DE102006019584B4 - metering - Google Patents
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Abstract
Dosierpumpe,
umfassend
ein zylinderförmiges
Gehäuse
mit einem in dem Gehäuse hin
und her bewegten Pumpenkolben (12) zum Fördern (Förderhub) und Ansaugen (Ansaughub)
eines Hydraulikfluids aus einem Einlassbereich (2) in den Auslassbereich (4)
der Pumpe (1),
einen Hubraum (30), in welchem das Fluid mittels
des Pumpenkolbens (12) druckbeaufschlagbar ist,
ein Auslassventil
(46) zum gerichteten Ausstoß des
im Hubraum (30) befindlichen Hydraulikfluids und
ein im Pumpenkolben
(12) angeordnetes Einlassventil (32) zur definierten Bewegung des
Hydraulikfluids aus dem Einlassbereich (2) der Pumpe in den Hubraum
(30), wobei bei Erreichen des Förderendhubes
die Bewegung des Fluids zum Hubraum (30) unterbrochen ist,
dadurch
gekennzeichnet, dass dem Einlassventil (32) mindestens ein weiteres
schlitzgesteuertes Einlassventil mit Steuerbohrungen (36, 37) im
Pumpenkolben (12) zugeordnet ist, wobei die Steuerbohrungen so angeordnet
sind, dass die Bewegung des Fluids zum Hubraum bis zum Erreichen
des Förderendhubes
des Kolbens (12) erfolgt, und in der Förderendposition die Bewegung...Metering pump, comprising
a cylindrical housing having a pump piston (12) reciprocated in the housing for conveying (delivery stroke) and sucking (suction) a hydraulic fluid from an inlet region (2) into the outlet region (4) of the pump (1),
a displacement (30) in which the fluid can be pressurized by means of the pump piston (12),
an outlet valve (46) for the directed ejection of the hydraulic fluid in the displacement (30) and
an inlet valve (32) arranged in the pump piston (12) for the defined movement of the hydraulic fluid from the inlet region (2) of the pump into the displacement (30), the movement of the fluid to the displacement (30) being interrupted upon reaching the delivery end stroke,
characterized in that the inlet valve (32) is associated with at least one further slot-controlled inlet valve with control bores (36, 37) in the pump piston (12), the control bores being arranged such that the movement of the fluid to the displacement until reaching the delivery end stroke of the piston (12), and in the final delivery position the movement ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe entsprechend den Merkmalen des gattungsbildenden Teils des Anspruches 1.The The invention relates to a metering pump according to the features of generic part of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Dosierpumpem der genannten Art arbeiten nach dem Prinzip einer elektromagnetisch oder anderswie betätigten axialen Hubkolbenpumpe, die genau definierte Mengen eines Hydraulikfluids aus einem Einlassbereich in den Auslassbereich der Pumpe fördert. Hubkolbenpumpen besitzen einen höheren Wirkungsgrad als andere Pumpen. Damit lässt sich eine höhere Dosiergenauigkeit besser realisieren. Ein typisches jedoch nicht ausschließliches Anwendungsgebiet ist die Dosierung von Kraftstoff für einen Verbrennungsprozess, z. B bei einem Verbrennungsmotor im Kfz.Dosierpumpem of the type mentioned work on the principle of an electromagnetic or otherwise actuated axial reciprocating pump, the well-defined amounts of hydraulic fluid conveys from an inlet area into the outlet area of the pump. reciprocating pumps own a higher one Efficiency than other pumps. This allows a higher dosing accuracy realize better. A typical but not exclusive Application is the metering of fuel for one Combustion process, eg. B in an internal combustion engine in the vehicle.
