DE102013212145A1 - pump - Google Patents
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Abstract
Eine Hochdruckpumpe (1), die insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen dient, umfasst einen als Triebwerksraum (4) ausgestalteten Niederdrucksraum (4) und einen Antrieb (5), der zumindest teilweise in dem Niederdruckraum (4) angeordnet ist. Durch den Antrieb (5) werden im Betrieb Druckpulsationen im Niederdruckraum (4) erzeugt. Hierbei ist eine Dämpfungsvorrichtung (30) vorgesehen, die einerseits mit dem Niederdruckraum (4) verbunden und andererseits an ein Niederdruckniveau (25) angeschlossen ist, das im Betrieb unter einem Druck (p1) im Niederdruckraum (4) liegt. Die Dämpfungsvorrichtung (30) weist einen in einer Kolbenbohrung (33) verschiebbaren Kolben (32) auf, der einerseits von dem Druck (p1) im Niederdruckraum (4) gegen eine Federkraft eines Federelements (36) beaufschlagt ist und der andererseits einen Dampfraum (34) in der Kolbenbohrung (33) begrenzt. Ferner weist die Dämpfungsvorrichtung (30) eine Entlastungseinrichtung (37) auf, die den Dampfraum (34) zumindest zeitweise mit dem Niederdruckniveau (25) verbindet.A high-pressure pump (1), which is used in particular for fuel injection systems of internal combustion engines, comprises a low-pressure chamber (4) designed as an engine compartment (4) and a drive (5) which is arranged at least partially in the low-pressure chamber (4). By the drive (5) pressure pulsations in the low-pressure space (4) are generated during operation. Here, a damping device (30) is provided which is connected on the one hand to the low pressure chamber (4) and on the other hand connected to a low pressure level (25), which is in operation in the low pressure space (4) under a pressure (p1). The damping device (30) has a piston (32) displaceable in a piston bore (33), which on the one hand is acted on by the pressure (p1) in the low-pressure space (4) against a spring force of a spring element (36) and, on the other hand, a vapor space (34 ) in the piston bore (33) limited. Furthermore, the damping device (30) on a discharge device (37), which connects the vapor space (34) at least temporarily with the low pressure level (25).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen oder Hydraulikanwendungen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Dieselpumpen, Benzinpumpen und Hydraulikpumpen. The invention relates to a pump, in particular a high-pressure pump for fuel injection systems or hydraulic applications. Specifically, the invention relates to the field of diesel pumps, gasoline pumps and hydraulic pumps.
Aus der
Die aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein verbesserter Aufbau und eine verbesserte Funktionsweise ermöglicht sind. Speziell können im Betrieb Druckpulsationen, die im Niederdruckraum erzeugt werden, wirkungsvoll gedämpft werden, um nachteilige Auswirkungen zu verringern.The pump according to the invention with the features of
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Pumpe möglich. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements of the
Die Pumpe kann insbesondere als Hochdruckpumpe ausgestaltet sein, die zum Fördern eines Fluids, insbesondere Brennstoffs, mit hohem Druck dient. Beispielsweise kann die Hochdruckpumpe in eine Brennstoffeinspritzanlage oder ein anderes hydraulisches System integriert sein. Hierbei kann ein Niederdruckkreislauf gebildet sein, der über den Niederdruckraum der Pumpe läuft. Der Niederdruckraum kann hierbei als Triebwerksraum der Pumpe ausgebildet sein, wobei der Antrieb zumindest teilweise in dem als Triebwerksraum ausgebildeten Niederdruckraum angeordnet ist. Somit kann über den Niederdruckkreislauf zugleich eine Schmierung des Antriebs erzielt werden. Druckpulsationen, die von dem Antrieb in dem als Triebwerksraum ausgebildeten Niederdruckraum der Pumpe erzeugt werden, werden dann vorzugsweise bereits innerhalb des Gehäuses der Pumpe durch die zumindest eine Dämpfungsvorrichtung gedämpft. Dadurch werden die Auswirkungen solcher Druckpulsationen auf andere Teile des Niederdruckkreislaufs verringert. Sonstige Dämpfungseinrichtungen, die in dem Niederdruckkreislauf vorgesehen sein können, können hierdurch in ihrer Ausgestaltung vereinfacht werden und gegebenenfalls