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Die Erfindung betrifft eine Pumpe zur Fluidförderung eines Fluids, aufweisend einen einstückig mit einem Pumpenzylinderkopf ausgebildeten Pumpenzylinder und einen in dem Pumpenzylinder unter Bildung eines in dem Pumpenzylinderkopf angeordneten Pumpenarbeitsraums translatorisch auf und ab bewegbaren Pumpenstößel, wobei der Pumpenstößel auf der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Seite mit einem Federteller verbunden ist und die Pumpe in einem von dem Pumpenarbeitsraum abgewandtem Bereich eine dem Pumpenstößel gegenüber dem Pumpenzylinder abdichtende Dichtung aufweist.
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Stand der Technik
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Eine derartige als Kraftstoffpumpe ausgebildete Pumpe ist aus der
DE 10 2011 089 967 A1 bekannt. Diese Pumpe ist zur Förderung von Kraftstoff beispielsweise in einem Hochdruckspeicher ausgelegt, aus dem der dort gespeicherte Kraftstoff zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume einer Brennkraftmaschine von Kraftstoffinjektoren entnommen wird. Die Kraftstoffpumpe weist einen konventionellen Aufbau auf, wobei ein Pumpenstößel in einem Pumpenzylinder translatorisch auf und ab bewegbar ist. Im Bereich einer Antriebsseite des Pumpenstößels ist dieser gegenüber dem Pumpenzylinder mittels einer Dichtung abgedichtet. Diese Dichtung ist als Faltenbalgdichtung ausgebildet und mit einem ersten Endbereich auf einem ringförmigen Absatz des Pumpenzylinders und auf dem gegenüberliegenden Ende direkt an dem Pumpenstößel festgelegt. Um jeweils einen festen Sitz zu gewährleisten, sind Clipsringe vorgesehen, die die Dichtung an der Außenumfangsfläche des Pumpenstößels und dem ringförmigen Absatz festlegen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe bereitzustellen, bei der zuverlässig verhindert wird, dass Leckagefluid aus einem Pumpenarbeitsraum in einen Antriebsbereich der Pumpe gelangt.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Dichtung an dem flüssigkeitsdicht mit dem Pumpenstößel verbundenen Federteller und dem Pumpenzylinderkopf befestigt ist.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass einerseits kein zusätzlicher insbesondere axialer Platzbedarf besteht, der die axiale Länge der Pumpe vergrößert. Zudem lässt sich die Dichtung problemlos montieren und auf eine richtige Montage kontrollieren. Dadurch ist insgesamt sichergestellt, dass eventuell entlang des Pumpenstößels hindurch gelangendes Leckfluid nicht in den Antriebsbereich der Pumpe gelangt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass das Fluid, das von der Pumpe gefördert wird, ein anderes Fluid ist, als dies zur Schmierung der Antriebskomponenten der Pumpe verwendet wird. Das Fluid zur Schmierung der Antriebskomponenten ist insbesondere ein Öl, während das von der Pumpe geförderte Fluid ein beliebiges Fluid sein kann.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Dichtung eine Balgdichtung. Eine solche flexible Balgdichtung ist bevorzugt aus einem Gummiwerkstoff hergestellt und kann problemlos in den notwendigen geometrischen Ausgestaltungen kostengünstig hergestellt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung umgibt die Dichtung eine in einem Stößelfederraum angeordnete und sich an dem Pumpenzylinderkopf und dem Federteller abstützende Stößelfeder. Diese Ausgestaltung und Anordnung der Dichtung an der Pumpe ist besonders vorteilhaft, da dadurch die wesentlichen bewegten Elemente der Pumpe von der Dichtung umfasst sind. Dabei ist die Pumpe bevorzugt als sogenannte Steckpumpe ausgebildet, die in ein beliebiges Gehäuse einer Maschine oder eines sonstigen Aggregats eingebaut wird. Dabei ragt die Pumpe normalerweise mit dem Pumpenzylinder, dem die Stößelfeder aufnehmenden Stößelraum und dem Pumpenstößel zusammen mit dem Federteller ungeschützt in einen Innenraum des Gehäuses hinein. Dadurch können in dem Innenraum des Gehäuses befindliche Verunreinigungen in den Stößelfederraum gelangen und zu einer Beeinträchtigung der Funktion der Pumpe führen. Dies wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Dichtung zuverlässig verhindert. Auch ist durch die angegebene Anordnung der Dichtung sichergestellt, dass die Pumpe und insbesondere der Stößelfederraum bei einem Transport der Pumpe und auch der Montage an dem Gehäuse gegen das Eindringen von Verunreinigungen zuverlässig geschützt ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Dichtung zwei gegenüberliegende endseitige statische Befestigungen auf. Mittels der statischen Befestigungen wird die Dichtung an dem Pumpenzylinderkopf und dem Federteller platzsparend befestigt.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Befestigungen O-Ringe, die mit der Dichtung verbunden sind. Die O-Ringe können an die Dichtung angeklebt sein oder aber über ein thermisches Verbindungsverfahren mit der Dichtung verbunden sein. Es ist aber auch möglich, die O-Ringe beim Herstellen der Dichtung direkt einstückig mit der Dichtung zu fertigen.