Dosierpumpen weisen in der Regel ein Auslassventil und ein Einlassventil auf. Das Einlassventil dient dazu, das Hydraulikfluid aus dem Einlassbereich der Pumpe in dosierten Mengen in den Hubkolbenbereich des Pumpenkolbens einströmen zu lassen. Das im Arbeitsraum des Kolbens gesammelte Fluid wird mit Hilfe des Auslassventils in den Auslassbereich der Pumpe gefördert und ausgestoßen. Zu Beginn eines Förderhubes schließt das Einlassventil, so dass der Zufluss zum Hubraum durch die Hubbewegung geschlossen wird. Bei dem anschließenden umgekehrt verlaufenden Saughub öffnet das Einlassventil, der Zulauf wird wieder geöffnet und es strömt durch den entstehenden Unterdruck eine definierte Fördermenge in den Hubraum ein.dosing typically have an exhaust valve and an intake valve. The inlet valve serves to remove the hydraulic fluid from the inlet area the pump in metered quantities in the Hubkolbenbereich of the pump piston pour in allow. The fluid collected in the working chamber of the piston becomes conveyed by means of the outlet valve in the outlet of the pump and pushed out. At the beginning of a delivery stroke includes the inlet valve, allowing the inflow to the displacement through the lifting movement is closed. In the subsequent reverse running Suction stroke opens the inlet valve, the inlet is opened again and it flows through the resulting negative pressure a defined flow in the displacement.
Durch die Hubbewegungen des Kolbens entstehen im Einlassbereich und Auslassbereich Druckspitzen des Fluids, die zu einer Überförderung der Pumpe führen können. Zur Vermeidung von Dosierfehlern sind daher Maßnahmen zur Vermeidung von Überströmungen durch das Ventil notwendig. Die Überförderung macht sich insbesondere bei steigenden Vordrucken der Pumpe bemerkbar. Angestrebt wird eine druckunabhängige Förderkennlinie. Als Lösungsansätze existieren zum einen eine Dämpfung im Einlassbereich, zum anderen eine Druckentlastung durch eine externe Fluidleitung. Beide Lösungen sind jedoch aufwendig.By The strokes of the piston arise in the inlet area and outlet area Pressure peaks of the fluid, which can lead to over-delivery of the pump. to Avoidance of metering errors are therefore measures to avoid overflows through the valve necessary. The over-promotion makes itself felt in particular with increasing prepressures of the pump. The aim is a pressure-independent Performance curves. As solutions exist on the one hand a damping in the Inlet area, on the other hand, a pressure relief by an external Fluid line. Both solutions However, they are expensive.
Bei der bekannten Anordnung sind die Steuerbohrungen für das Einlassventil ausschließlich im Gehäuse angeordnet. Die Bohrungen sind jedoch durch die Konstruktion festgelegt. Eine Zwangssteuerung, die auftretende Druckspitzen des Einlassbereiches ausgleicht oder abbaut, ist bei der bekannten Anordnung nicht vorgesehen. Hierzu sind aufwendige Mittel, wie externe Fluidleitungen oder Dämpfungsmaßnahmen im Einlassbereich erforderlich. Wird auf diese zusätzlichen Maßnahmen verzichtet, ist für die Pumpe eine stärkere Feder notwendig. Hierzu ist wiederum eine hohe Betätigungskraft notwendig, da der Kolben eine hohe Rückstellkraft in Form einer starken Feder überwinden muss.at the known arrangement are the control bores for the inlet valve exclusively in the case arranged. The holes are however determined by the construction. A forced control, the occurring pressure peaks of the inlet area compensates or degrades, is not provided in the known arrangement. These are complex means, such as external fluid lines or damping measures required in the inlet area. Will on this extra activities is waived, is for the pump a stronger one Spring necessary. This in turn is a high operating force necessary, since the piston has a high restoring force in the form of a overcome strong spring got to.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung die durch Überförderung bedingten Dosierfehler mit einfachen Mitteln zu verhindern. Die Lösung der Aufgabe erfolgt in Zusammenhang mit den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruches 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale.It is the object of the invention by To prevent over-promotion-related metering errors with simple means. The solution of the problem is in connection with the generic features of claim 1 by its characterizing features.
