-
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Pumpe.
-
EP 1 878 920 A1 zeigt eine elektromagnetische Dosierpumpe mit einer auf einen Spulenkörper aufgewickelten Spule, einem den Spulenkörper tragendes Gehäuse, einem in das Gehäuse eingelassener, einen Auslasskanal aufweisenden Kernflansch, und einem gegenüber dem Kernflansch in dem Gehäuse eingeschraubtes Anschlussstück mit einem Einlasskanal. Der Kernflansch weist einen Hohlkörper auf, welcher eine annähernd hohlzylindrische Form aufweist und den Spulenkörper annähernd über die gesamte axiale Erstreckung des Spulenkörpers durchsetzt. Ferner ist ein Aktor aus einem ferromagnetischen Anker und einer in dem ferromagnetischen Anker angeordneten Kolbenstange vorgesehen, wobei die Kolbenstange den Hohlkörper des Kernteils durchsetzt und wobei der ferromagnetische Anker in einem zwischen dem Hohlkörper des ferromagnetischen Kernflanschs und dem Anschlussstück ausgebildeten Pumpenraum angeordnet ist. Zwischen dem Hohlkörper des ferromagnetischen Kernflanschs und dem Spulenträger ist ein zylinderförmiger Fluidkanal vorgesehen, der in eine radiale Bohrung in dem zylindrischen Abschnitt des Kernteils mündet, wobei über den Fluidkanal und die radiale Bohrung aus dem Pumpenraum durch eine Hubbewegung des Ankers zu förderndes Fluid in einen zwischen der Kolbenstange und dem Auslasskanal angeordneten Förderraum gepumpt werden kann. Das Kernteil besteht aus einem ferromagnetischen Werkstoff, was nachteilig die Robustheit und Oberflächengüte des Kernteils negativ beeinflusst.
-
DE 10 2008 055 610 A1 zeigt eine Hubkolbenpumpe, umfassend ein Gehäuse, in dem ein eine Spule tragender Spulenkörper festgelegt ist, wobei das Gehäuse und der Spulenkörper einen annähernd zylinderförmigen Hohlraum bilden, in den einenends ein erster Kernflansch mit einem Einlasskanal und anderenends ein zweiter Kernflansch mit einem Auslasskanal ragen, wobei die Kernflansche mit dem Spulenkörper verstemmt sind. Die beiden Kernflansche sind ebenfalls hohl ausgebildet und voneinander beabstandet, wobei in einem Bereich zwischen den beiden Kernflanschen ein Pumpenraum gebildet ist. In dem zweiten Kernflansch ist ein Auslassventil angeordnet, wobei ein Ventilkörper gegen einen Ventilsitz durch eine Feder in Richtung des Pumpenraums vorgespannt ist. Innerhalb des zweiten Kernflanschs ist an dem Ventilsitz anliegend ein hohler Dosierzylinder vorgesehen. Der Dosierzylinder weist in seinem hohlen Inneren einen Förderraum auf, welcher über einen durch seitlich in dem Dosierzylinder angeordnete Kanäle und in radial in den Förderraum mündende Bohrungen gebildeten Zufluss mit Fluid gefüllt werden kann. Ein den ersten Kernflansch, den Pumpenraum und den Dosierzylinder durchsetzender Aktor, umfassend einen ferromagnetischen Anker 4 und eine Kolbenstange, wird in dem Dosierzylinder geführt und pumpt bei einer Bestromung der Spule und einer folgenden auf den Anker wirkenden Magnetkraft Fluid entgegen der Vorspannung der Feder aus dem Förderraum durch das Auslassventil. Ohne eine Bestromung der Spule wird der Aktor durch eine zwischen dem Dosierzylinder und dem Anker gespannte Feder in Richtung des Einlasskanals bewegt, wobei ein auslassseitiges Ende der Kolbenstange die Bohrungen überfährt, so dass Fluid aus dem Pumpenraum in den Förderraum nachströmen kann. Der Dosierzylinder weist nach außen ragende, gegen eine Innenwandung des zweiten Kernflansches lehnende Ringabschnitte auf. Nachteilig ist die Herstellung des Dosierzylinders teuer und erfordert neben den radialen Bohrungen nachteilig weitere spanende Maßnahmen zur Herstellung der Kanäle.
