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Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe mit einem äußeren Pumpenraum, in den zumindest eine Saugleitung mündet, wobei in dem äußeren Pumpenraum ein innerer Pumpenraum mit einem darin beweglichen Kolben angeordnet ist, wobei der innere Pumpenraum zumindest einen Einlass und zumindest einen Auslass mit einem Auslassventil aufweist.
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Derartige Kolbenpumpen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Solche Pumpen werden in Dosiersystemen beispielsweise bei Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion (englisch: selective catalyic reduction, abgekürzt: SCR), sogenannten SCR-Katalysatoren eingesetzt. Solche Katalysatoren werden eingesetzt, um die Stickoxydemission von Fahrzeugmotoren, Feuerungsanlagen, Müllverbrennungsanlagen, Industrieanlagen und dergleichen zu vermindern. Hierzu wird ein Reduktionsmittel in das Abgassystem eingedüst. Als Reduktionsmittel dient Ammoniak oder eine Ammoniaklösung oder ein anderes Reduktionsmittel. Da das Mitführen von Ammoniak in Fahrzeugen sicherheitskritisch ist, wird Harnstoff in wässriger Lösung mit üblicherweise 32,5 % Harnstoffanteil insbesondere gemäß DIN 70070 eingesetzt. Im Abgas zersetzt sich der Harnstoff bei Temperaturen oberhalb von 150° Celsius in gasförmiges Ammoniak und CO2. Parameter für die Zersetzung des Harnstoffes sind im Wesentlichen Zeit (Verdampfungs- und Reaktionszeit), Temperatur und Tröpfchengröße der eingedüsten Harnstofflösung. In diesen SCR-Katalysatoren wird durch selektive katalytische Reduktion der Ausstoß von Stickoxyden um etwa 90% reduziert.
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Von dem Stand der Technik ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art zu verbessern und insbesondere derart weiterzubilden, dass das Förderverhalten optimiert und die Lieferrate erhöht werden. Mit der Lieferrate ist die maximal mögliche Fördermenge pro Zeit gemeint.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kolbenpumpe gemäß Anspruch 1 und ein Reduktionsmitteldosiersystem gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Besonders vorteilhaft bei einer Kolbenpumpe mit einem äußeren Pumpenraum, in den zumindest eine Saugleitung mündet, wobei in dem äußeren Pumpenraum ein innerer Pumpenraum mit einem darin beweglichen Kolben angeordnet ist, wobei der innere Pumpenraum zumindest einen Einlass und zumindest einen Auslass mit einem Auslassventil aufweist, ist es, dass die Saugleitung und/oder der äußere Pumpenraum zumindest eine Membran zum Ausgleich von Druckschwankungen aufweist.
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Besonders vorteilhaft ist dabei, dass Druckschwankungen im Pumpenbetrieb reduziert werden, um den Förderprozess und den Ansaugprozess zu optimieren.
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Mit dem Begriff Membran ist ein Bauteil gemeint, das infolge einer Druckerhöhung aus einer Ruhelage in eine ausgelenkte Lage gebracht werden kann, wodurch ein Ausgleichsraum entsteht, der den erhöhten Druck bzw. ein Medium speichern kann. Bei Drucksenkung wird der gespeicherte Druck bzw. das innerhalb des Ausgleichsraums gespeicherte Medium durch die Membran wieder abgegeben, wobei die Membran wieder in ihre Ruhelage zurückkehrt.
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Erfindungsgemäß weist somit die Saugleitung und/oder der äußere Pumpenraum zumindest eine Membran in einer Außenwandung zur Umgebung hin auf, mittels derer ein Ausgleichsraum zum Ausgleich von Druckschwankungen geschaffen wird.
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Mit dem Begriff Kolbenpumpe ist dabei eine Pumpe mit einem Gehäuse, insbesondere in Form eines Zylinders, und einem beweglichen Kolben gemeint. Mit dem Begriff Kolbenpumpe ist eine Hubkolbenpumpe aber auch eine Kolbenmembranpumpe umfasst.