Durch die Erfindung wird eine "Zwangssteuerung" durch die Positionierung des Zulaufes realisiert, der so positioniert ist, dass er in jeder beliebigen Position des Kolbens eine Verbindung zwischen dem Einlassbereich und dem Hubbereich herstellt und erst bei Erreichen der Förderendposition geschlossen wird. Damit wird eine Überförderung und damit bedingte Dosierfehler durch eine vom Einlassventil her gesteuerte Zulaufbegrenzung während des Förderhubes realisiert. Die Zulaufbohrung bleibt so lange geöffnet, bis der Kolben seine Förderendstellung erreicht hat. Erst bei Erreichen dieser Position wird ein weiterer Zulauf des Hydraulikmediums in den Hubraum verhindert. Hierzu sind keine oder nur geringe zusätzliche Maßnahmen für den Zufluss erforderlich, da in vielen Anwendungen diese Bohrungen bereits vorhanden sind. Sie dienten jedoch laut Stand der Technik ausschließlich als permanent offener Strömungskanal. Eine Verwendung als Steuerbohrung war bisher noch nicht vorgesehen. Die bei der Erfindung jetzt als Steuerbohrung verwendete Zulaufbohrung muss lediglich so geformt sein, dass eine definierte Schließfunktion erreicht wird. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Steuerbohrungen wird eine Balance zwischen der Druckspitze und der geforderten Dosiergenauigkeit erzielt und im Hubraum eine Ausgleichsmöglichkeit für den beim Förderhub auftretenden Überdruck realisiert. Dies wird ausschließlich durch Modifikation der Bohrung, der "Schlitzgeometrie", oder anderen Kombinationen von verschiedenen Größen oder verschiedenen positionierten Bohrungen erreicht. Der Einbau von stärkeren Rückstellfedern und dadurch bedingte höhere Antriebskräften ist nicht erforderlich.By the invention becomes a "positive control" by the positioning realized the feed, which is positioned so that it in each any position of the piston, a connection between the inlet area and the Hubbereich manufactures and only when reaching the Förderendposition is closed. This is an over-promotion and consequent Dosing error due to an inlet limitation controlled by the inlet valve while the delivery stroke realized. The inlet bore remains open until the piston has reached its end Funding completion achieved Has. Only when reaching this position is another inflow prevents the hydraulic medium in the displacement. There are no or only small extra activities for the Inflow required because in many applications these holes already available. However, they served according to the prior art exclusively as permanently open flow channel. A use as a control bore was not yet provided. The inlet bore used in the invention now as a control bore just has to be shaped so that a defined closing function is reached. By the inventive arrangement of the control bores will balance the pressure peak with the required dosing accuracy achieved and in displacement a compensation possibility for the delivery stroke occurring overpressure realized. This will be exclusive by modification of the bore, the "slot geometry", or other combinations of different Sizes or reached various positioned holes. The installation of stronger return springs and consequent higher driving forces not mandatory.
Der Vorteil eines schlitzgesteuerten aus dem Stand der Technik bekannten Einlassventils wird zusätzlich durch Maßnahmen gegen Überförderung verbessert. Damit wird die Fördergenauigkeit – je nach Auslegung der Ein- und Auslassventile und des Betriebspunktes – um ein vielfaches unabhängig vom Vordruck. Damit wird ein vor dem Arbeitsvolumen angeordnetes Einlassventil realisiert, das eine Reihenschaltung zweier Einlassventile umfasst.Of the Advantage of a slot-controlled known from the prior art Intake valve is additional through action improved against over-promotion. Thus, the conveying accuracy - depending on Design of the inlet and outlet valves and the operating point - by a many times independent from the form. This is a arranged in front of the working volume Inlet valve realized, which is a series connection of two intake valves includes.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfasst der Zufluss einen zusätzlichen Zufluss im Gehäuse mit einem weiteren Einlassventil. Beide Einlassventile haben unterschiedliche Funktionen. Das im Gehäuse angeordnete Einlassventil dient im Förderhub zum Steuern und genauen Befüllen des Hubraumes. Das Einlassventil im Kolben hingegen reduziert beim Rück/oder Saughub des Kolbens den Unterdruck im Hubraum.In an advantageous embodiment According to the invention, the inflow comprises an additional inflow in the housing another inlet valve. Both intake valves have different Functions. That in the case arranged inlet valve is used in the delivery stroke for controlling and accurate fill of the displacement. The intake valve in the piston, on the other hand, reduces Rear / or Suction stroke of the piston the negative pressure in the displacement.
