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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere eine Hubkolbenpumpe bzw. Hochdruck-Hubkolbenpumpe, vorzugsweise zur Verwendung mit einem Kraftstoffeinspritzsystem.
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Im Stand der Technik sind gattungsgemäße Kolbenpumpen bekannt, z. B. aus der Druckschrift
DE 10 2006 016 702 A1 .
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Problematisch mit solchen Kolbenpumpen, insbesondere Hochdruck-Kolbenpumpen, welche bekanntlich Druckniveaus bis z. B. jenseits 3000 bar zu erzeugen vermögen, ist das Phänomen der Verlackung, d. h. des Ansetzens lackartiger, sehr dünner Schichten durch Kraftstoffablagerungen, insbesondere bei Verwendung mit Schweröl. Diese Lackschichten setzen den Führungsspalt zwischen Kolben und Pumpenzylinderelement allmählich zu, wodurch ein Feststecken des Pumpenkolbens verursacht werden kann. Besonders gefährdet ist der untere bzw. antriebsseitige Bereich der Kolbenführung, in dem der schwerkraftbedingt nahezu stehende Kraftstoff alter und solch vorgenannte Ablagerungen bilden kann. Dies ist insbesondere kritisch bei verunreinigtem Schweröl, z. B. verursacht durch in das Schweröl entsorgtes Motoröl mit zinkhaltigen Additiven. Diese durch den Motorbetrieb vorgealterte Mischung kann bei langen Einwirkzeiten, wie z. B. nach Motorstopp in der Abkühlphase zum Steckenbleiben des Kolbens führen.
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Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Kolbenpumpe anzugeben, welche eine Verlackung, insbesondere am antriebsseitigen Kolbenführungsende, wirksam vermeidet.
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Diese Aufgabe wird mit einer Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Hubkolbenpumpe und weiterhin insbesondere eine Hochdruck-Kolbenpumpe. 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 sowohl die Kolbenpumpe als auch 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.
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Vorgesehen ist die Kolbenpumpe allgemein zur Druckbeaufschlagung, z. B. mit Druckniveaus bis zu 2500 bar oder auch darüber hinaus, und Förderung eines Fluids (Förderfluid), insbesondere von Kraftstoff, bevorzugt im Rahmen eines Kraftstoffeinspritzsystems. Die Kolbenpumpe kann hierbei zur Förderung an ein Einspritzventil (Injektor), insbesondere unmittelbar an das Einspritzventil (z. B. Pumpe-Leitung-Düse-System), oder z. B. an ein Rail vorgesehen sein.
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Die Kolbenpumpe kann an einem Pumpenantriebsende angetrieben werden, i. e. über eine Antriebsbaugruppe der Kolbenpumpe, zum Beispiel durch einen Exzenter oder Nocken (einer Welle), hierbei weiterhin auch mit Schmierstoff beaufschlagt werden (insbesondere für eine Stößelschmierung). Eine solche Kolbenpumpe ist zum Beispiel zur Anordnung an einer Brennkraftmaschine in der Weise vorgesehen, dass das Pumpenantriebsende in einem Raum an der Brennkraftmaschine, zum Beispiel einem Kurbelraum, aufgenommen bzw. verbaut ist. Hierbei kann die Kolbenpumpe z. B. als Einsteckpumpe gebildet sein.
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Die vorgeschlagene Kolbenpumpe umfasst auf an sich bekannte Weise einen Kolben, welcher zwischen dem Pumpenantriebsende und einem Pumpenarbeitsraum der Kolbenpumpe hubverschieblich angeordnet ist. Hierbei weist der Kolben einen Kolbenabschnitt auf, welcher in einer Kolbenführung der Kolbenpumpe aufgenommen, insbesondere auch geführt ist. Die Kolbenführung kann z. B. mittels einer (Korrespondenz-)Bohrung, insbesondere mittels einer Axialbohrung, gebildet sein, bevorzugt in einem Kolbenführungskörper der Kolbenpumpe, z. B. in einem Pumpen-(zylinder)element.