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Mit dem äußeren Pumpenraum ist der Raum definiert, der vom Gehäuse der Pumpe begrenzt wird. Mit dem inneren Pumpenraum ist der Raum definiert, in dem die Bewegung des Kolbens und ggf. eines mit dem Kolben zusammenwirkenden Ankers stattfindet.
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Mit dem Begriff Verdrängerraum ist der Raum des inneren Pumpenraums definiert, in dem das zu fördernde Fluid vom Kolben vor dem Auslass verdrängt wird. Mit dem Begriff Einlass ist dabei der Übergang vom äußeren Pumpenraum zum inneren Pumpenraum insbesondere zum Verdrängerraum definiert. Mit dem Begriff Hubvolumen ist das Volumen definiert, das aus dem inneren Pumpenraum insbesondere aus dem Verdrängerraum über den Auslass gefördert wird. Mit dem Begriff Förderdruck ist ein Druck im inneren Pumpenraum insbesondere im Verdrängerraum gemeint, bei welchem der Auslass geöffnet wird und somit die Förderung erfolgt. Mit dem Begriff Saugleitung ist eine Leitung gemeint, über die das zu fördernde Fluid in den äußeren Pumpenraum gelangt.
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Bei einer Ausführung der Kolbenpumpe als Kolbenmembranpumpe ist erfindungsgemäß nicht die Membran gemeint, die zur unmittelbaren Förderung des Fluids vorgesehen ist, sondern eine zusätzliche Membran, mittels derer insbesondere ein Ausgleich von Druckschwankungen gewährleistet werden kann.
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Die Hubbewegung des Kolbens kann dabei mittels einer Bestromung einer Spule erfolgen, die in der Umgebung eines mit dem Kolben zusammenwirkenden Magnetankers angeordnet ist. Dabei kann der Magnetanker sowohl direkt am Kolben oder in eigenen Führungsbuchsen geführt sein. Durch den elektromagnetischen Fluss in der Spule kann dabei der Magnetanker und damit auch der Kolben zu einer Hubbewegung veranlasst werden. Insbesondere kann dabei der Kolben mittels einer Feder vorgespannt sein, sodass die Gegenbewegung des Kolbens mittels eines Ausschaltens der Bestromung und mittels der durch die Feder verursachten Federkraft veranlasst werden kann.
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Ein sich wiederholender Dosierzyklus einer Kolbenpumpe besteht aus vier Schritten, Im ersten Schritt bei der Bewegung des Kolbens vom unteren Totpunkt, bei dem der maximale Verdrängerraum bereitgestellt wird, zum oberen Totpunkt, bei dem der Kolben auf Anschlag gefahren ist, und bevor der Einlass geschlossen wird, wird ein Teil des Fluids aus dem Verdrängerraum zurück in den äußeren Pumpenraum und/oder in die Saugleitung bewegt. Sobald der Einlass schließt, baut sich ein Druck in dem Verdrängerraum auf und bei Erreichen des Förderdrucks beginnt der zweite Schritt, nämlich der Förderhub. Hierbei öffnet das Auslassventil und das Hubvolumen des Fluids wird über den Auslass gefördert. Gleichzeitig wird aus der Saugleitung neues Fluid angesaugt, da dem äußeren Pumpenraum das Hubvolumen entzogen wird. Am Ende des Förderhubs ist der Kolben am oberen Totpunkt angelangt, wonach das Auslassventil schließt.
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Bei der umgekehrten Bewegung des Kolbens vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt wird im dritten Schritt eine Unterdruckblase in den Verdrängerraum gezogen. Vor dem öffnen des Einlasses muss das durch die gegensätzliche Bewegung des Kolbens verdrängte Fluid bedingt durch das eindringende Kolbenvolumen aus dem äußeren Pumpenraum zurück in die Saugleitung fließen. Sobald der Einlass geöffnet wird, beginnt der vierte Schritt, nämlich der Saughub. Hierbei wird das Fluid aus dem äußeren Pumpenraum in den Verdrängerraum gesaugt. Der vierte Schritt endet, sobald der Kolben am unteren Totpunkt ankommt.