auch entfallen. Somit vereinfacht sich auch die Ausgestaltung des Niederdruckkreislaufs und somit der Brennstoffeinspritzanlage oder dergleichen. The pump can in particular be configured as a high-pressure pump, which serves for conveying a fluid, in particular fuel, with high pressure. For example, the high pressure pump may be integrated with a fuel injection system or other hydraulic system. Here, a low-pressure circuit can be formed, which runs over the low-pressure chamber of the pump. The low-pressure space can in this case be designed as an engine room of the pump, the drive being arranged at least partially in the low-pressure space designed as an engine compartment. Thus, lubrication of the drive can be achieved via the low-pressure circuit at the same time. Pressure pulsations, which are generated by the drive in the engine room designed as the low-pressure space of the pump, are then preferably already damped within the housing of the pump by the at least one damping device. This reduces the effects of such pressure pulsations on other parts of the low pressure circuit. Other damping devices that may be provided in the low-pressure circuit can thereby be simplified in their design and optionally also omitted. Thus, the design of the low pressure circuit and thus the fuel injection system or the like is simplified.
Das Fluid, insbesondere der Brennstoff, kann in vorteilhafter Weise über den Niederdruckraum zumindest mittelbar zu einem Pumpenarbeitsraum einer Pumpenbaugruppe geführt werden. Bei dem Niederdruckraum kann es sich hierbei insbesondere um den Triebwerksraum handeln. Möglich sind hierbei auch Ausgestaltungen, bei denen die Pumpe mehrere Pumpenbaugruppen und entsprechend mehrere Pumpenarbeitsräume aufweist, zu denen das Fluid, insbesondere der Brennstoff, über den Niederdruckraum geführt wird.The fluid, in particular the fuel, can be guided in an advantageous manner via the low-pressure space at least indirectly to a pump working space of a pump assembly. The low-pressure space may in particular be the engine room. Also possible here are embodiments in which the pump has a plurality of pump assemblies and correspondingly a plurality of pump working chambers, to which the fluid, in particular the fuel, is led via the low-pressure chamber.
Vorteilhaft ist es, dass die Entlastungseinrichtung eine Drossel, die den Dampfraum zumindest mittelbar mit dem Niederdruckniveau verbindet, und/oder ein zum Niederdruckniveau hin öffnendes Rückschlagventil, das einerseits zumindest mittelbar mit dem Dampfraum und andererseits zumindest mittelbar mit dem Niederdruckniveau verbunden ist, aufweist. Die Dämpfung der Druckpulsationen kann somit durch den Kolben realisiert werden, der gegen die Federkraft gelagert ist. It is advantageous that the relief device has a throttle which connects the vapor space at least indirectly with the low pressure level, and / or a check valve opening to the low pressure level, which is at least indirectly connected at least indirectly to the vapor space and at least indirectly to the low pressure level. The damping of the pressure pulsations can thus be realized by the piston, which is mounted against the spring force.
Bei einer möglichen Ausgestaltung ist der Dampfraum über die Drossel an das geringere Niederdruckniveau angeschlossen. Die Drossel wird hierbei in vorteilhafter Weise in Abhängigkeit von einer Pulsationsfrequenz und einer Pulsationsamplitude sowie dem Niederdruckniveau nach der Drossel so abgestimmt, dass beim Expandieren des Dampfraums ein möglichst großes Dampfvolumen erzeugt wird, das beim Wiedereintauchen des Kolbens bis zur vollständigen Kondensation des Dampfes als Dämpfungsvolumen zur Verfügung steht, ohne dass eine erneute Volumenverdrängung stattfindet.In one possible embodiment, the vapor space is connected via the throttle to the lower low pressure level. The throttle is in this case advantageously adjusted depending on a pulsation frequency and a Pulsationsamplitude and the low pressure level after the throttle so that when expanding the steam chamber as large a vapor volume is generated, the re-immersion of the piston until the complete condensation of the vapor as Damping volume is available without a renewed volume displacement takes place.
