用于传输介质的薄膜的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于容积传输介质的工作薄膜（14）。在安装状态（28）下，所述工作薄膜（14）被接收在部件（30、38）之间。所述工作薄膜（14）被连接到致动器（10、12）上以进行传输行程。所述工作薄膜（14）通过支持元件（18、54）稳定在弹性区域（26）中。
【专利说明】用于传输介质的薄膜
【背景技术】
[0001]在传输设备中，例如在用于传输工作介质的薄膜泵中，工作薄膜是主要使用弹性材料制成的。利用所述传输设备，尤其是薄膜泵，能够传输例如工作材料/辅助材料或者工作介质，例如如水状尿素溶液的还原剂，所述水状尿素溶液在废气后处理系统中用于还原废气中的NOx成分。
[0002]然而，主要用弹性材料制成的工作薄膜被限制在用于至多约6bar的低压范围中。原则上，这种工作薄膜的目的是通过联接与致动器相连接的机械构件能够振荡地且持续地产生用于吸取的低压或用于传输体积的压力的交变。
[0003]为此使用的工作薄膜一般通过垫板和壳体锁定并且对外密封。
[0004]从DE41 19 228C2已知这种工作薄膜及其工作原理。为了避免在压力交变条件下进行校正，根据DE41 19 228C2的技术方案提出，所述工作薄膜的弹性、运动的(即可枢转的)区域通过加垫附加元件施加预应力。特别地，使用由泡沫材料制成的支持元件，以缓冲所述工作薄膜形成噪声的固有振动。
[0005]为了执行传输运动，所述工作薄膜必须具有在执行传输运动时变形的弹性区域。然而，这对所述工作薄膜的弹性区域提出了非常高的机械要求，并且只具有受限的使用寿命。此外，在存在压力差时，所述工作薄膜的弹性区域像气球似地鼓起，从而使所述传输体积依赖于压力。
【发明内容】
[0006]本发明提出，在用于容积传输流体介质的工作薄膜上存在用支持元件稳定的区域，所述区域使所述薄膜弹性变形且在传输行程时出现最高机械载荷，所述工作薄膜被构造为大致盘形的。
[0007]利用所述支持元件能够局部强化已经使用的工作薄膜，并且因而使它适用于更高的工作压力。通过所述强化避免特别是在更高的运行压力时所述工作薄膜出现气球状变形。这种变形使由所述工作薄膜限界的元件空间的体积改变，并因而影响传输量。此外，所述工作薄膜的使用寿命通过使用支持元件而明显延长。
[0008]所述工作薄膜的稳定性能够进一步改善，其中，所述工作薄膜的稳定性附加地通过金属表面硬化、纤维和/或织物表面硬化进行强化。
[0009]根据本发明的支持元件在一实施例中实施为支持盘。
[0010]在本发明的另一实施变型中，所述支持元件实施为蘑菇状的或者郁金香状的支持结构。
[0011]以有利的方式，通过所述支持盘或者通过使用支持轴环，对工作薄膜，尤其是在所述薄膜的弹性区域下面使用被用于稳定的强化零件。所述支持盘或者支持轴环的制造材料可以是金属材料，例如板，稀有金属合金钢或塑料，例如热塑性塑料。在所述工作薄膜的往复运动中，在压力增大时，元件空间不变大，并且所述元件空间的体积保持相等，因为所述支持盘阻止了软的弹性零件的变形。[0012]根据本发明提出的薄膜通过支持元件，例如支持盘或者支持轴环，支承而夹紧在两个部件，壳体部件和中间板之间。所述工作薄膜的密封能够通过在所述工作薄膜的边缘区域构成的径向密封凸起实现。为了在温度提高时使所述弹性材料膨胀，在本发明中利用支持元件支持的工作薄膜具有膨胀空间。这个膨胀空间以有利的方式设置在密封凸起和分隔肋之间并且能够使所述弹性材料在温度升高和接收介质时膨胀。此外，在所述薄膜的元件空间上部，即在它的上侧以有利的方式设置一附加容积，以在这里保证所述工作薄膜的材料的膨胀空间。
[0013]所述支持元件，例如支持盘或者支持轴环，可被挤压、螺纹拧紧、焊接或者也可被粘结。所述支持元件被从下面挤压到衔铁或者活塞上，在它的上侧是所述薄膜，并且因此不必被喷射到橡胶材料中或者布置在元件空间中。由此排除了在通常设置于元件空间中的布置中出现密封中断，所述密封中断导致强制泄漏或者损坏。所述衔铁或者活塞所述致动器的一部分，往复运动利用所述致动器产生并且传递到所述工作薄膜上。
[0014]优选地，所述支持盘的边缘被圆整，其中，所述圆形的半径选择为使所述工作薄膜在往复运动时通过所述衔铁或者活塞在半径上展开。[0015]在一个有利的实施变型中，在下侧上支持所述薄膜的支持元件允许被构造为支持轴环。这个部件能够用金属材料，例如以冲弯技术制造。所述支持轴环的优点是主要改善了安装，因为柔韧的壁扩张是可能的。在所述支持轴环的壁区域中设置有附加的缝隙，所述安装力可变化。另外，这形成了在所述郁金香状支持元件的内侧设置位于半径区域中的附加压花，并且因此得到吸收压力的面的附加强化。
