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Die
Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe zum Fördern eines
Fluids nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein System zum Fördern
eines Fluids nach dem Oberbegriff des Anspruchs 30.
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EP 1 748 188 A1 beschreibt
eine Hubkolbenpumpe zum Fördern einer Flüssigkeit,
insbesondere eines flüssigen Brennstoffs für Verbrennungskraftmaschinen.
Die Hubkolbenpumpe weist einen Förderraum mit einer Eintrittsöffnung
und einer Austrittsöffnung auf, wobei Flüssigkeit
von der Hubkolbenpumpe durch die Eintrittsöffnung in den
Förderraum eingesaugt und durch die Austrittsöffnung
aus dem Förderraum herausbefördert wird. Die Hubkolbenpumpe
umfasst weiter einen magnetischen Aktor, der axial verlagerbar in
den Förderraum aufgenommen ist und mittels eines Federelements
in Richtung der Austrittsöffnung vorgespannt ist. Der Förderraum
ist radial von einer einen Elektromagneten bildenden Spule umgriffen,
wobei durch Bestromen der Spule und damit ein Betätigen
des Elektromagneten der elektrische Aktor entgegen der Vorspannung
des Federelements in Richtung der Eintrittsöffnung verlagert wird.
Nahe der Austrittsöffnung ist in dem Förderraum
ein hohlzylinderförmiger Dosierkörper angeordnet,
dessen Innenbereich eine Pumpkammer bildet, die über radiale
Bohrungen mit dem Förderraum in Fluidverbindung steht.
Der Aktor umfasst eine in Richtung der Austrittsöffnung
weisende Kolbenstange, die mit einem Magnetanker des Aktors fest
verbunden und in dem Dosierkörper axial geführt
ist. Durch ein Betätigen des Elektromagneten wird die Kolbenstange
von der Austrittsöffnung weggeführt, so dass Flüssigkeit
aus dem Förderraum durch die radialen Bohrungen in die
Pumpkammer gelangt. Bei stromlos Schalten des Elektromagneten wird
umgekehrt der Kolben auf Grund der Vorspannung des Federelements
in Richtung der Austrittsöffnung bewegt, wodurch einerseits
die radialen Bohrungen des Dosierkörpers verschlossen werden
und andererseits das Pumpkammervolumen verkleinert wird, wodurch die
in der Pumpkammer befindlichen Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung
hindurch gefördert wird. Um ein hartes Anschlagen der Kolbenstange
an der die Austrittsöffnung aufweisenden Wandung zu verhindern,
ist im Bereich der Austrittsöffnung ein elastisches Federelement
angeordnet. Eine Abdichtung der Austrittsöffnung gegen
in Förderrichtung austretendes Fluid aus dem Förderraum
wird hierdurch nicht erreicht. Stromabwärts der Austrittsöffnung
ist an diese angrenzend ein Rückschlagventil angeordnet,
welches ein Rückströmen von Flüssigkeit
in die Förderkammer verhindert. Nachteilig an der beschriebenen
Hubkolbenpumpe ist, dass immer dann, wenn der Fluiddruck im Förderraum
den Fluiddruck stromabwärts der Austrittsöffnung übersteigt,
Fluid aus der Förderkammer ungehindert durch die Austrittsöffnung
austreten kann. Insbesondere bei Verwendung der Hubkolbenpumpe zum
Fördern von Brennstoffen kann es so zu einer ungewollten
Leckage der Hubkolbenpumpe kommen, wenn der Fluiddruck in dem Förderraum
durch Umstände außerhalb des Pumpenbetriebs unzulässig
ansteigt. Dies kann zu einer Beschädigung der gesamten
Brennkraftmaschine führen. Umgekehrt kann bei einer nicht
vollständigen Abdichtung des stromabwärts der
Austrittsöffnung gelegenen Rückschlagventils Fluid
in den Förderraum gelangen und von dort ungehindert durch
die Eintrittsöffnung strömen. Dies ist insbesondere
dann problematisch, wenn die Hubkolbenpumpe Brennstoffe für
Verbrennungskraftmaschinen fördert, da bei nicht gasdichtem
Abschluß des Rückschlagventils Abgase durch die
Eintrittsöffnung in den Kraftstoffzuleitungsbereich gelangen
können.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Hubkolbenpumpe und ein System
zum Fördern eines Fluids anzugeben, die eine zuverlässige
und sichere Förderung von Fluiden, insbesondere Brennstoffen oder
Brennstoffzusätzen für Brennkraftmaschinen, ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hubkolbenpumpe
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein System mit den
Merkmalen des Anspruchs 30 gelöst.
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Dadurch,
dass der Magnetanker und die Kolbenstange relativ zueinander verlagerbar
sind, wird vorteilhaft eine Entkopplung zwischen axialer Bewegung
des Magnetankers einerseits und der Kolbenstange andererseits erreicht.
Ein Fördern von Fluid durch die Austrittsöffnung
mittels der Kolbenstange ist dabei vorteilhaft auch dann vermeidbar,
wenn es zu ungewünschten Bewegungen des Magnetankers kommt,
beispielsweise axialen Bewegungen wie einem Flattern oder ruckartigen
Bewegungen durch Stromspitzen in dem Elektromagneten, oder radialen Bewegungen
durch Inhomogenitäten des Magnetfelds.
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Der
Magnetanker und die Kolbenstange sind durch die Vorspannung des
Federelements zumindest über einen Teil des Hubs des Magnetankers
in eine gegenseitige Mitnahmeanordnung bringbar, in der bei Erregung
des Magnetankers dieser die Kolbenstange entgegen der Vorspannung
des Federelements verlagert, während das Federelement bei nachlassender
oder abgeschalteter Erregung des Magnetankers über die
Kolbenstange den Magnetanker zurückstellt. Hierzu können
Magnetanker und Kolbenstange komplementäre Mitnahmebereiche
wie Flächen, Ebenen, Punkte oder Kombinationen hieraus
umfassen, die unmittelbar oder mittelbar zur Übertragung
einer Verlagerungskraft wahlweise des Federelements oder des Magnetfeldes
geeignet sind. Bei unmittelbarer Übertragung gelangen die Mitnahmebereiche
in gegenseitige Anlage; bei mittelbarer Übertragung ist
ein Kraftmittler zwischen diesen vorgesehen, der zugleich als Aufschlagdämpfer ausgebildet
sein kann. Hierbei kann ein Betriebszustand erreicht werden, in
dem die Mitnahmeanordnung aufgehoben ist. Ein solcher Betriebszustand kann
bei dynamischer Wechselbeanspruchung ebenso wie in den Endbereichen
der axialen Hubbewegungen, insbesondere bei nichterregtem Magnetanker,
erreicht werden, ferner bei Zusammenbau oder Wartung des Aktors.
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Vorteilhaft
ist eine Funktionsprüfung des Aktors möglich,
in dem von Hand oder in einer entsprechenden Vorrichtung die Kolbenstange
bei zusammengebauter Pumpe entgegen der Vorspannung des Federelements
zurückgestellt wird und der unbelastete Leerhub des Magnetankers
ermittelt werden kann. Umgekehrt kann durch eine entgegengesetzte Erregung
des Magnetankers die Mitnahmeanordnung aufgehoben werden, in dem
der Magnetanker von der Kolbenstange fort verlagert wird, während
die Kolbenstange unter der Vorspannung des Federelements fest gegen
die Austrittsöffnung fixiert ist. Auf diese Weise lässt
sich einfach die von dem Magnetanker entkoppelte Kolbenstange in
der Art eines magnetisch betätigbaren Ventilglieds vorsehen.
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Durch
ein Anlagern des Magnetankers und der Kolbenstange aneinander durch
Vorspannung des Federelements wird eine bevorzugte Richtung definiert,
in welcher axiale Kräfte zwischen Magnetanker und Kolbenstange übertragbar
sind. Gleichzeitig ist eine sichere Übertragung von axialen
Kräften zwischen Kolbenstange und Magnetanker bei bestimmungsgemäßer
Verlagerung des Aktors sichergestellt. Daher zeichnet sich die Hubkolbenpumpe dadurch
aus, dass die gegenseitige Mitnahmeanordnung in Bezug auf einander
zugekehrte Bewegungsrichtungen von Magnetanker und Kolbenstange
gegeben ist. Es ist möglich, darüber hinaus eine
weitere Mitnahmeanordnung von Magnetanker und Kolbenstange vorzusehen,
in der die beiden Teile in Bezug auf eine voneinander fortweisende
Bewegungsrichtung gegenseitig in Kontakt gelangen, wodurch zugleich
eine Endanschlagsposition geschaffen ist.
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Vorzugsweise
weist die Kolbenstange eine Abstützfläche für
das Federelement auf, wodurch es zu einer besonders sicheren, direkten Übertragung der
Federkraft auf die Kolbenstange kommt und eine verlustarme Ausnutzung
der Federkraft sichergestellt ist.
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Vorzugsweise
weist die Kolbenstange eine radiale Auskragung auf, wobei die Abstützfläche
auf einer ersten Seite der Auskragung angeordnet ist, was eine sichere
Führung des Federelements bei axialer Verlagerung der Kolbenstange
gewährleistet. Zweckmäßig ist eine der
Abstützfläche gegenüberliegende Seite
der Auskragung an dem Magnetanker anlagerbar. Diese Anordnung führt
zu einer leichten Montierbarkeit und Wartbarkeit der Hubkolbenpumpe,
da das Federelement leicht und ohne auswändige Justierung
der Federelementposition einbaubar ist.
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Vorzugsweise
ist ein an dem Federelement anliegender Bereich der Kolbenstange
von einem Abschnitt des Magnetankers radial umschlossen. In dieser
Ausgestaltung können Stirnflächen des Magnetankers
vorteilhaft zu einer zusätzlichen Abdichtung der Eintrittsöffnung
gegen ein Austreten von Fluid aus dem Förderraum beitragen.