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Der Kolbenabschnitt erstreckt sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung von einem pumpenarbeitsraumseitigen Kolbenende, z. B. gebildet an einem Steuerabschnitt des Kolbens, hin zu einem pumpenantriebsendseitigen (hin zu dem Pumpenantriebsende orientierten) Ende des Kolbenabschnitts. Hierbei ist das pumpenantriebsendseitige Ende des Kolbenabschnitts im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Ende, welches in einer Unteren-Totpunkt-Stellung des Kolbens (UT-Stellung) benachbart zu bzw. an einem pumpenantriebsendseitigen Ende der Kolbenführung angeordnet ist, insbesondere in der Kolbenführung. Hierbei ist – unabhängig von der Betriebsstellung des Kolbens – weiterhin ein Kolbenführungsspalt um den derart definierten Kolbenabschnitt gebildet, d. h. insbesondere zwischen dem Kolbenabschnitt und der Kolbenführung und weiterhin insbesondere als (Ring-)Spalt um den bevorzugt zylindrischen Kolbenabschnitt herum gebildet.
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An den Kolbenabschnitt kann sich – hin zum Pumpenantriebsende orientiert – weiterhin ein Antriebsabschnitt des Kolbens anschließen, welcher z. B. als Eingriffselement, z. B. als Stößel, bereitgestellt ist, während der Kolbenabschnitt im Wesentlichen bereitgestellt ist, gegen das Förderfluid im Pumpenarbeitsraum zu wirken.
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Insbesondere um eine verbesserte Spülung des pumpenantriebsendseitigen Endes der Kolbenführung (im Kolbenführungskörper) zu erzielen, mithin einer Verlackung durch etwaig stehendes Förderfluid vorzubeugen, ist die Kolbenpumpe – insbesondere im Rahmen einer Zwangsführung von Förderfluidleckage – eingerichtet, pumpenarbeitsraumseitig (bzw. von Seiten des Pumpenarbeitsraums) in den Kolbenführungsspalt eingetretene Förderfluidleckage, insbesondere Kraftstoff, in das Innere des Kolbenabschnitts und darüber hin zu einem pumpenantriebsendseitigen Endabschnitt des Kolbenabschnitts zu verdrängen. Bevorzugt wird eine Ausgestaltung, bei welcher die Förderfluidleckage hierbei möglichst nahe an bzw. bis unmittelbar an das pumpenantriebsendseitige Ende des Kolbenabschnitts verdrängt bzw. geführt wird, insbesondere an einen dort angeordneten Auslass.
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Insoweit führt ein erster Abschnitt eines Förderfluidleckage-(Zwangsführungs-)Strömungswegs bei der Kolbenpumpe über das Innere des Kolbenabschnitts, insbesondere von einem pumpenarbeitsraumseitigen Einlass am Kolbenabschnitt (welcher insoweit bevorzugt mit dem Kolbenführungsspalt kommuniziert) zu einem pumpenantriebsendseitigen Auslass am Kolbenabschnitt (welcher bevorzugt ebenfalls mit dem Kolbenführungsspalt kommuniziert). Zur Bildung des ersten Abschnitts kann der Kolbenabschnitt wenigstens eine Innenbohrung aufweisen, d. h. den Einlass mit dem Auslass strömungsmäßig verbindend (um in den Kolbenabschnitt eingetretene Förderfluidleckage im Zuge der Verdrängung an den pumpenantriebsendseitigen Endabschnitt des Kolbenabschnitts zu führen).
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An der Kolbenpumpe ist der Strömungsweg zur Zwangsführung für die verdrängte Förderfluidleckage weiterhin so definiert, dass an dem pumpenantriebsendseitigen Endabschnitt des Kolbenabschnitts, insbesondere nach dem Auslass aus dem Kolbenabschnittsinneren, eine Strömungsumkehr erfolgt bzw. erzwungen wird und die (aus dem Auslass ausgetretene) Förderfluidleckage sodann (zurück) in Richtung des Pumpenarbeitsraums und hierbei hin zu einem Auslass aus dem Kolbenführungsspalt geführt wird. Mit anderen Worten führt ein zweiter Abschnitt des Förderfluidleckage-(Zwangsführungs-)Strömungswegs von dem pumpenantriebsendseitigen Auslass am Kolbenabschnitt in Richtung hin zu dem Pumpenarbeitsraum bis zu dem Auslass aus dem Kolbenführungsspalt. Bevorzugt führt dieser Strömungswegabschnitt – nach der Strömungsumkehr – über den Kolbenführungsspalt hin zu dem Auslass. Noch weiterhin bevorzugt steht der Auslass des Kolbenführungsspalts hierbei mit einem Saugraum der Hubkolbenpumpe in Strömungsverbindung, d. h. zur Ableitung der verdrängten Förderfluidleckage in den Saugraum.
