DE102011090186A1 - Device e.g. high-pressure fuel pump, for pressure increase and transferring of fluid, has damper housing or part of housing partially formed in elastically deformable manner to compensate pulsations in low pressure fluid - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckerhöhung und Weiterleitung eines unter Niederdruck zugeführten Fluids mit einem Niederdruckdämpfer mit einem elastisch verformbaren Gehäuse.The invention relates to a device for increasing the pressure and forwarding a supplied under low pressure fluid with a low-pressure damper with an elastically deformable housing.
In Fluiden, die unter Niederdruck einer Vorrichtung zur Druckerhöhung, zum Beispiel einer Kraftstoffpumpe, zugeführt werden, kann es durch das Öffnen und Schließen eines Ventils, das den Einlass des Niederdruckfluids in die Pumpe reguliert, zu unerwünschten Pulsationen im Niederdruckfluid kommen. Es ist bekannt, dass diese Pulsationen durch den Einsatz von Niederdruckdämpfern, die flussaufwärts des Pumpeneinlassen in der Zuführungsleitung des Niederdruckfluids angeordnet sind, abgeschwächt werden können.In fluids supplied under low pressure to a pressure increasing device, such as a fuel pump, undesirable pulsations in the low pressure fluid may occur by opening and closing a valve which regulates the inlet of low pressure fluid into the pump. It is known that these pulsations can be mitigated by the use of low pressure dampers located upstream of the pump inlet in the low pressure fluid feed line.
Aus der
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Druckerhöhung mit einem Niederdruckdämpfer bereit zu stellen, mit einem Niederdruckdämpfer der einfach und preiswert hergestellt werden kann. Eine weitere Aufgabe ist es einen Niederdruckdämpfer bereitzustellen, der zum Nachrüsten bestehender Druckerhöhungsvorrichtungen geeignet ist.It is an object of the invention to provide a device for increasing the pressure with a low-pressure damper, with a low-pressure damper which can be produced simply and inexpensively. Another object is to provide a low pressure damper suitable for retrofitting existing pressure boosting devices.
Diese Aufgaben werden durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und den Niederdruckdämpfer gemäß Anspruch 11 gelöst.These objects are achieved by the device according to claim 1 and the low-pressure damper according to
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckerhöhung und Weiterleitung eines unter Niederdruck zugeführten Fluids, mit einem Niederdruckdämpfer zum Ausgleich von Pulsationen in dem Niederdruckfluid. Der Niederdruckdämpfer weist ein Gehäuse auf mit einem Einlass für das Niederdruckfluid in den Niederdruckdämpfer und einem Auslass für das Niederdruckfluid aus dem Niederdruckdämpfer. The invention relates to a device for increasing the pressure and forwarding a supplied under low pressure fluid, with a low-pressure damper to compensate for pulsations in the low-pressure fluid. The low pressure damper includes a housing having an inlet for the low pressure fluid in the low pressure damper and an outlet for the low pressure fluid from the low pressure damper.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Druckerhöhungsvorrichtung mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse gebildeten Druckerhöhungskammer und einem in der Druckerhöhungskammer angeordneten beweglichen Kolben. Die Druckerhöhungskammer hat einen Einlass für das Niederdruckfluid mit einer Ventilvorrichtung, die in einer ersten Position dem Niederdruckeinlass in die Druckerhöhungskammer mit dem Auslass aus dem Niederdruckdämpfer fluidisch verbindet, so dass das Niederdruckfluid von dem Niederdruckdämpfer in die Druckerhöhungskammer fließt. In einer zweiten Position unterbindet die Schließvorrichtung den Fluidfluss von dem Niederdruckdämpfer in die Druckerhöhungskammer. The apparatus further comprises a pressure-increasing device having a housing, a pressure-increasing chamber formed in the housing, and a movable piston disposed in the pressure-increasing chamber. The pressure increasing chamber has an inlet for the low pressure fluid with a valve device fluidly connecting in a first position the low pressure inlet into the pressure increasing chamber to the outlet from the low pressure damper so that the low pressure fluid flows from the low pressure damper into the pressure increasing chamber. In a second position, the closure device inhibits fluid flow from the low pressure damper into the pressure increase chamber.
Die Druckerhöhungskammer hat außerdem einen Auslass für das Fluid aus der Druckerhöhungskammer, der sich bei Erreichen eines vorgegeben Fluiddrucks öffnet, so dass das Fluid mit dem hohen Druck jetzt zu einen Verbraucher fließen kann.The pressure increasing chamber also has an outlet for the fluid from the pressure increasing chamber, which opens upon reaching a predetermined fluid pressure, so that the high pressure fluid can now flow to a consumer.
