-
Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zum dosierten Einspritzen eines Betriebs- und/oder Hilfsstoffes umfassend eine Einspritzdüse und eine Dosierpumpe. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer solchen Dosiervorrichtung zum dosierten Einspritzen eines Abgasbehandlungsmittels in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors.
-
Stand der Technik
-
Bei Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere bei dieselbetriebenen Verbrennungskraftmaschinen, muss das erzeugte Abgas nachbehandelt werden, damit die gesetzlichen Bestimmungen eingehalten werden. Insbesondere muss dazu der Anteil an Stickoxiden im Abgas reduziert werden. Zur Reduzierung des Stickoxid-Anteils im Abgas wird beispielsweise eine selektive katalytische Reduktion durchgeführt, bei der die Stickoxide mithilfe von flüssigen Reduktionsmitteln zu Stickstoff und Wasser reduziert werden. Als flüssiges Reduktionsmittel wird zum Beispiel eine wässrige Harnstofflösung eingesetzt, beispielsweise ein unter dem Namen AdBlue® erhältliches Reduktionsmittel.
-
Das flüssige Reduktionsmittel wird üblicherweise in einem Tank gelagert und über eine Leitung vom Tank zu einem Dosiermodul befördert, mit dem das flüssige Reduktionsmittel zum Beispiel in das Abgasrohr einer Abgasanlage eingespritzt wird. Dabei ist es erforderlich, den als Reduktionsmittel verwendete Betriebs- und/oder Hilfsstoff fein zerstäubt in die Abgasanlage einzuspritzen. Für eine besonders feine Zerstäubung ist dabei ein hoher Druck erforderlich. Zudem ist es wünschenswert, die eingespritzte Menge an Betriebs- und/oder Hilfsstoff genau bemessen zu können.
-
Aus
DE 10 2007 016 004 A1 ist eine Dosiervorrichtung zum dosierten Einspritzen von Abgasbehandlungsmitteln in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors bekannt. Die Dosiervorrichtung umfasst eine Dosierpumpe sowie eine Einspritzdüse. Dabei ist vorgesehen, dass die Dosierpumpe ventilfrei über eine Druckleitung mit der Einspritzdüse verbunden ist. Ferner ist an der Ansaugseite der Dosierpumpe ein Rückschlagventil vorgesehen. Die Dosierpumpe, die als elektromagnetisch betätigbare Kolbenpumpe ausgeführt ist, weist einen Kolben auf, mit dem Druck in einem Pumpenraum aufgebaut werden kann. Bewegt sich der Kolben, um Druck aufzubauen, so schließt das Rückschlagventil und der Druck im Pumpenraum erhöht sich. Die Einspritzdüse ist als druckgesteuerte Einspritzdüse ausgeführt, die das Abgasbehandlungsmittel in eine Abgasleitung einspritzt, sobald ein vorgegebenes Druckniveau erreicht ist. Bei der Rückbewegung des Kolbens fällt der Druck im Pumpenraum schlagartig ab und die Druckreduzierung setzt sich sofort bis zur Einspritzdüse fort. Da diese als druckgesteuerte Einspritzdüse ausgebildet ist, schließt diese aufgrund des Druckabfalls sofort und dichtet zusätzlich zur Abgasanlage hin ab.
-
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass eine Kühlung der magnetisch betätigten Kolbenpumpe nicht erfolgt. Des Weiteren ist am Stand der Technik nachteilig, dass sich Schwankungen bei der Dosiermenge ergeben können, da die zur Verbindung zwischen Einspritzdüse und Dosierpumpe verwendeten Druckleitungen zur Vermeidung von Schäden durch gefrierenden Betriebs- und/oder Hilfsstoff üblicherweise aus einem elastischen Material bestehen. Dadurch kann sich der aus dem Volumen des Pumpenraums und Volumen der Druckleitung zusammengesetzte Verdichtungsraum der Dosierpumpe verändern, so dass Abweichungen bei der Dosiermenge entstehen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Es wird eine Dosiervorrichtung zum dosierten Einspritzen eines Betriebs- und/oder Hilfsstoffes vorgeschlagen. Die Dosiervorrichtung umfasst eine Einspritzdüse und eine Dosierpumpe mit einem Anker, einem mit dem Anker verbundenen Kolben und einer Magnetspule, wobei ein Federraum mit einer darin aufgenommenen Feder innerhalb eines von der Magnetspule umschlossenen Bereichs ausgebildet ist und die Feder eine Vorspannung auf den Anker ausübt. Der Kolben und der Anker sind dabei entlang einer Längsachse des Kolbens beweglich. Ferner ist mindestens eine Öffnung vorgesehen, über die eine fluidische Verbindung zwischen dem Federraum und einem Einlass für den Betriebs- und/oder Hilfsstoff hergestellt wird, wobei bei einer Bewegung des Ankers in eine erste Richtung entlang der Längsachse Betriebs- und/oder Hilfsstoff aus dem Federraum verdrängt wird und bei einer Bewegung des Ankers in eine zweite Richtung entlang der Längsachse frischer Betriebs- und/oder Hilfsstoff in den Federraum gelangt, so dass die Magnetspule durch den Betriebs- und/oder Hilfsstoff gekühlt wird.