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Bei der Anordnung einer Membran an der Saugleitung und/oder an dem äußeren Pumpenraum wird im ersten Schritt vor dem Förderhub das Fluid, das während des ersten Schritts aus dem Verdrängerraum in den äußeren Pumpenraum bzw. in die Saugleitung zurückgedrückt wird, zumindest teilweise mittels der Membran gespeichert, sodass die Bewegung des Fluids sowie der Fluiddruck im äußeren Pumpenraum und/oder in der Saugleitung reduziert wird. Während der gegensätzlichen Bewegung des Kolbens im dritten Schritt, bevor der Einlass öffnet, kann das zurückgedrängte Fluid zumindest teilweise von der Membran aufgenommen werden, sodass wiederum die Bewegung des Fluids sowie der Fluiddruck im äußeren Pumpenraum und/oder in der Saugleitung reduziert wird. Das mittels der Membran gespeicherte Fluid kann während des Saughubs im vierten Schritt zumindest teilweise aus der Membran in den äußeren Pumpenraum und in den Verdrängerraum gezogen werden, sodass ebenfalls die Bewegung des Fluids im äußeren Pumpenraum und/oder in der Saugleitung und auch der Fluiddruck reduziert werden. Somit werden sowohl die Gasblasenbildung reduziert, als auch der Förder- und Saugprozess gleichmäßiger, sodass die Druckspitzen reduziert und die Dosiergenauigkeit optimiert werden.
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Insbesondere kann dabei die Membran derart ausgebildet sein, dass sie genügend Fluid für einen einzelnen Saughub bzw. für die Unterdruckblase, insbesondere in ihrem Ausgleichsraum speichern kann. Insbesondere kann die Membran derart ausgebildet sein, dass sie das Hubvolumen der Pumpe speichern kann.
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Vorzugsweise ist der Einlass durch zumindest eine Steuerbohrung gebildet. Hierdurch wird ein besonders zuverlässiges öffnen und Schließen des Einlasses sowie eine konstruktiv günstige Ausführungsform des Einlasses gewährleistet. Alternativ kann der Einlass auch ein Einlassventil, insbesondere ein Schirmventil oder ein Kugelventil oder ein elektronisches oder elektromagnetisches Ventil, aufweisen.
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Bevorzugt ist über dem Umfang des äußeren Pumpenraumes eine Mehrzahl von Membranen in insbesondere gleichen Winkelabständen angeordnet. Dabei können jeweils mehrere, insbesondere drei, insbesondere tellerförmige Membranen über den Umfangsverlauf des äußeren Pumpenraumes angeordnet sein. Insbesondere können mehrere Membranen über den Umfangsverlauf des äußeren Pumpenraumes äquidistant angeordnet sein. Insbesondere können dabei drei Membranen über den Umfangsverlauf des äußeren Pumpenraumes im Abstand von jeweils 120° angeordnet sein. Durch eine Mehrzahl von Membranen kann mehr Fluid gespeichert werden. Bei mehreren über den Umfangsverlauf in gleichen Winkelabständen angeordneten Membranen wird das gespeicherte Fluid gleichmäßig über den Umfang des äußeren Pumpenraums verteilt, sodass die Bewegung des Fluids in die bzw. aus den Ausgleichsräumen der Membranen erleichtert wird.
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Vorzugsweise ist dem Auslass zumindest eine Förderleitung nachgeschaltet, wobei die Förderleitung zumindest eine Membran zum Ausgleich von Druckschwankungen aufweist. Dadurch wird das Fluid während des Förderhubs gegen die Membran gefördert, sodass die Förderung gleichmäßiger erfolgt, da die Membran die Druckschwankungen bzw. die Druckspitzen abfangen kann. Das Fluid wird somit unter reduziertem Widerstand gefördert, sodass der Förderhub nicht bedingt durch Druckspitzen unkontrolliert verzögert wird. Auf diese Weise wird die Fördermenge gleichmäßig über den Förderhub verteilt. Dadurch kann die Dosiergenauigkeit und/oder die Lieferrate gesteigert werden. Ferner wird dadurch ermöglicht, dass ein fehlerfreier Betrieb auch bei hoher Dosierfrequenz realisiert werden kann. Dabei kann die Membran insbesondere in einer Montageplatte einliegen, auf welcher die Pumpe bzw. die Förderleitung angeflanscht wird. Insbesondere kann die Membran in der Förderleitung semipermeabel ausgebildet sein, sodass sie insbesondere im Fluid befindliches Gas an die Umgebung abgeben kann, während sie das Fluid nicht im Prozess zurückhält. Dadurch kann die Dosiergenauigkeit und/oder die Lieferrate weiter gesteigert werden.
