CN101328875B - 往复式活塞泵和具有该往复式活塞泵的机动车加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于输送液体的往复式活塞泵(16)，该往复式活塞泵具有：一个可电磁驱动的往复运动活塞(24)，该往复运动活塞安装有一个复位弹簧(26)；由一种弹性体构成的碰撞缓冲装置(46)，它用于在输送阶段结束时对往复运动活塞(24)的碰撞进行衰减；一个铁心法兰件(50)，该铁心法兰件与该往复运动活塞(24)相对而置，在往复运动活塞(24)与铁心法兰件(50)之间提供了一个间隙，该间隙取决于该往复运动活塞(24)的位置。在此，本发明其特征在于，在输送阶段的早期输送间隔中，往复运动活塞(24)的动能主要通过复位弹簧(26)以及液体的输送被吸收，并且在输送阶段的后期输送间隔中，往复运动活塞(24)的动能主要通过存在于间隙中的液体的液压缓冲所吸收。

Description

往复式活塞泵和具有该往复式活塞泵的机动车加热装置

技术领域

本发明涉及用于输送液体的往复式活塞泵和具有该往复式活塞泵的机动车加热装置。

背景技术

例如，往复式活塞泵被用于为机动车加热装置提供液体燃料。所述往复式活塞泵可以在每单位时间输送精确限定量的一种液体，例如燃料。以此方式，当在机动车加热装置中使用时，可在获得所希望的热量的同时达到稳定的运行。

在该往复式活塞泵的内部，一个往复运动活塞周期性地在轴向方向上来回运动，并在每个周期输送一个精确限定量的液体，例如燃料。当该振荡的往复运动活塞在其终端位置中碰撞时，产生一种“卡搭”碰撞噪声，为此原因，现代的往复式活塞泵不但在输送量的精确计量方面而且在产生的工作噪声方面都进行优化。当到达该往复运动活塞的相应的轴向终端位置时，通过所谓的碰撞缓冲装置来减少碰撞噪声，该碰撞缓冲装置吸收往复运动活塞的运动能量。所述碰撞缓冲装置典型地由一种弹性体构成。

在此不利的是，弹性体在低于它们的玻璃化转变温度的低温时变硬，活塞的碰撞噪声增强，因为该活塞的碰撞能量不再能够良好地被吸收。

DE 1 966 459 A描述了用于输送液体的一种泵，其中利用被输送的液体的液体缓冲垫的可压缩性实现了碰撞缓冲装置。

DE 10 2005 025 505 A1描述了利用一个液体缓冲垫对液压汽缸的终端碰撞进行缓冲的一种装置。

然而，即使在低温下仍有效的这类缓冲要求比较复杂的设计措施，这样遵循使用弹性体来维持缓冲原理可以是一个基本目标。

发明内容

本发明的目标在于，以这样一种方式对该属类的往复式活塞泵进行改进以至于避免以上说明的问题，并且使得即使在温度低于该碰撞缓冲装置的玻璃化转变温度时也可以低噪声地输送液体。

