DD293626A5 - Elektromagnetisch betaetigte kolbenpumpe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betaetigte Kolbenpumpe, insbesondere fuer die Foerderung von fluessigem Kraftstoff. Auf dem aeuszeren Umfang des zylinderfoermigen Tragkoerpers ist zwischen dem einstueckig mit dem Tragkoerper ausgebildeten Boden und der Erregerwicklung ein ringfoermiger Polschuh so gelagert, dasz der in dem Tragkoerper schwimmend gelagerte Saugkolben in jeder Arbeitsstellung in die OEffnung des Polschuhes mindestens teilweise eingreift. Fig. 1{Kolbenpumpe; Elektromagnet; Kraftstoffoerderung; Tragkoerper; Erregerwicklung; Ventilsitz; Saugkolben; Dichtungselement; Drosselleitung; Polschuh; Gehaeuse; Hubraum}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte Kolbenpumpe, insbesondere für die Förderung von flüssigem Kraftstoff. Bei den Kraftfahrzeugen angewendeten unabhängigen Heizaggregaten, bei welchen als Heizmedium Dieselkraftstoff oder Benzin angewendet wird, ist die regulierbare gleichmäßige und zuverlässige Kraftstofförderung sehr wichtig. Für diese Zwecke werden verschiedene Pumpenarten, zum Beispiel Zahnradpumpen, Membranpumpen u.a. angewandt. Häufig sind Kolbenpumpen verbreitet, bei welchen der aktive Kolben durch den Anker eines elektromagnetischen Kreises betätigt wird, wobei die Menge der Kraftstofförderung durch die Hubgröße des Kolbens und die Häufigkeit seiner Hübe bestimmt wird. Die Funktion einer derartigen Pumpe wird durch den Anschluß der Spule an den elektrischen Kreis eines mechanisch betätigbaren Unterbrechers oder einer elektronischen Impulsquelle über einen Verbindungsstecker ermöglicht. Bekannt ist eine elektromagnetische Kolbenpumpe (DE 2315842), bei welcher die Spule des Elektromagneten in einem topfförmigen Mantel gelagert ist, welcher gleichzeitig den ferromagnetischen Teil des elektromagnetischen Kreises bildet, der auf der Kraftstoffzuleitungsseite durch eine den Polschuh bildende Unterlage und einen Deckel mit dem Anschlußstutzen und dem Sitz des schließenden Ventils verbunden ist. Auf der Seite, aufweicher die Kraftstoffverdrängung stattfindet, ist das Gehäuse durch Löten mit dem Körper fest verbunden, in welchem das Druckventil und der Druckstutzen eingeschraubt sind und eine Hülse eingepreßt ist. Den eigentlichen aktiven Pumpenteil bildet der Anker, der von einer Seite mit dem Kolben fest verbunden ist und auf dessen zweiter Seite die Dichtung des schließenden Ventiles angeordnet ist. Die umkehrbare Bewegung des Ankers und dadurch auch des Kolbens in die Ruhestellung wird durch eine Rückholfeder vorgenommen. Der Anker ist in dem Achsenhohlraum des Spulenkörpers gelagert und der Kraftstoffdurchgang wird beim Saugen dadurch ermöglicht, daß der

Außondurchmossor dos Ankers kleiner als dor Durchmesser doe Achsonhohlraumos dos Spulenkörper Ist. Die Dichtheit dos ektlvon Teiles der Pumpo Ist dadurch sichergestellt, daß sowohl auf dom Körper, als auch auf dor den Polschuh blldondon Unterlage profilierte Stutzen ausgebildet sind und dlo beiden Stutzen In dem Achsenhohlraum des Spulenkörper fest eingepreßt sind, und daß die Dlchtungsunterlago zwischen dlo den Polschuh bildenden Unterlage und don Deckel mit dom Anschlußstutzen eingelegt ist.

