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Hintergrund
der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe
zum Fördern
eines flüssigen
Mediums, insbesondere zu einem Brenner eines mobilen Heizgeräts, mit
einem Dämpfer
zur Minderung von Pulsation in dem von der Dosierpumpe geförderten
Medium, der von mindestens einer Wand begrenzt ist. Ferner betrifft
die Erfindung ein mobiles Heizgerät für ein Fahrzeug mit einer derartigen
Dosierpumpe.
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Dosierpumpen werden insbesondere
bei mobilen Heizgeräten
zur Versorgung eines Brenners des Heizgeräts mit flüssigem, fossilem Brennstoff eingesetzt.
Das Heizgerät
kann beispielsweise als Standheizung oder Zuheizer ausgebildet sein.
Die Dosierpumpen arbeiten in der Regel nach dem Förderprinzip
einer Hubkolbenpumpe und sind hinsichtlich ihrer Dosiergenauigkeit,
ihrem Temperaturverhalten und ihrer Ansteuerung bewährt.
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Bei derartigen Dosierpumpen tritt
in dem durch die Pumpe geförderten
flüssigen
Medium bzw. Brennstoff eine Pulsation auf, die vermieden werden soll,
damit der Brennstoff möglichst
gleichmäßig und genau
an einem Brenner des Heizgeräts
bereitgestellt werden kann.
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Zur Dämpfung von Pulsation ist es
bekannt, an der Dosierpumpe einen externen Dämpfer anzuordnen. Der externe
Dämpfer
ist in der Regel an der Druckseite der Pumpe an deren Auslassleitung
angeschlossen und mit einem Faltenbalg gestaltet. Der Faltenbalg
wird gegen die Wirkung einer Feder in seinem Volumen vergrößert, wenn
in der Auslassleitung eine Druckspitze auftritt. Bei nachlassendem
Druck wird die Feder entspannt und das Volumen des Faltenbalges
wieder verringert.
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Aus
DE 35 35 329 A1 ist eine Kolbendosierpumpe
bekannt, bei der ein fließfähiges Medium durch
einstellbare Kolbenhubbewegungen über eine Zuführleitung
und eine Ansaugöffnung
in einen Pumpraum angesaugt wird. Damit das angesaugte Medium ohne
Beeinträchtigung
durch dynamische Widerstande der Zuführleitungen in den Pumpraum nachströmen kann,
ist ein mit dem zu fördernden
Medium gefülltes
Ausgleichsgefäß in der
Nähe der
Einlassöffnung
mit der Zuführleitung
verbunden. Das Ausgleichsgefäß ist in
Form eines Faltenbalges gestaltet.
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Bei einem Faltenbalg eines externen
Dämpfers
wird das Volumen innerhalb des Dämpfers
durch eine Dehnung und ein Auseinanderziehen der einzelnen Falten
des Faltenbalges erreicht.
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Aus
DE 35 35 669 A1 ist eine Pumpe bekannt, bei
der ein Hubkolben gegen einen durch eine Feder vorgespannten Dämpferkolben
fördert.
Der Dämpferkolben
ist in dem Gehäuse
der Pumpe integriert.
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Aus
DE 43 28 621 A1 ist eine elektromagnetisch
betreibbare Pumpe, insbesondere eine Dosierpumpe bekannt, bei der
ein als Saugkolben gestalteter Anker von einem Elektromagneten bewegbar
ist. Damit das je Nutzhub des Ankers geförderte Volumen nicht von der
Stellung der Pumpe abhängig
von Gasblasen verfälscht
wird, ist in einem mittleren Bereich der Pumpe zwischen einer Einströmöffnung und
Ausströmöffnungen
bzw. zwischen dem Anker und einem zugeordneten Polstück ein Druckspeicher angeordnet.
Der Druckspeicher ist als Ausnehmung gebildet, die Gase bzw. Luft
aufnehmen kann.
