DE102008046060A1 - Hydraulische Endlagendämpfung einer Hubkolbenpumpe - Google Patents

Hydraulische Endlagendämpfung einer Hubkolbenpumpe Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe zur Förderung und/oder genauen Dosierung eines Hydraulikfluids, umfassend einen in einem Zylinderelement (3) geführten Pumpenkolben (2), der durch einen Antrieb oszillierende Hubbewegungen ausführt, einen Pumpenraum (6), der in axialer Richtung von dem Zylinderelement (3) und radial auf der einen Seite durch die in Förderrichtung (P) sich erstreckende Stirnseite (7) des Pumpenkolbens (2) und auf der anderen Seite von einer radial sich erstreckenden Hubbegrenzung (8) des Kolbens (2) begrenzt ist, und in welchem das druch ein Einlassventil (4) einströmende Hydraulikfluid durch den Kolbenhub druckbeaufschlagt wird und mindestens eine in axialer Richtung (X-X) sich erstreckende Überströmöffnung (9), welche die Hubbegrenzung (8) durchgreift und mit der das Fluid bei Überschreiten eines vorgegebenen Auslassdruckes aus dem Pumpenraum (6) gedrückt wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Überströmöffnung (9) Mittel (17) zu deren Querschnittsveränderung wirksam sind, mit denen bei Hubende eine hydraulische Dämpfung des Pumpenkolbens (2) erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe zur Förderung und oder genauen Dosierung eines Hydraulikfluids, insbesondere von Brennstoffen oder anderen aggressiven Flüssigkeiten wie Harnstoff-Wasserlösungen im Automotivbereich für den Abgasreinigungsprozess von Verbrennungsmotoren.
  • Im Stand der Technik sind Pumpen der genannten Art als Dosier- oder Förderpumpen in vielfältiger Ausführung bekannt. EP 1 748 188 A1 oder DE 37 07 764 A1 zeigen zum Beispiel eine direkt angetriebenen und mit Hydraulikfluid durchströmte Hubkolbenpumpen. Eine indirekt angetriebene Hubkolbenmembranpumpe, deren Membran durch einen elektromagnetisch bewegten Hubkolben über ein vom Hydraulikfluid getrenntes spezielles Fördermedium angetrieben ist, ist aus der DE 10 2006 044 248 B3 bekannt. DE 199 10 920 A1 zeigt eine weitere Hubkolbenmembranpumpe, bei der der Hubkolben direkt mit der Membran verbunden ist.
  • Unabhängig von der Bauweise weisen die genannten Pumpen einen Pumpenkolben auf, der die Pump- und Förderfunktionen ausübt und durch einen mechanischen (Exenterantrieb) oder elektrischen Antrieb (Elektromagnet oder Motor) oszillierende Hubbewegungen angetrieben wird.
  • Am Ende eines jeden Hubes schlägt der Pumpenkolben gegen eine sich in radialer Richtung erstreckende metallische Hubbegrenzung auf, mit der die Aufschlagenergie aufgefangen werden kann. Durch die metallische Verbindung der Hubbegrenzung mit dem Pumpengehäuse tritt jedoch eine Verstärkung des emittierten Schlaggeräusches auf, was als sehr störend empfunden wird.
  • Vorschläge, durch eine akustische Trennung der metallischen Bauteile die auftretenden störenden Schlaggeräusche zu dämpfen, zeigten nicht die erhoffte Wirkung. Solche Maßnahmen sind sehr aufwendig und insbesondere für den Einsatz von Brennstoffpumpen im Automotivbereich nicht geeignet.
  • Um hierbei die Geräuschentwicklung durch den Aufschlag des Kolbens zu reduzieren, wird heute im Bereich der Kontaktflächen mit Elastomeren gearbeitet. Aufgrund von änderlichen Betriebsbedingungen (z. B. Temperatur-, Spannungsänderungen) kann es zu unterschiedlicher Geräuschentwicklung kommen. Ferner sind über die Lebensdauer die Elastomere durch das häufige Aufschlagen des Pumpenkolbens hoch belastet und können in der Folge versagen.
