DE10132959A1

DE10132959A1 - Fördervorrichtung

Info

Publication number: DE10132959A1
Application number: DE10132959A
Authority: DE
Inventors: Michael Feckler; Karl-Heinz Weber; Dieter Paul
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2003-01-16

Abstract

Eine Fördervorrichtung (1) zur Förderung von insbesondere Brennstoffen in Kraftfahrzeugen, Heizungsanlagen oder dergleichen durch eine Förderstrecke (2), wobei die Fördervorrichtung (1) eine intermittierend arbeitende Dosierpumpe (7) umfaßt, wird so ausgebildet, daß in der Förderstrecke (2) ein der Dosierpumpe (7) nachgeordnetes Sammelbehältnis (8) vorgesehen ist (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Fördervorrichtung, wie sie insbesondere zur Förderung von Brennstoffen, etwa Benzin, Diesel oder Heizöl, eingesetzt wird, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Derartige Fördervorrichtungen umfassen üblicherweise eine den Brennstoff in flüssigem Aggregatzustand aus beispielsweise einem Tank fördernde Dosierpumpe, die beispielsweise als Hubkolbenpumpe intermittierend arbeitet, d. h., daß Arbeitstakte, in denen Brennstoff gefördert wird, und Leertakte, in denen der Kolben gegenläufig bewegt wird, zeitlich alternierend aufeinander folgen. Dadurch wird eine pulsierende Förderung erreicht, in der die geförderte Brennstoffmenge, aufgetragen über die Zeit, eine Stufenfunktion ergibt. Dieses kann beispielsweise für eine in Förderrichtung auf die Dosierpumpe folgende und einen oder mehrere Brennräume beschickende Einspritzanlage zu einer Effizienzeinschränkung führen. Auch bei einer nachfolgenden Ansaugung von Brennstoff kann es durch die pulsierende Förderung zu Effizienzproblemen kommen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Förderung von insbesondere Brennstoffen auch bei Verwendung einer Hubkolbenpumpe oder einer sonstigen getaktet arbeitenden Pumpe als Dosierpumpe über die Zeit zu vergleichmäßigen.

Die Erfindung löst dieses Problem durch eine Fördervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen wird auf die abhängigen Ansprüche 2 bis 8 verwiesen.

Erfindungsgemäß ist mit dem Sammelbehältnis ein Puffer erreicht, der die Schwankungen aus dem pulsierenden Betrieb der Dosierpumpe abfängt, so daß aus dem Puffer ein gleichmäßiger Brennstoffstrom bezogen werden kann. Die Förderung des Brennstoffs erfolgt dann, über die Zeit aufgetragen, ohne Abstufungen.

Das Sammelbehältnis muß dabei nicht als geschlossenes, separates Gefäß ausgebildet sein, sondern kann als einseitig offener Topf auf das ausgangsseitige Ende der Dosierpumpe aufgeflanscht sein. Dadurch ergibt sich insgesamt ein sehr kompaktes, kurzes Bauteil, was die Handhabung vereinfacht. Auch ist dann keine zusätzliche Baueinheit gebildet, wodurch die Montage einer derartigen Fördervorrichtung gegenüber herkömmlichen nicht aufwendiger ist.

Wenn ein weiterführender Kanal und der von der Dosierpumpe kommende zuführende Kanal mit ihren Mündungen annähernd in die Mitte des Sammelbehältnisses hineinragen, kann das Gasreservoir in beliebiger Einbaulage des Sammelbehältnisses gehalten werden. Ein Entweichen des als Puffergas dienenden Gases ist beispielsweise auch dann ausgeschlossen, wenn der weiterführende Kanal vertikal aufrecht angeordnet ist - ebenso auch in horizontaler Einbaulage.