-
EP 1 556 611 B1 beschreibt eine elektromagnetische Pumpe, umfassend ein Gehäuse mit einem Spulenträger und einer Spule, die einen Aktor mit einem Anker und einer Kolbenstange radial umschließt. Der Anker ist in einem das Gehäuse durchsetzenden Zylinder axial geführt und weist eine zentrale Sackbohrung auf, in der eine erste Feder aufgenommen ist, die sich einenends an dem Anker und anderenends an einem dem Anker abgewandten Verschlussbereich des Gehäuses abstützt. An einem dem Verschlusbereich gegnüberliegendem Ende des Gehäuses ist ein Hohlzylinder vorgesehen, der eine Hülse umschliesst, in der die Kolbenstange axial verschiebbar geführt ist. Eine zweite Feder stützt sich einenends an einem dem Anker zugewandten Ende der Hülse und anderenends an einem als Federteller ausgebildeten Abschnitt der Kolbenstange ab. Durch die Vorspannung des Ankers mittels der ersten Feder und der Vorspannung der Kolbenstange mittels der zweiten Feder stehen der Anker und die Kolbenstange in Wirkverbindung. Die Hülse weist einen Pumpraum mit einem Rückschlagventil auf, das in einem Auslassbereich des Hohlzylinders mündet. Der Hohlzylinder weist eine radiale Einlassbohrung auf, die über einen Spalt zwischen dem Hohlzylinder und der Hülse mit einer Ausnehmung der Hülse in Fluidverbindung steht. Bei einer Erregung der Spule verlagern sich der Anker und die Kolbenstange gemeinsam in Richtung des Auslassbereichs entgegen einer Federkraft der zweiten Feder, wobei in dem Pumpraum befindliches Fluid komprimiert und durch das Rückschlagventil ausgestoßen wird. Bei weiterer Verlagerung des Aktors erreicht die Kolbenstange eine Position, in der die Ausnehmung mit einer radialen Bohrung der Kolbenstange, die in eine axiale Bohrung der Kolbenstange übergeht, in Fluidverbindung steht. Dabei kommt es zu einem Druckausgleich des Pumpraums mit einer Umgebung der Pumpe, bei dem sich das Rückschlagventil schließt und kein Fluid gefördert wird. Bei entregter Spule verlagert sich der Aktor aufgrund der Federkraft der zweiten Feder in einer entgegengestzten Richtung, wobei Fluid bei einer Freigabe der Ausnehmung durch die Kolbenstange durch die Bohrung und den Spalt in den Pumpraum gesaugt wird.
-
DE 10 2008 055 609 A1 zeigt eine elektromagnetische Pumpe, umfassend ein Gehäuse, in dem ein Spulenträger mit einer Spule aufgenommen ist. Die Spule umschliesst einen Aktor mit einem Anker und einer den Anker durchsetzenden Kolbenstange. Der Anker ist in einem in dem Gehäuse aufgenommenen ersten Hohlzylinder verschiebbar geführt. In dem Gehäuse ist ein zweiter Hohlzylinder angeordnet, der die Kolbenstange umgibt, wobei die Kolbenstange in einer in dem zweiten Hohlzylinder vorgesehenen Hülse axial verschieblich geführt ist. Eine Feder, die die Kolbenstange umschliesst, stützt sich einenends an einem Widerlager der Kolbenstange und anderenends an einem Flansch der Hülse ab, so dass der Aktor gegenüber der Hülse vorgespannt ist. Die Hülse weist eine Ausnehmung auf, die in einen zwischen der Hülse und dem zweiten Hohlzylinder angeordneten Spalt mündet, der mit einem dem Hohlzylinder vorgelagerten Innenraum in Fluidverbindung steht. Der erste Hohlzylinder weist einen Einlasskanal mit einer Engstelle auf, die von einem Fortsatz der Kolbenstange verschlossen ist. Die Hülse und die Kolbenstange bilden einen Pumpraum, der in einer Bohrung eines Rückschlagventils mündet, welches einem Auslasskanal des zweiten Hohlzylinders zugeordnet ist. Bei einer Erregung der Spule verlagert sich der Aktor entgegen einer Federkraft in Richtung des Auslasskanals, wobei die Kolbenstange zunächst die Ausnehmung überfährt und verschließt, wodurch eine Fluidverbindung von dem Pumpraum und dem Kanal sowie der Verschluss der Engstelle durch den Fortsatz aufgehoben wird. Bei weiterer Verlagerung des Aktors komprimiert die Kolbenstange in dem Pumpraum befindliches Fluid, wobei sich das Rückschlagventil öffnet und Fluid durch den Auslasskanal ausgestoßen wird. Bei Entregung der Spule verlagert sich der Aktor in Richtung seiner Ausgangsposition, wobei die Kolbenstange die Ausnehmung freigibt und Fluid aus dem Innenraum durch den Kanal in den Pumpraum gesaugt wird. Der Anker weist einen Kanal auf, durch den Fluid aus dem Einlasskanal in den Innenraum nachströmt.
