DE102013220807A1 - Pump unit for a high-pressure pump and low-pressure damper - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Pumpeneinheit (1) für eine Hochdruckpumpe mit einem Pumpengehäuse (3) und einem Niederdruckdämpfer (5). In dem Pumpengehäuse (3) sind eine Niederdruckzuführung (7) und ein Arbeitsraum (9) ausgebildet. Der Arbeitsraum (9) ist über ein Einlassventil (10) mit der Niederdruckzuführung (7) hydraulisch koppelbar. Der Niederdruckdämpfer (5) weist einen fluiddichten Druckausgleichsraum (11) auf, welcher von einer elastisch verformbaren Membran (13) und von einem Dämpfergehäuse (15) begrenzt ist. Im Inneren des Druckausgleichsraumes (11) steht ein Federelement (17) mit der Membran (13) und dem Dämpfergehäuse (15) in Wirkverbindung. Der Niederdruckdämpfer (5) ist derart angeordnet, dass er an einer dem Druckausgleichsraum (11) abgewandten Seite der Membran (13) hydraulisch mit der Niederdruckzuführung (7) gekoppelt ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Niederdruckdämpfer (2) zur Verwendung in einer Pumpeneinheit (1).The invention relates to a pump unit (1) for a high-pressure pump with a pump housing (3) and a low-pressure damper (5). A low-pressure feed (7) and a working space (9) are formed in the pump housing (3). The working chamber (9) can be hydraulically coupled to the low-pressure supply (7) via an inlet valve (10). The low-pressure damper (5) has a fluid-tight pressure compensation space (11) which is delimited by an elastically deformable membrane (13) and by a damper housing (15). In the interior of the pressure equalization chamber (11), a spring element (17) is in operative connection with the membrane (13) and the damper housing (15). The low-pressure damper (5) is arranged in such a way that it is hydraulically coupled to the low-pressure supply (7) on a side of the membrane (13) facing away from the pressure compensation chamber (11). The invention also relates to a low-pressure damper (2) for use in a pump unit (1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpeneinheit für eine Hochdruckpumpe mit einem Pumpengehäuse sowie einen Niederdruckdämpfer. The invention relates to a pump unit for a high-pressure pump with a pump housing and a low-pressure damper.
In Fluiden, die unter Niederdruck einem Arbeitsraum zur Druckerhöhung, beispielsweise in einer Hochdruckpumpe, zugeführt werden, kann es durch ein Öffnen und Schließen eines Ventils, welches einen Einlass des Fluids unter Niederdruck in den Arbeitsraum reguliert, zu unerwünschten Pulsationen des Fluids unter Niederdruck kommen. Es ist bekannt, diese Pulsationen durch den Einsatz von sogenannten Niederdruckdämpfern, welche flussaufwärts in einer Niederdruckzuführung angeordnet sind, abgeschwächt werden können. In fluids that are supplied under low pressure to a working space for pressure increase, for example in a high-pressure pump, it can come to an undesirable pulsations of the fluid under low pressure by opening and closing a valve, which regulates an inlet of the fluid under low pressure in the working space. It is known that these pulsations can be attenuated by the use of so-called low-pressure dampers, which are arranged upstream in a low-pressure feed.
Eine Aufgabe, welche der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Pumpeneinheit für eine Hochdruckpumpe sowie einen Niederdruckdämpfer bereitzustellen, welche einfach montiert und preiswert hergestellt werden können. An object of the invention is to provide a pump unit for a high-pressure pump and a low-pressure damper, which can be easily assembled and manufactured inexpensively.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der nebengeordneten Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are characterized in the subclaims.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Pumpeneinheit für eine Hochdruckpumpe mit einem Pumpengehäuse und einem Niederdruckdämpfer offenbart. In dem Pumpengehäuse sind eine Niederdruckzuführung und ein Arbeitsraum ausgebildet. Der Arbeitsraum ist über ein Einlassventil mit der Niederdruckzuführung hydraulisch koppelbar. Der Niederdruckdämpfer weist einen fluiddichten Druckausgleichsraum auf, welcher von einer elastisch verformbaren Membran und von einem Dämpfergehäuse begrenzt ist. Im Inneren des Druckausgleichsraumes steht ein Federelement mit der Membran und dem Dämpfergehäuse in Wirkverbindung. Der Niederdruckdämpfer ist derart angeordnet, dass er an einer dem Druckausgleichsraum abgewandten Seite der Membran hydraulisch mit der Niederdruckzuführung gekoppelt ist. According to a first aspect of the invention, a pump unit for a high pressure pump having a pump housing and a low pressure damper is disclosed. In the pump housing, a low pressure supply and a working space are formed. The working space can be hydraulically coupled via an inlet valve with the low pressure supply. The low-pressure damper has a fluid-tight pressure compensation chamber, which is delimited by an elastically deformable membrane and by a damper housing. Inside the pressure compensation chamber is a spring element with the diaphragm and the damper housing in operative connection. The low-pressure damper is arranged such that it is hydraulically coupled to the low-pressure supply at a side of the diaphragm facing away from the pressure compensation chamber.
