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Die
Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe zum Fördern einer
Flüssigkeit, nach dem Oberbegriff des unabbhängigen
Anspruchs.
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EP 1 748 188 A1 zeigt
eine Hubkolbenpumpe zum Fördern von flüssigem
Kraftstoff, umfassend einen Elektromagneten mit einer in einem Spulenträger
angeordneten Spule. An einer eingangsseitigen stirnseitigen Öffnung
des Spulenträgers ist ein Kernflansch angeordnet, der teilweise
von dem Spulenträger umgeben ist. Gegen eine Innenstufe
des Kernflanschs ist ein Saugventilsitzkörper eingesetzt,
an den sich ein Einlassstutzen mit einem Eintrittskanal anschließt,
der gegen den Kernflansch abgedichtet ist und in dem ein Filter
angeordnet ist. An der ausgangsseitigen stirnseitigen Öffnung
des Spulenträgers ist ein weiteres flanschartig ausgebildetes
Kernteil in den Spulenträger eingesetzt. In einem noch von
der Spule umschlossenen Bereich ist innerhalb des Kernteils ein
Aktor axial geführt, der einen Ankerkolben und eine Kolbenstange
umfasst, wobei die Kolbenstange durch einen Pressverband fest mit dem
Ankerkolben verbunden ist. Die Kolbenstange ist in einer Führungsbohrung
eines Dosierzylinders axial geführt, der selbst widerum
an einer einwärts gerichteten Stufe des flanschartigen
Kernteils festgelegt ist. Von der der Kolbenstange gegenüberliegenden
Seite ist ein Sitzkörper eingesetzt, der in einen zylindrischen
Rohrabschnitt übergeht und in den ein Austrittskanal eingesetzt
und abgedichtet ist, wobei der Rohrabschnitt in einem endseitigen
Gewinde des Kernteils eingeschraubt ist. Gegen eine in den Rohrabschnitt
eingesetzte Stirnseite des Austrittskanals stützt sich
eine, ein als Kugel ausgebildetes Verschlussstück gegen
einen kegeligen Ventilsitz vorspannende, Ventilfeder ab, wobei Ventilsitz
und Verschlussstück eine linienförmige Berührung
definieren. An der dem Ventilsitz zugekehrten Seite der Führungsbohrung
ist in diese ein Anschlagdämpfer eingesetzt, der Schläge
der Kolbenstange dämpfen soll. Der Dosierzylinder weist
zwei radiale Bohrungen auf, die eine Fluidverbindung der Führungsbohrung
des Dosierzylinders mit einem außerhalb des Dosierzylinders
angeordneten, von dem flanschartigen Kernteil umschlossenen Pumpenraum
sicherstellen. Der Ankerkolben wird bei nicht bestromter Spule von
einer Schraubenfeder, die sich gegen den Saugventilsitzkörper
abstützt, in Richtung auf den Austrittskanal vorgespannt.
Bei Bestromung der Spule wird der Ankerkolben in Richtung auf den
Eintrittskanal verlagert, wobei der unter der Vorspannung der Schraubenfeder
erfolgende Rückhub die Flüssigkeit aus dem Förderraum
ausstößt. Ein stirnseitiger Anschlagdämpfer
ist auch an der der Kolbenstange abgekehrten Stirnseite des Ankerkolbens
vorgesehen, um Schläge auf den Saugventilsitzkörper
zu dämpfen. Nachteilig bei der bekannten Hubkolbenpumpe sind
die vielen Teile und die zahlreichen hierzu erforderlichen Dichtstellen,
die durch die Pumpbewegungen kontinuierlich erschüttert
werden und daher zu Leckagen neigen, insbesondere wenn die sich
erwärmende Pumpe zu unterschiedlicher Wärmeausdehnung
der verschiedenen Materialien führt. Das Einsetzen der
Anschlagdämpfer in die Führungsbohrung ist aufwendig,
ebenso das Einpressen des Dosierzylinders in das Kernteil, der nur
endseitig gehalten ist und damit zum Verkanten neigt. Der topfförmige
Ankerkolben muss einen vergeleichsweise großen Abstand
zu dem ihn führenden Kernteil aufweisen, um einen Spalt
für den Durchtritt der Flüssigkeit zu schaffen,
wodurch die magnetische Leistung leidet und ungünstige
Strömungsverhältnisse der Flüssigkeit
eingestellt werden. Die Pumpe ist für ein konkretes Hubvolumen
ausgelegt und muss insgesamt verändert werden, wenn ein
anderes Volumen gefördert werden soll. Die Förderleistung
ist durch den Flüssigkeitsspalt beschränkt, der
zwischen Ankerkolben und Kernflansch vorgesehen ist und der den
Durchtritt der Flüssigkeit drosselt. Zugleich verschlechtert
der Flüssigkeitsspalt zu dem Anker die Nutzung des von
der Spule erzeugten Feldes.
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DE 103 60 706 A1 zeigt
ein elektromagnetisch betätigbares Rückschlagventil,
umfassend ein als Kugel ausgebildetes Verschlussstück und
einen in einem Sitzkörper gebildeten Ventilsitz. Der Sitzkörper
ist von einem ringförmigen Elektromagneten umgeben, der
den Ventilsitz und teilweise das Verschlussstück umgibt,
und das Verschlussstück bei Erregung magnetisch in den
Ventilsitz zieht. Der Ventilsitz ist als Kugelsegment ausgebildet
mit einem Krümmungsradius entsprechend dem Krümmungsradius
des Verschlussstücks. In dem Ventilsitz ist ein ringförmiger
Einstich vorgesehen, der mit einer Elastomerdichtung gefüllt
ist, wobei die Elastomerdichtung die Abdichtung gegen das Verschlussstück
bewirkt. Ein weiterer ringförmiger Elastomerbereich ist in
der Verlängerung des Ventilsitzes vorgesehen, und gelangt
mit dem Verschlussstück bei betätigtem Elektromagneten
in Kontakt. Nachteilig ist die für die Betätigung
des Rückschlagventils erforderliche zusätzliche
elektrische Versorgung. Ferner eignet sich das bekannte Ventil nicht
für den Einbau in einer elektromagnetisch betätigten
Pumpe, da die Magnetfelder sich gegenseitig stören würden.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Hubkolbenpumpe zu schaffen,
die kostengünstig herzustellen und zu betreiben ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hubkolbenpumpe
mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe lässt
sich durch die geringe Teilezahl einfach zusammenbauen. Durch die
geringe Zahl an Dichtstellen sind Leckagen weitgehend verhindert.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung weist die Hubkolbenpumpe einen Elektromagneten
mit einem Aktor auf, wobei der Aktor einen Ankerkolben und eine
Kolbenstange aufweist, wobei die Kolbenstange mit einem die Kolbenstange
abschnittsweise radial umgebenden Führungsglied ein Hubvolumen definiert,
wobei bei im Übrigen unverändertem Aufbau der
Hubkolbenpumpe verschiedene Hubvolumina einstellbar sind, indem
verschiedene Paare von Führungsgliedern und Kolbenstangen
in der Hubkolbenpumpe einsetzbar sind. Die Kolbenstange ist zumindest
abschnittsweise radial von einem Führungsglied umgeben,
welches in Verlängerung der Kolbenstange ein Hubvolumen
definiert, wie dies zweckmäßigerweise bei einem
Dosierzylinder gegeben ist. Die Kolbenstange und das Führungsglied
definieren damit gemeinsam ein dieser Paarung spezifisches Hubvolumen,
welches von den weiteren Parametern der Hubkolbenpumpe zunächst
nicht berührt wird. Die Zahl der Windungen der Spule und
deren Erregung sowie eine den Aktor in Rückstellrichtung
vorspannende Feder sind weitere beeinflussbare Parameter für
den Hubweg des Ankers, und damit für den von der Kolbenstange
in dem Führungsglied ausgeführten Arbeitshub.
Bei konstantem Arbeitshub können verschiedene Paarungen
von Führungsgliedern und Kolbenstangen, die jeweils unterschiedliche
aufeinander abgestimmte Durchmesser, also Außendurchmesser
für die Kolbenstange und Innendurchmesser für
das Führungsglied, aufweisen, unterschiedliche Hubvolumina
einstellen. So wird bei Verdoppelung des Durchmessers der Kolbenstange
das geförderte Volumen bei gleichbleibendem Arbeitshub
vervierfacht. Es ist also möglich, mehrere unterschiedliche Paarungen
von Führungsgliedern und Kolbenstangen vorzuhalten, die
in der übrigen unveränderten Hubkolbenpumpe zum
Einsatz kommen können. Hierdurch wird bei geringer Erhöhung
der Teilevielfalt eine größere Vielfalt von Magnetpumpen
unterschiedlicher Pumpleistung erreicht. Insbesondere ist auch die
Umrüstung von einem Paar auf ein anderes Paar von unterschiedlichen
Leistungsmerkmalen einfach möglich. Es versteht sich, dass
die Anschlussgeometrien der Paarungen zur Verbindung mit den verbleibenden
Teilen der Hubkolbenpumpe im Übrigen konstant sind, das
heißt die Außenabmessungen aller Führungsglieder
sind gleich, und der Anschluss aller Kolbenstangen an den Ankerkolben
ist ebenfalls für die Kolbenstangen aller Paare gleich.
Es ist möglich, durch eine Farbkennzeichnung sicherzustellen, dass
nicht zwei Teile, die nicht zu derselben Paarung gehören,
gleichzeitig in der selben Membranpumpe verbaut werden.
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Zweckmäßigerweise
kann durch Veränderung der Windungszahl der Spule die Hublänge
der Kolbenstange verändert werden. Damit ist es möglich,
durch das Vorsehen mehrerer Paarungen und dem entsprechenden Anpassen
der Windungszahl eine nahezu kontinuierliche Änderung des
Hubvolumens der Hubkolbenpumpe einzustellen, ohne die meisten verbleibenden
Teile ändern zu müssen.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist eine Hubkolbenpumpe vorgesehen, bei der
ein magnetisch antreibbarer Aktor einen Ankerkolben und eine Kolbenstange
aufweist, wobei die Kolbenstange und der Ankerkolben unter Veränderung
ihres axialen Abstands miteinander verschraubbar sind. Hierdurch können
einerseits Kolbenstangen unterschiedlicher Länge und unterschiedlichen
Durchmessers an den selben Ankerkolben angeschlossen werden, so
dass ein leicht herzustellender Baukasten mit geringer Teilevielfalt
für eine Kolben-Magnetpumpe geschaffen ist. Überdies
kann durch das Verschrauben der axiale Abstand insbesondere der
dem Ankerkolben abgekehrten Stirnseite der Kolbenstange in Bezug
auf den Anker eingestellt werden, so dass in besonders einfacher
und zugleich präziser Weise das Hubvolumen der Magnetpumpe
einstellbar ist, und auch ein geräuschintensives Anschlagen
der Kolbenstange an einen den Hubweg begrenzenden Ventilsitz vermieden wird.