-
FR 1 196 663 A zeigt eine elektromagnetische Pumpe, umfassend eine Spule, die einen Anker umschließt, der mit einer Kolbenstange verschraubt ist, wobei der Anker und die Kolbenstange einen axial verlagerbaren Aktor bilden. Die Kolbenstange ist in einem ersten, dem Anker zugewandten Abschnitt von einer Feder umschlossen und mit der Feder in einem Flansch verschiebbar aufgenommen, wobei sich die Feder einenends an dem Flansch und anderenends an einem Bund der Kolbenstange abstützt, so dass der Aktor gegenüber dem Flansch vorgespannt ist. Der Flansch ist von einem Hohlzylinder umgeben, in dem eine Hülse vorgesehen ist, wobei ein zweiter Abschnitt der Kolbenstange in der Hülse verschiebbar aufgenommen ist. Die Hülse weist einen Spalt auf, der mit einem in dem Hohlzylinder vorgesehenen Einlasskanal verbunden ist, wobei der Spalt in einer von der Kolbenstange verschließbaren Ausnehmung mündet, die eine Fluidverbindung von einem durch die Kolbenstange, die Hülse und den Hohlzylinder gebildeten Pumpraum mit dem Einlasskanal herstellt. Der Pumpraum ist mittels eines Kanals mit einer an den Hohlzylinder angrenzenden Einspritzdüse verbunden. Bei Erregung der Spule verlagert sich der Aktor entgegen der Federkraft, wobei ein Unterdruck in dem Pumpraum entsteht und nach einer Freigabe der Ausnehmung Fluid durch den Spalt und den Einlasskanal in den Pumpraum gesaugt wird. Bei Entregung der Spule gelangt die Kolbenstange infolge der Federkraft in ihre Ausgangsposition, wobei Fluid aus dem Pumpraum verdrängt und durch die Einspritzdüse ausgestoßen wird. Der Hub des Aktors und das dazu proportionale Pumpvolumen ist mittels einer Einstellvorrichtung regulierbar.
-
DE 10 2006 019 584 B4 beschreibt eine elektromagnetische Pumpe, umfassend ein Gehäuse, in dem eine Spule mit einem Spulenträger aufgenommen ist. In dem Gehäuse ist ein erster Hohlzylinder mit einem Ansaugstutzen und einem Nullabschluss angeordnet, die einen Einlasskanal, bilden. In dem ersten Hohlzylinder ist ein Magnetanker axial verschiebbar geführt, der mit einer in dem Magnetanker aufgenommenen Kolbenstange einen magnetischen Aktor bildet. In einem dem Einlasskanal abgewandten Bereich des Gehäuses ist beabstandet von dem ersten Hohlzylinder ein zweiter Hohlzylinder vorgesehen, in dem eine Hülse aufgenommen ist, in der die Kolbenstange verschiebbar aufgenommen ist. Die Hülse mündet in einem Durchlass mit einem Auslasskanal mit einem Rückschlagventil. Die Kolbenstange ist von einer Feder umschlossen, die sich an einem ersten Ende an dem Magnetanker und an einem zweiten Ende an der Hülse abstützt, so dass der magnetische Aktor gegenüber dem Nullabschluss vorgespannt ist, wobei ein Kolbenstutzen der Kolbenstange mit einem O-Ring den Einlasskanal in einer Ausgangsposition des Aktors verschließt. Die Hülse und die Kolbenstange begrenzen einen Förderraum, der in dem Auslasskanal mündet. Die Hülse weist eine von der Kolbenstange verschliessbare Ausnehmung auf, die über einen zwischen der Hülse und dem zweiten Hohlzylinder vorgesehenen Fluidkanal mit einem zwischen dem ersten Hohlzylinder und dem zweiten Hohlzylinder angeordneten Pumpraum in Fluidverbindung steht. In der Kolbenstange ist eine axiale Sackbohrung mit einem dem Förderraum zugewandten Rückschlagventil vorgesehen, die über eine Querbohrung mit dem Pumpraum in Fluidverbindung steht. Bei Erregung der Spule verlagert sich der Aktor entgegen einer Federkraft in Richtung des Auslasskanals, wobei die Ausnehmung durch ein Überfahren der Kolbenstange verschlossen wird. Dabei kommt es zu einem Komprimieren von in dem Förderraum befindlichen Fluid, wodurch dieses über den Auslasskanal und das Rückschlagventil ausgestoßen wird. Die Verlagerung des Aktors führt zu einer Freigabe des Einlasskanals, wobei Fluid durch den Einlasskanal in den Pumpraum nachströmt. Bei Entregung der Spule gelangt der Aktor infolge der Federkraft in die Ausgangsposition, wobei nach Freigabe der Ausnehmung und Ausfahren der Querbohrung aus der Hülse Fluid aus dem Pumpraum durch den Fluidkanal und die Sackbohrung in den Förderraum gesaugt wird.