Das Dämpfergehäuse des Niederdruckdämpfers oder ein Teil des Gehäuses sind zumindest teilweise elastisch verformbar ausgebildet, um Pulsationen im Niederdruckfluid auszugleichen.The damper housing of the low-pressure damper or a part of the housing are formed at least partially elastically deformable to compensate for pulsations in the low-pressure fluid.
Dazu kann das Dämpfergehäuse oder ein Teil davon eine Geometrie oder Form aufweisen, die elastisch verformbar ist, um die Pulsationen auszugleichen. Zum Beispiel kann das Gehäuse zumindest teilweise wie ein Blasbalg geformt sein oder die Form einer Druckdose aufweisen, mit einer wellenförmigen Außenwand. Dabei muss die Wandstärke des Gehäuses so bemessen und das Material so gewählt sein, dass die Pulsationen elastische Verformungen des Gehäuses hervorrufen, wodurch das Niederdruckdämpfervolumen kurzfristig vergrößert oder verkleinert wird.For this purpose, the damper housing or a part thereof may have a geometry or shape which is elastically deformable in order to compensate for the pulsations. For example, the housing may be at least partially shaped like a bellows or may be in the form of a pressure box having a wavy outer wall. In this case, the wall thickness of the housing must be sized and the material chosen so that the pulsations cause elastic deformation of the housing, whereby the low-pressure damper volume is increased or decreased in the short term.
Geeignete Materialien könnten Aluminium oder Kunststoff sein. Aber auch andere Metalle könne bei entsprechender Konstruktion eingesetzt werden. Die Gehäuseinnenwand des Niederdruckdämpfers kann eine Beschichtung aufweisen, um einer Korrosion des Gehäuses durch zum Beispiel ein aggressives Niederdruckfluid zu verhindern. Die Beschichtung muss dann die elastischen Verformungen des Gehäuses mitmachen, ohne dass die Beschichtung sich von der Gehäuseinnenwand löst.Suitable materials could be aluminum or plastic. But other metals could be used with appropriate construction. The housing inner wall of the low pressure damper may have a coating to prevent corrosion of the housing by, for example, an aggressive low pressure fluid. The coating must then undergo the elastic deformations of the housing without the coating detaching itself from the inner wall of the housing.
Das Dämpfergehäuse oder Teile davon können zusätzlich oder alternativ Bereiche unterschiedlicher Stärke aufweisen, um die elastische Verformbarkeit und die damit einhergehende Volumenänderungen des Niederdruckdämpfers zu ermöglichen. Zum Beispiel kann das Dämpfergehäuse in einem Schnitt senkrecht zu seiner Hochachse Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufweisen mit unterschiedlichen Projektionsflächen. Eine Materialverdünnung kann dann beispielsweise an einer umlaufenden Kante des Übergangs von einem Abschnitt mit größerer Projektionsfläche zu einem Abschnitt mit kleinerer Projektionsfläche gebildet sein. Bei einer Druckerhöhung in dem Niederdruckdämpfer aufgrund einer Pulsation im Fluid kann dann der Abschnitt mit der kleineren Projektionsfläche in eine Richtung weg von dem Abschnitt mit der größeren Projektionsfläche ausweichen, wodurch das Volumen des Niederdruckdämpfer vergrößert wird. Beim Nachlassen des Überdrucks im Niederdruckdämpfer kehrt der Abschnitt mit der kleineren Projektionsfläche in seine Ausgangslage zurück, das Volumen des Niederdruckdämpfers wird wieder verkleinert. Beim Auftreten eines kurzfristigen Unterdrucks aufgrund einer Pulsation gilt dass sich der Abschnitt mit der kleineren Projektionsfläche in Richtung in den Abschnitt mit der größeren Projektionsfläche bewegen kann. The damper housing or parts thereof may additionally or alternatively have areas of different thickness to allow the elastic deformability and the associated volume changes of the low-pressure damper. For example, in a section perpendicular to its vertical axis, the damper housing can have portions of different diameters with different projection surfaces. A thinning of the material can then be formed, for example, at a circumferential edge of the transition from a section with a larger projection area to a section with a smaller projection area. With a pressure increase in the low-pressure damper due to a pulsation in the fluid, the section with the smaller projection surface can then escape in a direction away from the section with the larger projection surface, whereby the volume of the low-pressure damper is increased. At the When the overpressure in the low-pressure damper decreases, the section with the smaller projection surface returns to its original position, the volume of the low-pressure damper is reduced again. When a short-term negative pressure due to a pulsation occurs, the section with the smaller projection surface can move in the direction of the section with the larger projection surface.