Das unter Druck befindliche Gas kann jedoch in den Brennstoff diffundieren. Damit könnte das Puffergas mit dem Weitertransport aus dem Sammelbehältnis nach und nach verloren gehen und so das Sammelbehältnis in seiner Wirkung einschränken. Damit jedoch stets ausreichend Gas im Sammelbehältnis vorhanden ist wird der aus der Dosierpumpe zuströmende, regelmäßig ebenfalls mit Gas versetzte Brennstoff so in das Sammelbehältnis eingeleitet, daß dieser hier sein Gas abgibt, bevor es durch den weiterführender Kanal abgeführt werden kann. Idealerweise müßten sich der weiterführender Kanal und der zuführende Kanal genau in der Mitte des Sammelbehältnisses treffen, um in jeder Lage des Sammelbehältnisses ein maximales Gasvolumen zu gewährleisten. Damit das im zuströmenden Brennstoff enthaltene Gas in das Sammelbehältnis entweichen kann wird der aus der Dosierpumpe kommende Brennstoff so abgelenkt, daß der Brennstoff nicht direkt in den weiterführenden Kanal gelangen kann. Zu diesem Zwecke enden die Kanäle mit einem bestimmten Abstand zueinander lediglich annähernd in der Mitte des Sammelbehältnisses. Hinzu kommt, daß im Raum zwischen den Kanalenden die Kugel eines Ventils vorgesehen ist, welche den aus der Dosierpumpe kommenden Brennstoff ablenkt.