-
Die vorgeschlagene Dosiervorrichtung umfasst einen Einlass für den Betriebs- und/oder Hilfsstoff, der über eine Zuleitung mit einem Tank zur Bevorratung dieses Betriebs- und/oder Hilfsstoffs verbunden werden kann. Der Betriebs- und/oder Hilfsstoff wird durch die Dosiervorrichtung bzw. durch deren Dosierpumpe mit Druck beaufschlagt und durch die Einspritzdüse der Dosiervorrichtung in eine Abgasanlage eingespritzt. Dazu ist die Einspritzdüse beispielsweise mit einer abgasführenden Leitung der Abgasanlage verbunden.
-
Die Dosierpumpe ist bevorzugt als elektromagnetisch betätigte Kolbenpumpe ausgeführt. Dabei bilden der Kolben und der Anker eine Einheit, die von der Magnetspule bei Bestromung der Magnetspule betätigt wird und entlang der Längsachse des Kolbens beweglich ist. Dabei wird der Anker und damit der Kolben in Richtung der Magnetspule gezogen, wenn diese bestromt wird. Wird die Bestromung aufgehoben, so wird der Kolben über die im Federraum angeordnete Feder wieder in seine Ausgangsposition zurückbewegt. Bevorzugt entspricht eine Bewegung des Ankers auf die Magnetspule zu der Bewegung entlang der ersten Richtung und die Bewegung zurück in die Ausgangsposition der Bewegung entlang der zweiten Richtung. Die zweite Richtung ist der ersten Richtung entgegengesetzt.
-
Die Dosierpumpe umfasst einen Pumpenraum der eingerichtet ist, Betriebs- und/oder Hilfsstoff aufzunehmen und bei einer Vorwärtsbewegung des Kolbens, ausgelöst durch eine Bestromung der Magnetspule, den Betriebs- und/oder Hilfsstoff mit Druck zu beaufschlagen.
-
Angrenzend an den Pumpenraum angeordnet ist die Einspritzdüse, über die der Betriebs- und/oder Hilfsstoff in die Abgasanlage eingespritzt wird. Die Einspritzdüse grenzt hierbei ohne eine Druckleitung, insbesondere ohne eine Druckleitung aus elastischem Material, an den Pumpenraum an. Auf diese Weise ist der Verdichtungsraum der Dosierpumpe ausschließlich durch das Volumen des Pumpenraums vorgegeben.
