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Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe mit den Mermalen des Oberbegriffs des ersten Patentanspruchs.
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Diese Pumpen werden in der Regel als Dosier- oder Förderpumpen eingesetzt und dienen dazu, in Abhängigkeit von der Frequenz der elektrischen Ansteuerung einen proportionalen Förderstrom zu liefern. Die Aufgabenstellung für diese Erfindung ist aber, nicht einen vorbestimmten Förderstrom, sondern einen vorbestimmten Druck am Auslass der Pumpe zu erzeugen und den Förderstrom abhängig vom Bedarf des angeschlossenen Verbrauchers selbsttätig anzupassen. Da der Einlassdruck bekannt und annähernd konstant ist, ist auch die Erzeugung einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen Auslass und Einlass zielführend.
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Selbsttätig druckregelnde Pumpen sind als rotierend arbeitende Pumpen aus dem Fachgebiet der Ölhydraulik bekannt, und zwar entweder als ventilgesteuerte Verstellpumpen, zum Beispiel „Bosch Rexroth A10VOxDR/5” oder als Verstellpumpen, deren wirksames Verdrängungsvolumen direkt von dem zu regelnden Druck verändert werden, zum Beispiel „Bosch Rexroth PV7-2X/...”.
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Die Rotationspumpen sind weit verbreitet, aber in der hier vorliegenden Anwendung erheblich zu groß und zu teuer.
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Eine Druckregelung erreicht man auch durch die Kombination einer bekannten Dosierpumpe mit einem Druckbegrenzungsventil, das an die Leitung zwischen der Pumpe und dem Verbraucher angeschlossen ist, aber das führt zu einem höheren Bauaufwand, der Gefahr von Schwingungen und gegebenenfalls einem erheblichen Temperatureinfluß auf die Druckregelung.
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Die Aufgabe, mit einem Gerät eine selbsttätige Druckregelung zusammen mit einer Fluid-Förderung bei geringem Bauaufwand zu verwirklichen, wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 zusammen mit den Ansprüchen 2 oder 3 und dem Herstellverfahren gemäß Anspruch 11 oder 12 gelöst.
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Gemäß dieser Erfindung wird eine durch einen Magneten angetriebene Hubkolbenpumpe mit den aufgezeigten Mitteln so gestaltet, dass sie nur den zur Aufrechterhaltung des geforderten Drucks notwendigen Fluidstrom fördert. Es wird dazu die Tatsache genutzt, dass der erzeugte Druck der Bewegung des Förderkolbens entgegenwirkt und bei einer Überschreitung des durch die Kraftbilanz am Kolben vorgegebenen Grenzwerts die Bewegung des Kolbens zum Stillstand bringt. Dadurch legt der Kolben nur einen Teilhub zurück, die Größe des Teilhubs richtet sich direkt nach dem aufgebauten Druck und indirekt nach dem Fluidbedarf des Verbrauchers. Um das Gleichgewicht der Kräfte am Kolben zur Regelung des Drucks zu nutzen, ist es aber nicht sinnvoll, die Kraft des Magneten während der Förderphase zu nutzen, denn die Magnetkraft ist großen Schwankungen durch die Versorgungsspannung und die Spulentemperatur ausgesetzt. Stattdessen wird die Kraft der Rückstellfeder zur Förderung und zum Kraftabgleich genutzt. Der Kolbenhub nach dem Einschalten des Magneten wird lediglich dazu benutzt, Fluid von dem ersten Verdrängungsraum in den zweiten Verdrängungsraum umzupumpen und die Rückstellfeder zu spannen.
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Die Kraft der Rückstellfeder wird von den genannten Störgrößen Versorgungsspannung und Temperatur nicht beeinflußt, sondern ist im wesentlichen von der Federvorspannung der Rückstellfeder und dem Kolbenhub abhängig. Durch die Wahl einer geringen Federsteifigkeit kann man den Hubeinfluß klein halten, und durch die Veränderung der Federvorspannung kann man den von der Pumpe zu regelnden Druck einstellen.
