DE102015006647A1 - Kolbenpumpe - Google Patents

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Hubert Lugger
Christof Keck
Robby GERBETH
Björn Westendorf
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Woodward LOrange GmbH
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MTU Friedrichshafen GmbH
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F04B53/143Sealing provided on the piston

Abstract

Kolbenpumpe (1), aufweisend einen Hubkolben (3) sowie einen Pumpenzylinder (11), wobei der Hubkolben (3) zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) verschieblich im Pumpenzylinder (11) aufgenommen und an einer Innenwand (17) desselben mit einer Außenwand (15) geführt ist, wobei die Außenwand (15) und die Innenwand (17) an einem UT-seitigen Endabschnitt (21) der Innenwand (17) gemeinsam einen volumenveränderlichen Fluidsammelraum (23) durch Ausbildung komplementärer Stufenprofile (25, 25a, 25b bzw. 27, 27a, 27b) bilden, welcher Fluidsammelraum (23) im unteren Totpunkt (UT) des Hubkolbens (3) ein erstes, größtes Volumen aufweist und welcher im oberen Totpunkt (OT) des Hubkolbens (3) ein zweites kleinstes Volumen aufweist; und wobei Fluid aus dem Fluidsammelraum (23) über eine daran geführte Leitung (29) abführbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere eine Hubkolbenpumpe bzw. Hochdruck-Hubkolbenpumpe.
  • Im Stand der Technik sind gattungsgemäße Kolbenpumpen bekannt, z. B. aus der Druckschrift WO 2013/124103 A1 . Problematisch mit solchen Kolbenpumpen, insbesondere Hochdruck-Hubkolbenpumpen, welche bekanntlich Druckniveaus bis z. B. jenseits 3000 bar zu erzeugen vermögen, ist regelmäßig die Trennung von zu förderndem Kraftstoff (Pumpenarbeitsteil) und von schmierendem Hilfsstoff (Pumpenantriebsteil) wie z. B. Öl, da sowohl Kraftstoff als auch Hilfsstoff entlang einer Kolbenführung entlang zu kriechen vermögen, mithin Gefahr laufen, in unbeabsichtigter Weise zu vermischen. Kommt es zu einem Schmierstoffeintrag, insbesondere Öleintrag, in den Kraftstoff, resultieren daraus – bei Verwendung der Pumpe mit einer Brennkraftmaschine – negative Effekte wie Belagsbildung im Kraftstoffsystem, Ascheanfall in der Abgasnachbehandlung und insweit eine erschwerte Emissionsgrenzwerteinhaltung (Partikelanzahl).
  • Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Kolbenpumpe anzugeben, welche einen Schmierstoffeintrag in den Kraftstoff effektiv vermeidet.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Hubkolbenpumpe und weiterhin insbesondere eine Hochdruck-Hubkolbenpumpe. Die vorgeschlagene Kolbenpumpe kann zum Beispiel mit einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine verwendet werden, bevorzugt einer Brennkraftmaschine der Dieselbauart (Selbstzünder) bzw. einer Diesel-Brennkraftmaschine, und vorzugsweise einem Großmotor, wobei die Brennkraftmaschine neben oder alternativ zu der Verwendung mit Dieselkraftstoff z. B. auch für die Verwendung mit Schweröl oder Bioöl vorgesehen sein kann. Insbesondere in Verwendung mit einem Großmotor kann die Kolbenpumpe für ein Kraftfahrzeug wie etwa ein Schiff, eine Lok oder ein Nutzfahrzeug oder auch für eine stationäre Einrichtung vorgesehen sein, z. B. für ein Blockheizkraftwerk, ein (Not-)Stromaggregat oder auch für Industrieanwendungen.
  • Vorgesehen ist die Kolbenpumpe allgemein zur Druckbeaufschlagung, z. B. mit Druckniveaus bis zu 2500 bar oder darüber hinaus, und Förderung eines Fluids, insbesondere von Kraftstoff, im Rahmen eines Kraftstoffeinspritzsystems bevorzugt zur Förderung an ein Rail.