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Bei Dosierpumpen kann ein Dämpfer ferner als
sogenannter Radialbalgdämpfer
an der Druckseite der Pumpe an deren Auslassleitung bzw. Auslassstutzen
angeordnet sein. Der Radialbalgdämpfer
ist mit einer Membran gebildet, die einen zylindrischen Abschnitt
der Dosierpumpe umgibt, durch den sich die Auslassleitung erstreckt.
Von der Auslassleitung führt
mindestens eine Radialbohrung zu der Membran. Bei einem Druckanstieg
in der Auslassleitung wird Brennstoff durch die Radialbohrung gegen
die Membran gepresst. Bei entsprechend hohem Druck wird die Membran
in radialer Richtung gedehnt.
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Zugrundeliegende
Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
mobiles Heizgerät
mit einer Dosierpumpe der eingangs genannten Art derart zu verbessern,
dass auf kostengünstige
Weise eine hohe Dosiergenauigkeit gewährleistet ist.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer
oben genannten Dosierpumpe gelöst,
bei der die Wand des Dämpfers
mit mindestens einem im Querschnitt gekrümmten, insbesondere konvexen Wandabschnitt
gebildet ist, der bei einer Druckerhöhung am Dämpfer in Richtung auf eine
im Querschnitt ebene bzw. entgegengesetzt gekrümmte, insbesondere konkave
Form verformbar ist. Ferner ist die Aufgabe mit einem mobilen Heizgerät für ein Fahrzeug
gelöst,
das mit einer derartigen erfindungsgemäßen Dosierpumpe ausgestattet
ist.
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Bekannte Dämpfer arbeiten nahezu ausschließlich auf
dem Prinzip der Materialdehnung. Der für die Dehnung des Materials
erforderliche Kraftaufwand ist jedoch stark temperaturabhängig. Die
Materialdehnung ist daher bei unterschiedlichen Temperaturen verschieden
leicht bzw. schwer zu erreichen. Bekannte Dämpfer weisen daher ein stark
temperaturabhängiges
Verhalten auf.
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Im Gegensatz zu bekannten Dämpfern wird erfindungsgemäß die Dämpfungswirkung
durch eine Verformung der Wand des Dämpfers mit Hilfe von Walkarbeit
verbessert. Die Wand des erfindungsgemäßen Dämpfers wird im wesentlichen
von einer gekrümmten
Form in Richtung auf eine ebene oder gar entgegengesetzt gekrümmte Form
verformt bzw. ausgestülpt.
Dieses Ausstülpen
geschieht im Wesentlichen ohne eine Dehnung des Wandabschnitts des
erfindungsgemäßen Dämpfers.
Der Ausstülpvorgang
ist daher nur in sehr geringem Maße von der Temperatur des Dämpfers bzw.
von dessen Wand abhängig.
Der erfindungsgemäße Dämpfer weist deshalb über einen
großen
Temperaturbereich hinweg ein gleichmäßiges Dämpfungsverhalten auf. Das erfindungsgemäße Verformen
der Wand des Dämpfers
geschieht besonders platzsparend gleichzeitig an zwei Wandabschnitten
der Wand, wobei ein erster Wandabschnitt von einer ebenen Form in
eine gekrümmte
Form und zugleich ein zweiter Wandabschnitt von einer gekrümmten Form
in eine ebene Form übergeführt wird.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung ist die Dosierpumpe in der Grundform länglich gestaltet
und der Dämpfer
im Wesentlichen ringförmig
um einen Längsabschnitt
der Dosierpumpe ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Gestalt
eines Dämpfers
für eine
Dosierpumpe eines mobilen Heizgerätes ist besonders gut dazu
geeignet, dass sie als integrierter Dämpfer in einem Gehäuse einer
Dosierpumpe untergebracht wird. Dabei kann der Dämpfer platzsparend um eine
Druckleitung- und/oder um eine Saugleitung der Pumpe herum ringförmig angeordnet
sein. Zwischen der jeweiligen Leitung der Pumpe und dem Dämpfer kann
mit mindestens einer radialen Leitung eine Fluidverbindung hergestellt sein.
