DE102004050021A1

DE102004050021A1 - Magnetic piston pump for pumping and dosing liquids has alternate volume connected to pump cavity

Info

Publication number: DE102004050021A1
Application number: DE200410050021
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Malitsky; Leo Dr. Bakaj
Original assignee: LOrange GmbH
Current assignee: LOrange GmbH
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-20

Abstract

The magnetic piston pump has an alternate volume (21) connected to the pump cavity (19). Its volume can be altered by a movable alternate piston (7), and can be selectively engaged, and disengaged, or altered in volume. It can receive part of the feed volume of the pump cavity in combination with the control device (30) to alter the stroke frequency of the feed piston (20).

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetkolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 8.The The invention relates to a magnetic piston pump according to the preamble of Claim 1 or claim 8.

Bekannte Magnetkolbenpumpen verfügen über einen Förderkolben, der durch Zusammenwirken eines an diesem vorgesehenen Magnetankers mit einem in der Magnetkolbenpumpe vorgesehenen Solenoid in einer Kolbenführung in Ansprache auf ein von einer Steuereinrichtung zugeführtes Treibersignal mit einer vorgegebenen Hubfrequenz zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage verschieblich gelagert ist. An der Vorderseite des Förderkolbens befindet sich ein Pumpenraum, dessen Volumen durch zwei Endlagen des Förderkolbens gegeben ist. Die Fördermenge der Magnetkolbenpumpe ergibt sich aus dem Produkt der Volumenänderung des Pumpenraums pro Kolbenhub und der Hubfrequenz des von der Steuereinrichtung zugeführten Treibersignals.Known Magnetic piston pumps have a Delivery piston, the by cooperation of a magnet armature provided with this a provided in the magnetic piston pump solenoid in a piston guide in Address to a supplied by a control device driver signal with a predetermined stroke frequency between a first end position and a second end position is slidably mounted. On the front side of the delivery piston There is a pump room whose volume is through two end positions given the delivery piston is. The delivery rate the magnetic piston pump results from the product of the volume change the pump space per piston stroke and the stroke frequency of the control device supplied Drive signal.

Magnetkolbenpumpen sind geeignet, um auf einfache Weise Flüssigkeiten zu fördern und genau zu dosieren. Besonders vorteilhaft für die Dosiergenauigkeit ist, dass durch den festgelegten Durchmesser des Förderkolbens und den definierten Hub desselben zwischen seinen Endlagen ein sehr genaues Fördervolumen von Förderhub zu Förderhub gegeben ist. Um eine bestimmte Förderleistung dazustellen, ist es somit nur erfor derlich, die Anzahl der Hübe pro Zeiteinheit (Hubfrequenz) zu steuern und zu kontrollieren, was mit einer einfachen Steuereinrichtung möglich ist.Magnetic piston pumps are suitable to easily convey liquids and to dose exactly. Particularly advantageous for the dosing accuracy, that by the specified diameter of the delivery piston and the defined Hub same between its end positions a very accurate delivery volume of delivery stroke given to delivery stroke is. To a certain capacity Thus, it is only neces sary, the number of strokes per unit of time (Stroke frequency) to control and control what with a simple Control device possible is.

Nachteilig bei Magnetkolbenpumpen üblicher Bauart ist, dass die Hubfrequenz sowohl nach oben als auch nach unten technisch begrenzt ist, d.h. die Spreizung zwischen größter und kleinster Förderleistung ist begrenzt. Zur Ausführung eines Förderzyklus (Ansaugen und Fördern) muss im Solenoid ein Magnetfeld aufgebaut, die Hubbewegung durchgeführt und das Magnetfeld wieder abgebaut werden. Damit dieser Vorgang technisch einwandfrei abläuft, ist eine bestimmte Zeit notwendig, welche die Hubfrequenz nach oben hin begrenzt. Weiterhin ist bei hohen Hubfrequenzen eine einwandfreie Füllung beim Ansaugvorgang der Magnetkolbenpumpe nicht mehr gewährleistet, was zu Dosierungenauigkeiten führt und bei Unterschreiten des Dampfdrucks der geförderten Flüssigkeit zu Kavitation führen kann. Durch die bei steigender Hubfrequenz sich erhöhenden Gleitgeschwindigkeiten von Kolben und Zylinder zueinander besteht auch eine Gefahr des Fressens. Bei Abnahme der Hubfrequenz kommt die Pulsation durch die einzelnen Hübe sowohl in der Saug- als auch in der Druckleitung mehr und mehr zur Geltung und bei sehr tiefen Hubfrequenzen kann nur noch eine unzureichend gleichmäßige Förderung pro Zeiteinheit stattfinden. Dies bedeutet, dass eine Magnetkolbenpumpe herkömmlicher Art bei einem durch den Kolbendurchmesser und den Hub festgelegten Fördervolumen pro Hub nur in einem bestimmten eingegrenzten Bereich von Fördervolumen pro Zeiteinheit (Förderleistung) einwandfrei arbeitet.adversely more usual with magnetic piston pumps Design is that the stroke frequency both upwards and downwards below is technically limited, i. the spread between the largest and the smallest delivery rate is limited. For execution a delivery cycle (Suction and conveying) a magnetic field must be built up in the solenoid, the lifting movement must be carried out and the magnetic field will be broken down again. For this process technically is running properly a certain time is necessary, which is the stroke frequency upwards limited. Furthermore, at high stroke rates is a flawless filling no longer guaranteed during the suction process of the magnetic piston pump, which leads to dosage inaccuracies and falls below the vapor pressure of the pumped liquid can lead to cavitation. Due to the increasing stroke frequency with increasing sliding speeds Piston and cylinder to each other is also a danger of Galling. When the stroke frequency decreases, the pulsation comes through the individual strokes both in the suction and in the pressure line more and more for Validity and at very low stroke frequencies can only be insufficient even promotion take place per unit of time. This means that a magnetic piston pump conventional Type at a defined by the piston diameter and the stroke volume per stroke only in a certain limited range of delivery volume per time unit (delivery rate) works perfectly.