  • Mit der vorliegenden Erfindung ist die Kolbenpumpe insbesondere eine schmierstoffgeschmierte Kolbenpumpe, insbesondere eine ölgeschmierte Kolbenpumpe, das heißt ein Pumpenantriebsteil, zumeist über einen Exzenter oder Nocken (einer Welle) angetrieben, wird mit Schmierstoff beaufschlagt (insbesondere für eine Stößelschmierung). Eine solche Kolbenpumpe ist zum Beispiel zur Anordnung an einer Brennkraftmaschine in der Weise vorgesehen, dass der Pumpenantriebsteil in einem ölbeaufschlagten Raum an der Brennkraftmaschine, zum Beispiel einem Kurbelraum, aufgenommen bzw. verbaut ist. Hierbei kann die Kolbenpumpe z. B. als Einsteckpumpe gebildet sein.
  • Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe weist einen Hubkolben (Plunger) sowie einen Pumpenzylinder auf, wobei der Hubkolben zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) (hub)verschieblich im Pumpenzylinder aufgenommen und an einer Innenwand des Pumpenzylinders mit einer (Kolben-)Außenwand geführt ist. Zwischen Innenwand und Außenwand ist insoweit insbesondere ein Führungsspalt gebildet.
  • Im oberen Totpunkt (OT) ist der Hubkolben – auf an sich bekannte Weise – maximal in Richtung eines Pumpenarbeitsraums der Kolbenpumpe verlagert, wobei der Pumpenarbeitsraum minimales Volumen aufweist (Verdrängen), am unteren Totpunkt (UT) ist der Hubkolben maximal in Richtung eines Pumpenantriebsteils verlagert, i. e. der Pumpenarbeitsraum weist maximales Volumen auf (Ansaugen).
  • Um insbesondere zu vermeiden, dass in den Führungsspalt zwischen Innenwand und Außenwand eingetretener Schmierstoff mit dem zu fördernden Fluid (Kraftstoff) mischt, insbesondere entlang des Führungsspalts vom Pumpenantriebsteil hin zum Pumpenarbeitsraum gelangt, ist die Kolbenpumpe in die Erfindung kennzeichnender Weise nunmehr so eingerichtet, dass die Außenwand und die Innenwand an einem UT-seitigen Endabschnitt (bzw. pumpenantriebsseitigen Endabschnitt) der Innenwand gemeinsam einen volumenveränderlichen Fluidsammelraum durch Ausbildung (zu einander) komplementärer Stufenprofile bilden, welcher Fluidsammelraum im unteren Totpunkt (UT) des Hubkolbens ein erstes, größtes Volumen aufweist und welcher im oberen Totpunkt (OT) des Hubkolbens ein zweites, kleinstes Volumen aufweist. Hierbei weist die Kolbenpumpe weiterhin eine Leitung auf, welche an den Fluidsammelraum geführt ist und über welche Fluid aus dem Fluidsammelraum abführbar bzw. verdrängbar ist.
  • Der derart mittels Innenwand und Außenwand gebildete Fluidsammelraum, welcher im Rahmen der Erfindung bevorzugt als ein um den Hubkolben herum gebildeter Ringraum ausgestaltet ist, steht somit insbesondere in Kommunikation mit dem – darüber geführten – Führungsspalt und vermag Schmierstoff aufzunehmen, welcher seitens des Führungsspalts vom Antriebsende in Richtung OT bzw. zum Pumpenarbeitsraum gedrängt wird. Im Rahmen der das Volumen des Fluidsammelraums im Sinne einer Kompression verkleinernden Hubbewegung des Kolbens hin zu OT wird der aufgenommene Schmierstoff dabei über die Leitung verdrängt, d. h. insbesondere mit jedem Arbeitstakt bzw. Kolbenhub von UT nach OT.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen einer den insoweit als Kompressionsraum wirkenden Fluidsammelraum aufweisenden Kolbenpumpe sehen ferner vor, dass das Volumen des Fluidsammelraums im oberen Totpunkt des Hubkolbens gleich oder nahe Null ist, so dass eine maximale bzw. restlose Fluid- und somit Schmierstoffverdrängung aus dem Fluidsammelraum über die Leitung erzielbar ist. Mit anderen Worten entspricht hierbei ein Hub bzw. eine Hublänge des Hubkolbens bevorzugt jener Erstreckung des Fluidsammelraums (in Hubrichtung betrachtet), bei welcher dieser maximales Volumen aufweist, d. h. im unteren Totpunkt des Hubkolbens.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist darüber hinaus vorgesehen, dass die an den Fluidsammelraum geführte Leitung eine Drosselvorrichtung oder ein Rückschlagventil aufweist. Im Rahmen dieser Ausgestaltung wird wirksam verhindert, dass – insbesondere bei Anschluss der Leitung an ein Leitungssystem – abgeführtes Fluid bei einer Bewegung des Hubkolbens in Richtung UT in den Fluidsammelraum zurückgesaugt wird. Insoweit nimmt ein Rückschlagventil hierbei in Abförderrichtung die Offenstellung ein, in rückwärtiger Richtung eine Sperrstellung. Um den Fluidsammelraum bestmöglich zu entleeren, mündet die daran geführte Leitung im Rahmen der vorliegenden Erfindung ferner vorzugsweise an einem OT-seitigen Ende des Fluidsammelraums aus.