Insbesondere, wenn durch eine Endfläche der Kolbenstange
eine erste Abdichtung im Bereich der Eintrittsöffnung geschaffen
wird, kann durch eintrittsseitige Stirnflächen des Magnetankers
ein zweiter Dichtbereich definiert werden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist an dem Magnetanker eine Abstützfläche
für das Federelement angeordnet. Hierdurch wird ermöglicht,
ein Federelement mit kleiner axialer Erstreckung vorzusehen, woraus
eine sichere Führung des Federelements und eine besonders
kompakte Bauform der Hubkolbenpumpe resultiert.
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Vorzugsweise
ist das Federelement wenigstens teilweise von einem Abschnitt des
Magnetankers radial umschlossen, wodurch eine sichere Führung
des Federelements erreicht wird. Eintrittsseitige Stirnflächen
des Magnetankers können so bei insgesamt kompaktem Aufbau
der Hubkolbenpumpe eine Dichtfläche im Bereich der Eintrittsöffnung
ausbilden.
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Vorzugsweise
ist an der Kolbenstange eine an dem Magnetanker anlagerbare Anschlagfläche angerordnet,
was eine sichere axiale Kraftübertragung ermöglicht.
Besonders bevorzugt ist die Anschlagfläche dazu an einem
der Eintrittsöffnung zugewandten Endbereich der Kolbenstange
angeordnet. Durch ein Federglied, dass die Kolbenstange in Richtung
des Magnetankers beaufschlagt, ist bei Verlagerung des Magnetankers
durch Betätigung des Elektromagneten eine entsprechende
Verlagerung der Kolbenstange gewährleistet. Zweckmäßig übersteigt
eine Federkraft des Federelements dabei eine Federkraft des Federglieds,
so dass eine von dem Federelement angetriebene Pumpleistung der Hubkolbenpumpe
sichergestellt ist. Vorteilhaft kann die Federkraft, mit der Verlagerungsbewegung
der Kolbenstange durch das Federglied angetrieben wird, unabhängig
von der Federkraft des Federelements eingestellt werden. Vorteilhaft
stützt sich das Federglied an einem die Kolbenstange wenigstens abschnittsweise
umschließenden Dosierzylinder ab, was zu einer einfachen
Montierbarkeit des Federglieds beiträgt.
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Vorzugsweise
ist ein Federspeicher zwischen einander zugekehrten Stirnseiten
von Kolbenstange und Magnetanker eingesetzt, der in der unbestromten
Stellung des Aktors den Magnetanker von der Kolbenstange fort verlagert.
Dies führt vorteilhaft zu einer Entkopplung von Kolbenstange
und Magnetanker in der unbestromten Ausgangsstellung, so dass ungewünschte
Bewegungen des Magnetankers nicht oder zumindest nicht vollständig
auf die Kolbenstange übertragen werden. In einer vorteilhaften
Ausgestaltung ist der Ferderspeicher als metallische Blattfeder,
Schraubenfeder oder Tellerfeder ausgebildet, wodurch auch bei sehr
kleinem Federweg eine zuverlässige Entkopplung zwischen
Kolbenstange und Magnetanker sichergestellt ist. Es versteht sich, dass
die Blattfeder, Schraubenfeder oder Tellerfeder auch aus einem anderen
Material, insbesondere einem widerstandsfähigen Kunststoff,
ausgebildet sein kann. In einer alternativen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung
ist der Federspeicher durch ein elastisches Material, beispielsweise
ein Dämpfungselement aus einem Elastomer, ausgebildet.
Zweckmäßig bedeckt das elastische Material die
einander zugekehrten Stirnseiten von Kolbenstange und Magnetanker
wenigstens abschnittsweise, wobei das elastische Material sowohl
an einer der Stirnseiten fest angebracht als auch von jeder der
Stirnseiten separat und losgelöst ausgebildet sein kann.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann das elastische Material
in Form von fest mit einer der Stirnseiten verbundenen elastischen
Kissen ausgebildet sein, oder das elastische Material ist durch
ein die Kolbenstange radial umgebendes elastisches Ringelement ausgebildet.
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Dadurch,
dass eine von Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung
einen dem Förderraum zugekehrten ersten Ventilsitz definiert,
der mit einer ersten Endfläche des Aktors als Ventilglied
ein erstes Innenventil mit zumindest flüssigkeitsdichter
Abdichtung bildet, und dadurch dass der Aktor mit Kolbenflächen
ausgestattet ist, die bei geschlossenem ersten Innenventil bei Zunahme
des Drucks die Abdichtung verstärken, wird eine Hubkolbenpumpe
geschaffen, die bei Ansteigen eines Fluiddrucks im Förderraum
selbsttätig den Förderraum gegen ein Austreten
von Flüssigkeit durch die eine von Eintrittsöffnung
und Austrittsöffnung abdichtet. Die Hubkolbenpumpe eignet
sich somit insbesondere für das Fördern von Flüssigkeiten
in solchen Systemen, in denen ein Fluidaustausch der mittels der
Hubkolbenpumpe verbundenen Systeme außerhalb des Pumpenbetriebs
vollständig zu verhindern ist. Insbesondere eignet sich die
erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe daher für das
Fördern von Brennstoffen oder Brennstoffzusätzen
für Brennkraftmaschinen. Eine ungewollte Leckage der Hubkolbenpumpe
im Bereich des ersten Innenventils bei einem unzulässigen
Ansteigen des Fluiddrucks im Förderraum und/oder in einem
mit dem Förderraum strömungsleitend verbundenen
Außenbereich der Hubkolbenpumpe ist somit sicher unterbunden.
Vorteilhaft kommt das erste Innenventil ohne eine willkürlich
vorgegebene maximale Abdichtwirkung aus, da ein Anpressdruck des
Ventilglieds in den Ventilsitz des ersten Innenventils nur durch
den Fluiddruck selbst bestimmt wird, das erste Innenventil also
selbsttätig dichtend wirkt. Ein Eindringen des Fluids in
den mit dem einen von Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung
verbunden Aussenbereich der Hubkolbenpumpe ist somit auch bei sehr
hohen Drücken sicher unterbunden. Weiterhin ist vorteilhaft,
dass die Funktion des ersten Innenventils unabhängig von
der Federstärke des Federelements oder der Wirkung des
Elektromagneten erreicht wird, so dass eine Auslegung der Pumpleistung
der Hubkolbenpumpe unabhängig von der gewünschten
maximalen Abdichtung erfolgen kann.
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Vorzugsweise
definiert die andere von Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung
einen dem Förderraum zugekehrten zweiten Ventilsitz, der
mit einer zweiten Endfläche des Aktors als Ventilglied
ein zweites Innenventil mit zumindest flüssigkeitsdichter
Abdichtung bildet. Hierdurch wird zusätzlich zu der erfindungsgemäßen
Abdichtung des ersten Aussenbereichs durch das erste Innenventil
auch ein zweiter Aussenbereich durch das zweite Innenventil gesichert.
Ein ungewünschtes Durchtreten von Fluid durch die Hubkolbenpumpe
auf Grund eines unzulässigen Ansteigens des Fluiddrucks
ausserhalb der Hubkolbenpumpe ist somit sowohl entgegen der Förderrichtung
als auch in Förderrichtung ausgeschlossen.
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Zweckmäßig
ist der Aktor mit Kolbenflächen ausgestattet, die bei geschlossenem
zweiten Innenventil bei Zunahme des Drucks in den Förderraum die
Abdichtung verstärken. Vorteilhaft wird so bei beiden Innenventilen
eine sichere Abdichtung erreicht.
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Vorzugsweise
ist einer von erstem und zweitem Ventilsitz von dem Federelement
umschlossen. Dies ermöglicht eine kompakte Anordung des
Federelements und des Aktors, bei der einerseits der Aktor mittels
des Federelements zuverlässig in Richtung der Austrittsöffnung
vorgespannt ist und bei der andererseits ein spielfreies Eingreifen
des dem Aktor zugeordneten Ventilglieds in den Ventilsitz sichergestellt
ist.
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Vorzugsweise
definiert die Austrittsöffnung den ersten Ventilsitz. Somit
ist eine ungewollte Leckage der Hubkolbenpumpe bei unzulässigem
Ansteigen des Fluiddrucks in einem Bereich Stromaufwärts
der Eintrittsöffnung sichergestellt.
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Zweckmäßig
ist stromabwärts der Austrittsöffnung ein Rückschlagventil
angeordnet. Ein Rückströmen des Fluids durch die
Austrittsöffnung in den Förderraum der Hubkolbenpumpe
wird somit verhindert. Besonders bevorzugt ist das Rückschlagventil als
gasdichtes Rückschlagventil ausgebildet, so dass bei Verwendung
der Hubkolbenpumpe zum Fördern von Kraftstoffen und Kraftstoffzusätzen
ein Eindringen von Abgasen in den Förderraum und damit
in den Bereich einer Kraftstoffzuleitung sicher vermieden ist. Für
den Fall, dass das erste Innenventil der Austrittsöffnung
zugeordnet ist, definieren das Rückschlagventil und das
erste Innenventil vorzugsweise jeweils Enden eines gemeinsamen Austrittskanals. Eine
sichere Abdichtung des Austrittskanals ist somit sowohl in Förderrichtung
als auch entgegen der Förderrichtung gewährleistet.
Für den Fall, dass das erste oder das zweite Innenventil
der Eintrittsöffnung des Förderraums zugeordnet
ist, bildet dieses Innenventil ein dem Rückschlagventil
nachgeordnetes, zusätzliche Sicherheit verschaffendes Ventil.
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Zweckmäßig
umfasst wenigstens das erste Innenventil Dichtmittel, insbesondere
einen O-Ring. Eine sichere und zuverlässige Abdichtung
zwischen dem Aktor und dem Ventilsitz wird so weiter verbessert.