-
Die Dosierpumpe umfasst einen bevorzugt konzentrischen Aufbau, wobei im Zentrum der Kolben liegt, umgeben vom Federraum, der wiederum von der Magnetspule umgeben ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei einem vollständigen Bewegungszyklus des Kolbens, also eine Bewegung des mit dem Kolben verbundenen Ankers auf die Magnetspule zu und wieder von der Magnetspule weg, frischer Betriebs- und/oder Hilfsstoff in den Federraum gelangt. Wärme von der Magnetspule, verursacht durch die Bestromung der Magnetspule, kann dann auf den Betriebs- und/oder Hilfsstoff übertragen werden und mit diesem zusammen aus dem Federraum entfernt werden. Dabei gelangt erwärmter Betriebs- und/oder Hilfsstoff über die mindestens eine Öffnung aus dem Federraum heraus und frischer, noch kühlerer Betriebs- und/oder Hilfsstoff in den Federraum hinein.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die mindestens eine Öffnung im Anker angeordnet ist, zum Beispiel als eine Durchgangsöffnung oder als eine Randnut im Anker. Der Anker begrenzt den Federraum in Richtung des Einlasses für den Betriebs- und/oder Hilfsstoff wobei durch die Öffnung ein Fluss von Betriebsstoff in und aus dem Federraum möglich ist. Dabei wirkt der Anker ähnlich wie der Kolben der Dosierpumpe als ein Verdrängungselement, das heißt bei einer Bewegung des Ankers auf die Magnetspule zu verdrängt der Anker Betriebs- und/oder Hilfsstoff aus dem Federraum. Durch die mindestens eine Öffnung im Anker fließt der verdrängte Betriebs- und/oder Hilfsstoff ab. Bei einer Bewegung des Ankers von der Magnetspule weg entsteht im Federraum ein Unterdruck, so dass durch die mindestens eine Öffnung im Anker frischer Betriebs- und/oder Hilfsstoff nachfließt. Der frische Betriebs- und/oder Hilfsstoff wird anschließend durch die an den Federraum angrenzende Magnetspule erwärmt und kühlt diese dabei. Beim nächsten Bewegungszyklus wird der erwärmte Betriebs- und/oder Hilfsstoff wieder aus dem Federraum verdrängt und der Vorgang beginnt von neuem.
-
Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn die Dosierpumpe ein Einlassventil umfasst, welches direkt an einen Pumpenraum der Dosierpumpe angrenzt und über einen Überströmkanal mit dem Einlass für den Betriebs- und/oder Hilfsstoff in Verbindung steht. Bevorzugt ist das Einlassventil als druckgesteuertes Einlassventil ausgeführt, das heißt es öffnet, wenn der Druck im Pumpenraum kleiner oder gleich dem Druck auf der dem Einlass zugewandten Seite des Einlassventils ist und das Einlassventil schließt, sobald der Druck im Pumpenraum größer ist.
-
Mithilfe dieses Einlassventils wird das von der Dosierpumpe geförderte Volumen des Betriebs- und/oder Hilfsstoffs genau definiert. Das Einlassventil ist dazu so ausgestaltet, dass es schließt, sobald der Kolben in seiner Vorwärtsbewegung aufgrund der Bestromung der Magnetspule beginnt. Durch die Vorwärtsbewegung des Kolbens wird Druck auf den im Pumpenraum befindlichen Betriebs- und/oder Hilfsstoff ausgeübt, wodurch der Druck im Pumpenraum steigt. Ist der Druck im Pumpenraum größer als der Druck vor dem Einlassventil, so schließt dieses. Sobald das Einlassventil geschlossen ist, ist der Pumpenraum vollständig abgeschlossen, so dass die geförderte Menge an Betriebs- und/oder Hilfsstoff durch das Volumen des Pumpenraumes vorgegeben ist. Bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens, nachdem die Bestromung der Magnetspule beendet wurde, fällt der Druck im Pumpenraum ab, wodurch sich das Einlassventil wieder öffnet und Betriebs- und/oder Hilfsstoff wieder in den Pumpenraum einströmen kann.
-
In einer Ausführungsform erstreckt sich der Überströmkanal vom Federraum aus zum Einlassventil. Somit fließt in dieser Ausführungsform sämtlicher, durch das Dosiermodul geförderter Betriebs- und/oder Hilfsstoff durch den Federraum hindurch und kann die Magnetspule kühlen.
-
In einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich der Überströmkanal vom Einlass für den Betriebs- und/oder Hilfsstoff zum Einlassventil, wobei der Überströmkanal außerhalb des von der Magnetspule umschlossenen Bereichs angeordnet ist. Diese Ausführungsform gestattet die Verwendung von Einlassventilen, die einen großen Einbauraum erfordern und deren Überströmkanal sich sonst mit der Magnetspule überschneiden würde.