  • Mit der den Fluidsammelraum via die Stufenprofile definierenden Ausgestaltung der Kolbenpumpe ergibt sich weiterhin die vorteilhafte Möglichkeit, mittels des Stufenprofils der Innenwand eine Abstreifkante bereitzustellen, welche gegen die Außenwand derart wirkt, dass Fluid von der Außenwand in den Fluidsammelraum abgestriffen wird. Hierbei wird die Effektivität der Trennung von Schmierstoff und Förderfluid nochmals verbessert.
  • In Kombination mit dem vorgeschlagenen Fluidsammelraum kann die Kolbenpumpe bevorzugt ein weiteres Volumen, insbesondere Ringvolumen aufweisen, welches (im Pumpenzylinder) in Richtung vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt betrachtet über dem Fluidsammelraum den Hubkolben umgebend gebildet ist, und über welches Leckage, welche von Seiten eines Pumpenarbeitsraums in den Führungsspalt zwischen Innenwand und Außenwand eindringt, sammel- und abführbar ist. Ein solches Volumen ist insoweit bevorzugt zwischen dem Fluidsammelraum und dem Pumpenarbeitsraum gebildet und ermöglicht, etwaig in den Führungsspalt eingetretenes Förderfluid vor Eintritt in den Fluidsammelraum aufzufangen, i. e. für dessen Ableitung daraus.
  • Die vorgeschlagene Kolbenpumpe kann vorteilhaft einfach hergestellt werden (insbesondere auch im Rahmen einer Nachbearbeitung bereits vorhandener Kolbenpumpen) bei Ausgestaltung derart, dass die Innenwand unter Ausbildung des Stufenprofils in Richtung vom UT-seitigen Ende zum OT-seitigen Ende zunächst einen ersten, größeren Innendurchmesser und nachfolgend einen zweiten, kleineren Innendurchmesser aufweist, wobei die Außenwand unter Ausbildung des komplementären Stufenprofils in der vorbezeichneten Richtung zunächst einen größeren Außendurchmesser aufweist, welcher an dem größeren Innendurchmesser geführt ist und nachfolgend einen zweiten kleineren Außendurchmesser aufweist, welcher an dem kleineren Innendurchmesser geführt ist. Zur Bildung derartiger Stufenprofile – mit allgemein vorzugsweise je einer quer zur Hubrichtung verlaufenden Stufe – sind aufwändige Hinterschneidungen vorteilhaft nicht erforderlich, woneben ebenfalls vorteilhaft nur wenige Arbeitsschritte nötig sind.
  • Mit der vorgeschlagenen Kolbenpumpe ist eine Anordnung bildbar, bei welcher die Kolbenpumpe pumpenantriebsseitig mit Schmierstoff, insbesondere Öl, geschmiert ist, wobei vorgesehen ist, dass der Fluidsammelraum Schmierstoff aufnimmt, welcher ausgehend von dem pumpenantriebsseitigen Ende im Führungsspalt zwischen Außenwand und Innenwand von der UT-Seite (Pumpenantriebsseite) zur OT-Seite (Pumpenarbeitsseite) gedrängt wird und wobei die Anordnung ein Schmierstoffbehältnis aufweist, hin zu welchem Schmierstoff aus dem Fluidsammelraum über die Leitung abgeführt bzw. verdrängt wird, wenn sich der Kolben in Richtung OT bewegt (Kompressionshub).