  • DE 37 07 764 C1 zeigt eine durch einen Elektromagneten betätigte Brennstoffkolbenpumpe, bei der die im Betrieb auftretenden Pumpgeräusche durch ein mit Dichtungen kombiniertes Elastomer gedämpft wird. Die elastomere Dichtung ist lediglich im dem vom Magnetantrieb abgewandten Ende des Pumpenkolbens als Aufpralldämpfung gegen einen Druckstutzen im Auslassbereich vorgesehen. Bei Erregung des Magneten weist die Aufprallstelle eines mit dem Pumpenkolben verbunden Hubankerkolbens mit seinem Polteil keinerlei Dämfungsmassnahmen gegen störende Schlaggeräusche auf.
  • EP 1 748 188 zeigt ebenfalls eine durch einen Hubmagneten betätigte Dosierpumpe, bei der die Geräuschsdämpfung durch eine Kombination aus einer Umkehrung der Förderwirkung der Pumpe und federelastischen Anschlägen realisiert wird. Die Umkehrung der Förderwirkung wird erzielt, indem mit der Erregung des Magneten die Rückbewegung des Hubkolbens erreicht wird, d. h. der entgegengesetzte Förderhub wird ausschließlich durch eine Rückstellfeder bei stromlosem Magneten realisiert. Die federelastischen Anschläge sind an der vorderen Aufprallstelle von Anker und Polteil bei Erregung des Magneten angeordnet, zusätzlich jedoch auch an dessen hinteren Aufprallseite des Ankers beim Rückhub und der Entstromung des Magneten.
  • Elastomere Dämpfungsmittel haben generell den Nachteil, dass sie im Tieftemperaturbereich hart sind, also ein lautes Anschlagge räusch erzeugen, und erst bei höheren Temperaturen die gewünschte Elastizität erzielen, um schalldämmend zu wirken. Beim Einsatz solcher Pumpen im Kfz-Bereich macht sich somit das Schlaggeräusch insbesondere im Leerlauf bei Zuheizern oder in der Anlaufphase des Motors unangenehm bemerkbar. Darüber hinaus können aggressive Förderfluide, wie beispielsweise flüssiger Brennstoff, die elastischen Materialen zersetzen und damit ihre schalldämmende Wirkung verlieren, die durch zusätzliche Dichtungsmaßnahmen geschützt werden müssen. Der Einsatz einer Feder als Dämpfungselement bedeutet ein zusätzliches Bauteil im Magneten, das aufwendig montiert werden muss und einem hohen Verschleiß unterliegt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schallemission bei einer gattungsgemäßen Hubkolbenpumpe zu reduzieren. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen.
  • Die Erfindung macht es möglich, durch eine gezielte hydraulische Dämpfung die Energie des Aufschlages signifikant zu reduzieren. Dies führt zu einer merklichen Geräuschreduzierung und entlastet herkömmliche elastomere Dämpfungselemente. Die Geometrie der hydr. Dämpfung kann an die Charakteristik der Pumpe (z. B. Kraft-Weg-Diagramm) angepasst werden. Dies führt zu einer erweiterten und verbesserten Funktion der Pumpe. Bauraum, Gewicht und Kosten werden durch die Integration der hydraulischen Dämpfung in den bereits vorhandenen Bauraum reduziert
  • Die Erfindung sieht vor, bei einer Hubkolbenpumpe mittels geeigneter Mittel, die in der weiteren Beschreibung der Erfindung noch näher spezifiziert werden, eine Querschnittsveränderung durchzuführen. Diese Querschnittsveränderung führt zu einem hydr. Widerstand eines aus einem Pumpenraum der Pumpe zu verdrängenden flüssigen Fluids.
  • Mit der vorgeschlagene hydraulische Endlagendämpfung des Pumpenkolbens kann auf eine federelastische Dämpfung im Bereich der Hubbegrenzung verzichtet werden. Gegenüber einer herkömmlichen elastomere Dämpfung hat die vorgeschlagenen Dämpfungsart den Vorteil, dass insbesondere im Tieftemperaturbereich, also in dem Bereich, in dem ein elastomeres Dämpfungsmaterial hart und spröde ist und dementsprechend sehr hohe Schallemissionen erzeugt, die vorgeschlagene Dämpfungsart sehr geringe Schlaggeräusche erzeugt, da der Pumpenkolben vor seinem Aufprall auf der Hubbegrenzung sehr stark abgebremst wird. Das im Leerlauf eines Kfz auftretende und als besonders störend empfundene Schlaggeräusch einer Brennstoffdosierpumpe wird damit vermieden.
