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Technischer Bereich
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Diese Offenbarung bezieht sich auf hydraulisch gesteuerte kryogene Pumpen zur Zuführung eines kryogenen Strömungsmittels, wie beispielsweise eines kryogen gespeicherten Treibstoffs für eine Verbrennungskraftmaschine.
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Stand der Technik
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Erdgas wird als Treibstoff für Verbrennungskraftmaschinen verwendet, hauptsächlich weil es geringere Emissionen als Diesel oder Benzin erzeugt. Bislang wurde Erdgas durch den Einlasskrümmer in die Zylinder eingebracht, mit der Einlassluft gemischt und bei vergleichsweise geringen Drücken in die Zylinder eingeführt. Das Treibstoffsystem für eine erdgasbetriebene Kraftmaschine ist vergleichsweise einfach. Das Erdgas wird in einem Tank gespeichert und aus diesem zugeführt und zwar bei einem Druck, der nur ein wenig über dem Kraftmaschineneinlassdruck liegt, oder mittels Regulatoren, welche den Druck auf den Kraftmaschineneinlassdruck reduzieren, aus Zylindern für verdichtetes Erdgas.
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Verdichtetes Erdgas (compressed natural gas, CNG) wird herkömmlicherweise bei Umgebungstemperatur bei Drücken von bis zu 3600 psig (24925 kPa) gespeichert, und kann möglicherweise für viele herkömmliche Lastkraftwagen und Busse aufgrund der eingeschränkten Reichweite und dem hohen Gewicht der Speichertanks ungeeignet sein. Andererseits wird verflüssigtes Erdgas (liquidiert natural gas, LNG) herkömmlicherweise bei Temperaturen zwischen –240°F und –175°F (–150°C und –115°C) und bei Drücken zwischen 15 und 200 psig (204 und 1477 kPa) in einem kryogenen Tank gespeichert, wobei es eine Energiedichte bereitstellt, welche ungefähr viermal höher ist als diejenige von CNG.
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Jedoch kann eine höhere Effizienz und können geringere Emissionen erzielt werden, falls das Erdgas gegen Ende des Verdichtungshubs des Kolbens unter hohem Druck direkt in die Zylinder der Kraftmaschine injiziert wird. Dies erfordert eine Treibstoffzufuhrsystem welches das Erdgas bei einem Druck von ungefähr 3000 psig (20684 kPa) und darüber zuführen kann. Dies macht es unmöglich den Treibstoff direkt von einem herkömmlichen LNG-Tank zuzuführen, weil es untauglich und unwirtschaftlich ist, einen LNG-Tank mit einem derart hohen Betriebsdruck zu bauen. In gleicher Weise ist es unmöglich den Erdgastreibstoff direkt aus einem herkömmlichen CNG-Tank zuzuführen, weil der Druck in einem solchen Tank geringer ist als der Einspritzdruck, sobald eine geringe Menge an Treibstoff aus dem CNG-Tank entnommen wurde. Daher ist in beiden Fällen eine Druckerhöhungs- oder Boosterpumpe notwendig um den Druck von Lagerungsdruck auf den Einspritzdruck zu erhöhen.
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Druckerhöhungspumpen in Form von kryogenen Hochdruckpumpen sind bekannt, es hat sich aber als schwierig herausgestellt, diese Pumpen bezüglich der Größe und den Anforderungen einer Fahrzeugpumpe entsprechend anzupassen. Im Allgemeinen sollten kryogene Pumpen einen positiven Ansaugdruck besitzen. Es war daher bislang üblich, die Pumpe direkt in das LNG zu platzieren, sodass der Staudruck des LNG den gewünschten Druck bereitstellt. Bei diesem Ansatz stellt sich das Problem dar, dass ein großes Wärmeleck in den LNG-Tank eingebracht wird. Einige Konstruktionen platzieren die Pumpe außerhalb des Speichertanks und haben den erforderlichen Ansaugdruck unter Verwendung einer großen Ansaugkammer in der ersten Stufe verringert. Das überschüssige LNG, welches in eine solche Kammer gezogen wird, wird in den LNG-Tank zurückgeführt und somit wird erneut zusätzliche Wärme in das LNG eingebracht, was nicht erwünscht ist.