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Vorzugsweise
ist der magnetische Aktor von der Austrittsöffnung durch
ein Betätigen des Elektromagneten abhebbar. Wenn der Austrittsöffnung
eines von erstem und zweitem Innenventil zugeordnet ist, wird dieses
Innenventil hierdurch geöffnet. Bei einem anschließenden
Abschalten des Elektromagneten wird der Aktor durch das Federelement
angetrieben wieder in Richtung der Austrittsöffnung verlagert, wodurch
Flüssigkeit aus dem Förderraum durch die Austrittsöffnung
hindurchgefördert wird und schließlich bei Anliegen
des Aktors an der Austrittsöffnung das der Austrittsöffnung
zugeordnete Innenventil wieder geschlossen wird. Dieser Betriebsmodus,
in welchem der Aktor in Förderrichtung durch das Federelement
angetrieben wird, bietet Vorteile hinsichtlich der Geräuschentwicklung
der Hubkolbenpumpe, da ein hartes Anschlagen des Aktors an der Austrittsöffnung
durch geeignete Vorgabe der Federkraft des Federelements vermeidbar
ist.
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Zweckmäßig
weist der Aktor eine Kolbenstange auf, die die erste Endfläche
des Aktors aufweist, so dass die Austrittsöffnung durch
die Kolbenstange verschließbar ist.
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In
einer zweiten, alternativen Ausgestaltung ist der magnetische Aktor
durch ein Betätigen des Elektromagneten von der Eintrittsöffnung
abhebbar. Entsprechend wird bei dieser Ausgestaltung durch ein Betätigen
des Elektromagneten Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung
gefördert, während ein Ansaugen von Flüssigkeit
durch das Federelement bei stromlos geschaltetem Elektromagneten
angetrieben wird.
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Vorzugsweise
umfasst die Hubkolbenpumpe weiter einen Kernflansch, der einstückig
mit einem einen Eintrittskanal aufweisenden Anschluss ausgebildet
ist und wenigstens abschnittsweise den Förderraum umgibt,
wobei der Eintrittskanal in der Eintrittsöffnung ausmündet.
Weiter umfasst die Hubkolbenpumpe vorzugsweise ein Kernteil, das
einstückig mit einem Austrittskanal aufweisenden Anschlußstutzen ausgebildet
ist, wobei das Kernteil den Förderraum wenigstens abschnittsweise
umgibt und wobei der Austrittskanal in der Austrittsöffnung
des Förderraums ausmündet. Zweckmäßig
ist der Austrittskanal mit dem Rückschlagventil verbunden.
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Dadurch,
dass der Förderraum bei Vorliegen eines Fluidüberdrucks
gegenüber eines außerhalb der Hubkolbenpumpe liegenden
Bereichs durch ein Innenventil wenigstens flüssigkeitsdicht
abgeschlossen ist, und dass das Innenventil durch Betätigung des
Elektromagneten der Hubkolbenpumpe öffenbar ist, wird vorteilhaft
ein System zum Fördern eines Fluids geschaffen, welches
einen ungewünschten Durchtritt von Flüssigkeit
durch die Hubkolbenpumpe sicher vermeidet. Vorzugsweise ist dabei
die Austrittsöffnung des Förderraums durch das
Innenventil verschließbar, so dass bei Vorliegen eines
Fluidüberdrucks des Abnahmebereichs das Innenventil fluiddicht
verschlossen ist.
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Weitere
Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie aus
den abhängigen Ansprüchen.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden
Figuren anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenpumpe in
einer Querschnittsansicht.
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenpumpe in
einer Querschnittsansicht.
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3 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenpumpe in
einer Querschnittsansicht.
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4 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenpumpe in
einer Querschnittsansicht.
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Die
in 1 dargestellte, als Dosierpumpe ausgebildete Hubkolbenpumpe 1 ist,
wie sich aus den nachstehenden Erläuterungen ergibt, insbesondere
zum Fördern von Brennstoffen oder Brennstoffzusätzen
für Brennkraftmaschinen geeignet. Die Hubkolbenpumpe 1 umfasst
innenliegend einen Förderraum 2, der im Betrieb
der Hubkolbenpumpe mit einem Fluid gefüllt ist. Der Förderraum 2 weist
eine Eintrittsöffnung 3 auf, die den Förderraum 2 mit
einem Eintrittskanal 4 verbindet. Der Eintrittskanal 4 ist über
eine Fluidleitung (nicht dargestellt) mit einem Vorratsbereich (nicht
dargestellt) verbunden, der den Förderraum 2 mit
Fluid versorgt. In dem Eintrittskanal 4 ist ein Filter 5 angeordnet,
um in an sich bekannter Weise in dem Fluid enthaltene Partikel an
einem Eintritt in den Förderraum 2 zu hindern.
Die Durchtritts- und Förderrichtung der Hubkolbenpumpe 1 ist
durch den Pfeil 6 gekennzeichnet.
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Wesentliche
Teile der Hubkolbenpumpe 1 sind rotationssymmetrisch bezüglich
einer Symmetrieachse 7 ausgebildet. Insbesondere ist der
Förderraum 2 hohlzylinderförmig und entlang
seiner axialen Erstreckung gestuft ausgebildet und weist eine Rotationssymmetrie
bezüglich der Symmetrieachse 7 auf. An einer der
Eintrittsöffnung 3 gegenüberliegenden Seite
weist der Förderraum 2 eine Austrittsöffnung 8 auf,
durch die eine Fluidverbindung des Förderraums 2 mit
einem Austrittskanal 9 herstellbar ist. Der Austrittskanal 9 ist über
eine Fluidleitung (nicht dargestellt) mit einem Abnahmebereich (nicht
dargestellt) für das Fluid verbunden. Insbesondere bei
der Verwendung der Hubkolbenpumpe als Förderpumpe für Brennstoff
oder Brennstoffzusätze kann es sich bei dem Abnahmebereich
um eine Abgasanlage einer Brennstoffmaschine handeln. Von der Hubkolbenpumpe 1 geförderter
Brennstoff kann dabei zur Abgasnachbehandlung in die Abgasanlage
eingeleitet werden. Um ein für die Brennkraftmaschine schädliches
Eindringen von Abgasen in das Brennstoffsystem zu verhindern, und
um auch bei Vorliegen eines Überdrucks im Vorratsbereich
des Fluids ein ungewünschtes Austreten von Fluid in den
Abnahmebereich zu verhindern, weist die Hubkolbenpumpe 1 eine
Mehrzahl von Ventilen auf, wie nachstehend noch näher erläutert
wird.
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Um
durch die Eintrittsöffnung 3 in den Förderraum 2 eintretendes
Fluid durch die Austrittsöffnung 8 zu fördern,
ist in der Förderkammer 2 ein Aktor 10 axial
verlagerbar angeordnet. Der Aktor 10 ist insgesamt bezüglich
der Symmetrieachse 7 rotationssymmetrisch ausgebildet und
umfasst einen Magnetanker 11 und eine Kolbenstange 12.
Der Magnetanker 11 ist vorliegend mit Presssitz auf die
Kolbenstange 12 aufgebracht. Es versteht sich, dass Magnetanker 11 und
Kolbenstange 12 jedoch auch auf andere Weise miteinander
verbunden oder einstückig ausgebildet sein können.
Nahe eines ersten Endes des Aktors 10 ist ein Ringspalt 13 zwischen dem
Magnetanker 11 und der Kolbenstange 12 vorgesehen.
Ein vorliegend als Spiraldruckfeder ausgebildetes Federelement 14 ist
mit einem ersten Ende in dem Ringspalt 13 aufgenommen und
stützt sich mit seinem zweiten Ende in einer Vertiefung 15 eines Kernflansches 16 ab.
Das Federelement 14 spannt den Aktor 10 dabei
in Richtung der Austrittsöffnung 8 vor. In der
Darstellung gemäß 1 ist der
Aktor 10 vollständig in Richtung der Austrittsöffnung 8 verlagert,
so dass eine austrittsseitige Stirnfläche der Kolbenstange 7 an
der Austrittsöffnung 8 anliegt.
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Die
Kolbenstange 12 des Aktors 10 ist an ihrem austrittsseitigen
Ende in einem Dosierzylinder 17 axial verlagerbar geführt.
Der Dosierzylinder 17 ist dabei in einem Kernteil 18,
das ebenfalls rotationsymmetrisch bezüglich der Symmetrieachse
ausgebildet ist, gehalten. Der Kernflansch 16 und das Kernteil 17 sind
jeweils abschnittsweise von einem eine Magnetspule 19 aufnehmenden
Spulengehäuse 20 umgeben. Innenseitige Flächen
des Kernflanschs 16, des Kernteils 18 und des
Spulengehäuses 20 bilden dabei gemeinsam die Begrenzungsflächen
des Förderraums 2. An dem Spulengehäuse 20 ist
eine elektrische Kontakteinrichtung 21 vorgesehen, mittels
der die Magnetspule 19 mit einer Spannungsquelle verbindbar
ist. Es versteht sich, dass der elektrische Anschluss 21 nicht
bezüglich der Symmetrieachse 7 rotationssymmetrisch
ausgebildet ist, sondern radial zu dem Kernteil 18 beabstandet
an das Spulengehäuse 20 angespritzt ist. Das Spulengehäuse 20 ist
von einem an dem Kernflansch 16 abgestützen Pumpengehäuse 22 und
einer an dem Kernteil 18 aufgenommenen Sicherungsscheibe 23 gehalten.
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Das
erste Ausführungsbeispiel funktioniert nun wie folgt:
In
der in 1 dargestellten Ausgangsstellung des Aktors 10,
in der die Magnetspule 19 nicht mit Strom beaufschlagt
ist, liegt die Kolbenstange 12 des Aktors 10 durch
das Federelement 14 in Richtung der Austrittsöffnung 8 vorgespannt
an einem Ventilsitzteil 26, in dem die Austrittsöffnung 8 angeordnet
ist, an. Im Bereich der Austrittsöffnung 8 ist
dabei ein als O-Ring ausgebildetes Dichtmittel 24 angeordnet.