  • Die Dämpfungseigenschaften sind temperaturabhängig und von der Viskosität, der Geschwindigkeit und den Querschnitten des Förderfluids abhängig. Je geringer dessen Viskosität ist, desto schlechter sind die Dämpfungseigenschaften. Da bei steigenden Betriebstemperaturen die Viskosität des Fluids sinkt, wird mit der vorgeschlagenen Dämpfungssart eine vom Betrieb der Pumpe abhängige Schalldämpfung realisiert. Generell gilt, je niedriger die Temperatur ist, desto besser wirkt die Schalldämpfung.
  • In einer vorteilhaften Ausführung ist die Geometrie der Überströmöffnung dem hydraulischen Widerstand des ausgedrückten Fluids angepasst. Die Dämpfungsart kann damit durch die Gestaltung des Querschnittes variiert werden. Der hydraulische Widerstand des aus dem Pumpenraum zu verdrängenden Fluid lässt sich bei der Auslegung der Pumpe vorweg konstruktiv festlegen. Er ist abhängig von den Systemanforderungen. Dabei gilt generell, je kleiner die Querschnittsöffnung der Überströmöffnung ist, desto größer ist die erzielte Dämpfung.
  • In einer ersten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die oben erwähnte Mittel Ventilanordnungen im Öffnungsbereich der Überstromöffnung zur Hubbegrenzung umfassen. Mit dieser Anordnung kann bei Aufschlag der Stirnseite des Pumpenkolbens auf die Überstromöffnung deren Querschnitt entsprechend der Aufschlagenergie angepasst werden. Es handelt sich vorzugsweise um eine einstellbare Drosselvorrichtung, die entweder durch radiales oder axiales Verschieben einer Kerbung in der Überströmöffnung den Durchflussquerschnitt des Fluids verändert und dem aufprallenden Pumpenkolben einen hydraulischen Widerstand entgegen setzt.
  • In einer bevorzugten Anordnung ist vorgesehen, dass die Mittel ergänzend oder alternativ einen in Richtung der Überströmöffnung sich erstreckenden Zapfen umfassen, der axial von der Stirnseite des Pumpenkolbens abragt und bei Hubende in die Überströmöffnung eintaucht. Die Querschnittsveränderung, die zu der oben erwähnten hydraulischen Widerstandsänderung des aus dem Pumpenraum zu verdrängenden Fluids führt, erfolgt beim Eintauchen.
  • Die Ausgestaltung des Zapfens kann derart erfolgen, dass der Grad des hydr. Widerstandes beeinflusst werden kann. Dies kann durch eine freie geometrische Gestaltung erfolgen wie z. B. als Ausgestaltung des Zapfens als Zylinder, Kegel, Kegelstumpf, Kugel etc. Gleiche Effekte lassen sich erzielen, in dem man die Gegengeometrie der Durchgangsbohrung geometrisch gestaltet.
  • Der Zapfen kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführung mit dem Pumpenkolben eine Materialeinheit bilden.
  • Als weitere Ausgestaltung muss der Zapfen nicht zwangsläufig einteilig ausgebildet sein. Er kann alternativ als Einlegeteil in der Stirnseite des Pumpenkolbens befestigt sein. Die axial herausragende Länge des Zapfens kann axial federnd erfolgen, wodurch sich eine weitere Möglichkeit der Einstellung des hydraulischen Widerstandes ergibt. Zur besseren Verankerung kann der Zapfen durch Querausleger im Inneren der Stirnseite des Pumpenkolbens verankert ist.
  • Eine Verbesserung der Dämpfungseigenschaften und eine zusätzliche Geräuchsreduzierung werden unabhängig von der Verankerung des Zapfens erzielt, indem die Hubbegrenzung und der Zapfen aus elastomerem Material bestehen. Dies gilt auch für die Stirnseite des Pumpenkolbens.
  • Bei Überschreiten eines vorgegebenen Auslassdruckes wird das Fluid aus dem Pumpenraum in die Ausströmöffnung gedrückt. Die der Stirnseite des Pumpenkolbens gegenüberliegender radialer Fläche der Hubbegrenzung dient als Ventilsitz eines Auslassventils, wobei die Oberflächenkontur der radialen Fläche des Ventilssitzes der Dichtkontur eines mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörpers angepasst ist.
