CN103339377B - 隔膜泵和具有隔膜泵的废气后处理系统 - Google Patents

Abstract

用于输送流体尤其是废气后处理介质例如尿素水溶液的隔膜泵，包括工作腔（1）和电磁铁（7），其中，所述工作腔由工作隔膜（2）限界并且可经由第一阀（3）而与入口（4）连通和经由第二阀（5）而与出口（6）连通，所述电磁铁包括线圈组件（8）和与所述线圈组件（8）共同作用且与所述工作隔膜（2）作用连接的衔铁（9）。根据本发明，所述阀（3、5）构造在阀板（10）中，该阀板布置在所述线圈组件（8）和衔铁（9）之间。废气后处理系统具有这种类型的隔膜泵。

Description

隔膜泵和具有隔膜泵的废气后处理系统

技术领域

本发明涉及一种用于输送流体，尤其是废气后处理介质，例如尿素水溶液的隔膜泵。本发明还涉及一种具有这种隔膜泵的废气后处理系统。

背景技术

隔膜泵，尤其是可使用在废气后处理系统中的隔膜泵，在现有技术中是已知的。从DE 10 2008 043 309A1已知一种具有多件式泵壳体的隔膜泵，它的工作隔膜夹紧在两个壳体部分之间并且通过凸轮和连杆由电动机轴向操纵。为了固定所述工作隔膜，所述壳体部分被互相轴向夹紧。

从公开文献DE 10 2005 003 583A1得知另外一种隔膜泵。所述工作隔膜在这里不通过凸轮连杆，而是通过与电磁铁的衔铁作用连接的活塞操纵。在所述电磁铁的线圈组件通电时，所述衔铁被朝向所述线圈组件的方向上吸引，其中，所述工作隔膜通过与所述衔铁连接的活塞施加压力。所述压力引起所述隔膜在泵工作腔中扩展，即这里存在的介质被压力，接着通过排出阀排出。如果所述线圈组件停止通电，支承在衔铁上的弹簧保证衔铁和活塞的复位。所述工作隔膜收缩并且在泵工作腔中引起低压，因而新鲜介质被吸入。为了向所述工作隔膜施加压力，所述活塞通过所述线圈组件被导向。这需要在制造活塞和/或衔铁时保持更小的形状和支承容差。所述活塞和/或衔铁的导向区域还因摩擦而暴露提高的磨损。因为所述活塞的长度，所述活塞因而翘曲，由此所述摩擦力增大并因而磨损更严重。

从DE 10 2004 011 123A1得知另外一种具有提升电磁铁作为驱动器的隔膜泵，其中，所述工作隔膜直接与所述提升电磁铁的实现为中空圆柱的衔铁连接。用于操纵所述工作隔膜的活塞因而可省去。为了所述衔铁的导向，所述衔铁容纳在套筒形滑动轴承中。所述衔铁的往复运动通过所述电磁铁的壳体限界，在所述衔铁碰撞到所述壳体上时可能导致不希望的噪音发出。

在DE 10 2008 054 686A1中提出一种具有电磁铁以操纵所述工作隔膜的隔膜泵，在所述隔膜泵中，弹性元件同时构成一个与所述电磁铁共同作用的扁平衔铁和复位弹簧。为了与所述工作隔膜连接，所述弹性元件由所述工作隔膜的塑料挤压包封。所述衔铁的径向导向件因而被省去，由此减小所述工作部件区域中的磨损。此外，因为构成为扁平衔铁，提出一种只需要小的结构空间的紧凑布置。

发明内容

从前面提及的现有技术出发，本发明的任务是提供一种紧凑的、低噪声的和低摩擦的、通过电磁铁操纵的隔膜泵，所述隔膜泵还具有高的工作效率。

所述任务通过一种根据本发明的隔膜泵解决。

根据本发明，提出一种用于输送流体的隔膜泵，包括工作腔和电磁铁，其中，所述工作腔由工作隔膜限界且可通过第一阀而与入口连通和通过第二阀而与出口连通，所述电磁铁包括线圈组件和与所述线圈组件共同作用且与所述工作隔膜作用连接的衔铁，其中，所述第一阀和第二阀构造在阀板中，所述阀板布置在所述线圈组件和衔铁之间，并且，所述衔铁构造有至少一个罐形容纳腔以至少部分地容纳所述阀板和/或容纳一弹簧。

