DE102018204160A1 - High-pressure pump and fuel delivery system for cryogenic fuels - Google Patents

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Abstract

Hochdruckförderpumpe (1) für kryogene Kraftstoffe mit einem Pumpengehäuse (2), in dem eine stufenförmige Längsbohrung (17) ausgebildet ist. In der Längsbohrung (17) ist ein Ansaugraum (50) ausgebildet, der mittels mindestens eines Verbindungskanals (26) mit einem Hochdruckraum (12) verbindbar ist. Zum Öffnen und Schließen des mindestens einen Verbindungskanals (26) ist in dem Hochdruckraum (12) ein Saugventilelement (140) angeordnet. Weiterhin ist in der Längsbohrung (17) ein hubbeweglicher Pumpenkolben (4) geführt und ein Endbereich (46) des Pumpenkolbens (4) begrenzt den Hochdruckraum (12). Darüber hinaus weist der Pumpenkolben (4) im Endbereich (46) eine Ausnehmung (20) auf, in dem das Saugventilelement (140) zumindest teilweise aufgenommen ist. Außerdem ist ein Dichtspalt (22) bezüglich einer Längsachse (8) des Pumpengehäuses (2) zwischen der Längsbohrung (17) und dem Pumpenkolben (4) ausgebildet und zumindest ein Teil einer Wandung (21) der Ausnehmung (20) ist auf Höhe dieses Dichtspalts (22) angeordnet.High-pressure pump (1) for cryogenic fuels with a pump housing (2), in which a stepped longitudinal bore (17) is formed. In the longitudinal bore (17), a suction chamber (50) is formed, which is connectable by means of at least one connecting channel (26) with a high-pressure chamber (12). For opening and closing the at least one connecting channel (26), a suction valve element (140) is arranged in the high-pressure chamber (12). Furthermore, a liftable pump piston (4) is guided in the longitudinal bore (17) and an end region (46) of the pump piston (4) delimits the high-pressure chamber (12). In addition, the pump piston (4) in the end region (46) has a recess (20) in which the suction valve element (140) is at least partially accommodated. In addition, a sealing gap (22) with respect to a longitudinal axis (8) of the pump housing (2) between the longitudinal bore (17) and the pump piston (4) is formed and at least part of a wall (21) of the recess (20) is at the level of this sealing gap (22) arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckförderpumpe und eine Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese finden beispielsweise Anwendung bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit einem kryogenen Kraftstoff-Antrieb, insbesondere mit Erdgas.The invention relates to a high-pressure feed pump and a fuel delivery device for cryogenic fuels according to the preamble of claim 1. These find application, for example, in internal combustion engines of motor vehicles with a cryogenic fuel drive, in particular with natural gas.

Stand der TechnikState of the art

In der nichtvorveröffentlichten Schrift DE 10 2017 219 341 A1 wird ein Kolbenverdichter zum Verdichten eines kryogenen Kraftstoffs beschrieben, der einen in einer Bohrung eines Zylinders hin und her beweglichen Kolben umfasst. Der Kolben begrenzt innerhalb der Bohrung einen mit einem Arbeitsfluid, beispielsweise dem kryogenen Kraftstoff, befüllbaren Kompressionsraum. Weiterhin ist innenumfangsseitig im Zylinder eine umlaufende Ringnut ausgebildet, in der eine Leckageminimierungshülse aufgenommen ist.In the unpublished font DE 10 2017 219 341 A1 a reciprocating compressor for compressing a cryogenic fuel is described which comprises a reciprocating piston in a bore of a cylinder. The piston defines within the bore a fillable with a working fluid, such as the cryogenic fuel, compression space. Furthermore, a circumferential annular groove is formed in the inner peripheral side of the cylinder, in which a Leckageminimierungshülse is added.