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Mit dieser Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Förderfluidleckage-Zirkulation in der Hubkolbenpumpe erzwungen werden, welche die Ausbildung eines Spülstroms ermöglicht, welcher – nach Strömungsumkehr – den pumpenantriebsendseitigen Abschnitt der Kolbenführung zu spülen vermag, mithin einer Verlackung wirksam vorbeugt.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Kolbenpumpe gehen dahin, dass der Kolbenabschnitt, insbesondere in einem längsmittleren oder hin zum Pumpenarbeitsraum orientierten Bereich, eine erste (pumpenarbeitsraumseitige) Quernut aufweist, insbesondere eine Ringnut (auf seiner Mantelfläche), mittels welcher zu verdrängende Förderfluidleckage einlassseitig an die wenigstens eine Innenbohrung bzw. in das Innere des Kolbenabschnitts versorgt wird. Hierbei kann die Quernut vorteilhaft eine Sammlung der Förderfluidleckage allseitig um den Kolbenabschnitt bewirken, weiterhin auch einen Druckausgleich.
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Hierbei ist weiterhin vorgesehen, dass der Kolbenabschnitt, insbesondere an dem pumpenantriebsendseitigen Endabschnitt, eine zweite (pumpenantriebsendseitige) Quernut aufweist, insbesondere wiederum eine Ringnut (auf seiner Mantelfläche), mittels welcher aus der wenigstens einen Innenbohrung bzw. dem Kolbenabschnittsinneren austretende, verdrängte Förderfluidleckage auslassseitig in den Kolbenführungsspalt freigesetzt bzw. – hin zu dem Auslass aus dem Kolbenführungsspalt – weiterverdrängt wird. Durch Absonderung der Förderfluidleckage aus dem Kolbeninneren über die zweite Quernut kann eine gleichmäßige Verteilung derselben um den Kolbenabschnitt ermöglicht werden, mithin eine definierte Strömungsverteilung um den Kolbenabschnitt sowie damit einhergehend wiederum ein Druckausgleich.
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Gerade in Verbindung mit Ausgestaltungen, bei welchen der Kolbenabschnitt hierbei auch eine Material- bzw. Durchmesserreduzierung aufweist, z. B. eine Ringnut oder Ringausnehmung an der Mantelfläche, welche sich – mit Bezug auf eine untere Totpunktstellung des Kolbens – von dem pumpenantriebsendseitigen Auslass für die im Inneren des Kolbenabschnitts geführte Förderfluidleckage, insbesondere der zweiten Quernut, bis zu dem Auslass aus dem Kolbenführungsspalt erstreckt, insbesondere bis zu dem pumpenarbeitsraumseitigen Ende des Auslasses, kann der zweite Strömungswegabschnitt eine strömungshindernisarme Führung der zu verdrängenden Förderfluidleckage an den Auslass aus dem Kolbenführungsspalt ermöglichen, mithin eine gute Spülwirkung gewährleisten (die Materialreduzierung kann z. B. eine Rücknahme um 0,1 mm bei einem Kolbenabschnittsdurchmesser von z. B. 25 mm vorsehen, die Tiefe der jeweiligen Quernut z. B. 1 mm betragen). Allgemein wird hierbei bevorzugt, auch den Auslass aus dem Kolbenführungsspalt mittels einer Ringnut oder einer Ringausnehmung in der Wandung des Kolbenführungskörpers bzw. der Kolbenführung zu bilden, an welche z. B. eine Leitung zur Ableitung der Förderfluidleckage (an bevorzugt einen Saugraum) angebunden ist.