Bei einer zweiten möglichen Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise der Dampfraum über das Rückschlagventil an ein zumindest beruhigtes und/oder geringeres Niederdruckniveau angeschlossen. In vorteilhafter Weise kann über das Rückschlagventil auch eine Kolbenleckage abgeführt und ein Dampfvolumen erzwungen werden, das als Dämpfungsvolumen zur Verfügung steht. In a second possible embodiment of the vapor space is connected via the check valve to an at least calmed and / or lower low pressure level in an advantageous manner. Advantageously, a piston leakage can be removed via the check valve and a vapor volume can be forced, which is available as a damping volume.
Diese Möglichkeiten der Dämpfung sind kostengünstig und wartungsfrei, da die Funktionsfähigkeit durch das Fehlen von Permanentdichtstellen zwischen einerseits der Gas- und/oder Dampfphase und andererseits der Flüssigkeit über die gesamte Lebensdauer sichergestellt werden kann. These possibilities of damping are cost-effective and maintenance-free, since the functionality can be ensured by the absence of permanent sealing points between on the one hand the gas and / or vapor phase and on the other hand the liquid over the entire life.
Ferner besteht ein wesentlicher Vorteil gegenüber einem Gasdruckdämpfer oder dergleichen darin, dass ein Arbeitspunkt, insbesondere der erforderliche Mitteldruck, um den die Druckamplituden schwanken, über ein Federelement, das die Federkraft aufbringt, eingestellt werden kann. Hingegen muss bei einem Gasdruckdämpfer dies entweder durch Vorkomprimieren des Gases oder durch hohe Elastizitäten sichergestellt werden, da es nur begrenzt möglich ist, ohne einen Großteil der Dämpfungswirkung zu verlieren. Der Arbeitspunkt ist damit leichter applizierbar. Further, there is a significant advantage over a gas spring or the like in that an operating point, in particular the required mean pressure by which the pressure amplitudes fluctuate, via a spring element that applies the spring force, can be adjusted. On the other hand, in the case of a gas pressure damper, this must be ensured either by precompressing the gas or by high elasticity, since it is possible only to a limited extent without losing a large part of the damping effect. The operating point is thus easier to apply.
Vorteilhaft ist es, dass die Drossel der Entlastungseinrichtung radial in die Kolbenbohrung mündet. Die Kolbenbohrung kann dabei über ein geeignetes Verschlusselement verschlossen sein. Bei dieser Ausgestaltung kann in besonders einfacher Weise ein geringes Niederdruckniveau vorgehalten werden, mit dem der Dampfraum über die Drossel verbunden ist. It is advantageous that the throttle of the relief device opens radially into the piston bore. The piston bore can be closed by a suitable closure element. In this embodiment, a low low pressure level can be kept in a particularly simple manner, with which the vapor space is connected via the throttle.
Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist es von Vorteil, dass in der Kolbenbohrung ein Verschlusselement angeordnet ist, dass der Dampfraum zwischen dem Kolben und dem Verschlusselement in der Kolbenbohrung ausgebildet ist und dass die Drossel der Entlastungseinrichtung in das Verschlusselement integriert ist. Auf diese Weise kann der für die Kolbenbohrung benötigte Zugang zugleich genutzt werden, um das Niederdruckniveau vorzuhalten. In a modified embodiment, it is advantageous that in the piston bore a closure element is arranged, that the vapor space between the piston and the closure element is formed in the piston bore and that the throttle of the relief device is integrated into the closure element. In this way, the access required for the piston bore can be used at the same time to maintain the low pressure level.
Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist es vorteilhaft, dass die Kolbenbohrung in einem Gehäuse angeordnet ist, dass ein Niederdruckkanal in dem Gehäuse ausgebildet ist, der in den Dampfraum der Kolbenbohrung mündet, und dass das Rückschlagventil in dem Niederdruckkanal angeordnet ist. Hierdurch ist eine Integration des Rückschlagventils in das Gehäuse der Pumpe möglich. Somit kann eine kompakte Ausgestaltung realisiert werden.In a further possible embodiment, it is advantageous that the piston bore is arranged in a housing, that a low-pressure channel is formed in the housing, which opens into the vapor space of the piston bore, and that the check valve is arranged in the low-pressure passage. As a result, integration of the check valve in the housing of the pump is possible. Thus, a compact design can be realized.