Durch die Hubbewegung des Kolbens wird der kryogene Kraftstoff in dem Zylinder komprimiert. Dadurch entsteht jedoch eine Leckage über einen Spalt zwischen dem Zylinder und dem Kolben, was den Wirkungsgrad des Kolbenverdichters verschlechtert. Daher ist in diesem Spalt in der DE 10 2017 219 341 A1 eine Leckageminimierungshülse angeordnet, so dass bedingt durch die Druckverhältnisse während des Betriebs diese sich zusammenzieht und so den Spalt zwischen dem Zylinder und dem Kolben verringert.The stroke of the piston compresses the cryogenic fuel in the cylinder. However, this creates a leakage across a gap between the cylinder and the piston, which degrades the efficiency of the reciprocating compressor. Therefore, in this gap in the DE 10 2017 219 341 A1 arranged a leakage minimization sleeve, so that due to the pressure conditions during operation, this contracts and thus reduces the gap between the cylinder and the piston.

Die Leckageminimierungshülse muss dabei jedoch so vom Druck beaufschlagt werden, dass diese sich auch auf die Weise zusammenziehst, so dass der Spalt verringert wird. Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckförderpumpe bereitzustellen, bei der auch ohne Einsatz einer Leckageminimierungshülse Leckage im Spalt minimiert wird.However, the leakage minimizing sleeve must be pressurized so that they also contract in the way, so that the gap is reduced. Therefore, the object of the present invention is to provide a high-pressure delivery pump in which leakage in the gap is minimized even without the use of a leakage minimization sleeve.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Hochdruckförderpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber Vorteil auf, dass ohne zusätzliches Bauteil eine Minimierung der Leckage zwischen dem Zylinder und dem Pumpenkolben erzielt wird und so der Wirkungsgrad der Hochdruckförderpumpe optimiert wird.The high-pressure pump according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that without additional component, a minimization of the leakage between the cylinder and the pump piston is achieved and thus the efficiency of the high-pressure pump is optimized.

Dazu weist die Hochdruckförderpumpe für kryogene Kraftstoffe ein Pumpengehäuse auf, in dem eine stufenförmige Längsbohrung ausgebildet ist. Darin ist wiederum ein Ansaugraum ausgebildet, der mittels mindestens einem Verbindungskanal mit einem Hochdruckraum verbindbar ist. Zum Öffnen und Schließen des mindestens einen Verbindungskanals ist weiterhin in dem Hochdruckraum ein Saugventilelement angeordnet. In der Längsbohrung ist ein hubbeweglicher Pumpenkolben geführt und ein Endbereich des Pumpenkolbens begrenzt dabei den Hochdruckraum. Darüber hinaus weist der Pumpenkolben im Endbereich eine Ausnehmung auf, in dem das Saugventilelement zumindest teilweise aufgenommen ist, wobei zumindest ein Teil einer Wandung der Ausnehmung auf Höhe eines Dichtspalts bezüglich einer Längsachse des Pumpengehäuses zwischen der Längsbohrung und dem Pumpenkolben angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist die Wandung des Pumpenkolbens durch den Druck des kryogenen Kraftstoffs elastisch verformbar, um den Dichtspalt durch den Innendruck der Wandung zu verkleinern.For this purpose, the high-pressure pump for cryogenic fuels on a pump housing, in which a stepped longitudinal bore is formed. Therein, in turn, a suction space is formed, which is connectable by means of at least one connecting channel with a high-pressure chamber. For opening and closing the at least one connecting channel, a suction valve element is furthermore arranged in the high-pressure chamber. In the longitudinal bore a liftable pump piston is guided and an end portion of the pump piston limits the high-pressure chamber. In addition, the pump piston has a recess in the end region, in which the suction valve element is at least partially received, wherein at least a portion of a wall of the recess is arranged at the level of a sealing gap with respect to a longitudinal axis of the pump housing between the longitudinal bore and the pump piston. Advantageously, the wall of the pump piston is elastically deformable by the pressure of the cryogenic fuel in order to reduce the sealing gap by the internal pressure of the wall.

So kann der Dichtspalt durch die Verformung der Wandung den Dichtspalt verkleinern oder sogar abdichten, um die Leckage zwischen der Längsbohrung und dem Pumpenkolben zu minimieren und so eine gute Funktionsweise der Hochdruckförderpumpe zu erzielen.Thus, the sealing gap can reduce or even seal the sealing gap by the deformation of the wall to minimize the leakage between the longitudinal bore and the pump piston and thus to achieve a good operation of the high pressure pump.