Der Nachteil der angeführten elektromagnetischen Kolbonpumpe Hegt In der Kompliziertheit ihrer Konstruktion, welcho durch eine große Zahl von einzelnen Bauelementen und durch hohon technologischen Aufwand charakterisiert Ist. Einon wesentlichen Nachteil bildet auch die Tatsache, daß dlo Dichtung gogon oln Entweichen des Kraftstoffes auf drei Stellen durchgeführt worden muß, womit sich die Möglichkeit des Auftretens von Undichtigkeiten erhöht und dieso Dichtung eine praktisch nicht zorlegbaro Verbindung bildet, was aus dem Blickwinkel der Durchführung von Reparaturen nachteilig ist.

Ein weiterer Nachteil dieser Pumpenkonstruktion besteht darin, daß sie nicht die optimale Anordnung eines elektromagnetischen Kreises besonders im Hinblick auf dio großen Luftspalte ermöglicht, was zu einom niedrigeren magnetischen Wirkungsgrad führt, d.h. eine größere Spule des Elektromagneten und dadurch auch mehr Wicklungsmatorial benötigt wird. Die angegebenen Mängel führen zu olnem weiteren Nachteil, der In der größeren Masse der elektromagnetischen Kolbenpumpe zu suchen ist.

Das Ziel der Erfindung liegt in der Ausbildung einer konstruktiv einfachen elektromagnetisch betätigten Kolbenpumpe mit oinom höheren Wirkungsgrad, einer einfachen und wirkungsvollen Dichtung dos zylinderförmlgen Tragkörpers, einem schwimmend beweglich gelagerten und den Anker bildenden Saugkolben, einer kleineren Masse und einer geringen Zahl von einfachen, leicht herstellbaren und austauschbaren Einzelteilen.

Das angeführte Ziel wird mit einer elektromagnetischen Kolbenpumpe gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches erreicht. Der zylinderförmige Tragkörper geht auf der Seite des Kraftstoffeintritts in den zylinderförmigen Teil über, welcher mit dem Boden einstückig ausgebildet ist, auf dem von dor Außenseite der Anschlußstutzen und von der Innenseite der Ventilsitz des Absperrventils ausgebildet ist, wobei der Innendurchmesser des zylinderförmlgen Tragkörpers gleichzeitig die Führung für den Saugkolben bildet und auf dem Außendurchmesser die den Polschuh bildende Stirn aufgesteckt ist. Auf der Seite des Kraftstoffaustritts befindet sich auf dem zylinderförmlgen Tragkörper die Ausnehm ..ng für die Lagerung des Dichtungsringes.

Der Saugkolben wird durch einen Körper mit mehrkantigem Querschnitt gebildet, bei welchem die Kanten teilweise in einen zylinderförmigen Teil verdreht sind, wobei der zylinderförmige Teil mit einem minimalen Spiel durch den Innendurchmesser des zylinderförmigen Tragkörpers und der Spule geführt Ist und die Strömungskanäle, welche zwischen den Flächen, den Wandresten des Mehrkantes mit dem Innendurchmesser des zylinderförmigen Tragkörpers entstehen, den Durchgang des Kraftstoffes ermöglichen.

Die Verbindung des Saugkolbens und des Druckkolbens ist schwenkbar ausgeführt, und zwar so, daß in dem Saugkolben eine zylinderförmige Vertiefung ausgebildet ist, in welchem der Druckkolben frei gelagert ist, welcher mit einer Preßverbindung oder mit einem Ring versehen ist, auf welchem sich die Rückholfeder abstützt, die den ständigen Kontakt zwischervdem Saugkolben und dem Druckkolben herstellt.

Die feste Verbindung zwischen der zylinderförmigen Hülse und dem zylinderförmigen Tragkörper ist durch den Preßsitz der Absetzung auf der zylinderförmigen Hülse ausgebildet, weil mit Rücksicht auf die Anwendung des Dichtungsringes diese Verbindung gegen die Kraftstoffentweichung nicht dicht sein muß.

