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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere ein Pumpe-Düse-System, zum Fördern einer Flüssigkeit, insbesondere eines flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels, mit einem in einem Gehäuse ortsfest angeordneten Magnetkern, mit einem axial zu dem Magnetkern verlagerbar angeordneten Anker und mit einem Kolben zur Flüssigkeitsförderung, der in dem Magnetkern verschieblich und in/an dem Anker fest angeordnet ist.
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Stand der Technik
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Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor muss aufgrund der in den nächsten Jahren anstehenden verschärften Abgasgesetzgebung unter anderem der Schadstoff NOx reduziert werden. Eine Methode, die zur Anwendung kommt, ist das sogenannte SCR-Verfahren (SCR = selektive katalytische Reduktion), bei dem der Schadstoff NOx unter Zuhilfenahme von flüssigem Reduktionsmittel zu Stickstoff und Wasser reduziert wird. Das Reduktionsmittel beziehungsweise das flüssige Abgasnachbehandlungsmittel wird dabei von einer Vorrichtung, die in der Regel auf dem Pumpe-Düse-Prinzip beruht, von einem das Abgasnachbehandlungsmittel lagernden Tank angesaugt und in das Abgas der Brennkraftmaschine eingedüst. Dazu wird der Magnetkern zweckmäßigerweise mittels einer Magnetspule elektrisch aktiviert und der Anker magnetisch bewegt, wodurch der Kolben die Flüssigkeit verdichtet beziehungsweise mit Druck beaufschlagt und dadurch eindüst. Üblicherweise ist ein Federelement zwischen dem Magnetkern und dem Anker vorgesehen, der den Anker und den Kolben nach erfolgter Eindüsung in seine Ausgangsposition zurückbewegt, wodurch Flüssigkeit über ein entsprechendes Ventil in den von dem Kolben beaufschlagbaren Druckraum angesaugt werden kann.
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Bisher ist jedoch noch keine zufriedenstellende Lösung für eine ausreichende Dauerhaltbarkeit derartiger Vorrichtungen bekannt. Insbesondere Korrosion und Verschleiß an den bewegten Teilen, die ein komplexes tribologisches System bilden, stellen Herausforderungen dar, die bisher nicht zufriedenstellend gelöst wurden. Ursächlich für die Probleme ist unter anderem die Flüssigkeit, insbesondere harnstoffhaltiges Abgasnachbehandlungsmittel, das verglichen mit Kraftstoff eine weit geringere Schmiereigenschaft aufweist und bei hohen Temperaturen freien Ammoniak bildet, der an den Materialien zu Korrosion führen kann. Üblicherweise ist die Temperaturbelastung der Vorrichtung verhältnismäßig hoch, da sie nah am Abgasrohr positioniert wird. Darüber hinaus wird die Vorrichtung mit einer hohen Schaltfrequenz betrieben, was an den Kontaktstellen der bewegten Teile zu einer weiteren Steigerung der lokalen Temperaturbelastung führt.