-
Die Einspritzdüse ist bevorzugt als druckgesteuerte Einspritzdüse ausgeführt, das heißt sie öffnet, sobald der Druck im Pumpenraum einen vorgegebenen Einspritzdruck erreicht bzw. überschritten hat und die Einspritzdüse beendet das Einspritzen des Betriebs- und/oder Hilfsstoffes, sobald der Druck im Pumpenraum wieder abfällt, insbesondere wenn der Druck wieder unterhalb des vorgegebenen Öffnungsdrucks abfällt. Der vorgegebene Einspritzdruck bzw. Öffnungsdruck liegt beispielsweise im Bereich von 10 bar bis 90 bar. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Betriebs- und/oder Hilfsstoff fein verteilt eingespritzt wird, da die Einspritzdüse erst dann mit dem Einspritzen beginnt, wenn der dazu notwendige Druck erreicht ist. Im Allgemeinen gilt, dass die Tröpfchen umso feiner sind und umso besser verteilt werden, je höher der Druck beim Einspritzen ist. Des Weiteren wird vorteilhaft ein Nachtropfen des Betriebs- und/oder Hilfsstoffs nach dem Einspritzen vermieden, da die Einspritzdüse, ähnlich wie bei einem Rückschlagventil, sich wieder verschließt, sobald der Druck im Pumpenraum wieder unterhalb des vorgegebenen Drucks liegt. Da bei einer Ausführung der Dosierpumpe als Kolbenpumpe der Druck schlagartig abfällt, sobald der Kolben seine Rückwärtsbewegung ausführt, schließt auch die Einspritzdüse unmittelbar nach Beginn der Rückwärtsbewegung des Kolbens ab.
-
Bevorzugt ist es, wenn die Einspritzdüse so angeordnet ist, dass diese direkt an den Pumpenraum der Dosierpumpe angrenzt, so dass zwischen dem Pumpenraum und der Einspritzdüse keine Druckleitung angeordnet ist. Auf diese Weise wird die bei jedem Arbeitszyklus des Kolbens der Dosierpumpe eindosierte Menge an Betriebs- und/oder Hilfsstoff nicht durch die genaue Position des Einlasses und der Geometrie der Kanten am Kolben und der Einlassöffnung beeinflusst. Des Weiteren wird ein Druckabfall, wie er bei einer längeren Druckleitung zwischen Pumpenraum und Einspritzdüse auftreten würde, vermieden.
-
Bevorzugt wird als Betriebs- und/oder Hilfsstoff eine wässrige Harnstofflösung eingesetzt, die zum Einspritzen in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist. Eine solche wässrige Harnstofflösung ist beispielsweise unter dem Namen AdBlue® erhältlich.
-
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer solchen Dosiervorrichtung zum dosierten Einspritzen eines Betriebs- und/oder Hilfsstoffs in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors. Dabei handelt es sich insbesondere um eine Abgasanlage eines Dieselmotors eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Betriebs- und/oder Hilfsstoff handelt es sich bevorzugt um eine wässrige Harnstofflösung, beispielsweise um ein unter dem Namen AdBlue® erhältliches Abgasbehandlungsmittel.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die Dosierpumpe der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung ist bevorzugt als magnetisch betätigte Kolbenpumpe ausgeführt, wobei die zur Betätigung verwendete Magnetspule vorteilhaft durch den geförderten Betriebs- und/oder Hilfsstoff gekühlt wird. Dazu ist eine Öffnung vorgesehen, über die Betriebs- und/oder Hilfsstoff in einen Federraum gelangen kann, der sich in einem von der Magnetspule umschlossenen Bereich befindet. Dabei ist die Dosierpumpe so ausgestaltet, dass mit jedem Förderzyklus der Dosierpumpe frischer Betriebs- und/oder Hilfsstoff in den Federraum gelangt, um die Magnetspule zu kühlen.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Dosiervorrichtung ist ferner vorgesehen, dass der Überströmkanal, über den der Betriebs- und/oder Hilfsstoff in den Pumpenraum der Dosierpumpe gelangt, im Federraum beginnt. Auf diese Weise muss sämtlicher, durch die Dosierpumpe geförderter Betriebs- und/oder Hilfsstoff durch den Federraum fließen, so dass die Magnetspule zusätzlich gekühlt wird.
-
Zudem ist die Dosiervorrichtung so ausgebildet, dass die Menge des geförderten Betriebs- und/oder Hilfsstoffs genau vorgebbar ist und die Dosiermenge nur wenig schwankt. Durch das Vorsehen eines druckgesteuerten Einlassventils und der Verwendung einer druckgesteuerten Einspritzdüse ist die geförderte Menge an Betriebs- und/oder Hilfsstoff im Wesentlichen durch das Volumen des Pumpenraums der Dosierpumpe vorgegeben. Auf diese Weise werden Mengenschwankungen aufgrund von Fertigungstoleranzen des Kolbens, wie sie bei Kolbenpumpen auftreten, die die Einlassöffnung in den Pumpenraum durch Abdecken der Öffnung mit dem Kolben schließen, vermieden.