  • Die Öffnungs- und Schließbewegung der Überströmöffnung durch das Auslassventil arbeitet unabhängig von der Querschnittsveränderung durch die hydraulischen Dämpfung, bei der bei steigendem Druck im Pumpenraum eine Erhöhung des hydraulischen Widerstandes des Fluid erfolgt, durch den der Kolben in seiner Endlage abgebremst wird. Das Auslassventil öffnet und schließt dagegen bei einem vorgegeben konstanten Druck.
  • Die erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe wird vorteilhaft magnetbetätigt, wobei in einer ersten Bauform das Fluid die Pumpe in axialer Richtung vollständig durchströmt. Der Hub des Pumpenkolbens wird mit einem integriertem elektromagnetischen System erzeugt, bei dem der Kolben in Wirkverbindung 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 einer Lagerhülse des Kolbens angeordnet ist. Erreicht der Druck des Fluids im Pumpenraum durch die Pumpbewegung des Kolbens einen bestimmten Grenzwert, wird das Auslassventil geöffnet und das Fluid unter Druck durch die den Pumpenkolben mit dem Auslassventil verbin dende Überströmöffnung ausgestoßen. Gleichzeitig wird ein Zulauf zum Pumpenraum gesperrt. In dieser Zeit läuft in einem entgegen der Förderichtung angeordneten Zwischenraum zum Ankerhubraum weiteres Fluid aus einem Vorratstank 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 kann neues Fluidmaterial in dem Hubraum einlaufen, bis bei erneuter Bestromung des Magneten ein weiterer Förderhub erfolgt.
  • In der Ausführung als hydraulisch angetriebene Membranpumpe ist das Förderfluid von dem Antrieb durch eine Membran getrennt, die durch Ihre oszillierende Bewegung die Pumpbewegungen zwischen ein- und Auslassventil erzeugt. Der Antrieb erfolgt dabei vorteilhaft über einen mit dem Pumpenkolben in Wirkverbindung stehenden Hubankerkolben eines Elektromagneten oder Rotors eines bürstenlosen Gleichstrommotors. Die Membrane kann entweder direkt mit dem Pumpenkolben oder dem Hubankerkolben verbunden sein oder durch ein spezielles Fördermedium betätigt werden, dass durch die Pumpbewegung des Kolbens in einem speziellen Förderraum bewegt werden. Bei der indirekt angetriebenen Membranpumpe ist die hydraulische Dämpfung an dem Hubankerkolben angebracht und taucht in eine Überströmöffnung einer als Hubbegrenzung ausgestaltete Anschlagscheibe ein.
  • Die in der Erfindung erläuterte hydraulische Dämpfungsart ist insbesondere vorteilhaft bei Pumpen anwendbar, die im Automotivbereich zur Förderung und Dosierung von Brennstoffen im Abgasstrang zur Dieselnachspritzung oder chemisch aggressiven Medien zur Abgasreinigung eingesetzt werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es versteht sich, dass die vorstehend und die nachstehenden noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder Allein stellungen verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einer Hubkolbenpumpe, wobei der Pumpenkolben in einer ersten Position dargestellt ist.
  • 2 zeigt die Anordnung der 1, wobei jedoch der Pumpenkolben in eine andere Position dargestellt ist.
  • 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt einer von einem Fluid durchströmten Hubkolbenpumpe 1. Sie umfasst einen im wesentlichen zylinderförmigen Pumpenkolben 2, der in einem hohlen Zylinderelement 3 in Axialrichtung X-X des Kolbens von einem nicht dargestellten Antriebsteil hin und her bewegt wird und auch dort gelagert ist. Auf die Darstellung der Kolbenlagerung wurde aus Übersichtsgründen verzichtet. Sie kann z. B. durch eine Lagerhülse oder mehreren Lageringen realisiert werden. Der Kolben weist ferner eine ebenfalls nicht dargestellte Rückstellanordnung auf, mit der der Pumpenkolben 2 nach einem Hub wieder in die vorherige Position zurückbewegt wird. Der Pumpenkolben 3 wird in Pfeilrichtung P von der in 1 dargestellten Position zu der in 2 dargestellten Position bewegt. Die Pfeilrichtung P stellt auch die Förderichtung der Pumpe 1 dar.