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Für die Bewirkung der Strömungsumkehr ist der Kolbenabschnitt am pumpenantriebsendseitigen Endabschnitt, insbesondere unmittelbar am Ende, bevorzugt gegen den Kolbenführungskörper gedichtet, bevorzugt also zwischen dem Auslass aus dem Inneren des Kolbenabschnitts und dem pumpenantriebsendseitigen Ende des Kolbenabschnitts. Eine solche Abdichtung, z. B. als Gleitdichtung realisiert, kann z. B. mittels eines Kolbenrings erfolgen, z. B. auch über eine enge Passung am Ende des Kolbenabschnitts, z. B. mit einem Spiel von etwa 10 μm.
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Um den über den zweiten Strömungswegabschnitt geführten Spülstrom verlässlich hin zu dem Auslass aus dem Kolbenführungsspalt zu führen, kann die Kolbenpumpe weiterhin so eingerichtet sein, dass der Kolbenabschnitt betriebsstellungsunabhängig zwischen dem pumpenarbeitsraumseitigen Einlass für die Förderfluidleckage in das Kolbeninnere, z. B. der ersten Quernut, und dem Auslass aus dem Kolbenführungsspalt gegen den Kolbenführungskörper gedichtet ist. Z. B. kann auch hierbei eine Gleitdichtung bzw. eine Abdichtung über ein enges Passspiel vorgesehen werden, z. B. wieder mit einem Spiel von etwa 10 μm.
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Bei einer Ausgestaltung insbesondere wie vor kann der Kolbenabschnitt mithin zwischen einem pumpenarbeitsraumseitigen Ende (Förderfluidleckage-Eintrittsende) und der ersten Quernut bzw. dem Einlass, zwischen der ersten Quernut bzw. dem Einlass und dem materialreduzierten Bereich sowie zwischen der zweiten Quernut bzw. dem Auslass (aus dem Kolbenabschnitt) und dem pumpenantriebsendseitigen Ende des Kolbenabschnitts je eine Führungsfläche aufweisen, welche gegen den Kolbenführungskörper wirkt. Die Führungsfläche zwischen der ersten Quernut bzw. dem Einlass und dem materialreduzierten Bereich verhindert hierbei auch eine Kurzschlussströmung von der ersten Quernut bzw. dem Einlass zum Auslass aus dem Kolbenführungsspalt, wobei diese Führungsfläche mit Bezug auf die UT-Stellung hierfür pumpenarbeitsraumnäher als der Auslass aus dem Kolbenführungsspalt angeordnet ist.
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Eine Innenbohrung im Kolbenabschnitt kann als Längsbohrung vorgesehen werden, an welche die erste und zweite Quernut je z. B. über wenigstens eine Quer- bzw. Stichbohrung angebunden ist. Alternativ und bevorzugt kann der Kolbenabschnitt wenigstens eine Schrägbohrung im Inneren aufweisen, mittels welcher die in das Innere verdrängte Förderfluidleckage von dem pumpenarbeitraumseitigen Einlass in den Kolbenabschnitt zu dem pumpenantriebsendseitigen Auslass aus dem Kolbenabschnitt verbringbar ist. Die Strömungsverbindung bzw. der erste Strömungswegabschnitt durch das Kolbenabschnittsinnere ist mittels einer solchen Schrägbohrung vorteilhaft unaufwändig herstellbar, da Stichbohrungen hierbei entbehrlich sind. Die Schrägbohrung kann sich insoweit unmittelbar von der ersten zur zweiten Quernut erstrecken. Bevorzugt wird hierbei eine Ausgestaltung mit zwei Schrägbohrungen, womit eine Querkraftfreiheit erzielbar ist.
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Mit der Erfindung wird auch ein Kraftstoffeinspritzsystem vorgeschlagen, welches wenigstens eine wie vorstehend erörterte Kolbenpumpe aufweist. Angemerkt sei noch, dass die Kolbenpumpe mit der Erfindung auch eine Radialkolbenpumpe oder eine Axialkolbenpumpe mit einer Mehrzahl von Kolben sein kann.
