DE102015015845A1

DE102015015845A1 - Hubkolbenpumpe und Verfahren zu ihrem Zusammenbau

Info

Publication number: DE102015015845A1
Application number: DE102015015845.7A
Authority: DE
Inventors: Jeannette Kemper; Axel Müller
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2015-12-05
Filing date: 2015-12-05
Publication date: 2017-06-08

Abstract

Aufgabe: Die Verstemmung des Pumpenzylinders in das Gehäuse der Hubkolbenpumpe soll vermieden werden und die Zahl der Einzelteile soll verringert werden, um die Herstellkosten zu senken. Lösung: Der Pumpenzylinder (2) ist radial und auslassseitig axial in einem ersten Lager (3) des Pumpengehäuses (4) festgelegt und stützt sich mit einer Mehrzahl von Rippen (5) in einem zweiten Lager (6) radial ab. Anwendung: Förderung und Dosierung von Kraftstoff oder flüssigen Reagenzien in Heizungsanlagen oder in Abgasreinigungsanlagen von Fahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenpumpe entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und ein Verfahren zu ihrem Zusammenbau.
Stand der Technik:
Hubkolbenpumpen der betreffenden Art sind bekannt, zum Beispiel aus der Druckschrift DE 10 2008 055 608 A1 .
Eine solche Hubkolbenpumpe besteht aus einem elektromagnetischen Linearantrieb in der Bauart eines Elektromagneten und einer Verdrängereinheit mit einem wirksamen Verdrängerraum.
Der Elektromagnet weist eine Magnetspule, mehrere Flussleitbauteile und einen Magnetanker auf. Wird die Magnetspule bestromt, entsteht ein Magnetfluss, der den Magnetanker in den Magnetpol zieht, wobei der Magnetfluss auch durch das Gehäuse und ein Magnetjoch geleitet wird.
Von den beiden Fluid verdrängenden Räumen ist nur einer, der auslassseitige Verdrängerraum, mit Ventilen versehen und deshalb für die Förderung wirksam, der andere ist immer mit dem Einlass verbunden und unterstützt nur die Füllung des anderen Verdrängerraum bei dem Saughub.
Der auslassseitige Verdrängerraum ist mit einem Einlassventil verbunden, das als hubabhängig arbeitendes Schlitzventil ausgeführt ist, während das Auslassventil als Rückschlagventil mit einem federbelasteten Dichtkörper ausgeführt ist, wobei der Dichtkörper in einem Dichtsitz gelagert ist, wenn das Ventil geschlossen ist.
Die Herstellkosten einer solchen Hubkolbenpumpe werden neben der Magnetspule durch den Pumpenzylinder, den Pumpenkolben und die hohe Zahl der Einzelteile bestimmt. Die hohe Zahl der Einzelteile erschwert auch die Montage, insbesondere dann, wenn sie halbautomatisch oder vollautomatisch durchgeführt werden soll.
Bei den bekannten Hubkolbenpumpen wird der Pumpenzylinder in das Gehäuse eingesetzt und dann verstemmt, um den Pumpenzylinder sicher zu positionieren. Diese Verstemmung hat mehrere Nachteile, sie erfordert eine größere Baulänge der Hubkolbenpumpe und konstruktive Maßnahmen gegen eine Verformung der inneren Lagerfläche des Pumpenzylinders beim Verstemmen.
Aufgabe:
Die oben genannte Verstemmung soll vermieden werden und die Zahl der Einzelteile soll verringert werden, um die Herstellkosten zu senken.
Lösung:
Die Aufgaben werden durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche führen die technische Lehre der Erfindung weiter aus. Der letzte Anspruch beschreibt ein Verfahren zum Zusammenbau der Hubkolbenpumpe.
Der Pumpenzylinder ist im Gehäuse in zwei Lagern gelagert. Ein erstes Lager, das auslassseitig angeordnet ist, lagert den Pumpenzylinder radial und zusätzlich einseitig axial, indem es einen auslassseitigen Anschlag enthält. Das erste Lager ist recht kurz, so dass ein zweites radiales Lager erforderlich ist, dieses zweite Lager ist nahe des saugseitigen Endes des Pumpenzylinders angeordnet. Der Pumpenzylinder ist über eine Mehrzahl von Rippen in diesem zweiten Lager gelagert, damit zwischen den Rippen Arbeitsflüssigkeit von Einlass der Hubkolbenpumpe zum Einlassventil strömen kann.