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Eine entsprechende Vorrichtung ist beispielsweise aus der
EP 1 878 920 A1 bekannt. Der Anker weist dabei einen radialen parasitären Luftspalt auf, der, da dieser Luftspalt über den Umfang nicht ideal gleich ist, zu einer Querkraft auf den Anker führt. Diese Querkraft stellte den Kolben schräg, sodass er sich an zwei Stellen in der Durchgangsbohrung des Magnetkerns abstützt und an diesen Stellen verstärkt Verschleiß auftritt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die zwischen dem Kolben und dem Magnetkern radial beziehungsweise senkrecht zur Längsachse des Kolbens wirkenden Kräfte im Betrieb reduziert werden, sodass Verschleiß und Korrosion verringert und die Dauerhaltbarkeit der Vorrichtung insgesamt erhöht wird. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass der Magnetkern an seiner dem Anker zugewandten Kern-Stirnseite zumindest eine Axialvertiefung aufweist, in welche der Anker in wenigstens einer Betriebsstellung zumindest bereichsweise eindringt. Der Anker und der Magnetkern sind somit derart ausgebildet, dass der Anker zumindest teilweise als sogenannter Tauchanker ausgebildet ist. Im Unterschied zu der eingangs beschriebenen bekannten Ausführungsform, bei welcher der Anker als Flachanker ausgebildet ist, der den Magnetkern vollständig gegenüberliegt, werden die radial auf den Kolben einwirkenden Kräfte reduziert. Darüber hinaus hat das Tauchankerprinzip den Vorteil, dass auch noch bei größeren Hüben stets eine ausreichend hohe Magnetkraft zur Verfügung steht.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Axialvertiefung als ringförmige, insbesondere kreisringförmige Nut in der Kernstirnseite ausgebildet ist. Die kreisringförmige Nut, die sich über den gesamten Umfang der Kernstirnseite erstreckt, ist somit punktsymmetrisch ausgebildet und gewährleistet ein sich über den Umfang erstreckendes gleichförmiges magnetisches Feld.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anker an seiner dem Magnetkern zugewandten Ankerstirnseite wenigstens einen in die Axialvertiefung einbringbaren Axialvorsprung aufweist. Der in die Axialvertiefung eindringende Axialvorsprung stellt dabei den Tauchankerabschnitt des Ankers dar. Besonders bevorzugt ist der Axialvorsprung ringförmig, insbesondere kreisringförmig an der Ankerstirnseite ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass der Anker mit dem Axialvorsprung in jeder Betriebsstellung zumindest bereichsweise in der Axialvertiefung einliegt. Durch die symmetrische Ausgestaltung von Magnetkern und Anker wird gewährleistet, dass der Anker radial gleichmäßig mit einer Magnetkraft beaufschlagt und dadurch der Kolben in dem Magnetkern mit geringerer Reibung geführt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Axialvorsprung wenigstens ein axial vorstehendes Anschlagelement für die Magnetkernstirnseite aufweist. Das Anschlagelement, das insbesondere einstückig mit dem Anker ausgebildet ist, sichert einen axialen Mindestabstand zwischen dem Anker und dem Magnetkern. Bevorzugt ist das Anschlagelement derart schmal ausgebildet, dass nur eine kleine Kontaktfläche zwischen Ankerelement und Kernstirnseite entsteht, sodass ein magnetisches Verschweißen verhindert wird. Zweckmäßigerweise sind mehrere derartige Anschlagelemente über den Umfang des Ankers gleichmäßig verteilt angeordnet. Die kleine Kontaktfläche hat darüber hinaus den Vorteil, dass ein magnetischer Fluss direkt durch die Kontaktfläche verläuft und ein Restluftspalt zwischen Anker und Magnetkern an dieser Stelle nicht vorhanden ist, sodass der Magnetkern keinen Widerstand beim Übergang von Anker auf Magnetkern erfährt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Axialvorsprung wenigstens eine Vertiefung, insbesondere eine sich über den gesamten Umfang des ringförmigen Axialvorsprungs ersteckende Nut, mit einer radial innenliegenden und mit einer radial außenliegenden Seitenwand aufweist. Der Anker weist somit dem Magnetkern gegenüberliegend eine Vertiefung beziehungsweise Nut auf, wodurch der axiale Abstand zwischen Anker und Magnetkern lokal vergrößert wird. Besonders bevorzugt ist die Vertiefung zwischen dem Anschlagelement und dem Kolben angeordnet.
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Hierzu ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die innenliegende Seitenwand kegelförmig mit einem in Richtung des Magnetkerns abnehmenden Durchmesser ausgebildet ist. Die schräge Kontur und der dadurch verbleibende kegelförmige Vorsprung des Axialvorsprungs des Ankers führt dazu, dass insbesondere bei größerem Hub eine axiale Kraftkomponente vorliegt.
