DE102017010693A1 - Electromagnetically driven reciprocating pump - Google Patents
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Abstract
Aufgabe: Die maximale Arbeitsfrequenz und die Lebensdauer einer Hubkolbenpumpe sollen durch eine verbesserte Wärmeabfuhr aus der Magnetspule und aus den mit der Magnetspule in Berührung stehenden Bauteilen erhöht werden. Dabei ist die Magnetspule von einer Kunststoffumspritzung umgeben.Lösung: Auf der Oberfläche der Kunststoffumspritzung (4) ist mindestens ein Wärmeleitblech (5) angeordnet, das aus einem Metall mit besserer Wärmeleitfähigkeit als Eisen besteht.Anwendung der Hubkolbenpumpe: Fördern und / oder Dosieren von Flüssigkeiten, insbesondere von flüssigen Treibstoffen und Reagenzien in Fahrzeugen und fahrenden Arbeitsmaschinen.Task: The maximum operating frequency and life of a reciprocating pump should be increased by improved heat dissipation from the solenoid coil and from the components in contact with the solenoid coil. The magnetic coil is surrounded by a plastic extrusion coating. Solution: On the surface of the plastic extrusion coating (4) at least one heat conducting plate (5) is arranged, which consists of a metal with better thermal conductivity than iron. Application of the reciprocating pump: conveying and / or dosing of liquids , in particular of liquid fuels and reagents in vehicles and moving work machines.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenpumpe entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to an electromagnetically driven reciprocating pump according to the preamble of the first claim and a method for its production.
Stand der Technik:State of the art:
Hubkolbenpumpen mit einem Antrieb durch einen Elektromagneten sind bekannt, beispielsweise aus der Druckschrift
Der antreibende Elektromagnet hat einen geringen Wirkungsgrad und bei höheren Arbeitsfrequenzen erwärmt sich die Magnetspule des Elektromagneten nicht unerheblich, in der Folge werden die Arbeitsfrequenz und die Lebensdauer der Hubkolbenpumpe in manchen Anwendungen durch diese Erwärmung begrenzt.The driving electromagnet has a low efficiency and at higher operating frequencies, the solenoid of the electromagnet heats up significantly, as a result, the operating frequency and the life of the reciprocating pump are limited in some applications by this heating.
Aufgabe:Task:
Die maximale Arbeitsfrequenz und die Lebensdauer einer Hubkolbenpumpe sollen durch eine verbesserte Wärmeabfuhr aus der Magnetspule und aus den mit der Magnetspule in Berührung stehenden Bauteilen erhöht werden. Es soll auch ein Verfahren zur kostengünstigen Herstellung einer Hubkolbenpumpe mit verbesserter Wärmeabfuhr beschrieben werden.The maximum operating frequency and the life of a reciprocating pump to be increased by an improved heat dissipation from the solenoid and from the contacting with the solenoid components. It should also be described a method for the cost-effective production of a reciprocating pump with improved heat dissipation.
Lösung:Solution:
Die auf die Vorrichtung gerichteten Aufgaben werden durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 angegeben, der unabhängige Anspruch 12 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The objects directed to the device are achieved by the features of the first claim, advantageous developments are specified in the
Die erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe enthält mindestens eine Magnetspule, einen Magnetpol, ein Magnetjoch, ein Eisenrückschlussmittel und eine Kunststoffumspritzung. Daneben enthält sie einen Magnetanker und einen Pumpapparat, der mit dem Anker verbunden ist.The reciprocating piston pump according to the invention comprises at least one magnetic coil, a magnetic pole, a magnetic yoke, an iron yoke and a plastic extrusion. In addition, it contains a magnet armature and a pumping apparatus, which is connected to the anchor.
Auf der Oberfläche der Kunststoffumspritzung ist mindestens ein Wärmeleitblech angeordnet, das aus einem Metall mit höherer Wärmeleitfähigkeit als Eisen besteht.At least one Wärmeleitblech is arranged on the surface of the plastic extrusion, which consists of a metal with a higher thermal conductivity than iron.