Die zweite axiale Festlegung des Pumpenzylinders erfolgt durch die Rückstellfeder, die einerseits den Magnetanker in die Ruheposition drückt und andererseits den Pumpenzylinder gegen den genannten Anschlag drückt.
Diese Festlegung des Pumpenzylinders macht eine Verstemmung im Gehäuse entbehrlich und erleichtert den Fügeprozess.
Zur Reduzierung der Zahl der Bauteile ist der Ventilsitz des Auslassventils mit dem Pumpenzylinder einstückig verbunden, dies macht allerdings eine Abdichtung des Ventilsitzes im ersten Lager erforderlich. Die Abdichtung erfolgt durch einen O-Ring.
Wegen der Festlegung des Pumpenzylinders durch die Rückstellfeder wirkt der Pumpenzylinder mit seiner Abdichtung und der Rückstellfeder zusammen als ein Druckbegrenzungsventil. Wird ein vorbestimmter Grenzdruck am Auslass der Hubkolbenpumpe überschritten, drückt dieser Druck den Pumpenzylinder gegen die Kraft der Rückstellfeder zur Saugseite und es kann Arbeitsfluid zur Entlastung von dem Auslass zum Einlass strömen, solange der überhöhte Druck ansteht.
Dabei wird der Grenzdruck p_g durch die Querschnittsfläche A des Pumpenzylinders im ersten Lager und die Vorspannkraft der Rückstellfeder F bestimmt: p_g = F/A
Wenn ein höherer Grenzdruck erforderlich ist, wählt man einen kleineren Lagerdurchmesser.
Der Zusammenbau der Hubkolbenpumpe erfolgt so, dass zuerst die Ventilfeder und der Dichtkörper der Auslassventils in das Gehäuse gefügt werden, dann wird der mit einem O-Ring versehene Pumpenzylinder gefügt und anschließend wird die Ankerbaugruppe, bestehend aus dem Magnetanker und dem Pumpenkolben, mit der Rückstellfeder gefügt.
Die so entstandene Baugruppe wird schließlich mit der Magnetspulenbaugruppe gefügt, die auch das Magnetjoch enthält.
Anwendung:
Hubkolbenpumpen der beschriebenen Art werden zur Förderung und Dosierung von Kraftstoff oder flüssigen Reagenzien in Heizungsanlagen oder in Abgasreinigungsanlagen von Fahrzeugen eingesetzt.
Bilder: 1 zeigt die erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe im Schnitt.
Beispielhafte Ausführung:
Die Hubkolbenpumpe (1) gemäß 1 ist mit einem elektromagnetischen Linearantrieb (11) versehen, der eine Magnetspule (10) und einen Magnetanker (18) enthält und gegen eine Rückstellfeder (9) wirkt.
Die Hubkolbenpumpe ist außerdem mit einer Verdrängereinheit (12) versehen, einen Pumpenzylinder (2), einen Pumpenkolben (13), ein Einlassventil (14) und ein Auslassventil (8) enthält.
Der Pumpenzylinder (2) ist radial und auslassseitig axial in einem ersten Lager (3) des Pumpengehäuses (4) festgelegt und stützt sich mit einer Mehrzahl von Rippen (5) in einem zweiten Lager (6) radial ab.
Der Pumpenzylinder (2) enthält auch einen Ventilsitz (7) eines Auslassventils (8), wobei Pumpenzylinder und Ventilsitz einstückig ausgeführt sind.
Der Pumpenzylinder (2) ist einlassseitig axial durch die Rückstellfeder (9) festgelegt, die den Pumpenzylinder in das erste Lager (3) drückt.
Ein Spalt (15) zwischen dem Pumpenzylinder (2) und dem ersten Lager (3) wird durch einen O-Ring (16) abgedichtet.
Dabei wird der Durchmesser des ersten Lagers (3) so gewählt wird, dass sich aus dem Quotienten der Vorspannkraft der Rückstellfeder (9) und der Querschnittsfläche des ersten Lagers (3) ein Grenzdruck p_g ergibt, der von der Hubkolbenpumpe nicht überschritten werden soll.
Eine Ventilfeder (17) des Auslassventils (8) ist in dem Pumpengehäuse (4) gelagert.
Zum Zusammenbau der Hubkolbenpumpe (1) werden die Bauteile der Verdrängereinheit in der folgenden Reihenfolge in ein Pumpengehäuse (4) gefügt:

• Ventilfeder (17) des Auslassventils (8)
• Dichtkörper (18) des Auslassventils (8)
• Pumpenzylinder (2) mit O-Ring (16)
• Pumpenkolben (13) und Magnetanker (18) mit Rückstellfeder (9)

Bezugszeichenliste

1: Hubkolbenpumpe
2: Pumpenzylinder
3: Erstes Lager
4: Pumpengehäuse
5: Rippe
6: Zweites Lager
7: Ventilsitz
8: Auslassventil
9: Rückstellfeder
10: Magnetspule
11: Elektromagnetischer Linearantrieb
12: Verdrängereinheit
13: Pumpenkolben
14: Einlassventil
15: Spalt
16: O-Ring
17: Ventilfeder
18: Magnetanker

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

DE 102008055608 A1 [0002]

Claims

Hubkolbenpumpe (1) mit einem elektromagnetischen Linearantrieb (11), der eine Magnetspule (10) und einen Magnetanker (18) enthält und gegen eine Rückstellfeder (9) wirkt, und mit einer Verdrängereinheit (12), wobei die Verdrängereinheit einen Pumpenzylinder (2), einen Pumpenkolben (13), ein Einlassventil (14) und ein Auslassventil (8) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenzylinder (2) radial und auslassseitig axial in einem ersten Lager (3) des Pumpengehäuses (4) festgelegt ist und sich mit einer Mehrzahl von Rippen (5) in einem zweiten Lager (6) radial abstützt.
Hubkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenzylinder (2) auch einen Ventilsitz (7) eines Auslassventils (8) enthält, wobei Pumpenzylinder und Ventilsitz einstückig ausgeführt sind.
Hubkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenzylinder (2) einlassseitig axial durch die Rückstellfeder (9) festgelegt ist, die den Pumpenzylinder in das erste Lager (3) drückt.
Hubkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (15) zwischen dem Pumpenzylinder (2) und dem ersten Lager (3) durch einen O-Ring (16) abgedichtet wird.
Hubkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des ersten Lagers (3) so gewählt wird, dass sich aus dem Quotienten der Vorspannkraft der Rückstellfeder (9) und der Querschnittsfläche des ersten Lagers (3) ein Grenzdruck p_g ergibt, der von der Hubkolbenpumpe nicht überschritten werden soll.
Hubkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventilfeder (17) des Auslassventils (8) in dem Pumpengehäuse (4) gelagert ist.
Verfahren zum Zusammenbau einer Hubkolbenpumpe (1), bestehend aus einem elektromagnetischen Linearantrieb (11) und einer Verdrängereinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile der Verdrängereinheit in der folgenden Reihenfolge in ein Pumpengehäuse (4) gefügt werden: • Ventilfeder (17) des Auslassventils (8) • Dichtkörper (18) des Auslassventils (8) • Pumpenzylinder (2) mit O-Ring (16) • Pumpenkolben (13) mit Rückstellfeder (9) und Magnetanker (18)