为达到上述目标，本发明提出一种往复式活塞泵，具有：

一可电磁驱动的、借助一复位弹簧支承的、用于输送液体的往复运动活塞，

一由弹性体构成的碰撞缓冲装置，用于在一输送阶段结束时衰减该往复运动活塞的碰撞，

一位于所述往复运动活塞对面的铁心法兰件，在该往复运动活塞与该铁心法兰件之间给出了一取决于该往复运动活塞的位置的间隙，

其特征在于：

在一输送阶段的一早期的输送间隔中，该往复运动活塞的动能主要通过所述复位弹簧以及液体的输送被吸收，并且

在一输送阶段的一后期的输送间隔中，该往复运动活塞的动能主要通过存在于该间隙中的液体的液压缓冲被吸收，

在所述输送阶段结束时，在与所述往复运动活塞的轴向运动方向垂直的径向方向上，所述往复运动活塞与所述铁心法兰件之间的所述间隙的宽度在1.0与0.1毫米之间。

按本发明的往复式活塞泵这样建立于该属类的现有技术上，即在输送阶段的早期输送间隔中，该往复运动活塞的动能主要通过复位弹簧以及液体的输送被吸收，而在输送阶段的后期输送间隔中，往复运动活塞的动能主要被存在于所述间隙中的液体的液压缓冲所吸收。如果往复式活塞泵的内部温度低于碰撞缓冲装置的玻璃化转变温度，那么该碰撞缓冲装置的弹性极大地受到限制。碰撞缓冲装置在这种状态下，在输送阶段结束时不再能够吸收往复运动活塞的动能。可以利用输送的液体在输送阶段的后期输送间隔中来吸收往复运动活塞的一部分动能，这是借助对往复式活塞泵中的往复运动活塞的运动进行缓冲的液体缓冲垫来实现的。这里，该液体缓冲垫给予该往复运动活塞一个液压缓冲并且理想地仅在临到达终端止挡前才建立其缓冲作用，以便不会对该往复式活塞泵的工作循环产生不利影响。在输送阶段的后期输送间隔中，如果该液体在临到达终端位置前被压迫通过往复运动活塞与铁心法兰件之间，则产生出所述液体缓冲垫。这意味着由弹性体构成的碰撞缓冲装置只需要吸收往复运动活塞的较少的动能，因为往复运动活塞的一部分动能被存在于往复运动活塞与铁心法兰件之间的间隙中的液体的液压缓冲所吸收。这导致在低温时振荡往复运动活塞的碰撞噪声的一个可测量的噪声降低，并且这是一种简单的、有成本效益的设计措施，因为对此不需要额外的部件。

可以有利地这样实现流动技术上的优化，即将铁心法兰件与往复运动活塞之间的间隙最小化，以便在输送阶段结束时在该往复运动活塞在其终端止挡处与碰撞缓冲装置进行接触之前建立用于制动该往复运动活塞的液压缓冲。“最小化”是指将该间隙尺寸减少到在考虑到制造公差的情况下仍避免往复运动活塞与铁心法兰件之间的接触的一个值。常规地，在往复运动活塞的所有位置中，铁心法兰件与往复运动活塞之间存在一个充满液体的间隙，该充满液体的间隙防止了往复运动活塞与铁心法兰件之间的形锁合。在输送阶段结束时铁心法兰件与往复运动活塞之间的最小间距的尺寸很宽松地被确定，这提供了高制造公差的优点。如果该间隙尺寸被减少，那么必须有一个较小的制造公差。如果该往复运动活塞朝向铁心法兰件运动，那么往复运动活塞挤出了在铁心法兰件区域中的液体。被挤出的液体必须流过铁心法兰件与往复运动活塞之间的间隙，在输送阶段结束而到达所述终端止挡时，该间隙达到其最小程度。随着在垂直于往复运动活塞的运动方向的一个平面中该间隙的变小的截面积，建立起一个增大的液压缓冲，该增大的液压缓冲在输送阶段的后期输送间隔中当该间隙变得足够狭窄时主导着往复运动活塞动能的吸收。特别应该指出，此外，该液压缓冲的作用还取决于液体的黏度并因此随温度下降而增加。

可以有利地提出，由弹性体构成的一个碰撞缓冲装置，用于在一个补吸阶段结束时该往复运动活塞的碰撞缓冲。因为结构的原因，该往复运动活塞在其震荡运动过程中到达两个终端止挡点。在补吸阶段结束时，如果不对该往复运动活塞的碰撞进行衰减，该碰撞同样地造成往复式活塞泵的所不希望的噪声产生。因此，在补吸阶段结束时的该止挡点上使用由弹性体构成的一个充分地确定尺寸的O形圈用于碰撞缓冲，该O形圈可以吸收往复运动活塞的碰撞能量。在该往复式活塞泵的该止挡点处，因为有更多的结构空间，因此可以使用更大的碰撞缓冲装置，该碰撞缓冲装置即使在低于弹性体的玻璃化转变温度的温度时仍充分地吸收该往复运动活塞的动能，以确保该往复式活塞泵的低噪声运行。

