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Die
Erfindung betrifft eine Dosierpumpe entsprechend dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Eine
Dosierpumpe ähnlicher
Bauart ist aus der
EP
1 748 188 A1 bekannt. Bei der bekannten Dosierpumpe ist
der Anker mit einem Pumpkolben versehen, wobei zwischen dem Anker
und der Einlassöffnung
ein Saugventilsitz vorgesehen ist. In der Saugstellung ist die aus
Anker und Pumpkolben gebildete Fördereinheit
an die Stirnseite des Saugventilsitzes angelegt, wobei der Anker
einen federelastischen Anschlag aufweist, um ein hartes Auftreffen auf
den Anschlag des Saugventilsitzes zu vermeiden oder zu mindern.
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Abgesehen
davon, dass bei dieser Anordnung kein separates, die Einlassöffnung verschließendes Ventil
vorgesehen ist, ist bei der bekannten Ausbildung die Geräuschdämpfung lediglich
durch ein Elastomerteil erreicht. Dabei wird zur Geräuschdämpfung zusätzlich eine
Feder zwischen dem Saugventilsitz und dem Anker vorgesehen, die
bei Erregung der Spule durch den Anker beaufschlagt wird und diesen
abgefedert aufnehmen soll.
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Diese
Anordnung führt
nur unzureichend zu einer Geräuschdämpfung,
insbesondere bei tiefen Temperaturen, weil dann die Elastomerdichtung
verhärtet.
Auch ist die Lebensdauer dieser Elastomerdichtung beschränkt.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung zu Grunde, eine
Dosierpumpe gattungsgemäßer Art
zu schaffen, bei der eine verbesserte Dämpfungsfunktion beim Aufschlagen
des Pumpkolbens oder damit verbundener Elemente auf den Einlassventilsitz
erreicht wird. Die Lösung
dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches
1.
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Gemäß der Erfindung
taucht der Dosierkolben bei nicht erregter Spule in die die Zwischenkammer
bildende Bohrung ein. Das andere Ende dieser die Zwischenkammer
bildenden Bohrung ist durch den Ventilstößel samt Dichtung verschlossen,
weil die Dichtung an dem entsprechenden Ventilsitz anliegt. Wird
nun die Spule erregt, so bewegt sich der Dosierkolben in der die
Zwischenkammer bildenden Bohrung in Richtung auf dem Ventilsitz
und dabei öffnet
das Rückschlagventil
des Dosierkolbens und gibt dem Verbindungskanal frei, durch den
das Fluid in die eigentliche Pumpkammer fließen kann und von dort mittels
des Pumpkolbens zur Auslassöffnung verdrängt werden
kann. Gegen Ende dieser Bewegung wird die Bewegung des Dosierkolbens
durch das zwischen diesem und dem Ventilstößel befindliche Fluid hydraulisch
gedämpft,
bevor letztendlich das freie Ende des Dosier-kolbens auf den Ventilstößel aufschlägt. Die
Geräuschbelastung,
die hierbei auftreten kann, wird dadurch minimiert, dass der Stößel mit
der Dichtung zunehmend gegen den Ventilsitz gepresst wird, wodurch
eine weitere Dämpfung
der Bewegung und Geräuschdämpfung erreicht
wird.
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Der
Ventilstößel seinerseits
sitzt nicht dicht in der die Zwischenkammer bildenden Bohrung, sondern
zwischen der Bohrungswandung und dem Ventilstößel ist ein Fluiddurchlassspalt
gebildet, was bei der nachfolgend noch beschriebener Saugstellung von
Bedeutung ist. Im Hinblick auf die Bewegung in die Förderstellung
ist dieser Fluidspalt bedeutungslos, da die Abdichtung des Stößels durch
die zusätzliche
Dichtung gegenüber
dem Ventilsitz erfolgt und somit ein Ausströmen von Fluid in diesem Bereich verhindert
ist.
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Nach
Beendigung des Fördervorganges
bewegt sich der Dosierkolben bei unbestromter Spule (der Strom wird
abgeschaltet) zurück
in die Ausgangslage, wobei während
dieser Bewegung der Stößel mit
der Dichtung von dem Ventilsitz abgehoben wird und die Zuströmung von
Fluid von der Einlassöffnung
ermöglicht
wird, so dass also Fluid in die Zwischenkammer eingesaugt wird.