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Bevorzugt weist der Magnetkern insbesondere auf Höhe der Vertiefung des Ankers beziehungsweise der Vertiefung gegenüberliegend wenigstens einen magnetischen Widerstand, insbesondere aus einem unmagnetischen Material auf. Der Widerstand sorgt dafür, dass der Magnetfluss gezielt in den Magnetanker verläuft.
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Vorzugsweise weisen der Magnetkern und/oder der Anker zur radialen Lagerung des Kolbens jeweils wenigstens einen elastisch verformbaren, insbesondere konisch geformten Abschnitt auf. Zweckmäßigerweise ist der Abschnitt jeweils endseitig an den dem Magnetkern oder dem Anker zuweisenden Ende ausgebildet. Besonders bevorzugt weist der Kolben mehrere Führungsabschnitte auf, die durch Bereiche mit einem verkleinerten Durchmesser des Kolbens voneinander getrennt sind. Dadurch können die Berührungspunkte zwischen Kolben und Magnetkern und Anker vorgegeben werden. Der elastisch verformbare Abschnitt des Ankers oder des Kolbens ist zweckmäßigerweise im Bereich eines der Führungsabschnitte vorgesehen. Die Bereiche des Kolbens mit verkleinertem Durchmesser dienen zur Ablagerung von Verschleißpartikeln, die durch die Reibung zwischen Kolben und Magnetkern entstanden sind. Damit werden die Partikel aus dem Berührungsbereich zwischen Kolben und Magnetkern ferngehalten.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Magnetkern an seinem der Kernstirnwand gegenüberliegenden Ende eine axiale Aufnahmevertiefung aufweist, in der ein einen von dem Kolben mit Druck beaufschlagbaren Druckraum zugeordnetes Druckventil angeordnet ist. Durch das Druckventil wird die in dem Druckraum mit Druck beaufschlagte Flüssigkeit ausgetrieben. Durch das Vorsehen des Druckventils in dem Magnetkern wird eine besonders kompakte Ausführungsform der Vorrichtung geboten, die auch den Vorteil hat, dass bei einer entsprechenden Konstruktion des Gehäuses ein Kontakt des Abgasnachbehandlungsmittels beziehungsweise der Flüssigkeit mit einer dem Magnetkern zugeordneten Magnetspule sicher verhindert werden kann.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass auf das Ende des Magnetkerns, in welchem auch das Druckventil angeordnet ist, eine Düseneinrichtung, insbesondere mit einer integrierten Kühleinrichtung, aufgeschoben und mit dem Druckventil wirkverbunden ist. Die Düseneinrichtung weist zweckmäßigerweise ein Düsengehäuse auf, das auf dem Magnetkern derart aufgeschoben ist, dass ein durch das Düsengehäuse verlaufender Kanal mit dem Druckventil in Wirkverbindung gebracht wird. Insbesondere ist der Verbindungskanal fluchtend zu der Bewegungsachse des Kolbens ausgerichtet. An den dem Druckventil gegenüberliegenden Ende des Düsengehäuses ist eine Einspritzdüse oder Auslassventil vorgesehen, welche/welches bei einem ausreichenden Druck der geförderten Flüssigkeit öffnet, um die Flüssigkeit beziehungsweise das flüssige Abgasnachbehandlungsmittel auszudüsen. Das Düsengehäuse weist vorzugsweise wenigstens ein Kühlmittelkanal der Kühleinrichtung auf, durch welchen flüssiges und/oder gasförmiges Kühlmittel förderbar ist.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen:
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1 eine Vorrichtung zum Fördern einer Flüssigkeit in einer vereinfachten Schnittdarstellung,
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2 eine vergrößerte Detailansicht der Vorrichtung in einer Schnittdarstellung und
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3 eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung in einer Detailansicht.
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1 zeigt in einer Längsschnittdarstellung eine Vorrichtung 1, die zum Fördern und Eindüsen eines flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels als Pumpe-Düse-Einrichtung 2 ausgebildet ist. Dazu weist die Vorrichtung 1 eine Pumpeneinheit 3 sowie eine Düse-Einrichtung 4 auf.