Aus der CH 328209 ist eine Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen bekannt, bei welcher ein durch einen Hohlraum gebildetes Ausgleichsvolumen vorgesehen ist, dessen Volumeninhalt durch einen beweglichen Einsatz veränderbar ist. Zur Erhöhung der Fördermenge der Einspritzpumpe gegenüber dem Normalbetrieb, bei welchem eine Verdrängung von Brennstoff in das Ausgleichsvolumen ohne Einfluss auf die Fördermenge bleibt, wird der bewegliche Einsatz in seiner Bewegung gesperrt und damit die Fördermenge um das sonst in den Hohlraum verdrängte Volumen vergrößert.From the CH 328209 a fuel injection pump for internal combustion engines is known, in which a compensating volume formed by a cavity is provided, whose volume content is variable by a movable insert. To increase the delivery rate of the injection pump compared to normal operation, in which a displacement of fuel in the compensating volume without influence on the flow rate, the movable insert is blocked in its movement and thus increases the flow rate to the otherwise displaced in the cavity volume.

Aus der EP 0 971 122 B1 ist eine Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher ein einen Ausweichraum begrenzender Ausweichkolben vorgesehen ist, der auf hydraulischem Wege freigebbar bzw. blockierbar ist und der zur Verstellung des Beginns der Kraftstoffeinspritzung dient.From the EP 0 971 122 B1 a fuel injection pump for an internal combustion engine is known, in which a Ausweichraum limiting Ausweichkolben is provided which is hydraulically releasable or blockable and which serves to adjust the beginning of the fuel injection.

Schließlich ist aus der DE 38 01 929 A1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung bekannt, bei welcher eine mit dem Pumpenarbeitsraum in Verbindung stehende Steuerkolbenanordnung vorgesehen ist, die zur drehzahlabhängigen Beeinflussung des Einspritzdrucks dient. Diese umfasst einen ersten, von dem Einspritzdruck direkt beaufschlagten Steuerkolben und einen zweiten, mit diesem über eine Druckfeder gekoppelten Steuerkolben, der mit dem ersten Steuerkolben ein Ventil bildet, das zum wahlweisen Versperren bzw. Freigeben einer dem Pumpenarbeitsraum entlastenden Drosselbohrung vorgesehen ist.Finally, out of the DE 38 01 929 A1 a fuel injection device is known in which an associated with the pump working space in the control piston arrangement is provided, which serves for the speed-dependent influencing of the injection pressure. This comprises a first, directly acted upon by the injection pressure control piston and a second, with this via a compression spring coupled control piston which forms a valve with the first control piston, which is provided for selectively blocking or releasing the pump workspace relieving throttle bore.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Magnetkolbenpumpe zu schaffen, welche bei genauer Förderung einen breiteren Bereich der Förderleistung abdeckt.The The object of the invention is to provide a magnetic piston pump, which with exact promotion a wider range of output covers.

Gemäß einem ersten Lösungsvorschlag der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Magnetkolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.According to one first solution proposal The invention solves this problem by means of a magnetic piston pump with the features of claim 1.

Gemäß einem weiteren Lösungsvorschlag der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Magnetkolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 8.According to one Another solution proposed by Invention the object is achieved by a magnetic piston pump with the features of claim 8.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Magnetkolbenpumpe sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the magnetic piston pump according to the invention are in the subclaims specified.

Durch die Erfindung wird eine Magnetkolbenpumpe mit einem Förderkolben, der durch Zusammenwirken eines an diesem vorgesehenen Magnetankers mit einem in der Magnetkolbenpumpe vorgesehenen Solenoid in einer Kolbenführung in Ansprache auf ein von einer Steuereinrichtung zugeführtes Treibersignal mit einer vorgegebenen Hubfrequenz zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage verschieblich verlagerbar ist, geschaffen. An der Vorderseite des Förderkolbens befindet sich ein Pumpenraum, dessen Volumen zwischen einem durch die erste Endlage des Förderkolbens gegebenen Maximalwert und einem durch die zweite Endlage des Förderkolbens gegebenen Minimalwert veränderbar ist. Die Förderleistung der Magnetkolbenpumpe ist durch das Produkt der Volumenänderung des Pumpenraums pro Kolbenhub und der Hubfrequenz des von der Steuereinrichtung zugeführten Treibersignals gegeben. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Magnetkolbenpumpe ein mit dem Pumpenraum in Verbindung stehendes Ausweichvolumen enthält, das mittels eines verschieblich gelagerten Ausweichkolbens veränderbar und wahlweise zu- oder abschaltbar ist und in der Lage ist einen Teil des Fördervolumens des Pumpenraums im Sinne einer Verkleinerung desselben aufzunehmen, und dass die Steuereinrichtung zur Veränderung der Hubfrequenz des Fördervolumens beim Zu- oder Abschalten des Ausweichkolbens im Sinne eines definierten kontinuierlichen Übergangs der Förderleistung der Magnetkolbenpumpe vorgesehen ist.By the invention will be a magnetic piston pump with a delivery piston, by cooperation of a magnet armature provided thereon with a provided in the magnetic piston pump solenoid in one piston guide in response to a supplied from a control device driver signal with a predetermined stroke frequency between a first end position and a second end position displaceable displaced, created. At the front of the delivery piston there is a pump room, the volume between a through the first end position of the delivery piston given maximum value and one through the second end position of the delivery piston given minimum value changeable is. The delivery rate the magnetic piston pump is by the product of the volume change the pump space per piston stroke and the stroke frequency of the control device supplied driver signal given. It is according to the invention provided that the magnetic piston pump with a pump room in Containing connection standing evasive volume, which by means of a displaceable stored Ausweichkolbens changeable and optionally switched on or off and is capable of one Part of the funding volume of the pump room in the sense of reducing it, and that the control means for changing the stroke frequency of delivery volume when connecting or disconnecting the bypass piston in the sense of a defined continuous transition the delivery rate the magnetic piston pump is provided.