-
Zudem wirkt sich die unmittelbar an den Pumpenraum angrenzende Anordnung der Einspritzdüse ebenfalls vorteilhaft auf das Einspritzverhalten der Dosiervorrichtung aus. Durch die direkte benachbarte Anordnung wird ein Druckabfall, wie er bei einer längeren Druckleitung zwischen Pumpe und Einspritzdüse unweigerlich auftritt, vermieden. Auf diese Weise wirkt der volle Druck auf die Einspritzdüse ein, so dass diese den geförderten Betriebs- und/oder Hilfsstoff fein dosiert und mit hoher Tropfengeschwindigkeit einspritzen kann. Des Weiteren werden Schwankungen in der Dosiermenge, wie Sie insbesondere im Zusammenhang mit Druckleitungen aus einem elastischen Material auftreten, vermieden.
-
Figurenliste
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Abgasanlage mit einer Dosiervorrichtung,
- 2 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung und
- 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung.
-
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten oder Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Abgasanlage mit einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung.
-
In 1 ist ein Ausschnitt einer Abgasanlage 1 dargestellt. Die Abgasanlage 1 umfasst ein Rohr 12, welches einen Abgasstrom 14 führt. Zur Behandlung des Abgasstromes 14 wird ein Reduktionsmittel als Betriebs- und/oder Hilfsstoff in das Rohr 12 eingespritzt. Dazu wird der Betriebs- und/oder Hilfsstoff aus einem Vorratstank 16 gefördert und über eine Verbindungsleitung 18 einer Dosiervorrichtung 10 zugeführt. Die Dosiervorrichtung 10 dosiert den Betriebs- und/oder Hilfsstoff und spritzt diesen mithilfe einer Einspritzdüse 28 in das Rohr 12 der Abgasanlage 1 ein.
-
Der Betriebs- und/oder Hilfsstoff ist beispielsweise ein Reduktionsmittel in Form einer wässrigen Harnstofflösung, beispielsweise unter der Bezeichnung AdBlue® erhältlich. Mithilfe der wässrigen Harnstofflösung werden im Abgasstrom 14 enthaltende Stickoxide zu Stickstoff und Wasser reduziert, wodurch die Belastung des Abgasstromes 14 mit Stickoxiden verringert wird.
-
2 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung in einer Schnittansicht von der Seite.
-
In 2 ist die Dosiervorrichtung 10 in einer ersten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung von der Seite dargestellt. Die Dosiervorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 20, einen Einlass 48, eine Dosierpumpe 22 und eine Einspritzdüse 28.
-
Über den Einlass 48 gelangt Betriebs- und/oder Hilfsstoff über die Verbindungsleitung 18 aus dem Vorratstank 16 in die Dosiervorrichtung 10, vergleiche die Darstellung der 1. Der Betrieb- und/oder Hilfsstoff wird von der Dosierpumpe 22 gefördert. Die Dosierpumpe 22 ist als elektromagnetisch betätigte Kolbenpumpe ausgeführt und umfasst einen Kolben 30, einen Anker 32, eine Magnetspule 34, einen Pumpenraum 24 und ein Einlassventil 26. Ferner umfasst die Dosierpumpe 22 einen Federraum 42, in dem ein Führungszylinder 44 und eine Feder 40 angeordnet sind. Die Feder 40 ist beispielsweise als Druckfeder ausgeführt und spannt den Anker 32 vor.
-
Der Anker 32 ist fest mit dem Kolben 30 verbunden, so dass sich der Kolben 30 bei einer Bewegung des Ankers 32 ebenfalls entlang einer Längsachse 50 bewegt. Gegenüber dem Anker 32 ist die Magnetspule 34 angeordnet. Wird die Magnetspule 34 bestromt, so wird der Anker 32 entlang einer ersten Richtung zur Magnetspule 34 hin gezogen. Wird die Magnetspule 34 nicht bestromt, so wird der Anker 32 durch die Feder 40 von der Magnetspule 34 weg, entlang einer zweiten Richtung in Richtung eines Anschlags 38 bewegt, bis der Anker 32 am Anschlag 38 anliegt.