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Die Pumpeneinheit 3 weist einen der Flüssigkeitsförderung dienenden Kolben 5 auf, der in einem Magnetkern 6 axial verschieblich gelagert ist. Der Magnetkern 6 weist einen kreisförmigen Querschnitt mit einer zentralen Durchgangsbohrung 7 auf, in welcher der Kolben 5 verschieblich gelagert ist. Im Längsschnitt gemäß 1 weist der Magnetkern 6 zwei Abschnitte 8, 9 mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Im ersten Abschnitt 8 mit kleinerem Durchmesser ist der Magnetkern 6 durch die Durchgangsbohrung 7 im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet. Der zweite Abschnitt 9 mit dem größeren Durchmesser weist einen ersten Bereich 10 auf, der senkrecht zur Längserstreckung des Magnetkerns 6 verläuft und einen zweiten Bereich 11, der sich in Längserstreckung am radial äußeren Endes des ersten Bereichs 10 anschließend erstreckt. Im Längsschnitt gesehen weist der Magnetkern 6 in dem Abschnitt 9 eine C-Form auf. Der Abschnitt 9 bildet mit dem senkrecht ausgerichteten Bereich 10 eine kreisringförmige Stirnfläche beziehungsweise Stirnseite 12. Auf den ersten Abschnitt 8 aufgeschoben angeordnet ist eine Magnetspule 13, die zusammen mit dem Magnetkern 6 den magnetischen Aktuator der Vorrichtung 1 bildet.
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Der Stirnseite 12 gegenüberliegend angeordnet ist ein Anker 14, der eine im Wesentlichen kegelförmige Außenkontur mit einem in Richtung des Magnetkerns 6 zunehmenden Durchmesser aufweist. Die Stirnseite 12 weist eine Axialvertiefung 15 auf, in welche der Anker 14 mit einem Axialvorsprung 16 auf der dem Magnetanker 6 zugewandten Ankerstirnseite 17 eingreift. Dadurch ist der Anker 14 zum Teil als Tauchanker und zum Teil als Flachanker ausgebildet.
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2 zeigt eine vergrößerte Detailansicht der Vorrichtung 1 im Bereich des Axialvorsprungs 16 und der Axialvertiefung 15. Die Axialvertiefung 15 und der Axialvorsprung 16 erstrecken sich jeweils über den gesamten Umfang der Ankerstirnseite 17 beziehungsweise der Magnetkernstirnseite 12, sodass die Axialvertiefung 15 eine sich über den gesamten Umfang erstreckende Nut bildet, und der Axialvorsprung einen entsprechenden kreisringförmigen Steg, der vollumgänglich in die Nut eingreift. Dabei ist vorgesehen, dass zwischen dem Vorsprung 16 und dem Magnetkern 6 radial ein schmaler Spalt s verbleibt, sodass zwischen dem Anker 14 und dem Magnetkern 6 keine Reibung entsteht. Aufgrund der vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung 1 ist dieser Luftspalt sehr klein gestaltbar, was Vorteile für den magnetischen Fluss bietet.
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Der Axialvorsprung 16 weist ein axial vorstehendes Anschlagelement 18 auf, mit dem der Anker 14 an dem Bereich 10 des Magnetkerns 6 im Betrieb anstoßen kann, wie in 1 und 2 gezeigt. Das Abstandelement 18 gewährleistet einen Mindestabstand x zwischen dem Vorsprung 16 und dem Magnetkern 6.