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Vorzugsweise ist dem Auslass zumindest eine Förderleitung nachgeschaltet, wobei in der Förderleitung zumindest eine Drosselstelle angeordnet ist. Hierdurch können Druckwellen abgefangen werden, sodass eine gleichmäßigere Förderung gewährleistet wird. Insbesondere kann an der Förderleitung eine Dosierleitung angeschlossen sein, die das Fluid zu einer Eindosierstelle führt, wobei die Drosselstelle zwischen der Förderleitung und der Dosierleitung angeordnet werden kann.
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Bevorzugt ist/sind die Membran/en nach dem Auslass vorgespannt, insbesondere mittels einer Feder. Bei Anordnung mehrerer Membranen kann eine Membran jeweils mittels einer Feder vorgespannt sein. Alternativ oder kumulativ kann die Membran mittels Druckluft vorgespannt werden, die mittels einer Druckluftversorgung bereitgestellt werden kann.
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Vorzugsweise ist/sind die Membran/en gegen die Umgebung semipermeabel abdichtend. Dadurch wird ermöglicht, dass innerhalb des Fluids befindliches Gas durch die Membran/en an die Umgebung gelangt, während das Fluid selbst gespeichert wird. Hierdurch kann die Gasblasenbildung weiter reduziert werden, wodurch die Dosiergenauigkeit und/oder die Lieferrate weiter gesteigert werden können. Insbesondere kann dabei der mittels der Membran/en gebildete Ausgleichsraum gegen die Umgebung semipermeabel abgedichtet sein.
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Insbesondere kann die Membran radial abgedichtet sein. Mittels einer derartigen Abdichtung werden mögliche Toleranzketten in der Abdichtung reduziert. Insbesondere kann die Membran kreisrund oder oval ausgebildet sein. Dabei sind auch Zwischenformen möglich. Die verschiedenen Formen ermöglichen es, die Membran an die Ansprüche bzw. den Einbauort anzupassen.
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Vorzugsweise ist das Auslassventil als Kugelventil mit einer Ventilkugel ausgebildet. Insbesondere kann die Ventilkugel dabei eine geringe Trägheit und/oder Dichte, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Ventilkugeln aus Metall, aufweisen. Insbesondere kann die Ventilkugel eine Dichte kleiner oder gleich 3 g/cm3, insbesondere kleiner oder gleich 2 g/cm3, insbesondere kleiner oder gleich 1 g/cm3 aufweisen. Durch ein derartiges Kugelventil mit einer Ventilkugel wird gewährleistet, dass das Auslassventil auch nah am Förderdruck noch sicher abdichtet, sodass kein Fluid unterhalb des Förderdrucks über den Auslass gefördert wird. Mit dem Förderdruck ist dabei der Druck gemeint, bei dem der Förderhub beginnt. Ferner schließt ein derartiges Ventil nach dem Förderhub schnell, sodass kein Fluid über den Auslass zurück in den inneren Pumpenraum insbesondere in den Verdrängerraum fließt. Somit wird die Dosiergenauigkeit erhöht.
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Bevorzugt ist das Auslassventil als Kugelventil mit einer Ventilkugel ausgebildet, wobei die Ventilkugel eine elastische Oberfläche, insbesondere aus einem Kunststoff insbesondere aus einem Elastomer, aufweist oder wobei die Ventilkugel vollständig aus einem Elastomer gebildet ist. Für den Begriff elastisch könnten die Begriffe flexibel oder weich synonym verwendet werden. Durch eine elastische Oberfläche kann die Ventilkugel den Auslass besonders zuverlässig abdichten, indem sie sich der Form des Ventilsitzes anpasst. Als Ventilsitz wird dabei der Ort der Pumpe bezeichnet, mit dem die Ventilkugel in Kontakt kommt, wenn der Auslass durch die Ventilkugel verschlossen wird. Insbesondere kann es sich bei einer derartigen Ventilkugel um eine Metallkugel mit einer insbesondere umspritzten und/oder vulkanisierten Kunststoffummantelung oder um eine gänzlich aus Kunststoff gebildete Kugel handeln.