Durch diese Maßnahme behält der Sammelbehälter sein Gasvolumen, welches durch eingeförderte Flüssigkeit, etwa Brennstoff, komprimiert wird. Somit ergibt sich durch das komprimierte, Gas nach Schließen des zuführenden Kanals durch das Ventil, eine Kraft auf die geförderte Flüssigkeit in Förderrichtung, wodurch die Entleerung des Sammelbehälters begünstigt und bei der weiteren Einrichtung, die den Brennstoff benötigt, die zum Ansaugen nötige Kraft verringert wird. Der Sammelbehälter arbeitet dann als Gegendruckbehälter für den eingeförderten Brennstoff, wodurch auch in Leertakten der Dosierpumpe eine Weiterförderung durch den Gegendruck des komprimierten Gasvolumens stattfindet. Somit ist eine ununterbrochene Förderung erreicht.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem angeflanschten Sammelbehälter in horizontaler Einbaulage,
Fig. 2 eine Detaildarstellung des in Fig. 1 dargestellten Sammelbehälters,
Fig. 3 eine Auftragung des gemessenen Fördervolumens über die Zeit bei herkömmlicher Ausbildung einer Fördervorrichtung,
Fig. 4 eine ähnliche Auftragung wie in Fig. 3 bei erfindungsgemäßer Ausbildung der Fördervorrichtung.
Im Ausführungsbeispiel ist beispielhaft eine insgesamt mit 1 bezeichnete Fördervorrichtung dargestellt, die innerhalb einer Förderstrecke 2 angeordnet ist. Diese führt aus einem Tank 3 in eine Verbrennungskraft- oder Wärmemaschine 4. Die Förderstrecke 2 umfaßt einen Einförderbereich 5 in die Fördervorrichtung 1 sowie einen Ausförderbereich 6 aus der Fördervorrichtung 1 in Richtung der Verbrennungkraft- oder Wärmemaschine 4.
Die Fördervorrichtung 1 umfaßt eine Dosierpumpe 7 und ein in Förderrichtung F nachfolgendes Sammelbehältnis 8, die über eine Zwischenleitung miteinander verbunden sein können oder, hier, wie in der Zeichnung dargestellt, jedoch direkt miteinander in Verbindung stehen. Für eine solche direkte Anbindung an die Dosierpumpe 7 ist das Sammelbehältnis 8 topfartig ausgebildet und auf das ausgangsseitige Ende der Dosierpumpe 7 aufgesetzt, wobei die Befestigung auf verschiedene Weisen erfolgen kann, beispielsweise über eine Umbördelung des halsartigen Flanschbereich 20 des Sammelbehältnisses 8. In jedem Fall ist sicherzustellen, daß auch bei einem erheblichen Druck innerhalb des von den Wandungen des Topfes 8 umschlossenen Raumes 9 dessen Verbindung mit der Dosierpumpe 7 erhalten bleibt und, wie unten noch näher erläutert, gasdicht ausgebildet ist.
Die Dosierpumpe 7 arbeitet mit einem elektromagnetisch antreibbaren Anker 10, der mittels außenliegender und von einem Gehäuse 12 umschlossener Spule 11 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 13 beweglich ist. Ein eingangsseitiger Filter 14 ist vorgesehen. Die Spule 11 wird zur Bewirkung einer elektromotorischen Kraft über ein Steuergerät (nicht dargestellt) mit Spannung versorgt, um einen Stromfluß zu steuern.
An der Ausgangsseite der Dosierpumpe 7 ist im Übergang zum Sammelbehältnis 8 ein Ventil 15 angeordnet, welches beispielsweise durch eine Druckfeder 16 und eine von dieser beaufschlagten, in einem Ventilsitz 17 gehaltenen Stahlkugel 18 gebildet wird.
Das Sammelbehältnis 8 ist aus einem Metall oder einem anderen formstabilen Material, etwa einem Duroplast oder einem anderen mechanisch belastbaren Kunststoff, hergestellt und umfaßt ein offenes Ende 19, das mit dem Körper der Dosierpumpe 7 verbunden ist. Das Ende 19 weist einen halsartigen Flanschbereich 20 auf, über das die Verbindung zum Kernflansch 21 des Pumpengehäuses erreicht wird, etwa dadurch, daß dieser von dem Flanschbereich 20 umgriffen wird. Um den Übergang gasdicht zu halten, können dort Dichtungen, beispielsweise in Gestalt von O-Ringen 25, vorgesehen sein.
Das Sammelbehältnis 8 weist in zentraler Verlängerung des Flanschbereichs 20 eine dem offenen Ende entgegengewandte Aufnahme 22 für die Druckfeder 16 auf. Diese wirkt auf die Stahlkugel 18 derart ein, daß diese in den Ventilsitz 17 gedrückt wird, und somit das als Rückschlagventil arbeitende Ventil 15 geschlossen wird. Die Aufnahme 22 bildet gleichzeitig das vordere Ende eines Kanals 23 der zum Ausförderbereich 6 hin führt. Die Aufnahme 22 ist zudem konzentrisch umgeben von einem Gasdruckreservoir 24 für das zu komprimierende Gas, etwa Luft, die in dem Sammelbehältnis 8 enthalten ist. Dadurch, daß das vordere Ende des Kanals 23 annähernd mittig in den Reservoirraum des Sammelbehältnisses 8hineinragt, ist ein Entweichen des Puffergases in jedweder Einbaulage verhindert. Das vom Sammelbehältnis 8 umfaßte, oberhalb des weiterführenden Kanals 23 befindliche Gas kann, bedingt durch die Geometrie des Sammelbehältnisses 8 nicht in den weiterführenden Kanal 23 gelangen, sondern bleibt als Gegendruckbildner im Sammelbehältnis 8 vorhanden. Durch die Form des Sammelbehältnisses 8 ist gewährleistet, daß sich in jeder Einbaulage der Fördereinrichtung 1 Gas oberhalb der Aufnahme 22 befindet.
Im Arbeitstakt des Kolbens wird die Stahlkugel 18 gegen die Kraft der Druckfeder 16 aus ihrem Ventilsitz 17 verlagert, wodurch das Ventil 15 öffnet und der Austritt von der Dosierpumpe 7 in das Sammelbehältnis 8 freigegeben wird. Ein Teil der geförderten Flüssigkeit gelangt durch den Kanal 23 zum Ausförderbereich 6, ein Teil wird durch den Widerstand im Kanal 23 in den vom Sammelbehältnis 8 umschlossenen Raum 9 gedrückt. Dabei wird das in diesem Raum in dem Gasdruckreservoir 24 befindliche Gas, etwa Luft, komprimiert, wodurch es zu einer Gegenkraft auf das eingeförderten Fluid kommt. Der umschlossene Raum 9 ist insgesamt groß gegen den Hubraum der Dosierpumpe 7.
Sobald das Ventil 15 schließt und dadurch kein weiterer Brennstoff in das Sammelbehältnis 8 eingefördert wird, also bei Rücklauf des Kolbens, unterstützt durch die Rückstellfedern 13 und 16, überwiegt die vom komprimierten Gas ausgehende Gegenkraft, wodurch der in das Sammelbehältnis 8 eingeförderte Brennstoff durch den Kanal 23 in den Ausförderbereich 6 gedrückt wird. Da gleichzeitig das Rückschlagventil 15 durch die Kraft der Druckfeder 16 geschlossen ist, ist ein Rücklauf von Brennstoff in den Pumpenkörper ausgeschlossen. Durch die Gegendruckwirkung des komprimierten Gases im Sammelbehältnisses 8 wird eine Förderwirkung auch in Leertakten der Dosierpumpe 7 sichergestellt.
Damit ist ein Brennstofffluß sowohl bei förderndem als auch bei rücklaufendem Kolben gewährleistet. Über die Zeit reißt die Brennstofförderung nicht ab. Es findet eine kontinuierliche und gleichmäßige Förderung statt, deren zeitlicher Verlauf in Fig. 4 - im Unterschied zur herkömmlichen Lösung gemäß Fig. 3 - aufgetragen ist.
Auch wenn das Sammelbehältnis 8 mit Abstand zur Dosierpumpe 7 angeordnet ist, läßt sich der gleiche Effekt erreichen. Das Sammelbehältnis 8 kann beispielsweise auch ballonartig oder als längliches, rohrähnliches Behältnis oder in anderen geeigneten Formen, was sich auch je nach dem zur Verfügung stehenden Raumangebot richten kann, ausgebildet sein. Wesentlich ist, daß der Zufluß in das Behältnis, und dessen Abfluß konzentrisch in die Mitte des Behältnisses gelegt wird. Auch die Materialien können je nach jeweiligen Druck- und Temperaturanforderungen sowie nach mechanischer Anforderung ausgewählt werden.
Die Erfindung ist medienunabhängig und druckunabhängig einsetzbar. Die Einbaulage ist beliebig. Es können Frequenzen ab ca. 2 Hz abgedeckt werden. Bezugszeichenliste 1 Fördervorrichtung,
2 Förderstrecke,
3 Tank,
4 Verbrennungskraft- oder Wärmemaschine,
5 Einförderbereich,
6 Ausförderbereich,
7 Dosierpumpe,
8 Sammelbehältnis,
9 vom Sammelbehältnis umschlossener Raum,
10 Anker,
11 Spule,
12 Gehäuse,
13 Rückstellfeder,
14 Filter,
15 Ventil,
16 Druckfeder,
17 Ventilsitz,
18 Stahlkugel,
19 offenes Ende des Sammelbehältnisses,
20 Flanschbereich,
21 Kernflansch,
22 Aufnahme,
23 Kanal,
24 Gasdruckreservoir
25 O-Ring
F Förderrichtung