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Wenn sich die Vorspannung der Rückstellfeder nur mit unvertretbarem Aufwand oder mit Risiken für die Funktion verstellen läßt, bietet es sich an, eine weitere Feder auf den Kolben wirken zu lassen, deren Vorspannung sich erheblich leichter einstellen läßt. Dabei ist es für diese Erfindung unerheblich, ob diese weitere Feder, die sogenannte Korrekturfeder, in der gleichen Richtung auf den Kolben wirkt wie die Rückstellfeder, oder der Rückstellfeder entgegen wirkt, solange nur die Wirkungen beider Federn vom Hub des Kolbens abhängig sind, und im Fall der entgegengesetzten Wirkung die Kraft der Rückstellfeder größer ist als die Kraft der Korrekturfeder.
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Die Rückstellfeder oder die aus Rückstellfeder und Korrekturfeder bestehende Federgruppe erzeugen durch ihre Federsteifigkeit einen geringen, aber messbaren und gegebenenfalls nutzbaren Einfluss des Hubs auf den Druck am Auslass. Dabei wirkt sich im zeitlichen Mittel vor allem der Teilhub am Ende der Förderphase auf den Druck aus.
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Die beschriebene Druckregelung läßt sich mit unterschiedlichen bekannten Bauweisen von Hubkolbenpumpen realisieren, solange nur die Förderung des Fluids in der Rückstellphase des Arbeitszyklus, also bei ausgeschaltetem Magneten, erfolgt. Die Hubkolbenpumpe wird in der Regel zwei Ventile enthalten, das können ein Einlassventil und ein Überströmventil zwischen den Verdrängerräumen sein, oder ein Überströmventil und ein Auslassventil.
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In einer ersten Bauweise enthält die Hubkolbenpumpe ein Einlassventil und ein Überströmventil, und der Kolben ist gleitend und dynamisch abdichtend im Konus gelagert. Da die Rückstellfeder sich im Konus abstützt, ist es hier vorteilhaft, nicht die Vorspannung der Rückstellfeder einzustellen, sondern die Vorspannung einer zusätzlichen Korrekturfeder mittels einer verschieblichen Buchse einzustellen. Nach dem Verschieben ist die Buchse zu sichern, dies kann durch eine ausreichende Presspassung erreicht werden oder durch Verschweißen, Verlöten, Verkleben oder Verstemmen.
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In einer zweiten Bauform enthält die Hubkolbenpumpe ein Überströmventil und ein Auslassventil, und der Kolben ist gleitend und abdichtend im Joch gelagert. Da der Konus in diesem Fall kein Gleitlager für den Kolben enthält, ist es hier ohne Risiken möglich, die Vorspannung der Rückstellfeder mittels eines verschieblichen Federlagers einzustellen. In diesem Fall muss anschließend die Anschlagbuchse innerhalb des Federlagers, die den einlassseitigen Anschlag für den Kolben darstellt, auf ihr richtiges Maß eingestellt werden, ohne das Federlager weiter zu verschieben. Sowohl das Federlager als auch die Anschlagbuchse müssen nach dem Einstellen gesichert werden, damit sie sich im Betrieb der Pumpe nicht weiter verschieben. Dazu kann eine ausreichende Presspassung dienen, ein Verschweißen, Verlöten, Verkleben oder ein Verstemmen. Das Federlager dichtet die Pumpe nach außen ab, daher ist eine vollkommen undurchlässige Abdichtung zum Konus hin erforderlich, dazu können die Verfahren Verschweißen, Verlöten und Verkleben eingesetzt werden, oder es kann eine Elastomerdichtung eingesetzt werden.
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Für beide Bauweisen läßt sich die Einstellung der Rückstellfeder auch dadurch verwirklichen, dass man die Rückstellfeder einseitig oder beidseitig auf Passscheiben lagert, die nach einem geeigneten Prüfvorgang der Pumpe oder einer Unterbaugruppe bedarfsgerecht ausgewählt und dann eingesetzt werden. Dieses Verfahren wird aber als weniger vorteilhaft angesehen, weil der beschriebene Prüfvorgang nicht mit der Endprüfung der Pumpe nach ihrer Herstellung zusammengefasst werden kann.
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Es ist auch vorstellbar, die Buchse zur Einstellung der Federvorspannung der Korrekturfeder beziehungsweise das Federlager nicht durch Verschieben einzustellen, sondern diese Bauteile und die sie umfassenden Bauteile mit Gewinden zu versehen und die Einstellung durch Verdrehen der Buchse beziehungsweise des Federlagers vorzunehmen. Die Sicherung der Lage wird man in diesem Fall in bekannter Weise durch eine Konterung mit einem weiteren mit einem Gewinde versehenen Bauteil oder durch Verkleben vornehmen. Auch diese Vorgehensweisen werden als weniger vorteilhaft angesehen, da sie mit höheren Kosten verbunden sind und weil die Abdichtung eines eingeschraubten Federlagers einerseits notwendig und andererseits aufwendig ist.