Zweckmäßigerweise wird die einmal erreichte relative
Position von Kolbenstange und Ankerkolben fixiert, wobei dies auch
durch ein selbsthemmendes Gewinde, welches die Verschraubung zwischen
Ankerkolben und Kolbenstange darstellt, erreicht werden kann. Vorzugsweise
wird jedoch eine weitere Fixierung vorgesehen, beispielsweise ein
Schweißpunkt, der ein unbeabsichtigtes Verändern
der axialen Entfernung unterbindet. Es ist möglich, eines
der beiden Teile, Ankerkolben und Kolbenstange alternativ auch von
außen gezielt verstellbar relativ zu dem anderen Teil auszubilden,
um auch bei zusammengebauter Magnetpumpe eine Verstellung zu erreichen.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Ankerkolben
durch ein von außen angelegtes Magnetfeld, das gedreht
wird, in seiner radialen Lage verstellt wird, und dessen Gewinde
in der Art einer Spindelmutter die Kolbenstange in der Art einer Spindel
axial verstellt. Um eine Verdrehung der Kolbenstange zu verhindern,
kann zugleich das die Kolbenstange radial führende Führungsglied,
zum Beispiel ein Dosierzylinder, mit einer axial verlaufenden, vorspringenden
Nase ausgebildet sein, die mit einer Rille des Kolbens in Eingriff
steht. Damit ist der Ankerkolben nur axial, nicht aber radial beweglich
in dem Führungsglied gelagert.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung weist die Hubkolbenpumpe einen Elektromagneten
mit einem Aktor und einem Kern auf, wobei ein Ankerkolben des Aktors
nur von einer Gleithülse aus einem festen Führungsmaterial
radial gegenüber dem Kern beabstandet und axial zu diesem
beweglich ist. Hierdurch kann der Aktor mit minimalem Abstand zu
dem ihn umgebenden Teil des Elektromagneten, insbesondere einem
Kern, der vorzugsweise als Kernflansch ausgebildet ist, angelegt
werden, wodurch besonders günstige magnetische Flusseigenschaften
erreicht werden. Die axiale Führung übernimmt vorteilhaft
eine dünnwandige Gleithülse, die vorzugsweise
aus Teflon ausgebildet ist. Die Gleithülse ist zweckmäßigerweise
an den Kern festgelegt, während der Aktor relativ zu der
Gleithülse beweglich ist. Zweckmäßigerweise
weist die Gleithülse eine hohe Verschleißfestigkeit
und einen geringen Reibungskoeffizienten auf, ferner eine nahezu
porenfreie und jedenfalls nicht offenporige Struktur.
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Vorzugsweise
weist der Aktor, zumindest aber der Ankerkolben, einen Kanal auf,
durch den die Flüssigkeit hindurchtritt, wobei der Kanal
von dem Ankerkolben zweckmäßigerweise umschlossen
ist. Die Flüssigkeitszirkulation wird durch den Kanal sichergestellt,
so dass um den Aktor kein radialer Flüssigkeitsspalt vorgesehen
sein muss. Es ist möglich, mehrere Kanäle, die
vorzugsweise zueinander parallel verlaufen, in dem Aktor auszubilden.
Durch diese Struktur werden Turbulenzen, die durch einen mit Flüssigkeit
gefüllten Spalt zwischen Aktor und Kern induziert werden,
in der Flüssigkeit reduziert. Zweckmäßigerweise
ist ein einziger Kanal vorgesehen, dessen dann größerer
Durchmesser die durch die Hubbewegungen des Aktors induzierten Rückströmturbulenzen
gering hält.
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Der
Elektromagnet umfasst zweckmäßigerweise eine auf
einem Spulenträger aufgenommene Spule, bei deren Erregung
der Aktor axial in dem Förderraum verlagert wird.
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Vorzugsweise
umschließt der Spulenträger radial mit einer Mantelfläche
den Förderraum, wobei ein Kern wenigstens eine radial zu
der Mantelfläche gerichtete Ringkuppe aufweist. Diese Ringkuppe
bewirkt ein sicheres und zuverlässiges Arretieren des Kerns
gegen die Mantelfläche, und zugleich eine Abdichtung gegen
Austritt von Flüssigkeit.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung weist die Hubkolbenpumpe umfasst der Elektromagnet
einen magnetischen Aktor und einen als Kernflansch ausgebildeten
Kern, und der Kernflansch ist einstückig mit einem den
Eintrittskanal aufweisenden Anschlussstutzen ausgebildet. Hierdurch
wird die Teilezahl reduziert, und der in den Pumpenraum führende Anschlussstutzen
mit dem. Eintrittskanal und der den Magnetkreis des Elektromagneten
führende Kernflansch sind gemeinsam magnetführend
ausgebildet. Hierdurch ergeben sich insgesamt weniger Bauteile und
weniger Dichtstellen, so dass die Zahl der Arbeitsschritte für
die Montage der Hubkolbenpumpe entsprechend reduziert ist.
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Vorzugsweise
ist ein Filter in dem Einlasskanal angeordnet, der Schmutzpartikel
und Gasbläschen aus der zu fördernden Flüssigkeit
herausfiltert und an einem Durchströmen durch die Hubkolbenpumpe
hindert. Der Filter ist vorzugsweise von der Eintrittsseite des
Stutzens mit dem Eintrittskanal einsetzbar vorgesehen, so dass der
Filter auch ohne Demontieren der Pumpe, durch Abziehen der mit dem
Stutzen verbundenen Leitungen, zugänglich ist und ausgetauscht
werden kann.
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Vorzugsweise
definiert eine Öffnung des Einlasskanals einen Nullabschluss
für eine Stirnseite des Aktors, wodurch eine metallische
Dichtstelle gebildet ist. Dies erspart zusätzliche Dichtelemente,
wie zum Beispiel einen O-Ring aus Gummi, der die Öffnung
des Einlasskanals gegen einen Pumpenraum der Hubkolbenpumpe abdichtet.
Der Förderraum ist dabei vorzugsweise so bemessen, dass
der Aktor in seinen beiden Endstellungen in dem Förderraum
gegen die Eintritts- bzw. Austrittsöffnung in Anlage gelangt.
Dadurch verschließt der Aktor jeweils die Öffnungen,
zumindest aber eine der beiden Öffnungen, und wirkt damit
als den Förderraum innenseitig verschließendes
Ventilglied.
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Vorteilhaft
ist dann die Summe der wirksamen Kolbenflächen des Aktors
in Schließrichtung größer als entgegen
der Schließrichtung, so dass bei einer Zunahme des Drucks
in dem Förderraum die Schließkraft sich durch
die hydraulische Beaufschlagung der wirksamen Kolbenflächen
noch vergrößert.
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Ein
einen Austrittskanal aufweisender Anschlussstutzen der Hubkolbenpumpe
ist bevorzugt mit einem Kernteil des Elektromagneten einstückig ausgebildet.
Dies reduziert ebenfalls die erforderlichen Arbeitsschritte bei
der Herstellung und die Zahl der erforderlichen Dichtstellen. Dieses
Kernteil ist zweckmäßigerweise ebenfalls magnetführend
ausgebidet.
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Zweckmäßigerweise
umfasst der Aktor eine Kolbenstange, die beispielsweise an einem
Ankerkolben des Aktors festgelegt ist, die mit ihrem dem Ankerkolben
abgekehrten Ende umfangsmäßig in einer Führungsbohrung
des Dosierzylinders oder in einer vergleichbaren radialen Führung
beweglich aufgenommen ist. Hierbei umfasst der Dosierzylinder oder
die Führungsbuchse endseitig eine radiale, eine Schulter
definierende Erweiterung, die das Bauteil umfangsmäßig
in einen Teil der Hubkolbenpumpe, zweckmäßiger
Weise einem Kernteil oder einem Joch, lagert. Es ist es auch möglich,
die Erweiterungen, die vorzugsweise als rotationsymmetrische Schulter
ausgebildet sind, in einem anderen Teil, das eine Begrenzung des
Förderraums der Hubkolbenpumpe definiert, aufzunehmen,
beispielsweise die Innenwandung eines eine Spule tragenden Spulenträgers.
Ebenso ist es möglich, das eine Ende des Dosierzylinders
gegen ein erstes Teil und das andere Ende gegen ein anderes Teil
radial abzustützen. Vorzugsweise dient die dem Aktor abgekehrte
Schulter mit einer endseitigen Stirnseite auch als axiale Widerlagerfläche,
die sich gegen die Rückseite eines Ventilsitzes eines Rückschlagventils
abstützt, welches den Austrittskanal gegen ein Rückschlagen
in den Förderraum abdichtet. Zweckmäßigerweise
ist der Dosierzylinder formschlüssig oder kraftschlüssig gehalten,
dass dieser keine Relativbewegung in dem Förderraum ausführen
kann. Hierbei stützt sich die Schulter des Dosierzylinders
stirnseitig vorzugsweise gegen ein Widerlager in dem Kernteil des
Elektromagneten ab, welches auch durch einen Sitzkörper
eines Ventilsitzes gebildet sein kann. Vorzugsweise bildet dieses
Widerlager mit der die Kolbenstange führenden Führungsbohrung
des Dosierzylinders eine abgedichtete Kontaktfläche.
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Der
Dosierzylinder weist zweckmäßigerweise wenigstens
eine oder vorzugsweise wenigstens zwei radiale Bohrungen auf, die
die Führungsbohrung mit einem außerhalb des Dosierzylinders
angeordneten Ringraum verbindet. Diese radialen Bohrungen sind in
einem voreingestellten Abstand zu der durch die Schulter gebildeten
Stirnseite angeordnet, und ermöglichen das Auffüllen
des dazwischen angeordneten Hubvolumens mit Flüssigkeit,
die in dem Ringraum vorgesehen ist, welche durch den Eintrittskanal
zugeflossen ist. Bei einer Erregung des Elektromagneten führt
der Aktor und damit die Kolbenstange einen Hub aus, und das Volumen
zwischen den Führungsbohrungen und der Stirnfläche
des Dosierzylinders wird in den Austrittskanal ausgestoßen.
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Zweckmäßigerweise
ist in dem Austrittskanal ein Rückschlagventil angeordnet
und das Rückschlagventil ist in Förderrichtung
der zu fördernden Flüssigkeit öffnend
angeordnet. Das Rückschlagventil verhindert ein Zurücklaufen
der zu fördernden Flüssigkeit in den Pumpenraum.
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Eine
Feder spannt vorzugsweise den Aktor in Richtung des Eintrittskanals,
damit der Aktor bei einem Abschalten des Elektromagneten in seine
Ausgangsstellung befördert wird und der Nullabschluss verschlossen
wird, um ein unkontrolliertes Eindringen der zu fördernden
Flüssigkeit in den Pumpenraum zu unterbinden.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung weist die Hubkolbenpumpe einen Elektromagneten
mit einem Aktor und einem Austrittskanal auf, wobei dem Austrittskanal
ein Rückschlagventil mit einem an einen Sitzkörper
ausgebildeten Ventilsitz zugeordnet ist. Der Ventilsitz ist dem
Förderraum abgekehrt und zur Aufnahme eines in Richtung
auf den Ventilsitz vorgespannten Verschlussstücks oder
Ventilgliedes ausgebildet. An einer dem Ventilsitz abgekehrten Stirnseite
des Sitzkörpers ist eine Anschlagdämpffläche
vorgesehen. Hierdurch kann vorteil haft ein einziges Bauteil, welches
zugleich den Ventilsitz und die Anschlagdämpffläche
aufweist, eingesetzt werden. Die Anschlagdämpffläche
ist bestimmungsgemäß dazu vorgesehen, mit einer
Stirnseite des Aktors, in der Regel einer Kolbenstange, die mit
einem Ankerkolben des Aktors verbunden ist, in Berührung
zu gelangen. Durch die Anschlagdämpffläche wird
bei Auftreffen der Stirnseite des Aktors Geräusch gemindert, ferner
wird durch die Dämpfung das Einleiten von Vibrationen in
die als Magnetpumpe ausgebildete Hubkolbenpumpe unterbunden. Schließlich
ist sichergestellt, dass auch bei geringer Winkligkeit der Stirnseite
ein vollständiger Volumenhub ausgestoßen werden
kann, indem die Anschlagdämpffläche geringfügig
nachgibt. Die Anschlagdämpffläche verhindert ein vorzeitiges
Verschleißen und ein mechanisches Beschädigen
der Bauteile der Hubkolbenpumpe.