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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 verschiedener Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 exemplarisch und schematisch eine teilgeschnittene Ansicht einer Kolbenpumpe gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform der Erfindung, wobei die Kolbenpumpe in einer UT-Stellung des Kolbens dargestellt ist.
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2 exemplarisch und schematisch eine teilgeschnittene Ansicht einer Kolbenpumpe gemäß einer zweiten möglichen Ausführungsform der Erfindung, wobei die Kolbenpumpe ebenfalls in einer UT-Stellung des Kolbens veranschaulicht ist.
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In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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1 zeigt exemplarisch und schematisch eine als Hochdruck-Hubkolbenpumpe ausgebildete Kolbenpumpe 1, welche einen (Hub-)Kolben 3 aufweist, welcher zwischen einem Pumpenantriebsende 5 (nicht explizit veranschaulicht) und einem Pumpenarbeitsraum 7 axial hubverschieblich angeordnet ist. Mit Einnahme der gezeigten UT-Stellung (UT: unterer Totpunkt) saugt der Kolben 3 im Betriebsfall Förderfluid, insbesondere Kraftstoff, ausgehend von wenigstens einem Saugraum 9 in den Pumpenarbeitsraum 7, mit Einnahme der OT-Stellung (OT: oberer Totpunkt) kann das angesaugte Förderfluid mittels des Kolbens 3 druckbeaufschlagt und über eine Ventilvorrichtung 11 aus dem Pumpenarbeitsraum 7 ausgeschoben werden, z. B. an ein Einspritzventil oder an einen Sammeldruckspeicher (Rail) einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Ein pumpenarbeitsraumseitig angeordneter Steuerabschnitt 13 bzw. ein Steuerprofil des in der Kolbenpumpe 1 um die Langsachse rotierfähigen Kolbens 3, vorliegend z. B. mit einer ersten und einer zweiten Steuerkante, erlaubt auf an sich bekannte Weise die geeignete Einstellung der gewünschten Fördereigenschaften der Kolbenpumpe 1.
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Der Kolben 3 der Kolbenpumpe 1 weist – wie 1 veranschaulicht – einen Antriebsabschnitt 15 für das Zusammenwirken mit einer das Pumpenantriebsende 5 bildenden Pumpenantriebsbaugruppe auf, welche zum Beispiel mittels einer Rolle, einer Stößelfeder und einem Stößelbecher gebildet ist (nicht dargestellt). Der Antriebsabschnitt 15 erstreckt sich – in fester Verbindung mit diesem – von einem pumpenantriebsendseitigen Ende 17 eines Kolbenabschnitts 19 des Kolbens 3 (hin zum Pumpenantriebsende 5 weg) und ist z. B. als Stößel bereitgestellt.
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Der Kolbenabschnitt 19 des Kolbens 3 nunmehr erstreckt sich von einem pumpenarbeitsraumseitigen Kolbenende 21 hin zu dem pumpenantriebsendseitigen Ende 17 des Kolbenabschnitts 19, welches Ende 17 – dasselbe insoweit definierend – in der Unteren-Totpunkt-Stellung des Kolbens 3 benachbart zu einem pumpenantriebsendseitigen Ende 23 einer Kolbenführung 25 der Kolbenpumpe 1 angeordnet ist, d. h. aufgenommen in der Kolbenführung 25.
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Unabhängig von der Betriebsstellung des Kolbens 3 ist bei der aufgezeigten Kolbenpumpe 1 hierbei weiterhin ein Kolbenführungsspalt 27 um den im Wesentlichen zylindrischen (zylindrische Einhüllende) Kolbenabschnitt 19 gebildet, d. h. zwischen der Wandung einer (axial verlaufenden) Korrespondenzbohrung in einem Kolbenführungskörper 29, welche die Kolbenführung 25 bildet, sowie dem Kolbenabschnitt 19. Der Kolbenführungsspalt 27 erstreckt sich hierbei insbesondere als Ringspalt und weiterhin betriebsstellungsunabhängig insbesondere über die gesamte Länge des Kolbenabschnitts 19 (wobei die Weite des Kolbenführungsspalts 27 variiert).