  • Die Pumpe 1 umfasst ein Einlassventil 4 und ein Auslassventil 5. Zwischen den beiden Ventilen ist ein Pumpenraum 6 angeordnet, der in Axialrichtung X-X durch das Zylinderelement 3 und in radialer Richtung auf der einen Seite durch die Stirnseite 7 des Pumpenkolbens 2 und auf der anderen Seite in Förderichtung P durch eine Hubbegrenzung 8 begrenzt ist.
  • Im Bodenbereich des Pumpenraumes 6 ist eine Überströmöffnung 9 vorgesehen, welche die Hubbegrenzung in der Axialrichtung X-X vollständig durchgreift und damit eine Verbindung vom Pumpenraum 6 zum Auslassventil 5 herstellt, welche mittels des Auslassventils 5 freigegeben bzw. verschlossen werden kann. In der dargestellten Ausfüh rungsform ist das Ventil 5 als Kugelsitzventil ausgeführt, mit einer Kugel als Ventilkörper 10 und der rückwärtigen radialen Fläche der Hubbegrenzung 8 als Ventilsitz 11. Eine rückwärtige Druckfeder 12 drückt den Ventilkörper 10 in den Ventilsitz 11 und verschließt in der geschlossenen Position den Abfluss des Fluid aus der Überströmöffnung 9. Bei Erreichen eines bestimmten Nenndruckes im Pumpenraum 6 und in der Überströmöffnung 9 öffnet sich das Ventil 5.
  • Ein nach innen gerichtete radialer Absatz 13 in dem Zylinderelement 3 bildet die hintere (linke) Abstützung der Feder 12. Der Absatz 13 bildet einen Durchgangskanal 14, der zu einer nicht dargestellten Druckleitung führt. Von der Druckleitung wird das unter Druck stehende Fluid einem ebenfalls nicht dargestellten Verbraucher zugeführt.
  • Die Zuführung des Fluids erfolgt in der dargestellten Ausführungsform über eine Zuleitung 15 aus einem nicht dargestellten Tank o. ä., wobei die Zuleitung 15 in einem axialen Ringkanal 20 mündet, der in den Pumpenraum 6 mündet. Beim Überfahren des Pumpenkolbens 2 wird die Mündung des Ringkanals 15 verschlossen bzw. geöffnet. Die Mündung bildet somit ein schlitzgesteuertes Eingangsventil 4 mit einer Steuerkante 16 zum Pumpenraum 6. In der 1 ist das Ventil 4 geöffnet, der Pumpenkolben 2 befindet in einer nach rechts zurückgezogenen Position, so dass das Fluid in den Pumpenraum 6 einströmen kann.
  • Bei einem Förderhub des Kolbens 2 nach links befindet sich die Pumpe 1 in der Druckphase. Die Mündung des Ringkanals 20 zum Pumpenraum 6 wird durch den Kolben 2 überfahren und somit das Einlassventil 4 geschlossen. Der Druck im Pumpenraum 6 steigt an. Wenn der Druck im Pumpenraum 6 größer ist als eine Kraft, welche von der Druckfeder 12 auf den Ventilkörper 10 ausgeübt wird, öffnet sich das Auslassventil 5 und das unter Druck stehende Fluid wird aus dem Pumpenraum 6 über die Überströmöffnung 9 und dem Durchgangskanal 14 zum Verbraucher geführt.
  • In 2 hat der Pumpenkolben 2 seine linke Endposition am Boden des Pumpenkolbens 2 erreicht. Die Bewegungsrichtung des Kolbens 2 wird jetzt durch die nicht dargstellte Rückstelleinrichtung umgekehrt. Die Pumpe 1 ist jetzt in der Saugstellung. Durch die Saugbewegung reduziert sich der Druck auf das Ablassventil 5, das dadurch wieder verschlossen wird. Überfährt der Kolben 2 bei seiner Bewegung nach rechts das Einlassventil 4, öffnet sich wieder der Zulauf des Fluids zum Pumpenraum 6. Der Kolben 2 hat dann die Position der 1 wieder erreicht.