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In manchen Anwendungsbereichen dieser Pumpe wird gefordert, dass nach dem Abstellen der Pumpe das Fluid langsam in den Vorratsbehälter, der mit der Einlasseite verbunden ist, zurückfließt. Dazu wird dann in den beiden Ventilen eine gezielte Leckage vorgesehen, die so groß ist, dass ein ausreichender Abfluß nach dem Abstellen der Pumpe erfolgt, aber nur so klein ist, dass die Förderfunktion im Normalbetrieb nicht beeinträchtigt wird. Für die gleiche Leckage wird auch der Dichtspalt der dynamischen Dichtung zwischen dem Kolben und dem Kolbenlager ausgelegt.
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In anderen Anwendungsbereichen wird gefordert, dass nach dem Abstellen der Pumpe ein bestimmter Restdruck aufrechterhalten bleibt, aber nicht durch temperaturbedingte Ausdehnung des Fluids überschritten wird. Dazu wird der Kolben der Pumpe mit einer auslasseitigen dichtenden Anschlagscheibe versehen, deren wirksame Dichtfläche im Zusammenwirken mit der Kraft der Rückstellfeder den geforderten Restdruck ergibt.
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In vielen Anwendungen ist ein möglichst gleichmäßiger Auslassdruck der Pumpe gefordert, der zusätzlich beim Einfrieren des Fluids nach dem Abstellen der Pumpe nicht oder nur geringfügig überschritten werden soll. Dazu ist von dem zweiten Verdrängungsraum ein unter Druck veränderliches Ausgleichsvolumen abgeteilt, das in einer vorteilhaften Ausführung in das Pumpengehäuse integriert ist und daher nur wenig zusätzlichen Bauraum beansprucht. Das veränderliche Ausgleichsvolumen ist durch eine schlauchförmige elastische Membran begrenzt, auf der vom Arbeitsfluid abgewandten Seite der Membran befindet sich ein abgeschlossenes Gasvolumen. Fluiddämpfer als solche sind bekannt, aber nicht in dem hier beschriebenen Zusammenwirken mit druckregelnden Hubkolbenpumpen.
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Die Hubkolbenpumpe gemäß dieser Erfindung zeichnet sich durch eine sehr geringe Baugröße und geringe Herstellkosten im Vergleich zu bekannten Pumpen ähnlicher Funktion aus. Wegen ihrer Robustheit kann sie auch unter widrigen Umweltbedingungen in einem großen Temperaturbereich eingesetzt werden. Sie eignet sich insbesondere für Großserienanwendungen im Fahrzeugbau, zum Beispiel für die Versorgung von Systemen zur Einspritzung von Additiv oder Kraftstoff in den Abgasstrang von Verbrennungsmotoren. Auch Flüssigkeiten, die im Bereich der für die Anwendung spezifizierten Umweltbedingungen einfrieren, können mit dieser Pumpe gefördert werden, wenn sie wieder aufgetaut sind.
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Bilder
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1 zeigt die Ausführung der Hubkolbenpumpe mit einem Einlassventil, ohne Auslassventil und mit Korrekturfeder
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2 zeigt die Ausführung der Hubkolbenpumpe ohne Einlassventil, mit Auslassventil, ohne Korrekturfeder mit einstellbarem Federlager für die Rückstellfeder
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3 zeigt die Hubkolbenpumpe mit einem Schutz gegen Rückströmung
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Beispielhafte Ausführung gemäß Fig. 1:
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Eine Hubkolbenpumpe (1) wird durch einen Magneten angetrieben, der aus einem Magnetgehäuse (2), einer Spule (3), einem Joch (4), einem Konus (5) und einem Anker (6) besteht. Zwischen dem Anker und dem Konus befindet sich der primäre Luftspalt, an dem die axiale Magnetkraft aufgebaut wird. Der sekundäre Luftspalt zwischen dem Joch und dem Anker baut nur eine vernachlässigbar kleine axiale Magnetkraft auf, er dient nur der Leitung des magnetischen Flusses.