Der Vorteil der oben beschriebenen elektromagnetischen Kolbenpumpe liegt darin, daß durch die Ausbildung der integrierten Gesamtheit der zylinderförmigen Hülse zur Abdichtung gegen ein Entweichen des Kraftstoffes innerhalb der Pumpe nur ein Dichtungsring angewendet werden muß, die Deckel mit dem Anschlußstutzen nicht benötigt werden und der Durchmesser des Achsenhohlraumes des zylinderförmigen Tragkörpers und dadurch auch der Gesamtdurchmesser des zylinderförmigen Tragkörperrs, der Wicklung und des Gehäuses der Spule sich verringern läßt. Vorteilhaft ist auch die Reduzierung des Geräusches der Pumpe, welches sich daraus ergibt, daß die Gesamtheit des zylinderförmigen Tragkörpers aus Kunststoff hergestellt werden kann. Auch die Ausführung des Saugkolbens mit dem mehrkantigen Querschnitt sichert die Erhöhung des Wirkungsgrades des elektromagnetischen Kreises einschließlich der Ausbildung der Kanäle, die den Durchgang des Kraftstoffes durch die Pumpe ermöglichen. Die Abrundung der Kanten des Mehrkantes, der die Oberfläche des Saugkolbens bildet, ermöglicht eine bessere Führung in dem zylinderförmigen Hohlraum des zylinderförmigen Tragkörpers. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades des elektromagnetischen Kreises trägt auch die Tatsache bei, daß der Ventilsitz, der von dem Boden des zylinderförmigen Tragkörpers ausgeht, bei einer Auflage auf das Dichtungselement, welches in der Vertiefung des Saugkolbens

gelagert ist, in diese Vertiefung eingreift und so dem Saugkolben ermöglicht, daß er in dieser Stellung genügend in die Öffnung des Polschuhes eingreift. .

Ein weiterer Vorteil ist die schwenkbare Ausführung der Verbindung des Saugkolbens und des Druckkolbens der Pumpe, welche bei Beibehaltung der Funktionszuverlässigkeit wesentlich niedrigere Ansprüche an die Herstellungsgenauigkeit notwendig macht.

Vorteilhaft ist auch die Lösung der festen Verbindung der zylinderförmigen Hülse und des Gehäuses der Spule durch die Preßverbindung, womit eine aufwendige Verbindung durch Löten vermieden wird.

Insgesamt garantiert diese Pumpenanordnung die Verminderung ihrer Masse, die Erhöhung ihrer Betriebszuverlässigkeit, die Verbesserung des Wirkungsgrades der elektromagnetischen Kreise und somit auch die Verminderung des Verbrauches an Kupferdraht für die Spulenwicklung. Die Pumpenausführung macht eine Verminderung der technologischen Ansprüche bei der Herstellung und des gesamten Herstellungsaufwandes möglich. Im Betrieb ist die Pumpe durch einen niedrigeren Geräuschpegel gekennzeichnet.

Die Ausführung der elektromagnetischen Kolbenpumpe gemäß der Erfindung ist auf beigefügten Zeichnungen dargestellt, in welchen Fig. 1 die Pumpe in einem Achsschnitt und in Ruhestellung zeigt.

Fig. 2 stellt einen senkrechten Schnitt durch den Saugkolben mit einem Teil des Spulengehäuses und der Wicklung, Fig. Z ein Detail des Schnittes durch die Dichtungsschneide auf der Ausgangsverschraubung und Fig. 4 ein Detail der Verbindung des Körpers und des Mantels und die Ausführung der Abdichtung des aktiven Teiles der Pumpe

