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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffförderanlage für einen
Brenner/Verdampfer, mit einem Kraftstofftank zum Speichern von Kraftstoff,
einer Dosierpumpe und einer Vorförderpumpe
zum Bereitstellen von unter einem Vordruck stehendem Kraftstoff
für die
Dosierpumpe.
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Es
sind verschiedene Prinzipien für
die Förderung
und Dosierung von kleinen bis mittleren Kraftstoffmengen bekannt.
Eine oft angewendete Möglichkeit
besteht in der Verwendung einer Hubkolbendosierpumpe, die den geförderten
Kraftstoff einem Brenner- beziehungsweise Verdampfersystem zuführt. Eine
Hubkolbendosierpumpe eignet sich durch das definierte Fördervolumen
pro Arbeitstakt und durch die Erzeugung eines Differenzdrucks zwischen der
Saug- und der Druckseite gut für
diese Anwendung. Das dem Brenner- beziehungsweise Verdampfersystem
zugeführte
Kraftstoffvolumen kann über die
Anzahl der Arbeitstakte pro Zeit gesteuert werden. Da Kolbenpumpen
im Allgemeinen selbstansaugend sind, ist eine einfache Systemeinbindung
gegeben. Nachteilig bei dieser Lösung
ist der eingeschränkte
Temperaturbereich, für
den diese Anordnung insbesondere bei leicht siedenden Kraftstoffen anwendbar
ist. Oberhalb von 40°C
ist eine ausreichend genaue Förderung
und Dosierung mit einer einfachen Hubkolbendosierpumpe nicht mehr
möglich.
Das Siedeverhalten der Flüssigkeit
erzeugt Gasblasen in dem Kraftstoff, die zu einer Reduzierung des
geförderten
Volumens führen.
Da die Hubkolbendosierpumpe den Kraftstoff zunächst ansaugt, wird das Ausgasen
in dem angesaugten Kraftstoffvolumen durch den entstehenden Unterdruck
verstärkt und
führt schlussendlich
zum vollständigen
Abriss der Kraftstoffförderung.
Es ist bereits bekannt den Kraftstoff auf der Ausgangsseite der
Dosierpumpe mit einem Vordruck zu beaufschlagen, um ein Ausgasen
des Kraftstoffs zu verhindern. Auch auf der Ausgangsseite der Dosierpumpe
kann jedoch bei hohen Temperaturen ein Ausgasen des Kraftstoffes
erfolgen, wodurch Ablagerungen in der Förderleitung entstehen können.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dieses Problem bekannter
Kraftstoffförderanlagen
zu lösen.
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Diese
Aufgabe wird mit dem Merkmal des unabhängigen Anspruchs gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
und Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die
gattungsgemäße Kraftstoffförderanlage wird
dadurch weiterentwickelt, dass in einer Förderleitung zwischen der Dosierpumpe
und dem Brenner/Verdampfer ein druckabhängig öffnendes Element angeordnet
ist. Das druckabhängig öffnende Element,
zum Beispiel ein federvorgespanntes Rückschlagventil beziehungsweise
ein Überströmventil, ermöglicht stromabwärts der
Dosierpumpe das Einhalten eines vorgebbaren Mindestdrucks in der
Förderleitung,
der ausreichend ist, ein Ausgasen von Kraftstoff auch bei erhöhten Temperaturen
zu verhindern.
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Nützlicherweise
ist vorgesehen, dass zwischen dem Kraftstofftank und der Vorförderpumpe ein
Kraftstofffilter angeordnet ist. Der Kraftstofffilter ist geeignet,
die Vorförderpumpe
und die Dosierpumpe vor in dem Kraftstoff enthaltenen Verschmutzungen zu
schützen.
Weiterhin kann die Gefahr von Ablagerungen innerhalb der Kraftstoffförderanlage
durch das Ausfiltern eventuell vorhandener Schwebeteile aus dem
Kraftstoff verringert werden.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass zwischen der Vorförderpumpe und der Dosierpumpe eine
in den Kraftstofftank mündende
Kraftstoffrücklaufleitung
mit einem Überdruckventil
von der Förderleitung
abzweigt. Über
ein solches Überdruckventil kann
von der Vorförderpumpe
geförderter überschüssiger Kraftstoff
in den Kraftstofftank zurückfließen. Somit
kann ein konstanter Vordruck des Kraftstoffes im Ansaugbereich der
Dosierpumpe gewährleistet
werden, wodurch ein Ausgasen von Kraftstoff während einer Ansaugphase der
Dosierpumpe wirksam unterbunden werden kann.
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Nützlicherweise
ist vorgesehen, dass ein Rückschlagventil
zwischen der Vorförderpumpe
und der Dosierpumpe in der Förderleitung
angeordnet ist. Über
das Rückschlagventil
in der Förderleitung
zwischen der Vorförderpumpe
und der Dosierpumpe kann ein Rückströmen von
Kraftstoff zu der Vorförderpumpe
vermieden werden.