Zusätzlich oder alternativ kann das Gehäuse oder ein Teil davon Bereiche aufweisen mit Materialien mit unterschiedlichen Elastizitäten. Solch ein Bereich kann zum Beispiel der oben beschriebene Übergang zwischen zwei Abschnitten mit unterschiedlicher Geometrie sein, oder eine Wand kann mit den anschließenden Wänden mit einem elastisch verformbaren Material verbunden sein, so dass sich die Wand bei einer Pulsation relativ zu den anschließenden Wänden bewegen kann.Additionally or alternatively, the housing or a part thereof may have areas with materials having different elasticities. Such an area may be, for example, the transition described above between two sections of different geometry, or a wall may be connected to the adjoining walls with an elastically deformable material so that the wall can move in pulsation relative to the adjoining walls.
Ein bevorzugter Teil des Dämpfergehäuses, der wie beschrieben elastisch verformbar ausgebildet sein kann, ist der Deckel des Dämpfergehäuses. A preferred part of the damper housing, which may be designed elastically deformable as described, is the cover of the damper housing.
Bei der Vorrichtung zur Druckerhöhung und Weiterleitung des Niederdruckfluids kann es sich um meine Pumpe handeln mit einer Pumpenkammer, in dem das Fluid verdichtet wird. Bei der Pumpe kann es sich um eine bekannte Rotationspumpe handelt, bevorzugt handelt es sich um eine Linearpumpe, das heißt eine Pumpe mit einer Pumpe in der ein Kolben linear hin und her bewegt wird, um das Volumen der Pumpenkammer zu verändern und das in der Pumpenkammer befindliche Fluid zu verdichten. In the device for increasing the pressure and forwarding of the low-pressure fluid may be my pump with a pump chamber in which the fluid is compressed. The pump may be a known rotary pump, preferably a linear pump, ie a pump with a pump in which a piston is reciprocated linearly to change the volume of the pump chamber and that in the pump chamber to compress existing fluid.
Die Schließvorrichtung kann ein Ventil sein, das mit einer Steuerung verbunden ist und abhängig von vorgegebenen Parametern geöffnet und geschlossen werden kann. Es kann sich beispielsweise um ein Magnetventil handeln, mit einer Feder, bevorzugt einer Spiralfeder, die einen Ventilkörper im stromlosen Zustand in die zweite Position drückt, in der das Ventil geschlossen ist, so dass kein Niederdruckfluid in die Druckerhöhungskammer oder Pumpenkammer einfließen kann. Sobald die Vorrichtung mit Strom beaufschlagt wird, wird der Ventilkörper in die erste Position bewegt, das heißt, das Ventil öffnet sich und Niederdruckfluid kann in die Druckerhöhungskammer einfließen. The closing device may be a valve which is connected to a controller and can be opened and closed depending on predetermined parameters. It can be, for example, a solenoid valve, with a spring, preferably a coil spring, which presses a valve body in the de-energized state to the second position in which the valve is closed, so that no low-pressure fluid can flow into the pressure-increasing chamber or pump chamber. As power is applied to the device, the valve body is moved to the first position, that is, the valve opens and low pressure fluid can flow into the pressure increasing chamber.
Pulsationen im Niederdruckfluid treten meist auf, wenn die Schließvorrichtung den Niederdruckfluidfluss in die Druckerhöhungskammer unterbricht, sich zum Beispiel der Ventilkörper von der ersten Position in die zweite Position bewegt. Es kann daher von Vorteil sein, wenn das Niederdruckfluid bei sich schließender oder geschlossener Schließvorrichtung sich nicht in der Schließvorrichtung staut, sondern aus der Schließvorrichtung oder durch die Schließvorrichtung hindurch zurück zu zum Beispiel einem Reservoir für das Niederdruckfluid abließen kann. Das Niederdruckfluid kann auch direkt wieder in den Niederdruckfluidkreislauf flussaufwärts des Niederdruckdämpfers eingespeist werden.Pulsations in the low-pressure fluid usually occur when the closure device interrupts the low-pressure fluid flow into the pressure-increasing chamber, for example, the valve body moves from the first position to the second position. It may therefore be advantageous if the low-pressure fluid does not accumulate in the closing device when the closing device closes or closes but can exit from the closing device or through the closing device back to, for example, a reservoir for the low-pressure fluid. The low pressure fluid may also be fed directly back into the low pressure fluid circuit upstream of the low pressure damper.