Der Ventilzufluss im Gehäuse kann eine einfache Zulaufbohrung umfassen, mit der bei einem Saughub das Förderfluid in den Hubraum des Kolbens gefördert wird, und die beim Überfahren des Kolbens öffnet und/oder schließt. Zusätzlich kann ein solches Einlassventil jedoch auch schlitzgesteuert ausgeführt sein, wobei auch mehrere Steuerschlitze vorgesehen sein können, die konzentrisch zueinander angeordneten sind. Die Steuerbohrungen für ein derartiges Ventil sind dabei vorteilhaft im Raum zwischen dem Innenumfang des zylinderförmigen Gehäuses und einer Führungshülse für den Kolben angeordnet. Die Führungshülse weist dabei eine Öffnung zum Hubraum der Pumpe auf.Of the Valve inlet in the housing may comprise a simple inlet bore with which during a suction stroke the delivery fluid promoted in the displacement of the piston will, and when crossing of the piston opens and / or closes. additionally However, such an inlet valve can also be designed slit-controlled, wherein a plurality of control slots may be provided, the are arranged concentrically with each other. The tax holes for such a Valve are advantageous in the space between the inner circumference of the cylindrical housing and a guide sleeve for the piston arranged. The guide sleeve has doing an opening to the displacement of the pump.
Das Einlassventil im Pumpenkolben umfasst vorteilhaft eine Sackbohrung in Richtung des Einlassbereiches mit einer anschließenden Querbohrung auf, die im Einlassbereich der Pumpe mündet. Als Verschluss ist an der Stirnseite des Kolbens ein Sitzventil vorgesehen. Die Längsbohrung wird durch den Sitzkörper in Form einer Kugel verschlossen. Die Mündung der Querbohrung zum Einlassbereich bleibt so lange geöffnet, bis der Kolben seine Förderendstellung erreicht hat. Der im Einlassbereich anstehende Überdruck liegt dadurch auch am Sitzventil an der Mündung zum Hubraum des Kolbens an.The Inlet valve in the pump piston advantageously comprises a blind bore in the direction of the inlet area with a subsequent transverse bore on, which opens in the inlet area of the pump. As lock is on the end face of the piston provided a seat valve. The longitudinal bore is through the seat body closed in the form of a ball. The mouth of the transverse bore to the inlet area remains opened so long until the piston reaches its end of delivery position has reached. The overpressure present in the inlet area is therefore also present on the seat valve at the mouth to the displacement of the piston.
Da in der Endposition des Kolbens die Querbohrung den Zulauf zu dem Kugelsitzventil verschließt, kann die im Einlassbereich der Pumpe anstehende Druckspitze das Kugelsitzventil nicht öffnen. Es findet keine Überförderung statt. Beim Rück-/oder Saughub gibt die Querbohrung den Förderweg hingegen wieder frei. Jetzt kann der Überdruck im Saugteil der Pumpe gegenüber dem Unterdruck im Hubraum das Kugelsitzventil leicht öffnen, um somit einen leichtgängigen Kolbenhub zu ermöglichen.There in the final position of the piston, the cross bore the inlet to the Ball seat valve closes, The pressure peak in the inlet area of the pump can cause the Do not open the ball seat valve. There is no over-promotion instead of. When return / or Suction stroke releases the cross-hole on the other hand. Now the overpressure can in the suction part of the pump opposite slightly open the ball seat valve to the negative pressure in the displacement thus a smooth-running To allow piston stroke.
