumpe umfaßt die Pleuelstange 121, das Lager 123, mittels dessen das untere Ende der Pleuelstange 121 drehbar am exzentrischen Kurbelzapfen 111 gelagert ist, sowie einen Lagerbolzen 126 zur Verbindung des oberen Endes der Pleuelstange 121 mit der noch zu beschreibenden Mittelscheibe 132. Die Öffnung 104a im ersten zylindrischen Abschnitt 104 des zweiten Gehäuseteils 102 ist ungefähr gegenüber dem Lager 123 angeordnet, damit das Lager 123 durch Umgebungsluft gekühlt werden kann. Die Pleuelstange 121 ist an ihrem oberen Ende mittels eines Lagers 127 schwenkbar auf dem Lagerbolzen 126 gelagert. Das Lager 127 ist beispielsweise ein Nadellager oder ein selbstschmierendes Metallager; allerdings kann das Lager 127 auch als Kugellager ausgebildet sein, das jedoch den Nachteil hat, daß es einen verhältnismäßig großen Außendurchmesser hat. Das

909881/0569

'/4th ^

Lager 127 verringert die von der Pleuelstange 121 über den Lagerbolzen 126 auf die Membraneinrichtung übertragene Schwenkbewegung und ermöglicht dadurch eine Verkürzung der Pleuelstange 121 im Vergleich zur Pleuelstange 21. der ersten Ausführungsform gemäß Figur 1, so daß die Membranpumpe 100 kompakter ausgebildet sein kann.

Die Mittelscheibe 132 der Membraneinrichtung weist zwei ringförmige Abschnitte 132b und 132c sowie einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt 132d auf, der die beiden ringförmigen Abschnitte 132b und 132c miteinander zu einer Einheit verbindet. Der zylindrische Abschnitt 132d ist konzentrisch zu den ringförmigen Abschnitten 132b und 132c ausgebildet und in der Mitte seiner Höhe mit einem quer verlaufenden Loch 132a versehen. An einem Ende ist das Loch 132a mit einem Innengewinde versehen, in das der Lagerbolzen 126 geschraubt ist. Somit verläuft der Lagerbolzen 126 der Übertragungseinrichtung quer durch den zylindrischen Abschnitt 132d der Mittelscheibe 132 auf halber Höhe des zylindrischen Abschnitts, so daß das obere Ende der Pleuelstange 121 über das Lager 127 und den Lagerbolzen 126 mit der Mitte des zylindrischen Abschnitts 122d verbunden ist. Die Schrägstellung der Pleuelstange 121 bezüglich der Achse der Membranen, die durch den exzentrischen Umlauf des Kurbelzapfens 111 hervorgerufen wird, wird somit nicht direkt zur Mittelscheibe 132 übertragen, was zur Folge hat, daß die mit der Hin- und Herbewegung kombinierte Schwenkbewegung der Membranen 130 und 131 kleiner als bei den Membranen 30 und 31 der ersten Ausführungsform gemäß Figur 1 ist, bei der die Pleuelstange 21 mittels der Schraube 22 starr an der Mittelscheibe 32 befestigt ist. Dies '.at zur Folge, daß die seitliche Auslenkung der Membranen 110 und 131 wesentlich kleiner als ihre axiale Auslenkung ist, so daß die Verdrehung bzw. Drehauslenkung der Membranen 130 und 131 verringert ist. Dies ermöglicht eine Verkürzung der Pleuelstange 121, was wiederum

909881/0569

- 24 - B y462

29Ü5436

zur Folge hat, daß die Membranpumpe kompakter ist. Da die Membranen 130 und 131 von der Pleuelstange 121 über das Lager 127 angetrieben werden, werden sie auch bei hohen Drehzahlen gleichmäßig und schonend ausgelenkt, was die Lebensdauer der Membranen erhöht. Es ist zu beachten, daß Pumpwirkung auch dann erzielt würde, wenn der zylindrische Abschnitt 132d der Mittelscheibe 132 nicht konzentrisch zu den ringförmigen Abschnitten 132b und 132c angeordnet wäre oder wenn der Lagerbolzen 126 an anderer Stelle als auf halber Höhe des zylindrischen Abschnitts 132d mit diesem verbunden wäre.

Wie Figur 4 zeigt, ist das Saugrohr 144 mit dem dritten Gehäuseteil 103 verbunden. Alternativ kann das Saugrohr 144 an der öffnung 104a des zweiten Gehäuseteils 102 angebracht sein, wobei dann der zylindrische Abschnitt 132d der Mittelscheibe 132 durch zwei Plattenteile 132f (siehe Figur 6) ersetzt ist, die das Einströmen von Luft in die Saugkammer 140 nicht verhindern. In diesem Fall kühlt der Luftstrom vom Saugrohr 144 zur Saugkammer 140 die Lager 123 und 127 am oberen bzw. unteren Ende der Pleuelstange 121. Ferner können auch zwei Saugrohre 144 vorgesehen sein, von denen eines an der öffnung 104a des zweiten Gehäuseteils 102 und das andere am dritten Gehäuseteil 103 angebracht ist. Wenn die erfindungsgemäße Membranpumpe für andere Zwecke als zur Versorgung einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine mit Sekundärluft verwendet wird, muß die Luft nicht mittels eines Luftfilters gefiltert werden, bevor sie in die Membranpumpe eintritt.