Der Hochdruckauslass für das Fluid aus der Druckerhöhungskammer kann ein Rückschlagventil aufweisen, das zum Beispiel durch eine Feder in eine Verschlussposition vorgespannt ist und sich öffnet, wenn der Druck des Fluids größer ist als die Vorspannkraft. Der Hochdruckauslass kann aber auch ein Ventil sein, das von einer Steuerung geöffnet und geschlossen wird, wobei die Steuerung zum Beispiel Signale von einem Drucksensor in der Druckerhöhungskammer erhält, um zu bestimmen, wann ein in der Steuerung hinterlegter Öffnungsdruck für das Ventil erreicht ist.The high pressure outlet for the fluid from the pressure increasing chamber may include a check valve which is biased by a spring into a closed position and opens when the pressure of the fluid is greater than the biasing force. However, the high pressure outlet may also be a valve that is opened and closed by a controller, the controller, for example, receiving signals from a pressure sensor in the pressure increasing chamber to determine when an opening pressure for the valve stored in the controller has been reached.
Bei der Vorrichtung kann es sich um eine Kraftstoffpumpe handeln mit einem vorgeschalteten Niederdruckdämpfer, wobei die Kraftstoffpumpe die Druckerhöhungsvorrichtung bildet.The device may be a fuel pump with an upstream low-pressure damper, the fuel pump forming the pressure-increasing device.
Die Erfindung betrifft weiterhin den Niederdruckdämpfer losgelöst von der Druckerhöhungsvorrichtung, der beispielsweise im Lager liegt oder zur Verbindung mit einer Druckerhöhungsvorrichtung von A nach B transportiert wird. Mit dem erfindungsgemäßen Niederdruckdämpfer können beispielsweise bestehende Hochdruck-Kraftstoffpumpen nachgerüstet werden.The invention further relates to the low-pressure damper detached from the pressure-increasing device, which is for example in the warehouse or is transported from A to B for connection to a pressure-increasing device. With the low-pressure damper according to the invention, for example, existing high-pressure fuel pumps can be retrofitted.
Der Niederdruckdämpfer zum Ausgleich von Pulsationen in einem Niederdruckfluid weist ein Dämpfergehäuse, einen Einlass für das Niederdruckfluid und einen Auslass für das Niederdruckfluid auf, wobei das Dämpfergehäuse oder ein Teil davon zumindest teilweise elastisch verformbar ausgebildet ist. The low-pressure damper for balancing pulsations in a low-pressure fluid has a damper housing, an inlet for the low-pressure fluid and an outlet for the low-pressure fluid, wherein the damper housing or a part thereof is at least partially elastically deformable.
Der Niederdruckdämpfer entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit der Vorrichtung zur Druckerhöhung und Weiterleitung eines unter Niederdruck zugeführten Fluids beschriebenen Niederdruckdämpfer. Insbesondere für die elastische Verformbarkeit des Gehäuses oder eines Gehäuseteils gelten die zur Vorrichtung beschriebenen Möglichkeiten.The low-pressure damper essentially corresponds to the low-pressure damper described in connection with the device for pressure increase and forwarding of a fluid supplied under low pressure. In particular, for the elastic deformability of the housing or a housing part, the possibilities described for the device apply.
Im Folgenden wird eine Vorrichtung mit alternativen Ausführungen des Niederdruckdämpfers anhand von Figuren näher erläutert. Die in den Figuren illustrierten Ausführungsformen beschränken den Umfang der Erfindung nicht auf das Gezeigte. Merkmale oder Merkmalskombinationen, die nur den Figuren zu entnehmen sind, können die Erfindung vorteilhaft weiterbilden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:In the following, a device with alternative embodiments of the low-pressure damper will be explained in more detail with reference to figures. The embodiments illustrated in the figures do not limit the scope of the invention to what has been shown. Features or combinations of features, which can only be seen in the figures, can advantageously further develop the invention. The figures show in detail:
Die
Der Niederdruckdämpfer
Dazu weist die Ventilvorrichtung einen Ventilkörper
Bevorzugt öffnet sich das Ventil in dem Moment, wo der Kolben
Der Moment in dem das Ventil schließt, ist der Moment, in dem bevorzugt Pulsationen im Niederdruckfluid auftreten können. Um diese Pulsationen zu dämpfen, ist flussaufwärts des Ventils der Niederdruckdämpfer
Zusätzlich zu dem pulsationsdämpfend gebildeten Deckel
Die
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Niederdruckdämpfer
Der Deckel
Im Ausführungsbeispiel weist der Deckel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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