Das Einlassventil kann beispielsweise ein Magnetventil mit einer Feder sein, bevorzugt einer Spiralfeder, welches mit einer Steuerung verbunden ist und abhängig von vorgegebenen Parametern geöffnet oder geschlossen werden kann. In einem geschlossenen Zustand verhindert das Einlassventil, dass Fluid in den Arbeitsraum des Pumpengehäuses fließt. In einem offenen Zustand ermöglicht das Einlassventil, dass das Fluid über die Niederdruckzuführung in den Arbeitsraum fließen kann. The inlet valve may be, for example, a solenoid valve with a spring, preferably a coil spring, which is connected to a controller and can be opened or closed depending on predetermined parameters. In a closed state, the inlet valve prevents fluid from flowing into the working space of the pump housing. In an open state, the inlet valve allows the fluid to flow into the working space via the low pressure supply.
In dem Arbeitsraum ist in der Regel ein Pumpenkolben angeordnet, welcher sich in einer Pumpenkolbenausnehmung des Pumpengehäuses axial oszillierend bewegen kann. Durch die Bewegung des Kolbens wird Fluid in dem Arbeitsraum verdichtet und unter hohem Druck über ein Auslassventil in einen Hochdruckbereich der Hochdruckpumpe gefördert. Durch die Kolbenbewegung wird Fluid in der Niederdruckzuführung verdrängt und komprimiert, wodurch es zu wechselnden Druckanstiegen und Druckpulsationen kommt. Dieses verdrängte und komprimierte Fluid trägt zu einer Volumenerhöhung in der Niederdruckzuführung bei. Zudem ist durch das Öffnen und Schließen des Einlassventils ein Fluidfluss in den Arbeitsraum diskontinuierlich, welcher ebenfalls zu den Druckpulsationen in der Niederdruckführung führt. In the working space, a pump piston is usually arranged, which can move axially oscillating in a Pumpenkolbenausnehmung the pump housing. As a result of the movement of the piston, fluid is compressed in the working space and conveyed under high pressure via an outlet valve into a high-pressure region of the high-pressure pump. The movement of the piston displaces and compresses fluid in the low-pressure supply, resulting in varying pressure increases and pressure pulsations. This displaced and compressed fluid contributes to an increase in volume in the low pressure supply. In addition, by the opening and closing of the inlet valve, a fluid flow in the working space discontinuous, which also leads to the pressure pulsations in the low-pressure guide.
Die Niederdruckzuführung ist mit dem Niederdruckdämpfer hydraulisch gekoppelt, sodass die Volumenerhöhungen und Druckpulsationen durch eine elastische Verformung und/oder Dehnung der Membran kompensiert werden. Dabei wird der Druckimpuls durch eine Zug- oder Druckkraftunterstützung der Membran, also durch das mit der Membran und dem Dämpfergehäuse in Wirkverbindung stehende Federelement, gedämpft. The low pressure supply is hydraulically coupled to the low pressure damper so that the volume increases and pressure pulsations are compensated by elastic deformation and / or expansion of the diaphragm. In this case, the pressure pulse is damped by a tensile or compressive force support of the membrane, that is, by the standing with the diaphragm and the damper housing in operative connection spring element.