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Vorzugsweise ist das Auslassventil als Kugelventil mit einer Ventilkugel und einem Ventilsitz ausgebildet ist, wobei die Ventilkugel eine elastische Oberfläche aufweist und wobei der Ventilsitz durch einen gegenüber der elastischen Oberfläche der Ventilkugel weniger elastischen Werkstoff, insbesondere metallischen und/oder keramischen Werkstoff, gebildet ist. Als Ventilsitz wird dabei der Ort der Pumpe bezeichnet, mit dem die Ventilkugel in Kontakt kommt, wenn der Auslass durch die Ventilkugel verschlossen wird. Auf diese Weise wird eine weiche Ventilkugel auf hartem Ventilsitz umgesetzt, sodass sowohl ein schnelles Öffnen bzw. Schließen des Auslasses als auch eine sichere Dichtheit des Auslasses gewährleistet wird. Insbesondere ist dabei zumindest die Oberfläche des Ventilsitzes hart ausgebildet. Insbesondere kann dabei der Ventilsitz aus Metall und/oder einer Metalllegierung und/oder einem Keramikwerkstoff bestehen.
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Bevorzugt ist das Auslassventil als Kugelventil mit einer Ventilkugel ausgebildet, wobei die Ventilkugel mittels einer Feder vorgespannt ist. Dadurch kann der Druck, bei dem der Auslass öffnet, entsprechend den Anforderungen variiert werden. Ferner wird dadurch das Schließen des Auslassventils verbessert. Insbesondere kann die Ventilkugel mittelbar über einen Federteller von der Feder vorgespannt sein.
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Bevorzugt ist eine derartige Kolbenpumpe als Fördereinheit in ein Reduktionsmitteldosiersystem zur Einspritzung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors zur selektiven katalytischen Reduktion integriert. Insbesondere können mehrere derartige Kolbenpumpen integriert sein, die insbesondere parallel geschaltet sind.
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Vorzugsweise wird bei einem derartigen Reduktionsmitteldosiersystem mittels der Kolbenpumpe ein Fluid aus einem Tank über zumindest eine am Einlass der Kolbenpumpe angeschlossene Saugleitung angesaugt und über zumindest eine am Auslass der Kolbepumpe angeschlossene Förderleitung zu zumindest einer Düse gefördert werden.
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Insbesondere kann das Fluid, insbesondere ein Reduktionsmittel, über zumindest eine Düse, insbesondere eine außenmischende Zweistoffdüse, in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors eingeleitet werden. Das Dosiersystem kann somit zumindest eine Düse, insbesondere eine außenmischende Zweistoffdüse aufweisen. Bei Anordnung einer derartigen Düse, insbesondere einer außenmischenden Zweistoffdüse, kann diese als Eindosierstelle bezeichnet werden. Bei derartiger Anordnung erfolgt die Aerosolbildung außerhalb der Düse. Dabei kann aus einer ersten Düsenöffnung die Reduktionsmittellösung und aus einer zweiten Düsenöffnung Druckluft austreten, wobei die beiden Düsenöffnungen derart zueinander ausgerichtet sein können, dass die Druckluft das Reduktionsmittel außerhalb der Düse zerstäubt, so dass die Düse als außenmischende Zweistoffdüse ausgebildet ist. Somit erfolgt die Aerosolbildung außerhalb der Düse. Insbesondere kann die zweite Öffnung der Düse derart positioniert werden, insbesondere unter einem Winkel gegenüber der Strahlrichtung der ersten Öffnung der Düse angestellt sein, dass mittels der aus der zweiten Öffnung austretenden Druckluft das aus der ersten Öffnung austretende Reduktionsmittel zerstäubt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Dosiersystem eine Druckluftversorgung auf und das Fluid wird mittels Druckluft zerstäubt, insbesondere außerhalb einer außenmischenden Zweistoffdüse mittels Druckluft zerstäubt. Dadurch kann die Aerosolbildung und die Sprayqualität optimiert werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Kolbenpumpe im ersten Betriebszustand;
- 2 eine Kolbenpumpe im zweiten Betriebszustand;
- 3 eine Kolbenpumpe im dritten Betriebszustand;
- 4 eine schematische Darstellung eines Reduktionsmitteldosiersystems.