-
US 3 756 750 A beschreibt eine elektromagnetische Pumpe, umfassend ein Gehäuse, in dessen unterem Gehäuseabschnitt eine Spule mit einem Spulenträger und ein Permanentmagnet aufgenommen ist. Der untere Gehäuseabschnitt ist innenseitig durch einen Hohlzylinder begrenzt, in dem ein Aktor mit einer als Hohlzylinder ausgebildete Kolbenstange und einem mit der Kolbenstange verbundenen ringförmigen Anker axial verschiebbar aufgenommen ist. Die Kolbenstange ist axial von einer gehäusefesten Hülse durchsetzt, die einen Auslasskanal bildet. An den unteren Gehäuseabschnitt ist ein Einlassflansch mit Ausnehmungen angeschlossen, der Teile der Kolbenstange und der Hülse umschließt und in einem Fluidreservoir angeordnet ist. Der Einlassflansch bildet einen Förderraum, der durch einen Förderabschnitt der Kolbenstange und einem in dem Einlassflansch angeordneten Verschlussstopfen begrenzt ist. Die Kolbenstange weist rechteckige Ausnehmungen und eine in dem Förderabschnitt vorgesehene axiale Bohrung auf, durch die eine Fluidverbindung des Förderraums mit der Kolbenstange und der Hülse gebildet ist. Bei Erregung der Spule verlagert sich der Aktor in einer dem Verschlussstopfen abgewandten Richtung, wobei in der Hülse befindliches Fluid ausgestoßen wird und Fluid aus dem Fluidreservoir durch die Ausnehmungen in dem Einlassflansch in den Förderraum strömt. Bei Entregung der Spule verlagert sich der Aktor aufgrund einer in Richtung des Verschlussstopfens wirkenden Magnetkraft des Permanentmagneten, wobei in dem Förderraum befindliches Fluid durch die Bohrung und die Ausnehmungen in die Kolbenstange und die Hülse strömt.
-
DE 103 47 716 A1 zeigt eine Radialkolbenpumpe mit einem Pumpenköper, in dem eine Mehrzahl von radial angeordneten Zylindern mit Kolben vorgesehen sind. Im Zentrum des Pumpenkörpers ist eine Gleitringanordnung, die einen Exzenter umgibt, vorgesehen. Eine rotatorische Bewegung des Exzenters führt zu einer translatorischen Bewegung der Kolben in den Zylindern. Die Zylinder weisen Ausnehmungen auf, die in eine Saugnut des Pumpenkörpers münden und durch die Fluid bei einen Saughub der Kolben in die Zylinder gesaugt wird.
-
DE 147 332 A beschreibt eine Pumpe zur Förderung eines zweiphasigen Fluids, umfassend einen in einem Zylinder axial geführten Kolben. Der Zylinder steht über Ausnehmungen mit einem ersten Fluidraum und mit einen zweiten Fluidraum über ein Rückschlagventil in Fluidverbindung. Bei einem Saughub des Kolbens entsteht ein Unterdruck in dem Zylinder, wobei Fluid durch das sich öffnende Rückschlagventil aus dem zweiten Fluidraum und nach Freigabe der Ausnehmungen durch den Kolben über die Ausnehmungen aus dem ersten Fluidraum in den Zylinder strömt. Bei einem Ausstoßhub des Kolbens sind die Ausnehmungen durch den Kolben verschlossen und in dem Zylinder befindliches Fluid wird komprimiert und durch Auslassventile ausgestoßen.
-
US 3 885 897 A zeigt eine Schmiervorrichtung für einen Drehkolbenmotor, umfassend eine Schmierstoffpumpe mit einer Hülse, in der eine durch eine Exzenterwelle und einen Exzenter angetriebene Kolbenstange axial verschiebbar aufgenommen ist. Die Hülse weist einen Fluidanschluss auf, der in einer radialen Ausnehmung der Hülse mündet. Die radiale Ausnehmung steht in Fluidverbindung mit axialen Ausnehmungen, die sich axial entlang eines ersten Abschnitts einer Innenseite der Hülse erstrecken und eine Rechteckform aufweisen. Die Hülse weist endseitig einen Fluidanschluss auf, der mit einer ein Rückschlagventil aufweisenden Versorgungsleitung verbunden ist. Bei einer Rotation der Exzenterwelle und des Exzenters im Betrieb des Drehkolbenmotors kommt es zu einer alternierenden axialen Verschiebung der Kolbenstange in der Hülse, bei der Fluid während einer Saugphase durch den Fluidanschluss und die Ausnehmungen in die Hülse strömt. Während einer Pumpphase wird die Fluidverbindung der Hülse durch ein überfahren der Ausnehmungen durch die Kolbenstange aufgehoben und Fluid über den Fluidanschluss in die Versorgungsleitung gepumpt.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine elektromagnetische Pumpe anzugeben, die eine gute tribologische Aktorführung aufweist und zuverlässig zu betreiben ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektromagnetische Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Erfindungsgemäß weist die elektromagnetische Pumpe einen Spulenträger mit einer Spule auf, einen ferromagnetischen Aktor mit einem ferromagnetischen Anker und einer Kolbenstange, einen Pumpenraum, in dem der Anker beweglich aufgenommen ist, und einen in den Pumpenraum ragenden, die Kolbenstange umgebenden Hohlzylinder auf. In dem Hohlzylinder ist dabei ein Spalt angeordnet, wobei zwischen dem Hohlzylinder und dem Spulenträger ein Fluidkanal vorgesehen ist, der zwischen dem Pumpenraum