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Herkömmliche kryogene Pumpen sind typischerweise Zentrifugalpumpen welche entweder in der Flüssigkeit innerhalb des Speichertanks platziert sind, oder unterhalb des Speichertanks in einer separaten Kammer, wobei eine große Ansaugleitung aus dem Tank herausführt, und wobei sowohl die Pumpe als auch die Ansaugleitung gut isoliert sind. Weil sich eine kryogene Flüssigkeit bei der Lagerung an ihrem Siedepunkt befindet leckt Wärme in die Ansaugleitung und eine Druckverringerung führt dazu dass sich Dampf bildet. Wenn also die Zentrifugalpumpe außerhalb des Tanks angeordnet ist bildet sich Dampf und der Dampf bewirkt dass die Pumpe kavitiert und der Fluss stoppt. Demzufolge erfordern kryogene Pumpen der Zentrifugalbauweise einen positiven Speisedruck um die Neigung zum Kavitieren der Pumpe zu verringern oder auszuschließen. Zudem können Zentrifugalpumpen nicht auf einfache Weise hohe Ausstoßdrücke erzeugen, um Treibstoff in richtiger Art und Weise direkt in den Zylinder der Kraftmaschine einzuspritzen.
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Hin- und hergehende Kolbenpumpen bzw. Hubkolbenpumpen wurden für das Pumpen von LNG verwendet, aber solche Pumpen benötigen ebenfalls einen positiven Speisedruck um Verluste der Effizienz zu verringern, die bei einer vergleichsweise sehr schnellen Kolbenpumpe auftreten können. Solche Pumpen können eine einzige Kammer aufweisen, in welcher auf einen Ansaughub ein Auslasshub folgt, und somit ist der Einlassstrom in der Hälfte der Zeit unterbrochen, während der Kolben den Auslasshub ausführt.
US 6,898,940 offenbart eine hin- und hergehende Pumpe mit zwei Kammern, welche dieses Problem umgeht.
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Die Hubkolbenpumpe gemäß
US 6,898,940 wird hydraulisch betätigt. Während der Verdichtungsphase besteht die Notwendigkeit, den Kolben davon abzuhalten anzuschlagen und es besteht der Bedarf zu wissen, wann mit dem Rückzug des Kolbens begonnen werden muss. Eine herkömmliche Lösung ist es, den Anstieg des hydraulischen Systemdrucks als Signal dessen abzufühlen, dass das Ende des Verdichtungshubs erreicht wurde und dass der Rückzugshub begonnen werden sollte. Diese Lösung kann jedoch immer noch zum Anschlagen des Kolbens bei hohen hydraulischen Drücken führen. Ein weiterer Ansatz verwendet eine Integration der geschätzten Kolbengeschwindigkeit um anzuzeigen wann das Ende des Verdichtungshubs erreicht ist. Dieser Ansatz ist jedoch nicht optimal wenn Abweichungen in der volumetrischen Effizienz (z. B. Leckagen) oder Abweichungen des hydraulischen Drucks, des Gasdrucks oder der Verbrauchsmessungen vorliegen. Noch ein weiterer Ansatz umfasst das Platzieren eines Positionssensors um das Ende des Verdichtungshubs anzuzeigen. Diese Konstruktion ist jedoch nicht robust und wird das Anschlagen des Kolbens nicht verhindern, falls ein Versagen des Positionssensors vorliegt.
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Somit werden verbesserte hydraulisch angetriebene kryogene Pumpen für die Zuführung von LNG zu Verbrennungskraftmaschinen benötigt.