  • Insbesondere in Verbindung mit einem wie vorstehend erörterten zusätzlichen (Ring-)Volumen zum Auffangen und Ableiten von Förderfluid, insbesondere Kraftstoff, kann mit der Anordnung auch vorgesehen sein, dass die Leckage aus diesem Volumen zu einem Kraftstoffeinlass der Anordnung oder der Hochdruckpumpe zurückgespeist wird.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 exemplarisch und schematisch eine Kolbenpumpe gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung, wobei die Kolbenpumpe in einer UT-Stellung des Hubkolbens dargestellt ist.
  • 2 exemplarisch und schematisch die Kolbenpumpe nach 1, wobei die Kolbenpumpe in einer OT-Stellung des Hubkolbens dargestellt ist.
  • 3 exemplarisch und schematisch eine Kolbenpumpe gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung, wobei die Kolbenpumpe in einer UT-Stellung des Hubkolbens veranschaulicht ist.
  • In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.
  • 1 und 2 zeigen exemplarisch und schematisch – hälftig dargestellt – eine Kolbenpumpe 1 gemäß einer ersten Ausgestaltung, welche als Hochdruck-Hubkolbenpumpe bereitgestellt ist.
  • Die Kolbenpumpe 1 umfasst einen Hubkolben 3, welcher zwischen einem Pumpenantriebsteil 5 der Kolbenpumpe 1 und einem Pumpenarbeitsraum 7 der Kolbenpumpe 1 hin und her bewegbar ist. Hierbei kann der Kolben 3, s. a. 1, eine untere Totpunktstellung (UT) entsprechend einer maximalen Hubverschiebung in Richtung zum Pumpenantriebsteil 5 einnehmen und, s. a. 2, eine obere Totpunktstellung (OT) entsprechend einer maximalen Hubverschiebung in Richtung zum Pumpenarbeitsraum 7.
  • Der Pumpenantriebsteil 5 ist z. B. gebildet mittels eines Tassenstößels 9 bzw. Stößelbechers, welcher bereitgestellt ist, um eine Rolle zu haltern, welche auf dem Nocken einer Antriebswelle für die Kolbenpumpe 1 läuft (nicht dargestellt). Der Stößel 9 ist mit dem Hubkolben 3 hierbei bevorzugt fest verbunden und durch eine an einem Pumpenzylinder 11 der Kolbenpumpe 1 angelagerte Stößelfeder 13 in Richtung vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt belastet. Der entgegengesetzt zum Pumpenantriebsteil 5 bereitgestellte Pumpenarbeitsraum 7 ist weiterhin vorgesehen, im Rahmen einer Abwärtsbewegung des Kolbens 3 (hin zu UT) zu förderndes Fluid in Form von Kraftstoff anzusaugen, i. e. via einen Kraftstoffeinlass der Kolbenpumpe 1 (nicht dargestellt), und im Rahmen einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 3 (hin zu OT) mit Druck zu beaufschlagen und via eine Ventilanordnung (nicht dargestellt) der Kolbenpumpe 1 aus dem Pumpenarbeitsraum 7 zu verdrängen, im Rahmen eines Kraftstoffeinspritzsystems bevorzugt an einen Druckspeicher (Rail) zu fördern.
  • Der Hubkolben 3 ist in dem Pumpenzylinder 11 der Kolbenpumpe 1 hubverschieblich aufgenommen, wobei der Pumpenzylinder 11 ein Gehäuse der Kolbenpumpe 1 zumindest teilweise bilden kann oder in einem solchen angeordnet ist. Dabei ist der Hubkolben 3 mit einer Außenwand 15 an einer Innenwand 17 des Pumpenzylinders 11 geführt, d. h. mit möglichst enger Passung unter Bildung eines Führungsspalts 19 zwischen Innenwand 17 und daran geführter Außenwand 15.
  • Effektiv vermeidend, dass Schmierstoff bzw. Öl entlang des Führungsspalts 19 ausgehend vom Pumpenantriebsteil 5 hin zum Pumpenarbeitsraum 7 gelangen kann, bilden die Außenwand 15 und die Innenwand 17 bei der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe 1 an einem UT-seitigen (pumpenantriebsseitigen) Endabschnitt 21 der Innenwand 17 gemeinsam einen volumenveränderlichen Fluidsammelraum 23 durch Ausbildung komplementärer bzw. zu einander komplementärer Stufenprofile 25, 25a, 25b bzw. 27, 27a, 27b. Der Fluidsammelraum 23 wirkt dabei als Kompressionsraum und bildet im unteren Totpunkt des Hubkolbens 3, wie dies in 1 dargestellt ist, ein erstes, größtes Volumen, ausgehend von welchem sich das Volumen des Fluidsammelraums 23 bei einer Bewegung des Hubkolbens 3 in Richtung oberer Totpunkt (OT) zunehmend verkleinert (oder bei einer Rückbewegung hin zu UT wieder vergrößert).