Vorzugsweise steht das mindestens eine Wärmeleitblech in wärmeleitender Verbindung mit mindestens einer Befestigungsvorrichtung und / oder einem die Hubkolbenpumpe tragenden Bauteil einer anderen Vorrichtung, beispielsweise einem Fahrzeugbauteil.Preferably, the at least one heat conducting plate is in heat-conducting connection with at least one fastening device and / or a component carrying the reciprocating pump of another device, for example a vehicle component.
Für das Wärmeleitblech eignen sich als Materialien insbesondere Aluminium, Kupfer und Kupferlegierungen wegen ihrer guten Wärmeleiteigenschaften.For the heat conducting sheet are suitable as materials, in particular aluminum, copper and copper alloys because of their good thermal conductivity.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Wärmeleitblech auf einem solchen Teil der Oberfläche der Kunststoffumspritzung angeordnet, unter dem die Dicke der Kunststoffumspritzung über der Magnetspule am kleinsten ist, damit der Wärmeübergang durch den Kunststoff nur wenig behindert wird. Dabei kann die Dicke der Kunststoffumspritzung auch in einem Teilbereich der Oberfläche des Wärmeleitblechs zu Null werden.Preferably, the at least one heat conduction plate is arranged on such a part of the surface of the plastic extrusion, below which the thickness of the plastic extrusion over the magnet coil is the smallest, so that the heat transfer through the plastic is only slightly hindered. In this case, the thickness of the plastic extrusion coating can also be zero in a partial region of the surface of the heat conducting sheet.
In einer ersten vorteilhaften Ausführung ist das Eisenrückschlussmittel mindestens teilweise durch eine Vielzahl von Eisenpartikeln ausgebildet, die mit dem Kunststoff der Kunststoffumspritzung vermischt sind. Die Größe und die Anzahl der Eisenpartikel sind dabei durch den Prozess der Vermischung mit dem Kunststoff und durch die Bedingungen der Magnetflussleitung bestimmt.In a first advantageous embodiment, the iron return means is at least partially formed by a plurality of iron particles, which are mixed with the plastic of the plastic extrusion. The size and the number of iron particles are determined by the process of mixing with the plastic and by the conditions of the magnetic flux line.
In einer zweiten Ausführung ist das Eisenrückschlussmittel als eiserner Bügel ausgebildet und mindestens ein Wärmeleitblech ist so angeordnet, dass es mindestens einen Teil des Bügels berührt oder einen besonders geringen Abstand zu dem betreffenden Teil des Bügels aufweist, wobei der Zwischenraum zwischen dem Bügel und dem Wärmeleitblech mit Material der Kunststoffumspritzung ausgefüllt ist.In a second embodiment, the iron return means is formed as an iron bracket and at least one Wärmeleitblech is arranged so that it touches at least a portion of the bracket or has a particularly small distance from the relevant part of the bracket, wherein the space between the bracket and the Wärmeleitblech with Material of the plastic extrusion is filled.
Als besonders gering ist vorzugsweise ein Abstand anzusehen, der kleiner ist als die zehnfache Dicke des Wärmeleitblechs, weiter vorzugsweise kleiner als die dreifache Dicke des Wärmeleitblechs, noch weiter vorzugsweise kleiner als die Dicke des Wärmeleitblechs.As a particularly low is preferably to consider a distance which is smaller than ten times the thickness of the Wärmeleitblechs, more preferably smaller than three times the thickness of the Wärmeleitblechs, even more preferably smaller than the thickness of the Wärmeleitblechs.
Luftgefüllte Hohlräume sind in dieser Zone des Wärmeübergangs nachteilig, das Kunststoffmaterial leitet die Wärme besser als Luft.Air-filled cavities are disadvantageous in this zone of heat transfer, the plastic material conducts the heat better than air.
Eine andere Verbesserung des Wärmeübergangs wird erreicht, wenn das mindestens eine Wärmeleitblech so angeordnet ist, dass es einen Teil des Magnetpols berührt oder einen besonders geringen Abstand zu dem Magnetpol aufweist, wobei wieder der zu dem Abstand gehörige Zwischenraum mit Material der Kunststoffumspritzung ausgefüllt ist.Another improvement of the heat transfer is achieved if the at least one heat conduction plate is arranged so that it touches a part of the magnetic pole or has a particularly small distance to the magnetic pole, wherein again the space associated with the distance is filled with material of the plastic extrusion.