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Zusammenfassung
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In einem Aspekt wird ein Pumpsystem offenbart. Das Pumpsystem kann ein Gehäuse umfassen, das ein Rückzugsende und ein Pumpende umfassen kann, wobei eine Seitenwand zwischen den Rückzugs- und Pumpenden angeordnet ist. Die Rückzugs- und Pumpenden und die Seitenwand können eine Kolbenkammer definieren. Die Kolbenkammer kann einen Kolben aufnehmen. Die Seitenwand kann einen Rückzugsüberlaufanschluss aufweisen, welcher sich in die Seitenwand erstreckt und einen Pumpüberlaufanschluss, welcher sich auch in die Seitenwand erstreckt. Das Gehäuse kann einen ersten hydraulischen Durchlass aufweisen, welcher zwischen einem Rückzugsüberlaufanschluss und dem Rückzugsende des Gehäuses angeordnet ist, und welcher mit einem Reservoir hydraulischen Strömungsmittels in Verbindung steht. Das Gehäuse kann zudem einen zweiten hydraulischen Durchlass aufweisen, welcher zwischen dem Pumpüberlaufanschluss und dem Pumpende des Gehäuses angeordnet ist, und welcher mit dem Reservoir hydraulischen Strömungsmittels in Verbindung steht. Der Kolben kann einen Rückzugsüberlaufdurchlass aufweisen, welcher eine Verbindung zwischen einem Pumpbereich der Kolbenkammer, der sich zwischen dem Kolben und dem Pumpende des Gehäuses befindet, und dem Rückzugsüberlaufanschluss herstellt. Der Kolben kann zudem einen Pumpüberlaufdurchlass aufweisen, welcher eine Verbindung zwischen einem Rückzugsbereich der Kolbenkammer, der sich zwischen dem Kolben und dem Rückzugsende des Gehäuses befindet, und dem Pumpüberlaufanschluss herstellt.
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In noch einem weiteren Aspekt ist eine hydraulische hin- und hergehende Kolbenpumpe bzw. Hubkolbenpumpe offenbart, welche ein Gehäuse aufweisen kann, das ein Rückzugsende und ein Pumpende mit einer dazwischen angebrachten Seitenwand aufweisen kann. Die Rückzugs- und Pumpenden und die Seitenwand können eine Kolbenkammer definieren. Die Kolbenkammer kann einen Kolben aufnehmen. Die Seitenwand kann einen Rückzugsüberlaufanschluss aufweisen, welcher sich in die Seitenwand erstreckt und einen Pumpüberlaufanschluss, welcher sich auch in die Seitenwand erstreckt. Das Gehäuse kann einen ersten hydraulischen Durchlass aufweisen, welcher zwischen dem Rückzugsüberlaufanschluss und dem Rückzugsende des Gehäuses angeordnet ist. Das Gehäuse kann auch einen zweiten hydraulischen Durchlass aufweisen, welcher zwischen dem Pumpüberlaufanschluss und dem Pumpende des Gehäuses angeordnet ist. Der Kolben kann einen Rückzugsüberlaufdurchlass aufweisen, welcher eine Verbindung zwischen einem Pumpbereich der Kolbenkammer, der sich zwischen dem Kolben und dem Pumpende des Gehäuses befindet, und dem Rückzugsüberlaufanschluss herstellt. Der Kolben kann auch einen Pumpüberlaufdurchlass aufweisen, welcher eine Verbindung zwischen einem Rückzugsbereich der Kolbenkammer, der sich zwischen dem Kolben und dem Rückzugsende des Gehäuses befindet, und dem Pumpüberlaufanschluss herstellt.
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In noch einem weiteren Aspekt ist eine Maschine offenbart, welche eine mit einer Pumpe verbundene Kraftmaschine aufweisen kann. Die Pumpe kann mit einem Reservoir hydraulischen Strömungsmittels verbunden sein. Die Pumpe und das Reservoir hydraulischen Strömungsmittels können mit einem Wegeventil in Verbindung stehen. Die Pumpe kann ein Gehäuse aufweisen, das ein Rückzugsende und ein Pumpende mit einer dazwischen angebrachten Seitenwand aufweisen kann. Die Rückzugs- und Pumpenden und die Seitenwand können eine Kolbenkammer definieren. Die Kolbenkammer kann einen Kolben aufnehmen, der mit einer Kolbenstange verbunden ist, welche abdichtbar durch das Pumpende des Gehäuses hindurchtritt und verschiebbar in einer Kolbenstangenkammer aufgenommen ist. Die Kolbenstangenkammer kann einen Auslass aufweisen, der mit einer Treibstoffleitung in Verbindung steht, welche mit der Kraftmaschine in Verbindung steht. Die Seitenwand des Gehäuses kann einen Rückzugsüberlaufanschluss aufweisen, welcher sich in die Seitenwand erstreckt und einen Pumpüberlaufanschluss, welcher sich auch in die Seitenwand erstreckt. Das Gehäuse kann einen ersten hydraulischen Durchlass aufweisen, welcher zwischen dem Rückzugsüberlaufanschluss und dem Rückzugsende des Gehäuses angeordnet ist, und welcher mit dem Wegeventil in Verbindung steht. Das Gehäuse kann auch einen zweiten hydraulischen Durchlass aufweisen, welcher zwischen dem Pumpüberlaufanschluss und dem Pumpende des Gehäuses angeordnet ist, und welcher mit dem Wegeventil in Verbindung steht. Der Kolben kann einen Rückzugsüberlaufdurchlass aufweisen, welcher eine Verbindung zwischen einem Pumpbereich der Kolbenkammer, der sich zwischen dem Kolben und dem Pumpende des Gehäuses befindet, und dem Rückzugsüberlaufanschluss herstellt. Der Kolben kann auch einen Pumpüberlaufdurchlass aufweisen, welcher eine Verbindung zwischen einem Rückzugsbereich der Kolbenkammer, der sich zwischen dem Kolben und dem Rückzugsende des Gehäuses befindet, und dem Pumpüberlaufanschluss herstellt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Darstellung einer offenbarten Pumpe und eines offenbarten Pumpsystems, wie es in der offenbarten Maschine beinhaltet ist.