und dem Spalt eine Fluidverbindung über zumindest eine in dem Hohlzylinder angeordnete radiale Bohrung herstellt. Zwischen dem Hohlzylinder einerseits und der Kolbenstange andererseits ist eine Hülse angeordnet, die zumindest eine Ausnehmung aufweist, die mit der radialen Bohrung in Fluidverbindung steht, so dass Fluid durch die radiale Bohrung in den Förderraum treten kann. Ferner wird ein Förderraum durch die Hülse begrenzt. Durch die Anordnung der Hülse um den Förderraum und im Inneren des Hohlzylinders wird vorteilhaft eine Mehrzahl von unterschiedlichen Lagerungen für die Kolbenstange geschaffen, die durch unterschiedliche Dimensionierung der Hülse nach Art eines Bausatzes unterschiedliche Charakteristika zumindest der Fördermenge der Pumpe schafft. Ferner bildet die Hülse vorteilhaft eine Schutzschicht für den Hohlzylinder vor korrosionsfördernden, in der Pumpe einsetzbaren Fluiden. Vorteilhaft wird dadurch die Lebensdauer der Pumpe erhöht. Die dünnwanding ausgeführte Hülse ermöglicht vorteilhaft ein geringes Gesamtgewicht der Pumpe. Wegen des sehr exakten Volumens des Förderraums, der durch die sehr genaue Ausnehmung in der Hülse ermöglicht ist, und der damit einher gehenden Genauigkeit des geförderten Volumens kann die Pumpe mit einem kurzen Arbeitshub des Aktors vorgesehen werden, wodurch der Bauraum der Pumpe und insbesondere die Länge von Pumpenraum und Kolbenstange kurz bemessen werden können. Die entsprechende Pumpe weist demnach ein besonders präzises Volumen des geförderten Fluids auf.
-
Vorteilhaft bildet die Ausnehmung eine Steuerkante, wobei die Ausnehmung eine Form ausgewählt aus der Gruppe Kreis, Ellipse, Dreieck, Viereck, Rechteck, Polygon aufweist. Dadurch wird der Zufluss des Fluids in den Förderraum vorteilhaft dosiert. Durch einen Vorsehen einer Hülse mit einer Steuerkante einer vorbestimmten Geometrie von Ausnehmungen an Stelle einer Hülse mit einer anderen Geometrie von Ausnehmungen als Steuerkante kann so vorteilhaft die Dosierung der Pumpe an den entsprechenden Einsatzzweck angepasst werden, und ein Sortiment von unterschiedlich einsetzbaren Pumpen wird hierdurch vorteilhaft geschaffen. Durch die Anordnung einer Steuerkante an einem zusätzlichen Bauteil werden vorteilhaft die Herstellungskosten für den die radialen Bohrungen aufweisenden Hohlzylinder reduziert. Es versteht sich, dass in einer Hülse mehr als eine Ausnehmung vorgesehen sein kann.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der elektromagnetischen Pumpe ist die Hülse als ein tiefgezogenes Bauteil ausgebildet, wodurch vorteilhaft eine sehr günstige Herstellungsweise der die Kolbenstange führenden Hülse ermöglicht wird. So können vorteilhaft eine Vielzahl von Hülsen in wenigen verschiedenen Arbeitsschritten günstig hergestellt werden, ohne das teure spanende oder thermische Herstellungsverfahren angewandt werden müssen.
-
Vorzugsweise weist die Hülse eine axiale Länge auf, die groß ist gegenüber der axialen Erstreckung des Förderraums, insbesondere zumindest die zwei oder dreifache Länge aufweist.
-
Erfindungsgemäß ist in einem Bereich eines dem Förderraum abgewandten Endes der Hülse ein Ringbereich vorgesehen, in dem sich bei thermischer Ausdehnung die Hülse erstrecken kann. Durch diese Ausgestaltung der Hülse wird vorteilhaft erreicht, dass bei einer thermischen Ausdehnung der Hülse die Ausnehmung von der thermischen Ausdehnung wenig betroffen ist und so eine Änderung der Abmessungen des Förderraums und damit der Dosierung des Fluids vorteilhaft vermieden wird.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Hülse eine glatte, polierte Innenfläche auf, so dass vorteilhaft eine Schmierung einer Führung der Kolbenstange in der Hülse vermieden werden kann.
-
Bevorzugt wird die Hülse aus einer austenitischen Stahllegierung hergestellt. Dadurch wird erreicht, dass vorteilhaft ein Kurzschluss der magnetführenden Teile in der Pumpe wegen des vergleichsweise sehr hohen magnetischen Widerstandes des austenitischen Stahls vermieden wird. Überdies wird ein Reibverhalten der Kolbenstange in der Hülse vorzugsweise dadurch verbessert, dass der Innenumfang der Hülse aus einer austenitischen Stahllegierung mit einer Beschichtung ausgekleidet wird, beispielsweise Polytetrafluorethylen (auch als Teflon bekannt), wodurch sich das Reibverhalten mit der Kolbenstange verbessert. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Außenumfang der Kolbenstange mit einer Beschichtung zur Verbesserung der tribologischen Paarung versehen sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Kolbenstange aus einem Austenit, vorzugsweise aus dem gleichen oder dem selben Austenit wie die Hülse, so dass ein Abrieb durch die Bewegung der Kolbenstange in der Hülse vorteilhaft auf die Hülse und die Kolbenstange gleichartig verteilt wird.