Vorzugsweise ist der Ausweichkolben mittels einer Feder in Richtung einer Verkleinerung des Ausweichvolumens gegen einen vorderen Hubbegrenzungsanschlag vorgespannt, und es ist ein den Hub des Ausweichkolbens nach rückwärts begrenzender weiterer Anschlag vorgesehen.Preferably is the bypass piston by means of a spring in the direction of a reduction the escape volume against a front Hubbegrenzungsanschlag biased, and it is the stroke of the escape piston to the rear limiting further Stop provided.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetkolbenpumpe ist zwischen dem Pumpenraum und dem vor dem Ausweichkolben gebildeten Ausweichvolumen ein Verbindungskanal vorgesehen, welcher mittels eines Sperrventils wahlweise freigebbar oder versperrbar ist.According to one preferred embodiment of Magnetic piston pump according to the invention is formed between the pump chamber and in front of the bypass piston Evasive volume provided a connecting channel, which means a check valve is either releasable or lockable.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Sperrventil durch einen Ventilschieber gebildet sein.According to one preferred embodiment the check valve may be formed by a valve spool.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hiervon sind der Verbindungskanal und das Sperrventil in einer Ventilplatte vorgesehen, die zwischen einem die Kolbenführung bildenden ersten Gehäuseteil der Magnetkolbenpumpe und einem das Ausweichkolbengehäuse bildenden zweiten Gehäuseteil der Magnetkolbenpumpe angeordnet ist und die sowohl an den Pumpenraum als auch an das vor dem Ausweichkolben gebildete Ausweichvolumen angrenzt.According to one preferred embodiment thereof are the connecting channel and the check valve in a valve plate provided between a piston housing forming the first housing part the magnetic piston pump and a Ausweichkolbengehäuse forming second housing part of Magnetic piston pump is arranged and connected to both the pump room as well as the evasive volume formed before the bypass piston borders.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetkolbenpumpe ist es vorgesehen, dass der Ausweichkolben mittels einer Blockiervorrichtung in seiner Ausweichbewegung blockierbar ist.According to one further advantageous embodiment the magnetic piston pump according to the invention it is provided that the bypass piston by means of a blocking device is blockable in its evasive movement.

Eine bevorzugte Ausführungsform hiervon sieht es vor, dass die Blockiervorrichtung durch einen Sperrschieber gebildet ist, der gegen eine Verriegelungsfläche in Anlage bringbar ist, die am Ausweichkolben, insbesondere an der Rückseite des Ausweichkolbens vorgesehen ist.A preferred embodiment From this it provides that the blocking device by a gate valve is formed, which is engageable against a locking surface, the on the bypass piston, in particular on the back of the bypass piston is provided.

Gemäß einem weiteren Lösungsvorschlag der Erfindung ist es bei einer Magnetkolbenpumpe der vorausgesetzten Art vorgesehen, dass die Magnetkolbenpumpe ein mit dem Pumpenraum in Verbindung stehendes Ausweichvolumen enthält, das mittels eines verschieblich gelagerten Ausweichkolbens durch Freigeben desselben über einen vorgegebenen Ausweichhub in seiner Größe variabel und in der Lage ist, einen Teil des Fördervolumens des Pumpenraums im Sinne einer Verkleinerung desselben aufzunehmen, und dass die Steuereinrichtung zur gleichzeitigen Steuerung der Hubfrequenz des Förderkolbens und des Ausweichhubs des Ausweichkolbens im Sinne des Einstellens einer vorgegebenen Förderleistung und/oder eines vorgegebenen Förderdrucks vorgesehen ist.According to one Another solution proposed by Invention, it is in a magnetic piston pump of the assumed Art provided that the magnetic piston pump with the pump room Containing related evasive volume, which by means of a displaceable stored Ausweichkolbens by releasing the same over a predetermined deviation stroke variable in size and able is, a part of the funding volume of the pump room in the sense of reducing it, and that the control means for simultaneously controlling the Stroke frequency of the delivery piston and the Ausweichhubs the Ausweichkolbens in the sense of setting a given delivery rate and / or a predetermined delivery pressure is provided.

Gemäß vorteilhaften Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Magnetkolbenpumpe kann es vorgesehen sein, dass diese zwei oder mehr jeweils ein Ausweichvolumen bildende Ausweichkolben aufweist, die jeweils getrennt steuerbar sind.According to advantageous Further developments of the magnetic piston pump according to the invention can it may be provided that these two or more each have an evasive volume has forming bypass piston, each separately controllable are.

Hierbei können die von den mehreren Ausweichkolben gebildeten Ausweichvolumina unterschiedliche Größen aufweisen.in this connection can the evasive volumes formed by the plurality of evasive pistons have different sizes.

Die erfindungsgemäße Magnetkolbenpumpe kann insbesondere mit Vorteil zum Zerstäuben einer Flüssigkeit vorgesehen sein.The Magnetic piston pump according to the invention can especially with advantage for atomizing a liquid be provided.

Gemäß einer vorteilhaften Anwendung ist die erfindungsgemäße Magnetkolbenpumpe zur Einspritzung von Harnstoff in den Abgastrakt einer Brennkraftmaschine vorgesehen.According to one Advantageous application is the magnetic piston pump according to the invention for injection provided by urea in the exhaust tract of an internal combustion engine.

In folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:In Following are embodiments of Invention explained with reference to the drawing. Show it:

1 eine schematisierte Querschnittsdarstellung einer Magnetkolbenpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a schematic cross-sectional view of a magnetic piston pump according to a first embodiment of the invention;

2 eine schematisierte Querschnittsdarstellung einer Magnetkolbenpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 a schematic cross-sectional view of a magnetic piston pump according to a second embodiment of the invention;

3 ein Diagramm, in welchem die Kolbengeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Kolbenhub für einen ersten Betriebszustand der erfindungsgemäßen Magnetkolbenpumpe dargestellt ist; 3 a diagram in which the piston speed is shown in response to the piston stroke for a first operating state of the magnetic piston pump according to the invention;

4 ein Diagramm, in welchem die Kolbengeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Förderhub für einen zweiten Betriebszustand der erfindungsgemäßen Magnetkolbenpumpe dargestellt ist; 4 a diagram in which the piston speed is shown in response to the delivery stroke for a second operating state of the magnetic piston pump according to the invention;

5 ein Diagramm, in welchem das Fördervolumen pro Zeiteinheit (Förderleistung) in Abhängigkeit von der Hubfrequenz gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist; 5 a diagram in which the delivery volume per unit time (capacity) as a function of the stroke frequency according to the first and second embodiments of the invention is shown;

6 eine schematisierte Querschnittsdarstellung einer Magnetkolbenpumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 6 a schematic cross-sectional view of a magnetic piston pump according to a third embodiment of the invention; and

7 ein Diagramm, in welchem das Fördervolumen pro Zeiteinheit (Förderleistung) in Abhängigkeit von der Hubfrequenz für das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. 7 a diagram in which the delivery volume per unit time (capacity) as a function of the stroke rate for the third embodiment of the invention is shown.

Bei den beiden in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Magnetkolbenpumpe ist ein Gehäuse durch eine Kolbenführung 1, ein Ausweichkolbengehäuse 2 und ein Magnetgehäuse 5 gebildet. In der Kolbenführung 1 ist ein Förderkolben 20 längsverschieblich angeordnet, der durch Zusammenwirken eines an diesem vorgesehenen Magnetankers 3 mit einem in dem Magnetgehäuse 5 angeordneten Solenoid 4 in der Kolbenführung 1 in Ansprache auf ein von einer Steuereinrichtung 30 zugeführtes Treibersignal mit einer vorgegebenen Hubfrequenz zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage verlagerbar ist, also einen konstanten Hub ausführt. An der Vorderseite des Förderkolbens 20 befindet sich ein Pumpenraum 19, dessen Volumen zwischen einem durch die erste Endlage des Förderkolbens 20 gegebenen Maximalwert und einem durch die zweite Endlage des Förderkolbens 20 gegebenen Minimalwert veränderbar ist. Die Förderleistung der Magnetkolbenpumpe ist gegeben durch das Produkt der Volumenänderung des Pumpenraums 19 pro Kolbenhub und die Hubfrequenz des von der Steuereinrichtung 30 zugeführten Treibersignals. Zwischen dem Magnetanker 3 und dem rückwärtigen Ende des Magnetgehäuses 5 ist eine Kolbenfeder 6 vorgesehen, welche bei Bestromung des Solenoids 4 komprimiert und bei Entstromung desselben den Förderkolben 20 im Sinne einer Verkleinerung des Pumpenraums 19 vorwärts bewegt. In der Kolbenführung 1 sind weiterhin eine Saugleitung 12 mit einem Saugventil 12a und eine Druckleitung 11 mit einem Druckventil 11a vorgesehen, über welche das von der Magnetkolbenpumpe zu fördernde Fluid dem Pumpenraum 19 zugeführt bzw. von diesem abgeführt wird. In dem Magnetgehäuse 5 ist eine Leckagebohrung 10 vorgesehen, welche zum Abführen von an dem Förderkolben 20 entweichendem Fluid vorgesehen ist.In the two in the 1 and 2 illustrated embodiments of the magnetic piston pump according to the invention is a housing by a piston guide 1 , a bypass piston housing 2 and a magnet housing 5 educated. In the piston guide 1 is a delivery piston 20 arranged longitudinally displaceable, by the cooperation of a magnet armature provided on this 3 with one in the magnet housing 5 arranged solenoid 4 in the piston guide 1 in response to a by a control device 30 supplied driver signal is displaceable with a predetermined stroke frequency between a first end position and a second end position, that performs a constant stroke. At the front of the delivery piston 20 there is a pump room 19 whose volume is between one through the first end position of the delivery piston 20 given maximum value and one through the second end position of the delivery piston 20 given minimum value is changeable. The delivery rate of the magnetic piston pump is given by the product of the volume change of the pump chamber 19 per piston stroke and the stroke frequency of the control device 30 supplied driver signal. Between the magnet armature 3 and the rear end of the magnet housing 5 is a piston spring 6 provided, which when energizing the solenoid 4 compressed and the same out of the delivery piston 20 in the sense of a reduction of the pump space 19 moved forward. In the piston guide 1 are still a suction line 12 with a suction valve 12a and a pressure line 11 with a pressure valve 11a provided, via which the fluid to be pumped by the magnetic piston pump the pump room 19 supplied or removed from this. In the magnet housing 5 is a leakage hole 10 provided, which for discharging from the delivery piston 20 is provided escaping fluid.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist in dem Ausweichkolbengehäuse 2 ein verschieblich gelagerter Ausweichkolben 7 vorgesehen, vor welchem ein mit dem Pumpenraum 19 in Verbindung stehendes Ausweichvolumen 21 gebildet ist. Dieses Ausweichvolumen 21 ist mittels des Ausweichkolbens 7 wahlweise feststellbar oder freigebbar. Der Ausweichkolben 7 ist zwischen einem vorderen Hubbegrenzungsanschlag 13 und einem rückwärtigen weiteren Anschlag 14 über einen genau definierten Weg längsverschieblich verlagerbar, wenn er freigegeben ist, wobei das Ausweichvolumen durch die Länge des Ausweichweges und den Querschnitt des Ausweichkolbens 7 bestimmt ist. Der Ausweichkolben 7 ist mittels einer Feder 8 in Richtung einer Verkleinerung des Ausweichvolumens 21 gegen den vorderen Hubbegrenzungsanschlag 13 vorgespannt. An der Rückseite des den Ausweichkolben 7 aufnehmenden Raums in dem Ausweichkolbengehäuse 2 ist eine Leckagebohrung 9 vorgesehen, welche zum Abführen von an dem Ausweichkolben 7 entweichendem Fluid dient.In both embodiments, in the bypass piston housing 2 a displaceably mounted evasive piston 7 provided, in front of which one with the pump room 19 related evasive volume 21 is formed. This evasive volume 21 is by means of the bypass piston 7 optionally lockable or releasable. The alternate piston 7 is between a front stroke limit stop 13 and a backward further stop 14 displaceable longitudinally displaceable over a well-defined path when released, the escape volume being determined by the length of the escape path and the cross-section of the escape piston 7 is determined. The alternate piston 7 is by means of a spring 8th in the direction of a reduction of the escape volume 21 against the front Hubbegrenzungsanschlag 13 biased. At the back of the bypass piston 7 receiving space in the bypass piston housing 2 is a leakage hole 9 provided, which for discharging from the bypass piston 7 escaping fluid is used.