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2 ist eine Schnittansicht einer offenbarten Pumpe in der Mitte eines Pumphubs.
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3 ist eine Schnittansicht der in 2 gezeigten Pumpe am Ende eines Pumphubs.
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4 ist eine Schnittansicht der in den 2 und 3 gezeigten Pumpe zu Beginn des Rückzugshubs.
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5 ist eine Schnittansicht der in den 2 bis 4 gezeigten Pumpe in der Mitte des Rückzugshubs.
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6 ist eine Schnittansicht der in den 2 bis 5 gezeigten Pumpe am Ende des Rückzugshubs.
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7 ist eine Schnittansicht der in den 2 bis 6 gezeigten Pumpe zu Beginn des Rückzugshubs.
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Beschreibung
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1 stellt in Teilen eine Maschine 10 dar, welche eine Kraftmaschine 11 aufweisen kann, welche mit einer hydraulischen Pumpe 12 mittels einer Antriebswelle 13 oder einem anderen geeigneten Kopplungs- bzw. Verbindungselement verbunden ist. Die hydraulische Pumpe 12 empfängt hydraulisches Strömungsmittel aus einem Reservoir 14 hydraulischen Strömungsmittels mittels der Leitung 15. Die Pumpe 12 kann dann Strömungsmittel mittels der Leitung 17 an ein Wegeventil 16 liefern. Eine Steuereinheit 18 kann verwendet werden um die Pumpe 12 und den Aktuator 21 des Wegeventils 16 zu steuern. Die Steuereinheit 18 kann auch mit einem oder mehreren Drucksensoren einschließlich des Drucksensors 22 verbunden sein, welcher mit der Leitung 17 in Verbindung steht. Die Steuereinheit 18 kann auch mit dem Drucksensor 23 verbunden sein, welcher mit der Rückführungsleitung 24 in Verbindung steht. Die Rückführungsleitung 24 kann eine Verbindung zwischen dem Wegeventil 16 und dem hydraulischen Reservoir 14 bereitstellen. Die Steuereinheit 18 kann auch mit dem Drucksensor 25 verbunden sein, welcher den Druck innerhalb des Speichers 26 messen kann.
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Das Wegeventil 16 steuert den Fluss des hydraulischen Strömungsmittels zu der und von der Hubkolbenpumpe 27. Wie in 1 gezeigt ist die Pumpe 27 in der Mitte eines Rückzugshubs, wenn die Pumpe 12 Strömungsmittel durch die Leitung 17, durch das Wegeventil 16 und zur Leitung 28 zuführt, welche zu dem hydraulischen Durchlass 29 führt. Wenn es in der Ausrichtung der 1 nach oben verschoben wird verbindet das Wegeventil 16 die Leitung 17 mit der Leitung 31, welche zu dem hydraulischen Durchlass 32 führt. Wenn Druck durch die Leitung 31 und durch den hydraulischen Durchlass 32 und in die Kolbenkammer 33 geleitet wird kann der Druck in der Leitung 17 ansteigen, was einen Druckanstieg in der Verbindungsleitung 34 bewirkt, was bewirkt, dass sich das normalerweise geschlossene Druckentlastungsventil 35 öffnet, wodurch es eine Verbindung zwischen dem hydraulischen Reservoir 14 und der Leitung 17 mittels der Leitungen 36, 34 bereitstellt, wie in 1 gezeigt.