Wie Figur 4 ferner zeigt, ist das obere Ende des Balgs 157 in einer Ansenkung 132g der Mittelscheibe 132 fest zwischen der Halteplatte 124 und einer Sicherungsplatte 159 eingespannt. Das untere Ende des Balgs 157 ist in einer Ansenkung des zweiten Gehäuseteils 102 mittels eines in die Ansenkung eingepreßten Ringes 158 gesichert..

909881/0569

- 25 - B 9462

Die Figuren 7 bis 12 zeigen eine Membranpumpe 200 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Bei der Membranpumpe 200 sind diejenigen Teile und Elemente, die Teilen und Elementen der ersten Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 3 und der zweiten Ausführungsform gemäß den Figuren 4 bis 6 entsprechen, mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, wobei jedoch die erste Ziffer der dreistelligen Bezugsziffern jeweils eine "2" ist. Im folgenden werden im wesentlichen nur die Unterschiede der Membranpumpe 200 im Vergleich zur Membranpumpe 100 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.

In den Figuren 7, 8 und 11 ist die Mittelscheibe 232 erkennbar, die das Loch 232a hat, das allerdings anders als das Loch 132a in der Mittelscheibe 132 gemäß Figur 4 ein Durchgangsloch ist. Der Lagerzapfen 226 ist am zylindrischen Abschnitt 232d der Mittelscheibe 232 mittels einer Mutter 226a befestigt.

Die Membranpumpe 200 gemäß der dritten Ausführungsform weist eine Membranführung 270 auf, die am deutlichsten in den Figuren 9 und 10 dargestellt ist. Die Membranführung 270 umfaßt zwei Paare von Vorsprüngen 271a und 271b sowie 272a und 272b, die an der Innenseite des dritten Gehäuseteils 203 befestigt sind, zwei Paare von Vorsprüngen 273a und 273b sowie 274a und 274b, die am Abschnitt 232d der Mittelscheibe 232 befestigt sind, zwei Paare von Achsen 275a und 275b sowie 276a und 276b, die parallel zur Welle 212 verlaufen, und zwei Lenker 277a und 277b, die an ihren entgegengesetzten Enden schwenkbar an den Achsen 275a und 276a bzw. 275b und 276b angelenkt sind. Die Achse 275a ist durch Preßsitz oder Verstemmen in Öffnungen befestigt, die in den Vorsprüngen 271a und 271b an der Wand des dritten Gehäuseteils 303 ausbildet sind, und die Achse 275b ist auf gleiche Weise in Öffnungen besfestigt, die in den Vorsprüngen 272a und 272b an der Wand des dritten Gehäuseteils 303 ausgebildet sind. Die

909881/0569

- 26 - B 946?·

Achse 276a ist durch Preßsitz oder Verstemmen in öffnungen befestigt, die in den Vorsprüngen 273a und 273b am Abschnitt 232d der Mittelscheibe 232 ausgebildet sind, und die Achse 276b ist auf gleiche Weise in öffnungen befestigt, die in den Vorsprüngen 274a und 274b am Abschnitt 232d ausgebildet sind. Wie Figur 10 zeigt, haben die Lenker 277a und 277b jeweils die Form einer dicken Platte und gleiche Länge. Jeder Lenker besteht aus Leichtmetall und weist an seinen beiden Enden einen angeformten Lagerabschnitt 278 auf. In jedem Lagerabschnitt 278 sitzt eine rohrförmige Lagerbuchse 279, die aus Metall oder Teflon oder selbstschmierendem metallischem Material besteht. Die Lenker 277a und 277b sind mit Hilfe der Lagerbuchsen 279 schwenkbar auf den Achsen 275a und 276a bzw. 275b und 276b gelagert. Alternativ können die Lenker 277a und 277b auch aus Stahlblech hergestellt sein, wobei dann die entgegengesetzten Enden so umgebogen sind, daß sie sich um die Lagerbuchsen 279 legen, und die seitlichen Längsränder ebenfalls umgebogen sind, um größere Steifigkeit zu erzielen.