Währenddessen ist
das Rückschlagventil
des Dosierkolbens in Schließlage,
so dass kein Fluid hierüber
abfließen kann.
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Dieser
Bewegungsablauf wird ständig
wiederholt.
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Wesentlich
gemäß der Erfindung
ist, dass eine kombinierte Dämpfungsfunktion
durch die Dichtung und eine überlagerte
hydraulische Dämpfung erreicht
wird. Eine überlagerte
hydraulische Dämpfung
wird ohne zu sätzliche
mechanische Hilfsmittel wie Federn oder dergleichen erreicht. Entsprechend geringer
ist auch der Herstellungs- und Montageaufwand.
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Besonders
bevorzugt ist vorgesehen, dass der Ventilstößel am der Bohrung zugewandten
Ende einen Teller aufweist.
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Hierbei
ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass am Ende des Ventilstößels oder
am Schaftende des Ventilstößels unmittelbar
dem Teller benachbart als Dichtung ein Dichtring relativ zum Ventilstößel oder
Schaft axial unverschieblich gehalten ist. Der Teller des Ventilstößels dient
einerseits als Anschlagfläche
für den
Dosierkolben und andererseits als Gegenhalt für die Dichtung, insbesondere
in Form eines Dichtringes, wobei dieser Dichtring zwischen dem Ventilteller
und dem Ventilsitz angeordnet ist. Die Dichtung in Form eines Dichtringes
kann einfach auf den Ventilstößel aufgeschoben
werden (bis zur Anlage an den Teller). Sie muss nicht durch Aufvulkanisieren
oder Kleben mit dem Stößel verbunden
sein. Insbesondere ist am Ventilstößel auf der dem Teller abgewandten
Seite der Dichtung eine Rastnase oder ein umlaufender Wulst vorgesehen,
um die Position des Dichtringes auf dem Stößel zusätzlich zu sichern.
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Zudem
ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Dichtring rechteckigen oder
quadratischen Querschnitt aufweist.
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Auch
ist bevorzugt vorgesehen, dass der Ventilsitz einen die Dichtung
mit radial mit Abstand umgebenden Kragen aufweist.
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Durch
diese Ausbildung kann die Endlage sehr exakt angefahren werden,
weil dem Dichtring radial außen
ein Quellraum zur Verfügung
gestellt ist (der Spalt zwischen dem Mantel des Dichtringes und dem
diesen umgebenden Kragen), der auch bei unterschiedlichen Medien
sowie unterschiedlichen Temperaturen einen großen Teil der Volumenausdehnung
des Dichtringes aufnimmt und dadurch nur einen geringen Einfluss
auf die Fördermenge
hat.
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Zudem
ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Ventilstößel mittels einer Rückstellfeder
in der Schließlage
gehalten ist und gegen die Kraft der Rückstellfeder in die Öffnungslage
verstellbar ist.
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Auch
ist bevorzugt vorgesehen, dass die Bohrung über eine Überlaufbohrung mit der Einlassöffnung in
Verbindung steht, wobei die Überlaufbohrung
bei aus der Endlage in Saugstellung befindlichem in die Förderstellung
bewegtem Dosierkolben durch diesen abgesperrt ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden
näher beschrieben.
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1 zeigt
die Dosierpumpe in einer Ausgangsstellung.
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2 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
einer Einzelheit der 1.
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In
den Figuren ist eine Ausführungsform
einer Dosierpumpe im Längsschnitt
gezeigt. Diese wird beispielsweise in Kraftfahrzeugheizsystemen
oder bei der Dieselnachspritzung verwendet. Letzteres beinhaltet
die Einspritzung von Dieselkraftstoff in Auspuffsysteme zur Russpartikelverbrennung.