可以有利地提供一个缓冲元件，该缓冲元件包括一弹性体及用于由往复式活塞泵在输送管路中产生的脉动的衰减。该往复运动活塞的震荡运动以及与此相关联的脉动的输送可引起在输送管路中不希望的脉动。在极端的情况下，这些脉动甚至能够妨碍被供给以所输送的液体的装置的稳定运行，例如一机动车加热装置。

为利用液压缓冲，在输送阶段结束时，该往复运动活塞与铁心法兰件之间的间隙宽度在与该往复运动活塞的轴向运动方向垂直的径向方向上是在1.0与0.1毫米之间。因为液压缓冲的强度随间隙宽度的下降而增加，一个更狭窄的间隙确保更强的液压缓冲。在此，该间隙宽度的下限由生产过程中出现的制造波动来给出，因为在往复运动活塞与铁心法兰件之间要避免形锁合。该间隙宽度的一个有意义的上限由液压缓冲的所必需的强度来给出并且受往复式活塞泵的相应的结构形式的影响。例如，在不同的结构形式中关系到复运动活塞的不同的质量。

优选提出，在输送阶段结束时，该往复运动活塞与该铁心法兰件之间的间隙宽度在与往复运动活塞的轴向运动方向垂直的径向方向上是在0.5与0.3毫米之间。

该往复式活塞泵可以有利地设置在机动车加热装置的输送管路中用于输送液体燃料。

本发明还提出一种机动车加热装置，其具有以上所述的往复式活塞泵，该往复式活塞泵被设置用于输送液体燃料。

附图说明

以下在附图的基础上以举例方式说明了本发明的一个优选的实施方案，在附图中：

图1示出一个往复式活塞泵的一个示意性剖视图，以及

图2示出一个示意性连接框图，该框图示出包括根据本发明的往复式活塞泵的一个车辆加热装置。

参考标号清单

10    机动车加热装置

12    燃料箱

14    燃烧器/换热器单元

16    往复式活塞泵

18    入口

20    出口

22    线圈

24    往复运动活塞

26    复位弹簧

28    止回阀

30    输送室

32    补充阀

34    缓冲元件

36    弹性体

38    室

40    孔

42    电连接装置

44    壳体部分

46    弹性体构成的碰撞缓冲装置

48    弹性体构成的碰撞缓冲装置

50    铁心法兰件

52    杆

54    管

56    泵腔室

58    孔

具体实施方式

图1所示的往复式活塞泵16用于在箭头所指的方向上，将一种液体、例如燃料从一个与储油器连接的入口18输送到一个通常与一个输送管路连接的出口20。以下，左侧表示图1中的输出侧，而右侧表示该往复式活塞泵的输入侧。

往复式活塞泵16包括：一个复位弹簧26、一个线圈22、一个电连接装置42、一个补充阀32，一个输送室30、一个泵腔室56、由弹性体构成的两个碰撞缓冲装置46及48、在一个壳体部分44中的一个缓冲元件34以及一个往复运动活塞24，该缓冲元件具有一个弹性体36、一个室38及围绕该往复式活塞泵16的纵轴线均匀分布的多个孔40，该往复运动活塞具有形成其中央纵向轴线的一个杆52、具有在该往复运动活塞的右侧环绕杆52的一个管54、并且具有设置在管54的右端部上的一个止回阀28。该往复运动活塞24的这些单个部件被固定地彼此连接，只有该止回阀28通常包括多个运动部件。该管54还具有至少一个孔58，该孔将该管的内部容积与铁心法兰件50的区域中的容积连接起来，并因此当止回阀28打开时允许输送室30与泵腔室56之间的连接。