Ein Vorteil des Niederdruckdämpfers ist, dass dieser lediglich ein Dämpfergehäuse, eine Membran und ein Federelement aufweist. Somit ist eine einfache Herstellung und auch Montage des Niederdruckdämpfers gewährleistet. Beispielsweise im Gegensatz zu Niederdruckdämpfern mit gasgefüllten Kapseln, welche mittels Abstandshalter in einem Behälter eingebaut sind, werden zum Ausgleich der Druckpulsationen und der Volumenerhöhungen bei dem Niederdruckdämpfer nur wenige Komponenten benötigt, wodurch der Montageaufwand erheblich reduziert wird. An advantage of the low-pressure damper is that it has only a damper housing, a diaphragm and a spring element. Thus, a simple production and installation of the low-pressure damper is guaranteed. For example, in contrast to low-pressure dampers with gas-filled capsules, which are installed by means of spacers in a container, to balance the pressure pulsations and the volume increases in the low-pressure damper only a few components needed, whereby the assembly cost is significantly reduced.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Niederdruckdämpfer mittels Stoff-, Form- oder Kraftschluss an dem Pumpengehäuse festgelegt. Beispielsweise kann der Niederdruckdämpfer stoffschlüssig durch Verschweißen an dem Pumpengehäuse festgelegt werden. Alternativ kann der Niederdruckdämpfer auch kraftschlüssig, beispielsweise durch Verklemmen, an dem Pumpengehäuse festgelegt sein. In einer weiteren Alternative kann der Niederdruckdämpfer, insbesondere das Dämpfergehäuse, auch formschlüssig, beispielsweise mittels Verschrauben, an dem Pumpengehäuse festgelegt sein. Somit sind einfache Möglichkeiten angegeben, den Niederdruckdämpfer an dem Pumpengehäuse zu montieren. According to one embodiment, the low-pressure damper is fixed by means of material, form or adhesion to the pump housing. For example, the low-pressure damper can be firmly bonded by welding to the pump housing. Alternatively, the low-pressure damper can also be non-positively fixed, for example by jamming, on the pump housing. In a further alternative, the low-pressure damper, in particular the damper housing, can also be fixed to the pump housing in a form-fitting manner, for example by means of screwing. Thus, simple options are given to mount the low-pressure damper on the pump housing.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Druckausgleichsraum mittels eines Stoff-, Form- oder Kraftschlusses geschlossen. Analog zu dem Festlegen des Niederdruckdämpfers an dem Pumpengehäuse kann der Druckausgleichsraum auf einfache Art und Weise fluiddicht geschlossen werden. Beispielsweise kann der Druckausgleichsraum mit der Membran kraftschlüssig verklemmt sein. Ebenso bieten sich ein Stoffschluss oder ein Formschluss, beispielsweise mittels Verschrauben, an. According to a further embodiment, the pressure equalization chamber is closed by means of a material, form or adhesion. Analogous to the setting of the low-pressure damper on the pump housing, the pressure compensation chamber can be closed in a fluid-tight manner in a simple manner. For example, the pressure equalization chamber with the Membrane be frictionally jammed. Likewise, a material connection or a positive connection, for example by means of screwing, offer themselves.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Federelement an einem der Membran zugewandten Ende von einem Schutzelement, insbesondere einer Hülse, umgeben und steht über das Schutzelement mit der Membran in Wirkverbindung. Ein derartiges Schutzelement, beispielsweise die Hülse, verhindert, dass das Federelement mit einem der Membran zugewandten Ende die Membran beschädigt und/oder verschleißt, insbesondere bei elastischer Verformung der Membran und/oder des Federelements. According to a further embodiment, the spring element is surrounded by a protective element, in particular a sleeve, at an end facing the membrane and is in operative connection with the membrane via the protective element. Such a protective element, for example the sleeve, prevents the spring element from damaging and / or wearing the membrane with an end facing the membrane, in particular when the membrane and / or the spring element are deformed elastically.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Federelement in dem Druckausgleichsraum über die Membran und/oder das Dämpfergehäuse geführt. Damit ist gewährleistet, dass bei einem Ausgleichen von Druckpulsationen beziehungsweise der Volumenerhöhungen das Federelement innerhalb des Druckausgleichsraums nicht verkantet oder verkippt, sodass die Funktion des Niederdruckdämpfers beeinträchtigt oder gar unmöglich würde. According to a further embodiment, the spring element is guided in the pressure equalization chamber via the membrane and / or the damper housing. This ensures that when compensating for pressure pulsations or volume increases, the spring element does not tilt or tilt within the pressure equalization chamber, so that the function of the low-pressure damper would be impaired or even impossible.