Vorteilhaft ist es allerdings auch, dass in der Kolbenbohrung ein Verschlusselement angeordnet ist, dass der Dampfraum zwischen dem Kolben und dem Verschlusselement in der Kolbenbohrung ausgebildet ist und dass das Rückschlagventil in das Verschlusselement integriert ist. Somit können die wesentlichen Funktionen im Bereich der Kolbenbohrung realisiert werden. Der Platzbedarf innerhalb des Gehäuses, der für diese Realisierung benötigt wird, ist hierbei minimiert.However, it is also advantageous that in the piston bore a closure element is arranged, that the vapor space between the piston and the closure element is formed in the piston bore and that the check valve is integrated into the closure element. Thus, the essential functions can be realized in the field of piston bore. The space required within the housing, which is needed for this realization, this is minimized.
In vorteilhafter Weise ist in dem Dampfraum ein Federelement angeordnet, das den Kolben mit der Federkraft beaufschlagt. Der Dampfraum kann somit zugleich als Federraum dienen. Das Federelement kann hierbei von dem Kolben auf Druck beaufschlagt werden. Allerdings kann der Kolben auch auf geeignete Weise mit dem Federelement verbunden sein, um den Kolben sowohl auf Druck als auch auf Zug zu beaufschlagen.Advantageously, a spring element is arranged in the vapor space, which acts on the piston with the spring force. The steam space can thus serve as a spring chamber at the same time. The spring element can be pressurized by the piston in this case. However, the piston may also be suitably connected to the spring element to urge the piston both on pressure and on train.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Kolben so in der Kolbenbohrung geführt ist, dass zwischen dem Kolben und der Kolbenbohrung ein Leckagefluss aus dem Niederdruckraum in den Dampfraum ermöglicht ist. Hierdurch ist zum einen eine Schmierung der Kolbenführung in der Kolbenbohrung realisiert. Zugleich wird hierdurch ein Nachfluss von Fluid, insbesondere Brennstoff, in den Dampfraum realisiert. Dadurch kann stets das benötigte Dampfvolumen erzeugt und zugleich ein vorteilhaftes Dämpfungsverhalten erzielt werden. Die Leckage wird dann über die Drossel beziehungsweise das Rückschlagventil zu dem Niederdruckniveau abgeführt. Somit ist ein wartungsfreier Betrieb möglich.Furthermore, it is advantageous that the piston is guided in the piston bore such that a leakage flow from the low-pressure space into the vapor space is made possible between the piston and the piston bore. As a result, on the one hand a lubrication of the piston guide is realized in the piston bore. At the same time thereby a Nachfluss of fluid, in particular fuel, is realized in the vapor space. As a result, the required volume of steam can always be generated and at the same time an advantageous damping behavior can be achieved. The leakage is then removed via the throttle or the check valve to the low pressure level. Thus, a maintenance-free operation is possible.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements are provided with corresponding reference numerals. Show it:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Hochdruckpumpe
Ferner ist eine Zumesseinheit
Durch den Antrieb
Der Niederdruckkreislauf
Aus dem Niederdruckraum
Im Niederdruckraum
Die Hochdruckpumpe
Beim Auftreten von Druckpulsationen kommt es zu Druckschwingungen im Niederdruckraum
Von dem Raum
Die Dämpfungsvorrichtung
Der Brennstofffluss im Niederdruckkreislauf
Wenn es aufgrund der Druckpulsationen zu einer Absenkung des Drucks p1 im Niederdruckraum
Der Kolben
In diesem Ausführungsbeispiel ist in das Gehäuseteil
Ferner ist in dem Gehäuseteil
In diesem Ausführungsbeispiel weist die Entlastungseinrichtung
Die Drosselwirkung der Drossel
Die Dämpfungsvorrichtung
In der Kolbenbohrung
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Rückschlagventil
Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel in dem Gehäuseteil
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. The invention is not limited to the described embodiments.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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