In erster vorteilhafter Weiterbildung ist die Ausnehmung des Pumpenkolbens konisch ausgebildet. So kann diese an die Form des Ansaugventilelements angepasst werden, so dass eine optimale Aufnahme des Ansaugventilelements erfolgt und damit ein optimales Zusammenspiel der Funktionsweise von Ansaugventilelement und Pumpenkolben.In a first advantageous embodiment, the recess of the pump piston is conical. So this can be adapted to the shape of the intake valve element, so that an optimal intake of the intake valve takes place and thus an optimal interaction of the operation of intake valve and pump piston.

In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass die Ausnehmung als Sacklochbohrung von einer Stirnseite des Pumpenkolbens ausgeht. Die Stirnseite weist dabei in Richtung des Saugventilelements.In an advantageous embodiment, it is provided that the recess starts as a blind hole from an end face of the pump piston. The front side points in the direction of the suction valve element.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass die Ausnehmung des Pumpenkolbens zylindrisch ausgebildet ist. So kann die Wandung durch den Innendruck in einfacher und optimierter Weise den Dichtspalt verkleinern und so die Leckage reduzieren.In a further embodiment of the invention, it is advantageously provided that the recess of the pump piston is cylindrical. Thus, the wall can reduce the sealing gap by the internal pressure in a simple and optimized manner, thus reducing the leakage.

In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass das Saugventilelement mit einem Dichtsitz ein Saugventil ausbildet. Vorteilhafterweise ist der Dichtsitz konisch ausgebildet. So wird eine verbesserte Funktion des Saugventils in der Hochdruckförderpumpe und damit eine Optimierung der Dichtheit am Dichtsitz erzielt.In an advantageous embodiment, it is provided that the suction valve element forms a suction valve with a sealing seat. Advantageously, the sealing seat is conical. Thus, an improved function of the suction valve in the high pressure pump and thus an optimization of the tightness of the sealing seat is achieved.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass das Saugventilelement mittels einer Feder mit einer Kraft in Richtung des Dichtsitzes beaufschlagt ist. So ist der mindestens eine Verbindungskanal schließbar und damit die Verbindung zwischen dem Ansaugraum und dem Hochdruckraum.In a further embodiment of the invention, it is advantageously provided that the suction valve element is acted upon by a spring with a force in the direction of the sealing seat. Thus, the at least one connecting channel can be closed and thus the Connection between the suction chamber and the high-pressure chamber.

In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass der Pumpenkolben mittels einer Feder mit einer Kraft entgegen der Richtung des Ansaugraums beaufschlagt ist. So kann der Pumpenkolben durch Längsbewegungen den kryogenen Kraftstoff komprimieren und dieser durch die Hochdruckförderpumpe gefördert werden.In an advantageous embodiment, it is provided that the pump piston is acted upon by a spring with a force against the direction of the suction. Thus, the pump piston can compress the cryogenic fuel by longitudinal movements and this be promoted by the high-pressure pump.

Erfindungsgemäß weist die Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe einen Tank, die erfindungsgemäße Hochdruckförderpumpe und eine Zulaufleitung auf, über welche Zulaufleitung der Hochdruckförderpumpe kryogener Kraftstoff aus dem Tank in den Ansaugraum zuführbar ist.According to the invention, the fuel delivery device for cryogenic fuels has a tank, the high-pressure feed pump according to the invention and a feed line, via which feed line of the high-pressure feed pump cryogenic fuel can be supplied from the tank into the intake space.

In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass in dem Tank eine weitere Förderpumpe angeordnet ist, welche Kraftstoff aus dem Tank über die Zulaufleitung in den Ansaugraum der Hochdruckförderpumpe fördert. Dies ermöglicht eine variable Anordnung der Hochdruckförderpumpe, so dass diese beispielsweise relativ nahe zum Tankbehälter, oder aber relativ nahe zur Brennkraftmaschine angeordnet werden kann.In an advantageous embodiment, it is provided that in the tank, a further feed pump is arranged, which promotes fuel from the tank via the supply line into the suction of the high pressure pump. This allows a variable arrangement of the high-pressure feed pump, so that it can be arranged, for example, relatively close to the tank container, or relatively close to the internal combustion engine.