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Membran im Inneren des Dämpfergehäuses angeordnet und das Dämpfergehäuse weist eine Fluidöffnung auf. Dadurch kann das Fluid unter Niederdruck über die Fluidöffnung in Kontakt mit der Membran treten, sodass der Niederdruckdämpfer über die Membran hydraulisch mit der Niederdruckzuführung gekoppelt ist. Dadurch, dass die Membran im Inneren des Dämpfergehäuses angeordnet ist, wird beispielsweise ein Beschädigen der Membran bei der Montage des Niederdruckdämpfers an dem Pumpengehäuse verhindert. According to a further embodiment, the membrane is arranged in the interior of the damper housing and the damper housing has a fluid opening. This allows the fluid to contact the diaphragm under low pressure via the fluid port so that the low pressure damper is hydraulically coupled to the low pressure supply via the diaphragm. Characterized in that the membrane is arranged in the interior of the damper housing, for example, a damaging of the membrane is prevented during assembly of the low-pressure damper to the pump housing.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Druckausgleichsraum mit einem gasförmigen oder einem flüssigen Medium gefüllt. Abhängig von dem Medium, welches sich innerhalb des Druckausgleichsraums befindet, können die Druckpulsationen unterschiedlich ausgeglichen werden und einem jeweiligen Anwendungsfall angepasst sein. Insbesondere handelt es sich um ein kompressibles Medium. According to a further embodiment, the pressure equalization chamber is filled with a gaseous or a liquid medium. Depending on the medium, which is located within the pressure equalization chamber, the pressure pulsations can be compensated differently and adapted to a particular application. In particular, it is a compressible medium.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Dämpfergehäuse einstückig hergestellt. Beispielsweise kann das Dämpfergehäuse aus einem Kunststoffmaterial im Spritzgussverfahren einstückig hergestellt sein. Alternativ bietet sich für ein Dämpfergehäuse aus einem Metallwerkstoff ein Gießverfahren an. Dadurch ist es möglich, das Dämpfergehäuse kostengünstig und ohne großen Montageaufwand herzustellen. According to a further embodiment, the damper housing is made in one piece. For example, the damper housing can be made of a plastic material by injection molding in one piece. Alternatively, a casting process is suitable for a damper housing made of a metal material. This makes it possible to produce the damper housing inexpensively and without much installation effort.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Membran eine Rollenmembran auf. According to a further embodiment, the membrane has a roller membrane.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Membran zur Verstärkung ein Gewebe auf. Ein derartiges Gewebe ermöglicht es, dass eine verbesserte Kraftaufnahme beziehungsweise Druckaufnahme durch die Membran gewährleistet ist. Dabei können insbesondere hohe Druckpulsationen und/oder Kräfte aufgenommen und/oder kompensiert werden. According to a further embodiment, the membrane for reinforcement on a tissue. Such a fabric makes it possible that an improved force absorption or pressure absorption is ensured by the membrane. In particular, high pressure pulsations and / or forces can be absorbed and / or compensated.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Federelement eine Spiralfeder, eine Blattfeder oder eine Tellerfeder auf. According to a further embodiment, the spring element on a coil spring, a leaf spring or a plate spring.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Niederdruckdämpfer zur Verwendung in einer Pumpeneinheit gemäß dem ersten Aspekt offenbart. According to a second aspect of the invention, there is disclosed a low-pressure damper for use in a pump unit according to the first aspect.
Der Niederdruckdämpfer ermöglicht im Wesentlichen die vorgenannten Vorteile. The low-pressure damper essentially allows the aforementioned advantages.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der nachfolgenden, ausführlichen Beschreibung eines Ausführungsbeispieles angegeben. Das Ausführungsbeispiel ist nachfolgend unter Zuhilfenahme der angehängten Figuren beschrieben. Further advantageous embodiments are given in the following detailed description of an embodiment. The embodiment is described below with the aid of the appended figures.
In den Figuren zeigen: In the figures show:
Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Elements of the same construction and function are provided across the figures with the same reference numerals.
Die
Die Pumpeneinheit
Die Pumpeneinheit
Während eines Saughubs, das heißt während einer von dem Arbeitsraum
Aufgrund des ständigen Wechsels zwischen Saughub und Förderhub sowie durch abruptes Unterbrechen von Volumenströmen des Fluides durch das Einlassventil
Zur Dämpfung der Druckpulsationen ist der schematisch gezeigte Niederdruckdämpfer
Alternativ kann die Membran
Das Dämpfergehäuse
Das Federelement
Das Federelement
Der untere Teil
In einer alternativen Ausgestaltung liegt die Membran nicht an Schrägen
Der Druckausgleichsraum
Das Dämpfergehäuse
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der
Claims (12)
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