Bei den beiden in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen nimmt das Ausweichvolumen 21, wenn es zugeschaltet ist, bei jedem Förderhub des Förderkolbens 20 einen Teil des Fördervolumens des Pumpenraums 19 auf, so dass sich die Fördermenge, die über die Druckleitung 11 abgegeben wird, dementsprechend verkleinert.In the two in the 1 and 2 illustrated embodiments takes the evasive volume 21 when it is switched on, with each delivery stroke of the delivery piston 20 a part of the delivery volume of the pump room 19 on, so that the flow rate through the pressure line 11 is discharged, reduced accordingly.

Bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Pumpenraum 19 und dem durch den Ausweichkolben 7 gebildeten Ausweichvolumen 21 ein Verbindungskanal 18 vorgesehen, der mittels eines durch einen Ventilschieber gebildeten Sperrventils 16 wahlweise freigebbar oder versperrbar ist. Bei geöffnetem Sperrventil 16 ist somit das Ausweichvolumen 21 im Sinne einer effektiven Verkleinerung des Pumpenraums 19 zugeschaltet, während bei geschlossenem Sperrventil 16 das Ausweichvolumen 21 abgeschaltet und damit das gesamte Fördervolumen des Pumpenraums 19 wirksam ist.At the in 1 shown first embodiment is between the pump room 19 and by the evasive piston 7 formed evasive volume 21 a connection channel 18 provided by means of a valve formed by a valve spool valve 16 optionally available for release or lockable. With the shut-off valve open 16 is thus the evasion volume 21 in the sense of an effective reduction of the pump space 19 switched on, while closed check valve 16 the evasive volume 21 switched off and thus the entire delivery volume of the pump room 19 is effective.

Der Verbindungskanal 18 und das Sperrventil 16 sind in einer Ventilplatte 17 vorgesehen, die zwischen dem durch die Kolbenführung 1 gebildeten ersten Gehäuseteil und dem durch das Ausweichkolbengehäuse 2 gebildeten zweiten Gehäuseteil der Magnetkolbenpumpe angeordnet ist und die sowohl an dem Pumpenraum 19 als auch an das Ausweichvolumen 21 angrenzt.The connection channel 18 and the check valve 16 are in a valve plate 17 provided between the through the piston guide 1 formed first housing part and by the bypass piston housing 2 formed second housing part of the magnetic piston pump is arranged and both on the pump room 19 as well as the evasion volume 21 borders.

Bei dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel dagegen ist der Ausweichkolben 7 in seiner Ausweichbewegung wahlweise blockierbar oder freigebbar mittels einer Blockiervorrichtung 15, die durch einen Sperrschieber gebildet ist, der gegen eine Verriegelungsfläche 15a in Anlage bringbar ist, die an dem Ausweichkolben 7, nämlich an der Rückseite desselben vorgesehen ist. Wird der Ausweichkolben 7 mittels des Sperrschiebers 15 blockiert, so ist das gesamte Fördervolumen des Pumpenraums 19 wirksam, wogegen bei freigegebenem Ausweichkolben 7 das effektive Fördervolumen des Pumpenraums 19 dementsprechend um das Ausweichvolumen 21 verringert ist.At the in 2 shown second embodiment, however, is the bypass piston 7 in its evasive movement either blockable or releasable by means of a blocking device 15 , which is formed by a locking slide, against a locking surface 15a can be brought into contact with the bypass piston 7 , namely at the back of the same is provided. Will the alternate piston 7 by means of the gate valve 15 blocked, this is the entire delivery volume of the pump room 19 effective, whereas with released bypass piston 7 the effective delivery volume of the pump room 19 accordingly to the evasive volume 21 is reduced.

Die Funktion der in 1 dargestellten Magnetkolbenpumpe des ersten Ausführungsbeispiels ist die folgende:

a) Schaltstellung Verbindungskanal 18 durch Ventilschieber 16 geschlossen: Das Solenoid 4 wird bestromt und zieht den Magnetanker 3 und damit den Förderkolben 20 gegen die Kraft der Feder 6 an. Dadurch öffnet sich das Saugventil 12a in der Saugleitung 12 und der Pumpenraum 19 füllt sich. Wird das Solenoid 4 jetzt entstromt, drückt die Feder 6 den Magnetanker 3 und damit den Förderkolben 20 in Richtung zur Ventilplatte 17, das Druckventil 11 öffnet sich und das vorher angesaugte Volumen wird vollständig aus dem Pumpenraum 19 gedrückt. Der Zyklus ist beendet.
B) Schaltstellung Verbindungskanal 18 durch Ventilschieber 16 geöffnet: Das Solenoid 4 wird bestromt und zieht den Magnetanker 3 zusammen mit dem Kolben 20 gegen die Kraft der Feder 6 an. Dadurch öffnet sich das in der Saugleitung 12 angeordnete Saug ventil 12a und der Pumpenraum 19 füllt sich. Wird das Solenoid 4 jetzt entstromt, drückt die Feder 6 den Magnetanker 3 zusammen mit dem Förderkolben 20 in Richtung Ventilplatte 17, wobei ein Teil des nun aus dem Pumpenraum 19 verdrängten Volumens durch den Verbindungskanal 18 zum Ausweichkolben 7 strömt und diesen zum Anschlag 14 bewegt. Da das Ausweichvolumen 21 vor dem Ausweichkolben 7 kleiner als das Hubvolumen des Förderkolbens 20 ist, steigt nun der Druck im Pumpenraum 19 an und das restliche Volumen aus der Differenz zwischen dem Hubvolumen des Förderkolbens 20 und dem des Ausweichkolbens 7 wird über die Druckleitung 11 ausgeschoben. Hierbei ist Voraussetzung, dass der Öffnungsdruck des Druckventils 11a höher ist als der Druck, der zum Spannen der Feder 8 benötigt wird. Bei der nächsten Bestromung des Solenoids 4 wird zuerst das restliche, noch vor dem Ausweichkolben 7 befindliche Volumen über den Verbindungskanal 18 in den Pumpenraum 19 gesaugt, bis der Ausweichkolben 7 an seiner vorderen Hubbegrenzung 13 anliegt. Erst danach öffnet das in der Saugleitung 12 befindliche Saugventil 12a und lässt das fehlende, zu fördernde Volumen nachströmen.