Figurenlistelist of figures

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Hochdruckförderpumpe und einer Kraftstofffördereinrichtung dargestellt. Es zeigt

  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Hochdruckförderpumpe im Längsschnitt,
  • 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckförderpumpe im Bereich der Ausnehmung des Pumpenkolbens im Längsschnitt.
In the drawings, embodiments of a high-pressure pump according to the invention and a fuel delivery device are shown. It shows
  • 1 An embodiment of a fuel conveyor according to the invention with a high-pressure pump according to the invention in longitudinal section,
  • 2 a further embodiment of a high-pressure pump according to the invention in the region of the recess of the pump piston in longitudinal section.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung 100 für kryogenen Kraftstoff, beispielsweise Erdgas, im Längsschnitt gezeigt. Die Kraftstofffördereinrichtung 100 weist einen Tank 30, eine Hochdruckförderpumpe 1 und eine Zulaufleitung 18 auf, welche den Tank 30 mit der Hochdruckförderpumpe 1 verbindet.In the 1 is an embodiment of a fuel delivery device according to the invention 100 for cryogenic fuel, for example natural gas, shown in longitudinal section. The fuel conveyor 100 has a tank 30 , a high pressure pump 1 and a supply line 18 on which the tank 30 with the high pressure pump 1 combines.

Der Tank 30 dient der Speicherung des auf eine Temperatur von beispielsweise -110°C oder weniger herabgekühlten Kraftstoffs. Hierzu weist der Tank 30 einen Innentank 301 und einen Außentank 302 auf, welche durch einen Zwischenraum 303 getrennt sind. Der Zwischenraum 303 ist üblicherweise evakuiert, so dass nur ein sehr geringer Wärmeeintrag aus der Umgebung in den Tank 30 erfolgen kann. Der Innentank 301 ist bis zu einem Füllpegel 51 mit flüssigem Anteil 32 des Kraftstoffs gefüllt. Oberhalb des Füllpegels 51 liegt der Kraftstoff in seiner gasförmigen Phase 31 vor.The Tank 30 is used to store the cooled down to a temperature of, for example -110 ° C or less fuel. The tank points to this 30 an inner tank 301 and an outer tank 302 on, which through a gap 303 are separated. The gap 303 is usually evacuated, leaving only a very low heat input from the environment into the tank 30 can be done. The inner tank 301 is up to a fill level 51 with liquid portion 32 filled the fuel. Above the fill level 51 the fuel is in its gaseous phase 31 in front.

Der Tank 30 ist insbesondere in dem flüssigen Anteil 32 des Kraftstoffs von einer Förderpumpe 34 durchsetzt, welche den Kraftstoff aus dem Tank 30 über die Zulaufleitung 18 in Richtung der Hochdruckförderpumpe 1 fördert. Dabei ist in der Zulaufleitung 18 ein Absperrventil 44 angeordnet, welches bei nicht betriebener Kraftstofffördereinrichtung 100 geschlossen ist, um ein Rückströmen von gasförmigen Anteilen 31 des Kraftstoffs aus der Hochdruckförderpumpe 1 in den Tank 30 zu verhindern. Der Tank 30 umfasst darüber hinaus ein Druckbegrenzungsventil 45, so dass bei Überschreitung eines maximalen Grenzdrucks in dem Tank 30 Gas an die Umgebung abgegeben werden kann.The Tank 30 is especially in the liquid portion 32 of fuel from a feed pump 34 intersperses which the fuel from the tank 30 via the supply line 18 in the direction of the high pressure pump 1 promotes. It is in the supply line 18 a shut-off valve 44 arranged, which when not operated fuel conveyor 100 closed to a backflow of gaseous fractions 31 of the fuel from the high pressure pump 1 in the tank 30 to prevent. The Tank 30 also includes a pressure relief valve 45 , so that when exceeding a maximum limit pressure in the tank 30 Gas can be discharged to the environment.