Claims

1. Fördervorrichtung (1) zur Förderung von insbesondere Brennstoffen in Kraftfahrzeugen, Heizungsanlagen oder dergleichen durch eine Förderstrecke (2), wobei die Fördervorrichtung (1) eine intermittierend arbeitende Dosierpumpe (7) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderstrecke (2) ein der Dosierpumpe (7) nachgeordnetes, als Druckspeicher wirkendes Sammelbehältnis (8) vorgesehen ist.

2. Fördervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Sammelbehältnis (8) an den Körper der Dosierpumpe (7) unmittelbar anschließt.

3. Fördervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelbehältnis (8) als einseitig offener Topf ausgebildet ist.

4. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich an das Sammelbehältnis (8) in Förderrichtung (F) ein weiterführender Kanal (23) anschließt, dessen Mündung annähernd mittig in ein vom Sammelbehältnis (8) umfaßtes Gasdruckreservoir (24) hineinragt.

5. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Sammelbehältnis (8) zugewandte Ende der Dosierpumpe (7) als Ventil (15) ausgebildet ist, und daß das Ventil (15) annähernd mittig in das vom Sammelbehältnis (8) umfaßte Gasdruckreservoir (24) hineinragt.

6. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelbehältnis (8) gasdicht und gasbefüllt ist.

7. Fördervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das im Sammelbehältnis (8) befindliche Gas durch von der Dosierpumpe (7) eingeförderten Brennstoff komprimierbar ist und auf den eingeförderten Brennstoff eine in Förderrichtung (F) wirkende Kraft ausübt.

8. Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer ein Hubvolumen umfassenden Dosierpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelbehältnis (8) ein im Verhältnis zum Hubvolumen großes Volumen umfasst, und daß der Kanal (23) als Drossel wirkt, bzw. eine Drossel aufweist.

9. Verfahren zur Förderung von Brennstoff mittels einer Dosierpumpe (7), insbesondere zwischen einem Tank (3) und zumindest einem Brennraum einer Verbrennungskraft- oder -wärmemaschine (4), dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff von der Dosierpumpe (7) in ein Sammelbehältnis (8) eingefördert wird, wobei aufgrund der Drosselwirkung des Kanals (23) durch den eingeförderten Brennstoff im Sammelbehältnis (8) befindliche Luft komprimierbar ist und auf den eingeförderten Brennstoff eine in Förderrichtung (F) wirkende Kraft ausübt.