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Eine besonders raumsparende Anordnung kann
dadurch geschaffen werden, dass die Dosierpumpe mit einem Auslassstutzen
versehen ist, durch den das Medium aus der Dosierpumpe förderbar
ist, und der Dämpfer
im Wesentlichen ring förmig
um den Auslassstutzen ausgebildet ist. Der konvexe Wandabschnitt
des Dämpfers
kann dabei vorteilhaft unmittelbar an dem Auslassstutzen anliegen.
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Ein an einem länglichen bzw. insbesondere zylindrischen
Grundkörper
angeordneter erfindungsgemäßer Dämpfer kann
vorteilhaft mit seiner Wand derart ausgebildet sein, dass diese
axial und/oder radial ausgestülpt
werden kann. Insbesondere kann der mindestens eine konvexe Wandabschnitt
der Wand derart ausgebildet sein, dass seine Verformung hin zu einer
konkaven Form im Wesentlichen in radialer Richtung der Dosierpumpe
erfolgt.
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Der erfindungsgemäße Dämpfer zeigt eine besonders
gleichmäßig Dämpfwirkung,
wenn die Wand des Dämpfers,
die den mindestens einen konvexen Wandabschnitt beinhaltet, im Querschnitt
im Wesentlichen in Form eines Gugelhupfes ausgebildet ist. Die Seitenwände bzw.
Wandabschnitte des Gugelhupfes erstrecken sich dabei insbesondere vorteilhaft
längs einer
Parabel, einer Hyperbel oder eines Abschnitts einer Exponentialfunktion.
Der Gugelhupf weist einen radial äußeren, ersten, im Wesentlichen
zylindrischen Wandabschnitt und einen radial inneren, zweiten, ebenfalls
im Wesentlichen zylindrischen Wandabschnitt auf. Die beiden Wandabschnitte
sind durch einen im Querschnitt im wesentlichen runden, insbesondere
halbrunden dritten Wandabschnitt verbunden. Beim Verändern des Volumens
innerhalb des Gugelhupfes wird der zweite, radial innere Wandabschnitt
relativ zum ersten, radial äußeren Wandabschnitt
verschoben. Dabei geht an den Übergangsbereichen
des ersten zum dritten Wandabschnitt und des zweien zum dritten Wandabschnitt
jeweils ein zunächst
gekrümmter Wandabschnitt
in eine ebene Form über
bzw. ein zunächst
ebener Wandabschnitt in eine gekrümte Form. Durch diese Änderung
der Krümmung
eines Wandabschnitts der Wand des erfindungsgemäßen Dämpfers wird Walkarbeit abgebaut
und damit eine Dämpfungswirkung
erzielt. Ein wesentlicher Aspekt dieser Weiterbildung besteht mit
anderen Worten darin, dass der Dämpfer
mit der Außenform
eines Gugelhupfes ausgeführt
ist. Die Wand des Dämpfers kann
insbesondere vorteilhaft die Form einer Haube aufweisen, die über den
Druck- bzw. Auslassstutzen der Dosierpumpe gelegt ist.
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Alternativ oder zusätzlich ist
die Wand des erfindungsgemäßen Dämpfers,
die den mindestens einen konvexen Wandabschnitt beinhaltet, im Wesentlichen
in Gestalt einer Faltenbalgmembran ausgebildet ist, deren Falten
sich insbesondere im Wesentlichen radial ausstülpen können. Diese Form der Wand des
Dämpfers
ist insbesondere vorteilhaft, weil bei tiefen Temperaturen die Dämpfungswirkung
aufgrund der „Verhärtung" des Materials einer
Wand eines Dämpfers
grundsätzlich
nachlässt.
Dieses Verhärten
kann durch die oben beschriebene Gestalt des erfindungsgemäßen Dämpfers und
seiner Weiterbildung weitgehend kompensiert werden. Der erfindungsgemäße Dämpfer gewährleistet
bei einem Verspröden
bzw. Verhärten
des Materials seiner Wand, dass die Dämpfungswirkung über Walkarbeit gewährleistet
ist. Insbesondere können
erfindungsgemäß einzelne
oder mehrere Falten der Wand radial ausgestülpt werden und es kann so über Walken an
der Falte die Pulsation gedämpft
werden.