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Vorzugsweise
sind der Ventilsitz des Rückschlagventils und die Anschlagdämpffläche
aus demselben Elastomerwerkstoff gebildet. Dies kann sowohl durch
das Herstellen des Sitzkörpers aus einem materialeinheitlichen
Elastomerwerkstoff erfolgen, als auch durch ein wenigstens abschnittsweises
Umspritzen des Sitzkörpers, der beispielsweise aus Stahl
oder einem anderen metallischen Werkstoff hergestellt ist, mit einem
entsprechenden Elastomerwerkstoff. Auf diese Weise können
die besonders beanspruchten Flächen des Sitzkörpers
nachgiebig ausgebildet sein, so dass eine Geräuschentwicklung durch
Anschlagen oder dergleichen unterbunden ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung ist die Anschlagdämpffläche
als ein in den Sitzkörper aufgenommener Einsatz ausgebildet,
wobei der Einsatz zweckmäßigerweise nicht nur
axial, sondern auch umfangsmäßig zumindest abschnittsweise
von dem Sitzkörper umschlossen ist. Vorzugsweise ist jedoch
die Anschlagdämpffläche durch Materialabschnitte
des Elastomerwerkstoffs mit anderen Umfangsbereichen des Sitzkörpers
verbunden, beispielsweise dessen im Wesentlichen zylinderförmige Mantelfläche
oder aber Bereiche, die in dem vorzugsweise kegelförmig
oder kalottenförmig ausgebildeten Ventilsitz vorgesehen
sind.
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Die
Anschlagdämpffläche ist vorzugsweise formschlüssig,
kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig an dem
Sitzkörper festgelegt. Hierdurch ist sichergestellt, dass
die Anschlagdämpffläche nicht in dem Förderraum
wandert, oder durch ungeschickte Positionierung der Hubkolbenpumpe
den Arbeitshub des Aktors beeinträchtigen kann. Ferner
wird hierdurch sichergestellt, dass eine Anschlagdämpfung
schon mit dem Zusammenbau der Pumpe gewährleistet ist, und
ein aufwändiges Positionieren eines gesonderten Anschlagdämpfteils
in dem Förderraum entfällt. Vorteilhaft ist die
Anschlagdämpffläche derart dimensioniert, dass
diese mindestens genauso groß ist wie die Führungsbohrung
eines die Stirnseite des Aktors, insbesondere eine Kolbenstange,
führenden Dosierzylinders. Ist die Anschlagdämpffläche
vollflächig auf der dem Ventilsitz abgekehrten Seite, zumindest aber
durch solche Flächenabschnitte, die einen größeren
Ringbereich des Sitzkörpers überdecken, gebildet,
können auch unterschiedliche Durchmesser von Führungsbohrungen
und damit unterschiedliche Dosierzylinder eingesetzt werden, ohne
hierfür die Anschlagfläche gesondert an den gewählten
Durchmesser anpassen zu müssen.
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Zweckmäßigerweise
weist ein in Richtung auf den Ventilsitz vorgespanntes Verschlussstück des
Rückschlagventils mit dem Ventilsitz einen linienförmigen
Kontakt auf. Ein solcher linienförmiger Kontakt wird beispielsweise
erreicht, wenn ein kegeliger Ventilsitz ein als Kugel ausgebildetes
Verschlussstück aufnimmt, wobei ein Kreis auf der Kugel
mit dem idealerweise ebenfalls kreisförmigen Kegelschnitt
die Berührungslinie definiert.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verschlussstück
des Rückschlagventils mit dem Ventilsitz einen flächigen
Kontakt aufweist. Das in Richtung auf den Ventilsitz vorgespannte
Verschlussstück definiert dann nicht nur eine in einer
Ebene liegende, geschlossene Berührungslinie, sondern einen
flächigen Kontakt, bei dem in einem Sonderfall die Linie
derart verbreitert ist, dass diese einen umlaufenden Streifen definiert,
in dem eine Berührung stattfindet. Dies kann insbesondere
dadurch erreicht werden, dass das Verschlussstück als Kugel mit
vorbekanntem Radius ausgebildet ist, der Ventilsitz jedoch kalottenförmig
und zweckmäßigerweise in der Art einer Kugelpfanne
ausgebildet ist, die die vorgespannte Kugel aufnimmt. Hierbei kann
durch die Gestaltung der Kugelpfanne ein flächiger Kontakt herbeigeführt
sein, es ist aber auch möglich, durch das Vorsehen eines
mit einem Elastomer gefüllten Kontaktbereichs, der ein
Stück weit nachgibt, die linienmäßige
Berührung zu einer streifenförmigen Berührung
zu verbessern. Hierdurch ist die Abdichtung in Richtung entgegen
dem Ventilsitz verbessert, insbesondere wird auch eine bessere Abdichtung
gegen Fluide wie Luft oder Gas erreicht. Darüber hinaus
ermöglicht eine derartige Ausgestaltung die Förderung von
pasteusen oder insbesondere auch von klebrigen Flüssigkeiten,
was bei linienförmigem Kontakt kaum möglich ist.
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Zweckmäßigerweise
ist der Ventilsitz des Sitzkörpers aus einem Elastomerwerkstoff
ausgebildet. Der Elastomerwerkstoff ist zweckmäßigerweise an
den Sitzkörper anvulkanisiert, so dass eine bleibende Verbindung
geschaffen ist. Es ist möglich, dass Abschnitte des Ventilsitzes
mit weiteren Umfangsbereichen des Sitzkörpers verbunden
sind, um hierdurch einen durch Formschluss unterstützenden Halt
zu erreichen. Zweckmäßigerweise ist der Sitzkörper
im Bereich seiner zumindest annähernd zylindrischen Mantelfläche
ebenfalls von einem Elastomerwerkstoff zumindest teilweise umschlossen,
wobei auch hier der Elastomerwerkstoff anvulkanisiert sein kann.
Durch diese Ummantelung wird ein besonders zuverlässiger
Sitz in dem den Sitzkörper aufnehmenden Bereich erreicht,
ferner eine günstige Abdichtung gegen die Flüssigkeit.
Hierdurch kann auf das Vorsehen einer gesonderten Dichtung verzichtet werden,
insbesondere wenn die Ummantelung zumindest eine und vorzugsweise
mehrere radial nach außen weisende Dichtwülste
umfasst, die mit dem den Sitzkörper umschließenden
Gehäuseteil eine Abdichtung nach Art einer Labyrinth-Dichtung
schaffen. Zur besseren Verklammerung mit dem Sitzkörper
kann die Ummantelung einen oder mehrere radial in den Sitzkörper
eindringende Vorsprünge aufweisen, die in entsprechende
Nuten in der Mantelfläche des Sitzkörpers eindringen.
Diese Nuten können entweder nach Art zueinander paralleler
Rillen ausgebildet sein, oder auch als umlaufende Schraubenvertiefung
nach Art eines Gewindes.
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Damit
kann zweckmäßig die Ummantelung an den Sitzkörper
angespritzt oder anvulkanisiert werden.
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Alternativ
kann der Sitzkörper auch insgesamt aus einem Elastomerwerkstoff
gebildet sein, wobei dieser zweckmäßigerweise
eine ausreichende Steifigkeit aufweist, um sich bei auftretender
Beanspruchung nicht zu verziehen. Es ist möglich, den Sitzkörper
auch als Zwei-Komponenten-Teil auszubilden, bei dem ein Elastomerwerkstoff
die beanspruchten Umfangsbereiche bedeckt und im Übrigen ein
weiterer Werkstoff, z. B. Kunststoff, einen Kern definiert.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sitzkörper
wenigstens im Bereich einer Außenkontur einen anvulkanisierten
oder angespritzten Elastomerwerkstoff trägt, wobei alle
Kombinationen von vorstehend erläuterten anvulkanisierten Varianten
nach Bedarf kombiniert werden können. Ein Grundkörper
des Sitzkörpers ist in diesem Fall metallisch, vorzugsweise
aus Stahl.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung weist die Hubkolbenpumpe zum Fördern
einer Flüssigkeit einen Elektromagneten mit einem magnetischen
Aktor, und einen Dosierzylinder mit einer einen Teil des Aktors
führenden Führungsbohrung auf, wobei in einer
dem Aktor abgekehrten Aufnahme des Dosierzylinders ein Sitzkörper
mit einem dem Aktor abgekehrten Ventilsitz aufgenommen ist. Hierdurch
wird der Sitzkörper zuverlässig an den Dosierzylinder
angeschlossen und kann als gemeinsame Baueinheit, auch als vormontierte
Einheit, verbaut und zuverlässig eingesetzt werden. Zugleich
wird der Förderraum und damit die Pumpe kurz gehalten,
und durch die reduzierte Teilezahl kann sie kostengünstig
hergestellt werden. Insbesondere kann derselbe Sitzkörper
in verschiedene Dosierzylinder eingesetzt werden, die durch Variation
des Durchmessers ihrer Führungsbohrung und der Lage der
radialen, für die Flüsigkeitszufuhr vorgesehenen
Verbindungsbohrungen unterschiedliche Hubvolumina definiert, mit
jeweils an die Maße angepasstem Aktor. Zugleich kann auch der
jeweils an die zu fördernde Flüssigkeit angepasste
Sitzkörper ausgewählt und eingesetzt werden, der je
nach Anforderungen auch gasdicht oder für den Austrag von
klebenden Medien geeignet ist.
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Zweckmäßigerweise
ist der Ventilsitz innerhalb der Aufnahme in dem Dosierzylinder
aufgenommen. Hierdurch werden axiale Belastungen des Dosierzylinders
nicht oder nur ein Stück weit über den Ventilsitz übertragen,
sondern werden von dem Dosierzylinder aufgenommen. Dadurch ist es
vorteilhaft möglich, den Ventilsitz an mehreren axialen
Stirnseiten mit einer dickeren Lage aus Elastomermaterial auszukleiden,
die vorzugsweise zugleich die Abdichtung zwischen Förderraum
und Austrittskanal übernimmt, während ein Rückschlagen
von Flüssigkeit von dem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Verschlussstück
erfolgt. Die dickere Lage aus Elastomermaterial ist durch die Aufnahme
des Ventilkörpers in dem Dosierzylinder von dessen axialen
Impulsen entkoppelt, die durch eine gegen den Dosierzylinder abgestützte
Feder oder dem pulsierenden Anker herrühren können,
und die sonst eine zu große Deformation und damit ein Spiel
in die Pumpe eintragen würden. Durch das sehr geringe Spiel
wird auch erreicht, dass der Anker als den Förderraum von
innen abdichtendes Ventilglied eingesetzt werden kann.