Das Ventilsitzteil 26 und das Dichtmittel 24 bilden
gemeinsam einen ersten Ventilsitz für die als erstes Ventilglied wirkende
Kolbenstange 12. Der erste Ventilsitz 24 und die
Kolbenstange 12 bilden somit gemeinsam ein erstes Innenventil 25,
das in der Ausgangsstellung des Aktors 10 fluiddicht verschlossen
ist, so dass ein Fluid aus dem Förderraum 2 nicht
durch die Austrittsöffnung 8 hindurch austreten
kann. Die austrittsseitige Stirnfläche der Kolbenstange 12 liegt
dabei fluiddicht an dem Ventilsitzteil 26 an und wird durch
das Federelement 14 an das Dichtmittel 24 gepresst.
Bei einem Ansteigen des Fluiddrucks stromaufwärts der Eintrittsöffnung 3 und
einem damit einhergehenden Ansteigen des Fluiddrucks auch in dem
Förderraum 2 wirkt auf die dem Förderraum 2 zugewandten
Kolbenflächen des Aktors 10 eine Kraft. Dadurch,
dass die austrittsseitige Stirnfläche der Kolbenstange 12 nicht
von dem im Förderraum 2 vorhandenen Fluid mit
Druck beaufschlagt wird, wirkt auf den Aktor 10 insgesamt
eine Kraft in Richtung der Austrittsöffnung 8.
Hierdurch wird die Abdichtung des ersten Innenventils 25 verstärkt,
da die austrittsseitige Stirnfläche der Kolbenstange 12 stärker
an das die Austrittsöffnung 8 vollständig
umschließende Dichtmittel 24 gepresst wird.
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An
der dem Aktor 10 abgewandten Rückseite des Ventilsitzteils 26 ist
ein Rückschlagventil 27 angeordnet. Das Rückschlagventil 27 dichtet
die Austrittsöffnung 8 des Förderraums 2 gegen
rückströmende Flüssigkeit aus dem Abnahmebereich
ab. Das Rückschlagventil 27 ist aus einem in der
Rückseite des Ventilsitzteils 26 vorgesehenen
Rückschlagventilsitz 28 und einem kugelförmigen
Rückschlagventilglied 29 ausgebildet, wobei das
Rückschlagventilglied 29 mittels einer Rückschlagventilfeder 30 in
Richtung der Austrittsöffnung 8 vorgespannt ist.
Der Rückschlagventilsitz 28 und das Rückschlagventilglied 29 weisen
bei geschlossenem Rückschlagventil 27 einen bezüglich
der Symmetrieachse 7 rotationssymmetrischen, flächenhaften
Kontakt auf, so dass das Rückschlagventil 27 gasdicht
ausgebildet ist.
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Ausgehend
von der Ausgangsstellung wird durch ein Beaufschlagen der Magnetspule 19 mit Strom
in dem Förderraum 2 der Hubkolbenpumpe 1 ein
Magnetfeld erzeugt, durch welches der magnetische Aktor 10 entgegen
der Vorspannung des Federelements 14 in Richtung der Eintrittsöffnung 3 verlagert
wird. Das erste Innenventil 25 wird dabei geöffnet,
wobei jedoch ein Einströmen von Flüssigkeit in den
Förderraum 2 durch die Austrittsöffnung 8 durch das
geschlossene Rückschlagventil 27 verhindert ist. Gemeinsam
mit dem Aktor 10 wird die Kolbenstange 12 durch
den Dosierzylinder 17 in Richtung der Eintrittsöffnung 3 verlagert,
wobei in dem Dosierzylinder 17 radial angeordnete Ausnehmungen 31 von
der Kolbenstange 12 freigegeben werden, so dass Flüssigkeit
aus dem Förderraum 2 in den Bereich nahe der Austrittsöffnung 8 gelangt.
Der Bereich im Inneren des Dosierzylinders 17 zwischen
der austrittsseitigen Stirnseite der Kobenstange 12 und
der Austrittsöffnung 8 definiert dabei eine Pumpkammer
der Hubkolbenpumpe 1. Die Bewegung des Aktors 10 in Richtung
der Eintrittsöffnung 3 wird durch ein Anschlagen
des eintrittsseitigen Endes 32 des Aktors 10 in
der Vertiefung 15 des Kernflanschs 16 begrenzt.
In dieser Stellung ist das Federelement 14 vollständig gespannt.
Das eintrittsseitige Ende 32 des Aktors 10 bildet
ein zweites Ventilglied und die Vertiefung 16 einen zweiten
Ventilsitz eines zweiten Innenventils 35, das bei vollständiger
Verlagerung des Aktors 10 in Richtung der Eintrittsöffnung 3 geschlossen
ist. Das zweite Innenventil 35 bildet ein zusätzliches
Ventil, durch welches auch bei einem Versagen des Rückschlagventils 27 ein
Austreten von Flüssigkeit oder Gas aus dem Förderraum 2 durch
die Eintrittsöffnung 3 sicher vermieden ist. Eine
weitere Abdichtung wird dabei durch eine kegelstumfförmige
Dichtfläche 33 des Aktors 10 gewährleistet,
die bei vollständiger Verlagerung des Aktors 10 in
Richtung der Eintrittsöffnung 3 an einer zweiten,
die Vertiefung 16 umgebenden Dichtfläche 34 des
Kernflanschs 16 anliegt. Bei einem Ansteigen des Fluiddrucks
stromabwärts der Austrittsöffnung 8 wird
ein Einströmen von Fluid in den Förderraum 2 durch
das geschlossene Rückschlagventil 27 unterbunden.
Falls es zu einem Versagen des Rückschlagventils 27 und
einem damit einhergehenden Ansteigen des Fluiddrucks auch in dem
Förderraum 2 kommt, wirkt auf die dem Förderraum 2 zugewandten
Kolbenflächen des Aktors 10 eine Kraft. Dadurch,
dass die eintrittsseitige Stirnfläche des Aktors 10 nicht
von dem im Förderraum 2 vorhandenen Fluid mit
Druck beaufschlagt wird, wirkt auf den Aktor 10 eine Kraft
in Richtung der Eintrittsöffnung 3. Hierdurch
wird die Abdichtung des zweiten Innenventils 35 verstärkt,
ein Eindringen von Fluid aus dem Förderraum 2 in
den stromaufwärts der Eintrittsöffnung 3 gelegenen
Bereich ist sicher vermieden.
-
Durch
ein Stromlosstellen der Magnetspule 19 wird die auf den
Aktor 10 wirkende Magnetkraft aufgehoben, so dass der Aktor 10 nun
angetrieben durch das Federelement 14 in Richtung der Austrittsöffnung 8 und
somit in Richtung der Ausgangsstellung verlagert wird. Die Ausnehmungen 31 des
Dosierzylinders 17 werden von der Kolbenstange 12 des
Aktors 10 wieder verschlossen, wobei die zuvor in die Pumpkammer
eingetretene Flüssigkeit von der austrittsseitigen Stirnfläche
der Kolbensstange 12 durch die Austrittsöffnung 8 hindurch
verdrängt wird. Das Rückschlagventil 27 wird
hierbei durch den ansteigenden Fluiddruck in der Pumpkammer geöffnet. Gleichzeitig
tritt durch das nun geöffnete zweite Innenventil 35 Flüssigkeit
durch die Eintrittsöffnung 3 in den Förderraum 2 der
Hubkolbenpumpe 1 ein. Die Verlagerung des Aktors 10 wird
durch ein Auftreffen der austrittsseitigen Stirnfläche
der Kobenstange 12 auf das Ventilsitzteil 26 beendet.
In dieser Position, die der Ausgangsposition entspricht, ist das
erste Innenventil 25 geschlossen.
-
Die
beschriebenen Innenventile 25, 35 sowie das gasdichte
Rückschlagventil 27 ermöglichen vorteilhaft,
dass ein unzulässiges Ansteigen des Fluiddrucks entweder
im Abnahmebereich oder im Vorratsbereich der Hubkolbenpumpe keinen
Einfluß auf den jeweils anderen Bereich nimmt. Insbesondere kommt
es in keinem Fall zu einer ungewünschten Übertragung
von Fluid von einem Bereich in den anderen durch die Hubkolbenpumpe 1 hindurch.
-
In 2 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenpumpe 101 dargestellt.
Die Hubkolbenpumpe 101, die vorliegend als Dosierpumpe
ausgebildet ist, ist insbesondere auch zum Fördern von Brennstoffen
oder Brennstoffzusätzen für Brennkraftmaschinen
geeignet. Die Hubkolbenpumpe 101 umfasst innenliegend einen
Förderraum 102, der im Betrieb der Hubkolbenpumpe
mit einem Fluid gefüllt ist. Der Förderraum 102 weist
eine Eintrittsöffnung 103 auf, die den Förderraum 102 mit
einem Eintrittskanal 104 verbindet. Der Eintrittskanal 104 ist über
eine Fluidleitung (nicht dargestellt) mit einem Vorratsbereich (nicht
dargestellt) verbunden, der den Förderraum 102 mit
Fluid versorgt. In dem Eintrittskanal 104 ist ein Filter
(nicht dargestellt) angeordnet, um in an sich bekannter Weise in
dem Fluid enthaltene Partikel an einem Eintritt in den Förderraum 102 zu
hindern. Die Durchtritts- und Förderrichtung der Hubkolbenpumpe 101 ist
durch den Pfeil 106 gekennzeichnet.
-
Wesentliche
Teile der Hubkolbenpumpe 101 sind rotationssymmetrisch
bezüglich einer Symmetrieachse 107 ausgebildet.
Insbesondere ist eine Außenwand des Förderraums 102 zylinderförmig
und entlang ihrer axialen Erstreckung gestuft ausgebildet und weist
eine Rotationssymmetrie bezüglich der Symmetrieachse 107 auf.