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Der zumindest eine konvexe Wandabschnitt der
Wand des erfindungsgemäßen Dämpfers ist
ferner vorteilhaft aus einem elastischen Material ausgebildet. Ein
elastisches Material ermöglicht
es, dass neben einer Dämpfung
aufgrund von Walkarbeit zusätzlich
oder alternativ eine Dämpfung
durch elastische Dehnung des mindestens einen konvexen Wandabschnitts
der Wand und/oder eines weiteren Wandabschnitts von dieser erfolgen
kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft, weil bei hohen Temperaturen
der Dämpfer
dann weiterhin mit dem Funktionsprinzip der elastischen Dehnung
arbeiten kann. Bei tiefen Temperaturen kann alternativ oder zusätzlich über Walkarbeit
die Pulsation gedämpft
werden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Dosierpumpe
anhand der beigefügten
schematischen Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
einer Dosierpumpe gemäß dem Stand
der Technik und
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2 einen
Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Dosierpumpe.
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Detaillierte
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist
eine Dosierpumpe 10 für
ein nicht weiter veranschaulichtes mobiles Heizgerät im Längsschnitt
dargestellt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Die Dosierpumpe 10 ist mit
einem länglichen, im
wesentlichen zylindrischen Gehäuse 12 gestaltet, in
das an der bezogen auf 1 rechten
Stirnseite ein Einlassstutzen 14 hineinführt. In
dem Gehäuse 12 ist
eine Hubkolben 16 verschiebbar gelagert, der von einem
Elektromagneten 18 betätigbar
ist.
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Ein Auslassstutzen 20 führt an der
bezogen auf 1 linken
Stirnseite des Gehäuses 12 aus
der Dosierpumpe 10 heraus. Durch den Auslassstutzen 20 erstreckt
sich in Längsrichtung
der Dosierpumpe 10 eine Auslassleitung 22.
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Um den Auslassstutzen 20 herum
ist ein Dämpfer 24 in
Gestalt eines Radialbalgdämpfers
angeordnet. Der Dämpfer 24 ist
mit einer im wesentlichen zylindrischen Membran 26 gestaltet,
die von einer Außenhülse 28 umgeben
ist. Zwischen der Membran 26 und der Außenhülse 28 ist ein Luftpolster 30 unter
Atmosphärendruck
eingeschlossen. Von der Auslassleitung 22 führen mehrere
Radialbohrung 32 zu der Membran 28, von denen
in 1 nur eine veranschaulicht
ist.
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Im Betrieb der Dosierpumpe 10 fördert der Hubkolben 16 flüssigen Brennstoff
von dem Einlassstutzen 14 zum Auslassstutzen 20.
Der Brennstoff gelangt unter hohem Druck in die Auslassleitung 22, wobei
der Druck des Brennstoffs aufgrund der Hubbewegung des Hubkolbens 16 zeitabhängigen Schwankungen,
der sogenannten Pulsation unterworfen ist. Damit die Pulsation in
der Auslassleitung 22 eine maximal gewünschte Druckschwankung nicht übersteigt,
ist der Dämpfer 24 vorgesehen.
Am Dämpfer 24 wird – bei entsprechend
hohem Druck in den Radialbohrungen 32 – die Membran 26 durch Dehnung
des Materials der Membran 26 radial ausgelenkt. Diese Auslenkung
aufgrund von Materialdehnung ist jedoch in starkem Maße von der
Temperatur der Membran 26 abhängig. Insbesondere bei tiefen
Temperaturen versprödet
bzw. verhärtet
das Material der Membran 26 und die Dämpfungswirkung des Dämpfers 24 wird
geringer.
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In 2 ist
eine erfindungsgemäße Dosierpumpe 34 veranschaulicht,
die hinsichtlich der Bauteile 12 bis 22 entsprechend
der in 1 dargestellten
Dosierpumpe 10 gestaltet ist. An der Dosierpumpe 34 ist
jedoch ein Dämpfer 24 ausgebildet,
der mit einer Wand 36 in Gestalt einer Faltenbalgmembran gestaltet
ist.