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Die Pumpe 27 kann verwendet werden um ein kryogenes Strömungsmittel wie beispielsweise LNG aus dem Tank 37 durch die Treibstoffleitung 38 und dem Verdampfer 41 dem Speicher 26 zuzuführen. Wenn der Speicher 26 geladen ist und der Druck einen geeigneten Einlassdruck für die Kraftmaschine 11 aufweist strömt LNG durch die Einlassleitung 43 zur Kraftmaschine 11. Dem Verdampfer 41 kann Energie durch ein Kraftmaschinenkühlmittel bereitgestellt werden, welches mittels der Leitungen 44, 45 zu der und von der Kraftmaschine 11 strömt. Wie unten gezeigt wird ist lediglich einer der Drucksensoren 22, 23 notwendig um die Informationen bereitzustellen um das Wegeventil 16 in effektiver Weise zu schalten.
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Immer noch mit Bezug auf 1 ebenso wie die 2 bis 7 kann die Pumpe 27 ein Gehäuse 46 umfassen, das ein Rückzugsende 47 und ein Pumpende 48 aufweisen kann. Eine Seitenwand 51 kann mit zwischen dem Rückzugsende 47 und dem Pumpende 48 angeordnet sein. Die Rückzugsende 47, das Pumpende 48 und die Seitenwand 51 können die Kolbenkammer 33 definieren, welche zum Zweck der Beschreibung einen Rückzugsbereich 52 und einen Pumpbereich 53 umfassen kann.
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Die Kolbenkammer 33 nimmt den Kolben 54 auf. Die Kolbenkammer 33 kann auch einen Rückzugsüberlaufanschluss 55 aufweisen, welche kreisförmig sein kann, wie in den 1–7 gezeigt, sowie einen Pumpüberlaufanschluss 56, welcher wie gezeigt ebenfalls kreisförmig sein kann. Zudem kann der Kolben 54 zwei Überlaufdurchlässe aufweisen, einschließlich eines Rückzugsüberlaufdurchlass 57, welcher eine Verbindung zwischen dem Pumpbereich 53 der Kolbenkammer 33 und dem Rückzugsüberlaufanschluss 55 bereitstellt. Zudem kann der Kolben 54 einen Pumpüberlaufdurchlass 58 aufweisen, welcher eine Verbindung zwischen dem Rückzugsbereich 52 der Kolbenkammer 33 und dem Pumpüberlaufanschluss 56 bereitstellt. Wie in den 2 bis 7 am besten ersichtlich wird kann der Rückzugsüberlaufdurchlass 57 ein Rückschlagventil 61 aufweisen, sodass Strömungsmittel lediglich in einer Richtung durch den Rückzugsüberlaufdurchlass 57, das heißt aus dem Pumpbereich 53 der Kolbenkammer 33 zum Rückzugsüberlaufanschluss 55, wie am besten in 6 zu sehen ist, was, wie unten beschrieben werden wird, das Ende eines Rückzugshubs darstellt. In ähnlicher Weise kann der Pumpüberlaufdurchlass 58 ebenfalls ein Rückschlagventil 62 aufweisen, das einen Fluss lediglich aus dem Rückzugsbereich 52 der Kolbenkammer 33 zum Pumpüberlaufanschluss 56 zulässt, was, wie in 3 zu sehen ist, das Ende eines Pumphubs signalisiert.