  • Bei der Pumpe 1 sind in der Überströmöffnung 9 Mittel zu deren Querschnittsveränderung wirksam, mit denen beim Aufschlag des Pumpenkolbens 2 auf die Hubbegrenzung 8 eine hydraulische Dämpfung des Pumpenkolbens 2 erfolgt. In den beiden Figurendarstellungen ist als Mittel beispielhaft ein zylinderförmiger Zapfen 17 vorgesehen, der axial zentrisch von der Stirnseite 7 des Pumpenkolbens in Richtung der Überströmöffnung 9 abragt.
  • Aus der Darstellung in 2 ist ersichtlich, dass der Zapfen 17 unter Spaltenbildung 18 in die Überströmöffnung 9 eingefahren ist. Die Spaltenbildung 18 führt zu einem hydraulischen Widerstand des aus dem Pumpenraum zu verdrängenden Mediums. Die Widerstandsbildung verhindert damit ein hartes Aufschlagen der Stirnseite 7 des Pumpenkolbens 2 auf die Hubbegrenzung 8.
  • Die Ausgestaltung des Zapfens 17 ist in den beiden Figurendarstellungen unterschiedlich. In 1 ist der Zapfen 17 als abragendes Teil des Pumpenkolbens 2 ausgeführt. Alternativ ist in 2 der Zapfen 17 als Einlegeteil 19 vorgesehen, das in eine axiale Lochung 21 des Pumpenkolbens 2 angeordnet ist. Zur besseren Verankerung im Kolben 2 weist der Zapfen 17 in seinem Befestigungsbereich seitliche Ausleger 19 auf.
  • Zur Verbesserung der Dämpfungseigenschaften der Pumpe 1 ist der Pumpenkolben 2 als Hybridbauteil dargestellt und besteht aus ei nem Verbund von metallischen (Bezugzeichen 22) und elastomeren Einzelteilen (Bezugszeichen 23). Nur die für die Führung und Lagerung des Kolbens wesentlichen Teile sind aus einem metallisch hochpräzisen Metall gefertigt und bilden ein rohrförmiges Bauteil 22. Im Inneren des Rohres 22 ist das elastisch nachgiebige Material 23 eingespritzt. Die Stirnseite 7 des Pumpenkolbens 2 mit dem abragenden Zapfen 17 besteht aus elastomeren Material 23. Die radiale Begrenzung des Pumpenraumes 6, der durch Stirnseite 7 des Pumpenkolbens 2 definiert ist, wird durch die elastomere Ausführung 23 nur unwesentlich beeinflusst, da der Druck des Fluids üblicherweise nicht ausreicht, die axiale Länge des Pumpenraumes 6 zu verändern. Falls dies jedoch der Fall sein sollte, müsste die Zähigkeit des elastomeren Materials 23 auf die auftretenden Druckverhältnisse im Pumpenraum 6 abgestimmt werden.
  • Als weiteren Beitrag zur Verringerung der Aufprallenergie des Pumpenkolbens 2 ist in der dargestellten Ausführungsform der Pumpe 1 auch die Hubbegrenzung 8 aus dem gleichen oder einem anderen elastomeren Material 23 gefertigt.
  • Die Erfindung wurde an Hand einer durchströmten Hubkolbenpumpe näher erläutert. Auch bei anderen Pumpenbauarten, wie einer direkt oder indirekt angetriebenen Membrankolbenpumpe, wie sie beispielsweise in der Beschreibungseinleitung erwähnt wurden, ist die erläuterte hydraulische Endlagendämpfung des Pumpenkolbens anwendbar Die Erfindung bezieht sich ausdrücklich auch auf solche und ähnliche Bauarten von Hubkolbenpumpen.