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Der Vorsprung 16 weist weiterhin an seiner der Stirnseite 12 zugewandten Seite eine axiale Vertiefung 19 auf, die benachbart zu dem Anschlagelement 18 radial weiter innenliegend ausgebildet ist. Die Vertiefung 19 erstreckt sich nutförmig über den gesamten Umfang des Ankers 14 und weist eine radial außenliegende Seitenwand 20 auf, die in das Anschlagelement 18 übergeht, sowie eine radial innenliegende Seitenwand 21, die schräg ausgerichtet ist. Die schräge und damit kegelförmige Seitenwand 21 weist einen in Richtung des Magnetkerns 6 abnehmenden Durchmesser auf, sodass von dem Axialvorsprung 16 ein Vorsprung 22 mit einer kegelförmigen Mantelaußenfläche, die durch die Seitenwand 21 gebildet wird, verbleibt. Aufgrund der Kontur des Vorsprungs 22 kommt die dem Magnetkern 6 zugeordnete Spitze 23 des Vorsprungs 22 im Vergleich zu einem weiter von dem Magnetkern 6 beabstandet liegenden Bereich des Vorsprungs 22 sehr schnell in eine magnetische Sättigung, wodurch sich insbesondere bei größerem Hub eine axiale Kraftkomponente bildet.
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Das Anschlagelement 18 weist bevorzugt eine sehr schmale Anlagefläche auf, die im Berührungskontakt mit dem Magnetkern 6 gebracht werden kann, um ein magnetisches Verschweißen zu verhindern. Die dadurch entstehende kleine Berührungskontaktfläche zwischen Anker 14 und Magnetkern 6 hat den Vorteil, dass der magnetische Fluss durch diese Fläche geht und der Restluftspalt zwischen Anker 14 und Magnetkern 6 an dieser Stelle 0 mm beträgt. Das durch das Abstandelement 18 vorgegebene Abstandmaß x kann ebenso sehr klein gewählt werden, sodass der Magnetfluss beim Übergang vom Anker 14 auf den Magnetkern 6 einen nur geringen magnetischen Widerstand erfährt.
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Bevorzugt ist wie in 1 und 2 dargestellt, in dem Bereich 10 des Magnetkerns 6 in etwa auf Höhe der Vertiefung 19 ein magnetischer Widerstand 24 vorgesehen. Dies kann beispielsweise durch Einschweißen eines unmagnetischen Elementes geschehen. Dadurch wird gewährleistet, dass der magnetische Fluss vom Magnetkern 6 zu dem Anker 14 überspringen muss und eine Magnetkraft entwickelt. Um Korrosionsprobleme zu vermeiden, wird der magnetische Widerstand 24 bevorzugt durch eine lokale Wärmebehandlung des Magnetkerns 6 oder eine Auftragsschweißung realisiert. Dabei wird der magnetische Widerstand 24 auf der Magnetspulenseite des Bereichs 10 aufgebracht. Auf der Ankerseite verbleibt eine dünne, durch das Schweißen unbeschädigte Materialschicht des Magnetkerns 6.
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3 zeigt in einer vereinfachten Teilansicht eine alternative Ausführungsform des magnetischen Widerstands 24. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Magnetkern 6 in dem Bereich 10 auf der Magnetspulenseite eine Aussparung 25 auf, die sich nutförmig über den gesamten Umfangsbereich 10 erstreckt. Die Restwandstärke des Magnetkerns 6 im Bereich der Aussparung 25 beträgt vorzugsweise nur noch 0,2 mm und stellt aufgrund der kleinen Querschnittsfläche im Magnetfluss eine Bremse beziehungsweise den Widerstand 24 dar, sodass der magnetische Fluss den Weg über den Anker 14 nimmt und eine axiale Kraft bildet, wie in 2 durch Pfeile angedeutet. Die verbleibende Wandstärke im Bereich 10 könnte darüber hinaus durch eine Wärmebehandlung, beispielsweise durch Randschichthärten oder Nitrieren, magnetisch unbrauchbar gemacht werden, um die Funktion des Widerstands 24 zu optimieren. Zur Darstellung beziehungsweise Gewährleistung der Festigkeit des Bereichs 10 des Magnetkerns 6 wird zweckmäßigerweise, wie in 3 dargestellt, eine unmagnetische kreisringförmige Scheibe 26 auf die Magnetspulenseite des Bereichs 10 angeschweißt. Gegebenenfalls ist es auch denkbar, in die Aussparung 25 ein entsprechendes unmagnetisches Element einzusetzen, das insbesondere einstückig mit der unmagnetischen Scheibe 26 ausgebildet ist.