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Der Anker (6) ist mit dem Kolben (7) der Pumpe verbunden, und beide werden von einer Rückstellfeder (8) in eine Ausgangslage gedrückt. Der Kolben und der Anker werden zusätzlich von einer Korrekturfeder (22) mit einer hubabhängigen Kraft beaufschlagt.
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Der Magnet wird von einer nicht dargestellten elektrischen Ansteuerung zyklisch mit der Arbeitsspannung versorgt, durch das Ein- und Ausschalten dieser Arbeitsspannung entsteht der Arbeitszyklus der Pumpe.
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Der Kolben (7) ist in einer Bohrung des Konus (5) gelagert, Kolben und Konus bilden mit ihren ineinander gleitenden Zylinderflächen ein Gleitlager (20), das so eng ausgelegt ist, dass es gleichzeitig auch die Funktion einer dynamischen Dichtung erfüllt.
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Durch diese dynamische Dichtung ist der Innenraum der Pumpe in zwei Verdrängerräume geteilt, der erste Verdrängerraum (25) ist über das Einlassventil (14) mit dem Einlass (13) der Pumpe verbunden. Der zweite Verdrängerraum ist, wenn sich der Kolben nicht in der magnetkraftlosen und drucklosen Ruhelage befindet, mit dem Auslass verbunden.
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Die beiden Verdrängerräume sind untereinander durch den Kanal (28) verbunden, der zum Beispiel im Inneren des Kolbens verlaufen kann, und der ein Überströmventil (9) enthält, das bevorzugt nur einen Fluidstrom vom ersten Verdrängerraum zum zweiten Verdrängerraum zuläßt.
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Das Überströmventil (9) ist vorzugsweise als Kugelrückschlagventil ausgeführt, bestehend aus der Kugel (10), der Ventilfeder (12) und dem Dichtsitz (11), der Teil Kolbens (7) ist.
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Das Einlassventil (14) ist als Kegelrückschlagventil ausgeführt, es besteht aus einem Ventilkegel (15), einer Ventilfeder (16) und einem Dichtsitz (17), der Teil des Bauteils Konus (5) ist.
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In der magnetkraftlosen und drucklosen Ruhelage liegt der Kolben (7) über die Anschlagscheibe (24) an der hinteren Wand des Jochs (4) an. Diese Anschlagscheibe ist in dieser Ausführung gelocht, damit der Kanal (28) immer mit dem Auslass (19) verbunden ist.
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Der Auslass (19) ist an das Joch (4) angeformt und enthält die Korrekturfeder (22), die zwischen der Einstellbuchse (23) und der Anschlagscheibe (24) vespannt ist.
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Alternative beispielhafte Ausführung gemäß Fig. 2:
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In einer alternativen Ausführung entfällt das Einlassventil, stattdessen ist ein Auslassventil (30) vorhanden, das im Zusammenwirken mit dem Kolben (7) und dem Überströmventil (9) die Pumpenfunktion gewährleistet.
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Das Auslassventil besteht aus der Kugel (31), dem Dichtsitz (32) und der Feder (35). Die Korrekturfeder (22) entfällt, dafür erlaubt das einstellbare Federlager (29) eine Verstellung der Vorspannkraft der Rückstellfeder (8). Das einstellbare Federlager (29) und der Einlass (13) sind ein Bauteil.
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Innerhalb des Einlasses befindet sich die Anschlagbuchse (36).
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Die Lagerung des Kolbens erfolgt in diesem Fall im Joch (4).
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1 beschreibt auch die Detaillösungen zur Erzielung einer definierten Leckage, die ein begrenztes Abfließen des Fluids zum Einlass hin bewirken. Der Ventilkegel (15) des Einlassventils enthält eine Bohrung (18) mit geringem Durchmesser.
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Das Überströmventil (9) weist einen Dichtsitz (11) auf, der mit einer Nut oder einer Erhebung versehen ist, die so bemessen ist, das der definierte Leckagestrom fließen kann.
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Wenn ein Auslassventil (30) vorgesehen ist, wie in 2 gezeigt, weist dieses ebenfalls einen Dichtsitz (32) auf, der mit einer geeigneten Nut oder einer geeigneten Erhebung versehen ist.