Die elektromagnetische Kolbonpumpe besteht nach Fig. 1 aus dor zylindorförmigen Hülse 1, welche mit dom Gehäuse 2 dor Spule fest verbunden ist, und aus dem zyllnderförmlgen Tragkörper 3, dem Saugkolben 4 und dem Polschuh 15. Ein Teil dos zyllnderförmlgen Tragkörpers 3 Ist mit der Erregerwicklung 14 versehen. Diese Bestandteile bilden Im wesentlichen den elektromagnetischen Kreis der Pumpe. Der zylindorförmlge Tragkörper 3 weist auf dor Seite des Kraftstoffeintritts einen mit dem Boden 23 geschlossenen Teil auf, auf welchem von der Außenseite der Anschlußstutzon 24 und von dor Innonsoite der Ventilsitz 25 des Absperrventils angeordnet sind. Der Boden 23 ist mit einor Öffnung 23a vorsehen. Dor Saugraum 22a oberhalb des Saugkolbens 4 ist durch den Saugkolben 4 von dem Hubraum 22b unter dom Saugkolben 4 obgetrennt. Auf der Seite des Kraftstoffaustritts Ist der zylinderförmige Tragkörper 3 mit einem offenen Ende 26 versehen, in welchem eine Abschrägung 27 für die Lagerung des Dichtungsringes 17 und der Verbindungsstecker 16 für den Anschluß dor Erregerwicklung 14 an die Impulsquelle ausgebildet sind. Der Polschuh 15 ist auf den Umfang 22 dos zylinderförmigen Tragkörpers 3 durch seine Öffnung 15a aufgesetzt und in die Ausnehmung 28 des Gehäuses 2 der Spule eingolegt, wobei dor durch die Meßverbindung der Ausnehmung 28 entstehende Saum 2 eine feste Verbindung des elektromagnetischen Kreises bildet. Der Saugkolben 4 ist auf der Saugseite mit der Vertiefung 4a versehen, auf deren Boden das Dichtungselement 13 für die Auflage des Ventilsitzes 25 gelagert ist, welcher bei der Auflage auf das Dichtungselement 13 aus dom wesentlichen Teil in die Vertiefung 4a eingreift, womit er ermöglicht, daß sich der Saugkolben 4 in dieser Stellung in einer magnetisch vorteilhaften Stellung hinsichtlich dos Polschuhes 15 befindet. Der Saugkolben 4 ist auf seinem Umfang in dom Querschnitt als ein Mehrkant ausgebildet, dessen Kanten symmetrisch gemäß der Achse des Saugkolbens 4 abgerundet sind. Vorteilhaft können diese Kanten den Bestandteil der Kreislinie mit der Mitte auf der Achse des Saugkolbens 4 bilden.

In die zylindorförmige Vertiefung 30 des Saugkolbons 4 greift ein Teil des Druckkolbens β ein, welcher auf seinem einem Ende die Stützfläche 31 ausgebildet hat, auf welcher die Rückholfeder 12 abgestützt ist, deren Vorspannung in der Pumpenruhestellung einen dauerhaften Kontakt zwischen dem Saugkolben 4 und dem Druckkolben 6 bildet. Mit seinem zweiten Ende gi eift der Dnxkkolben 6 in die Bohrung des Arbeitszylinders 5 ein, welcher in de zyllnderförmlgen Hülse 1 fest eingepreßt ist. In dem Arbeitszylinder 5 sind die Ansaugöffnungen 32 ausgebildet und bis zu dieser Öffnung ist der Arbeitszylinder 5 in dem Außendurchmesser begrenzt, womit der Kreisring 33 ausgebildet ist, der den Kraftstoffzufluß aus dem Raum des Saugkolbens 4 zu den Ansaugöffnungen 32 ermöglicht.