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Vorzugsweise
weist der Sitzkörper eine Ummantelung aus einem Elastomermaterial
auf, die dessen äußere Mantelfläche umgibt
und gegen den Innenumfang der Aufnahme des Dosierzylinders, die zweckmäßigerweise
durch eine hohlzylinderartige axiale Verlängerung des Außenflansches
des Dosierzylinders gebildet ist, elastisch verspannt und zugleich
abdichtet. Ferner bleibt die Abdichung auch bei thermischer Ausdehnung,
die durch Erwärmung im Pumpenbetrieb leicht eintreten kann,
erhalten, da das Elastomermaterial sich flexibel anpasst. Überdies
kann der Ventilsitz einfach durch Einstecken montiert werden, und
das Elastomermaterial deformiert sich zur Anpassung an den gegebenen
Umfang. Dadurch werden Undichtigkeiten wie bei metallischen Kontaktflächen
vermieden, und es ist auch nicht erforderlich, die Teile thermisch
zu behandeln, um sie als Presspassung ineinander einzusetzen. Zweckmäßigerweise
steht ein ringförmiger Vorsprung des Sitzkörpers
aus dem Elastomermaterial axial über die dem Aktor abgekehrte
Stirnseite der Aufnahme vor, und wird beim Einbau in eine Kammer gequetscht
und deformiert sich unter Bildung einer Ringdichtung, die einen
Zulauf zu dem Austrittskanal umschließt. Hierdurch wird
die den Dosierzylinder aufnehmende Kammer gegen den Austrittskanal
zuverlässig abgedichtet. Auch die Führungsbohrung
ist gegen die Kammer abgedichtet, so dass ein Schlupf von zu fördernder
Flüssigkeit vermieden wird.
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Der
Sitzkörper weist zweckmäßigerweise einen
größeren radialen Durchmesser als die Führungsbohrung
des Dosierzylinders und einen kleineren radialen Durchmesser als
der Dosierzylinder auf. Damit ist sichergestellt, dass bei Beaufschlagung
des Ventilsitzes durch das Verschlussstück unter Vorspannung
der Feder der Ventilkörper stets gegen eine ein Widerlager
bildende Stufe des Dosierzylinders gedrückt wird. Es versteht
sich, dass die Federkraft der den Aktor beaufschlagenden Feder größer als
die der Ventilfeder ist, um axiales Rutschen des Dosierzylinders
zu vermeiden wird dieser vorzugsweise in der Kammer des Kernteils
axial festgelegt, z. B. durch Einpressen.
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Der
Sitzkörper weist an seiner der Führungsbohrung
in dem Dosierzylinder zugekehrten Stirnseite vorzugsweise eine Anschlagdämpffläche
auf, so dass es nicht erforderlich ist, einen separaten Dämpfstreifen
in die Führungsbohrung einzusetzen. Die Anschlagdämpffläche
kann hierbei eine Ringnut aufweisen, die mit der Führungsbohrung
zumindest annähernd fluchtet, und damit die Deformation
der Anschlagdämpffläche bei auftreffendem Aktor,
in der Regel der freien Stirnseite einer Kolbenstange, unterstützt.
Da derselbe Sitzkörper in unterschiedliche Dosierzylinder
eingesetzt werden kann, kann die Ringnut auch konzentrisch zu der
Führungsbohrung verlaufen.
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Das
den Dosierzylinder aufnehmende Kernteil kann einstückig
mit einem Anschlussstutzen, in dem ein Austrittskanal angeordnet
ist, ausgebildet sein – in das Kernteil kann dann Ventilfeder,
Verschlussstück und mit Sitzkörper ausgestatteter
Dosierzylinder eingesetzt werden, und es gibt keine weiteren abzudichtenden
Fugen. Der Dosierzylinder stützt sich gegen eine Stirnwand
der von dem Kernteil definierten Kammer axial ab.
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Es
ist möglich, den Dosierzylinder und den Sitzkörper
dadurch noch zu verbinden, dass der Elastomerwerkstoff in eine Form
eingespritzt wird, die den Dosierzylinder und den Ventilsitz aufnimmt, und
der erkaltende Elastomerwerkstoff die beiden Teil verbindet. Bei
nur an den Sitzkörper angespritztem Elastomer kann aber
ein kleine Form kostengünstig genutzt werden, und die Werkstoff-
und Qualitätsprüfung der Teile ist einfacher.
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Es
versteht sich, dass abweichend von der rotationssymmetrischen, zylindrischen
Form der Sitzkörper und die Aufnahme auch andere, ausreichend komplementäre
Formen aufweisen können, beispielsweise prismatische oder
zykloide Formen. Es ist auch möglich, die Fixierung des
Sitzkörpers durch zusätzliche Zwischenteile an
dem Dosierzylinder vorzunehmen, beispielsweise Einlegeringe oder
dergl.
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Zweckmäßigerweise
ist der Ankerkolben des Aktors magnetisierbar ausgebildet, während
vorzugsweise eine mit dem Ankerkolben verbundene Kolbenstange nicht
magnetisierbar ausgebildet ist.
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Der
Eintrittskanal und der Austrittskanal weisen vorzugsweise den selben
Durchmesser auf, um eine möglichst gleichmäßige
Volumenströmung über die Länge der Kolbenpumpe
zu erreichen.
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Die
Kolbenstange weist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung
wenigstens eine dem Ankerkolben zugekehrte ringförmige
Schulter auf, so dass die Kolbenstange in demjenigen Abschnitt,
der dem Antriebskolben zugekehrt ist, in Stufen verjüngt
ausgebildet sein kann. Hierdurch ist es möglich, in dem dem
Ankerkolben abgekehrten Abschnitt der Kolbenstange einen anderen
Arbeitsquerschnitt vorzusehen als denjenigen, der für den
Anschluss an den Ankerkolben bestimmt ist.
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Zweckmäßigerweise
ist ein radialer Ansatz an dem Aktor und vorzugsweise an der Kolbenstange vorgesehen,
der ein Widerlager für eine den Aktor gegen eine Einlassseite
vorspannende Feder bildet. Die Feder stützt sich zweckmäßigerweise
gegen ein Führungsglied in Gestalt eines Dosierzylinders
ab, und spannt den radialen Ansatz in Richtung auf die Einlassseite
vor. Zweckmäßigerweise ist der radiale Ansatz
an eine Kolbenstange, insbesondere an einen verjüngten
Abschnitt der Kolbenstange, angeschlossen, so dass die für
die Paarung Führungsglied und Kolbenstange – und
das hierzu passende Hubvolumen bzw. der dem entsprechende Hubweg – eine
passende zugehörige Feder eingesetzt sein kann. Hierdurch
ist es möglich, der Paarung von Führungsglied
und Kolbenstange zugleich noch eine zugehörige Feder, die
die beiden Teile gegeneinander vorspannt, zuzuordnen und vorzugsweise
fest zwischen den beiden Teilen einzuspannen, wodurch eine gemeinsam
austauschbare Baueinheit mit der hieran angepassten Vorspannung
geschaffen ist.
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Die
Hubkolbenpumpe ist zweckmäßigerweise als Einspritzpumpe
ausgebildet, bei der die über den Eintrittskanal zugeführte
Flüssigkeit über den Austrittskanal abgeführt
wird. Alternativ ist es möglich, die Pumpe als Membranpumpe
auszubilden, bei der eine Membran den Pumpenraum begrenzt, und bei
der eine zu fördernde Flüssigkeit jenseits der Membran über
ein Paar Ventile angesaugt und ausgestoßen wird, während
die Pumpbewegung durch den Aktor erfolgt. Vorzugsweise ist die Pumpe
als Dosierpumpe ausgebildet, die ein bestimmtes Volumen präzise
ausstoßen kann.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden
Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher erläutert.
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1 zeigt
einen Längsschnitt durch ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer Hubkolbenpumpe.
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2 zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Sitzkörpers
des Rückschlagventils der Hubkolbenpumpe aus 1.
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3 zeigt
einen Längsschnitt einer alternativen Ausführungsform
eines Sitzkörpers für ein Rückschlagventil
für eine Hubkolbenpumpe gemäß 1.
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4 zeigt
eine Rückansicht des Sitzkörpers gemäß 3.
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5 zeigt
eine Vorderansicht des Sitzkörpers gemäß 3.
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6 zeigt
einen Längsschnitt einer weiteren alternativen Ausführungsform
eines Sitzkörpers für ein Rückschlagventil
für eine Hubkolbenpumpe gemäß 1.
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7 zeigt
einen Längsschnitt einer weiteren alternativen Ausführungsform
eines Sitzkörpers für ein Rückschlagventil
für einen gegenüber 1 modifizierte
Hubkolbenpumpe.
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8 zeigt
einen Längsschnitt einer weiteren alternativen Ausführungsform
eines Sitzkörpers für ein Rückschlagventil
für eine Hubkolbenpumpe gemäß 1.
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9 zeigt
einen Längsschnitt durch ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer Hubkolbenpumpe.
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Die
in 1 gezeigte Hubkolbenpumpe 1 ist als magnetgetriebene
Einspritzpumpe ausgebildet und umfasst ein topfförmiges
Gehäuse 32, in dem eine eingangseitige Öffnung 33 vorgesehen
ist. In dem Gehäuse 32 ist ein einen Innenraum 18,
der einen Förderraum bildet, umschließender, als
Hohlzylinder ausgebildeter, Spulenträger 27 angeordnet, der
eine Spule 2 trägt, und der Teil eines Elektromagneten
ist.
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In
die Öffnung 33 und in den Innenraum 18 ist
ein Kernflansch 7 eingesetzt, der, in einem Hohlzylinderabschnitt,
eine erste Kammer 44 begrenzt, die zumindest teilweise
von der Spule 2 umgeben ist. Der Hohlzylinderabschnitt
weist an seiner äußeren Mantelfläche
mehrere Ringkuppen 34 auf, mit denen dieser gegen eine
Innenfläche des Spulenträgers 27 klemmend
und zumindest flüssigkeitsdicht gehalten ist. An den Hohlzylinderabschnitt
des Kernflansches 7 schließt ein Eintrittskanal 6 an,
wobei ein Anschlussstutzen 6a mit dem Eintrittskanal 6 und
der Kernflansch 7 als ein gemeinsames Teil ausgebildet sind.
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An
einem dem Innenraum des Spulenträger 27 gegenüberliegenden
Ende weist der Kernflansch 7 den axial angeordneten Eintrittskanal 6 auf,
der in einen Innenraum des Kernflanschs 7 mündet.
Der Eintrittskanal 6 ist koaxial zu der ersten Kammer 44 angeordnet,
und weist einen geringeren Durchmesser als die erste Kammer 44 auf,
wobei im Übergangsbereich von Eintrittskanal 6 zu
erster Kammer 44 eine Drosselstelle 52 vorgesehen
ist, die gegenüber dem Durchmesser des Eintrittskanals 6 nochmals
verkleinert ist. Der Übergang der Drosselstelle 52 zu
der ersten Kammer 44 definiert einen Nullabschluss 13,
der den Förderraum eingangseitig begrenzt. Es ist möglich,
diesen Nullabschluss 13 mit einem Aktor der Magnetpumpe
zu verschließen, so dass eine metallische Dichtung gebildet
ist.