往复式活塞泵16的输送周期可以分成输送阶段和补吸阶段，通过图1示出输送阶段开始时的状态。以一个适当的方式将电压施加到电连接装置42上，其结果是线圈22被供给电流。线圈22建立起一个磁场，该磁场使往复运动活塞24电磁地向右运动。在此，该往复运动活塞将存在于输送室30中的液体压缩，并且由于上升的压力使止回阀28打开。这时，输送室内部中的液体可以流过管54的内部，并穿过该管中的孔58，进入铁心法兰件50的区域中。同时，在左侧往复运动活塞24已使出口20打开，通过过该出口，输送室30中被挤出的液体体积可以从该往复式活塞泵中16排出。该往复运动活塞移动直至碰撞缓冲装置46处的右侧止挡点，其中存在于该输送室30中的全部的液体体积被送入该泵腔室56并且该输送阶段结束。在该输送阶段中，没有液体从出口20排出。

当给线圈22的电流供应结束时，补吸阶段开始。复位弹簧26向左压迫往复运动活塞24。由于在输送室30中产生的低压，止回阀28关闭从而补充阀32打开，由此有待输送的新液体穿过该入口18被吸入并且输送室被再次充满。在此阶段，因为在补吸阶段过程中通过往复运动活塞24的移动使泵腔室54的容积减小，液体在出口20被排出。当往复运动活塞24再次到达其所示的开始位置并且该输送室被全部充满时，该补吸阶段结束。在补吸阶段结束时，往复运动活塞24的动能被由弹性体构成的一个碰撞缓冲装置48吸收。

现在，取决于温度有可能在两种情况之间进行区别。如果温度是在弹性体构成的碰撞缓冲装置46的玻璃化转变温度之上，那么在输送阶段结束时，碰撞缓冲装置46能够低噪声地吸收往复运动活塞24的碰撞能量。往复式活塞泵16的噪声缓冲因此以已知的方式运行。

然而，如果温度在弹性体构成的碰撞缓冲装置46的玻璃化转变温度之下，那么由于该碰撞缓冲装置减少的弹性，所述碰撞缓冲装置46不再能够完全吸收往复运动活塞24的碰撞能量。若没有根据本发明的优化，则明显能感觉到往复运动活塞24的更响的碰撞噪声。具体地通过在输送阶段结束时减少存在于铁心法兰件50与往复运动活塞24之间的间隙宽度可以实现该优化。“间隙宽度”应被理解为：在垂直于所述运动方向的平面中在铁心法兰件50与往复运动活塞24之间的间距。为了从液压缓冲效应中受益，在输送阶段结束时，在径向方向上，在往复运动活塞24与铁心法兰件50之间的间隙宽度应该具有1.0至0.1毫米的数量级，优选在0.5与0.3毫米之间。

通过线圈22的磁场将能量提供给往复运动活塞24，该能量被部分地存储在复位弹簧26中，还部分地表现为该往复运动活塞的动能，部分地在输送液体时被消耗。作为往复运动活塞24运动的结果，在输送阶段过程中，铁心法兰件50与往复运动活塞24之间的间距连续地减小。在输送阶段的后期间，临输送阶段结束前，必须压迫液体使其穿过此时非常狭窄的一个间隙。其结果是，在该间隙的区域中产生了一个液压的压力，该压力将往复运动活塞24的另一部分动能吸收并且转换成热量。作为通过该往复运动活塞24使该铁心法兰件50与往复运动活塞24之间的区域的液体被挤出的结果，积蓄起该液压的压力。在往复运动活塞24与铁心法兰件50之间形成一个液体缓冲垫，除了所述复位弹簧之外，该液体缓冲垫也对往复运动活塞24的运动进行制动。特别地在输送阶段结束时由输送室30送入泵腔室56并因此穿过孔58从管54出来而进入铁心法兰件50的区域中的这部分液体对建立起该液体缓冲垫作出了贡献。所述液压的压力的强度以及因此所吸收的能量量值是高度地取决于与往复运动活塞24的运动方向垂直的平面中的所述间隙宽度并取决于液体的黏度。因此通过对间隙的确定适当的尺寸可达到在输送阶段的后期使该往复运动活塞的运动能量主要通过液压压力转换成热量。在没有根据本发明的优化的一个往复式活塞泵中，在输送阶段的后期该液压的压力不占主导并且往复运动活塞的较少的动能被吸收。由此该液压缓冲减轻了碰撞缓冲装置46的负荷，由此该碰撞缓冲装置只需要吸收较小的动能。以此方式即使在低温时，往复运动活塞在碰撞缓冲装置上的碰撞噪声也得到衰减。特别是，该液压缓冲的强度随温度下降而增加，此时弹性体构成的碰撞缓冲装置46因其变硬能够吸收较少的动能。