Für den Verschluss der Steuerbohrung bzw. der Querbohrung zum Einlassbereich sind keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich. Hierbei wird vorteilhaft die zwischen dem Gehäuse und dem Kolben angeordnete Führungs- und/oder Lagerhülse verwendet. Diese Art der Lagerung des Kolbens ist heute Stand der Technik. Die axiale Länge der in Richtung der Querbohrung erstreckenden Gleitlagerhülse wird in Abhängigkeit vom Kolbenhub dimensioniert. Die Position der Querbohrung und die Ausraglänge der Führungshülse ist so angeordnet, dass bei Erreichen des Förderendhubes die Querbohrung von der Ausraglänge der Hülse in diese Richtung abgedeckt ist und verschlossen ist. Die Gleitlagerung des Kolbens in der Führungshülse verhindert, dass in der Schließlage Fluidmaterial zwischen Kolben und Hülse in den Hubraum eindringen kann.For the closure the control bore or the transverse bore to the inlet area are not additional activities required. This is advantageous between the housing and arranged on the piston and / or bearing sleeve used. This type of storage of the piston is today's state of the art Technology. The axial length which is in the direction of the transverse bore extending sleeve bearing sleeve dependent on dimensioned by the piston stroke. The position of the transverse bore and the Ausraglänge the Guide sleeve is arranged so that when reaching the Förderendhubes the transverse bore from the spout length the sleeve covered in this direction and is closed. The sliding bearing the piston in the guide sleeve prevents that in the closed position Fluid material between piston and sleeve penetrate into the displacement can.
Die erfindungsgemäße Dosierpumpe wird vorteilhaft magnetbetätigt. Der Hub des Kolbens wird mit einem integriertem elektromagnetischen System erzeugt, bei dem der Kolben fest mit einem Anker eines Hubmagneten verbunden ist, der zentrisch von einer Spule umgeben ist. Der Pumpenkolben bildet eine in Hubrichtung des Ankers angeordnete Ankerstange, die den Konus des Magneten durchgreift. Im unbestromten Zustand sind alle Hohlräume im Einlassbereich und im Hubraum des Kolbens mit Hydraulikfluid ausgefüllt. Wird die Spule bestromt verschiebt der Anker den Kolben gegen die Kraft einer Druckfeder, die zwischen Anker und der Lagerhülse des Kolbens angeordnet ist. Durch das im Hubraum gesammelte Fördermedium wird das Auslassventil geöffnet und das Fördermedium ausgestoßen. Gleichzeitig wird ein weiterer Zulauf gesperrt. In dieser Zeit läuft in dem zum Einlassbereich zugehörigen Ankerhubraum weiteres Fluidmaterial nach. Wird der Strom abgeschaltet, drückt die Feder den Anker und damit den Kolben wieder in die Ausgangsposition zurück. Es beginnt der rückwärtige Saughub. Dabei entsteht in dem Hubraum des Kolbens ein Unterdruck. Über das jetzt wieder geöffnete Einlassventil, sowohl das im Gehäuse als auch das im Kolben, kann neues Fluidmaterial in dem Hubraum nachlaufen, bis bei erneuter Bestromung des Magneten ein weiterer Förderhub erfolgt.The dosing pump according to the invention is advantageously magnet-actuated. The stroke of the piston is produced with an integrated electromagnetic system, wherein the piston is fixedly connected to an armature of a lifting magnet, which is centrally surrounded by a coil. The pump piston forms an anchor rod arranged in the stroke direction of the armature, which engages through the cone of the magnet. In the de-energized state, all cavities in the inlet region and in the displacement of the piston are filled with hydraulic fluid. When the coil is energized, the armature displaces the piston against the force of a compression spring, which is arranged between the armature and the bearing sleeve of the piston. Due to the pumped medium collected in the displacement, the outlet valve is opened and the fluid is ejected. At the same time another inflow is blocked. During this time, further fluid material runs in the armature lifting space associated with the inlet area. If the power is turned off, the spring pushes the armature and thus the piston back to the starting position. It starts the backward suction stroke. This creates a vacuum in the displacement of the piston. About the now opened again inlet valve, both in the housing and in the piston, new fluid material can run in the displacement until a further delivery stroke takes place when energized again the magnet.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und einem in der Zeichnung beschriebenem Ausführungsbeispiel.Further advantageous embodiments The invention will become apparent from the dependent claims and one in the drawing described embodiment.