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Schließlich weist auch die dynamische Dichtung zwischen dem Kolben (7) und der Lagerung im Konus (5) beziehungsweise der Lagerung im Joch (4) eine Leckage auf, die sich nach der Spalthöhe in dem Lager richtet. Diese Spalthöhe ist auf den Leckagebedarf in der Anwendung abgestimmt.
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3 beschreibt eine Ausführung der Hubkolbenpumpe, die eine Anschlagscheibe (24) aufweist, die durch die Abdichtung des Verdrängerraums (26) gegen den Auslass (19) nach dem Abstellen der Pumpe ein Nachfließen von Fluid zum Auslass verhindert und in der am Auslass angeschlossenen Leitung einen geringen Mindestdruck aufrechterhält, der sich aus der Kraft der Rückstellfeder und der wirksamen Dichtfläche der Anschlagscheibe ergibt. In dieser Ausführung ist der Kanal (28) durch eine Bohrung (33) mit dem Verdrängerraum (26) verbunden.
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1 beschreibt auch die Integration eines Fluiddämpfers in die Hubkolbenpumpe. Dazu teilt die Membran (27) den Verdrängerraum (26), die vom Fluid abgewandte Seite der Membran (27) wird von einem Gas beaufschlagt, das sich in einem abgesperrten Raum befindet.
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Funktion der Pumpe
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Die Funktion der Pumpe läßt sich am besten im zeitlichen Ablauf beschreiben, es wird zunächst die Variante der Pumpe gemäß 1 mit einem Einlassventil (14) und mit einer Korrekturfeder (22) beschrieben:
Im Ruhezustand, der durch sehr geringen Druck am Auslass (19) der Pumpe und durch einen stromlosen Zustand der Magnetspule (3) charakterisiert ist, drückt die Rückstellfeder (8) den Kolben (7) an den auslassseitigen Anschlag im Joch (4). Wird nun die Magnetspule (3) bestromt, baut sich am Luftspalt zwischen dem Anker (6) und dem Konus (5) eine Magnetkraft auf, die größer ist als die Summe der Federkräfte der Rückstellfeder (8) und der Korrekturfeder (22). Dadurch bewegen sich der Anker (6) und der damit verbundene Kolben (7) zur Saugseite der Pumpe. Der erste Verdrängerraum (25) verkleinert sich, der Druck darin steigt über den Druck des Einlasses (13). Infolge dessen schließt das Einlassventil (14) und das Überströmventil (9) öffnet. Fluid aus dem ersten Verdrängerraum (25) strömt über in den zweiten Verdrängerraum (26). Bei diesem Hub findet noch keine Förderung in den Auslass (19) statt. Die Rückstellfeder (8) wird gespannt, die Korrekturfeder (22) wird entspannt. Wenn der Kolben (7) den einlassseitigen Anschlag im Konus (5) erreicht, oder wenn vorher der Spulenstrom abgeschaltet wird, kommt die Vorwärtsbewegung des Ankers (6) zum Stillstand.
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Sobald die Magnetkraft geringer ist als die Summe der Kräfte der Rückstellfeder (8) und der Korrekturfeder (22) kehrt sich die Bewegungsrichtung um. Das Volumen des zweiten Verdrängerraums (26) verkleinert sich und das Volumen des ersten Verdrängerraums (25) vergrößert sich. Der Druck im ersten Verdrängerraum sinkt ab, dadurch öffnet das Einlassventil (14) und es strömt Fluid vom Einlass in den ersten Verdrängerraum (25).
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Der Druck im zweiten Verdrängerraum (26) steigt geringfügig an, dadurch schließt das Überströmventil (9). Ab diesem Zeitpunkt wird Fluid aus dem zweiten Verdrängerraum (26) in den Auslass (19) ausgeschoben. Da nur eine vergleichsweise geringere Fluidmenge auslassseitig vom Verbraucher abgenommen wird, steigt der Druck im Auslass (19) an, bis der durch die Kräfte der Federn (8) und (22) und die wirksame Fläche des Kolbens (7) vorgegebene Druckgrenzwert erreicht ist. Ist dieser Druckgrenzwert erreicht, kommt die Bewegung des Kolbens (7) zum Stillstand, denn es gibt keinen Kraftüberschuß mehr in Bewegungsrichtung. Wird in dieser Situation durch den Verbraucher weiteres Fluid abgenommen, so drücken die Federn (8) und (22) den Kolben (7) entsprechend nach, der Druck ändert sich dabei nur geringfügig.