Wird die Magnetspule 34 bestromt, so bewegt sich der Anker 32 zur Magnetspule 34 hin und der am Anker 32 befestigte Kolben 30 bewegt sich in Richtung des Pumpenraumes 24. Dabei wird das Volumen des Pumpenraumes 24 durch den Kolben 30 verkleinert, so dass auf den Betriebs- und/oder Hilfsstoff, der sich im Pumpenraum 24 befindet, ein Druck ausgeübt wird. Steigt der Druck im Pumpenraum 24 an, so schließt das an den Pumpenraum 24 unmittelbar angrenzende Einlassventil 26 ab, so dass der Betriebs- und/oder Hilfsstoff den Pumpenraum 24 nicht durch das Einlassventil 26 verlassen kann. Das Einlassventil 26 ist dazu als druckgesteuertes Einlassventil ausgeführt, wobei es in der Art eines Rückschlagventils bereits bei einem geringen Überdruck im Pumpenraum 24, beispielsweise im Bereich von 10 mbar bis 70 mbar, schließt. Ebenfalls an den Pumpenraum 24 angrenzend angeordnet ist die Einspritzdüse 28. Diese ist ebenfalls druckgesteuert ausgeführt, so dass die Einspritzdüse 28 öffnet und mit dem Einspritzen beginnt, sobald der Druck im Pumpenraum einen vorgegebenen Einspritzdruck, beispielsweise im Bereich von 10 bar bis 90bar, übersteigt. Wird die Bestromung der Magnetspule 34 beendet, so wird der Kolben 30 entlang der Längsachse 50 wieder in Richtung des Anschlags 38 bewegt und der Druck im Pumpenraum 24 fällt schlagartig ab. Der schlagartige Druckabfall führt dazu, dass die Einspritzdüse 28 wieder schließt. Ein Nachtropfen des Betriebs- und/oder Hilfsstoffs wird somit vermieden. Durch den Druckabfall im Pumpenraum 24 öffnet das Einlassventil 26 wieder, so dass der Betriebs- und/oder Hilfsstoff nachströmen kann. Das Einlassventil 26 steht mit dem Einlass 48 über einen Überströmkanal 46 in Verbindung, so dass eine fluidische Verbindung des Pumpenraumes 24 über das Einlassventil 26 und den Überströmkanal 46 zum Einlass 48 sichergestellt ist.
-
Der Kolben 30 bewegt sich beim Durchlaufen eines Pumpzyklus der Dosierpumpe 22 entlang der Längsachse 50. Dabei wird der Kolben 30 von dem Führungszylinder 44 geführt, wobei zwischen dem Kolben 30 und dem Führungszylinder 44 ein kleiner Führungsspalt verbleibt, um die Bewegung des Kolbens 30 zu ermöglichen. Der Führungsspalt ist dabei so ausgestaltet, dass dieser eng ist (nur wenige µm breit) und sehr lang ist (mehrere mm). Beispielsweise weist der Führungsspalt eine Breite zwischen 2µm bis 10 µm und eine Länge zwischen 10 mm und 40 mm auf. Durch diese Ausgestaltung des Führungsspalts kann nur eine kleine Leckagemenge an Betriebs- und/oder Hilfsstoff vom Pumpenraum 24 in den Federraum 42 gelangen.
-
Zur Kühlung der Magnetspule 34 sind mehrere Öffnungen 36 im Anker 32 vorgesehen, durch die Betriebs- und/oder Hilfsstoff aus einem Einlassbereich 52, der an den Einlass 48 angrenzt, in den Federraum 42 gelangen kann. In der Darstellung in 2 sind zwei Öffnungen 36 erkennbar. Ebenfalls aus der Darstellung in 2 ist ersichtlich, dass der Anker 32 eine bewegliche Begrenzung des Federraumes 42 darstellt. Wird die Magnetspule 34 bestromt und der Anker 32 zur Magnetspule 34 hingezogen, so wird der Federraum 42 verkleinert. Wird die Bestromung der Magnetspule 34 beendet, so dass der Anker 32 durch die Feder 40 wieder in Richtung des Anschlags 38 bewegt wird, so wird der Federraum 42 wieder vergrößert. Betreffend den Federraum 42 wirkt der Anker 32 ähnlich wie ein Kolben und verdrängt bei der Bewegung zur Magnetspule 34 hin Betriebs- und/oder Hilfsstoff aus dem Federraum 42 durch die Öffnungen 36 hinaus in den Einlassbereich 52. Umgekehrt entsteht bei der Rückbewegung des Ankers 32 entlang der Längsachse 50 in Richtung des Anschlags 38 ein Unterdruck im Federraum 42, so dass Betriebs- und/oder Hilfsstoff durch die Öffnungen 36 wieder in den Federraum 42 gelangt. Auf diese Weise wird bei jedem Arbeitszyklus der Dosierpumpe 22 ein Teil des im Federraum 42 befindlichen Betriebs- und/oder Hilfsstoffs durch frischen Betriebs- und/oder Hilfsstoff ausgetauscht.