In den Förderraum 102 sind verschiedene Teile
der Hubkolbenpumpe 101 eingebracht, so dass der Förderraum 102 insgesamt in
mehrere untereinander verbundene Kammern aufgeteilt ist, wie sich
aus der nachstehenden Erläuterung ergibt. An einer der
Eintrittsöffnung 103 gegenüberliegenden
Seite weist der Förderraum 102 eine Austrittsöffnung 108 auf,
durch die eine Fluidverbindung des Förderraums 102 mit
einem Austrittskanal 109 herstellbar ist. Der Austrittskanal 109 ist über eine Fluidleitung
(nicht dargestellt) mit einem Abnahmebereich (nicht dargestellt)
für das Fluid verbunden. Insbesondere bei der Verwendung
der Hubkolbenpumpe als Förderpumpe für Brennstoff
oder Brennstoffzusätze kann es sich bei dem Abnahmebereich
um eine Abgasanlage einer Brennstoffmaschine handeln. Von der Hubkolbenpumpe 101 geförderter
Brennstoff kann dabei zur Abgasnachbehandlung in die Abgasanlage
eingeleitet werden. Um ein für die Brennkraftmaschine schädliches
Eindringen von Abgasen in das Brennstoffsystem zu verhindern, und um
auch bei Vorliegen eines Überdrucks im Vorratsbereich des
Fluids ein ungewünschtes Austreten von Fluid in den Abnahmebereich
zu verhindern, weist die Hubkolbenpumpe 101 eine Mehrzahl
von Ventilen auf, wie nachstehend noch näher erläutert
wird.
-
Um
durch die Eintrittsöffnung 103 in den Förderraum 102 eintretendes
Fluid durch die Austrittsöffnung 108 zu fördern,
ist in dem Förderraum 102 ein mehrteiliger Aktor 110 axial
verlagerbar angeordnet. Der Aktor 110 umfasst einen Magnetanker 111 und eine
Kolbenstange 112, die vorliegend in axialer Richtung zueinander
benachbart in dem Förderraum 102 angeordnet und
relativ zueinander axial verlagerbar sind. Der Magnetanker 111 ist
nahe der Eintrittsöffnung 103 angeordnet und weist
in seiner der Eintrittsöffnung 103 zugewandten
Stirnseite eine gestufe Ausnehmung auf. Ein Ventilgliedelement 150 ist in
die gestufe Ausnehmung eingeschraubt und überragt den Magnetanker 111 in
Richtung auf die Eintrittsöffnung 103 hin. Durch
den zwischen einer Außenumfangsfläche des Ventilgliedelements 150 und
einer Innenumfangsfläche der gestuften Ausnehmung des Magnetankers 111 liegenden
Bereich ist ein Ringspalt 113 gebildet, in dem ein vorliegend
als Schraubenfeder oder als Spiraldruckfeder ausgebildetes Federelement 114 ist
mit einem ersten Ende aufgenommen ist. Das Federelement 114 stützt
sich mit seinem zweiten Ende in einer Vertiefung 115 eines
Kernflansches 116 ab. Das Federelement 114 spannt
den Aktor 110 dabei in Richtung der Austrittsöffnung 108 vor.
In der Darstellung gemäß 1 ist der
Aktor 110 vollständig in Richtung der Austrittsöffnung 108 verlagert.
-
Die
Kolbenstange 112 des Aktors 110 ist in einem Bereich
des Förderraums 112 nahe der Austrittsöffnung 108 angeordnet
und an ihrem austrittsseitigen Ende in einem Dosierzylinder 117 axial
verlagerbar geführt. Die Kolbenstange weist an ihrem von
der Austrittsöffnung 108 abgewandten, dem Magnetanker 111 zugewandten
Ende einen radial verkleinerten Bereich 152 auf, an den
sich in Richtung auf den Magnetanker 111 hin ein Abstützteil 151 anschließt.
Das Abstützteil 151 ist auf einem radial verkleinerten
Anschlußbereich 157 der Kolbenstange 112 aufgenommen
und weist eine dem Magnetanker zugewandte Stirnfläche auf,
die gemeinsam mit einer Stirnfläche des radial verkleinerten
Anschlußbereichs 157 an einer der Austrittsöffnung 108 zugewandten
Stirnseite des Magnetankers 111 anlagerbar ist, so dass
in axialer Richtung wirkende Kräfte zwischen Kolbenstange 112 und
Magnetanker 111 übertragbar sind. Das Abstützteil 151 weist
eine radiale Auskragung mit einem der Austrittsöffnung 108 zugewandten
Randbereich auf, auf dem sich ein erstes Ende eines als Schraubenfeder
oder Spiraldruckfeder ausgebildeten Federglieds 154 abstützt.
Das Federglied 154 umschließt das Abstützteil 151 und den
radial verkleinerten Bereich 152 der Kolbenstange 112 radial,
wobei sich ein zweites Ende des Federglieds 154 an einer
Schulter eines Öffnungsbereichs 153 des Dosierzylinders 117 abstützt,
so dass die Kolbenstange 112 durch das Federglied 154 in Richtung
des Magnetankers 111 und der Eintrittsöffnung 103 vorgespannt
ist. In der Darstellung gemäß 2 ist
die Kolbenstange 112 vollständig in Richtung der
Austrittsöffnung 108 verlagert, wobei man erkennt,
dass die der Austrittsöffnung 108 zugewandte Stirnfläche
des Magnetankers 111 an dem Abstützteil 151 angelagert
ist. In dieser Stellung sind sowohl Magnetanker 111 als
auch Kolbenstange 112 durch das Federelement 114 in
Richtung der Austrittsöffnung 108 vorgespannt.
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Der
Dosierzylinder 117 ist in einem Kernteil 118,
das rotationsymmetrisch bezüglich der Symmetrieachse 107 ausgebildet
ist, gehalten. Eine Führungshülse 155 aus
Teflon ist in dem Kernteil 118 aufgenommen, wobei der Magnetanker 111 radial
von der Führungshülse 155 umgriffen und
in dieser axial verlagerbar gehalten ist. Der Kernflansch 116 und das
Kernteil 117 sind jeweils abschnittsweise von einem eine
Magnetspule 119 aufnehmenden Spulengehäuse 120 umgeben.
Innenseitige Flächen des Kernflanschs 116, des
Kernteils 118 und des Spulengehäuses 120 bilden
dabei gemeinsam die Begrenzungsflächen des Förderraums 102.
Eine erste Teilkammer des Förderraums 102 ist
dabei durch den zwischen dem Magnetanker 111 und dem Kernflansch 116 befindlichen
Raum gebildet. In der Darstellung gemäß 2,
in der der Magnetanker 111 vollständig in Richtung
der Austrittsöffnung 108 verlagert ist, weißt
die erste Teilkammer ihr größtes Volumen auf.
Die erste Teilkammer ist über einen in dem Magnetanker 111 vorgesehenen
Verbindungskanal 156 mit einer zweiten Teilkammer verbunden, die
in dem Bereich zwischen dem Dozierzylinder 117 und dem
Magnetanker 111 angeordnet ist. Die zweite Teilkammer ist
mit einer Pumpkammer der Hubkolbenpumpe 101 verbunden,
wie nachstehend noch erläutert wird.
-
An
dem Spulengehäuse 120 ist eine elektrische Kontakteinrichtung 121 vorgesehen,
mittels der die Magnetspule 119 mit einer Spannungsquelle
verbindbar ist. Es versteht sich, dass der elektrische Anschluss 121 nicht
bezüglich der Symmetrieachse 107 rotationssymmetrisch
ausgebildet ist, sondern radial zu dem Kernteil 118 beabstandet
an das Spulengehäuse 120 angespritzt ist. Das
Spulengehäuse 120 ist von einem an dem Kernflansch 116 abgestützen Pumpengehäuse 122 und
einer an dem Kernteil 118 aufgenommenen Sicherungsscheibe 123 gehalten.
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Das
erfindungsgemäße zweite Ausführungsbeispiel
funktioniert nun wie folgt:
In der in 2 dargestellten
Ausgangsstellung des Aktors 110, in der die Magnetspule 119 nicht
mit Strom beaufschlagt ist, liegt die Kolbenstange 112 des
Aktors 110 durch das Federelement 114 in Richtung
der Austrittsöffnung 108 vorgespannt an einem Ventilsitzteil 126,
in dem die Austrittsöffnung 108 angeordnet ist,
an. Die Vorspannung des Federelements 114 wird dabei über
den Magnetanker 111 und das an den Magnetanker 111 angelagerte
Abstützteil 151 auf die Kolbenstange 112 übertragen.
Im Bereich der Austrittsöffnung 108 ist ein als
O-Ring ausgebildetes Dichtmittel 124 angeordnet. Das Ventilsitzteil 126 und
das Dichtmittel 124 bilden gemeinsam einen ersten Ventilsitz
für die als erstes Ventilglied wirkende Kolbenstange 112.
Der erste Ventilsitz 124 und die Kolbenstange 112 bilden
somit gemeinsam ein erstes Innenventil 125, das in der
Ausgangsstellung des Aktors 110 fluiddicht verschlossen
ist, so dass ein Fluid aus dem Förderraum 102 nicht
durch die Austrittsöffnung 108 hindurch austreten
kann. Die austrittsseitige Stirnfläche der Kolbenstange 112 liegt
dabei fluiddicht an dem Ventilsitzteil 126 an und wird durch
das Federelement 114 an das Dichtmittel 124 gepresst.
Bei einem Ansteigen des Fluiddrucks stromaufwärts der Eintrittsöffnung 103 und
einem damit einhergehenden Ansteigen des Fluiddrucks auch im Förderraum 102 wirkt
auf die der Eintrittsöffnung 103 zugewandten Kolbenflächen
des Aktors 110 eine Kraft. Dadurch, dass die austrittsseitige
Stirnfläche der Kolbenstange 112 nicht von dem
im Förderraum 102 vorhandenen Fluid mit Druck
beaufschlagt wird, wirkt auf den Aktor 110 insgesamt eine
Kraft in Richtung der Austrittsöffnung 108. Hierdurch
wird die Abdichtung des ersten Innenventils 125 verstärkt,
da die austrittsseitige Stirnfläche der Kolbenstange 112 stärker
an das die Austrittsöffnung 108 vollständig umschließende
Dichtmittel 124 gepresst wird.