Die zylinderförmige Hülse 1 weist mindestens auf einem Teil ihrer Oberfläche einen mehrkantigen Querschnitt auf und ist auf ihrem einen Ende abgesetzt, wobei diese Absetzung einerseits zur festen Verbindung mit dem Gehäuse 2 der Spule dient und auf ihr mit seinem Innendurchmesser der zylinderförmige Tragkörper 3 aufgesteckt ist. Auf ihrem zweiten Ende hat die zylinderförmige Hülse 1 in einem Teil ihres Innenhohlraumes ein Gewinde, in welches ein Anschlag 7 eingeschraubt ist. Der Anschlag 7 in einem Teil der Außenoberfläche bildet einen Kolben 34, auf welchem sich eine Nut befindet, in der der Dichtungsring 11 gelagert ist. Der Kolben 34 mit dem Dichtungsring 11 greift in die Bohrung des Arbeitszylinders 5 ein, wobei die Stirnfläche des Kolbens 34 als die Anschlagfläche des Druckkolbens β dient. In den Innengewindeteil des Anschlags 7 ist die Verschraubung 8 eingeschraubt, womit im Zusammenwirken mit der Kugel 9 und der Feder 10 das Rückschlagdruckventil ausgebildet ist. Durch Einschrauben des Anschlages 7 in die zylinderförmige Hülse 1 ist es möglich, die Hubgröße des Druckkolbens 6 zu ändern und dadurch auch die Kraftstoffmenge mittels der Pumpe zu regulieren.

Auf Fig. 2 ist der senkrechte Schnitt durch den Saugkolben 4 dargestellt, aus welchem das mehrkantige Profil des Saugkolbens 4 hervorgeht, welches die Kanten 37 symmetrisch gemäß der Achse des Saugkolbens 4 abgerundet hat und der zwischen den Flächen 19 des Mehrkantes und dem Innendurchmesser des zyllnderförmlgen Tragkörpers 3 ausgebildeten Strömungskanäle 18 aufweist.

Fig. 3 stellt eine mögliche Ausführung der Dichtungsschneide 20 auf der Verschraubung 8 dar.

In Fig.4 ist die mögliche Ausführung der festen Verbindung der zylinderförmigen Hülse 1 mit dem Gehäuse 2 der Spule und die Abdichtung der Pumpe gegen ein Entweichen des Kraftstoffes dargestellt.

Au) der zylinderförmigen Hülse 1 ist eine Absetzung ausgeführt, deren Höhe etwas größer als die Wanddicke des Gehäuses 2 der Spule ist, womit der nach der Preßverbindung entstehende Saum 21 eine mechanisch feste Verbindung der beiden Bestandteile gewährleistet. Die Abdichtung des Arbeitsteiles der Pumpe gegen ein Entweichen von Kraftstoff erfolgt mittels des Dichtungsringes 17, welcher zwischen der auf dem offenen Ende 26 des zylinderförmigen Tragkörpers 3 durchgeführten Abschrägung 27 und dem abgesetzten Durchmesser der zylinderförmigen Hülse 1 geklemmt ist.

Die elektromagnetische Kolbenpumpe wird durch das Anschließen der Verbindungsstecker 16 an den elektrischen Kreis der Impulsquelle in Funktion gebracht. Bei der Zuführung des elektrischen Stromes in die innere Wicklung der Erregerwicklung 14 wird ein elektromagnetisches Feld aufgebaut, dessen Kraftwirkungen die Kraft der Rückholfeder 12 überwinden und den Saugkolben 4 zusammen mit dem Druckkolben 6 in die Ausdrückstellung verschieben, deren Anschlag die Stirnfläche 35 des Kolbens 34 bildet. Der Kraftstoff tritt in die Pumpe durch den Anschlußstutzen 24 ein und strömt über das geöffnete Absperrventil, das durch den Ventilsitz 25 und das Dichtungselement 13 gebildet ist und weiter durch die Strömungskanäle 18, den Saurjkolben 4, durch den Kreisring 33 und die Saugöffnungen 32 in den Ausdrückraum 36, welcher durch den Innendurchmesser des Arbeitszylinders 5, durch die Stirn des Druckkolbens 6 und durch die Stirn des Druckkolbens 6 und durch die Stirnfläche 35 des Kolbens 34 begrenzt ist. Wenn die Stirn des Druckkolbens 6 die Ansaugöffnungen 32 überdeckt, wird der Kraftstoff bei dem weiteren Hub des Druckkolbens 6 bis zum Anschlag mit der Stirnfläche 35 durch die Öffnung in dem Kolben 34 über das Rückschlagventil in die Verschraubung 8 und weiter in den Kraftstoffkreis des Verbrauchers hinausgedrückt. Wenn die Zuführung des elektrischen Stromes in die Erregerwicklung 14 unterbrochen wird und dadurch die Kraftwirkung des elektromagnetischen Kreises entfällt, kehrt durch die Kraftwirkung der Rückholfeder 12 der Saugkolben 4 zusammen mit dem Druckkolben 6 in die Ruhestellung, in welcher das Rückschlagdruckventil und das Absperrventil geschlossen sind und der Ausdrückraum 36 mit Kraftstoff gefüllt ist. Die Größe des Ausdrückraumes 36 und dadurch auch die Menge des gelieferten Kraftstoffes läßt sich durch die Eir^chraubung des Anschlages 7 in die Verschraubung der zylinderförmigen Hülse 1 ändern.