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Durch Aktivieren der Magnetspule 13 wird im Betrieb somit ein Magnetfluss erzeugt, der gemäß 2 durch den Anker 14 drängt, und diesen in Richtung des Magnetkerns 6 zieht. Durch die vorteilhafte Ausbildung wird eine Kraftkomponente erzeugt, die zu einer gleichmäßigeren radialen Belastung des Ankers 14 und damit einer verbesserten Belastung und Führung des Kolbens 5 führt. Wie insbesondere aus 1 ersichtlich, weist der Anker 14 ebenfalls eine Durchgangsbohrung 27 auf, die zusammen mit dem darin gelagerten Kolben 5 eine Presspassung bildet. Bei der Montage wird der Anker 14 auf den Kolben 27 aufgepresst, sodass diese fest miteinander verbunden sind. Durch Betätigen der Magnetspule 13 werden somit der Anker 14 und der Kolben 5 axial in Richtung des Magnetkerns 6 verlagert. Damit der Anker 14 anschließend wieder in seine Ausgangsstellung zurückgelangt, ist zwischen dem Anker 14 und dem Axialvorsprung 16 ein Federelement 28, das beispielsweise als Schraubenfeder ausgebildet ist, vorgesehen.
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Der Magnetkern 6 ist einteilig ausgebildet und bildet das Herzstück der Vorrichtung 1. Bei der Montage werden weitere Bestandteile der Vorrichtung beidseitig des Magnetkerns 6 gefügt. Wie bereits erwähnt, wird die Magnetspule 13 auf dem Magnetkern 6 axial aufgeschoben. Über den Magnetkern 6 und die Magnetspule 13 wird ein erstes Gehäuseteil 29 eines Gehäuses 30 der Vorrichtung 1 geschoben. Ein Anschlussstück 31, das einen Zuführkanal 32 für die zu fördernde Flüssigkeit aufweist und an seinem dem Magnetanker 14 zugehörenden Ende im Wesentlichen der Kontur des Magnetankers 14 entspricht, wird in den Magnetkern 6, insbesondere im Bereich 11, eingeschoben und bevorzugt über eine Spannmutter 33 über eine Gewindeverbindung auf dem Gehäuseteil 28 mit dem Gehäuseteil 29 verschraubt.
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Auf der gegenüberliegenden Seite des Magnetkerns 6 ist ein Druckventil 34 in einer axialen Aufnahmevertiefung 35 des Magnetkerns 6 eingesetzt gehalten, wobei die Durchgangsbohrung 7 des Magnetkerns 6 in die Aufnahmevertiefung 35 übergeht. Die Düseneinrichtung 4 wird montiert, indem ein Düsengehäuse 36 axial auf das das Druckventil 34 aufweisende Ende 37 des Magnetkerns 6 aufgeschoben und anschließend mit einer Spannmutter 38, die mit dem Gehäuseteil 28 verschraubt wird, befestigt. In dem Düsengehäuse 36 ist wenigstens ein Kanal 39 einer integrierten Kühleinrichtung 40 ausgebildet, durch welchen Kühlwasser gefördert werden kann. Weiterhin erstreckt sich durch das Gehäuse 36 axial ein Verbindungskanal 41 von dem Druckventil 34 bis zu einem druckgesteuerten Auslassventil 42, das als Eindüseinrichtung dient.