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In
dem Eintrittskanal 6 ist in einem Abstand zu der Drosselstelle 52 ein
Filter 14 angeordnet, der von außen zugänglich
ist und bei Bedarf ausgetauscht werden kann. Der Filter 14 ist
zylinderförmig ausgebildet und weist an einer der Eingangsöffnung des
Eintrittskanals 6 gegenüberliegenden Stirnseite eine
Verjüngung auf.
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Von
der dem Kernflansch 7 gegenüberliegenden Seite
ist in den Spulenträger 27 ein Kernteil 11 eingesetzt,
das ebenfalls mit nach Außen weisenden Ringkuppen 34 gegen
die Innenfläche des Spulenträgers 27 klemmend
und zumindest flüssigkeitsdicht gehalten ist. Das Kernteil 11 weist
eine zweite zylindrische Kammer 45 auf, die teilweise noch
von der Spule 2 umgeben ist, und die in Richtung des Kernflansches 7 ein
innenseitiges offenes Ende aufweist, das sich zu einem trichterförmigen
Stirnrand erweitert. An ihrem dem innenseitigen Ende abgekehrten
Ende weist die zweite Kammer eine Ringstufe 40 auf, gegen
die sich weiter unten noch im Einzelnen zu erläuternde
Teile abstützen, sowie im weiteren Verlauf zwei verjüngte
Abschnitte 41 und 42, von denen der äußerste 41 unter
Bildung einer weiteren ringförmigen Schulter 28 in
einen Austrittskanal 12 einmündet. Der Austrittskanal 12 ist
in demselben Kernteil 11 ausgebildet, so dass der Anschlusstutzen 12a mit
dem Austrittskanal 12 und das Kernteil 11 ein einstückiges
Bauteil bilden. Der Austrittskanal 12 weist einen geringeren
Durchmesser als die zweite Kammer 45 und denselben Durchmesser
wie der Eintrittskanal 6 auf.
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Der
Kernflansch 7 und das Kernteil 11 sind jeweils
rotationssymmetrisch ausgebildet, was ihre Herstellung vereinfacht,
und sind im Wesentlichen hohlzylindrisch geformt. Jeweils einstückig
mit dem Kernflansch 7 bzw. dem Kernteil 11 ist
jeweils ein Anschlussstutzen 6a für den Eintrittskanal 6 bzw. 12a für
den Austrittskanal 12 gebildet.
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Der
Kernflansch 7 und das Kernteil 11 schließen
axial einen Förderraum 18 ein, der mit dem Eintrittskanal 6 und
dem Austrittskanal 12 in Verbindung steht. In dem Förderraum 18 ist
ein Aktor eingesetzt, der bei bestromter Spule 2 auf Grund
des Magnetfeldes axial in Richtung auf das Kernteil 11 verlagert wird.
Hierzu umfasst der Aktor einen magnetisierbaren Anker oder Ankerkolben 4,
der mit einer Kolbenstange 5 über eine zentrale
Verschraubung 43 verstellbar verbunden ist, so dass durch
Verdrehen der beiden Teile 4, 5 relativ zueinander
um ihre gemeinsame Achse deren axialer Abstand sich einstellen lässt.
Die erste Kammer 44 des Kernflansches 7 führt den
Ankerkolben 4 axial, wobei der Ankerkolben 4 durch
eine als Schraubenfeder ausgebildete Feder 15 in Richtung
auf den Eintrittskanal 6 vorgespannt ist. Ein Kragenabschnitt 53 des
Ankerkolbens 4, der über die Mantelfläche
der ersten Kammer 44 vorsteht, bildet einen Endanschlag
für den Verlagerungsweg auf Grund der Kraft der Feder 15.
Ausgehend von dem Kragenabschnitt 53 weist der Ankerkolbens 4 einen
an den trichterförmigen Stirnrand des Kernteils 11 angepassten
Ringkonusabschnitt 19 auf. Die Feder 15 stützt
sich gegen einen von dem Ringkonusabschnitt 19 umgebenen
Widerlagerabschnitt 48 des Ankerkolbens 4 ab und
wird durch die Kolbenstange 5 axial durchsetzt. Es versteht
sich, dass die Feder 15 sich auch gegen einen entsprechenden
Widerlagerabschnitt der mit dem Ankerkolben 4 verbundenen
Kolbenstange 7 abstützen kann, um den Ankerkolben 4 in
Richtung auf den Eintrittskanal 6 vorzuspannen.
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Gegen
die weitere ringförmige Schulter 28 der zweiten
Kammer 45 stützt sich eine als Schraubenfeder
ausgebildete Ventilfeder 26 ab, die ein als Kugel ausgebildetes
Verschlussstück 10 in Richtung auf einen noch
im Einzelnen zu erläuternden Ventilsitz 8 eines
Sitzkörpers 9 vorspannt. Der Sitzkörper 9 ist
mit seinem der Kugel 10 zugekehrten Ventilsitz 8 in
die zweite Kammer 45 eingesetzt, wobei sich gegen seine
Rückseite ein ebenfalls in die zweite Kammer 45 eingesetzter
Dosierzylinder 21 abstützt. Der Dosierzylinder 21 weist
einen ersten, außenseitigen Außenflansch 29 mit
einer Stirnfläche 49 und einen zweiten, innenseitigen
Außenflansch 22 auf, beide mit einem radialen
Mantelumfang 54, die sich gegen eine Innenwandung der zweiten
Kammer 45 des Kernteils 11 abstützen.
Es ist möglich, die beiden Außenflansche 22, 29 gegen
die Kammer zu verstemmen, vorliegend erfolgt die axiale Festlegung
des Dosierzylinders 21 aber durch das dem Anker gegenüberliegende
Ende der Feder 15, die über den Dosierzylinder 21 auch
den Sitzkörper 9 festlegt. Hierdurch können
diese beiden Teile ohne Übermaß gefertigt und
leicht in die Kammer 45 eingesetzt werden.
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Der
Dosierzylinder 21 weist eine durchgehende Führungsbohrung 46 auf,
die auch die beiden Außenflansche 22, 29 durchsetzt.
Zwischen dem ersten Außenflansch 29 und dem zweiten
Außenflansch 22 sind zwei radial zu der Führungsbohrung 46 verlaufende
Bohrungen 23 einander gegenüberliegend vorgesehen,
die eine Fluidverbindung zwischen der Führungsbohrung 46 und
einem Ringraum 47, der zwischen den Außenflanschen 22, 29 in
der Kammer 45 vorgesehen ist, schaffen. Die Führungsbohrung 46 ist
zur Aufnahme und axialen Führung des dem Ankerkolben 4 abgekehrten
freien Endes der Kolbenstange 5 bestimmt. Hierbei ist das
freie Ende der Kolbenstange 5 bei unbestromter Spule 2 etwa
so angeordnet, dass zumindest ein Teil der radialen Bohrungen 23 freigegeben
ist.
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Wird
die Spule 2 bestromt, führt der Ankerkolben 4 mit
der Kolbenstange 5 einen Arbeitshub in Richtung auf den
Sitzkörper 9 aus, und das Hubvolumen, das zwischen
den radialen Bohrungen 23 und der Stirnfläche 49 in
der Führungsbohrung 46 enthalten ist, wird ausgestoßen.
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Man
erkennt, dass es möglich ist, verschiedene Dosierzylinder
mit unterschiedlichem Durchmesser der Führungsbohrung 46 und/oder
unterschiedlicher Positionierung der radialen Bohrungen 23,
aber mit denselben Abmessungen der Außenflansche 22, 29 bereitzustellen,
die alle in die Kammer 45 des Kernteils 11 eingesetzt
werden können. Hierbei ist lediglich die Kolbenstange 5 an
die geänderten Abmessungen des jeweiligen Dosierzylinders 21 anzupassen,
wobei eine Anpassung des Hubwegs des Aktors 4, 5 durch
eine entsprechende Anpassung der Zahl der Windungen der Spule 2 erfolgen
kann. Damit kann die Hubkolbenpumpe 1 mit einer Mehrzahl
verschiedener Paarungen von Dosierzylindern und Kolbenstangen und
bei im Übrigen unverändertem Aufbau der Hubkolbenpumpe 1 kombiniert
werden, wodurch ein kostengünstiger und leicht zu montierender
Baukasten von Hubkolbenpumpen verschiedener Leistung geschaffen
ist. Es versteht sich, dass die Kolbenstange zwischen ihrer – im Durchmesser
unveränderten – Verschraubung und ihrem freien
Ende dann eine oder mehrere Stufen aufweisen wird, um mit dem Maß der
Führungsbohrung 46 überein zu stimmen.
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Die
Kolbenstange 5 steht an einem dem Eintrittskanal 6 zugekehrten
und dem Dosierzylinder 21 abgekehrten Ende mit einem Fortsatz 20 über
das Ende des Ankerkolbens 4 vor, wobei an einem Hals des
Fortsatzes 20 ein aus einem Elastomerwerkstoff hergestellter
O-Ring 31 angeordnet ist. Der Fortsatz 20 dringt
bei von der Feder 15 verlagertem Ankerkolben 4 in
die Drosselstelle 52 ein, und verschließt diese
fluiddicht, während der O-Ring 31 eine Dämpfung sicherstellt.
Es ist möglich, den Fortsatz 20 an dem Ankerkolben 4 selbst
oder an einem von der Kolbenstange 5 getrennten Stangenabschnitt
vorzusehen, so dass die Kolbenstange 5 ohne Veränderung
des Fortsatzes 20 axial zur Einstellung ihres Abstandes zu
dem Ankerkolben 4 verdreht oder ganz ausgetauscht werden
kann.
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Der
Sitzkörper 9, der in 2 vergrößert
dargestellt ist, ist als Stahlteil ausgebildet und weist eine im
Wesentlichen zylindrische Gestalt auf, die von einem zentralen Kanal 24 durchsetzt
wird. Der dem Verschlussstück 10 zugekehrte Ventilsitz 8 weist
eine nahezu halbkugelige, entspechend einem Kugelsegment oder einer
Kugelpfanne an die Kontur des als Kugel ausgebildeten Verschlussstücks 10 angepasste
Ausnehmung 25 auf, in deren Mitte der Kanal 24 einmündet.
Das der Ausnehmung 25 abgekehrte Ende des Kanals 24 mündet
in einer in einer Anschlagdämpffläche 16 des
Sitzkörpers 9 vorgesehenen Bohrung 50.
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Die
Ausnehmung 25 definiert mit dem als Kugel 10 ausgebildeten
Verschlussstück nicht nur einen linienmäßigen
Kontakt, sondern darüber hinaus eine flächige,
vorliegend streifenförmige Berührung, mit anderen
Worten: Statt einer punktbreiten Linie erfolgt die Berührung
entlang eines beiderseits einer Linie verbreiterten Bereichs, der
einen Streifen definiert. Dieser Streifen ist durch zwei geschlossene,
voneinander beabstandete Linien über der Oberfläche
der Kugel 10 begrenzt, mit dem ein entsprechender Streifen
auf der Oberfläche der Ausnehmung 25 korrespondiert.
Man erkennt, dass die Kugel 10 gleichwohl einen axialen
Abstand zur Mündung des Kanals 24 aufweist. Die
Ausnehmung 25 weist eine Krümmungskurve passend
zu einer Krümmung des Verschlussstücks 10 auf,
wobei die gegen die Ringsstufe 28 abgestützte
Ventilfeder 26 das Verschlussstück 10 in
Richtung auf die Ausnehmung 25 drückt.