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Die derart ausgestaltete Kolbenpumpe 1 ist weiterhin eingerichtet, pumpenarbeitsraumseitig, insbesondere nach Passieren des Steuerprofils bzw. Steuerabschnitts 13, in den Kolbenführungsspalt 27 eingetretene Förderfluidleckage, siehe Pfeil A, in das Innere des Kolbenabschnitts 19 und darüber hin zu einem pumpenantriebsendseitigen Endabschnitt 31 des Kolbenabschnitts 19 zu verdrängen, s. Pfeil B, insbesondere im Rahmen von Kolbenhüben hin zu OT. Angestrebt wird hierbei, die in das Kolbenabschnittsinnere verdrängte Förderfluidleckage möglichst nahe hin zu dem bzw. an das Ende 17 zu verbringen.
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Hierzu weist der Kolbenabschnitt 19 eine Innenbohrung 33 auf (punktiert dargestellt), zum Beispiel auch zwei oder mehr Innenbohrungen 33, welche sich bei dieser Ausgestaltung von dem pumpenarbeitsraumseitigen Ende 21 des Kolbenabschnitts 19 bis zu dem pumpenantriebsendseitigen Endabschnitt 31 des Kolbenabschnitts 19 erstreckt, wobei die Innenbohrung 33 an dem pumpenarbeitsraumseitigen Ende 21 mit einem Stopfenelement 35 verschlossen ist.
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Über eine erste Quernut 37 im Kolbenabschnitt 19, zum pumpenantriebsendseitigen Ende 39 des Steuerteils 13 in Richtung hin zum Pumpenantriebsende 5 axial versetzt angeordnet, kann die in den Kolbenführungspalt 27 eingetretene, in die Innenbohrung 33 zu verdrängende Förderfluidleckage gesammelt und einer Stichbohrung 41 zugeführt werden, welche sich zu diesem Zweck von der Quernut 37 in die Längs- bzw. Innenbohrung 33 erstreckt, d. h. einen Einlass 43 bildet.
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An einem Auslass 45 der Innenbohrung 33, das heißt am pumpenantriebsendseitigen Endabschnitt 31 des Kolbenabschnitts 19, kann die verdrängte Förderfluidleckage aus der Innenbohrung 33 sodann austreten. Der Auslass 45 ist ebenfalls mittels einer Quernut 47, das heißt einer zweiten Quernut 47 am Kolbenabschnitt 19, und einer Stichbohrung 49 realisiert, wobei die zweite Quernut 47 eine gleichmäßige Verteilung der ausgetretenen Förderfluidleckage um den Kolbenabschnitt 19 herum ermöglicht.
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Der derart gebildete erste Strömungswegabschnitt, s. a. Pfeile A, B, eines erfindungsgemäß vorgesehenen Zwangsführungsströmungswegs für die Förderfluidleckage wird stromabwärts durch einen zweiten Strömungswegabschnitt, s. Pfeil C, fortgesetzt, welcher nachfolgend näher erläutert wird.
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Zur weiteren (Zwangs-)Führung der verdrängten Förderfluidleckage – insbesondere mit dem Ziel der Spülung des pumpenantriebsendseitigen Endes der Kolbenführung 25 bzw. des Kolbenspalts 27 – erfolgt an dem erfindungsgemäß definierten Strömungsweg bzw. mit dem zweiten Strömungswegabschnitt an dem pumpenantriebsendseitigen Endabschnitt 31 des Kolbenabschnitts 19 zunächst eine Strömungsumkehr, das heißt die aus dem Auslass 45 aus dem Kolbenabschnitt 19 austretende Förderfluidleckage wird hierbei wieder (zurück) in Richtung des Pumpenarbeitsraumes 7 gezwungen, das heißt im Rahmen der Verdrängung derselben. Hierbei wird die Förderfluidleckage mittels des Strömungswegs bzw. des zweiten Abschnitts desselben auch hin zu einem Auslass 51 aus dem Kolbenführungsspalt 27 geführt, wobei der Auslass 51 bevorzugt mit einem Saugraum 9 bzw. der Niederdruckseite kommuniziert, i. e. über eine Strömungsverbindung bzw. Leitung 53.