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Die Pumpe verharrt in dieser Situation, bis ein neues elektrisches Ansteuersignal an den Magneten ergeht.
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Mit dem neuen Ansteuersignal beginnt ein neuer Pumpenzyklus, wie oben beschrieben, allerdings aus der zuletzt erreichten Position des Kolbens heraus. Bei eingeschaltetem Magneten fahren Anker (6) und Kolben (7) bis zum einlasseitigen Anschlag, bei ausgeschaltetem Magneten fahren sie im bestimmungsgemäßen Betrieb nur bis zu der Lage, in der die Federkräfte und die Druckkraft im Gleichgewicht sind. Dadurch ergibt sich ein Teilhubbetrieb, bei dem der Hub und damit die Förderleistung der Pumpe vom Bedarf des nachgeschalteten Verbrauchers abhängig sind und der Druck am Auslass sich nur in einem geringen, aber durch die Frequenz der Ansteuerungsimpulse beeinflussbaren Maß verändert.
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Für die Variante der Pumpe mit einem Auslassventil (3) und ohne Korrekturfeder (22) gemäß 2 ergibt sich eine leicht veränderte Beschreibung der Funktion:
Im Ruhezustand, der durch sehr geringen Druck am Auslass (19) der Pumpe und durch einen stromlosen Zustand der Magnetspule (3) charakterisiert ist, drückt die Rückstellfeder (8) den Kolben (7) an den auslassseitigen Anschlag im Joch (4). Wird nun die Magnetspule (3) bestromt, baut sich am Luftspalt zwischen dem Anker (6) und dem Konus (5) eine Magnetkraft auf, die größer ist als die Kraft der Rückstellfeder (8). Dadurch bewegen sich der Anker (6) und der damit verbundene Kolben (7) zur Saugseite der Pumpe. Der zweite Verdrängerraum (26) vergrößert sich, der Druck darin fällt unter den Druck des Auslasses (19). Infolge dessen schließt das Auslassventil (30) und das Überströmventil (9) öffnet. Fluid aus dem ersten Verdrängerraum (25) strömt über in den zweiten Verdrängerraum (26). Bei diesem Hub findet noch keine Förderung in den Auslass (19) statt. Die Rückstellfeder (8) wird gespannt, die Korrekturfeder (22) wird entspannt.
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Wenn der Kolben (7) den einlassseitigen Anschlag an der Anschlagbuchse (36) erreicht, oder wenn vorher der Spulenstrom abgeschaltet wird, kommt die Vorwärtsbewegung des Ankers (6) zum Stillstand.
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Sobald die Magnetkraft geringer ist als die Kraft der Rückstellfeder (8) kehrt sich die Bewegungsrichtung um. Das Volumen des zweiten Verdrängerraums (26) verkleinert sich und das Volumen des ersten Verdrängerraums (25) vergrößert sich. Der Druck im ersten Verdrängerraum sinkt ab, dadurch strömt Fluid vom Einlass in den ersten Verdrängerraum (25).
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Der Druck im zweiten Verdrängerraum (26) steigt geringfügig an, dadurch schließt das Überströmventil (9) und das Auslassventil (30) öffnet. Ab diesem Zeitpunkt wird Fluid aus dem zweiten Verdrängerraum (26) in den Auslass (19) ausgeschoben. Da nur eine vergleichsweise geringere Fluidmenge auslassseitig vom Verbraucher abgenommen wird, steigt der Druck im Auslass (19) an, bis der durch die Kraft der Rückstellfeder (8) und die wirksame Fläche des Kolbens (7) vorgegebene Druckgrenzwert erreicht ist. Ist dieser Druckgrenzwert erreicht, kommt die Bewegung des Kolbens (7) zum Stillstand, denn es gibt keinen Kraftüberschuß mehr in Bewegungsrichtung. Wird in dieser Situation durch den Verbraucher weiteres Fluid abgenommen, so drückt die Feder (8) den Kolben (7) entsprechend nach, der Druck ändert sich dabei nur geringfügig. Die Pumpe verharrt in dieser Situation, bis ein neues elektrisches Ansteuersignal an den Magneten ergeht.