所提出的、用于输送流体，尤其是废气后处理介质(例如尿素水溶液)的隔膜泵，包括工作腔，所述工作腔由工作隔膜限界并且通过第一阀而与入口连通和通过第二阀而与出口连通。所述隔膜泵还包括电磁铁，所述电磁铁包括线圈组件和与所述线圈组件共同作用且与所述工作隔膜作用连接的衔铁。根据本发明，所述阀构造在阀板中，所述阀板布置在所述线圈组件和衔铁之间。优选地，所述阀板与所述工作隔膜一起限界所述工作腔，以使这些泵组成部分的布置在所述线圈组件和衔铁之间实现。所述泵的基本元件因而集成到所述电磁铁中。以这种方式形成非常紧凑的泵装置，所述泵装置还因为所述衔铁和线圈组件的分开而可低噪音和低摩擦地运行。所述衔铁缺少径向导向件更导致减小的磨损。此外不必限定形状容差和位置容差。所述衔铁与工作隔膜的作用连接保证直接的力导入和因而高的泵效率。优选地，所述衔铁于所述工作隔膜力锁合和/或形状锁合地作用连接，例如通过螺栓连接。备选地，还可设置夹钳连接或卡锁连接。此外，所述工作隔膜的端部固定在所述阀板上。为了所述固定，例如安装一个环，所述环接合在所述阀板上的相应容纳槽中。

根据本发明的优选实施例中，所述阀板至少部分地嵌入到所述电磁铁的壳体中或者所述衔铁中。由此形成仍然紧凑的结构。此外，所述嵌入的阀板同时被固定位置。

根据一个改进方案，所述阀板和/或工作隔膜具有优选环绕地布置的阻尼沟道。在所述工作腔具有圆形底部轮廓时，所述阻尼沟道优选布置在相互同中心的圆中。所述阻尼沟道引起所述衔铁的运动的阻尼，因为为了在工作腔中建立压力必须将介质从所述阻尼沟道排出。

另外提出，所述阀板至少部分地覆盖单侧或双侧的至少一个优选用非磁材料制成的另外的板。所述阀板和至少一个另外的板一起构成阀体，其中，所述单个的板优选通过激光焊接相互连接。如果所述线圈组件停止通电，至少一个用非磁材料构成的另外的板阻止所述衔铁磁吸附在电磁铁壳体上。所述至少一个另外的板优选与所述电磁铁的壳体焊接。

与线圈组件分开地布置的衔铁有利地在径向方向上通过至少一个弹簧导向。所述弹簧用于在所述线圈组件通电停止后所述衔铁的复位。所述弹簧能够例如构造为螺旋压缩弹簧，并且在一侧支承在所述阀板上或者在至少部分地覆盖所述阀板的另外的板上及在另一侧支承在所述衔铁上。为了保证所述衔铁的径向导向，所述弹簧优选接合在所述衔铁的环绕槽中。所述衔铁的复位通过多个均匀分布地布置到所述衔铁的周缘上的压缩弹簧实现，所述压缩弹簧优选分别伸入到所述衔铁的罐形凹进部分中。在布置多个弹簧时，所述数量是至少三个，优选四个或更多个。优选地，多个弹簧以相同的角度位移相互布置。为了将所述弹簧径向位置固定在所述阀板或者另外的板上，在每个板上优选构造一个凸起部分，例如销形式，所述弹簧端部可围绕所述凸起部分放置。通过所述弹簧或多个弹簧的双侧导向也保证所述衔铁的充分导向。为了引起所述衔铁的运动的阻尼，所述弹簧或者多个弹簧也能够设计为累进式。