  • 1
    Pumpe
    2
    Pumpenkolben
    3
    Zylinderelement
    4
    Einlassventil
    5
    Auslassventil
    6
    Pumpenraum
    7
    Stirnseite (Pumpenkolben)
    8
    Hubbegrenzung
    9
    Überströmöffnung
    10
    Ventilkörper
    11
    Ventilsitz
    12
    Druckfeder
    13
    Absatz (Zylinderelement)
    14
    Durchgangskanal
    15
    Zuleitung
    16
    Steuerkante
    17
    Zapfen
    18
    Spalt
    19
    Ausleger (Zapfen)
    20
    Ringkanal (Zulauf)
    21
    Lochung (Pumpenkolben)
    22
    Metallisches Teil (Pumpenkolben)
    23
    Elastomeres Teil (Pumpenkolben)
    X-X
    Axialrichtung
    P
    Pfeilrichtung, Förderichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1748188 A1 [0002]
    • - DE 3707764 A1 [0002]
    • - DE 102006044248 B3 [0002]
    • - DE 19910920 A1 [0002]
    • - DE 3707764 C1 [0007]
    • - EP 1748188 [0008]

Claims (18)

  1. Hubkolbenpumpe zur Förderung und oder genauen Dosierung eines Hydraulikfluids, umfassend – einen in einem Zylinderelement (3) geführten Pumpenkolben (2), der durch einen Antrieb oszillierende Hubbewegungen ausführt, – einen Pumpenraum (6), der in axialer Richtung von dem Zylinderelement (3) und radial auf der einen Seite durch die in Förderrichtung (P) sich erstreckende Stirnseite (7) des Pumpenkolbens (2) und auf der anderen Seite von einer radial sich erstreckenden Hubbegrenzung (8) des Kolbens (2) begrenzt ist, und in welchem das durch ein Einlassventil (4) einströmende Hydraulikfluid durch den Kolbenhub druckbeaufschlagt wird, – und mindestens eine in axialer Richtung (X-X) sich erstreckende Überströmöffnung (9), welche die Hubbegrenzung (8) durchgreift und mit der das Fluid bei Überschreiten eines vorgegebenen Auslassdruckes aus dem Pumpenraum (6) gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Überströmöffnung (9) Mittel (17) zu deren Querschnittsveränderung wirksam sind, mit denen bei Hubende eine hydraulische Dämpfung des Pumpenkolbens (2) erfolgt.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Überströmöffnung (9) dem hydraulischen Widerstand des ausgedrückten Fluids angepasst ist.
  3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17) Ventilanordnungen im Öffnungsbereich der Überstromöffnung (9) umfassen, insbesondere eine einstellbare Drosselvorrichtung zur Querschnittsveränderung der Überstromöffnung (9).
  4. Pumpe nach einem oder mehreren der Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen in Richtung der Überströmöffnung (9) sich erstreckenden Zapfen (17) umfassen, der axial von der Stirnseite (7) des Pumpenkolbens (2) abragt und in die Überströmöffnung (9) eintaucht.
  5. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Gestaltung des Zapfens (17) dem hydraulischen Widerstand des Fluids angepasst ist.
  6. Pumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (17) mit dem Pumpenkolben (2) eine Materialeinheit bildet.
  7. Pumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (17) als Einlegeteil in einer axialen Lochung (21) in den Pumpenkolben (2) gelagert ist.
  8. Pumpe nach Ansprüche 7, dadurch gekennzeichnet, dass Lagerung axial federnd erfolgt.
  9. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 4, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (17) durch Querausleger (19) verankert ist.
  10. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axial herausragende Länge des Zapfens (17) einstellbar ist.
  11. Pumpe nach einem, oder mehreren der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (17) aus elastomeren Material besteht.
  12. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (7) des Pumpenkolbens (2) aus elastomeren Material (23) besteht.
  13. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbegrenzung (8) elastomere Materialien umfasst und die der Stirnseite (7) des Pumpenkolbens (2) gegenüberliegender radialer Fläche als Ventilsitz (11) eines Auslassventils (5) dient.
  14. Pumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (11) eine Dichtkontur aufweist, die der Oberflächenkontur eines mit dem Ventilsitz (11) zusammenwirkenden Ventilkörpers (10) angepasst ist.
  15. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Pumpe (1) durch einen elektrisch angetriebenen Hubmagneten erfolgt, dessen Anker in Wirkverbindung mit dem Pumpenkolben (2) steht.
  16. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid die Pumpe (1) in axialer Richtung (X-X) vollständig durchströmt.
  17. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 gekennzeichnet durch die Verwendung als hydraulisch oder elektrisch angetriebene Membranpumpe.
  18. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 gekennzeichnet durch die Verwendung in Automotivbereich, insbesondere zur Förderung und/oder genauen Dosierung von Brennstoff oder chemisch aggressiven Förderfluide.
DE200810046060 2008-09-08 2008-09-08 Hydraulische Endlagendämpfung einer Hubkolbenpumpe Active DE102008046060B4 (de)

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