-
Vorzugsweise ist die Hülse als ein Dosierzylinder ausgebildet.
-
Gemäß einer vorteilhaften alternativen Ausgestaltung kleidet die Hülse den Hohlzylinder aus, so dass eine Korrosion des Hohlzylinders vorteilhaft erst zu einem späteren Zeitpunkt als ohne die Hülse stattfindet. Hierbei ist der Spalt, der die radiale Bohrung mit der Ausnehmung verbindet, minimal. Ist die Hülse hingegen von dem Hohlzylinder beabstandet vorgesehen, ist der Spalt zwischen diesen beiden Teilen als Ringspalt ausgebildet, der mit Fluid gefüllt ist und der mit der Ausnehmung und mit der radialen Bohrung in Fluidverbindung steht. Die Ausbildung als Ringspalt ermöglicht es vorteilhaft, die radiale Bohrung und die Ausnehmung unterschiedlich groß, in unterschiedlichen Winkellagen oder in unterschiedlichen Größen und Stückzahlen vorzusehen.
-
Vorteilhaft ist der Hohlzylinder ferromagnetisch, so dass sich das Magnetfeld der Spule über den Hohlzylinder erstrecken kann. Dies ist vorzugsweise dadurch verwirklicht, dass der Hohlzylinder in einem magnetführenden Teil der Pumpe wie einem Kernflansch ausgebildet ist, der zugleich den Einlass oder den Auslass der Pumpe bildet.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung stützt sich die Hülse an einem Auslassventilkörper ab, wobei die Hülse eine Abstützung für eine den Aktor beaufschlagende Feder bildet, so dass der Hohlzylinder vorteilhaft stufenlos ausgebildet werden kann, wodurch die Herstellkosten des Hohlzylinders entsprechend sinken.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Pumpe eine Dosierpumpe.
-
Vorzugsweise wird der Anker von einer Rückstellfeder entgegen der Magnetkraft vorgespannt, wobei sich die Feder an der Hülse abstützt. Dadurch wird vorteilhaft eine Druckbelastung des Hohlzylinders zumindest verringert.
-
Weitere Vorteile, Eigenschaften und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
-
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
1. zeigt einen Längsschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpe.
-
2 zeigt eine Vergrößerung der Einzelheit II aus 1
-
Die in 1 gezeigte elektromagnetische Pumpe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das einen Spulenträger 3 umschließt, auf dem eine Spule 4 gewickelt ist. Die Innenseite des Spulenträgers 3 bildet einen hohlzylindrischen Aufnahmeraum, der an das Gehäuse 2 anschließt, und in den an einem ersten Ende ein Einlassflansch 5 mit einem Einlasskanal 6 durch Verstemmen angeschlossen ist. Strichpunktiert ist auf dem stirnseitigen Ende des Einlassflansches 5, in dem der Einlasskanal 6 als durchgehende Bohrung ausgebildet ist, eine Abdeckkappe 7 dargestellt. Das andere Ende des Innenumfangs des Spulenträgers 3 ist durch einen Aulassflansch 8, der in dem Innenumfang des Spulenträgers 3 verstemmt ist, verschlossen, wobei der Auslassflansch 8 einen Auslasskanal 9 aufweist, der als den Auslassflansch 8 durchsetzende Bohrung ausgebildet ist und dessen Ende ebenfalls mit einer strichtpunktiert dargestellten Abdeckkappe 10 verschließbar ist.
-
Der von dem Innendurchmesser des Spulenträgers 3 umgebene und axial von dem Einlassflansch 5 und dem Auslassflansch 8 begrenzte Bereich definiert einen Pumpenraum 11, in dem ein ferromagnetischer Anker 12 aufgenommen ist, in dessen zentraler Durchbrechungeine Kolbenstange 13 festgelegt ist, wobei der Anker 12 und die Kolbenstange 13 einen Aktor bilden, der bei Erregen der Spule 4 in Richtung auf den Auslassflansch 8 verlagert wird.
-
Eine an den Anker 12 abgestützte Rückstellfeder 14 stellt den Aktor 12, 13 bei entregter Spule 4 zurück in Richtung auf den Einlassflansch 5. Die als Schraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder 14 stützt sich auf einem Schulterbereich 15 ab, der nachstehend noch genauer erläutert wird.