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An
der dem Aktor 110 abgewandten Rückseite des Ventilsitzteils 126 ist
ein Rückschlagventil 127 angeordnet. Das Rückschlagventil 127 dichtet die
Austrittsöffnung 108 des Förderraums 102 gegen rückströmende
Flüssigkeit aus dem Abnahmebereich ab. Das Rückschlagventil 127 ist
aus einem in der Rückseite des Ventilsitzteils 126 vorgesehenen Rückschlagventilsitz 128 und
einem kugelförmigen Rückschlagventilglied 129 ausgebildet,
wobei das Rückschlagventilglied 129 mittels einer
Rückschlagventilfeder 130 in Richtung der Austrittsöffnung 108 vorgespannt
ist. Der Rückschlagventilsitz 128 und das Rückschlagventilglied 129 weisen
bei geschlossenem Rückschlagventil 127 einen bezüglich
der Symmetrieachse 107 rotationssymmetrischen, flächenhaften
Kontakt auf, so dass das Rückschlagventil 127 gasdicht
ausgebildet ist.
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Ausgehend
von der Ausgangsstellung wird durch ein Beaufschlagen der Magnetspule 119 mit Strom
in dem Förderraum 102 der Hubkolbenpumpe 101 ein
Magnetfeld erzeugt, durch welches der Magnetanker 111 entgegen
der Vorspannung des Federelements 114 in Richtung der Eintrittsöffnung 103 verlagert
wird. Das Abstützteil 151 wird dabei von der Federkraft
des Federelements 114 entlastet, so dass auch die Kolbenstange 112,
durch das Federglied 154 in Richtung der Eintrittsöffnung 103 vorgespannt, in
Richtung der Eintrittsöffnung verlagert wird. Das erste
Innenventil 125 wird dabei geöffnet, wobei jedoch
ein Einströmen von Flüssigkeit in den Förderraum 102 durch
die Austrittsöffnung 108 durch das geschlossene
Rückschlagventil 127 verhindert ist. Bei der Verlagerung
der Kolbenstange 112 durch den Dosierzylinder 117 in
Richtung der Eintrittsöffnung 103 werden in dem
Dosierzylinder 117 radial angeordnete Ausnehmungen 131 von
der Kolbenstange 112 freigegeben, so dass Flüssigkeit
aus dem Förderraum 102 in den Bereich nahe der
Austrittsöffnung 108 gelangt. Der Bereich im Inneren
des Dosierzylinders 117 zwischen der austrittsseitigen
Stirnseite der Kobenstange 112 und der Austrittsöffnung 108 definiert
dabei eine Pumpkammer der Hubkolbenpumpe 101. Die Bewegung
des Aktors 110 in Richtung der Eintrittsöffnung 103 wird
durch ein Anschlagen des Ventilgliedelements 150 des Magnetankers 111 in
der Vertiefung 115 des Kernflanschs 116 begrenzt.
In dieser Stellung ist das Federelement 114 vollständig
gespannt. Das Ventilgliedelement 150 des Aktors 110 bildet
ein zweites Ventilglied und die Vertiefung 116 einen zweiten
Ventilsitz eines zweiten Innenventils 135, das bei vollständiger
Verlagerung des Aktors 110 in Richtung der Eintrittsöffnung 103 geschlossen
ist. Das zweite Innenventil 135 bildet ein zusätzliches
Ventil, durch welches auch bei einem Versagen des Rückschlagventils 127 ein
Austreten von Flüssigkeit oder Gas aus dem Förderraum 102 durch
die Eintrittsöffnung 103 sicher vermieden ist.
Eine weitere Abdichtung wird dabei durch eine kegelstumfförmige
Dichtfläche 133 des Magnetankers 111 gewährleistet,
die bei vollständiger Verlagerung des Magnetankers 111 in
Richtung der Eintrittsöffnung 103 an einer zweiten,
die Vertiefung 116 umgebenden Dichtfläche 134 des
Kernflanschs 116 anliegt. Bei einem Ansteigen des Fluiddrucks
stromabwärts der Austrittsöffnung 108 wird ein
Einströmen von Fluid in den Förderraum 102 durch
das geschlossene Rückschlagventil 127 unterbunden.
Falls es zu einem Versagen des Rückschlagventils 127 und einem
damit einhergehenden Ansteigen des Fluiddrucks auch in dem Förderraum 102 kommt,
wirkt auf die dem Förderraum 102 zugewandten Kolbenflächen
des Magnetankers 111 eine Kraft. Dadurch, dass die eintrittsseitige
Stirnfläche des Magnetankers 111 nicht von dem
im Förderraum 102 vorhandenen Fluid mit Druck
beaufschlagt wird, wirkt auf den Magnetanker 111 eine Kraft
in Richtung der Eintrittsöffnung 103. Hierdurch
wird die Abdichtung des zweiten Innenventils 135 verstärkt,
ein Eindringen von Fluid aus dem Förderraum 102 in
den stromaufwärts der Eintrittsöffnung 103 gelegenen Bereich
ist sicher vermieden.
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Durch
ein Stromlosstellen der Magnetspule 119 wird die auf den
Magnetanker 111 wirkende Magnetkraft aufgehoben, so dass
der Aktor 110 nun angetrieben durch das Federelement 114 in
Richtung der Austrittsöffnung 108 und somit in
Richtung der Ausgangsstellung verlagert wird. Die Ausnehmungen 131 des
Dosierzylinders 117 werden von der Kolbenstange 112 des
Aktors 110 wieder verschlossen, wobei die zuvor in die
Pumpkammer eingetretene Flüssigkeit von der austrittsseitigen
Stirnfläche der Kolbensstange 112 durch die Austrittsöffnung 108 hindurch
verdrängt wird. Das Rückschlagventil 127 wird hierbei
durch den ansteigenden Fluiddruck in der Pumpkammer geöffnet.
Gleichzeitig tritt durch das nun geöffnete zweite Innenventil 135 Flüssigkeit durch
die Eintrittsöffnung 103 in den Förderraum 102 der
Hubkolbenpumpe 101 ein. Die Verlagerung des Aktors 110 wird
durch ein Auftreffen der austrittsseitigen Stirnfläche
der Kobenstange 112 auf das Ventilsitzteil 126 beendet.
In dieser Position, die der Ausgangsposition entspricht, ist das
erste Innenventil 125 geschlossen.
-
Die
beschriebenen Innenventile 125, 135 sowie das
gasdichte Rückschlagventil 127 ermöglichen vorteilhaft,
dass ein unzulässiges Ansteigen des Fluiddrucks entweder
im Abnahmebereich oder im Vorratsbereich der Hubkolbenpumpe keinen
Einfluß auf den jeweils anderen Bereich nimmt. Insbesondere kommt
es in keinem Fall zu einer ungewünschten Übertragung
von Fluid von einem Bereich in den anderen durch die Hubkolbenpumpe 101 hindurch.
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In 3 ist
ein drittes Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenpumpe 201 dargestellt.
Die Hubkolbenpumpe 201, die vorliegend als Dosierpumpe
ausgebildet ist, ist insbesondere auch zum Fördern von Brennstoffen
oder Brennstoffzusätzen für Brennkraftmaschinen
geeignet. Die Hubkolbenpumpe 201 umfasst innenliegend einen
Förderraum 202, der im Betrieb der Hubkolbenpumpe
mit einem Fluid gefüllt ist. Der Förderraum 202 weist
eine Eintrittsöffnung 203 auf, die den Förderraum 202 mit
einem Eintrittskanal 204 verbindet. Der Eintrittskanal 204 ist über
eine Fluidleitung (nicht dargestellt) mit einem Vorratsbereich (nicht
dargestellt) verbunden, der den Förderraum 202 mit
Fluid versorgt. In dem Eintrittskanal 204 ist ein Filter
(nicht dargestellt) angeordnet, um in an sich bekannter Weise in
dem Fluid enthaltene Partikel an einem Eintritt in den Förderraum 202 zu
hindern. Die Durchtritts- und Förderrichtung der Hubkolbenpumpe 201 ist
durch den Pfeil 206 gekennzeichnet.
-
Wesentliche
Teile der Hubkolbenpumpe 201 sind rotationssymmetrisch
bezüglich einer Symmetrieachse 207 ausgebildet.
Insbesondere ist eine Außenwand des Förderraums 202 zylinderförmig
und entlang ihrer axialen Erstreckung gestuft ausgebildet und weist
eine Rotationssymmetrie bezüglich der Symmetrieachse 207 auf.
In den Förderraum 202 sind verschiedene Teile
der Hubkolbenpumpe 201 eingebracht, so dass der Förderraum 202 insgesamt in
mehrere untereinander verbundene Kammern aufgeteilt ist, wie sich
aus der nachstehenden Erläuterung ergibt. An einer der
Eintrittsöffnung 203 gegenüberliegenden
Seite weist der Förderraum 202 eine Austrittsöffnung 208 auf,
durch die eine Fluidverbindung des Förderraums 202 mit
einem Austrittskanal 209 herstellbar ist. Der Austrittskanal 209 ist über eine
Fluidleitung (nicht dargestellt) mit einem Abnahmebereich (nicht
dargestellt) für das Fluid verbunden. Insbesondere bei
der Verwendung der Hubkolbenpumpe 201 als Förderpumpe
für Brennstoff oder Brennstoffzusätze kann es
sich bei dem Abnahmebereich um eine Abgasanlage einer Brennstoffmaschine
handeln. Von der Hubkolbenpumpe 201 geförderter
Brennstoff kann dabei zur Abgasnachbehandlung in die Abgasanlage
eingeleitet werden. Um ein für die Brennkraftmaschine schädliches
Eindringen von Abgasen in das Brennstoffsystem zu verhindern, und um
auch bei Vorliegen eines Überdrucks im Vorratsbereich des
Fluids ein ungewünschtes Austreten von Fluid in den Abnahmebereich
zu verhindern, weist die Hubkolbenpumpe 201 eine Mehrzahl
von Ventilen auf, wie nachstehend noch näher erläutert
wird.