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Nun mit Bezug auf die in 2 bis 7 dargestellte Sequenz stellt 2 den Kolben 58 (54, d. Übers.) in der Mitte des Pumphubs dar, wenn sich der Kolben 54 in Richtung des Pfeils 63 oder in der Ausrichtung der 2 nach unten in Richtung des Pumpbereichs 53 der Kolbenkammer 33 bewegt. Der Kolben 58 (54, der Übers.) gleitet entlang der Seitenwand 51 zwischen dem Rückzugsüberlaufanschluss 55 und dem Pumpüberlaufanschluss 56. Der Kolben 54 kann mit einer Kolbenstange 64 verbunden sein, welche durch das Pumpende 48 des Gehäuses 46 hindurch- und in eine Kolbenstangenkammer 65 eintritt. Die Bewegung der Kolbenstange 64 durch die Kolbenstangenkammer 65 übt Druck auf die Treibstoffleitung 38 aus, welche Rückschlagventile 66, 67 umfassen kann, um den Fluss des kryogenen Treibstoffs oder LNGs in Richtung des Pfeils 68 sicherzustellen. Während des Pumphubs wird das Wegeventil 65 aus seiner in 1 gezeigten Position nach oben verschoben, sodass die Pumpe 12 und die Leitung 17 in Verbindung mit der Leitung 31 und dem hydraulischen Durchlass 32 stehen, wodurch dem Rückzugsbereich 52 der Kolbenkammer 33 unter Druck stehendes Strömungsmittel bereitgestellt wird, wie durch den Pfeil 77 angedeutet. Der hydraulische Durchlass 29 dient als Rückführungsleitung, wenn Strömungsmittel aus dem Pumpbereich 53 der Kolbenkammer 33 durch den hydraulischen Durchlass 29 in Richtung des Pfeils 78 durch den Kanal 28 zum Rückführungskanal 24 strömt, bevor es in das hydraulische Reservoir 14 eintritt. Es ist ebenfalls festzustellen dass die Kolbenstange 64 und die Kolbenstangenkammer 65 innerhalb eines Blocks 71 angeordnet sein können, durch welchen die Treibstoffleitung 38 hindurchtritt.
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Nun Bezug nehmend auf 3 ist der Kolben 54 am Ende des Pumphubs gezeigt, wenn der Pumpüberlaufdurchlass 58 in Verbindung mit dem Pumpüberlaufanschluss 58 steht, was bewirkt, dass Strömungsmittel aus dem Rückzugsbereich 52 der Kolbenkammer 33 an dem Rückschlagventil 62 und in Richtung des Pfeils 72 strömt. Die Verbindung zwischen dem Rückzugsbereich 52 der Kolbenkammer 33 und dem Pumpbereich 53 der Kolbenkammer 33 verringert den Druck in dem Rückzugsbereich 52 der Kolbenkammer 33, was bewirkt, dass sich die Geschwindigkeit des Kolbens 54 und der Kolbenstange 64 verringert und sie ihre Bewegung in Richtung des in 2 gezeigten Pfeils 63 beenden. Somit illustriert 3 das Ende eines Pumphubs. In einem Ausführungsbeispiel kann die Verringerung des Drucks in dem Rückzugsbereich 52 der Kolbenkammer 33 durch den Drucksensor 22 detektiert und an die Steuereinheit 18 übermittelt werden. Die Steuereinheit 18 kann dann das Wegeventil 16 in die in 1 gezeigte Rückzugsposition (die Pumpposition des Wegeventils 16 ist in 1 nicht gezeigt) schalten.
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Im Kontrast dazu stellt 4 die Pumpe 27 zu Beginn ihres Rückzugshubs dar. Die Steuereinheit hat das Wegeventil 16 in die in 1 gezeigte Position geschaltet und Strömungsmittel wird durch den Kanal 28 (1) durch den hydraulischen Durchlass 29 in Richtung des Pfeils 75 zu dem Pumpbereich 53 der Kolbenkammer 33 geliefert. Somit baut sich innerhalb des Pumpbereichs 53 der Kolbenkammer 33 ein Druck auf, welcher wie in 5 gezeigt bewirkt, dass sich die Kolbenstange 64 und der Kolben 54 in Richtung des Pfeils 73 bewegen. Wie in den 4 bis 5 gezeigt verhindert das Rückschlagventil 62, dass Strömungsmittel aus dem Pumpbereich 53 der Kammer 33 und durch den Pumpüberlaufdurchlass 58 und in den Rückzugsbereich 52 der Kammer 33 strömt. Somit befindet sich die Pumpe 27, wie in 5 gezeigt, in der Mitte eines Rückzugshubs, wobei sich der Kolben 54 und die Kolbenstange 64 in Richtung des Pfeils 73 bewegen. Während eines Pumphubs tritt Strömungsmittel aus dem hydraulischen Durchlass 32 in Richtung des Pfeils 74 aus und Strömungsmittel wird dem hydraulischen Durchlass 29 in Richtung des Pfeils 75 zugeführt. Somit wir der Pumpbereich 53 der Kammer 33 mit Druck beaufschlagt, was bewirkt, dass sich der Kolben 54 in Richtung des Pfeils 73 bewegt. Zudem erzeugt die Bewegung der Kolbenstange 64 innerhalb der Kolbenstangenkammer 65 und fort von der Treibstoffleitung 38 einen Sog in der Treibstoffleitung 38, wodurch bewirkt wird, dass das LNG weiterhin in der Richtung des Pfeils 76 an den Rückschlagventilen 66, 67 vorbei strömt.