[0016]根据本发明提出的工作薄膜的特征尤其在于，它可在压力≥6bar的情形下使用，并且尤其在用于汽车领域时具有长的使用寿命。它能够进行容积传输，从而能够省去压力传感器。通过由支持元件，例如支持盘或者支持轴环支持的工作薄膜允许得到不依赖于温度的传输性能，不存在上述气球效应，尤其在高温和高压时。
[0017]通过在支持盘上设置的滚动半径，所述薄膜在整个往复运动中通过所述衔铁紧贴到所述支持盘上。因而在所述运动的每个阶段获得所述稳定作用。
[0018]附加地，所述工作薄膜允许通过引入金属表面硬化、纤维和/或织物表面硬化进行强化。这进一步改善了所述薄膜的耐压性，并且显著延长所述工作薄膜的使用寿命。
[0019]利用根据本发明提出的工作薄膜能够实现传输体积保持相等，即不依赖于所述薄膜材料的膨胀和温度影响。同样，所述传输体积对压力的依赖性减小。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面将参考附图详细说明本发明，其中:
[0021]图1示出通过接收衔铁的支持元件(这里以盘形式)支持的工作薄膜；
[0022]图2示出在安装于壳体和中间板之间的状态下由支持元件支持的工作薄膜；
[0023]图3示出通过支持轴环支持的工作薄膜；
[0024]图4示出所述设有压花和缝隙的支持轴环从下侧观察的透视图；
[0025]图5示出所述设有压花的支持轴环从下侧观察的再现视图；和
[0026]图6示出普通薄膜或容积传输薄膜的流量特性曲线。【具体实施方式】
[0027]在图1中示出受到被接收在衔铁上的盘状支持元件支持的工作薄膜。
[0028]图1示出利用侧凹16牢固地接收在衔铁10的衔铁头部12上的工作薄膜14。工作薄膜14和衔铁10的衔铁头部12之间的连接能够例如通过硫化进行。衔铁10将往复运动传递到工作薄膜14上，工作薄膜14通过往复运动而在弹性区域26中变形。为了稳定工作薄膜14，支持盘18接收在衔铁10上。衔铁10和支持盘18之间的连接通过挤压连接、焊接连接、粘结连接和/或螺纹连接20实现。支持盘18的边缘设有滚动半径48。通过支持盘18上的滚动半径48，薄膜14在整个往复运动过程中通过衔铁10紧贴在支持盘18上。因而在所述运动的每个阶段中获得所述稳定作用。工作薄膜14的边缘22被强化并且包围凹部24。
[0029]在这个以及另外的实施例中，工作薄膜14允许附加地通过引入金属表面硬化、纤维和/或织物表面硬化进行强化。这进一步改进了工作薄膜14的耐压性并且显著延长了工作薄膜14的使用寿命。
[0030]图2示出了在安装状态下由盘形支持元件支持的工作薄膜。
[0031]图2示出工作薄膜14装配在壳体部分31和中间板30之间的状态28，工作薄膜14通过侧凹16牢固地接收在衔铁10的衔铁头部12上。支持盘18接收在衔铁10上。衔铁10通过开口 51导入壳体部分31中。壳体部分31还具有池槽形凹部52，用于接收支持盘18的充足空间和空腔50。工作薄膜14的下侧36贴靠在壳体部分31的支持面38上。中间板30布置在工作薄膜14上方。工作薄膜14的加厚边缘22用作密封凸起44，并且与布置在中间板30上的分隔肋46、中间板30和凹部24限界膨胀空间40。工作薄膜14由于接收了所传输的介质而膨胀起来或者由于温度升高而伸展，附加容积通过膨胀空间40接收。分隔肋46、工作薄膜14的上侧34和中间板30在工作薄膜14的上部构成元件空间或者行程体积32。元件空间32和空腔50的大小适应衔铁10所需要的行程或者所需要的传输体积。所述传输体积在温度和/或压力变化时几乎保持不变。工作薄膜14的热膨胀通过利用支持盘18稳定而使接收膨胀空间40的、压力引起的变形减小。
[0032]图3中示出本发明的又一实施例，其中，所述工作薄膜通过支持轴环支持。
[0033]图3示出利用侧凹16牢固地接收在衔铁10的衔铁头部12上的工作薄膜14。在衔铁10往复运动时，工作薄膜14在弹性区域26中变形。为了稳定工作薄膜14，支持轴环54布置在衔铁10上。支持轴环54优选通过压连接进行固定，在压连接时，支持轴环54的凸缘62挤压衔铁10。支持轴环54的位置选择为使工作薄膜14的弹性区域26下侧36贴靠在支持轴环54的支持侧64上。工作薄膜14的边缘22被强化，包围凹部24，如上述实施例变型那样。
[0034]图4中示出设有压花和缝隙的支持轴环从下侧观察的透视图。
[0035]图4以从下侧观察的透视图示出支持轴环54。支持面64在边缘66的区域中向下侧弯曲。在支持轴环54中部，支持面64以大的弯曲过渡到凸缘62中。弯曲半径的大小位于所述材料的厚度范围内。凸缘62被构造成使具有凸缘62的支持轴环54通过挤压而可与衔铁10连接。支持轴环54在这里被定位成使它从下面推衔铁头部12并且支持工作薄膜14的下侧37。