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In Weiterbildung der Erfindung weisen der Pumpenzylinderkopf eine umlaufende radiale Ringnut und der Federteller eine umlaufende axiale Ringnut auf, die jeweils mit der Dichtung und/oder den Befestigungen zusammenwirken. Bevorzugt greifen in die radiale Ringnut und die axiale Ringnut die beiden Befestigungen in Form von den O-Ringen ein und stellen eine zuverlässige und dauerhafte Befestigung der Dichtung an dem Pumpenzylinderkopf und dem Federteller her. Dabei können die beiden O-Ringe mit einer Vorspannung in die Ringnuten eingreifen, so dass auf zusätzliche Befestigungen verzichtet werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wirkt die Pumpe antriebsseitig mit einem Gehäuse zusammen, und das Gehäuse weist im Bereich des Pumpenzylinders eine ringförmige Aussparung zur Aufnahme eines Teilbereichs der Dichtung auf. Bei der Auf- und Abbewegung des Pumpenstößels in dem Pumpenzylinder wird die Dichtung entsprechend elastisch verformt, wobei insbesondere bei der Aufwärtsbewegung des Pumpenstößels die Dichtung in die ringförmige Aussparung ausweichen kann. Dadurch bleibt das von der Dichtung an der Pumpe eingeschlossene Volumen nahezu konstant und es entstehen dadurch keine Druckpulsationen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist in den Pumpenzylinder eine einen Zugang zu dem Pumpenarbeitsraum mit dem Stößelfederraum verbindende Leitung eingelassen. Der Zugang zu dem Pumpenarbeitsraum weist dabei ein Einlassventil auf, während ein Ausgang aus dem Pumpenarbeitsraum mit einem Auslassventil versehen ist. Dadurch, dass der Stößelfederraum über die Leitung mit dem Zugang insbesondere im Bereich vor dem Einlassventil verbunden ist, ist sichergestellt, dass in den Stößelfederraum gelangendes Leckagefluid in den Zugang im Bereich eines Niederdrucksystems abgeführt werden kann. Dadurch ist sichergestellt, dass sich in dem Stößelfederraum kein unzulässig hoher Druck aufbauen kann, der zu einer Beschädigung der Pumpe führen könnte.
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Um mögliche Druckpulse insbesondere in dem Zugang gegenüber dem Stößelfederraum fernzuhalten, ist weiterhin vorgesehen, die Leitung als Drosselleitung auszugestalten oder aber in die Leitung eine Drossel einzubauen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Pumpe eine Kraftstoffhochdruckpumpe eines Einspritzsystems für eine Brennkraftmaschine. Wenn auch der Gegenstand der Erfindung grundsätzlich bei einer beliebigen Pumpe zur Förderung eines beliebigen Fluids eingesetzt werden kann, ist die bevorzugte Anwendung bei einem Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine gegeben. Von der erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftstoffhochdruckpumpe wird von einem Niederdrucksystem über das Einlassventil in den Pumpenarbeitsraum eingebrachter Kraftstoff bei einer Aufwärtsbewegung des Pumpenstößels über das Auslassventil und eine Hochdruckleitung in einen Hochdruckspeicher gefördert, aus dem der dort unter hohem Druck gespeicherte Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine entnommen werden kann. Dabei kann die Brennkraftmaschine als selbstzündende mit Diesel betriebene Brennkraftmaschine oder aber auch als fremdgezündete mit Benzin betriebene Brennkraftmaschine ausgebildet sein. Das Gehäuse, in das die Kraftstoffhochdruckpumpe eingebaut ist, ist beispielsweise das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, in dem Schmieröl zur Schmierung der bewegten Komponenten der Brennkraftmaschine eingefüllt ist. Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Abdichtung der kraftstoffführenden Bereiche der Pumpe gegenüber deren Antriebsbereich ist sichergestellt, dass eine Vermischung von Schmieröl und Kraftstoff ausgeschlossen ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der einzigen Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigt:
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1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Pumpe.
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Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe in Form einer Kraftstoffhochdruckpumpe 1 zur Förderung eines Fluids in Form von Kraftstoff insbesondere in einen Hochdruckspeicher. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 weist einen einstückig mit einem Pumpenzylinderkopf 2 ausgebildeten Pumpenzylinder 3 auf, in dem ein Pumpenstößel 4 auf und ab bewegbar ist. An dem Pumpenstößel 4 ist antriebsseitig ein Federteller 5 flüssigkeitsdicht befestigt, beispielsweise aufgepresst. Der Pumpenstößel 4 und gegebenenfalls eine untere Abstützfläche des Federtellers 5 wirken mit einem Rollenstößel 6 zusammen, der seinerseits über eine Laufrolle 7 mit einer Nockenwelle 8 beziehungsweise einem Nocken 9 der Nockenwelle 8 zusammenwirkt. Bei einer Drehbewegung der Nockenwelle 8 rollt die Laufrolle 7 auf der von dem Nocken 9 und dem Grundkreisfläche gebildeten Nockenlaufbahn der Nockenwelle 8 ab und wird kontinuierlich translatorisch auf und ab bewegt. Entsprechend wird der Pumpenstößel 4 in dem Pumpenzylinder auf und ab bewegt.