进一步优选地，所述衔铁构造至少一个罐形容纳腔以至少部分地容纳所述阀板和/或弹簧。布置在中央的罐形容纳腔能够用于例如容纳所述阀板。此外，通过所述衔铁板的相应造型，所述工作腔在工作腔中压力升高过程中被支承，在所述工作隔膜的使用期上被合适地作用。备选地或者补充地，另外的罐形容纳腔分布到所述周缘上地布置，用于至少部分地容纳所述复位弹簧。

所述罐形容纳腔能够通过一种造型方法加工到平整的衔铁板中。优选地，所述衔铁是可特别简单且成本适宜地制造的冲压件/弯曲件。

另外提出，所述电磁铁是直流电磁铁。备选地或补充地可设置，所述电磁铁包括具有两个内径的线圈。由此得到尽可能高的匝数。

基于前面提及的根据本发明的隔膜泵的优点，这种隔膜泵特别适合使用在废气后处理系统中以输送废气后处理介质，例如尿素水溶液。因为所述隔膜泵阻止所述电磁铁达到与要输送的介质接触，因而这防止发生碰撞。此外提出，具有根据本发明的隔膜泵的废气后处理系统，所述隔膜泵用于输送废气后处理介质，尤其是尿素水溶液。除了已经提及的优点外，还产生所述泵低噪音和低摩擦地运行，对所述废气后处理系统有利的紧凑结构形式。

下面将根据附图更详细地阐明本发明的优选实施例。

附图说明

图1示出现有技术已知的隔膜泵的示意性截面图；

图2示出根据本发明的隔膜泵的示意性截面图；

图3示出阀装置的俯视图；

图4示出图2的隔膜泵的阀板的仰视图；

图5a、b示出图2的隔膜泵的壳体的部分截面图；

图6a示出图4的阀板的部分截面图；

图6b示出图2的隔膜泵的工作隔膜的截面图；

图7示出根据本发明的另一隔膜泵的示意性截面图；

图8示出图7的隔膜泵的衔铁的俯视图，和

图9示出图7的隔膜泵的衔铁的部分截面图。

具体实施方式

根据现有技术已知的隔膜泵的示意性截面图，这种泵的开头已经提及的缺点仍应一次清楚地阐明。当前示出的泵具有由工作隔膜2和阀板10限界的工作腔1。阀板10容纳第一阀以使工作腔1与入口4连通和第二阀5以使工作腔1与出口6连通。阀板10固定在板形支承元件上，电磁铁7作为所述泵的驱动器承载在背离阀板10的侧上。电磁铁7包括线圈组件8和与线圈组件8共同作用的衔铁9，衔铁9布置在电磁铁7的背离阀板10的侧上。为了操纵工作隔膜2，衔铁9具有一个衔铁螺杆19，衔铁螺杆19穿过线圈组件8并且通过导向件18轴向可移动地被支承。在电磁铁7的线圈组件8通电时，衔铁9在线圈组件8的方向上被吸引并且携动衔铁螺杆19。衔铁螺杆19在这里向工作隔膜2施加压力，导致工作腔1的体积减小并因而导致压力升高，使得阀5开启和工作腔1中现存的介质可通过出口6流出。如果线圈组件8停止通电，支承在衔铁9上的弹簧15的弹簧力使衔铁9复位，其中衔铁螺杆19也返回。衔铁螺杆19的复位能够使工作腔1体积增大，引起工作腔1内的低压。这导致新鲜介质通过入口4和阀3吸入到工作腔1中。已经证明衔铁螺杆19的结构长度是有缺陷的，因为衔铁螺杆19在轴向运动时容易翘曲。此外，导向件18区域中的接触面因为摩擦而受到提高的磨损，这降低了所述泵的使用期。此外，在线圈组件8通电且衔铁9在朝向线圈组件8的方向运动时，衔铁9冲撞在电磁铁7上，这导致不希望的噪音发出。