Auch hier ist vorzugsweise ein Abstand als besonders gering anzusehen, der kleiner ist als die zehnfache Dicke des Wärmeleitblechs, weiter vorzugsweise kleiner als die dreifache Dicke des Wärmeleitblechs, noch weiter vorzugsweise kleiner als die Dicke des Wärmeleitblechs.Again, preferably a distance is to be regarded as particularly low, which is smaller than ten times the thickness of the Wärmeleitblechs, on preferably smaller than three times the thickness of the heat conducting sheet, still more preferably smaller than the thickness of the heat conducting sheet.
Eine ähnliche Verbesserung des Wärmeübergangs wird erreicht, wenn das mindestens eine Wärmeleitblech so angeordnet, dass es einen Teil des Magnetjochs berührt oder einen besonders geringen Abstand zu dem Magnetjoch aufweist, wobei wieder der Abstand mit Material der Kunststoffumspritzung ausgefüllt ist.A similar improvement of the heat transfer is achieved if the at least one heat conduction plate arranged so that it touches a part of the magnetic yoke or has a particularly small distance from the magnetic yoke, wherein again the distance is filled with material of the plastic encapsulation.
Auch hier ist vorzugsweise ein Abstand als besonders gering anzusehen, der kleiner ist als die zehnfache Dicke des Wärmeleitblechs, weiter vorzugsweise kleiner als die dreifache Dicke des Wärmeleitblechs, noch weiter vorzugsweise kleiner als die Dicke des Wärmeleitblechs.Again, preferably a distance is to be regarded as particularly low, which is smaller than ten times the thickness of the Wärmeleitblechs, more preferably smaller than three times the thickness of the Wärmeleitblechs, even more preferably smaller than the thickness of the Wärmeleitblechs.
Wenn das mindestens eine Wärmeleitblech den Magnetpol und das Magnetjoch berührt, kann es auch dazu eingesetzt werden, den Magnetfluss der Magnetspule zu verstärken, und dabei die Wirkung des Eisenrückschlusses zu verbessern oder gar zu ersetzen. Dazu muss das Material des Wärmeleitblechs sowohl gute Wärmeleiteigenschaften aufweisen, nämliche bessere als Eisen, als auch wegen seiner guten magnetischen Leitfähigkeit zur Durchleitung des Magnetflusses geeignet sein, wobei die magnetische Leitfähigkeit erheblich höher sein soll als die von Kupfer.When the at least one heat conducting plate contacts the magnetic pole and the magnetic yoke, it can also be used to increase the magnetic flux of the magnetic coil, thereby improving or even replacing the effect of the iron yoke. For this purpose, the material of the Wärmeleitblechs must have both good heat conduction properties, nämliche better than iron, as well as suitable for its good magnetic conductivity for the passage of the magnetic flux, the magnetic conductivity should be considerably higher than that of copper.
Eine solche Kombination von Eigenschaften haben beispielsweise einige Kupferlegierungen mit vorgegebenem nicht unerheblichem Nickel- und / oder Eisengehalt, oder Kupferlegierungen mit Aluminium- und Eisengehalt. Als nicht unerheblich sind Legierungsgehalte von mehr als 5% anzusehen.Such a combination of properties, for example, have some copper alloys with a given not insignificant nickel and / or iron content, or copper alloys with aluminum and iron content. Not insignificant are alloy contents of more than 5%.
Vorteilhafterweise weist mindestens ein Wärmeleitblech auf der von der Hubkolbenpumpe abgewandten Seite Nuten, Noppen oder Vertiefungen auf. Solche Formelemente weisen charakteristische Maße auf, die größer sind als ein Zehntel der Dicke des Wärmeleitblechs. Die Formelemente vergrößern die für die Ableitung der Wärme wirksame Oberfläche.Advantageously, at least one heat-conducting on the side remote from the reciprocating pump side grooves, nubs or depressions. Such mold elements have characteristic dimensions that are greater than one-tenth of the thickness of the Wärmeleitblechs. The mold elements increase the effective surface for the dissipation of heat.