  • Wie dies insbesondere 2 veranschaulicht, weist der Fluidsammelraum 23 mit Erreichen von OT bzw. im oberen Totpunkt des Hubkolbens 3 sodann ein zweites, kleinstes Volumen auf, welches insbesondere bevorzugt gegen Null tendiert. Um dies minimale Volumen zu erreichen, ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, die maximale Erstreckung des Fluidsammelraums 23 in Hubrichtung (erreichbar bei Kolbenstellung UT) gleich der Hublänge des Hubkolbens 3 zu wählen. In der gezeigten OT-Stellung liegen die Stufenflächen 25, 27 der komplementären Stufenprofile 25, 25a, 25b bzw. 27, 27a, 27b insoweit nahe aneinander.
  • Der Fluidsammelraum 23 ist als Ringraum um den Kolben 3 gebildet und steht hierbei über den vollen Umfang des Kolbens 3 in Kommunikation mit dem Führungsspalt 19, insbesondere mit einem UT-seitigen Abschnitt 19a und einem OT-seitigen Abschnitt 19b desselben, so dass Schmierstoff, welcher entlang des Führungsspalt(abschnitt)s 19, 19a in Richtung hin zum Pumpenarbeitsraum 7 gedrängt wird, vor Erreichen desselben gezwungen ist, in den Fluidsammelraum 23 einzutreten. Über eine an den Fluidsammelraum 23 geführte Leitung 29 der Kolbenpumpe 1, welche OT-seitig aus dem Fluidsammelraum 23 ausmündet, ist der Schmierstoff (oder allgemein Fluid) aus dem Fluidsammelraum 23 sodann abführ- bzw. verdrängbar (durch Komprimierung des Volumens des Fluidsammelraums 23 gleich z. B. einer Spritze bei Bewegung der Stufenflächen 25, 27 aufeinander zu (Kolbenhub hin zu OT); in jedem Arbeitstakt).
  • Wie dies 1 und 2 auch veranschaulichen, ist in der Leitung 29 eine Drosselvorrichtung 31 oder Blende vorgesehen, zum Beispiel gebildet mittels einer Drosselbohrung, welche einem Rückströmen abgeförderten Schmierstoffes aus dem Fluidsammelraum 23 entgegenwirkt.
  • 3 zeigt demgegenüber eine Ausgestaltung der Kolbenpumpe 1, bei welcher die Leitung 29 ein Rückschlagventil 33 aufweist, welches ebenfalls gegen Rückströmen sperrt.
  • Verbunden ist die jeweilige Leitung 29 zum Beispiel mit einem Schmierstoffsammelbehältnis, das heißt im Rahmen einer mit der Hochdruckpumpe 1 gebildeten Anordnung. Weiterhin kann vorgesehen sein, die Leitung 29 in einen Federraum oder Ölraum einer mit der Kolbenpumpe 1 gebildeten Anordnung zu führen.
  • Nun mit Bezug auf 1 bis 3 ist die Kolbenpumpe 1 zum Zwecke einer weiter verbesserten Fluidtrennung bevorzugt ausgestaltet, auch eine Ableitung von etwaig von der OT-Seite in den Führungsspalt 19, 19b eingetretenem Kraftstoff (Förderfluid) zu ermöglichen. Hierzu weist die Kolbenpumpe 1 eine als Ringvolumen 35 gebildete und hin zum Kolben 3 geöffnete, den Kolben 3 umgebende Kammer auf. Das Ringvolumen 35 ist bevorzugt im Pumpenzylinder 11 bereitgestellt, d. h. in dessen Wandung, und strömungsmäßig bevorzugt an einen Kraftstoffeinlass der Kolbenpumpe 1 angebunden, Pfeil A, weiterhin bevorzugt ebenfalls unter Verhinderung einer Rücksströmungsmöglichkeit. Letzteres wird zum Beispiel wiederum durch ein Rückschlagventil bewirkt.