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Der Magnetkern 6 ist somit das zentrale, die Flüssigkeit führende Bauteil der Vorrichtung 1. Insbesondere die Magnetspule 13 ist vollständig von den die Flüssigkeit führenden Bauteilen abgeschirmt. Die zu dichtenden Stellen sind somit im Wesentlichen auf die Stelle 43, axial zwischen dem Magnetkern 6 und dem Düsengehäuse 36, sowie auf die Stelle 44, axial zwischen dem Anschlussstück 31 und dem Magnetkern 6 beschränkt. Beide Dichtschellen 43, 44 sind harte Abdichtungen (Beißkantenabdichtungen). Sie benötigen keinen Dichtspalt und sind somit robust gegenüber Spaltkorrosion. Beide Dichtungen führen bei einer Undichtheit in die Umgebung. Zusätzliche Dichtelemente 45, die insbesondere als O-Ringe ausgebildet und den Dichtstellen 43, 44 nachgeschaltet sind, erhöhen die Dichtwirkung, können jedoch auch entfallen.
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Zwischen dem Druckventil 34 und dem Kolben 5 befindet sich ein durch die Durchgangsbohrung 7 und die Aufnahmevertiefung 35 gebildeter Druckraum 46. Die zu fördernde Flüssigkeit wird über den Zuführkanal 32 in einen zwischen Anschlussstück 31 und Anker 14 gebildeten Zwischenraum 47 geleitet, und gelangt von da aus durch eine Bohrung 48 im Anker 14 in einen Zwischenraum 58 zwischen Anker 14 und Magnetkern 6, in welchem auch das Federelement 28 angeordnet ist, und von da aus über eine Längsbohrung 49 und eine die Längsbohrung 49 schneidende Querbohrung 50 in den Druckraum 56, wenn sich der Kolben 5 in seiner durch das Federelement 28 zurückgedrängten Ausgangsstellung befindet. Die Querbohrung 50 ist nach außen durch eine eingepresste Kugel 51 verschlossen. Zweckmäßigerweise ist die Querbohrung 50 zwischen dem Dichtelement 45 am Ende 37 und einem weiteren Dichtelement 52, das bevorzugt ebenfalls als O-Ring ausgebildet ist und mit dem Gehäuseteil 28 zum Abdichten der Magnetspule 13 zusammenwirkt, angeordnet, sodass aufgrund einer Leckage austretende Flüssigkeit nicht in den Spulenraum sondern in die Umgebung gelangt. Zweckmäßigerweise ist die Querbohrung 50 darüber hinaus derart ausgebildet beziehungsweise angeordnet, dass sie im Bereich des Gehäuses 28 liegt, wie in 1 dargestellt, sodass ausgetretene Flüssigkeit im Spalt zwischen Gehäuse 28 und Magnetkern 6 auskristallisiert und die vorhandene Leckage wieder schließt. Das Dichtelement 52 dichtet darüber hinaus den Spulenraum auch gegen von außen eindringendes Spritzwasser ab. Wird der Kolben 5 von seiner Ausgangsposition in die dargestellte Position mittels des Magnetaktuators verlagert, baut er einen Druck im Druckraum 46 auf, und treibt dadurch die Flüssigkeit durch das Druckventil 34 und das Auslassventil 42 hinaus. Der Kolben 5 weist zwei Führungsabschnitte 53, 54 auf, zwischen denen ein Abschnitt 55 mit verringertem Durchmesser vorgesehen ist. Der Kolben 5 weist somit in dem Abschnitt 55 eine Taille auf, sodass der Kolben 5 in dem Bereich der Taille 55 nicht in Berührungskontakt mit der Mantelwand der Durchgangsbohrung 7 des Magnetkerns 6 steht. Die Taille bewirkt, dass die in den Führungsabschnitten 53 und 54 produzierten Verschleißpartikel aufgrund des Drucks im Druckraum 46 in ihr abgelagert werden. Die Partikel haben keine Möglichkeit, den engen Führungsspalt zwischen den Führungsabschnitten 53, 54 und der Mantelwand der Durchgangsbohrung 7 zu verlassen. Die Führungsabschnitte 53 und 54 sind im mittleren und vorderen Bereich des Kolbens 5 angeordnet. Somit können eventuell auftretende Querkräfte aufgrund der Hebelverhältnisse nicht auf einer Kante, sondern großflächig aufgenommen werden. Die durch den Abschnitt 55 unterbrochenen Führungsabschnitte 53, 54 werden bei der Verdichtung bevorzugt von einem Leckagestrom durchspült. Somit ist gewährleistet, dass die Flüssigkeit an den Kontaktstellen permanent erneuert wird und somit die sich mit der Reibung einhergehende Temperaturerhöhung an den Kontaktstellen im Rahmen hält. Es bildet sich somit an den Kontaktstellen auch kein durch Temperatur gestresstes Abgasnachbehandlungsmittel, dass die Kontaktstellen zusätzlich korrodieren lassen könnte (Spaltkorrosion).