[0036]所述支持轴环优选通过冲弯技术构成。这允许所述支持轴环柔性地调整凸缘62的壁扩张。压入力优选通过使卸载缝隙58布置在从凸缘62到支持面64和/或凸缘62的过渡区域中而进一步被改变。在图4所示的实施例变型中布置了三个卸载缝隙58，两个卸载缝隙58构成120°角度。根据所需要的压入力也可设置更多或更少的卸载缝隙58。为了使压力从支持面64更好地传递到凸缘62上和因而传递到衔铁10上，强化压花56优选布置在位于凸缘62和支持面64之间的过渡区域中。在适当的实施例中，支持轴环54具有三个强化压花56，在这里被实施为椭圆形沟槽。三个强化压花56围绕凸缘62布置，其中，两个强化凸缘之间成120°角度。强化压花56也可实施为其它型式，例如实施为通过支持面64和凸缘62之间的弯曲构成直的沟槽。同样也可安装更大或更小数量的强化压花56。
[0037]图5示出设有压花的支持轴环从下侧观察的透视图。
[0038]图5以从下侧观察的透视图示出支持轴环54的又一实施例。支持轴环54具有支持面64，支持面64在边缘66的区域中向下侧弯曲。凸缘62在支持面64中部通过材料大的弯曲进行变形。为了改善压力从支持面64传递到凸缘62，在这里所示的实施例变型中布置三个被实施为椭圆形沟槽的强化压花56。例如上述实施例变型已说明，按照对构件强度的要求也可设置其它数量和/或形状的强化压花56。
[0039]图6中示出使用具有常规薄膜的泵和使用具有容积传输薄膜的泵时流量的特性曲线。
[0040]图6示出使用两种薄膜泵时流体介质的流量Q关于压力ρ的对比实例。线70表示具有常规工作薄膜的泵的特性曲线。流量Q随着压力P的升高而明显下降。线68表示具有根据本发明的容积传输工作薄膜的泵的特性曲线。流量Q随压力增加而减小的不希望的减小量明显降低。
[0041]装备有根据本发明的工作薄膜的薄膜泵尤其适合用作工作材料/辅助材料或者工作介质的传输设备。通过流量几乎不依赖于压力和温度省去了昂贵地测量流量和/或压力。这种传输设备通过稳定的流量也适用于医学技术用途。
【权利要求】
1.一种用于容积传输流体的工作薄膜(14)，所述工作薄膜(14)在安装状态(28)下接收在部件(30、38)之间并且与致动器(10、12)相连接，所述致动器用于执行传输行程，其特征在于， 所述工作薄膜(14)在弹性区域(26)中由支持元件(18、54)稳定。
2.根据权利要求1所述的工作薄膜(14)，其特征在于，所述工作薄膜(14)使用金属表面硬化、纤维和/或织物表面硬化进行强化。
3.根据权利要求1或2所述的工作薄膜(14)，其特征在于，膨胀空间(40)布置在所述工作薄膜(14)和中间板(30)之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的工作薄膜(14)，其特征在于，附加容积设置在所述工作薄膜(14)上部的元件空间(32)中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的工作薄膜(14)，其特征在于，所述工作薄膜(14)具有密封凸起(44)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的工作薄膜(44)，其特征在于，所述支持元件(18.54)通过挤压、焊接、粘结和/或螺纹连接而接收在致动器衔铁(10)上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的工作薄膜(14)，其特征在于，所述支持元件(18.54)被实施为支持盘(18)。
8.根据权利要求7所述的工作薄膜(14)，其特征在于，所述支持盘(18)在边缘上具有滚动半径(48)。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的工作薄膜(14)，其特征在于，所述支持元件(18、54)被实施为支持轴环(54)。
10.根据权利要求9所述的工作薄膜(14)，其特征在于，所述支持轴环(54)具有至少一个强化压花(56)。
11.根据权利要求9或10所述的工作薄膜(14)，其特征在于，所述支持轴环(54)具有至少一个卸载缝隙(58)。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的工作薄膜(14)，其特征在于，所述支持轴环(54)用弹簧板或热塑性塑料制成。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的工作薄膜(14)在用于容积传输流体的薄膜泵中的应用。
【文档编号】F04B43/02GK103688055SQ201280032790
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年6月21日 优先权日:2011年7月1日
【发明者】W·克尼斯, O·普里斯尼茨, C·瓦莱策克, G·嫩特维希 申请人:罗伯特·博世有限公司