Wie aus Figur 9 erkennbar ist, ist der Abstand zwischen den Paaren von Vorsprüngen 271a und 271b sowie 272a und 272b am dritten Gehäuseteil 203 gleich dem Abstand zwischen den Paaren von Vorsprüngen 273a und 273b sowie 274a und 274b am Abschnitt 232d der Mittelscheibe 232, so daß die Achsen 275a, 275b, 276a und 276 b ein Parallelogramm bilden (im Querschnitt) . Somit bilden die Lenker 277a und 277b eine Parallelführung, die bewirkt, daß sich die Mittelscheibe 232 parallel zur Achse des dritten Gehäuseteils 203 hin- und herbewegt. Die Paare von Vorsprüngen 271a und 271b sowie 272a und 272b am dritten Gehäuseteil 203 und die Paare von VorSprüngen 273a und 273b sowie 274a und 274b am Abschnitt 232d der Mittelscheibe 232 sind so angeordnet, daß die Lenker 277a und 277b die Membranen 230 und 231 nicht berühren und nicht behindern, wenn sich die Mittelscheibe 232 zwischen ihrer obersten und

909881/0569

- 27 - E 94G2

ihrer untersten Lage bewegt. Zu diesem Zweck kann auch vorgesehen sein, daß die zwei Lenker 277a und 277b einen gekrümmten Querschnitt (in Figur 9) haben, damit sie die Membranen 230 und 231 nicht behindern, sofern sichergestellt ist, daß die Achsen 275a, 275b, 276a und 276b ein Parallelogramm bilden. Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 9 und 10 sind die zwei Paare von Vorsprüngen 273a und 273b sowie 274a und 274b am Abschnitt 232d der Mittelscheibe 232 angebracht. Die Vorsprünge können jedoch auch an den Innenseiten der ringförmigen Abschnitte 232b und 232c der Mittelscheibe 232 angebracht sein, sofern sichergestellt ist, daß die Lenker 277a und 277b die Membranen 230 und 231 nicht behindern. Alternativ können die Paare von VorSprüngen 273a und 273b sowie 274a und 274b am Abschnitt 232d der Mittelscheibe an Stellen in einer Ebene angebracht sein, die durch die Achse des Lagerzapfens 226 und die Achse der Mittelscheibe 232 verläuft, oder sie können am Abschnitt 232d oder den Innenseiten der ringförmigen Abschnitte 232b und 232c der Mittelscheibe 232 an Stellen angebracht sein, die auf der von den Vorsprüngen 271a, 271b, 272a und 272b am dritten Gehäuseteil 203 abgewandten Seite der Achse der Mittelscheibe 232 liegen. In diesen Fällen kann die Form der Lenker so geändert werden, daß sie länger als die in Figur 9 dargestellten Lenker sind, so daß die Mittelscheibe 232 bei ihrer Parallelverschiebung weniger horizontal ausgelenkt wird und dadurch die Beanspruchung der Membranen 230 und 231 verringert ist; allerdings muß auch dabei dafür gesorgt sein, daß die Lenker die Membranen 230 und 231 nicht berühren und behindern.

In Figur 7 ist das Saufrohr 244 am dritten Gehäuseteil 203 befestigt dargestellt. Alternativ kann das Saugrohr an der öffnung 204a im zweiten Gehäuseteil 202 befestigt sein. In diesem Fall kann der Abschnitt 232d der Mittelscheibe 232 in Form von zwei Plattenteilen 232f ausgebildet sein, wie

909881/0569

- 28 - B 946li

dies in Figur 11 dargestellt ist, damit die Luft aus dem an der öffnung 204a befestigten Saugrohr 244 in die Saugkammer 204 gelangen kann.

Die in den Figuren 7 bis 12 dargestellte Membranpumpe 200 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung arbeitet in folgender Weise. Wenn auf die Mittelscheibe 232 von der Pleuelstange 221 eine schräg zur Achse der Mittelscheibe gerichtete Kraft ausgeübt wird, bewegt sich die Mittelscheibe 232 so hin und her, daß ihre Achse parallel zur Achse des dritten Gehäuseteils 203 bleibt, da die Membranführung 270 die Mittelscheibe parallel führt. Dies hat zur Folge, daß die Membranen 230 und 231 in waagerechte: Richtung nur wenig ausgelenkt werden. Wenn die Lenker 277a und 277b eine Länge von 25 mm haben und die Mittelscheibe 232 in senkrechter Richtung.einen Hub von 12mm hat, beträgt die maximale horizontale Auslenkung der Membranen 230 und 231 ungefähr 0,73 mm, was bedeutet, daß die Torsionsbeanspruchung der Membranen sehr gering ist. Daher kann die Länge der Pleuelstange 221 im Vergleich zur Länge der Pleuelstange 121 verringert sein, so daß die Membranpumpe sehr kompakt ausgebildet sein kann.

Die Figuren 13 bis 19 zeigen eine Membranpumpe 300 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser vierten Ausführungsform sind Teile und Elemente, die Teilen und Elementen gemäß den Ausführungsformen 1 bis 12 entsprechen, mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, wobei allerdings die erste Ziffer der dreistelligen Bezugszeichen jeweils eine "3" ist. Im folgenden werden lediglich die Unterschiede der vierten Ausführungsform im Vergleich zu den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 bis 12 ausführlicher erläutert .