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Die Figurendarstellungen sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgerecht. Identische Bauteile sind in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen.
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1 bis 3 zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe in drei Betriebszuständen.
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Die Kolbenpumpe weist ein Gehäuse 2 auf, welches den äußeren Pumpenraum 17 begrenzt. Innerhalb des äußeren Pumpenraums 17 ist ein innerer Pumpenraum 18 ausgebildet, innerhalb dessen ein beweglicher Kolben 3 angeordnet ist.
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Die Bewegung des Kolbens 3, die mittels eines nicht dargestellten elektromagnetischen Antriebs veranlasst wird, wird von einer Führungsbuchse 19 innerhalb des inneren Pumpenraums 18 geführt. In dem inneren Pumpenraum 18 findet die Bewegung des Kolbens 3 und des daran angeordneten nicht dargestellten Magnetankers statt. Ferner wird in dem inneren Pumpenraum 18 ein Verdrängerraum ausgebildet der sich zwischen der Führungsbuchse 19 und dem Kolben 3 befindet.
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Ferner weist der innere Pumpenraums 18 einen durch eine Steuerbohrung gebildeten Einlass 4 und einen Auslass 5 auf. An dem äußeren Pumpenraum 17 angeschlossen ist eine Saugleitung 6. Der Auslass 5 wird von einem als Kugelventil 8 ausgebildeten Auslassventil verschlossen und freigegeben. Die Kolbenpumpe weist ferner eine Förderleitung 7 auf, die über eine Drosselstelle 15 in der Dosierleitung 16 mündet. Das Kugelventil 8 wird durch eine mittels einer Feder 14 vorgespannte Ventilkugel 13 aus Elastomer gebildet. Der Sitz der elastischen Ventilkugel 13, an dem die Ventilkugel entsprechend der 1 angrenzt, ist dabei aus einer Metalllegierung und somit hart ausgebildet. Auf diese Weise wird ein Kugelventil 8 mit einer weichen Ventilkugel 13 auf einem harten Ventilsitz ausgeführt, sodass das Öffnen und Schließen des Auslasses 5 besonders zuverlässig ausgeführt wird.
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Im ersten Betriebszustand entsprechend 1 bewegt sich der Kolben 3 in Richtung des Pfeils a nach unten. Dabei wird ein Teil des Fluids aus dem inneren Pumpenraum 18 in den äußeren Pumpenraum 17 bzw. in Saugleitung 6 bewegt. Dabei speichern die an dem äußeren Pumpenraum 17 angeordnete Membran 10 bzw. die an der Saugleitung 6 angeordnete Membran 9 einen Teil des Fluids, sodass die Bewegung sowie der Druck des Fluids reduziert wird. Dies erfolgt durch eine entsprechende Auslenkung der Membran 10 aus ihrer Ruhelage infolge des anliegenden Fluiddruckes.
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Im zweiten Betriebszustand entsprechend 2 ist der als Steuerbohrung ausgebildete Einlass 4 verschlossen, sodass bei der Bewegung des Kolbens 3 in Richtung des Pfeils a nach unten ein Druck auf das Fluid innerhalb des inneren Pumpenraums 18 aufgebaut wird.
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Bei Erreichen des Förderdrucks öffnet das Kugelventil 8, indem die Ventilkugel 13 in Richtung des Pfeils b nach unten bewegt, und gibt die Förderleitung 7 frei. Die Ventilkugel 13 dichtet aufgrund ihrer elastischen Oberfläche sowie aufgrund der Vorspannung durch die Feder 14 den Auslass 5 auch noch nah am Förderdruck sicher ab.