-
Der Auslassflansch 8 weist eine mit dem Auslasskanal 9 in Verbindung stehende Rückschlagventilkammer 20 auf, in der eine Feder 21 eine ein Ventilglied bildende Kugel 22 gegen einen Ventilsitz 23, der in 2 in größeren Einzelheiten dargestellt ist, vorspannt. Das Rückschlagventil 21, 22, 23 stellt sicher, dass bei einem Überdruck in dem Auslasskanal 9 kein Fluid zurück in die Pumpe eindringen kann. Der Ventilsitz 23 ist durch die negativ konusförmige, dem Anker 12 abgekehrte Stirnseite eines in einem Hohlzylinder 30 in dem Auslassflansch 8 eingesetzten Endstück 31 gebildet, das einen metallischen Kern 32 aufweist, der eine zentrale Bohrung 33 für den Durchsatz von Fluid aufweist, welche bei rückgestellter Kugel 22 verschlossen ist, wobei der Kern 32 von einem Elastomermaterial 34 umgeben ist, das eine dichte Anlage der Kugel 22 an den Ventilsitz 23 ermöglicht. Die Elastomerummantelung 34 erstreckt sich auch auf die dem Ventilsitz 23 abgekehrte Seite des Körpers 32 und bildet dort einen Anschlagdämpferabschnitt 35, gegen den eine distale Stirnseite der Kolbenstange 13 bei erregter Spule 4 anschlägt. Der Hohlzylinder 30 steht mit der Rückschlagventilkammer 20 über die zentrale Bohrung 33 in Fluidverbindung.
-
Man erkennt in 2, dass ringförmige, nutartige Vertiefungen in dem Anschlagdämpfer 34 dessen Deformation bei Auftreffen der Kolbenstange 13 begünstigen und durch die Deformation des Elastomerwerkstoffs eine Dämpfung begünstigen. Soweit in 2 die Linien der Elastomerummantelung über denen der Bohrung 30 in dem Auslassflansch 8 vorstehen, soll damit angedeutet werden, dass der Elastomerwerkstoff bei Einbringen in das Ende der Hohlzylinders 30 entsprechend deformiert werden und damit eine fluiddichte Abdichtung gebildet ist.
-
In 2 ist weiter zu erkennen, dass eine dünnwandige Hülse 40, deren Innendurchmesser an den Außendurchmesser der Kolbenstange 13 angepasst ist, eine radiale Ausweitung 41 an ihrer dem Element 31 zugekehrten Stirnseite aufweist, die das Element 31 im Bereich der Anschlagdämpffläche 34 radial umfasst und damit von dem Element 31 in dem Hohlzylinder 30 fixiert ist. Die Hülse 40 ist als Tiefziehteil aus einem austenitischen Stahl geformt, der von der Magnetkraft der Spule 3 nicht berührt wird und der zugleich gegen chemische Angriffe des Fluids, z. B. Säuren oder korrosive Flüssigkeiten, besonders widerstandsfähig ist. Zugleich weist austenitischer Stahl besonders günstige tribologische Eigenschaften auf, besonders dann, wenn wie vorliegend auch die Kolbenstange 13, soweit sie mit der Hülse 40 zusammenwirkt, ebenfalls aus einem oder vorzugsweise demselben austenitischen Stahl hergestellt ist und zwischen beiden Reibpartnern eine die Reibung begünstingende (nicht dargestellte) Beschichtung vorgesehen ist, wodurch zusätzliche gesonderte Maßnahmen zur axialen Lagerung der Kolbenstange 13 vermieden werden können.
-
Das dem Endstück 31 abgekehrte Ende 44 der Hülse ist flanschartig um 90 Grad umgelegt und gegen eine entsprechende Ringstufe 43 in dem Hohlzylinder 30 des Auslassflanschs 8 abgestützt und dort durch einen eingepressten Ring 45 fixiert. Die zu dem Anker 12 weisende Seite des Flanschs 44 der Hülse 40 bildet das Widerlager 15 für die Rückstellfeder 14. Es versteht sich, dass die Rückstellfeder 14 auch an dem Auslassflansch 8 oder an einem anderen Teil abgestützt sein kann. Zweckmäßigerweise ist der Ring 45 komprimierbar, so dass dieser bei z. B. thermisch bedingter Ausdehnung der Hülse 40 die Längenzunahme ausgleichen kann, zugleich aber sicherstellt, dass die Hülse stets mit ihrem dem Ventil 21–23 zugekehrten Ende fest und ohne Spiel gehalten ist.