Das zweite Gehäuseteil 302 der vierten Ausführungsform weist

909881/0669

- 29 - B 9462

einen Ansatz 306 auf (siehe Figur 13), in dem eine Bohrung 306a mit Innengewinde ausgebildet ist, die zur Einstellung des Antriebsriemens 92 (siehe Figur 3) dient. Wie die Figuren 14 und 15 zeigen, weist das dritte Gehäuseteil 303 einen Ansatz 307 auf, in dem eine Bohrung 307a ausgebildet ist, durch die zur Befestigung der Membranpumpe 300 am Träger 93 der Brennkraftmaschine 90 (siehe Figur 3) eine Schraube gesteckt werden kann.

Wie Figur 13 zeigt, ist die Pleuelstange 321 an ihrem unteren Ende mittels eines Lagers 323 gelagert, das am exzentrischen Kurbelzapfen 311 mittels einer Sicherungsscheibe 328, einer Unterlegscheibe 329e und einer Schraube 329 befestigt ist. Diese Konstruktion verhindert, daß das Lager 323 sich vom Kurbelzapfen 311 löst, wenn die Membranpumpe 300 mit hoher Drehzahl arbeitet. Der Lagerzapfen 326 weist einen Schaft und einen Flachkopf auf und ist in einem Loch 332e im Abschnitt 332d der Mittelscheibe 332 so befestigt, daß der Lagerzapfen 326 nicht aus der Oberfläche des Abschnitts 332d vorsteht. Befestigt ist der Lagerzapfen 326 durch Einschrauben oder Verstemmen.

Wie die Figuren 13 und 14 zeigen, umfaßt die Mittelscheibe 332 die ringförmigen Abschnitte 332b und 332c sowie den zur Verbindung dienenden Abschnitt 332d, der an seinem einen Ende einstückig in den einen ringförmigen Abschnitt 332c übergeht. An seinem anderen Ende ist der Abschnitt 332d mit Hilfe von Schrauben 336 mit dem anderen ringförmigen Abschnitt 332b verbunden, wobei der ringförmige Abschnitt 332b und der Abschnitt 332d miteinander vermufft sind. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 13 ist das auf halber Höhe des Abschnitts 332d quer zur Achse der Mittelscheibe 332 ausgebildete Loch 332e an seinem einen Ende angesenkt. Alternativ kann auf dem Abschnitt 332d der Mittelscheibe 332 eine dünne Hülse 337 mit hoher Verschleißfestigkeit, die beispielsweise aus rostfreiem

909881/0B.69

- 30 - B 9462

Stahl besteht, sitzen, wie dies in Figur 17 dargestellt ist. In diesem Fall wird die dünne Hülse 337 auf den Abschnitt 332d geschoben, nachdem der Lagerzapfen 326 in das Loch 332e im Abschnitt 332d eingepaßt worden ist, so daß das Loch 332e nicht an einem Ende angesenkt zu sein braucht und der Lagerzapfen 326 im Loch 332e nicht durch Schrauben oder Stemmen gesichert zu werden braucht. Der Abschnitt 332d der Mittelscheibe 332 hat vorzugsweise zylindrische Form; er kann jedoch auch einen mehreckigen Querschnitt haben oder aus zwei Plattenteilen bestehen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 13 bis 15 eine Membranführung 380 erläutert. Die Membranführung umfaßt einen Gleitring 381 aus selbstschmierendem Material, beispielsweise selbstschmierendem Metall oder Teflon, sowie einen Ringträger 382, der den Gleitring 381 trägt. Der Ringträger 382 weist einen ringförmigen Abschnitt und zwei Arme 382a und 382b auf, die auf gegenüberliegenden Seiten vom ringförmigen Abschnitt ausgehen. Die Membranführung 380 ist konzentrisch zum dritten Gehäuseteil 303 angeordnet. Ihre Arme 382a und 382b sind mit Hilfe von Schrauben 383 an Ansätzen 308a und 308b auf der Innenseite des dritten Gehäuseteils befestigt. Der Durchmesser des Gleitringes 381 ist etwas grosser als der Außendurchmesser des Abschnitts 332d der Mittelscheibe 332, damit der Abschnitt 332d glatt durch den Gleitring gleiten kann. Vorzugsweise ist der Gleitring 381 mit Nuten 381a versehen, die, wie die Figuren 13 und 15 zeigen, gegenüber den Enden des Loches 332e im Abschnitt 332d ausgebildet sind, damit die Ränder des Loches 332e nicht in Berührung mit der Innenfläche des Gleitringes 381 kommen»

Bei der Abwandlung gemäß den Figuren 16 und 17 ist der dort dargestellte Gleitring 381' mit einer umlaufenden Nut 384 auf der Innenseite des Gleitringes' versehen. In der Nut 384 kann sich Fett oder ein anderes Schmiermittel befinden, da-