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Mit dieser Ausgestaltung gelingt es vorteilhaft, einen Förderfluidleckage-Spülstrom auszubilden, welcher am pumpenantriebsendseitigen Endabschnitt der Kolbenführung 25 bzw. des Kolbenspalts 27 gegen Verlackung wirkt.
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Der zweite Strömungswegabschnitt führt hierbei – nach der Strömungsumkehr – ersichtlich über den Kolbenführungsspalt 27 hin zu dem Auslass 51 aus dem Kolbenführungsspalt 27, vergleiche Pfeil C.
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Zur Bewirkung der Strömungsumkehr ist der Kolbenabschnitt 19 am pumpenantriebsendseitigen Endabschnitt 31 hierbei gegen den Kolbenführungskörper 29 gedichtet, z. B. mittels eines Kolbenrings 55, weiterhin auch mit engem Radialspiel zum Kolbenführungskörper 29 bzw. der Kolbenführung 25 geführt, d. h. zur Führung mittels einer ersten Führungsfläche 57 und bevorzugt auch zur Bewirkung einer (Gleit-)Dichtung. Die Abdichtung erfolgt hierbei zwischen dem Auslass 45 und dem pumpenantriebsendseitigen Ende 17 des Kolbenabschnitts 19, so dass die auslassseitig aus dem Kolbenabschnittsinneren austretende, verdrängte Förderfluidleckage im Wesentlichen nur zurück in Richtung Pumpenarbeitsraum 7 abströmen kann, d. h. mithin in Richtung des Auslasses 51 aus dem Kolbenführungsspalt 27.
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Um einen möglichst wirksamen Spülstrom insbesondere hinreichender Volumenstromrate zwischen dem Auslass 45 aus dem Kolbenabschnittsinneren und dem Auslass 51 aus dem Kolbenführungsspalt 27 zu erzielen, weist der Kolbenabschnitt 19 weiterhin eine Materialreduzierung 59 auf, welche sich, mit Bezug auf die untere Totpunktstellung UT, von dem pumpenantriebsendseitigen Auslass 45, insbesondere der zweiten Quernut 47, bis zu dem Auslass 51 aus dem Kolbenführungsspalt 27 erstreckt. Die Materialreduzierung 59, z. B. von 0,1 mm Tiefe, ist hierbei als ringförmige Aussparung bzw. Ringnut um den Kolbenabschnitt 19 gebildet. Die Aussparung 59 weist hierbei eine axiale Länge auf, welche in der UT-Stellung über das pumpenarbeitsraumseitige Ende 61 des Auslasses 51 aus dem Kolbenführungsspalt 27 geringfügig hinausreicht, so dass der Auslass 51 betriebsstellungsunabhängig über die Aussparung 59 in seiner gesamten Axialerstreckung bzw. Höhe anströmbar ist. Der Auslass 51 ist hierbei bevorzugt ebenfalls als Ringnut gebildet, i. e. in der Wandung der Kolbenführung 25 bzw. des Kolbenführungskörpers 29.
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Wie 1 weiterhin veranschaulicht, ist die Kolbenpumpe 1 ferner so eingerichtet, dass zwischen dem Auslass 51 aus dem Kolbenspalt 27 und der ersten Quernut 37 betriebsstellungsunabhängig auch eine Abdichtung zwischen Kolbenabschnitt 19 und Kolbenführung 25 erfolgt, z. B. wiederum mittels einer engen Passung von etwa 10 μm, so dass hierbei auch eine zweite Dicht- und/oder Führungsfläche 63 am Kolbenabschnitt 19 bereitgestellt ist. Derart kann vermieden werden, dass es zu einem Auftreten von ungewollter Kurzschlussleckage kommt, d. h. einem Überströmen zwischen erster Quernut 37 und dem Auslass 51.