对往复运动活塞24进行制动的液压缓冲不会对该往复式活塞泵的运行其干扰作用，因为该液压缓冲高度地取决于液体黏度并且仅能在输送阶段结束时在紧临到达所述终端止挡前才达到一个关系重大的数量级。

在输送管路中不希望的脉动可以通过一个缓冲元件34来降低，该缓冲元件包括一个弹性体36。例如，如果液体燃料经过一个孔40并与弹性体36接触，该弹性体36向一个相邻的、设置在壳体部分44中的室38中膨胀。为了此目的，仅仅需要液体燃料的一定的反压力。管路中的脉动可以通过弹性体36的弹性而得到衰减。

图2示出一个示意性连接框图，该框图包括带有根据本发明的一个往复式活塞泵的车辆加热装置。例如，所展示的车辆加热装置10可以是一个辅助的加热装置或者停车加热装置(Standheizung)。由往复式活塞泵16将燃料从一个燃料箱送入一个燃烧器/热交换器单元14中。

在以上说明中、在附图中披露的本发明的这些特征既可以单独地也可以任意组合地作为实现本发明的本质。

Claims (6)

1.往复式活塞泵(16)，具有：

一可电磁驱动的、借助一复位弹簧(26)支承的、用于输送液体的往复运动活塞(24)，

一由弹性体构成的碰撞缓冲装置(46)，用于在一输送阶段结束时衰减该往复运动活塞(24)的碰撞，

一位于所述往复运动活塞(24)对面的铁心法兰件(50)，在该往复运动活塞(24)与该铁心法兰件(50)之间给出了一取决于该往复运动活塞(24)的位置的间隙，

其特征在于：

在一输送阶段的一早期的输送间隔中，该往复运动活塞(24)的动能主要通过所述复位弹簧(26)以及液体的输送被吸收，并且

在一输送阶段的一后期的输送间隔中，该往复运动活塞(24)的动能主要通过存在于该间隙中的液体的液压缓冲被吸收，

在所述输送阶段结束时，在与所述往复运动活塞(24)的轴向运动方向垂直的径向方向上，所述往复运动活塞(24)与所述铁心法兰件(50)之间的所述间隙的宽度在1.0与0.1毫米之间。

2.根据权利要求1所述的往复式活塞泵(16)，其特征在于：所述存在于所述铁心法兰件(50)与所述往复运动活塞(24)之间的间隙被最小化，以便在所述输送阶段结束时在该往复运动活塞(24)在其终端止挡处与所述碰撞缓冲装置(46)相接触之前建立起用于对该往复运动活塞进行制动的液压缓冲，所述最小化指将该间隙的尺寸减少到在考虑到制造公差的情况下仍避免往复运动活塞与铁心法兰件之间的接触的一个值。

3.根据权利要求1或2所述的往复式活塞泵(16)，其特征在于：设置有一由弹性体(48)构成的碰撞缓冲装置，用于在一补吸阶段结束时所述往复运动活塞(24)的碰撞缓冲。

4.根据权利要求1或2所述的往复式活塞泵(16)，其特征在于：设置有一包括一弹性体(36)的缓冲元件(34)，用于对一输送管路中由所述往复式活塞泵(16)产生的脉动进行缓冲。

5.根据权利要求1所述的往复式活塞泵(16)，其特征在于：在所述输送阶段结束时，在与所述往复运动活塞(24)的轴向运动方向垂直的径向方向上，所述往复运动活塞(24)与所述铁心法兰件(50)之间的所述间隙宽度在0.5与0.3毫米之间。

6.机动车加热装置(10)，具有根据以上权利要求之一所述的一往复式活塞泵(16)，该往复式活塞泵被设置用于输送液体燃料。

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