909881/0569

- 31 - B 9462

mit der Gleitwiderstand am Abschnitt 332d der Mittelscheibe 332 möglichst gering ist. Wie sich aus Figur 13 ergibt, erfolgt die Schwenkbewegung der von der Pleuelstange 321 angetriebenen Mittelscheibe 332 um die Achse des Lagerzapfens 326. Dementsprechend kann der Gleitring der Führungseinrichtung 380 aus zwei gekrümmten Elementen bestehen (siehe Figur 18), die auf gegenüberliegenden Seiten des Lagerzapfens 326 angeordnet sind. In diesem Fall ist der Gleitwiderstand am Gleitring bzw. an den Gleitelementen der Membranführung 380 weiter verringert. Wie Figur 19 zeigt, kann auch der dort dargestellte Ringträger 382' aus zwei gekrümmten Abschnitten und zwei Armen bestehen, wobei die gekrümmten Abschnitte gekrümmte Gleitelemente 381'' tragen. In diesem Fall trägt jeder Arm des Ringträgers 382' den zugehörigen gekrümmten Abschnitt des Ringträgers an genau definierter Position am Ansatz 308a bzw. 308b am dritten Gehäuseteil 303 mit Hilfe, von Paßstiften oder zwei oder mehr Paßschrauben. Wenn der Ringträger aus zwei Teilen besteht, können die ringförmigen Abschnitte 332b und 332c der Mittelscheibe 332 einstückig mit dem Abschnitt 332d ausgebildet sein. Wenn der Abschnitt 332d der Mittelscheibe 332 zylindrische Form oder einen mehreckigen Querschnitt hat oder aus zwei Plattenteilen besteht, müssen der Gleitring bzw. die Gleitelemente ebene Gleitflächen bzw. allenfalls eindimensional gekrümmte Gleitflächen haben.

Das obere Ende 357a des Balges 357 (siehe Figuren 13 und 14) ist zwischen einer Unterlegscheibe 361 und einem Flanschring 362 in einer Ansenkung 332g im Abschnitt 332d der Mittelscheibe 332 angeordnet und an der Mittelscheibe 332 mit Hilfe einer Hülse 363 befestigt, die ihrerseits von der Halteplatte 332 abgestützt w. rd, die mit den Schrauben 335 an der Mittelscheibe befestigt ist. Das untere Ende 357b des Balgs ist zwischen einer geteilten Unterlegscheibe 364 und einem Flanschring 365 in einer Ansenkung im zweiten Gehäuseteil 302 angeordnet und an diesem durch Verstemmen befestigt.

909881/0569

- 32 - E 9462

Die vorstehend beschriebene Membranpumpe 300 wird auf folgende Weise zusammengebaut. Zunächst wird das obere Ende 357a des Balgs 357 am Abschnitt 332d der Mittelscheibe 332 mit Hilfe der Unterlegscheibe 361, des Flanschringes 362, der Hülse 363 und der Halteplatte 334 befestigt. Dabei wird gleichzeitig die untere Membran 331 zwischen der Mittelscheibe 332 und der Halteplatte 334 mit Hilfe der Schrauben 335 eingespannt. Danach wird die Pleuelstange 321, in die die Lager 323 und 327 bereits eingepaßt sind, durch den Balg eingeführt, wonach durch das Loch 332e im Abschnitt 332d der 'Mittelscheibe 332 und das Lager 327 in der Pleuelstange 321 der Lagerzapfen 326 eingeführt wird, so daß auf diese Weise die Pleuelstange 321 an der Mittelscheibe 332 schwenkbar gelagert ist. Nachdem die Arme 382a und 382b des mit dem Gleitring 381 versehenen Ringträgers 382 mit Hilfe der Schrauben 383 am dritten Gehäuseteil 303 befestigt worden sind, wird die Mittelscheibe 332, an der bereits die Pleuelstange 321 und die untere Membran 331 angebracht sind, auf das zweite Gehäuseteil 302 gesetzt, wobei das untere Ende des Balgs in den Hohlraum 304b im zweiten Gehäuseteil 302 herabhängt. Dann wird das dritte Gehäuseteil 303 auf das zweite Gehäuseteil 302 gesetzt, wobei die untere Membran 331 zwischen diesen beiden Gehäuseteilen angeordnet wird und der Gleitring 381 über den Abschnitt 332d der Mittelscheibe 332 geführt wird. Danach wird der obere ringförmige Abschnitt 332b der Mittelscheibe 332 am Abschnitt 332d mit Hilfe der Schrauben 336 befestigt, wonach dann die obere Membran. 330 auf den ringförmigen Abschnitt 332b und das dritte Gehäuseteil 303 gesetzt wird. Der innere Rand der oberen Membran 330 wird zwischen dem ringförmigen Abschnitt 332b und der Halteplatte 333 eingespannt, die mit Hilfe der Schrauben 335 befestigt wird. Dann wird das erste Gehäuseteil 301 auf das dritte Gehäuseteil 303 gesetzt, wobei zwischen beiden die obere Membran 330 angeordnet wird, wonach dann das erste Gehäuseteil 301, das zweite Gehäuseteil 302 und das dritte Gehäuseteil