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Besonders
bevorzugt ist dabei, dass ein Druckspeicher an der Förderleitung
zwischen dem Rückschlagventil
und der Dosierpumpe angeordnet ist. Der Druckspeicher erlaubt das
zwischenzeitliche Abschalten der Vorförderpumpe während des Betriebs der Kraftstoffförderanlage,
da die Dosierpumpe bei abgeschalteter Vorförderpumpe über den Druckspeicher mit unter
einem Vordruck stehenden Kraftstoff versorgt werden kann.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass ein Sensor der Kraftstoffförderanlage
zugeordnet ist, der physikalische Eigenschaften des geförderten
Kraftstoffs bestimmt und dass ein Öffnungsdruck des druckabhängig öffnenden
Elements in Anhängigkeit von
den physikalischen Eigenschaften des geförderten Kraftstoffs einstellbar
ist. Die physikalischen Eigenschaften des geförderten Kraftstoffs, zum Beispiel
die Unterscheidung zwischen Diesel und Benzin oder der Dampfdruck
des Kraftstoffs, hat eine große
Auswirkung auf den Mindestdruck, der notwendig ist, ein Ausgasen
von Kraftstoff in der Förderleitung zu
verhindern. Das Anpassen des Öffnungsdrucks
an die gemessenen physikalischen Eigenschaften verbessert daher
die Funktionsfähigkeit
der Kraftstoffförderanlage
und ermöglicht
die Verwendung unterschiedli cher Kraftstoffe. Der Sensor erfasst
vorteilhafterweise die physikalischen Eigenschaften des Kraftstoffs
zumindest in der Förderleitung.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass ein Temperatursensor der Kraftstoffförderanlage
zugeordnet ist, der die Temperatur des geförderten Kraftstoffs bestimmt
und dass ein Öffnungsdruck
des druckabhängig öffnenden
Elements in Anhängigkeit von
der Temperatur des geförderten
Kraftstoffs einstellbar ist. Die Messung der Temperatur des Kraftstoffs
erfolgt vorteilhafterweise direkt in der Förderleitung, da die Druckerhöhung durch
die Dosierpumpe üblicherweise
gleichzeitig eine Temperaturerhöhung bewirkt.
Hohe Kraftstofftemperaturen erhöhen
jedoch auch den Dampfdruck des Kraftstoffs, weshalb für einen
störungsfreien
Betrieb der Kraftstoffförderanlage ein
temperaturabhängiger
Mindestdruck in der Förderleitung
notwendig ist, der durch das druckabhängig öffnende Element sichergestellt
wird. Die Einstellbarkeit des Öffnungsdrucks
erlaubt daher eine optimale Anpassung des Betriebs der Kraftstoffförderanlage.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand
besonders bevorzugter Ausführungsformen
beispielhaft erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
erfindungsgemäße Kraftstoffförderanlage.
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1 zeigt
eine Kraftstoffförderanlage
gemäß dem Stand
der Technik. Eine dargestellte Kraftstoffförderanlage 10 ist
Bestandteil eines Heizgerätes 12,
welches neben der Kraftstoffförderanlage 10 einen
Brenner/Verdampfer 20 umfasst. Die Kraftstoffförderanlage 10 fördert Kraftstoff
aus einem Kraftstofftank 14 über eine Förderleitung 22 zu
dem Brenner/Verdampfer 20, der beispielsweise durch eine Drossel,
eine Lochblende oder eine Kapillare an der Kraftstoffübergabe
von der Förderleitung 22 an
den Brenner/Verdampfer 20 selbst einen gewissen Staudruck
in der Förderleitung 22 erzeugt.
Damit der Druck hoch genug bleibt, um ein Ausgasen zu verhindern,
muss bei diesen Elementen immer ein Volumenstrom vorhanden sein.
Das heißt
aber auch, dass der Druck hinter der Hubkolbendosierpumpe stark
vom geförderten
Volumenstrom abhängt
bzw. nur in einem Arbeitspunkt ein bestimmter Druck zu erreichen
ist. Somit ist eine Modulation der Brenner- bzw. Verdampferleistung
nicht oder nur mit hohen Energieverlusten möglich. Die hohen Energieverluste
resultieren aus der Auslegung der Drosselstelle auf den geringsten
Volumenstrom, was bei höheren Volumenströmen zu größeren Druckverlusten
führt. Ein
ein unbeabsichtigtes Austreten von Kraftstoff aus dem Brenner/Verdampfer 20 verhinderndes
Sperrelement, zum Beispiel in Form eines Absperrventils, kann zusätzlich an
der Übergabestelle
zwischen der Förderleitung 22 und
dem Brenner/Verdampfer 20 angeordnet sein und einen geringen
Staudruck erzeugen. Es ist auch denkbar, dass ein Porenbrenner beziehungsweise
-verdampfer durch seine Kapillaren selbst einen Staudruck in der
Förderleitung 22 erzeugt.