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Nach Öffnen des Kugelventils 8 wird das Fluid durch die Förderleitung 7 und die Drosselstelle 15 zur Dosierleitung 16 gefördert. Die Förderung des Fluids findet dabei gegen eine in der Förderleitung 7 angeordnete Membran 11 statt, die mittels einer Feder 12 vorgespannt ist. Dadurch werden Druckschwankungen bzw. Druckspitzen während des Förderhubs abgefangen, da die Förderung gegen die ausdehnbare Membran 11 erfolgt. Auf diese Weise erfolgt die Förderung des Fluids gleichmäßig. Die Drosselstelle 15 zwischen der Förderleitung 7 und der Dosierleitung 16 dient ebenso zur Reduktion von Druckwellen, sodass die Förderung gleichmäßiger erfolgt. Gleichzeitig wird bei der Förderung des Fluids über den Auslass 5 neues Fluid aus der Saugleitung 6 angesaugt, da der Pumpe das geförderte Hubvolumen entzogen wird.
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Im dritten Betriebszustand entsprechend 3 ist der Kolben 3 auf Anschlag gefahren und somit am oberen Totpunkt. Der Druck fällt dabei wieder ab und das Kugelventil 8 schließt nach Ausführung des Förderhubs den Auslass 5 wegen der geringen Dichte bzw. Trägheit der Ventilkugel 13 sowie der Vorspannung durch die Feder 14 schnell in Richtung des Pfeils b nach oben ab. Damit ist der Förderhub beendet.
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Zeitlich nach dem in 3 dargestellten Betriebszustand bewegt sich der Kolben 3 in Richtung des Pfeils c nach oben, wodurch ein Unterdruck im inneren Pumpenraum 18 entsteht. Beim Zurückfahren des Kolbens 3 in Richtung des Pfeils c wird ferner Fluid zu der nicht dargestellten gegenüberliegenden Seite des Kolbens 3 in den äußeren Pumpenraum 17 zurückgeschoben, welches das Fluid aus dem äußeren Pumpenraum 17 in die Saugleitung 6 zurückdrängt. Dieses Fluid kann ebenfalls teilweise mittels der Membranen 9, 10 aufgenommen werden. Sobald der Kolben 3 den Einlass 4 in Form der Steuerbohrung freigibt, wird das Fluid aus dem äußeren Pumpenraum 17 in den inneren Pumpenraum 18 gesaugt. Dies ist der Saughub. Ein Teil des Fluids wird dabei mittels der Membranen 10 und 9 bereitgestellt. Sobald der Kolben 3 am unteren Totpunkt ankommt, ist der Saughub beendet. Der erste Betriebszustand gemäß 1 tritt ein. Der beschriebene Prozess wird sodann wiederholt.
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Insgesamt werden mittels der Membranen 9, 10 die Druckspitzen und die Fluidbewegung beim Transport des Fluids im äußeren Pumpenraum 17 und in der Saugleitung 6 reduziert. Mittels der Membran 11 in der Förderleitung 7 werden die Druckspitzen beim Transfer des Fluids aus der Pumpe und somit beim Förderhub reduziert, wodurch die Dosiergenauigkeit verbessert wird.
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Die 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Reduktionsmitteldosiersystems, in den eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe 1 als Fördereinheit integriert ist. Das Reduktionsmittel wird dabei mittels der Pumpe 1 aus einem Tank 20 gesaugt und zu einer außenmischenden Zweistoffdüse 30 gefördert. Ferner ist eine Druckluftversorgung 40 angeordnet, mittels derer Druckluft in die Düse 30 geleitet wird, wobei mittels der Druckluft das Reduktionsmittel in einem nicht dargestellten Abgasstrang zerstäubt wird. Dabei tritt die Druckluft aus einer anderen Düsenöffnung aus als das Reduktionsmittel, sodass die Zerstäubung des Reduktionsmittels mittels der Druckluft außerhalb der Düse 30 erfolgt.