909881/0569

- 33 - B 94€li

303 zusammengeschraubt werden» Danach wird dann die geteilte Unterlegscheibe 364 in die Ansenkung der Bohrung 302b im zweiten Gehäuseteil 302 eingepreßt,, wonach der Flanschring 365 in die Ansenkung eingepaßt wird, wobei das untere Ende 357b des Balgs 357 zwisehen dem Flanschring 365 und der Unterlegscheibe 364 eingeklemmt wird,, Durch Verstemmen des Randes der Ansenkung wird das untere Ende 357b des Balgs 357 am zweiten Gehäuseteil 302 gesicherte Während das untere Ende der Pleuelstange 321, das in den Hohlraum 304b im zweiten Gehäuseteil 302 herabhängt,, von einer geeigneten Vorrichtung gehalten wird, wird der Kurbelzapfen 311 der Welle 312 in das Lager 323 am unteren Ende der Pleuelstange 321 eingepaßt= Schließlich werden die Lager 315 und 316 sowie die Distanzhülse 317 auf die Welle 312 gepaßt, wonach die Nabe 313 und die Riemenscheibe 314 an der Welle 312 befestigt i"jerden„

Während des Betriebes wird der Abschnitt 332d der Mittelscheibe 332 vom Gleitring 381 der Membranführung 380 so geführt,, daß die Mittelscheibe 332,, wenn sie von der Pleuelstange 321 angetrieben wird, nicht um den Lagerzapfen 328 schwenkt= Demzufolge wird die Mittelscheibe 332 in Axialrichtung hin- und herbewegt, ohne daß die Membranen 330 und 331 verdreht werden bzx·?= einer Torsionsbeanspruchung ausgesetzt werden, so daß deren Lebensdauer erhöht ist»

Die erfindungsgemäße Membranpumpe umfaßt somit im wesentlichen einen exzentrisch umlaufenden,, kreisförmigen Kurbelzapfen bzw. eine Kurbelwelle, eine Pleuelstange, die an ihrem einen Ende drehbar am Kurbelzapfen gelagert ist, zwei Membranen, die jeweils eine Oberfläche haben, die als druckbeaufschlagte Oberfläche arbeitet, eine Mittelscheibe, die die mittleren Bereiche der zwei Membranen auf gegenüberliegenden Seiten der Mittelscheibe trägt, ein erstes Gehäuseteil, das zusammen mit einer der Membranen und der Mittelscheibe eine

098B1/0B

- 34 - B 9462

erste Lieferkammer begrenzt, ein zweites Gehäuseteil zusammen mit der anderen der Membranen und der Mittelscheibe eine zweite Lieferkammer begrenzt, ein drittes Gehäuse, das zusammen mit den zwei Membranen und der Mittelscheibe eine Saugkammer begrenzt, ein Verbindungselement, das das andere Ende der Pleuelstange mit der Mittelscheibe in deren radialer und axialer Mitte verbindet, so daß die Schwenkbewegung der Mittelscheibe minimal ist, die durch die kombinierte Hin- und Herbewegung sowie Schwenkbewegung der Pleuelstange hervorgerufen werden könnte, sowie eine Membranführung, die die Mittelscheibe führt und jegliche Schwenkbewegung der Mittelscheibe verhindert.

Vorstehend sind bevorzugte Ausführungsbexspiele der Erfindung beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

909881/0569

Leerseite

Claims

Patentansprüche

[1.)Membranpumpe, gekennzeichnet durch zwei Membranen (30, 130, 230, 330; 31, 131, 231, 331), die mit Abstand voneinander angeordnet sind, eine Pleuelstange (21, 121, 221, 321), die die beiden Membranen im wesentlichen in ihrer Axialrichtung hin- und herbewegen kann, und zwei Lieferkammern (50; 51), die von den zwischen ihnen angeordneten Membranen begrenzt sind und in die abwechselnd aus einer zwischen den beiden Membranen ausgebildeten Kammer (40, 140, 240) oder direkt von außen ein Fluid eingeleitet und dann verdichtet und nach außen geliefert wird.
2. Membranpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Mittelscheibe (32, 132, 232, 332), an der die mittleren Bereiche der zwei Membranen (30, 130, 230, 330; 31, 131, 231, 331) so befestigt sind, daß die Membranen einen bestimmten Abstand voneinander haben, ein Gehäuse (1, 2, 3; 102, 103; 202, 203; 301, 302, 303), in dem die Membranen und die Mittelscheibe angeordnet sind und an dem die äußeren Ränder der Membranen befestigt sind, wobei das Gehäuse mit mindestens einem Fluideinlaß (44, 144, 244, 344) für das angesaugte Fluid und Fluidauslässen (55; 56) versehen ist, und