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Damit der Pumpenstößel 4 und der Rollenstößel 6 mit der Laufrolle 7 in einem kontinuierlichen Kontakt mit der Nockenwelle 8 stehen, ist eine Stößelfeder 10 in einem Stößelfederraum 11 der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 angeordnet, wobei die Stößelfeder 10 sich einerseits an dem Pumpenzylinderkopf 2 und andererseits an dem Federteller 5 abstützt und den Federteller 5 in Richtung zu der Nockenwelle 8 drückt. In dem Pumpenzylinderkopf 2 ist ein Pumpenarbeitsraum 12 in Verlängerung der die Führung des Pumpenstößels 4 bildenden Bohrung angeordnet, der mit einem Zugang 13 und einem Ausgang 14 verbunden ist. In den Zugang 13 ist ein als Saugventil ausgebildetes Einlassventil eingebaut, während in den Ausgang 14 ein als Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil eingesetzt ist. Der Zugang 13 beziehungsweise das Saugventil ist mit einer Zulaufleitung 15 verbunden, die mit dem Niederdrucksystem des Kraftstoffeinspritzsystems verbunden ist. Das Niederdrucksystem weist zumindest einen Tank auf, aus dem eine Niederdruckpumpe Kraftstoff über einen Filter und eine Zumesseinheit in die Zulaufleitung fördert. Der Ausgang 14 ist über das Rückschlagventil und eine anschließende Hochdruckleitung mit einem Hochdruckspeicher verschaltet, in dem der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert wird. Aus dem Hochdruckspeicher kann der gespeicherte Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume einer Brennkraftmaschine gesteuert entnommen werden.
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Der das Zugang 13 ist weiterhin über eine Leitung 16 und gegebenenfalls eine Innenringnut 17 in dem Pumpenzylinder 3 mit dem Stößelfederraum 11 verbunden. Durch die Leitung 16 findet ein Druckausgleich zwischen dem Stößelfederraum 11 und dem Zulauf 13 statt. Damit insbesondere aus dem Niederdrucksystem herrührende Druckpulse von dem Stößelfederraum 11 ferngehalten werden, kann in die Leitung 16 eine Drossel eingebaut sein.
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Die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 ist mit ihrem antriebsseitigen Bereich in eine Öffnung 18 eines Gehäuses 19 eingesetzt und befestigt. Das Gehäuse 19 ist beispielsweise ein Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, wobei in dem Kurbelgehäuse auch die Nockenwelle 8 angeordnet ist. Das Gehäuse 19 kann aber auch ein anderes Gehäuseteil, beispielsweise ein Räderkasten, der Brennkraftmaschine oder aber auch ein eigenständiges Gehäuse sein. Um zu verhindern, dass Leckagefluid in Form von Kraftstoff, das beziehungsweise der entlang des Pumpenstößels 4 in den Stößelfederraum 11 gelangt ist, weiter in beispielsweise das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine fließt, ist eine Dichtung 20 vorgesehen, die als flexible Balgdichtung ausgebildet ist. Zur Befestigung der Dichtung weist diese endseitig O-Ringe 21a, 21b auf, wobei der obere O-Ring 21a in eine umlaufende radiale Ringnut 22 in dem Pumpenzylinderkopf 2 und der untere O-Ring 21b in eine untere umlaufende axiale Ringnut 23 in der dem Rollenstößel 6 zugewandten Stirnseite des Federtellers 5 eingreift. Um zu verhindern, dass die Dichtung 20 zwischen dem Rollenstößel 6 und dem Federteller 5 eingequetscht wird, ist der Federteller 5 mit dem dargestellten Abstand zu dem Ende des Pumpenstößels 4 auf diesen aufgepresst, wobei auch die erwähnte zusätzliche zu dem Rollenstößel 6 ausgerichtete Abstützfläche an dem Federteller 5 vorgesehen sein kann.
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Um bei einer Aufwärtsbewegung des Pumpenstößels 4, der sich in dem Ausführungsbeispiel in seiner OT-Stellung befindet, eine Ausbauchung der Dichtung 20 zu ermöglichen, ist in das Gehäuse 19 eine Aussparung 24 eingelassen. Bei einer Abwärtsbewegung des Pumpenstößels 4 wird die Dichtung 20 wieder aus der Aussparung 24 heraus gezogen und das von der Dichtung 20 eingeschlossene Volumen bleibt nahezu konstant.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011089967 A1 [0002]