The function of in 1 shown magnetic piston pump of the first embodiment is the following:

a) switching position connecting channel 18 through valve slide 16 closed: the solenoid 4 is energized and pulls the armature 3 and thus the delivery piston 20 against the force of the spring 6 at. This opens the suction valve 12a in the suction line 12 and the pump room 19 fills up. Will the solenoid 4 now de-energized, pushes the spring 6 the magnet armature 3 and thus the delivery piston 20 towards the valve plate 17 , the pressure valve 11 opens and the previously sucked volume is completely out of the pump room 19 pressed. The cycle is over.
B) Switching position connecting channel 18 through valve slide 16 opened: The solenoid 4 is energized and pulls the armature 3 together with the piston 20 against the force of the spring 6 at. This opens in the suction line 12 arranged suction valve 12a and the pump room 19 fills up. Will the solenoid 4 now de-energized, pushes the spring 6 the magnet armature 3 together with the delivery piston 20 in the direction of the valve plate 17 , being a part of now from the pump room 19 displaced volume through the connecting channel 18 to the alternate piston 7 flows and this to the stop 14 emotional. Because the evasive volume 21 in front of the bypass piston 7 smaller than the stroke volume of the delivery piston 20 is, now increases the pressure in the pump room 19 and the remaining volume from the difference between the displacement of the delivery piston 20 and that of the bypass piston 7 is via the pressure line 11 ejected. It is a prerequisite that the opening pressure of the pressure valve 11a higher than the pressure required to tension the spring 8th is needed. At the next energization of the solenoid 4 First, the rest, before the alternate piston 7 located volume over the connecting channel 18 in the pump room 19 sucked until the alternate piston 7 at its front stroke limit 13 is applied. Only then does this open in the suction line 12 located suction valve 12a and allows the missing volume to be delivered to flow.

Bei der in 2 dargestellten Magnetkolbenpumpe des zweiten Ausführungsbeispiels ist der Ablauf im wesentlichen der gleiche, wobei jedoch der Ausweichkolben 7 mittels des Sperrschiebers 15 wahlweise gesperrt bzw. freigegeben wird.At the in 2 shown magnetic piston pump of the second embodiment, the flow is substantially the same, but with the bypass piston 7 by means of the gate valve 15 optionally blocked or released.

Die Steuereinrichtung 30 ist zur Steuerung der Hubfrequenz des Förderkolbens 20 und zum Zu- oder Abschalten des Ausweichkolbens 7 bzw. des Ausweichvolumens 21 mittels des Sperrschiebers 15 bzw. des Ventilschiebers 16 vorgesehen. Das Zu- oder Abschalten erfolgt z. B. in Abhängigkeit von der momentanen Hubfrequenz oder dem momentanen Fördervolumen. Bei den beiden ersten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird dabei von der Steuereinrichtung 30 die Hubfrequenz des För derkolbens 20 beim Zu- oder Abschalten des Ausweichkolbens 7 bzw. des Ausweichvolumens 21 so gesteuert, dass sich ein definierter kontinuierlicher, d.h. glatter Übergang der Förderleistung der Magnetkolbenpumpe ergibt.The control device 30 is to control the stroke frequency of the delivery piston 20 and for connecting or disconnecting the bypass piston 7 or the alternative volume 21 by means of the gate valve 15 or the valve spool 16 intended. The connection or disconnection z. B. depending on the current stroke frequency or the current delivery volume. In the two first embodiments of the invention is thereby of the control device 30 the stroke frequency of the För derkolbens 20 when connecting or disconnecting the bypass piston 7 or the alternative volume 21 controlled so that there is a defined continuous, ie smooth transition of the flow rate of the magnetic piston pump.

In 5 ist das Fördervolumen der Magnetkolbenpumpe für die beiden ersten Ausführungsbeispiele in Abhängigkeit von der Hubfrequenz dargestellt. Der untere Teil der Kurve zeigt den Verlauf bei freigegebenem Ausgleichvolumen 21, der obere Teil der Kurve den Verlauf für abgeschaltetes Ausweichvolumen 21. Wie ersichtlich ist, ist an der Stelle des Umschaltens von zugeschaltetem zu abgeschaltetem Ausweichvolumen 21 ein wesentliches Absenken der Hubfrequenz erforderlich, wenn ein kontinuierlicher Übergang der Förderleistung erhalten werden soll. Das bedeutet, dass die Steuereinrichtung 30 so ausgebildet ist, dass sie beim Zu- bzw. Abschalten des Ausweichvolumens 21 eine entsprechende Änderung der Hubfrequenz ausführt.In 5 the delivery volume of the magnetic piston pump for the first two embodiments is shown as a function of the stroke frequency. The lower part of the curve shows the course with the compensation volume released 21 , the upper part of the curve shows the course for switched-off alternate volume 21 , As can be seen, in place of switching from on-off to off-set alternate volume 21 a substantial lowering of the stroke frequency required if a continuous transition of the capacity to be obtained. This means that the control device 30 is designed so that when switching on or off of the escape volume 21 performs a corresponding change in the stroke frequency.