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Nun Bezug nehmend auf 6 hat der Kolben 54 das Ende seines Rückzugshubs erreicht, wenn der Rückzugsüberlaufdurchlass 57 in Verbindung mit dem Rückzugsüberlaufanschluss 55 steht, wodurch eine Verbindung zwischen dem Pumpbereich 53 der Kammer 33 und dem Rückzugsbereich 52 der Kammer 33 hergestellt wird. Im Ergebnis strömt Strömungsmittel in Richtung des Pfeils 81 und der Druck in dem Pumpbereich 53 der Kammer 33 nimmt ab und diese Druckabnahme wird durch den Drucksensor 22 abgefühlt und an die Steuereinheit 18 übermittelt. Während der Kolben 54 am Ende seines Rückzugshubs ist, sendet die Steuereinheit 18 ein Signal an den Aktor bzw. den Betätiger 21, um das Wegeventil 16 zurück in die Pumpposition zu schalten (in 1 nicht gezeigt), sodass hydraulisches Strömungsmittel in den Rückzugsbereich 52 der Kammer 33 in Richtung des Pfeils 77 strömt und Strömungsmittel beginnt aus dem Pumpbereich 53 der Kammer 33 durch den hydraulischen Durchlass 29 in Richtung des Pfeils 78 zu strömen.
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Somit wird, wie in den 2 bis 7 gezeigt der Kolben 54 niemals ”anschlagen” oder das Rückzugsende 47 des Gehäuses 46 oder das Pumpende 48 des Gehäuses 46 erreichen. Die Kombination des Rückzugsüberlaufanschlusses 55, des Rückzugsüberlaufdurchlasses 57, des Pumpüberlaufanschlusses 56 und des Pumpüberlaufdurchlasses 58 verhindert diese Vorkommnisse. Somit kann am Ende des Pumphubs wie in 3 gezeigt die Verringerung und der Druck (”...die Druckverringerung...”) im Rückzugsbereich 52 der Kammer 33 durch den Drucksensor 22 abgefühlt werden. Die Verwendung des Drucksensors 22 in dem Kanal 17 kann gegenüber der Verwendung des Drucksensors 23 in dem Rückführungskanal 24 bei hohen hydraulischen Drücken bevorzugt werden. Zudem befindet sich der Drucksensor 22 außerhalb der Pumpe 27 und daher ist es nicht notwendig, innerhalb der Kolbenkammer 33 einen Positionssensor anzubringen. Das Platzieren der Sensoren 22 oder 23 außerhalb der Kolbenkammer 33 ermöglicht eine robustere und verlässlichere Konstruktion. In ähnlicher Weise kann am Ende eines Rückzugshubs, wie in 6 gezeigt, die Verringerung des Drucks in dem Pumpbereich 53 der Kolbenkammer 33 durch den Sensor 22 detektiert werden, und es ist kein Positionssensor innerhalb der Kolbenkammer 33 notwendig.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Eine kryogene Pumpe 27 wird offenbart, welche ein Teil einer Maschine 10 sein kann, sowie ein Pumpsystem 81, welches den Kolben 54 am Anschlagen am Rückzugsende 47 des Pumpengehäuses 46 und/oder am Pumpende 48 des Pumpengehäuses 46 hindert. Zudem sind keine Positionssensoren innerhalb der Kolbenkammer 33 erforderlich und die Verwendung des Rückzugsüberlaufanschlusses 55, des Rückzugsüberlaufdurchlasses 57, des Pumpüberlaufanschlusses 56 und des Pumpüberlaufdurchlasses 58 ermöglicht es, dass eine Verringerung des Drucks durch den Sensor 22 detektiert wird, und eine solche detektierte Verringerung des Drucks bewirkt, dass die Steuereinheit 18 das Wegeventil 16 dementsprechend schaltet. Somit werden eine verbesserte kryogene Pumpe 27, ein verbessertes kryogenes Pumpsystem 81 und eine verbesserte Maschine 10, die dieselben beinhaltet, offenbart.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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