  • Die – mit je einer insbesondere quer zur Hubrichtung verlaufenden Stufe 25 bzw. 27 ausgestalteten – komplementären Stufenprofile 25, 25a, 25b und 27, 27a, 27b zur Bildung bzw. Bereitstellung des Fluidsammelraums 23 können, wie dies auch die 1 und 2 zeigen, im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf vorteilhaft einfache Weise gebildet werden.
  • Zur Ausbildung des Stufenprofils 25, 25a, 25b am Pumpenzylinder 11 kann eine Stufenbohrung vorgesehen werden, welche vom pumpenantriebsseitigen Ende hin zum pumpenarbeitsseitigen Ende in die Wand des Pumpenzylinders 11 gearbeitet ist. Hierbei ergibt sich in Richtung von der UT-Seite zur OT-Seite betrachtet ein erster Abschnitt 25a größeren Innendurchmessers und der Stufe 25 nachfolgend ein zweiter Abschnitt 25b kleineren Innendurchmessers an der Innenwand 17 des Pumpenzylinders 11. Korrespondierend damit weist der Hubkolben 3 einen Abschnitt 27a größeren Außendurchmessers auf, welcher an dem Abschnitt 25a größeren Innendurchmessers geführt ist sowie einen Abschnitt 27b kleineren Außendurchmessers, welcher der Stufe 27 im Kolben 3 nachfolgend an dem Abschnitt 25b kleineren Innendurchmessers geführt ist. Der Abschnitt 27b kleineren Außendurchmessers kann hierbei auf einfache Weise durch Materialabtrag, z. B. spanend, bereitgestellt sein.
  • Angemerkt sei auch, dass mit dem Stufenprofil 25 des Pumpenzylinders 11 bzw. dessen Innenwand 17 im Rahmen der Erfindung vorteilhaft eine Abstreifkante 37 gebildet ist, welche gegen die Außenwand 15 derart wirkt, dass Fluid von der Außenwand 15 in den Fluidsammelraum 23 abgestriffen wird. Vorgesehen kann daneben sein, einen O-Ring bzw. Kolbenring zu verwenden, welcher zusätzlich zwischen dem Fluidsammelraum 23 und der Kammer 35 dichtet, i. e. zwischen Innenwand 17 und Außenwand 15.
  • Mit der Erfindung wird es neben den vorstehend geschilderten Vorteilen möglich, durch Bildung der Stufe 27 am Hubkolben 3 die Masse desselben zu reduzieren und somit eine verbessert hochdrehzahlfähige Pumpe 1 bereitzustellen, welche geringe bewegte Masse (bei zudem vorteilhaft geringem Bauraum) aufweist. Etwaig über den Führungsspalt 19 geführte Kraftstoffmengen können über den Fluidsammelraum 23 vorteilhaft mit abgeführt werden, so dass neben einem Schmierstoffeintrag in den Kraftstoff auch ein Kraftstoffeintrag in den Schmierstoff vermieden ist, mithin eine effektive Medientrennung bewirkt ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kolbenpumpe
    3
    Hubkolben
    5
    Pumpenantriebsteil
    7
    Pumpenarbeitsraum
    9
    Stößel
    11
    Pumpenzylinder
    13
    Stößelfeder
    15
    Außenwand
    17
    Innenwand
    19
    Führungsspalt
    19a
    UT-seitiger Abschnitt
    19b
    OT-seitiger Abschnitt
    21
    Endabschnitt
    23
    Fluidsammelraum
    25
    Stufenfläche
    25a, b
    Abschnitt
    25, 25a, 25b
    Stufenprofil Pumpenzylinder
    27
    Stufenfläche
    27a, b
    Abschnitt
    27, 27a, 27b
    Stufenprofil Hubkolben
    29
    Leitung
    31
    Drosselvorrichtung
    33
    Rückschlagventil
    35
    Ringvolumen
    37
    Abstreifkante
    Pfeil A
    Ableitung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2013/124103 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Kolbenpumpe (1), aufweisend einen Hubkolben (3) sowie einen Pumpenzylinder (11), wobei der Hubkolben (3) zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) verschieblich im Pumpenzylinder (11) aufgenommen und an einer Innenwand (17) desselben mit einer Außenwand (15) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Außenwand (15) und die Innenwand (17) an einem UT-seitigen Endabschnitt (21) der Innenwand (17) gemeinsam einen volumenveränderlichen Fluidsammelraum (23) durch Ausbildung komplementärer Stufenprofile (25, 25a, 25b bzw. 27, 27a, 27b) bilden, welcher Fluidsammelraum (23) im unteren Totpunkt (UT) des Hubkolbens (3) ein erstes, größtes Volumen aufweist und welcher im oberen Totpunkt (OT) des Hubkolbens (3) ein zweites kleinstes Volumen aufweist; wobei – Fluid aus dem Fluidsammelraum (23) über eine daran geführte Leitung (29) abführbar ist.