Claims (6)

1. Elektromagnetisch betätigte Kolbenpumpe, Insbesondere für die Förderung von flüssigem Kraftstoff, gebildet durch

- einen zylinderförmigen mit einer Erregerwicklung bewickelten Tragkörper, dessen eine Seite mit einem offenen Ende versehen ist und dessen andere gegenüberliegende Saugseite mit einem Boden geschlossen ist, der eine Saugöffnung mit einem an der Innenseite des Bodens angeordneten Ventilsitz aufweist,

- einen den Anker bildenden und einen magnetischen Werkstoff aufweisenden Saugkolben, der in dom Hohlraum des zylinderförmigen Tragkörpers bewegbar gelagert, auf der Saugseite mit einem Dichtungselement auf dem Ventilsitz und auf dem Umfang mit einer den Saugraum mit dem Hubraum verbindenden Drosselleitung versehen ist,

- einen von dem Saugkolben kraftschlüssig betätigten und in dem Arbeitszylinder einer Druckeinheit verschiebbar gelagerten Druckkolben, wobei sich die Druckeinheit in einer zylinderförmigen in dem offenen Ende des zylinderförmigen Tragkörpers angeordneten Hülse befindet,

- ein topfförmiges Gehäuse der Erregerwicklung, dessen mit einer Öffnung versehener Boden auf dem Umfang der zylinderförmigen Hülse angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß auf dem äußeren Umfang des zylinderförmigen Tragkörpers (3) zwischen dem einstückig mit dem zylinderförmigen Tragkörper (3) ausgebildeten Boden (23) und der Erregerwicklung (14) ein ringförmiger Polschuh (15) so gelagert ist, daß der in dem zylinderförmigen Tragkörper (3) schwimmend gelagerte Saugkolben (4) in jeder Arbeitsstellung in die Öffnung (15a) des Polschuhes (15) mindestens teilweise eingreift.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkolben (4) auf der Saugseite mit einer Vertiefung (4a) versehen ist, auf deren Boden das Dichtungselement (13) für die Auflage des in die Vertiefung (4a) eingreifenden Ventilsitzes (25) gelagert ist,

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkolben (4) im Querschnitt als ein Mehrkant ausgebildet ist, dessen Kanten symmetrisch zur Achse des Saugkolbens (4) abgerundet sind.

4. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) der Erregerwicklung (14) an seinem offenen Ende mit einer Ausnehmung (28) für die Lagerung des Polschuhes (15) und mit einem Saum (29) für die feste Verbindung des Polschuhes (15) mit dem Gehäuse (2) der Erregerwicklung (14) versehen ist.

5. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Tragkörper (3) an seinem offenen Ende (26) mit Mitteln für die Lagerung des Dichtungselementes für die Abdichtung des Hubraumes (22 b) des zylinderförmigen Tragkörpers (3) versehen ist.

6. Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende (26) des zylinderförmigen Tragkörpers (3) auf der Innenseite mit einer Abschrägung (27) für die Lagerung eines Dichtungsringes (17) versehen ist.