Die Hochdruckförderpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 mit einer Längsachse 8 auf, in dem eine stufenförmige Längsbohrung 17 ausgebildet ist. In der Längsbohrung 17 ist ein längsbeweglicher Pumpenkolben 4 angeordnet, welcher in der Längsbohrung 17 einen Führungsabschnitt 28 aufweist, zwischen dem und der Längsbohrung 17 ein Dichtspalt 22 ausgebildet ist. Mit einem Endbereich 46 begrenzt der Pumpenkolben 4 einen Hochdruckraum 12, welcher mit einer Leitung 16 mittels eines Überdruckventils 52 mit einem Hochdruckspeicher verbindbar ist.The high pressure pump 1 has a pump housing 2 with a longitudinal axis 8th in which a stepped longitudinal bore 17 is trained. In the longitudinal bore 17 is a longitudinally movable pump piston 4 arranged, which in the longitudinal bore 17 a guide section 28 between, and between the longitudinal bore 17 a sealing gap 22 is trained. With an end area 46 limited the pump piston 4 a high pressure room 12 , which with a pipe 16 by means of a pressure relief valve 52 can be connected to a high-pressure accumulator.

Weiterhin ist in der Längsbohrung 17 ein Ansaugraum 50 ausgebildet, welcher mit der Zulaufleitung 18 verbunden ist und von welchem zwei Verbindungskanäle 26 in den Hochdruckraum 12 münden. In dem Ansaugraum 50 ist ein längsbewegbares Saugventilelement 140 angeordnet, welches in der Längsbohrung 17 einen Führungsabschnitt 55 aufweist und mit einem pilzförmigen Ende 54 in den Hochdruckraum 12 hineinragt. In dem Ansaugraum 50 weist das Saugventilelement 140 einen Absatz 39 auf, an welchem sich einerseits eine Feder 5 abstützt. Andererseits stützt sich die Feder 5 an dem Pumpengehäuse 2 ab und drückt das Saugventilelement 140 an einen in dem Pumpengehäuse 2 konisch ausgebildeten Dichtsitz 25, so dass das Saugventilelement 140 zusammen mit dem Dichtsitz 25 ein Saugventil 14 ausbildet und mit seinem pilzförmigen Ende 54 die Verbindungskanäle 26 sperrt.Furthermore, in the longitudinal bore 17 a suction chamber 50 formed, which with the supply line 18 is connected and from which two connection channels 26 in the high pressure room 12 lead. In the suction room 50 is a longitudinally movable suction valve element 140 arranged, which in the longitudinal bore 17 a guide section 55 has and with a mushroom-shaped end 54 in the high pressure room 12 protrudes. In the suction room 50 has the suction valve element 140 a paragraph 39 on, on which on the one hand a spring 5 supported. On the other hand, the spring is supported 5 on the pump housing 2 from and pushes the suction valve element 140 to one in the pump housing 2 conical seal seat 25 so that the suction valve element 140 together with the seal seat 25 a suction valve 14 forms and with its mushroom-shaped end 54 the connection channels 26 locks.

Weiterhin weist der Pumpenkolben 4 eine Ausnehmung 20 auf, welche in Richtung des Ansaugraums 50 konisch erweitert ist. Die Ausnehmung 20 ist als Sacklochbohrung an einer Stirnseite 70 des Pumpenkolbens 4 in Richtung des Saugventilelements 140 ausgebildet. Das pilzförmige Ende 54 des Saugventilelements 140 ist dabei in dieser Ausnehmung aufgenommen. Ein Teil einer Wandung 21 der Ausnehmung 20 ist bezüglich der Längsachse 8 des Pumpengehäuses 2 auf Höhe des Dichtspalts 22 angeordnet.Furthermore, the pump piston 4 a recess 20 on which towards the suction space 50 is conically widened. The recess 20 is as a blind hole on a front side 70 of the pump piston 4 in the direction of the suction valve element 140 educated. The mushroom-shaped end 54 of the suction valve element 140 is in this Recess added. Part of a wall 21 the recess 20 is with respect to the longitudinal axis 8th of the pump housing 2 at the level of the sealing gap 22 arranged.