Die 3 und 4 zeigen die Abhängigkeit der Kolbengeschwindigkeit vom Kolbenhub des Förderkolbens 20. Es ist ersichtlich, dass mit Beginn der Kolbenbewegung, das heißt mit dem Moment des Bestromens des Solenoids 4, die Kolbengeschwindigkeit überproportional mit dem Kolbenhub zunimmt.The 3 and 4 show the dependence of the piston speed of the piston stroke of the delivery piston 20 , It can be seen that with the beginning of the piston movement, that is with the moment of energizing the solenoid 4 , the piston speed increases disproportionately with the piston stroke.

In 3 ist dargestellt, dass der Kolbengeschwindigkeitsbereich, in dem die Förderung durch den Förderkolben 20 stattfindet, bei abgeschaltetem Ausweichvolumen 21, d.h. bei voller Förderung den gesamten möglichen Geschwindigkeitsbereich umfasst.In 3 is shown that the piston speed range in which the delivery through the delivery piston 20 takes place, with switched-off alternative volume 21 ie with full promotion the total possible speed range.

In 4 ist gezeigt, dass der Kolbengeschwindigkeitsbereich, in den die Förderung stattfindet, bei zugeschaltetem Ausweichvolumen 21, d.h. bei Teilförderung, erst bei einer relativ hohen Kolbengeschwindigkeit beginnt, nämlich nach dem vollständigen Füllen des Ausweichvolumens 21 unter Verschiebung des Ausweichkolbens 7. Dieser Effekt kann dazu genutzt werden, wenn die Magnetkolbenpumpe beispielsweise zum Zerstäuben von Flüssigkeiten verwendet werden soll, wofür eine höhere Kolbengeschwindigkeit nützlich ist, da sie zu einer besseren Zerstäubung führt.In 4 It is shown that the piston speed range, in which the promotion takes place, with switched off escape volume 21 , ie at partial delivery, only starts at a relatively high piston speed, namely after the complete filling of the escape volume 21 under displacement of the bypass piston 7 , This effect can be used when, for example, the magnetic piston pump is to be used for atomizing liquids, for which a higher piston speed is useful because it leads to better atomization.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Magnetkolbenpumpe ein mit dem Pumpenraum 19 in Verbindung stehendes Ausweichvolumen 21, das mittels eines verschieblich gelagerten Ausweichkolbens 7 durch Freigeben desselben über einen vorgegebenen Ausweichhub in seiner Größe variabel veränderbar ist. Dieses Ausweichvolumen 21 ist in der Lage, einen variabel veränderbaren Teil des Fördervolumens des Pumpenraums 19 im Sinne einer Verkleinerung desselben aufzunehmen. Abweichend von den beiden bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Steuereinrichtung 30 zur gleichzeitigen kontinuierlichen Steuerung der Hubfrequenz des Förderkolbens 20 und des Ausweichhubs des Ausweichkolbens 7 vorgesehen, um eine vorgegebene Förderleistung und/oder einen vorgegebenen Förderdruck einzustellen.According to a further embodiment of the invention, the magnetic piston pump includes a with the pump chamber 19 related evasive volume 21 , by means of a displaceably mounted evasive piston 7 by releasing the same over a predetermined deviation stroke in its size is variably variable. This evasive volume 21 is capable of a variably variable part of the delivery volume of the pump chamber 19 in the sense of reducing it. Notwithstanding the two embodiments described so far, the control device 30 for simultaneous continuous control of the stroke frequency of the delivery piston 20 and the escape stroke of the bypass piston 7 provided to set a predetermined flow rate and / or a predetermined discharge pressure.

6 zeigt exemplarisch drei verschiedene Ausführungsbeispiele, nach denen die Steuereinrichtung 30 gleichzeitig sowohl die Hubfrequenz des Förderkolbens 20 als auch den Ausweichhub des Ausweichkolbens 7 steuert, um das Fördervolumen variabel einzustellen. Kurve 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich das Fördervolumen von Anfang bis Ende linear mit der Hubfrequenz ändert, wobei der Ausweichkolben 7 stetig verstellt wird, Kurve 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich das Fördervolumen in einem mittleren Bereich linear mit der Hubfrequenz ändert, wobei der Ausweichkolben jedoch über jeweils einen gewissen Bereich in der vollständig ge schlossenen Stellung bzw. in der vollständig geöffneten Stellung gehalten wird, und Kurve 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich das Fördervolumen von Anfang bis Ende in einer nicht linearen Kurve mit der Hubfrequenz ändert, wobei der Ausweichkolben 7 wiederum stetig mitverstellt wird. 6 shows by way of example three different embodiments, according to which the control device 30 at the same time both the stroke frequency of the delivery piston 20 as well as the evasive stroke of the bypass piston 7 controls to adjust the delivery volume variable. Curve 1 shows an embodiment in which the delivery volume from beginning to end changes linearly with the stroke frequency, wherein the bypass piston 7 is constantly adjusted, curve 2 shows an embodiment in which the delivery volume in a central region changes linearly with the stroke frequency, but the bypass piston is held over a certain range in the fully closed position or in the fully open position, and complete curve 3 shows an embodiment in which the delivery volume changes from beginning to end in a non-linear curve with the stroke frequency, wherein the bypass piston 7 is again constantly adjusted.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Magnetkolbenpumpe zwei oder mehr jeweils ein Ausweichvolumen 21 bildende Ausweichkolben 7 aufweisen, die jeweils getrennt steuerbar sind. Dabei können die von den mehreren Ausweichkolben 7 gebildeten Ausweichvolumina unterschiedlich Größe aufweisen.According to further embodiments of the invention, the magnetic piston pump two or more each an alternate volume 21 forming evasive piston 7 have, which are each separately controllable. In the process, those of the several evasive pistons 7 have formed evasive volumes of different sizes.