Eine Vorförderpumpe 18 saugt
Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 14 durch einen Kraftstofffilter 26 an.
Nach der Vorförderpumpe 18 zweigt
eine Kraftstoffrücklaufleitung 28 mit
einem Überdruckventil 30 von
der Förderleitung 22 ab, über die
von der Vorförderpum pe 18 geförderter überflüssiger Kraftstoff
in den Kraftstofftank 14 zurückfließen kann. Die Vorförderpumpe 18 weist
einen deutlich höheren
Fördervolumenstrom
auf, als für
die Dosierung benötigt
wird. Dies ist erforderlich, damit auch bei hohen Umgebungstemperaturen
sichergestellt werden kann, dass trotz des Ausgasungsverhaltens
in der Ansaugleitung zwischen Kraftstofftank 14 und Vorförderpumpe 18 genügend Kraftstoff
gefördert
wird. Von der Vorförderpumpe 18 gelangt
der nun unter einem Vordruck stehende Kraftstoff über die
Förderleitung 22 zu
einer Dosierpumpe 16, die insbesondere als eine Hubkolbenpumpe
ausgeführt
sein kann. Die Dosierpumpe 16 führt den bislang unter einem
Vordruck stehenden Kraftstoff den Brenner/Verdampfer 20 über die
Förderleitung 22 zu,
wobei der Kraftstoff nun unter einem Förderdruck steht, der von dem
Vordruck verschieden sein kann. Zwischen der Vorförderpumpe 18 und
der Dosierpumpe 16 kann ein Rückschlagventil 32 angeordnet
sein, welches ein Rückströmen von
Kraftstoff zu der Vorförderpumpe 18 verhindert. Stromabwärts des
Rückschlagventils 32 kann
ein Druckspeicher 34 an der Förderleitung 22 angeordnet
sein, wobei der Druckspeicher 34 und das Rückschlagventil 32 zusammen
eine optionale Komponentengruppe 36 der Kraftstoffförderanlage 10 bilden.
Die optionale Komponentengruppe 36 ermöglicht das phasenweise Abschalten
der Vorförderpumpe 18,
die nunmehr Kraftstoff in den Druckspeicher 34 fördert. Ist
die Vorförderpumpe 18 deaktiviert,
so kann mit Vordruck beaufschlagter Kraftstoff der Dosierpumpe 16 aus
dem Druckspeicher 34 zugeführt werden. Zwischen der Dosierpumpe 16 und
dem Brenner/Verdampfer 20 ist in der Förderleitung 22 ein druckabhängig öffnendes
Element 24 angeordnet. Das druckabhängig öffnende Element 24 kann
beispiels weise, wie dargestellt, als ein Überströmventil ausgeführt sein,
das nur oberhalb einer einstellbaren Druckdifferenz in der Förderleitung 22 den
Durchfluss von Kraftstoff ermöglicht.
Somit kann stromabwärts
der Dosierpumpe 16 ein erhöhter Druck in der Förderleitung 22 bereitgestellt
werden, der ein Ausgasen von Kraftstoff in der Förderleitung 22 sicher verhindert.
Durch Einstellung des Differenzdruckes bei dem das druckabhängig öffnende
Element 24 öffnet,
ist weiterhin die Förderleistung
der Kraftstoffförderanlage 10 in
einem gewissen Bereich regelbar. Weiterhin sind ein Sensor 38 zur
Bestimmung physikalische Eigenschaften des geförderten Kraftstoffs, zum Beispiel
der Kraftstoffart oder des Dampfdruckes, und ein Temperatursensor 40 zur
Bestimmung der Temperatur des geförderten Kraftstoffs an der Förderleitung 22 angeordnet.
Die ermittelten Kraftstoffeigenschaften können als Basis zur Bestimmung des
notwendigen einstellbaren Öffnungsdrucks
des druckabhängig öffnenden
Elements 24 dienen, um den Betrieb der Kraftstoffförderanlage
zu optimieren. Alternativ kann das druckabhängig öffnende Element 24 auch
als einfaches federvorgespanntes Rückschlagventil ausgeführt sein.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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- 10
- Kraftstoffförderanlage
- 12
- Heizgerät
- 14
- Kraftstofftank
- 16
- Dosierpumpe
- 18
- Vorförderpumpe
- 20
- Brenner/Verdampfer
- 22
- Förderleitung
- 24
- druckabhängig öffnendes
Element
- 26
- Kraftstofffilter
- 28
- Kraftstoffrücklaufleitung
- 30
- Überdruckventil
- 32
- Rückschlagventil
- 34
- Druckspeicher
- 36
- Komponentengruppe
- 38
- Sensor
- 40
- Temperatursensor