Mit seinem dem Ansaugraum 50 abgewandten Ende ist der Pumpenkolben 4 in einem Steuerraum 48 angeordnet, wobei der Kraftstoffdruck in dem Steuerraum 48 über einen Kanal 6 abbaubar ist. Weiterhin ist in dem Steuerraum 48 eine Feder 47 angeordnet, welche den Pumpenkolben 4 in Richtung einer Öffnung 58 kraftbeaufschlagt. Die Öffnung 58 ist dabei mit einem nicht gezeigten Hydrauliksystem zum Antrieb der Hochdruckförderpumpe 1 verbunden.With his intake 50 opposite end is the pump piston 4 in a control room 48 arranged, the fuel pressure in the control room 48 over a canal 6 is degradable. Furthermore, in the control room 48 a feather 47 arranged, which the pump piston 4 in the direction of an opening 58 with force. The opening 58 is doing with a hydraulic system, not shown, for driving the high-pressure pump 1 connected.

Funktionsweise der KraftstofffördereinrichtungOperation of the fuel conveyor

Bei Betrieb der Kraftstofffördereinrichtung 100 fördert die Vorförderpumpe 34 Kraftstoff aus dem Tank 30 über die Zulaufleitung 18 in Richtung des Ansaugraums 50 der Hochdruckförderpumpe 1. Durch Längsbewegungen des Saugventilelements 140 und des Pumpenkolbens 4 wird der Kraftstoff in die Hochdruckförderpumpe 1 gefördert. Dabei bewegt sich der Pumpenkolben 4 in Richtung der Öffnung 58, wodurch in dem Hochdruckraum 12 der Druck absinkt, so dass das Saugventilelement 140 die Verbindungskanäle 26 freigibt, so dass kryogener Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 12 in den Ansaugraum 50 strömen kann. Dadurch sinkt der Druck in dem Hochdruckraum 12, so dass der Druck an dem Endbereich 46 des Pumpenkolbens 4, welcher dem Hochdruckraum 12 zugewandt ist, nicht so hoch ist wie an dem anderen Endbereich des Pumpenkolbens 4 Aufgrund dessen bewegt sich der Pumpenkolben 4 wieder in Richtung der Öffnung 58 und das Saugventil 14 schließt den Verbindungskanal 26. Dadurch wird der kryogene Kraftstoff auf einen angesprochenen Systemdruck von beispielsweise 500 bar komprimiert und über das Überdruckventil 52 in die Leitung 16 gedrückt. Der komprimierte Kraftstoff kann dann beispielsweise Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine zugeführt werden.During operation of the fuel delivery device 100 promotes the pre-feed pump 34 Fuel from the tank 30 via the supply line 18 in the direction of the suction space 50 the high-pressure pump 1 , By longitudinal movements of the suction valve element 140 and the pump piston 4 the fuel is in the high pressure pump 1 promoted. At the same time the pump piston moves 4 in the direction of the opening 58 , whereby in the high-pressure space 12 the pressure drops, leaving the suction valve element 140 the connection channels 26 releases, allowing cryogenic fuel from the high pressure space 12 in the suction room 50 can flow. This reduces the pressure in the high-pressure chamber 12 , so the pressure on the end area 46 of the pump piston 4 which is the high pressure room 12 is not as high as at the other end of the pump piston 4 Due to this, the pump piston moves 4 again in the direction of the opening 58 and the suction valve 14 closes the connection channel 26 , As a result, the cryogenic fuel is compressed to an addressed system pressure of, for example, 500 bar and via the pressure relief valve 52 into the pipe 16 pressed. The compressed fuel can then be supplied to injection valves of an internal combustion engine, for example.