Die erfindungsgemäße Magnetkolbenpumpe ist mit Vorteil zum Zerstäuben einer Flüssigkeit geeignet. Eine beispielhafte Anwendungsmöglichkeit ist die Einspeisung von Harnstoff in den Abgastrakt einer Brennkraftmaschine zum Zwecke der Verbesserung des Abgasverhaltens derselben.The is magnetic piston pump according to the invention with advantage for atomising a liquid suitable. An exemplary application is the feed of urea in the exhaust tract of an internal combustion engine for the purpose the improvement of the exhaust behavior of the same.

11: Kolbenführungpiston guide
22: AusweichkolbengehäuseDodge piston housing
33: Magnetankerarmature
44: Solenoidsolenoid
55: Magnetgehäusemagnet housing
66: Kolbenfederpiston spring
77: Ausweichkolbenbypass piston
88th: Federfeather
99: Leckagebohrungleakage hole
1010: Leckagebohrungleakage hole
1111: Druckleitungpressure line
11a11a: Druckventilpressure valve
1212: Saugleitungsuction
12a12a: Saugventilsuction
1313: vorderer Hubbegrenzungfront Stroke
1414: Anschlagattack
1515: Sperrschieberblocking slide
15a15a: Verriegelungsflächelocking surface
1616: Ventilschiebervalve slide
1717: Ventilplattevalve plate
1818: Verbindungskanalconnecting channel
1919: Pumpenraumpump room
2020: Förderkolbendelivery piston
2121: Ausweichvolumendodge volume
2222: Verstelleinrichtungadjustment
3030: Steuereinrichtungcontrol device

Claims

Magnetic piston pump with a delivery piston ( 20 ), which by interaction of a provided on this magnet armature ( 3 ) with a solenoid provided in the magnetic piston pump ( 4 ) in a piston guide ( 1 ) in response to a message from a 30 ) supplied with a predetermined stroke frequency between a first end position and a second end position displaceable, and one at the front of the delivery piston ( 20 ) located pump chamber ( 19 ), whose volume between a through the first end position of the delivery piston ( 20 ) given maximum value and one by the second end position of the delivery piston ( 20 ) is variable, wherein the delivery rate of the magnetic piston pump by the product of the volume change of the pump chamber ( 19 ) per piston stroke and the stroke frequency of the control device ( 30 ) is supplied to the driver signal, characterized ge indicates that the magnetic piston pump is connected to the pump chamber ( 19 ) associated evasive volume ( 21 ), which by means of a displaceably mounted evasive piston ( 7 ) and optionally switched on or off and, when switched on, is capable of a portion of the delivery volume of the pump chamber ( 19 ) in the sense of a reduction of the same, and that the control device ( 30 ) for changing the stroke frequency of the delivery piston ( 20 ) when connecting or disconnecting the bypass piston ( 7 ) is provided in the sense of a continuous transition of the delivery rate of the magnetic piston pump.

Magnetic piston pump according to claim 1, characterized in that the bypass piston ( 7 ) by means of a spring ( 8th ) in the direction of a reduction of the escape volume ( 21 ) against a front Hubbegrenzungsanschlag ( 13 ) and that the stroke of the bypass piston ( 7 ) to backward limiting further stop ( 14 ) is provided.

Magnetic piston pump according to claim 1 or 2, characterized in that between the pump chamber ( 19 ) and the evasion volume ( 21 ) a connection channel ( 18 ) is provided, which by means of a check valve ( 16 ) is either releasable or lockable.

Magnetic piston pump according to claim 3, characterized in that the check valve ( 16 ) is formed by a valve spool.

Magnetic piston pump according to claim 3 or 4, characterized in that the connecting channel ( 18 ) and the check valve ( 16 ) in a valve plate ( 17 ) are provided, which between a piston guide ( 1 ) forming the first housing part of the magnetic piston pump and the Ausweichkolbengehäuse ( 2 ) forming the second housing part of the magnetic piston pump is arranged and both to the pump chamber ( 19 ) as well as to the by the escape piston ( 7 ) formed evasion volume adjacent.

Magnetic piston pump according to claim 1 or 2, characterized in that the bypass piston ( 7 ) by means of a blocking device ( 15 ) is blockable in its evasive movement.

Magnetic piston pump according to claim 6, characterized in that the blocking device by a locking slide ( 15 ) is formed, which against a locking surface ( 15a ) which can be brought into contact with the bypass piston ( 7 ), in particular at the rear of the bypass piston ( 7 ) is provided.

Magnetic piston pump according to the preamble of claim 1, characterized in that the magnetic piston pump with the pump chamber ( 19 ) associated evasive volume ( 21 ), which by means of a displaceably mounted evasive piston ( 7 ) Is variable by releasing the same over a predetermined deviation stroke in size and is able to a part of the delivery volume of the pump chamber ( 19 ) in the sense of a reduction of the same, and that the control device ( 30 ) for the simultaneous control of the stroke frequency of the delivery volume ( 20 ) and the evasive stroke of the bypass piston ( 7 ) is provided in the sense of setting a predetermined capacity and / or a predetermined discharge pressure.

Magnetic piston pump according to one of claims 1 to 8, characterized in that the magnetic piston pump two or more each one evasive volume ( 21 ) forming evasive pistons ( 7 ), which are each separately controllable.

Magnetic piston pump according to claim 9, characterized in that the of the several escape piston ( 7 ) evasion volumes ( 21 ) have different size.

Magnetic piston pump according to one of claims 1 to 10, characterized in that the magnetic piston pump for atomizing a liquid is provided.

Magnetic piston pump according to claim 11, characterized in that that the magnetic piston pump for the injection of urea in the Exhaust tract of an internal combustion engine is provided.