Ausführungsbeispielembodiment
Die
Pumpe
Der
Einlassbereich
Der
Magnetanker
Der
Anker
Auf
dem Ankergehäuse
Von
der anderen (linken) Seite in
Der
Spulenkörper
Die
Stirnseiten der Hülse
Der
Zulaufkanal
Das
Einlassventil
Das
andere Einlassventil
Der
Mündungsbereich
der Sackbohrung
Der
Kolben
Der
Auslassbereich
Das
Auslassventil
Die
Wirkungsweise einer derart aufgebauten Dosierpumpe
Die durch
By
Bei
einem Förderhub
der Pumpe (nach links) wird die Spule
Der
im Hubraum
Mit
dem Beginn des Förderhubes
wird gleichzeitig der Verschluß des
Nullabschlusses
Mit
Erreichen der (linken) Förderendposition am
Anschlag
Die
vorliegende Erfindung wurde am Beispiel zweier Zuflüsse mit
jeweils zwei Einlassventilen erläutert.
Es ist aber ohne weitere Erläuterungen
für Fachleute
nachzuvollziehen, dass die Erfindung auch bei Dosierpumpen in Anwendung
kommen kann, bei denen der Zufluss ausschließlich über das zweite Einlassventil
- 11
- Pumpepump
- 22
- Einlassbereichinlet area
- 33
- Pumpbereichpump area
- 44
- Auslassbereichoutlet
- 55
- Ansaugstutzenintake
- 66
- Schutzkappe (Ansaugstutzen)protective cap (Intake manifold)
- 77
- Bohrung (Ansaugstutzen)drilling (Intake manifold)
- 88th
- Filterfilter
- 99
- Nullabschlussnull terminator
- 1010
- KunststoffhülsePlastic sleeve
- 1111
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 1212
- Pumpenkolbenpump pistons
- 1313
- Magnetankerarmature
- 1414
- SpuleKitchen sink
- 1515
- Kolbenstutzensealing sleeve
- 1616
- O-Ringabdichtung (Nullabschluss)O-ring seal (Zero degree)
- 1717
- Konuscone
- 1818
- Ankerbohrunganchor hole
- 1919
- Kammerchamber
- 2020
- Ankergehäusearmature housing
- 2121
- Spulenkörperbobbins
- 2222
- Magnetgehäusemagnet housing
- 2323
- Hülseshell
- 2424
- Endkonuscone
- 2525
- Ansaugöffnungsuction
- 2626
- Lagerhülsebearing sleeve
- 2727
- Gleitlagerbearings
- 2828
- Druckfeder (Anker)compression spring (Anchor)
- 2929
- HubankerraumHubankerraum
- 3030
- Hubraumcapacity
- 3131
- Einlassventil (Gehäuse)intake valve (Casing)
- 3232
- Einlassventil (Kolben)intake valve (Piston)
- 3333
- Konusscheibeconical disc
- 3434
- Kupplungssteckercoupling plug
- 3535
- Abdeckungcover
- 3636
- Sackbohrungblind hole
- 3737
- Querbohrungcross hole
- 3838
- Sitzventil (Kolben)poppet valve (Piston)
- 3939
- Druckfeder (Kolben)compression spring (Piston)
- 4040
- Ventilsitz (Kolben)valve seat (Piston)
- 4141
- Sitzkörper (Kolben)Seat body (piston)
- 4242
- Zulaufkanal (Anker)inlet channel (Anchor)
- 4343
- Zulaufkanal (Kolben)inlet channel (Piston)
- 4444
- Anschlagattack
- 4545
- Durchlasspassage
- 4646
- Auslassventiloutlet valve
- 4747
- Auslassstutzenoutlet
- 4848
- Schutzkappe (Auslassstutzen)protective cap (Outlet)
- 4949
- Bohrung (Auslassstutzen)drilling (Outlet)
- 5050
- Ventilsitz (Auslassventil)valve seat (Outlet)
- 5151
- Öffnungopening
- 5252
- KugelBullet
- 5353
- Druckfeder (Auslassventil)compression spring (Outlet)
- 5454
- O-Ringabdichtung (Ankergehäuse)O-ring seal (Armature housing)
- 5555
- O-Ringabdichtung (Ansaugstutzen)O-ring seal (Intake manifold)
- 5656
- O-Ringabdichtung (Abdeckung)O-ring seal (Cover)
- 5757
- O-Ringabdichtung (Magnetgehäuse)O-ring seal (Magnetic body)
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