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Die
Anschlagdämpffläche 16 ist in einer von einem
Ringbereich 37 des Sitzkörpers 9 umschlossenen
zylindrischen Vertiefung 59 an der Ausnehmung 25 gegenüberliegenden
Stirnfläche des Sitzkörpers 9 vorgesehen.
Die Vertiefung 59 hält den die Anschlagdämpffläche 16 bildenden
Elastomerkörper 17 axial und radial, wobei die
einander zugekehrten Seiten verklebt oder durch andere Mittel gegenseitig
fixiert sein können. Man erkennt, dass der Durchmesser
des Elastomerkörpers 17 größer
ist als die Führungsbohrung 46, so dass die Anschlagdämpffläche 16 zusätzlich
von den der Stirnseite 49 des außenseitigen Außenflanschs 29 randseitig
bedeckt ist. Die Stirnseite 49 stützt sich über dies
auf dem äußeren, den Elastomerkörper 17 umschließenden
und nicht nachgiebigen Ringbereich 37 des Sitzkörpers 9 ab. Die
von der Führungsbohrung 46 freigegebene Anschlagdämpffläche 16 ist
damit sicher und zuverlässig gehalten, und muss nicht separat
in die Führungsbohrung 46 eingesetzt werden.
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Eine
ringförmige Nut 38 ist in einer Mantelfläche
des Sitzkörpers 9 vorgesehen, in der ein Dichtring 39 eingesetzt
ist. Der Dichtring 39 dichtet den Sitzkörper 9 gegen
die Innenwandung der Führunsbohrung 46 fluiddicht
ab.
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Die
Hubkolbenpumpe funktioniert nun wie folgt:
Bei einer Bestromung
des Elektromagneten über die Spule 2 wird der
Ankerkolben 4 in Richtung des Kernteils 11 angezogen
und die Feder 15 gespannt. Dabei bewegt sich die Kolbenstange 5 mit
dem Ankerkolben 4 in Richtung des Austrittskanals 12 und
verdrängt nach einem Überstreichen der radialen
Bohrungen 23 die zu fördernde Flüssigkeit
durch das Rückschlagventil 9, 10 in den
Austrittskanal 12. Wird die Bestromung der Spule 2 beendet,
drückt die Feder 15 den Aktor aus Ankerkolben 4 und
Kolbenstange 5 in seine Ausgangsposition zurück,
und der O-Ring 31 verschließt die Drosselstelle 52.
Das ausgestoßene Hubvolumen strömt während
des Hubes aus dem Eintrittskanal 12 nach.
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3 bis 5 zeigen
eine bevorzugte alternative Ausführungsform eines Sitzkörpers 209, der
in der Hubkolbenpumpe 1 aus 1 statt
des dortigen Sitzkörpers 9 eingesetzt werden kann.
Dieselben bzw. die um 200 inkrementierten Bezugszeichen
zeigen dieselben oder strukturell vergleichbare Elemente wie der
Sitzkörper 9 aus 1 und 2.
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Der
Sitzkörper 209 umfasst einen im Wesentlichen zylinderförmigen
Grundkörper 260 aus Stahl, der an einer Stirnfläche
einen trichterförmigen Ventilsitz 208 aufweist.
Der Ventilsitz 208 ist im Wesentlichen kegelig ausgebildet
und verkleinert seinen Innendurchmesser von der Stirnfläche
zu einem zentralen Kanal 224.
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Der
Ventilsitz 208 weist an einem einem Verschlussstück 10 zugekehrten,
für dessen Kontaktierung bestimmten Flächenbereich
einen Einlegebereich 261 aus einem Elatomer auf, der die
Gestalt eines abgestumpften Hohlkegels aufweist, und mit seinem
Innendurchmesser mit dem Innendurchmesser des Ventilsitzes 208 fluchtet.
Der Einlegebereich 261 ist an seiner Innenseite von dem
metallischen Ventilsitz 208 begrenzt, während
er an seiner Außenseite in einen Stirnbereich 270 aus
demselben Elastomer übergeht. Der Stirnbereich 270 ist,
wie in 5 zu erkennen, von vier noppenförmigen
metallischen Fortsätzen 264 in Gestalt abgerundeter
Ringsegmente des Grundkörpers 260 durchsetzt,
die das Elastomer stabilisieren und gegen Verzug sichern.
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Der
Stirnbereich 270 geht über in einen Mantelbereich 263 aus
demselben Elastomer, der den Grundkörper 260 radial
umschließt. Der Mantelbereich 263 weist an seinem äußeren
Umfang eine Mehrzahl vorspringender abgerundeter Rippen 271 auf,
die eine Abdichtung und einen zuverlässigen Halt in einer
entsprechenden Kammer begünstigen. In einem stirnseitigen
umlaufenden Bereich ist der Mantelbereich 263 mit einer
rückspringenden Stufe 274 gestaltet, die das Einsetzen
in eine Kammer erleichtert.
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Die
Durchgangsbohrung 224 mündet in einer trichterförmigen
Erweiterung 262, deren Durchmesser in Richtung entgegen
dem Ventilsitz 208 zunimmt, und die in eine Bohrung 250 in
einem Anschlagdämpfbereich 217 aus dem Elastomer
mündet. Der Anschlagdämpfbereich 217 definiert
eine Anschlagdämpffläche 216, die insbesondere
den inneren Ring 217a und einen äußeren
Ringbereich 217b des Anschlagdämpfbereichs 217 umfasst.
Wie insbesondere in 4 zu erkennen, wird der äußere Ringbereich 217b von
sechs metallischen Vorsprüngen 272 des Grundkörpers 260 durchsetzt,
die als abgerundete streifenförmige Kreissegmente vortreten
und die den Anschlagdämpfbereich 217 stabilisieren
und zugleich einen Endanschlag definieren, auf dem z. B. auch ein
Dosierzylinder definiert abgestützt werden kann. Es ist
möglich, die Vorsprünge 272 auch partiell
mit Elastomermaterial zu bedecken. Der innere Ring 217a und
der äußere Ringbereich 217b sind durch
eine in dem Elastomermaterial vorgesehene Ringnut 273 getrennt,
die das Deformationsvermögen der Anschlagdämpffläche 216 und
damit die Dämpfung bei auftreffender Kolbenstange verbessert.
In seinem äußeren Randbereich weist der Anschlagdämpfbereich 217 einen
Vorsprung 275 auf, der in der Art einer Dichtlippe wirkt.
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Der
Elastomerwerkstoff ist an den Grundkörper 260 angespritzt.
Es ist möglich, die entsprechenden Elastomerbereiche auch
anzuvulkanisieren.
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6 zeigt
eine weitere bevorzugte alternative Ausführungsform eines
Sitzkörpers 309, der in der Hubkolbenpumpe 1 aus 1 statt
des dortigen Sitzkörpers 9 eingesetzt werden kann.
Dieselben oder die gegenüber der vorhergehenden Ausführungsform
um 100 inkrementierten Bezugszeichen zeigen dieselben oder
strukturell vergleichbare Elemente wie in 3 bis 5.
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Der
Sitzkörper 309 umfasst einen annähernd zylinderförmigen
Grundkörper 360 aus Stahl mit einem kegeligen
Ventilsitz 308, der an einer Stirnfläche des Grundkörpers 360 angeordnet
ist und dessen Durchmesser in Richtung einer Durchgangsbohrung 324 abnimmt.
An die Durchgangsbohrung 324 schließt eine trichterförmige
Einsenkung 362 an, die in eine Bohrung 350 einer
Anschlagdämpffläche 316 mündet.
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Der
Grundkörper 360 weist an seiner Mantelfläche 360a mehrere
rillenförmige Umfangsnuten oder Einschnitte 376 auf,
die einen annähernd dreieckigen Querschnitt aufweisen.
Ferner weist der Grundkörper 360 an seiner dem
Ventilsitz 308 abgekehrten Stirnseite 360b einen
ringförmigen äußeren Vorsprung 377 auf.
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Die
Mantelfläche 360a und die Stirnseite 360b des
Grundkörpers 360 sind mit einer Ummantelung 363 aus
einem Elastomerwerkstoff versehen, die an den Grundkörper 360 anvulkanisiert
ist. Es ist aber auch möglich, den Elastomerwerkstoff anzuspritzen.
An der Kontaktfläche mit der Mantelfläche 360a dringt in
die Einschnitte 376 Elastomermaterial in Gestalt komplementärer
Flanken 378 ein, was die Anhaftung durch Formschluss verbessert.
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Die
Ummantelung der Mantelfläche 360a schafft eine
annähernd zylindrische Außenkontur, die zwei radial
nach außen vorspringende, abgerundete Dichtwülste 373 bildet.
Die Dichtwülste 373 verbessern den Halt und die
Abdichtung in einer entsprechenden den Sitzkörper 309 aufnehmenden
Kammer. In einem stirnseitigen umlaufenden Bereich ist die Ummantelung 363 mit
einer leicht konischen Stufe 374 gestaltet, die das Einsetzen
in eine Kammer erleichtert. Hierzu ist der Umfang des Grundkörpers 360 an
seiner Stirnseite mit einem einwärts gerichteten ringförmigen
Einschnitt 379 ausgebildet. Die Stufe 374 steht
axial leicht über die ventilsitzseitige Stirnfläche
des Grundkörpers 360 vor und definiert so einen
Dämpf- und Dichtabschnitt.
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Die
Stirnfläche 360b wird durch einen Elastomerbereich 317 der
Ummantelung 363 gebildet, deren freies Ende eine ebene
Anschlagdämpffläche 316 definiert. In
dem Elastomerbereich 317 ist auch der ringförmige äußere
Vorsprung 377 des Grundkörpers 360 umschlossen.
Die Anschlagdämpffläche 316 umgibt ringförmig
die Bohrung 350.
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7 zeigt
eine weitere bevorzugte alternative Ausführungsform eines
Sitzkörpers 409, der in der Hubkolbenpumpe 1 aus 1 statt
des dortigen Sitzkörpers 9 eingesetzt werden kann.
Dieselben oder die gegenüber der Ausführungsform
gemäß 3 bis 5 um 200 inkrementierten
Bezugszeichen zeigen dieselben oder strukturell vergleichbare Elemente
wie in 3 bis 5.
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In
der Darstellung gemäß 7 ist der
Sitzkörper 409 in einer vergrößert
dargestellten Einbausituation in einem mit einem Auslassstutzen 12a einstückig
hergestellten Kernteil 11 einer Hubkolbenpumpe 1' dargestellt,
das im übrigen mit der Hubkolbenpumpe 1 gemäß 1 baugleich
ist. Man erkennt, dass bei der Hubkolbenpumpe 1' der Dosierzylinder 21' mit
seinem außenseitigen Außenflansch 29' mit
seinem radialen Mantelumfang 54' radial an der zweiten
Kammer 45 des Kernteils 11 abgestützt ist,
wobei der Außenflansch 29' sich axial nach außen,
also in Richtung des Austrittskanals 12, in der Art eines
Hohlzylinders 29a erweitert. Der Hohlzylinder 29a umschließt
eine innenseitige Ringstufe 49a der Stirnseite des Dosierzylinders 21',
und weist selbst eine ringförmige Stirnseite 49b auf,
die sich gegen einen als Ringfläche ausgebildeten Grund 58' der
in dem Kernteil 11 gebildeten zweiten Kammer 45 abstützt.