  2. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der Fluidsammelraum (23) ein um den Hubkolben (3) herum gebildeter Ringraum ist; und/oder – der Fluidsammelraum (23) eingerichtet ist, in Kommunikation mit einem Führungsspalt (19, 19a, 19b) zwischen Innenwand (17) und Außenwand (15) Fluid zu sammeln.
  3. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die an den Fluidsammelraum (23) geführte Leitung (29) eine Drosselvorrichtung (31) oder ein Rückschlagventil (33) aufweist; und/oder – die an den Fluidsammelraum (23) geführte Leitung (29) an einem OT-seitigen Ende desselben ausmündet.
  4. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Fluidsammelraum (23) im oberen Totpunkt (OT) des Hubkolbens (3) ein Volumen gleich oder nahe Null aufweist.
  5. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – mittels des Stufenprofils (25, 25a, 25b) der Innenwand (17) eine Abstreifkante (37) gebildet ist, welche gegen die Außenwand (15) derart wirkt, dass Fluid von der Außenwand (15) in den Fluidsammelraum (23) abgestriffen wird.
  6. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Pumpenzylinder (11) in Richtung vom unteren Totpunkt (UT) zum oberen Totpunkt (OT) über dem Fluidsammelraum (23) ein Volumen (35) benachbart zum Hubkolben (3) ausbildet, über welches ein Förderfluid, welches von Seiten eines Pumpenarbeitsraums (7) in den Führungsspalt (19, 19b) zwischen Innenwand (17) und Außenwand (15) eindringt, sammel- und abführbar ist.
  7. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Innenwand (17) unter Ausbildung des Stufenprofils (25, 25a, 25b) in Richtung vom UT-seitigen Ende zum OT-seitigen Ende zunächst einen ersten, größeren Innendurchmesser und nachfolgend einen zweiten, kleineren Innendurchmesser aufweist; wobei – die Außenwand (15) unter Ausbildung des komplementären Stufenprofils (27, 27a, 27b) in der vorbezeichneten Richtung zunächst einen größeren Außendurchmesser aufweist, welcher an dem größeren Innendurchmesser geführt ist und nachfolgend einen zweiten kleineren Außendurchmesser aufweist, welcher an dem kleineren Innendurchmesser geführt ist.
  8. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kolbenpumpe (1) eingerichtet ist, bei einer Hubbewegung des Hubkolbens (3) von UT nach OT Fluid aus dem Fluidsammelraum (3) durch Bewegung von Stufenflächen (25, 27) der zueinander komplementären Stufenprofile (25, 25a, 25b bzw. 27, 27a, 27b) aufeinander zu über die Leitung (29) zu verdrängen.
  9. Anordnung mit einer Kolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kolbenpumpe (1) im Rahmen der Anordnung pumpenantriebsseitig mit Schmierstoff geschmiert ist; dadurch gekennzeichnet, dass – der Fluidsammelraum (23) Schmierstoff aufnimmt, welcher ausgehend von einem pumpenantriebsseitigen Ende in einem Führungsspalt (19) zwischen Außenwand (15) und Innenwand (17) von der UT-seite zur OT-Seite gedrängt wird; und – die Anordnung ein Schmierstoffbehältnis aufweist, hin zu welchem Schmierstoff aus dem Fluidsammelraum (23) über die Leitung (29) abgeführt wird, wenn sich der Kolben (3) in Richtung OT bewegt.
  10. Anordnung nach Anspruch 9 und Anspruch 6; dadurch gekennzeichnet, dass – Förderfluid aus dem Volumen (35) zu einem Kraftstoffeinlass der Anordnung oder der Kolbenpumpe (1) zurückgespeist wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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