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Um
durch die Eintrittsöffnung 203 in den Förderraum 202 eintretendes
Fluid durch die Austrittsöffnung 208 zu fördern,
ist in dem Förderraum 202 ein mehrteiliger Aktor 210 axial
verlagerbar angeordnet. Der Aktor 210 umfasst einen Magnetanker 211 und eine
Kolbenstange 212, die vorliegend relativ zueinander axial
verlagerbar sind. Der Magnetanker 211 weist dazu eine zentrale,
den Magnetanker 211 vollständig durchsetzende
Bohrung 261 auf, in der die Kolbenstange 212 axial
verlagerbar aufgenommen ist. Die Kolbenstange 212 erstreckt
sich axial nahezu vollständig durch den Förderraum 202 und
weist nahe ihres der Eintrittsöffnung 203 zugewandten
Endes eine radiale Auskragung 260 auf. Die radiale Auskragung 260 ist
in einer der Eintrittsöffnung 203 zugewandten
Ausnehmung des Magnetankers 211 aufgenommen, wobei die
Auskragung 260 eine der Austrittsöffnung 208 zugewandte
erste Randfläche aufweist, die an einem Schulterbereich
der Ausnehmung des Magnetankers 211 anlagerbar ist, so
dass in axialer Richtung wirkende Kräfte zwischen Kolbenstange 212 und
Magnetanker 211 übertragbar sind. An die radiale
Auskragung 260 schließt sich ein in seinem Durchmesser
gegenüber der Auskragung 260 verkleinerter Endabschnitt 262 der
Kolbenstange 212 an. Ein vorliegend als Schraubenfeder
ausgebildetes Federelement 114 umgreift den Endabschnitt 262 der
Kolbenstange 212 radial und stützt sich an einem
ersten Ende an einer zweiten, der Eintrittsöffnung 203 zugewandten
Randfläche der Auskragung 260 ab. Das Federelement 214 stützt
sich mit seinem zweiten Ende in einer Vertiefung 215 eines
Kernflansches 216 ab. Das Federelement 214 spannt
die Kolbenstange 212 dabei in Richtung der Austrittsöffnung 208 vor.
In der Darstellung gemäß 3 ist der
Aktor 210 vollständig in Richtung der Austrittsöffnung 208 verlagert.
Die Kolbenstange 212 des Aktors 210 ist an ihrem
austrittsseitigen Ende in einem Dosierzylinder 217 axial
verlagerbar geführt. In der Darstellung gemäß 3 ist die
Kolbenstange 212 vollständig in Richtung der Austrittsöffnung 208 verlagert,
wobei man erkennt, dass die der Austrittsöffnung 208 zugewandte
Stirnfläche des Magnetankers 211 an der Auskragung 260 angelagert
ist. In dieser Stellung sind sowohl Magnetanker 211 als
auch Kolbenstange 212 durch das Federelement 214 in
Richtung der Austrittsöffnung 208 vorgespannt.
-
Der
Dosierzylinder 217 ist in einem Kernteil 218,
das rotationsymmetrisch bezüglich der Symmetrieachse 207 ausgebildet
ist, gehalten. Eine Führungshülse 255 aus
Teflon ist in dem Kernteil 218 aufgenommen, wobei der Magnetanker 211 radial
von der Führungshülse 255 umgriffen und
in dieser axial verlagerbar gehalten ist. Der Kernflansch 216 und das
Kernteil 217 sind jeweils abschnittsweise von einem eine
Magnetspule 219 aufnehmenden Spulengehäuse 220 umgeben.
Innenseitige Flächen des Kernflanschs 216, des
Kernteils 218 und des Spulengehäuses 120 bilden
dabei gemeinsam die Begrenzungsflächen des Förderraums 202.
Eine erste Teilkammer des Förderraums 202 ist
dabei durch den zwischen dem Magnetanker 211 und dem Kernflansch 216 befindlichen
Raum gebildet. In der Darstellung gemäß 3,
in der der Magnetanker 211 vollständig in Richtung
der Austrittsöffnung 208 verlagert ist, weißt
die erste Teilkammer ihr größtes Volumen auf.
Die erste Teilkammer ist über einen in dem Magnetanker 211 vorgesehenen
Verbindungskanal 256 mit einer zweiten Teilkammer verbunden, die
in dem Bereich zwischen dem Dozierzylinder 217 und dem
Magnetanker 211 angeordnet ist. Die zweite Teilkammer ist
mit einer Pumpkammer der Hubkolbenpumpe 201 verbunden,
wie nachstehend noch erläutert wird.
-
An
dem Spulengehäuse 220 ist eine elektrische Kontakteinrichtung 221 vorgesehen,
mittels der die Magnetspule 219 mit einer Spannungsquelle
verbindbar ist. Es versteht sich, dass der elektrische Anschluss 221 nicht
bezüglich der Symmetrieachse 207 rotationssymmetrisch
ausgebildet ist, sondern radial zu dem Kernteil 218 beabstandet
an das Spulengehäuse 220 angespritzt ist. Das
Spulengehäuse 220 ist von einem an dem Kernflansch 216 abgestützen Pumpengehäuse 222 und
einer an dem Kernteil 218 aufgenommenen Sicherungsscheibe 223 gehalten.
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Das
erfindungsgemäße dritte Ausführungsbeispiel
funktioniert nun wie folgt:
In der in 3 dargestellten
Ausgangsstellung des Aktors 210, in der die Magnetspule 219 nicht
mit Strom beaufschlagt ist, liegt die Kolbenstange 212 des
Aktors 210 durch das Federelement 214 in Richtung
der Austrittsöffnung 208 vorgespannt an einem Ventilsitzteil 226,
in dem die Austrittsöffnung 208 angeordnet ist,
an. Die Vorspannung des Federelements 214 wird dabei über
die Auskragung 260 auf den Magnetanker 211 übertragen,
so dass auch der Magnetanker 211 vollständig in
Richtung der Austrittsöffnung 208 verlagert ist.
Erkennbar liegt der Magnetanker 211 dabei nicht an dem
Dosierzylinder 217 an. Im Bereich der Austrittsöffnung 208 ist
ein als O-Ring ausgebildetes Dichtmittel 224 angeordnet. Das
Ventilsitzteil 226 und das Dichtmittel 224 bilden gemeinsam
einen ersten Ventilsitz für die als erstes Ventilglied
wirkende Kolbenstange 212. Der erste Ventilsitz 224 und
die Kolbenstange 212 bilden somit gemeinsam ein erstes
Innenventil 225, das in der Ausgangsstellung des Aktors 210 fluiddicht
verschlossen ist, so dass ein Fluid aus dem Förderraum 202 nicht
durch die Austrittsöffnung 208 hindurch austreten
kann. Die austrittsseitige Stirnfläche der Kolbenstange 212 liegt
dabei fluiddicht an dem Ventilsitzteil 226 an und wird
durch das Federelement 214 an das Dichtmittel 224 gepresst.
Bei einem Ansteigen des Fluiddrucks stromaufwärts der Eintrittsöffnung 203 und
einem damit einhergehenden Ansteigen des Fluiddrucks auch im Förderraum 202 wirkt
auf die der Eintrittsöffnung 203 zugewandten Kolbenflächen
des Aktors 210 eine Kraft. Dadurch, dass die austrittsseitige
Stirnfläche der Kolbenstange 212 nicht von dem
im Förderraum 202 vorhandenen Fluid mit Druck
beaufschlagt wird, wirkt auf den Aktor 210 insgesamt eine
Kraft in Richtung der Austrittsöffnung 208. Hierdurch
wird die Abdichtung des ersten Innenventils 225 verstärkt,
da die austrittsseitige Stirnfläche der Kolbenstange 212 stärker
an das die Austrittsöffnung 208 vollständig
umschließende Dichtmittel 224 gepresst wird.
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An
der dem Aktor 210 abgewandten Rückseite des Ventilsitzteils 226 ist
ein Rückschlagventil 227 angeordnet. Das Rückschlagventil 227 dichtet die Austrittsöffnung 208 des
Förderraums 202 gegen rückströmende
Flüssigkeit aus dem Abnahmebereich ab. Das Rückschlagventil 227 ist
aus einem in der Rückseite des Ventilsitzteils 226 vorgesehenen Rückschlagventilsitz 228 und
einem kugelförmigen Rückschlagventilglied 229 ausgebildet,
wobei das Rückschlagventilglied 229 mittels einer
Rückschlagventilfeder 230 in Richtung der Austrittsöffnung 208 vorgespannt
ist. Der Rückschlagventilsitz 228 und das Rückschlagventilglied 229 weisen
bei geschlossenem Rückschlagventil 227 einen bezüglich
der Symmetrieachse 207 rotationssymmetrischen, flächenhaften
Kontakt auf, so dass das Rückschlagventil 227 gasdicht
ausgebildet ist.