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Wie in 1 dargestellt, ist der Magnetkern 6 im Bereich des Führungsabschnitts 53 bevorzugt konisch ausgebildet, sodass ein elastisch verformbarer Abschnitt 56 der Durchgangsbohrung 7 geboten wird. Dadurch ist der Abstand der Kolbenführungen lang und kann sich elastisch der Kolbenbelastung anpassen. Der Kolben 5 ist bevorzugt im Bereich der Führungsabschnitte 53, 54 zur Vermeidung von Adhäsionsverschleiß mit einer veredelten Oberfläche versehen. Denkbar ist beispielsweise eine Nitrierung oder Diamantbeschichtung an den Führungsabschnitten 53, 54. Ebenso ist es denkbar, den Magnetkern 6 im Bereich der Führungsabschnitte 53, 54 mit einer entsprechend veredelten Oberfläche, zum Beispiel durch eine Nitrierung, auszubilden. Aufgrund der durch den taillierten Abschnitt 55 bedingten Magnetflussführung ist es auch in Verbindung mit einer Oberflächenveredelung von Kolben 5 und Magnetkern 6 denkbar, den Kolben 5 aus einem magnetischen, rostfreien Stahl zu fertigen.
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Der Kolbenhub des Kolbens 5 ergibt sich aus dem Anschlag des Ankers 14 an dem Magnetkern 6 mittels des Anschlagelements 18 und dem Anschlag des Kolbens 5 an dem Anschlussstück 31. Dazu ist der Zulaufkanal 32 versetzt zu dem Kolben 5 angeordnet, sodass der Kolben 5 gegen das Anschlussstück 31 mittels des Federelements 28 gedrängt wird und dennoch Flüssigkeit durch den Zulaufkanal 32 in die Vorrichtung 1 gelangen kann. Die Durchmesser des Zulaufkanals 32 und des Kolbens 5 sind vorzugsweise entsprechend derart gewählt, dass stets ein Durchströmungsquerschnitt zur Verfügung steht. Der Hub des Kolbens kann beispielsweise von außen durch den Zulaufkanal 32 mittels eines Lasermessgeräts erfasst werden.
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Vorzugsweise ist axial zwischen dem Anschlussstück 31 und dem Magnetkern 6 eine elastisch und/oder plastisch verformbare Abdichtscheibe 57 an der Dichtstelle 44 vorgesehen, sodass über das durch die Spannmutter 33 aufgebrachte Anzugsmoment der maximal mögliche Kolbenhub eingestellt wird. Alternativ zu der Abdichtscheibe 17 ist es auch denkbar, den Magnetkern 6 im Bereich 11 elastisch verformbar auszubilden.
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Aufgrund der vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung 1 lassen sich sämtliche flüssigkeitführenden Volumina klein ausführen, sodass die Eisdruckfestigkeit der Vorrichtung 1 auf einfache Art und Weise gewährleistet werden kann.
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Die Vorrichtung 1 erlaubt aufgrund ihrer vorteilhaften Ausbildung, ein verbessertes Reibverhalten zwischen Kolben 5 und Magnetkern 6, was insbesondere durch die Ausbildung von Anker 14 und Magnetkern 6 gewährleistet wird. Darüber hinaus ist die Vorrichtung 1 besonders kompakt und erlaubt eine sichere Abdichtung der Magnetspule 13 von der zu fördernden Flüssigkeit.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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