909881/0569

ORiGaNAL INSPECTED

^{B 9}JSb5436

eine Antriebseinrichtung (11, 14; 111 bis 118; 212; 311 bis 317), an der ein Ende der Pleuelstange (21, 121, 221, 321) drehbar gelagert ist und die die Pleuelstange hin- und herbewegen kann, wobei die zwei Lieferkammern (50; 51) im Gehäuse ausgebildet sind und die zwei Membranen sowie die Mittelscheibe zwischen den Lieferkammern liegen.
3. Membranpumpe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Balg (57, 157, 357), der mit seinem einen Ende an der Mittelscheibe (32, 132, 232, 332) und mit seinem anderen Ende am Gehäuse (1, 2, 3; 102, 103; 202, 203; 301, 302, 303) befestigt ist und dadurch eine der Lieferkammern (51) gegenüber der Umgebung abdichtet.
4. Membranpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß im Gehäuse (1, 2, 3; 102, 103; 202, 203; 301, 302, 303) eine mit dem Balg (57, 157, 357) ausgerichtete Bohrung bzw. öffnung (2b, 102b, 302b) ausgebildet ist, daß die Pleuelstange (21, 121, 221, 321) von der Antriebseinrichtung (11, 14; 111 bis 118; 212; 311 bis 317) zur Mittelscheibe (32, 132, 232, 332) durch die Bohrung bzw. öffnung und den Balg verläuft und daß die Bohrung bzw. öffnung so große Abmessungen hat, daß sich die Pleuelstange darin schwenkend bewegen kann.
5. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch in den Fluidauslässen (55; 56) im Gehäuse (1, 2, 3; 102, 103; 202, 203; 301, 302, 303) angeordnete Auslaßventile (52; 53), die eine Fluidströmung aus den zwei Lieferkammern (50; 51) nach außen zulassen, jedoch eine Fluidströmung von außen in die zwei Lieferkammern verhindern.
6. Membranpumpe nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Saugventile (41; 42), die Fluidströmung in die zwei

909881/0569

- 3 - B 9462

Lieferkammern (50; 51) zulassen, jedoch Fluidströmung aus den zwei Lieferkammern verhindern.
7. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß jede der zwei Membranen (30, 130, 230, 330; 31, 131, 231, 331) eine druckbeaufschlagte Oberfläche hat, die einer der zwei Lieferkammern (50; 51) zugewandt ist und daß die druckbeaufschlagte Oberfläche mit einem ringförmigen, konkaven Abschnitt (30a; 31a) versehen ist.
8. Membranpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 2, 3; 102, 103; 202, 203; 301, 302, 303) an Bereichen seiner Innenseite ringförmige, konvexe Wülste (1a; 2a) aufweist und daß jeder dieser Wülste in Berührung mit der Oberfläche eines der ringförmigen, konkaven Abschnitte (30a; 31a) der zwei Membranen (30, 130, 230, 330; 31, 131, 231, 331) treten kann, wenn die Membraneibei ihrer Hin- und Herbewegung ihre "gehäusenächsten Endlagen erreichen.
9. Membranpumpe nach Anspruch 6 oder Anspruch 8 oder Anspruch 7 in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Pleuelstange (21, 121, 221, 321) an ihrem anderen Ende mit der Mittelscheibe (32, 132, 232, 332) verbunden ist.
10. Membranpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Pleuelstange (21, 121, 221, 321) mit de : MitteIscheibe (32, 132, 232, 332) in der radialen Mitte der Mittelscheibe und in der Mitte zwischen den zwei Membranen (30, 130, 230, 330; 31, 131, 231, 331) verbunden ist und daß die Saugventile (41; 42) an der Mittelscheibe angebracht sind, wobei der Fluideinlaß (44, 144, 244, 344) im Gehäuse (1, 2, 3; 102, 103; 202, 203; 301,

90 9881/0569

- 4 - B 9452

2905A36

302, 303) an solcher Stelle ausgebildet ist, daß er in Verbindung mit der Kammer (40, 140, 240) zwischen den zwei Membranen steht.
11. Membranpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Pleuelstange (21, 121, 221, 321) mit der Mittelscheibe (32, 132, 232, 332) in der radialen Mitte der Mittelscheibe und in der Mitte zwischen den zwei Membranen (30, 130, 230, 330; 31, 131, 231, 331) verbunden ist und daß das oder die Saugventile am Gehäuse (1, 2, 3; 102, 103/ 202, 203; 301, 302, 303) ausgebildet sind, wobei die Kammer (40, 140, 240) zwischen den zwei Membranen zur Umgebung offen ist.
12. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittelscheibe (132, 232, 332) zwei ringförmige Abschnitte (132b, 232b, 332b; 132c, 232c, 332c) sowie einen die ringförmigen Abschnitte verbindenden Abschnitt (132d, 232d, 332d) umfaßt, der die ringförmigen Abschnitte in bestimmtem Abstand voneinander hält, und daß das andere Ende der Pleuelstange (121, 221, 321) an der Mittel scheibe schwenkbar mittels eines Lagerzapfens (126, 226, 326) gelagert ist, der am Verbindungsabschnitt der Mittelscheibe befestigt ist.
13. Membranpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine drehbar im Gehäuse (102, 103; 202, 203; 301, 302, 303) gelagerte Welle (112, 212, 312) umfaßt.
14. Membranpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugventile (41; 42) an· der Mittelscheibe (132, 232, 332) angebracht sind und daß der Fluideinlaß (144, 244, 344) im Gehäuse (102, 103; 202, 203; 301, 302, 303) so ausgebildet ist, daß er in Verbindung mit der