-
Wie aus der Darstellung der 2 ersichtlich, sind der Federraum 42 und die Magnetspule 34 konzentrisch um den Kolben 30 herum angeordnet, wobei die Längsachse 50 das Zentrum darstellt. Wärme der Magnetspule 34 kann daher auf den im Federraum 42 befindlichen Betriebs- und/oder Hilfsstoff übertragen werden. Dabei wird erwärmter Betriebs- und/oder Hilfsstoff aus dem Federraum 42 verdrängt, wenn durch Bestromung der Magnetspule 34 der Anker 32 in Richtung der Magnetspule 34 hinbewegt wird. Umgekehrt strömt frischer, kühlerer Betriebs- und/oder Hilfsstoff wieder in den Federraum 42 ein, wenn die Bestromung der Magnetspule 34 beendet wird. Auf diese Weise trägt die Förderung des Betriebs- und/oder Hilfsstoffs zur Kühlung der Dosierpumpe 22 bzw. deren Magnetspule 34 bei.
-
In alternativen Ausführungsformen ist es denkbar, die Magnetspule 34 auf der anderen Seite des Ankers 32 anzuordnen und die Feder 40 als Zugfeder auszuführen. In dieser alternativen Ausführungsform wird der Anker 32 bei Bestromung der Magnetspule 34 ebenfalls in Richtung der Magnetspule 34 bewegt, wobei der Anker 32 eine Bewegung entlang der zweiten Richtung ausführt und sich der Federraum 42 vergrößert und frischer Betriebs- und/oder Hilfsstoff in den Federraum 42 gelangt. Wird die Bestromung aufgehoben, wird der Anker 32 durch die Feder 40 entlang der ersten Richtung wieder in die Ausgangsposition zurückgezogen und der Federraum 42 wieder verkleinert, so dass warmer Betriebs- und/oder Hilfsstoff aus dem Federraum 42 verdrängt wird.
-
In 3 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung dargestellt.
-
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Dosiervorrichtung 10 in einer Schnittdarstellung von der Seite. Wie bereits mit Bezug zu 2 beschrieben, bewegt sich der Kolben 30 entlang der Längsachse 50, so dass beim Durchlaufen eines Pumpzyklus der Dosierpumpe 22 durch den Hub des Kolbens 30 zunächst der Pumpenraum 24 verkleinert wird und der Druck im Pumpenraum 24 ansteigt. Durch den Druckanstieg im Pumpenraum 24 wird das Einlassventil 26 verschlossen und im Bereich eines vorgebbaren Mindestdrucks öffnet die Einspritzdüse 28, so dass der Betriebs- und/oder Hilfsstoff beispielsweise in eine Abgasanlage eingespritzt werden kann. Beim Rückhub des Kolbens 30, bei dem sich dieser entlang der Längsachse 50 in Richtung des Anschlags 38 bewegt, wird der Pumpenraum 24 wieder vergrößert, so dass der Druck im Pumpenraum 24 abfällt. Dadurch schließt die Einspritzdüse 28, so dass ein Nachtropfen von Betriebs- und/oder Hilfsstoff vermieden wird. Gleichzeitig öffnet das Einlassventil 26 wieder, so dass Betriebs- und/oder Hilfsstoff in den Pumpenraum 24 nachströmen kann. Abweichend zur Ausführungsform der 2 strömt dazu der Betriebs- und/oder Hilfsstoff über einen Überströmkanal 46' aus dem Federraum 42 zum Einlassventil 26. Auf diese Weise wird erreicht, dass der gesamte durch die Dosierpumpe 22 geförderte Betriebs- und/oder Hilfsstoff durch den Federraum 42 fließt. Dadurch trägt der gesamte von der Dosierpumpe 22 geförderte Betriebs- und/oder Hilfsstoff zur Kühlung der Magnetspule 34 der Dosierpumpe 22 bei.
-
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr sind innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