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Mittels
einer solchen Dosierpumpe 1 wird Hydraulikfluid, zum Beispiel
bei Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Vorratstank zu einem
Verbraucher dosiert eingespritzt. Die Durchflussrichtung ist in
der Zeichnung von rechts nach links. Die Dosierpumpe weist ein allgemein
mit 2 bezeichnetes Gehäuse
sowie eine in dem Gehäuse
angeordnete elektromagnetische Spule 3 auf. Die elektromagnetische
Spule 3 umschließt über einen
Teil seiner Länge
einen axial beweglichen Anker, der als Pumpkolben 4 dient
und der in einer Pumpenkammer 5 der Dosierpumpe 1 axial
hin und her bewegbar ist. Ferner weist die Dosierpumpe 1 eine
im Ausführungsbeispiel
mit einer Verschlusskappe versehene Einlassöffnung 6 zum Zuführen von
Fluid und eine im Ausführungsbeispiel ebenfalls
mit einer Abdeckkappe verschlossene Auslassöffnung 7 zum Abführen des
Fluids auf. Im Ausführungsbeispiel
sind die Öffnungen 6, 7 an
den axialen Enden des Gehäuses 2 koaxial
zueinander gerichtet vorgesehen. Innerhalb der Dosierpumpe 1 ist eine
in Strömungsrichtung
des Fluids zwischen der Einlassöffnung 6 und
der Pumpenkammer 5 angeordnete Zwischenkammer 8 für das Fluid
vorgesehen. In Abhängigkeit
von der Bewegung des Pumpkolbens 4 wird ein Verbindungskanal 9 geöffnet oder geschlossen,
der die Zwischenkammer 8 mit der Pumpenkammer 5 verbindet.
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Der
Pumpkolben 4 ist in Abhängigkeit
vom Erregungszustand der Spule 3 zwischen einer Saugstellung
und einer Förderstellung
bewegbar. In der Zeichnung ist die Endposition der Saugbewegung, vor
Beginn des Fördervorganges
gezeigt. In diesem Zustand ist die Spule 3 stromlos. Die
Stromzuführung kann über einen
Anschlussstecker erfolgen, der in der Zeichnungsfigur 1 oben
gezeigt ist. In der Förderbewegung,
in welcher der Pumpkolben 4 gegenüber der in der Zeichnungsfigur
dargestellten Lage nach rechts verschoben ist (mittels der Spule 3) wird
nachfolgend bei stromloser Spule 3 der Pumpkolben 4 aus
der rechten Endstellung in die linke Stellung bewegt, die in der
Zeichnung gezeigt ist. Während
dieser Bewegung ist der Verbindungskanal 9 verschlossen,
während
die Einlassöffnung 6 geöffnet ist
und Fluid in die Zwischenkammer 8 eingesaugt wird. Sobald
sich die Stellung eingestellt hat, die in 1 gezeigt
ist, kann der Fördervorgang
beginnen. Hierbei wird die Spule 3 erregt, so dass der
Pumpkolben 4 sich aus der gezeigten Stellung nach rechts
bewegt. Hierdurch wird Fluid aus der Zwischenkammer 8 in
die Pumpenkammer 5 verdrängt und das in der Pumpenkammer 5 befindliche
Fluidvolumen wird über
den Pumpkolben 4 zur Auslassöffnung 7 verdrängt, so
dass es dort abströmt.
Der Pumpkolben 4 wird bei erregter Spule 3 entgegen
der Kraft einer Rückstellfeder 10 bewegt,
so dass bei stromloser Spule 3 mittels der Federkraft der
Rückstellfeder 10 die
Zurückbewegung
des Pumpkolbens 4 in die Stellung gemäß 1 erfolgen
kann.
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An
dem Pumpkolben 4 ist ein axial abragender Dosierkolben 11 angeordnet,
der den zur Zwischenkammer 8 und zur Pumpkammer 5 offenen Verbindungskanal 9 aufweist.
Dieser ist zur Zwischenkammer 8 hin durch ein Rückschlagventil 12 verschlossen.
Der Dosierkolben greift passend und dicht in das erste Ende einer
die Zwischenkammer 8 bildenden Bohrung eines Gehäusebestandteils
oder eines in das Gehäuse
eingesetzten Gleitlagerteiles 13 ein. In das zweite, diesem
gegenüberliegende Ende
der Bohrung greift ein Ventilstößel 14 ein,
der mit der Bohrungswandung einen Fluiddurchlassspalt bildet, einem
Spalt zum Fluss des Fluids am Ventilstößel vorbei.
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Der
Ventilstößel 14 ist
mit einer Dichtung 15 versehen, die in der Förderstellung,
wie sie in 1 gezeigt ist, an einem zur
Einlassöffnung 6 führenden Ventilsitz 16 dicht
anliegt und in der Saugstellung mit Abstand vom Ventilsitz 16 angeordnet
ist. Der Ventilstößel 14 bildet
somit einen Anschlag, an dem das mit dem Rückschlagventil 12 versehene
Ende des Dosierkolbens 11 am Ende seiner Bewegung in der Förderstellung
anliegt, also wenn der Pumpkolben 4 samt Dosierkolben 11 sich
in seiner maximal nach rechts verlagerten Endstellung befindet.