上述缺点通过接着的附图中示出的根据本发明的隔膜泵的实施方式消除或者至少明显减小。

根据本发明的隔膜泵的第一实施方式在图2中示出。所述驱动能够通过电磁铁7实现，电磁铁7包括线圈组件8和衔铁9。线圈组件8容纳在壳体11中，衔铁9由阀板10环绕。阀板10容纳与入口4连通的第一阀3和与出口6连通的第二阀5，其中，两个阀3、5(参见图3)及入口4和出口6分别布置在共同的径向平面中。阀板10当前用多个板组装以便简化阀3、5的构造。阀板10还由另外的板13覆盖，另外的板13用非磁材料制成并且与阀板10通过环绕焊缝20连接。另外的板13此外还具有凸起部分23，用于引导弹簧15以使衔铁9复位。弹簧15当前构造为螺旋压缩弹簧，它的另一端部伸入到衔铁9的容纳腔17中，容纳腔17构造为衔铁9的面向线圈组件8的侧上的环绕槽。当衔铁9在朝向线圈组件8的方向上运动时，衔铁9的另外的容纳腔16用于容纳工作隔膜2。容纳腔16的罐形构造在压力升高过程中支承工作隔膜2。由此使工作隔膜2的使用期延长。工作隔膜2与衔铁9的作用连接当前通过螺栓连接实现。在螺栓连接的区域中，工作隔膜2具有材料加厚形式的阻尼锥，在衔铁9冲撞在阀板10上以前，借助所述阻尼锥能够制动衔铁9的运动。另外的挡块21限制衔铁9在复位方向上的行程。工作隔膜2的端部通过环25固定在阀板10上，环25接合在阀板10上的相应凹进部分中。工作隔膜2通过环25夹紧。

图2中所示的隔膜泵以非常小的无效体积为特点。工作腔1的几乎整个体积被工作隔膜2挤压，由此进一步提高所述泵的高效率。此外，所述输送量以高的精度确定。

而且通过将所述泵元件集成到电磁铁7中，所述结构空间能够被显著减小。对此有助的是，阀板10嵌入到电磁铁7的壳体11中，如图2中所示。壳体11为此具有凹进部分22(参见图5a和5b)，对应于阀板10的形状构造(参见图4)。嵌入到壳体11中的阀板还通过另外的板13固定在凹进部分22中，另外的板13当前构造为环形盘。为此，所述环形盘或者另外的板13通过焊缝20而与阀板10及壳体11焊接。所述环形盘可具有小于0.2mm的厚度。

根据本发明的隔膜泵的备选实施方式在图7中示出。这个实施例与图2的实施例的不同之处在于，基本泵元件，即工作隔膜和阀3、5布置在衔铁9的容纳腔16内部。电磁铁7的壳体11的上侧作为极面能够相应地平面地构造，这简化电磁铁7的制造。为了构造用于多个复位弹簧15的容纳腔16及其他容纳腔17，衔铁9实现为冲压件/弯曲件。由此所述制造成本能够进一步降低。板13被省去，代替地，板14用非磁材料制成，布置在阀板10和壳体11之间。进一步保证磁通量24通过壳体11保持进入线圈9中。为了引导所述支承在板14上的弹簧15，板14具有可模制(参见图9)或者后来安装(参见图7)的凸起部分23。如从图8得知的，衔铁9除容纳腔16、17外具有凹进部分22，阀板10嵌入到凹进部分22中。

图2和图7的隔膜泵的工作原理几乎没有不同。如果线圈组件8通电，衔铁9在朝向线圈组件8的方向上运动。工作隔膜2在这里运动到工作腔1中，由此工作腔1的体积减小。这导致工作腔1中的压力升高，引起阀5开启，工作腔1中现存的介质通过阀5到达出口6。如果线圈组件8停止通电，所述弹簧或多个弹簧15的弹簧力引起衔铁9返回到它的原始位置中。同样情况适用于工作隔膜2，使得因为工作腔1的体积增大而产生低压，这引起阀3开启，因而吸入新鲜介质。