Der Grund 58' umschließt einen sich stufenweise
im Querschnitt verkleinerndern Durchlassbereich 57, der
eine trichterförmige Stufe 57a aufweist, und an
einer ringförmigen Schulter 28 in den Austrittskanal 12 einmündet.
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Gegen
die Ringschulter 28 stützt sich eine als Schraubenfeder
ausgebildete Ventilfeder 26 einenends ab, die anderenends
das als Kugel 10 ausgebildete Verschlussstück
in Richtung auf den Sitzkörper 409 vorspannt.
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Man
erkennt, dass die gezeigte Abwandlung es ermöglicht, dass
der Dosierzylinder 29' sich mit der Stirnseite des Hohlzylinders 29a gegen
den Grund 58' und die Mantelfläche der zweiten
zylindrischen Kammer 45 abstützt. Der Sitzkörper 409 ist
in der von dem Hohlzylinder 29a umschlossenen, in dem Dosierzylinder 29' gebildeten
Aufnahme eingesetzt. Der Sitzkörper 409 ist größer
ausgebildet als der Kanalquerschnitt zum Austrittskanal 12,
der von dem Grund 58' umschlossen ist, so dass der Sitzkörper 409 zwischen
dem Grund 58' und Ringstufe 49a klemmend gehalten
ist. Hierdurch ist eine günstige Ausgestaltung geschaffen,
bei der der Sitzkörper 409 stirnseitig und umfangsmäßig
in dem Dosierzylinder 29' aufgenommen ist.
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Der
Sitzkörper 409 umfasst einen annähernd zylindrischen
Grundkörper 460 aus Stahl und eine Ummantelung 463 aus
einem Elastomerwerkstoff, die wahlweise angespritzt und/oder aufvulkanisiert ist.
Der Sitzkörper 409 umfasst einen der Kugel 10 zugekehrten
kegeligen Ventilsitz 408, der an einer Stirnfläche
des Sitzkörpers 409 angeordnet ist und dessen
Durchmesser in Richtung einer Durchgangsbohrung 424 abnimmt.
Die Durchgangsbohrung 424 geht in eine Bohrung 450 eines
Elastomerbereich 417 über, dessen dem Ventilsitz 408 abgekehrte
Seite eine ebene Anschlagdämpffläche 416 definiert.
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Man
erkennt, dass der Sitzkörper 409 im Bereich des
Ventilsitzes 408 an der Kegelfläche des Grundkörpers 460 mit
einem umlaufenden Belag 461 des Elastomermaterials der
Ummantelung 463 ausgestattet ist, die eine flächenförmige
Berührung mit der Kugel 10 durch leichtes Nachgeben
im Bereich des Kontaktes ermöglicht und so eine verbesserte Dichtfunktion
auch gegen den Durchtritt von Gas, erst recht von Flüssigkeiten
schafft. Der Belag 461 reicht bis fast zu der Durchgangsbohrung 424 hin, wobei
eine zentrale scheibenförmige Ausnehmung 461a von
dem innenseitigen Rand des Belags 461 umschlossen wird,
in deren Mitte dann unter Bildung einer Stufe die Durchgangsbohrung 424 abgeht.
Der innenseitige Rand ist hierbei konzentrisch zu der Durchgangsbohrung 424 ausgebildet.
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Der
Belag 461 geht über in einen Stirnbereich 470 aus
demselben Elastomer, der im Wesentlichen um die äußerste
ringförmige Kante 479 des Grundkörpers 460 herumgeht,
und dort dicker ausgebildet ist. Hierbei ist die Ummantelung im
Bereich der äußersten ringförmigen Kante 479 in
der Art eines Vorsprungs 475 ausgebildet, der nahe dem
Rand des Kanalquerschnitts zum Austrittskanal 12, der von dem
Grund 58' umschlossen ist, und der in der Art einer Dichtlippe
wirkt, und bei Spannen des Dosierzylinders 21' gegen den
Grund 58' gedrückt wird und sich – anders
als in der Zeichnung angedeutet – deformiert und damit
vorteilhaft zugleich den Dosierzylinder 21' und die zweite
Kammer 45 gegen den Austrittskanal 12 abdichtet.
Man erkennt, dass die äußerste ringförmige
Kante 479 im Querschnitt nicht ganz zu einer Spitze zuläuft.
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Der
Stirnbereich 470 geht über in einen die im Wesentlichen
plane Mantelfläche 460a des Grundkörpers 460 bedeckenden
Elastomermantel, an dem außenseitig vier vorspringende
umlaufende abgerundete Rippen 471 vorgesehen sind, die
einen zuverlässigen Halt in dem Hohlzylinder 29a sicher stellen,
dem gegenüber der Sitzkörper 409 ein
leichtes Übermaß aufweist. Durch Deformation der
Rippen 471 wird der Sitzkörper 409 kraftschlüssig
in den Hohlzylinder 29a des Dosierzylinders 21' eingesetzt, und
kann mit diesem gemeinsam aus Richtung des Förderraums 18 in
die zweite Kammer 45 ein gesetzt werden, nachdem zunächst
die Feder 26 und die Kugel 10 eingeführt
wurden, wobei vor dem Einbau noch der Vorsprung 475 über
die Stirnseite 49b vorsteht. Man erkennt, dass keine weitere
Dichtung erforderlich ist, um den Förderraum 18 gegen
den Austrittskanal 12 abzudichten, und damit ein extrem
einfacher, kostengünstiger und zuverlässiger Aufbau geschaffen
ist.
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Der
umlaufende Elastomermantel des Sitzkörpers 409 geht über
in den dem Ventilsitz 408 abgekehrten Elastomerbereich,
der einen Anschlagdämpfbereich 417 für
die Kolbenstange 5 bildet, wobei an dessen radialem Umfang
in einem Endabschnitt des Elastomermantels eine rückspringende
Stufe 274 oder Fase beim Herstellen ausgebildet ist, die
das Einführen in den Hohlzylinder 29a erleichtert.
Der Anschlagdämpfbereich 417 umfasst einen inneren
Ring 417a und einen äußeren Ringbereich 417b,
die von einer Ringnut 473 voneinander beabstandet sind.
Die Ringnut 473 ist zumindest annähernd mit der
Führungsbohrung 46 des Dosierzylinders 21' ausgefluchtet,
so dass der äußere Ringbereich 417b im
Wesentlichen mit der innenseitigen Ringstufe 49a der Stirnseite
des Dosierzylinders 21' in Berührung steht, während
der innere Ring 417a im Wesentlichen denselben Querschnitt
wie die freie Stirnseite der Kolbenstange 5 aufweist, und
ein Auftreffen der Kolbenstange 5 insbesondere unterstützt durch
die Ringnut 473 unter leichter elastischer Deformation
dämpft. Man erkennt, dass die zentrale Ausnehmung oder
Bohrung 450 leich konisch zum Förderraum zunehmend
und radial etwas größer dimensioniert ist als
die Durchgangsbohrung 424 in dem Grundkörper 460.
Damit ist sichergestellt, dass bei der Aufschlagdämpfung
deformiertes Elastomermaterial den Durchlass nicht verengt.
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Da
der Sitzkörper 409 gemäß 7 in
den Dosierzylinder 21' eingesetzt wird, weist er einen kleineren
Durchmesser als die anderen Ausführungsbeispiele von Sitzkörpern
auf. Es versteht sich, dass diese im Falle einer solchen Anwendung
entsprechend in ihrer Gestaltung angepasst werden können.
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Es
versteht sich, dass der Sitzkörper 409 auch noppenförmige
metallische Fortsätze oder Vorsprünge des Grundkörpers 460 aufweisen
kann, wie sie unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel gemäß 3 bis 5 mit
den Bezugszeichen 264 und 272 beschrieben worden
sind. In soweit wird auf die diesbezügliche Beschreibung
Bezug genommen.
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Man
erkennt, dass ein besonderer Vorzug der Ausführungsform
gemäß 7 in dem kurzen erforderlichen
Bauraum besteht, da die Kugel 10 sogar in inen von dem
Hohlzylinder 29a des Dosierzylinders 21' und damit
in die zweite Kammer 45 eindringt.
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8 zeigt
eine weitere bevorzugte alternative Ausführungsform eines
Sitzkörpers 509, der in der Hubkolbenpumpe 1 aus 1 statt
des dortigen Sitzkörpers 9 eingesetzt werden kann.
Dieselben oder die gegenüber der Ausführungsform
gemäß 2 um 500 inkrementierten
Bezugszeichen zeigen dieselben oder strukturell vergleichbare Elemente
wie in 1 und 2.
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Der
Unterschied zu dem Sitzkörper 9 aus 2 besteht
in der anderen Gestaltung des Ventilsitzes 508 und des
Grundkörpers 560, während Ventilfeder 26,
Kugel 10, zentraler Kanal 24 und der die Anschlagdämpffläche 16 bildende
Elastomerkörper 17 entsprechend 2 aufgebaut
sind. Man erkennt, dass der Elastomerkörper 17 eine – in 2 nicht
gezeigte, aber vorhandene – Ringnut 73 umfasst,
die in etwa mit dem Durchmesser der Führungsbohrung 46 übereinstimmt,
womit die zu 7 genannten Vorzüge
erreicht werden.
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Der
Ventilsitz 508 bildet einen definierten Sitz für
die Kugel 10 dadurch, dass derjenige ringförmige Bereich,
mit dem die Kugel 10 in Anlage kommt, nicht kegelförmig
ausgebildet ist, sondern in Richtung auf den Kanal 24 degressiv
abnimmt und in Richtung auf die Stirnsteite des Sitzkörpers 509 progressiv
abnimmt. Dadurch weist der ringförmige Ventilsitz 508 im
Querschnitt einen etwa S-förmigen Verlauf auf, wobei die
Berührungslinie 590 mit der Kugel 10 etwa in
Höhe des Scheitels des konvexen oberen Bogens der S-Form
angeordnet ist, in dem die Tangente an dem Scheitel zumindest annähernd
einen Winkel von ca. 65° Kegelöffnungswinkel annimmt.
Durch diese Anordnung ist insbesondere sicher gestellt, dass die Ventilfeder 26 die
Kugel 10 in besonders satt gegen den Ventilsitz 508 drückt,
und hierdurch insbesondere ein Rückschlagen von Gas, beispielsweise
Auspuffgas, unterbunden ist.
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9 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenpumpe 101,
die ebenfalls als magnetgetriebene Einspritzpumpe ausgebildet ist.
Dieselben oder strukturell vergleichbare Teile wie die Hubkolbenpumpe 1 aus 1 sind
mit denselben oder gegenüber 1 um 100 inkrementierten
Bezugszeichen bezeichnet, insoweit wird auf die vorstehende Beschreibung
verwiesen.