Während der Längsbewegung des Pumpenkolbens 4 in der Längsbohrung 17 entsteht zwischen dem Führungsabschnitt 28 des Pumpenkolbens 4 und der Längsbohrung 17 eine Leckage an kryogenem Kraftstoff, welche den Druckaufbau der Hochdruckförderpumpe 1 und damit deren Wirkungsgrad beeinträchtigt. Die Wandung 21 des Pumpenkolbens 4 ist durch den Druck des kryogenen Kraftstoffs elastisch verformbar, so dass der Dichtspalt 22 durch den Innendruck der Wandung 21 verkleinert wird. Bei aktiver Hochdruckförderpumpe 1 wird durch die unterschiedlichen Druckverhältnisse auf die Wandung 21, bedingt durch die Ausnehmung 20, der Dichtspalt 22 verkleinert und damit die Leckage zwischen dem Pumpenkolben 4 und der Längsbohrung 17 minimiert, wobei der Druck im Dichtspalt 22 gering ist.During the longitudinal movement of the pump piston 4 in the longitudinal bore 17 arises between the guide section 28 of the pump piston 4 and the longitudinal bore 17 a leakage of cryogenic fuel, which the pressure build-up of the high pressure pump 1 and thus affect their efficiency. The wall 21 of the pump piston 4 is elastically deformable by the pressure of the cryogenic fuel, so that the sealing gap 22 by the internal pressure of the wall 21 is reduced. With active high pressure pump 1 is due to the different pressure conditions on the wall 21 due to the recess 20 , the sealing gap 22 reduced and thus the leakage between the pump piston 4 and the longitudinal bore 17 minimized, the pressure in the sealing gap 22 is low.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckförderpumpe 1 im Bereich der Ausnehmung 20 im Längsschnitt. Bauteile mit gleicher Funktion wurden mit derselben Bezugsziffer bezeichnet wie in 1. Der Aufbau und die Funktionsweise der Hochdruckförderpumpe 1 entsprechen weitestgehend dem Aufbau und der Funktionsweise des Ausführungsbeispiels aus der 1. Hier ist jedoch die Ausnehmung 20 nicht konisch, sondern zylindrisch ausgebildet. Eine zylindrische Ausnehmung ist einfach herzustellen und erzielt eine gleichmäßige Druckbelastung auf den Dichtspalt 22. 2 shows a further embodiment of a high-pressure pump according to the invention 1 in the region of the recess 20 in longitudinal section. Components with the same function have been given the same reference number as in 1 , The structure and operation of the high pressure pump 1 largely correspond to the structure and operation of the embodiment of the 1 , Here, however, is the recess 20 not conical, but cylindrical. A cylindrical recess is easy to manufacture and achieves a uniform pressure load on the sealing gap 22 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (11)