-
Man erkennt, dass der Hohlzylinder des Auslassflanschs 8 eine radiale Bohrung 8a aufweist, die den Pumpenraum 11 mit einem Ringspalt 50 verbindet, der zwischen dem Innenumfang der Bohrung 30 und dem Außenumfang der Hülse 40 definiert ist und der damit Teil des Pumpenraums 11 ist. Zwischen der dem Anker 12 abgekehrten Stirnseite der Kolbenstange 13 und dem Anschlagdämpfer 34 ist von der Hülse 40 ein Förderraum 60 umschlossen, dessen Inhalt bei Erregung der Spule 4 durch den Aktor 12, 13 durch die Bohrung 33 entgegen dem Rückschlagventil 21–23 in den Auslasskanal 9 ausgestoßen wird. Hierzu steht der Förderraum 60 über eine eine Steuerkante bildende Ausnehmung 61, die als Durchbrechung des Umfangs der Hülse 40 ausgebildet ist, in Fluidverbindung, wobei die Ausnehmung 61, wie in 2 besser zu erkennen, die Form eines gleichseitigen Dreiecks aufweist, dessen eine Ecke in Richtung des Auslasskanals 9 weist, während die anderen beiden Ecken auf einer Höhe liegen, so dass die der ersten Ecke gegenüberliegende Basis im Wesentlichen parallel zu der Ebene der Stirnseite der Kolbenstange 13 verläuft. Diese Ausgestaltung der Ausnehmung 61 bewirkt, dass bei Überfahren der Ausnehmung die Fläche, die die Verbindung zwischen dem Ringspalt 50 des Pumpenraums 11 und dem Förderraum 60 ermöglicht, progressiv abnimmt und weitgehend punktförmig endet, wenn die Kolbenstange 13 die Ecke der dreieckigen Ausnehmung 61 überfährt.
-
Man erkennt in 2, dass auch um 90 Grad versetzt in der Hülse 40 weitere Ausnehmungen 61 vorgesehen sind, so dass insgesamt vier Dreiecke 61 am Umfang der Hülse 40 ausgebildet sind. Es versteht sich, dass auch andere Dreiecke, beispielsweise nicht gleichseitige Dreiecke, vorgesehen sein können, und dass die Zahl der dreieckigen Ausnehmungen 61 mindestens eins und maximal etwa ein Dutzend betragen kann, und vorzugsweise zwischen drei und sechs beträgt. Durch die in Förderrichtung gerichtete vordere Ecke der dreieckigen Ausnehmung 61 ist ein sehr genauer Abriss der Fluidzufuhr von dem Pumpenraum 11 zu dem Förderrraum 60 gegeben, so dass nach Überfahren der nach vorne weisenden Ecke der dreieckigen Ausnehmung 61 das in dem Förderraum 60 befindliche Fluid durch den weiteren Vorschub der Kolbenstange 13 durch die Bohrung 33 gepresst und in den Auslasskanal 9 ausgestoßen wird, so dass eine günstige und genaue Dosierung des Fluids gegeben ist.
-
Es versteht sich, dass Ausnehmungen wie die dreieckige Ausnehmung 61 auch eine andere geometrische Form aufweisen können, beispielsweise eine runde Gestalt oder eine ovale bzw. elliptische Gestalt, wobei dann die lange Achse der Ellipse vorzugsweise in Förderrichtung verläuft. Auch eine viereckige, insbesondere quadratische Gestalt oder anders polygonale Gestalt kommt in Betracht, wobei dann vorzugsweise eine Ecke des Polygons/Quadrats in Förderrichtung weist.
-
Die Kolbenstange 13 steht an ihrem der Hülse 40 abgekehrten Ende axial über den als Ring und einen Innenkonus an seiner dem Auslassflansch 8 zugekehrten Stirnseite aufweisenden Anker 12 axial vor, und weist einen Fortsatz auf, an dem ein paar Dichtungen 71 vorgesehen sind, die den Einlasskanal 6 gegen den Pumpenraum 11 abdichten. Die dem Anker 12 zugekehrte Stirnseite des Hohlnylinders 30 des Auslassflanschs 8 weist eine Außenkonusform auf, die komplementär zu der Innenkonusform des Ankers 12 ausgebildet ist, so dass insbesondere wenn der Auslassflansch 8 aus ferromagnetischem Material hergestellt ist, der Auslassflansch 8 einen Kernflansch bzw. eine Jochfunktion aufweisen kann. Auch der Einlassflansch 5 kann als Kernflansch bzw. als Joch ausgebildet sein.
-
Die Erfindung funktionniert nun wie folgt:
Wird die Spule 4 erregt, wird der Aktor aus Anker 12 und Kolbenstange 13 in Richtung auf den Auslassflansch 8 verlagert, wodurch das in den Förderraum 60 vorgesehene Fluid durch den Kanal 33 in den Auslasskanal 9 ausgestoßen wird. Das dosierte Ausstoßen des Fluids in dem Förderraum 60 wird dadurch sichergestellt, dass nach Überfahren der die Schlitzsteuerung bildenden Ausnehmungen 61 in der Wandung der Hülse 40 der Förderraum 60 hermetisch abgeschlossen gegen dem Pumpenraum 11 ist. Zugleich wird der Einlasskanal 6 durch das Abheben der Dichtungen 71 freigegeben, und eine Menge Fluid aus dem Einlasskanal 6 in den Pumpenraum 11 gesogen.
-
Wird die Spule 4 entregt, stellt die Rückstellfeder 14 den Aktor aus Anker 12 und Kolbenstange 13 zurück, wodurch zugleich der Unterdruck in dem Förderraum 60 bis zum Erreichen der Ausnehmungen 61 überwunden wird, und anschließend der Förderraum 60 über die Ausnehmungen 61 mit Fluid aus dem Pumpenraum 11 befüllt wird.