Zusätzlich weist
der Ventilstößel 14 am
der Bohrung zugewandten Ende einen Teller 17 auf. Am Schaftende
des Ventilstößels 14 unmittelbar
dem Teller 17 benachbart ist eine Dichtung 15 in
Form eines Dichtringes angeordnet, die relativ zum Ventilstössel 14 beziehungsweise
Schaft axial unverschieblich gehalten ist. Durch diese Anordnung
wird einerseits eine hydraulische Dämpfung der Bewegung des Dosierkolbens 11 erreicht,
wenn dieser sich dem Teller 17 des Ventilstößels 14 annähert und
andererseits eine mechanische Geräuschdämpfung durch das Zusammenwirken
von Teller 17, Dichtung 15 und Ventilsitz 16 bewirkt.
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Der
Dichtring weist vorzugsweise rechteckigen oder quadratischen Querschnitt
auf. Der Ventilsitz 16 weist einen die Dichtung 15 mit
radialem Abstand umgebenden Kragen auf, so dass ein Verdrängungsraum
für die
Dichtung 15 gebildet ist, sobald diese durch den Dosierkolben 11 mittelbar
beaufschlagt ist.
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Der
Ventilstößel 14 ist
mittels einer Rückstellfeder 18 in
der Schließlage
gehalten, wie in den Figuren dargestellt ist und gegen die Kraft
der Rückstellfeder 18 in
die Öffnungslage
verstellbar (während des
Saugvorganges).
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Die
die Zwischenkammer 8 bildende Bohrung weist eine Überlaufbohrung 19 auf,
die über
einen Spalt 20 mit der Einlassöffnung 6 in Verbindung steht.
Diese Überlaufbohrung 19 ist
in der in der Zeichnung gezeigten Lage offen, während sie bei einer Bewegung
des Dosierkolbens 11 nach rechts überlaufen und durch den Dosierkolben 11 verschlossen
wird.
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Die
Betriebsweise der Dosierpumpe 1 ist wie folgt:
In
der Zeichnung ist die Dosierpumpe 1 in unbestromten Zustand
gezeigt. Dabei befindet sich der Pumpkolben 4 in der linken
Endposition. Während des
Betriebes der Dosierpumpe 1 sind alle Hohlräume mit
Fluid ausgefüllt.
Sowohl das Saugventil (Teile 14 bis 17) ist gegenüber der
Einlauföffnung 6 verschlossen
als auch das Rückschlagventil 12.
Zudem greift am hinteren Ende des Pumpkolbens 4 ein Vorsprung
mit Dichtringen in einen Dichtsitz der Auslassöffnung 7, so dass
auch hier eine Abdichtung erfolgt. In dieser Stellung wird der Hubkolben 4 durch die
Wirkung der Rückstellfeder 10 gehalten.
Bei Erregung durch Bestromung der Spule 3 wird der Pumpkolben 4 in
die rechte Endlage verstellt.
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Während dieser
Bewegung entsteht in der Zwischenkammer 8 ein Überdruck,
der das Rückschlagventil 12 öffnet. Damit
wird das Fluid aus der Zwischenkammer 8 durch den hohlen
Dosierkolben über
die radiale Bohrung 9 in die Pumpkammer eingepumpt und
strömt
von dort über
den Spalt zwischen Pumpkolben 4 und umgebenden Gehäuseteilen
oder dergleichen zu der freigegebenen Auslassöffnung 7. Nach Erreichen
der rechten End-tage wird, in der Regel zeitgesteuert, die Spule 3 abgeschaltet. Überwindet
nun die Stellfeder 10 die abfallende Magnetkraft und die
anstehenden Druckkräfte,
bewegt sich der Pumpkolben 4 wieder nach links. Dabei wird gleichzeitig
Fluid über
die Einlassöffnung 6,
einen Filter 21 und das Saugventil (Teile 14 bis 17)
angesaugt und auf der Rückseite
des Pumpkolbens 4 aus der Auslassöffnung 7 ausgebracht.
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Die
Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel
beschränkt,
sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel. Alle neuen,
in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale
werden als erfindungswesentlich angesehen.