909881/0 5 69

- 5 - B 9462

Kammer (140, 240, 340) zwischen den zwei Membranen (130, 230, 330; 131, 231, 331) steht.
15. Membranpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugventile am Gehäuse (102, 103; 202, 203; 301, 302, 303) angebracht sind und daß die Kammer (140, 240, 340) zwischen den zwei Membranen (130, 230, 330; 131, 231, 331) zur Umgebung offen ist.
16. Membranpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsabschnitt der Mittelscheibe (132, 232) aus zwei Plattenteilen (132f; 232f) besteht und daß die Kammer (140, 240) zwischen den zwei Membranen (130, 230; 131, 231) durch den Fluideinlaß (144, 244) und den Zwischenraum zwischen den zwei Plattenteilen des Verbindungsabschnitts der Mittelscheibe mit Fluid versorgt wird.
17. Membranpumpe nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Membranführung (270), die die Mittelscheibe (232) mit dem Gehäuse (202, 203) verbindet und die Mittelscheibe parallel führt, wobei die Membranführung zwei erste Achsen (276a, 276b), die an der Mittelscheibe parallel zum Lagerzapfen (226) angeordnet sind, zwei zweite Achsen (275a, 275b), die an der Innenseite des Gehäuses parallel zu den beiden ersten Achsen angebracht sind, sowie zwei Lenker (277a, 277b, 277a') umfaßt, die gleiche Länge haben und an ihren entgegengesetzten Enden jeweils schwenkbar an einer der beiden Achsen der ersten Achsen und einer der beiden Achsen der zweiten Achsen angelenkt sind, wobei die vier Achsen an den vier Ecken eines Parallelogramms angeordnet sind.
18. Membranpumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine parallel zum Lagerzapfen (226) verlaufende und drehbar im Gehäuse (202, 203) gelagerte Welle (212) umfaßt.

909881/0569

- 6 - B 9462
19. Membranpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Saugventile an der Mittelscheibe (232) angebracht sind und daß der Fluideinlaß (244) im Gehäuse (202, 203) so ausgebildet ist, daß er mit der Kammer

(240) zwischen den zwei Membranen (230; 231) in Verbindung steht.
20. Membranpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugventile am Gehäuse (202, 203) angebracht sind und daß die Kammer (240) zwischen den zwei Membranen (230, 231) zur Umgebung offen ist.
21. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß der Verbindungsabschnitt der Mittelscheibe (232) aus zwei Plattenteilen (232f) besteht und daß die Kammer (240) zwischen den zwei Membranen (230, 231) durch den Fluideinlaß und den Zwischenraum zwischen den Plattenteilen des Verbindungsabschnitts der Mittelscheibe mit Fluid gespeist wird.
22. Membranpumpe nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine am Gehäuse (301, 302, 303) befestigte Membranführung (380), die in Gleitberührung mit dem Verbindungsabschnitt (332d) der Mittelscheibe (332) steht und die Bewegung der Mittelscheibe so führt, daß jede Schwenkbewegung der Mittelscheibe um den Lagerzapfen (326) verhindert wird.
23. Membranpumpe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebseinrichtung einen exzentrisch angeordneten, kreisförmigen Kurbelzapfen (311) bzw. eine Kurbel, an der bzw. dem ein Ende der Pleuelstange (321) drehbar gelagert ist, sowie eine im Gehäuse (301, 302, 303) drehbar gelagerte Welle (312) umfaßt, die mit dem Kurbelzapfen bzw. der Kurbel verbunden ist.·

909881/058 9

- 7 - B 946?
24. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet , daß die Saugventile an der Mittelscheibe (332) angebracht sind und daß der Fluideinlaß

(344) im Gehäuse (301, 302, 303) so ausgebildet ist, daß er in Verbindung mit der Kammer zwischen den zwei Membranen (330; 331) steht.
25. Membranpumpe nach Anspruch 22 oder 23, dadurch g e kennzeichnet , daß die Saugventile am Gehäuse (301, 302, 303) angebracht sind und daß die Kammer zwischen den zwei Membranen (330; 331) zur Umgebung offen ist.
26. Membranpumpe nach Anspruch 24, dadurch g e k en η zeichnet , daß der Verbindungsabschnitt der Mittelscheibe (332) aus zwei Plattenteilen besteht und daß die Kammer zwischen den zwei Membranen (330; 331) durch den Fluideinlaß und den Zwischenraum zwischen den Plattenteilen des Verbindungsabschnitts der Mittelscheibe mit Fluid gespeist wird.

909881/0569