Hochdruckförderpumpe (1) für kryogene Kraftstoffe mit einem Pumpengehäuse (2), in dem eine stufenförmige Längsbohrung (17) ausgebildet ist, in dem ein Ansaugraum (50) ausgebildet ist, der mittels mindestens eines Verbindungskanals (26) mit einem Hochdruckraum (12) verbindbar ist, wobei zum Öffnen und Schließen des mindestens einen Verbindungskanals (26) in dem Hochdruckraum (12) ein Saugventilelement (140) angeordnet ist, und in der Längsbohrung (17) ein hubbeweglicher Pumpenkolben (4) geführt ist und ein Endbereich (46) des Pumpenkolbens (4) den Hochdruckraum (12) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (4) im Endbereich (46) eine Ausnehmung (20) aufweist, in dem das Saugventilelement (140) zumindest teilweise aufgenommen ist, wobei ein Dichtspalt (22) bezüglich einer Längsachse (8) des Pumpengehäuses (2) zwischen der Längsbohrung (17) und dem Pumpenkolben (4) ausgebildet und zumindest ein Teil einer Wandung (21) der Ausnehmung (20) auf Höhe dieses Dichtspalts (22) angeordnet ist.High-pressure pump (1) for cryogenic fuels with a pump housing (2) in which a stepped longitudinal bore (17) is formed, in which a suction chamber (50) is formed, the at least one connecting channel (26) with a high-pressure chamber (12) connectable is, wherein for opening and closing the at least one connecting channel (26) in the high - pressure chamber (12), a suction valve element (140) is arranged, and in the longitudinal bore (17) a liftable pump piston (4) is guided and an end portion (46) of the Pump piston (4) the high-pressure chamber (12) limited, characterized in that the pump piston (4) in the end region (46) has a recess (20) in which the suction valve element (140) is at least partially received, wherein a sealing gap (22) formed with respect to a longitudinal axis (8) of the pump housing (2) between the longitudinal bore (17) and the pump piston (4) and at least part of a wall (21) of the recess (20) at the level of this seal slits (22) is arranged. Hochdruckförderpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Ausnehmung (20) gebildete Wandung (21) des Pumpenkolbens (4) durch den Druck des kryogenen Kraftstoffs elastisch verformbar ist, um den Dichtspalt (22) durch den Innendruck der Wandung (21) zu verkleinern.High-pressure feed pump (1) to Claim 1 , characterized in that the wall (21) of the pump piston (4) formed by the recess (20) is elastically deformable by the pressure of the cryogenic fuel in order to reduce the sealing gap (22) by the internal pressure of the wall (21). Hochdruckförderpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (20) als Sacklochbohrung von einer Stirnseite (70) des Pumpenkolbens (4) ausgeht, wobei die Stirnseite (70) in Richtung des Saugventilelements (140) weist.High-pressure pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the recess (20) as a blind hole from an end face (70) of the pump piston (4), wherein the end face (70) in the direction of the suction valve element (140). Hochdruckförderpumpe (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (20) des Pumpenkolbens (4) konisch ausgebildet ist.High-pressure feed pump (1) to Claim 1 . 2 or 3 , characterized in that the recess (20) of the pump piston (4) is conical. Hochdruckförderpumpe (1) nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (20) des Pumpenkolbens (4) zylindrisch ausgebildet ist.High-pressure feed pump (1) to Claim 1 , 2 or 3, characterized in that the recess (20) of the pump piston (4) is cylindrical. Hochdruckförderpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventilelement (140) mit einem Dichtsitz (25) ein Saugventil (14) ausbildet.High-pressure pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the suction valve element (140) with a sealing seat (25) forms a suction valve (14). Hochdruckförderpumpe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsitz (25) konisch ausgebildet ist.High-pressure feed pump (1) to Claim 6 , characterized in that the sealing seat (25) is conical. Hochdruckförderpumpe (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventilelement (140) mittels einer Feder (5) mit einer Kraft in Richtung des Dichtsitzes (25) beaufschlagt ist.High-pressure feed pump (1) to Claim 6 or 7 , characterized in that the suction valve element (140) by means of a spring (5) with a force in the direction of the sealing seat (25) is acted upon. Hochdruckförderpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (4) mittels einer Feder (47) mit einer Kraft entgegen der Richtung des Ansaugraums (50) beaufschlagt ist.High-pressure pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the pump piston (4) by means of a spring (47) with a force against the direction of the suction chamber (50) is acted upon. Kraftstofffördereinrichtung (100) für kryogene Kraftstoffe mit einem Tank (30), einer Hochdruckförderpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Zulaufleitung (18), über welche Zulaufleitung (18) der Hochdruckförderpumpe (1) kryogener Kraftstoff aus dem Tank (30) in den Ansaugraum (50) zuführbar ist.Fuel feed device (100) for cryogenic fuels with a tank (30), a high-pressure feed pump (1) according to one of the preceding claims and a feed line (18), via which feed line (18) of the high-pressure feed pump (1) cryogenic fuel from the tank (30). in the suction chamber (50) can be fed. Kraftstofffördereinrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Tank (30) eine weitere Förderpumpe (34) angeordnet ist, welche Kraftstoff aus dem Tank (30) über die Zulaufleitung (18) in den Ansaugraum (50) der Hochdruckförderpumpe (1) fördert.Fuel conveyor (100) according to Claim 10 , characterized in that in the tank (30) a further feed pump (34) is arranged, which promotes fuel from the tank (30) via the feed line (18) into the suction chamber (50) of the high-pressure feed pump (1).
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