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Mit dem neuen Ansteuersignal beginnt ein neuer Pumpenzyklus, wie oben beschrieben, allerdings aus der zuletzt erreichten Position des Kolbens heraus. Bei eingeschaltetem Magneten fahren Anker (6) und Kolben (7) bis zum einlassseitigen Anschlag, bei ausgeschaltetem Magneten fahren sie im bestimmungsgemäßen Betrieb nur bis zu der Lage, in der die Federkräfte und die Druckkraft im Gleichgewicht sind. Dadurch ergibt sich ein Teilhubbetrieb, bei dem der Hub und damit die Förderleistung der Pumpe vom Bedarf des nachgeschalteten Verbrauchers abhängig sind und der Druck am Auslass sich nur in einem geringen, aber durch die Frequenz der Ansteuerungsimpulse beeinflussbaren Maß verändert.
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Verfahren der Druckeinstellung
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Die Pumpe wird in einer bekannten Weise zusammengebaut und in einen Funktionsprüfstand eingesetzt. Der Einlass (13) wird mit einem Vorratstank verbunden und der Auslass (19) mit einem Druckbehälter. Die Pumpe wird nun zyklisch bestromt und im Druckbehälter baut sich ein Druck auf. Dieser Druck wird mit einem Sollwert verglichen, und aus der Abweichung des Drucks von dem Sollwert wird ein Korrekturwert für die Einstellung der Federvorspannung der Rückstellfeder (8) berechnet. Entsprechend diesem Korrekturwert wird das Federlager (29) der Rückstellfeder (8) verschoben. Das Federlager (29) ist mit einer Presspassung in dem Konus (5) des Magneten gefasst, kann also mit hoher Kraft verschoben werden, bleibt aber dann im Betrieb der Pumpe in seiner Lage. Falls die Auslegung der Presspassung es erforderlich macht, wird das Federlager nach der Einstellung gesichert. Nach der Einstellung und Sicherung des Federlagers wird die Anschlagbuchse (36) auf ihr richtiges Maß eingestellt, ohne dabei das Federlager weiter zu verschieben. Auch die Buchse wird gesichert, wenn dies erforderlich ist.
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Alternativ ist die Pumpe so aufgebaut, dass eine zusätzliche Korrekturfeder (22) vorgesehen ist, damit die Federvorspannung der Rückstellfeder (8) nicht verstellt zu werden braucht. In diesem Fall wird stattdessen die Einstellbuchse (23) verschoben, die das Federlager der Korrekturfeder (22) bildet. Auch diese Einstellbuchse (23) wird in einer Presspassung gefasst, in diesem Fall in dem Bauteil Auslass (19). Falls laut Auslegung erforderlich, wird die Einstellbuchse nach der Einstellung gesichert.
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Während die oben beschriebene Einstellung des Drucks unmittelbar nach der Herstellung erfolgt, kann im Betrieb noch eine geringe Veränderung des Drucks erreicht werden, indem man die Frequenz der Ansteuerung und damit den im zeitlichen Mittel vorliegenden Teilhub verändert, weil die Federsteifigkeit der Rückstellfeder und gegebenenfalls der Korrekturfeder eine leicht hubabhängige Kraft bewirken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hubkolbenpumpe
- 2
- Magnetgehäuse
- 3
- Spule
- 4
- Joch
- 5
- Konus
- 6
- Anker
- 7
- Kolben
- 8
- Rückstellfeder
- 9
- Überströmventil
- 10
- Kugel
- 11
- Dichtsitz
- 12
- Ventilfeder
- 13
- Einlass
- 14
- Einlassventil
- 15
- Ventilkegel
- 16
- Ventilfeder
- 17
- Dichtsitz
- 18
- Leckagebohrung
- 19
- Auslass
- 20
- Gleitlager
- 21
- Dichtspalt
- 22
- Korrekturfeder
- 23
- Einstellbuchse
- 24
- Anschlagscheibe
- 25
- erster Verdrängerraum
- 26
- zweiter Verdrängerraum
- 27
- Membran
- 28
- Kanal
- 29
- Federlager
- 30
- Auslassventil
- 31
- Kugel
- 32
- Dichtsitz
- 33
- Bohrung
- 34
- Gasraum
- 35
- Ventilfeder
- 36
- Anschlagbuchse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4328621 C2 [0002]
- DE 10227659 B4 [0002]
- DE 102006019584 B4 [0002]
- DE 102008010073 B4 [0002]
