DE10227659B4

DE10227659B4 - Dosierpumpe für ein Heizgerät

Info

Publication number: DE10227659B4
Application number: DE2002127659
Authority: DE
Inventors: Gunter Galtz
Original assignee: Webasto SE; Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Webasto SE; Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: DE10227659A1

Abstract

Dosierpumpe (34) zum Fördern eines flüssigen Mediums, insbesondere zu einem Brenner eines mobilen Heizgeräts, mit einem an einem Auslassstutzen (20) angeordneten Dämpfer (24) zur Minderung von Pulsation in dem von der Dosierpumpe (34) geförderten Medium, der von mindestens einer verformbaren Wand (36) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (24) im Wesentlichen ringförmig um den Auslassstutzen (20) ausgebildet ist, und dass die Wand (36) des Dämpfers (24) mit mindestens einem gekrümmten Wandabschnitt (38) gebildet ist, der bei einer Druckerhöhung am Dämpfer (24) in Richtung auf eine ebene oder entgegengesetzt gekrümmte Form verformbar ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
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.
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.
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.
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 gestal tet. 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.

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.

Bei einem Faltenbalg eines externen Dämpfers wird das Volumen innerhalb des Dämpfers durch eine Dehnung und ein Auseinanderziehen der einzelnen Falten des Faltenbalges erreicht.

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.

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.

Aus DE 29 33 912 C2 ist eine Geräuschdämpfungseinrichtung für Druckschwingungen eines Fördermediums bekannt, insbesondere zur Glättung und zum Abbau von bei Kraftstoffförderpumpen in Kraftfahrzeugen entstehenden Druckschwingungen, die unmittelbar am Pumpendruckstutzen angeordnet und als Membran-Schwingungs- dämpfer ausgebildet ist. Die Membran des Schwingungsdämpfers erstreckt sich dabei als Scheibe quer zur Längserstreckung der Kraftstoff-Förderpumpe und ist koaxial zu deren Längsachse angeordnet.

Aus US 4,759,387 ist eine pulsationsabsorbierende Einrichtung bekannt, bei der ein Rohrabschnitt mit Durchgangsöffnungen versehen und mit einer ebenfalls rohförmigen Membran umgeben ist. Zwischen dem Rohrabschnitt und der Membran ist eine expandierbare Druckkammer gebildet.

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.

Zugrundeliegende Aufgabe

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.

Erfindungsgemäße Lösung

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Dosierpumpe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

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.

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. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Lösung besonders raumsparend. Der konvexe Wandabschnitt des Dämpfers kann vorteilhaft auch unmittelbar an dem Auslassstutzen anliegen.

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.

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.

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.

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.

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.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dosierpumpe anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1 einen Längsschnitt einer Dosierpumpe gemäß dem Stand der Technik und

2 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Dosierpumpe.

Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Claims

Dosierpumpe (34) zum Fördern eines flüssigen Mediums, insbesondere zu einem Brenner eines mobilen Heizgeräts, mit einem an einem Auslassstutzen (20) angeordneten Dämpfer (24) zur Minderung von Pulsation in dem von der Dosierpumpe (34) geförderten Medium, der von mindestens einer verformbaren Wand (36) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (24) im Wesentlichen ringförmig um den Auslassstutzen (20) ausgebildet ist, und dass die Wand (36) des Dämpfers (24) mit mindestens einem gekrümmten Wandabschnitt (38) gebildet ist, der bei einer Druckerhöhung am Dämpfer (24) in Richtung auf eine ebene oder entgegengesetzt gekrümmte Form verformbar ist.
Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine gekrümmte Wandabschnitt (38) der Wand (36) derart ausgebildet ist, dass seine Verformung hin zu einer ebenen Form im Wesentlichen in radialer Richtung der Dosierpumpe (34) erfolgt.
Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (36) des Dämpfers (24), die den mindestens einen gekrümmten Wandabschnitt (38) beinhaltet, im Wesentlichen in Gestalt einer Faltenbalgmembran ausgebildet ist, deren Falten sich insbesondere im Wesentlichen radial ausstülpen können.
Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der gekrümmte Wandabschnitt (38) der Wand (36) des Dämpfers (24) aus einem elastischen Material ausgebildet ist.