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Eine weitere, dritte Dicht- und/oder Führungsfläche 65 neben jener 57 am pumpenantriebsendseitigen Kolbenabschnittsende 31 und vorstehend erörterter zweiter Führungsfläche 63 kann am Kolbenabschnitt 19 weiterhin zwischen der ersten Quernut 37 und dem pumpenantriebsendseitigen Ende 39 des Steuerteils 13 gebildet sein. Über die drei derart gebildeten Führungsflächen 57, 63, 65 wird eine Strömungsführung in der beabsichtigten Weise nebst einer zuverlässigen Führung des Kolbenabschnitts 19 an der Kolbenführung 25 ermöglicht.
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2 zeigt eine weitere, bevorzugte Ausführungsform der Kolbenpumpe 1, bei welcher im Unterschied zu der Ausgestaltung nach 1 eine Innenbohrung 33 im Kolbenabschnitt 19 je als Schrägbohrung ausgeführt ist. Über die Schrägbohrungen 33 kann auch hierbei die pumpenarbeitsraumseitig in den Kolbenführungsspalt 27 eingetretene Förderfluidleckage in das Innere des Kolbenabschnitts 19 verdrängt und hin zu dem pumpenantriebsendseitigen Endabschnitt 31 des Kolbenabschnitts 19 verbracht werden.
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Bei der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich eine erste und eine zweite Schrägbohrung 33 je von einem Einlass 43 am Kolbenabschnitt 19 bzw. der ersten Quernut 37 hin zu einem Auslass 45 am pumpenantriebsendseitigen Endabschnitt 31 des Kolbenabschnitts bzw. der zweiten Quernut 47, wobei die Schrägbohrungen 33 auch unmittelbar in den jeweiligen Quernuten 37, 47 münden. Derart werden Stichbohrungen 41, 49 wie bei der Ausgestaltung nach 1 vorteilhaft entbehrlich. Die Schrägbohrungen 33 sind zur Wahrung einer Querkraftfreiheit hierbei symmetrisch ausgeführt bzw. angeordnet, z. B. in einer in der Draufschau kreuzenden Formation. Wie vor ist die erste Quernut 37 bzw. der Einlass 43 der Schrägbohrungen 33 hierbei zwischen der zweiten 63 und dritten 65 Führungsfläche angeordnet.
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Angemerkt sei noch, dass, obwohl nicht gezeigt, mit der Erfindung auch Ausgestaltungen der Kolbenpumpe 1 denkbar sind, welche nicht von Quernuten 37, 47 wie vorstehend erörtert Gebrauch machen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kolbenpumpe
- 3
- Kolben
- 5
- Pumpenantriebsteil
- 7
- Pumpenarbeitsraum
- 9
- Saugraum
- 11
- Ventilvorrichtung
- 13
- Steuerabschnitt
- 15
- Antriebsabschnitt
- 17
- pumpenantriebsendseitiges Ende des Kolbenabschnitts
- 19
- Kolbenabschnitt
- 21
- pumpenarbeitsraumseitiges Kolbenende
- 23
- pumpenantriebsendseitiges Ende Kolbenführung
- 25
- Kolbenführung
- 27
- Kolbenführungsspalt
- 29
- Kolbenführungskörper
- 31
- pumpenantriebsendseitiger Endabschnitt Kolbenabschnitt
- 33
- Innenbohrung
- 35
- Stopfenelement
- 37
- erste Quernut
- 39
- pumpenantriebsendseitiges Ende Steuerteil
- 41
- Stichbohrung
- 43
- Einlass
- 45
- Auslass
- 47
- zweite Quernut
- 49
- Stichbohrung
- 51
- Auslass Kolbenführungsspalt
- 53
- Leitung
- 55
- Kolbenring
- 57
- erste Führungsfläche
- 59
- Materialreduzierung
- 61
- pumpenarbeitsraumseitiges Ende Auslass
- 63
- zweite Führungsfläche
- 65
- dritte Führungsfläche
- Pfeil A
- eingetretene Förderfluidleckage
- Pfeil B
- im Inneren geführte Förderfluidleckage
- Pfeil C
- Strömungswegabschnitt hin zum Auslass aus dem Kolbenführungsspalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006016702 A1 [0002]