Ebenfalls vorteilhafterweise weist mindestens ein Wärmeleitblech auf der der Hubkolbenpumpe zugewandten Seite Nuten, Noppen oder Vertiefungen auf. Auch diese Formelemente weisen charakteristische Maße auf, die größer sind als ein Zehntel der Dicke des Wärmeleitblechs. Diese Formelemente vergrößern die wirksame Oberfläche für den Wärmeübergang zum Wärmeleitblech und verbessern die mechanische Verbindung des Wärmeleitblechs zur Kunststoffumspritzung.Also advantageously, at least one heat-conducting on the side facing the reciprocating pump side grooves, nubs or depressions. These form elements have characteristic dimensions which are greater than one-tenth of the thickness of the Wärmeleitblechs. These form elements increase the effective surface area for the heat transfer to the heat conduction plate and improve the mechanical connection of the Wärmeleitblechs for Kunststoffumspritzung.
Auch vorteilhafterweise ist mindestens ein Wärmeleitblech gelocht ausgeführt, um es besser in der Kunststoffumspritzung zu verankern. Dabei ist der Lochdurchmesser größer als die Dicke des Wärmeleitblechs und kleiner als die Hälfte der Länge des Wärmeleitblechs.Also advantageously, at least one heat conduction sheet is perforated to anchor it better in the plastic extrusion. In this case, the hole diameter is greater than the thickness of the Wärmeleitblechs and smaller than half the length of the Wärmeleitblechs.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Hubkolbenpumpe wird bei der Herstellung der Kunststoffumspritzung mindestens ein Wärmeleitblech als Einlegeteil in die Spritzform eingelegt und durch das Umspritzen fest mit der Hubkolbenpumpe verbunden.To produce the reciprocating pump according to the invention, at least one heat-conducting sheet is inserted as an insert into the injection mold during production of the plastic extrusion coating and fixedly connected to the reciprocating pump by injection-molding.
Anwendung:Application:
Hubkolbenpumpe der beschriebenen Art werden zum Fördern und / oder Dosieren von Flüssigkeiten, insbesondere von flüssigen Treibstoffen und Reagenzien in Fahrzeugen und fahrenden Arbeitsmaschinen eingesetzt.Reciprocating pump of the type described are used for conveying and / or dosing of liquids, in particular of liquid fuels and reagents in vehicles and moving machines.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung anhand der Figuren.Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description with reference to FIGS.
Bilder und beispielhafte Ausführungen:
-
1 : Schnittdarstellung der ersten Ausführung -
2 : Seitenansicht der ersten Ausführung -
3 : Schnittdarstellung der zweiten Ausführung (Schnitt A-A) -
4 : Seitenansicht der zweiten Ausführung mit Angabe der Schnittebene -
5 : Schnittdarstellung der dritten Ausführung
-
1 : Sectional view of the first embodiment -
2 : Side view of the first version -
3 : Sectional view of the second embodiment (section AA) -
4 : Side view of the second version with details of the cutting plane -
5 : Sectional view of the third embodiment
Auf der Oberfläche der Kunststoffumspritzung (
In dieser zweiten Ausführung berühren die Wärmeleitbleche (
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1.1.
- Hubkolbenpumpereciprocating pump
- 2.Second
- Magnetspulesolenoid
- 3.Third
- EisenrückschlussIron yoke
- 4.4th
- Kunststoffumspritzungplastic extrusion
- 5.5th
- Wärmeleitblechheat conducting
- 6.6th
- Befestigungsvorrichtungfastening device
- 7.7th
- Tragendes BauteilCarrying component
- 11.11th
- Magnetpolmagnetic pole
- 12.12th
- Magnetjochyoke
- 13.13th
- Bügelhanger
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4328621 A1 [0002]DE 4328621 A1 [0002]
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DE102017010693.2A DE102017010693A1 (en) | 2017-11-18 | 2017-11-18 | Electromagnetically driven reciprocating pump |
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ID=66336100
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