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Ausgehend
von der Ausgangsstellung wird durch ein Beaufschlagen der Magnetspule 219 mit Strom
in dem Förderraum 202 der Hubkolbenpumpe 201 ein
Magnetfeld erzeugt, durch welches der Magnetanker 211 entgegen
der Vorspannung des Federelements 214 in Richtung der Eintrittsöffnung 203 verlagert
wird. Der Magnetanker 211 wirkt dabei auf die Auskragung 260 der
Kolbenstange 212 ein, so dass gemeinsam mit dem Magnetanker 211 auch
die Kolbenstange 212 in Richtung der Eintrittsöffnung 203 verlagert
wird. Das erste Innenventil 225 wird dabei geöffnet,
wobei jedoch ein Einströmen von Flüssigkeit in
den Förderraum 202 durch die Austrittsöffnung 208 durch
das geschlossene Rückschlagventil 227 verhindert
ist. Bei der Verlagerung der Kolbenstange 212 durch den
Dosierzylinder 217 in Richtung der Eintrittsöffnung 203 werden
in dem Dosierzylinder 217 radial angeordnete Ausnehmungen 231 von der
Kolbenstange 212 freigegeben, so dass Flüssigkeit
aus dem Förderraum 202 in den Bereich nahe der
Austrittsöffnung 208 gelangt. Der Bereich im Inneren
des Dosierzylinders 217 zwischen der austrittsseitigen
Stirnseite der Kobenstange 212 und der Austrittsöffnung 208 definiert
dabei eine Pumpkammer der Hubkolbenpumpe 201. Die Bewegung
des Aktors 210 in Richtung der Eintrittsöffnung 203 wird durch
ein Anschlagen eines auf dem verjüngten Endbereich 262 der
Ventilstange 212 angeordneten Dichtelements 232 in
der Vertiefung 215 des Kernflanschs 216 begrenzt.
In dieser Stellung ist das Federelement 114 vollständig
gespannt. Der verjüngte Endbereich 262 des Aktors 210 bildet
ein zweites Ventilglied und die Vertiefung 216 einen zweiten Ventilsitz
eines zweiten Innenventils 235, das bei vollständiger
Verlagerung des Aktors 210 in Richtung der Eintrittsöffnung 203 geschlossen
ist. Das zweite Innenventil 235 bildet ein zusätzliches
Ventil, durch welches auch bei einem Versagen des Rückschlagventils 227 ein
Austreten von Flüssigkeit oder Gas aus dem Förderraum 202 durch
die Eintrittsöffnung 203 sicher vermieden ist.
Eine weitere Abdichtung wird dabei durch eine kegelstumfförmige
Dichtfläche 233 des Magnetankers 211 gewährleistet,
die bei vollständiger Verlagerung des Magnetankers 211 in Richtung
der Eintrittsöffnung 203 an einer zweiten, die
Vertiefung 216 umgebenden Dichtfläche 234 des Kernflanschs 216 anliegt.
Bei einem Ansteigen des Fluiddrucks stromabwärts der Austrittsöffnung 208 wird
ein Einströmen von Fluid in den Förderraum 202 durch
das geschlossene Rückschlagventil 227 unterbunden.
Falls es zu einem Versagen des Rückschlagventils 227 und
einem damit einhergehenden Ansteigen des Fluiddrucks auch in dem
Förderraum 202 kommt, wirkt auf die dem Förderraum 202 zugewandten
Kolbenflächen des Magnetankers 211 eine Kraft.
Dadurch, dass die eintrittsseitige Stirnfläche des Magnetankers 211 nicht
von dem im Förderraum 202 vorhandenen Fluid mit
Druck beaufschlagt wird, wirkt auf den Magnetanker 211 eine
Kraft in Richtung der Eintrittsöffnung 203. Hierdurch
wird die Abdichtung Förderraums 202 verstärkt.
Ebenso wirkt auf die dem Förderraum 202 zugewandten
Kolbenflächen der Kolbenstange 212 eine Kraft.
Dadurch, dass die eintrittsseitige Stirnfläche des Magnetankers 212 nicht
von dem im Förderraum 202 vorhandenen Fluid mit
Druck beaufschlagt wird, wirkt auf die Kolbenstange 212 eine
Kraft in Richtung der Eintrittsöffnung 203, wodurch
eine Abdichtung des zweiten Innenventils 235 verstärkt
und ein Eindringen von Fluid aus dem Förderraum 202 in
den stromaufwärts der Eintrittsöffnung 203 gelegenen
Bereich sicher vermieden ist.
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Durch
ein Stromlosstellen der Magnetspule 219 wird die auf den
Magnetanker 211 wirkende Magnetkraft aufgehoben, so dass
der Aktor 210 nun angetrieben durch das Federelement 214 in
Richtung der Austrittsöffnung 208 und somit in
Richtung der Ausgangsstellung verlagert wird, wobei die Kolbenstange 212 über
die Auskragung 260 den Magnetanker 211 in Richtung
der Austrittsöffnung 208 verlagert. Die Ausnehmungen 231 des
Dosierzylinders 217 werden von der Kolbenstange 212 des
Aktors 210 wiederverschlossen, wobei die zuvor in die Pumpkammer
eingetretene Flüssigkeit von der austrittsseitigen Stirnfläche
der Kolbensstange 212 durch die Austrittsöffnung 208 hindurch
verdrängt wird. Das Rückschlagventil 227 wird
hierbei durch den ansteigenden Fluiddruck in der Pumpkammer geöffnet.
Gleichzeitig tritt durch das nun geöffnete zweite Innenventil 235 Flüssigkeit
durch die Eintrittsöffnung 203 in den Förderraum 202 der
Hubkolbenpumpe 201 ein. Die Verlagerung des Aktors 210 wird durch
ein Auftreffen der austrittsseitigen Stirnfläche der Kobenstange 212 auf
das Ventilsitzteil 226 beendet. In dieser Position, die
der Ausgangsposition entspricht, ist das erste Innenventil 225 geschlossen.
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Die
beschriebenen Innenventile 225, 235 sowie das
gasdichte Rückschlagventil 227 ermöglichen vorteilhaft,
dass ein unzulässiges Ansteigen des Fluiddrucks entweder
im Abnahmebereich oder im Vorratsbereich der Hubkolbenpumpe keinen
Einfluß auf den jeweils anderen Bereich nimmt. Insbesondere kommt
es in keinem Fall zu einer ungewünschten Übertragung
von Fluid von einem Bereich in den anderen durch die Hubkolbenpumpe 201 hindurch.
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In 4 ist
ein gegenüber der in 3 dargestellten
Hubkolbenpumpe 201 abgewandeltes Ausführungsbeispiel
einer Hubkolbenpumpe 301 dargestellt. Wesentliche Elemente
der Hubkolbenpumpe 301 entsprechen dabei denen der Hubkolbenpumpe 201 gemäß des
dritten Ausführungsbeispiels, so dass nachstehend lediglich
die Unterschiede beider Ausführungsbeispiele näher
erläutert werden. Baugleiche und funktional vergleichbare
Teile zu dem in 3 dargestellten dritten Ausführungbeispiel
sind dabei mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen.
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Die
Hubkolbenpumpe 301 umfasst einen Aktor 310 mit
einem Magnetanker 311, der vorliegend als hohlzylinderförmiges
Bauteil mit einem zylinderförmigen Innenraum 371 ausgebildet
ist. Das austrittsseitige Ende des Magnetankers 311 weist
eine Stirnwand 372 mit einer zentralen Bohrung 361 auf, in
der die Kolbenstange 312 axial verlagerbar geführt ist.
Eine radiale Auskragung 360 der Kolbenstange 312 weist
dabei gegenüber der zentralen Bohrung 361 ein Übermaß auf,
so dass die Kolbenstange 312 nicht durch die Bohrung 361 hinausgleiten
kann. Ein wesentlicher Unterschied zwischen der Hubkolbenpumpe 301 gemäß des
vierten Ausführungsbeispiels und der Hubkolbenpumpe 201 gemäß des
dritten Ausführungsbeispiels ist dadurch gegeben, dass
die eintrittsseitige Ausnehmung des Magnetankers 211 in
Richtung der Austrittsöffnung 308 vertieft wurde und
nunmehr den Innenraum 371 des Magnetankers 311 ausbildet.
Ferner weist ein Federelement 314, welches die Kolbenstange 312 in
Richtung der Austrittsöffnung 308 vorspannt, im
Vergleich zu dem Federelement 214 des dritten Ausführungsbeispiels eine
verlängerte axiale Erstreckung auf.
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Vorliegend
ist in einem Bereich zwischen der austrittsseitigen Randfläche
der Auskragung 360 der Kolbenstange 312 und der
innenseitigen Randfläche um die zentrale Bohrung 361 des
Magnetankers 311 eine Tellerfeder 370, wahlweise
auch eine Blattfeder, angeordnet. Eine axiale Kraftübertragung
in Betätigungsrichtung des Aktors 310 zwischen
Kolbenstange 312 und Magnetanker 311 wird dabei
stets über die Tellerfeder 370 vermittelt. Gleichzeitig
ist die Ruhestellung des Magnetankers 311 bei nicht bestromter
Magnetspule 319 um ein der Dicke der Tellerfeder 370 entsprechendes
Maß von der Eintrittsöffnung 303 zurückversetzt.
Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass ungewünschte Spannungen
in der Magnetspule 319 oder äußere, nicht
von der Magnetspule 319 erzeugte Magnetfelder, die zu einer
ungewünschten Verlagerung des Magnetankers 311 führen,
nicht unmittelbar auf die Kolbenstange 312 übertragen
werden, sondern von der Tellerfeder 370 absorbiert werden.
Somit kommt es zu einer Entkopplung der Kolbenstange 312 von
dem Magnetanker 311 in der Ausgangsstellung. Ein ungewünschtes Öffnen
des ersten Innenventils 325 und eine damit einhergehende
Leckage der Hubkolbenpumpe 301 ist somit auch bei dynamischen
Störungen der Ruheposition des Magnetankers 311 sicher
vermieden, ein „Flattern” des Magnetankers 311 oder
Bewegungen des Magnetankers 311 durch Stromspitzen in der Magnetspule 319 werden
nicht auf die Kolbenstange 312 übertragen. Es
versteht sich, dass der Federspeicher auch aus einem elastischen
Material ausgebildet sein kann, beispielsweise als ein die Kolbenstange 312 radial
umgebendes elastisches Dämpfungselement. Es versteht sich
ferner, dass insbesondere auch bei dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel ein zwischen Stirnseiten der Kolbenstange 212 und
des Magnetanker 211 angeordneter Federspeicher vorgesehen
sein kann, um Kolbenstange 212 und Magnetanker 211 zu
entkoppeln.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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