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Wie
die Hubkolbenpumpe 1 aus 1 umfasst
die Hubkolbenpumpe 101 einen elektromagnetischen Antrieb
mit einer auf einem Spulenträger 27 angeordneten
Spule 2, die einen Förderraum 18 radial
umschließt. Eingangseitig ist der Förderraum 18 durch
einen Kernflansch 107 verschlossen, der einstückig
mit einem Ansschlussstutzen 6a mit integriertem Eintrittskanal 6 ausgebildet
ist. Auf der dem Kernflansch 107 gegenüberliegenden
Seite ist ein Kernteil 111 vorgesehen, in dem an einem
der Förderraum 18 abgekehrten Ende ein zweiten
Anschlussstutzen 12a mit einem Austrittskanal 12 angeschlossen
und über eine Dichtung 112a abgedichtet ist. In
dem Kernteil 111 ist ein Dosierzylinder 121 angeordnet,
der eine Führungsbohrung 46 aufweist, die durch
radiale Bohrungen 23 mit einem Ringraum 47 verbunden
ist. In einer ersten Kammer 144 des Kernflanschs 107 ist
ein Ankerkolben 104 eingesetzt, an den über eine
Verschraubung eine Kolbenstange 105 angeschlossen ist,
deren freies Ende 105a in der Führungsbohrung 46 axial
verlagerbar ist.
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An
einer dem Eintrittskanal 6 zugekehrten Stirnfläche
weist der Ankerkolben 104 einen Fortsatz 20 auf,
wobei der Fortsatz 20 einen Hals aufweist, an dem der O-Ring 31 angeordnet
ist, der den Zugang zu dem Eintrittskanal 6 verschließen
kann. Es ist zu bemerken, dass in 9 diese
Stirnfläche des Ankerkolbens 104 von der Stirnwand
des Kernflanschs 107 noch beabstandet ist. An einer dem
Fortsatz 20 gegenüberliegenden Stirnseite weist
der Ankerkolben 104 einen Ringkonusabschnitt 19 auf,
der seinen Außendurchmesser in Richtung auf das Kernteil 111 verkleinert.
Der Ringkonusabschnitt 19 begrenzt einen Kragenabschnitt 53,
und umschließt einen stirnseitigen Grund 148 des
Ankerkolbens 104.
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In
der Innenwandung des Kernflanschs 107 ist eine Buchse oder
Gleithülse 180 eingesetzt, die vorliegend aus
Polytetrafluorehtylen (PTFE), auch als Teflon bekannt, ausgebildet
ist. Der Ankerkolben 104 ist gegenüber der von
der Gleithülse 180 axial verschieblich, wobei
die günstigen Lagermaterialeigenschaften der Gleithülse 180 einen
geringen Reibungsbeiwert aufweisen. Der Kontakt zwischen der Umfangsfläche
des Ankerkolben 104 und der Gleithülse 180 ist
dichtend, das heißt die durch den Eintrittskanal 6 zugeführte
Flüssigkeit umströmt nicht den Ankerkolben 104.
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In
dem Ankerkolben 104 ist ein den Ankerkoben 104 durchsetzender,
von einer Hauptachse des Ankerkolbens 104 beabstandeter
Verbindungskanal 181 ausgespart. Durch den Verbindungskanal 181 gelangt
die durch den Eintrittskanal 6 zugeführte Flüssigkeit
in den Förderraum 18. Es ist möglich, mehrere
Verbindungskanäle 181 in dem Ankerkolben 104 auszusparen,
bevorzugt ist jedoch ein Verbindungskanal 181, der dann
auch einen vergleichsweise großen Querschnitt aufweist,
in dem sich anders als bei umfangsmäßig über
einen recht kleinen Spalt umströmten Ankerkolben 104 auch
keine kleinen und kleinsten Partikel festsetzen können.
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Im
Mittelbereich des stirnseitigen Grundes 148 des Ankerkolbens 104 weist
dieser eine mit Innengewinde 182 versehene Sacklochbohrung 183 auf,
in die ein endseitiger Gewindeabschnitt 184 der Kolbenstange 105 eingeschraubt
werden kann. Je nach Einschraubtiefe des Gewindeabschnitts 184 in dem
Innengewinde 182 verändert sich der axiale Abstand
der Kolbenstange 105 zu dem Ankerkolbens 104,
und damit auch die Lage des freien, in der Führungsbohrung 46 angeordneten
Endes 105a der Kolbenstange 105. Man erkennt,
dass der an die Führungsbohrung 46 angepasste
Querschnitt der Kolbenstange 105 außerhalb der
Führungsbohrung 46 radiale Stufen 105b, 105c aufweist,
in denen sich der Querschnitt verkleinert, wodurch auch eine radialer stufenförmiger
Stirnbereich dem Ankerkolben 104 zugekehrt ist. Der Gewindeabschnitt 184 ist
in der Verlängerung der letzten Stufe 105c geformt,
und kann auch denselben Außendruchmesser aufweisen.
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Im
Bereich der letzten Stufe 105c ist an die Kolbenstange 5 ein
radialer Ansatz 186 angeschlossen, gegen den sich ein erstes
Ende der Feder 15 abstützt, während das
anderes Ende der Feder 15 sich gegen den Dosierzylinder 121 abstützt
und so den Aktor 104, 105 in Richtung auf den
Eintrittskanal 6 vorspannt. Der Ansatz 186 kann,
wenn das Gewinde 184 sich über die gesamte Länge
der Stufe 105c erstreckt, über ein eigenes Innengewinde
auf die Stufe 105c aufgeschraubt sein. Dies ermöglicht
eine günstige Einstellbarkeit der Feder 15 durch
axiales Einstellen des Ansatzes 186. Vorliegend ist der
Ansatz aber fest auf die Stufe 105c aufgepresst. Ist das
andere Ende der Feder 15 fest an den Dosierzylinder 121 angeschlossen,
können fertige Paare, bestehend aus Dosierzylinder 121,
Kolbenstange 105 und Feder 15, vorkonfektioniert
werden, die jeweils Einbausätze für unterschiedliche
Hubvolumina bilden, und die an die im übrigen unveränderte
Pumpe angeschlossen werden können. Die Feder 15 verkleinert ihren
Durchmesser von dem Dosierzylinder 121 aus in Richtung
des Ansatzes 186.
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Der
Dosierzylinder 121 ist über einen außenseitigen
Außenflansch 129 in einem Abschnitt des Kernteils 111 festgelegt,
wobei der Außenflansch 129 sich nach außen
in der Art eines Hohlzylinders 129a axial erweitert. Die
dem Hohlzylinder 129a abgekehrte, von dem Außenflansch 129 gebildete
Stirnseite liegt gegen eine zum Austrittskanal 12 weisende Ringstufe 111a in
dem Kernteil 111 an. Das dem Außenflansch 129 abgekehrte
Ende 122 des Dosierzylinders 121 ist einer umlaufenden
Verengung 199 des Kernteils 111 zugekehrt.
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An
der der Ringstufe 111a gegenüberliegenden Seite
des Außenflanschs 129 schließt sich ein Sitzkörper 109 an,
der auf der zum Austrittskanal 12 weisenden Seite einen
Ventilsitz 108 aufweist, und auf der dem Dosierzylinder 121 zugekehrten
Seite seines metallsichen Grundkörpers 160 eine
Ausnehmung 159, in die ein Elastomerkörper 117 eingesetzt ist.
Der Elastomerkörper 117 ist ringförmig
von einem Ringbereich 137 des Grundkörpers 160 umschlossen,
und dieser ist widerung von dem Hohlzylinder 129a umschlossen.
Der Elastomerkörper 117 definiert bündig
mit dessen Stirnseite eine Anschlagdämpffläche 116.
Die Anschlagdämpffläche 116 ist größer
als die Führungsbohrung 46 des Dosierzylinders 121,
und dient dazu, ein Anschlagen der Stirnseite 105a der
Kolbenstange 105 des Aktors zu dämpfen. in der
Mitte des Elastomerkörper 117 ist eine zentrale
Bohrung 50 vorgesehen, die den Durchtritt der von der Kolbenstange 105 aus
der Führungsbohrung 46 verdrängten Flüssigkeit
durch den in Verlängerung vorgesehenen zentralen Kanal 24 ermöglicht.
Man erkennt, dass der Elastomerkörper 117 formschlüssig
zwischen Dosierzylinder 121 und Sitzkörper 109 gehalten
ist.
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Eine
dem Dosierzylinder 121 gegenüberliegende Seite
des Sitzkörpers 109 weist jenseits des Kanals 124 einen
trichterförmigen Ventilsitz 108 auf. Gegen den
Ventilsitz 108 ist ein als Kugel 10 ausgebildetes
Verschlussstück durch eine Ventilfeder 26 vorgespannt,
wobei zwischen Ventilsitz 108 und Verschlussstück 10 bei
geschlossenem Ventil eine linienförmige Berührung
entsteht. Das Federelement 26 ist in einer Führungshülse 187 des
Anschlussstzutzens 12a gehalten.
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Man
erkennt, dass der Sitzkörper 109 und der Dosierzylinder 121 nur
entgegen dem Förderraum 18 in das Kernteil 111 eingeführt
werden können.
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Bezüglich
der Funktion der Hubkolbenpumpe 101 wird auf die Ausführungen
zu 1 verwiesen.
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Die
Erfindung ist vorstehend anhand von mehreren Hubkolbenpumpen und
weitere Ausführungsformen von Sitzkörpern, Ventilsitzen
und Anschlagdämpfflächen erläutert worden.
Es versteht sich, dass diese Teile und ihre Komponenten auch untereinander
ausgetauscht werden können, und dann insbesondere jeder
vorgestellte Sitzkörper in jeder Pumpe eingesetzt werden
kann.
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Es
versteht sich ferner, dass insbesondere spezifische Ausgestaltungen
einer Pumpe entsprechend an der anderen Pumpe angeordnet werden können.
So können die Kernflansche 7, 107 und
zugehörigen Ankerkolben 4, 104 auch in
der jeweils anderen der Hubkolbenpumpen 1, 101 eingesetzt
werden. Ebenso kann das Kernteil 11, 111 mit einleitendem
Dosierzylinder 21, 121 in der jeweils anderen der
Hubkolbenpumpen 1, 101 eingesetzt werden. Auch
können die jeweiligen Kernteil 11, 111 so
verändert werden, dann jeweils der andere der Dosierzylinder 21, 121 darin
angeordnet wird.
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Die
Erfindung ist vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen
beschrieben worden, in denen ein Sitzkörper zumindest teilweise
mit einem Elastomermaterial ummantelt ist. Als Elastomermaterial
kommt grundsätzlich jeder ausreichend nachgiebige Kunststoff
mit geeigneter Elastizität in Betracht, wobei im Hinblick
auf möglicherweise aggressive Medien entprechend inerte
Kunststoffe ausgewählt werden können.
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Die
Erfindung ist vostehend in den Ausführungsbeispielen anhand
einer magnetischen Hubkolbenpumpe erläutert worden, deren
Aktor 4, 5 von einer Feder 15 in Richtung
auf die Eintrittsöffnung vorgespannt wird, und bei der
der Aktor unter Spannen der Feder elektromagnetisch axial unter
Austragen eines Hubvolumens verlagert wird. Es versteht sich, dass
in entsprechender Weise der Aktor von einer Feder in Richtung auf
die Austrittsöffnung vorgespannt sein kann, und unter Spannen
der Feder elektromagnetisch axial von der Austrittsöffnung
fort verlagert wird, wobei das Austragen eines Hubvolumens danach
unter Entspannung der Feder erfolgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1748188
A1 [0002]
- - DE 10360706 A1 [0003]