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Die Wand 36 erstreckt sich
mit im dargestellten Querschnitt konvexen Wandabschnitten 38 um den
Auslassstutzen 20 herum. Die im Querschnitt konvexen Wandabschnitte 38 erstrecken
sich in Form von Ringen um den Auslassstutzen 20. Bei einem
nicht veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind
die konvexen Wandabschnitte 38 als insbesondere kreisförmige Punkte
bzw. Hüte
an der Wand 36 ausgebildet. Diese Hüte können insbesondere die Form
eines Gugelhupfes aufweisen, wobei ein innerer Wandabschnitt des
Gugelhupfes relativ zu einem äußeren Wandabschnitt
des Gugelhupfes verschiebbar ist, um Walkarbeit abzubauen. Die konvexen Wandabschnitte 38 liegen
im dargestellten Ruhezustand des Dämpfers 24 gemäß 2 an der Außenseite
des Auslassstutzens 20 an. Zwischen den im Querschnitt
konvexen Wandabschnitten 38 sind ebene Wandabschnitte 40 ausgebildet.
Die Wandabschnitte 40 können
bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel einer Wand 36 jeweils im
dargestellten Querschnitt rund bzw. konkav ausgebildet sein.
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Im Betrieb der Dosierpumpe 34 wird
ebenfalls flüssiger
Brennstoff durch die Radialbohrungen 32 zum Dämpfer 24 geleitet.
Der Brennstoff gelangt an die Wand 36 und deren konvexe
Wandabschnitte 38. Insbesondere bei tiefen Temperaturen
ist das Material der Wand 36 verhältnismäßig spröde und kann daher nur geringfügig durch
elastische Dehnung radial nach außen ausgelenkt werden.
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Ein an den konvexen Wandabschnitten 38 anstehender
verhältnismäßig hoher
Druck führt
indessen zu einer Verformung der Wandabschnitte 38 in radialer
Richtung nach außen,
d.h. in Richtung auf eine ebene oder konkave Form des einzelnen Wandabschnitts 38.
Diese Verformung erfolgt durch Walkarbeit an den konvexen Wandabschnitten 38 und
nur in sehr geringem Maße
durch elastische Dehnung von Material. Die Verformung ist daher weitgehend
unabhängig
von der Temperatur der Wand 36.
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Um eine gezielte Verformung der konvexen Wandabschnitte 38 zu
erreichen, sind diese abschnittsweise mit einer angepassten Materialdicke ausgebildet.
Insbesondere können
dabei die Übergänge zwischen
den konvexen Wandabschnitten 38 und den ebenen bzw. konkaven
Wandabschnitten 40 mit einer entsprechend angepassten Wandstärke ausgebildet
sein. Auf diese Weise wird gezielt eine Verformung im Bereich des
stärksten
Abbaus von Walkarbeit an dem einzelnen konvexen Wandabschnitt 38 eingestellt.
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Die Stärke der erforderlichen Walkarbeit
und der dabei besonders bevorzugte Temperaturbereich lassen sich
durch die Größe, die
Form und die Wandstärke
der konvexen Wandabschnitte 38 im Verhältnis zu den ebenen oder konkaven
Wandabschnitten 40 erfindungsgemäß in einem weiten Bereich gezielt einstellen.
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- 10
- Dosierpumpe
gemäß dem Stand
der Technik
- 12
- Gehäuse
- 14
- Einlassstutzen
- 16
- Hubkolben
- 18
- Elektromagnet
- 20
- Auslassstutzen
- 22
- Auslassleitung
- 24
- Dämpfer
- 26
- Membran
- 28
- Außenhülse
- 30
- Luftpolster
- 32
- Radialbohrung
- 34
- erfindungsgemäße Dosierpumpe
- 36
- Wand
- 38
- konvexer
Wandabschnitt
- 40
- ebener
Wandabschnitt