衔铁9通过工作隔膜2和至少一个弹簧15在相对于电磁铁7的径向上被导向，衔铁9具有两个端部挡块，即阀板10或者安置在阀板10上的另外的板13或14及挡块21。原则上，衔铁9不承受径向力，因此衔铁9的径向导向不是必需的。然而，衔铁9的一定径向导向通过至少一个弹簧15承担。

两个已经描述的优选实施例变型具有的优点是阻止或至少明显降低不希望的噪音发出。衔铁9的充满噪音的止挡例如由此被阻止：工作隔膜2具有一个阻尼锥(参见图2和7)。备选地或补充地，工作隔膜2还设有阻尼沟道12，阻尼沟道12由此引起的附加阻尼：在碰撞前，所述介质必须被排挤出沟道12(参见图6)。阻尼沟道12优选由与工作隔膜相同的材料制成，其中，所述材料进一步优选是弹性膜。备选地或补充地，阀板10还设有阻尼沟道12(参见图6a)。

Claims (16)

1.用于输送流体的隔膜泵，包括工作腔(1)和电磁铁(7)，其中，所述工作腔(1)由工作隔膜(2)限界且可通过第一阀(3)而与入口(4)连通和通过第二阀(5)而与出口(6)连通，所述电磁铁包括线圈组件(8)和与所述线圈组件(8)共同作用且与所述工作隔膜(2)作用连接的衔铁(9)，其特征在于，

所述第一阀(3)和第二阀(5)构造在阀板(10)中，所述阀板(10)布置在所述线圈组件(8)和衔铁(9)之间，并且，所述衔铁(9)构造有至少一个罐形容纳腔(16、17)以至少部分地容纳所述阀板(10)和/或容纳一弹簧(15)。

2.根据权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于，

所述阀板(10)至少部分地嵌入到所述电磁铁(7)的壳体(11)中或者所述衔铁(9)中。

3.根据权利要求1或2所述的隔膜泵，其特征在于，

所述阀板(10)和/或工作隔膜(2)具有阻尼沟道(12)。

4.根据权利要求1或2所述的隔膜泵，其特征在于，

所述阀板(10)至少部分地在单侧或两侧由至少一个另外的板(13、14)覆盖。

5.根据权利要求1或2所述的隔膜泵，其特征在于，

所述衔铁(9)在径向方向上通过至少一个弹簧(15)导向，所述至少一个弹簧(15)用于在所述线圈组件(8)停止通电后使所述衔铁(9)复位。

6.根据权利要求5所述的隔膜泵，其特征在于，

用于使所述衔铁(9)复位的至少一个弹簧(15)设计为累进式。

7.根据权利要求1或2所述的隔膜泵，其特征在于，

所述衔铁(9)是冲压件/弯曲件。

8.根据权利要求1或2所述的隔膜泵，其特征在于，

所述电磁铁(7)是直流电磁铁。

9.根据权利要求1或2所述的隔膜泵，其特征在于，

所述电磁铁(7)包括具有两个内径的线圈组件(8)。

10.根据权利要求1或2所述的隔膜泵，其特征在于，所述流体是废气后处理介质。

11.根据权利要求10所述的隔膜泵，其特征在于，所述废气后处理介质是尿素水溶液。

12.根据权利要求3所述的隔膜泵，其特征在于，所述阻尼沟道(12)是环绕地布置的。

13.根据权利要求4所述隔膜泵，其特征在于，所述另外的板(13、14)用非磁材料制成。

14.根据权利要求4所述隔膜泵，其特征在于，所述另外的板(13、14)与所述电磁铁(7)的壳体(11)焊接。

15.一种废气后处理系统，具有根据前述任一项权利要求所述的隔膜泵，用于输送废气后处理介质。

16.根据权利要求15所述的废气后处理系统，其特征在于，所述废气后处理介质是尿素水溶液。