DE19937988A1 - Vorrichtung zum Fördern und/oder Abspritzen von fliessfähigen Medien, insbesondere von Fluiden - Google Patents
Vorrichtung zum Fördern und/oder Abspritzen von fliessfähigen Medien, insbesondere von FluidenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern und/oder Abspritzen von fließfähigen Medien, insbesondere von Fluiden, welche nach dem Energiespeicherprinzip arbeitet und als elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenpumpe mit zumindest einer Ankereinrichtung 100 als Antriebselement ausgebildet ist, wobei die Ankereinrichtung 100 zumindest zwei Ankerelemente 102, 103 aufweist und den Ankerelementen 102, 103 magnetisch korrespondierende Jochelemente 26, 32 zugeordnet sind.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern und/oder Ab
spritzen von fließfähigen Medien, insbesondere Fluiden, welche
nach dem Energiespeicherprinzip arbeitet und als elektromagne
tisch angetriebene Hubkolbenpumpe ausgebildet ist.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der WO
96/34196 bekannt. Diese Einspritzvorrichtungen arbeiten nach dem
Festkörper-Energiespeicherprinzip und weisen einen von einem
Ankerzylinder umgrenzten Ankerraum auf, in dem als Antriebsein
richtung eine Ankereinrichtung axial verschieblich lagert. Der
Ankerzylinder ist von einer Magnetspule umgeben, welche elek
trisch angesteuert das für den Antrieb der Ankereinrichtung
notwendige Magnetfeld erzeugt. Der Ankerzylinder umfaßt axial
aufeinanderfolgend zwei Ankerzylinderhülsen, zwischen denen ein
Ringelement aus einem magnetischen Nichtleiter sitzt. Die Anker
einrichtung weist ein axial verschiebliches Förderkolbenrohr und
ein darauf befestigtes Ankerelement auf. Das Ankerelement sitzt
mit radialen Spiel im Ankerzylinder. Der Spielspalt stellt einen
den Magnetfluß schwächenden magnetischen Widerstand dar und wird
als sogenannter parasitärer Spalt bezeichnet.
Die Ankereinrichtung nimmt im Betrieb während einer nahezu wi
derstandslosen Beschleunigungsphase kinetische Energie auf, wo
bei die widerstandslose Beschleunigungsphase durch ein einen
Druckraum abschließendes Ventil erfolgt, wodurch das im Druck
raum eingeschlossene abzuspritzende Fluid durch die Ankerein
richtung einen Druckstoß erfährt, welcher sich in Form einer
Druckwelle im Druckraum ausbreitet. Die Druckwelle bewirkt ein
Öffnen eines den Druckraum anderendig abschließenden federbela
steten Einspritzdüsenelementes, so daß das im Druckraum befind
liche Fluid abgespritzt wird.
Nach dem Öffnen des Einspritzdüsenelements und dem Abspritzen
des Fluids aufgrund des Druckstoßes wird die Ankereinrichtung,
insbesondere deren Förderkolbenrohr im Druckraum weiterbewegt,
wodurch eine Fortdauer des Abspritzvorgangs in Form eines ver
drängenden Abspritzens erfolgt. Der Rückhub der Ankereinrichtung
erfolgt mittels einer Druckfeder.
Derartige Fluideinspritzvorrichtungen haben sich z. B. als Kraft
stoffeinspritzvorrichtungen für Brennkraftmaschinen, insbesonde
re für Zweitakt-Brennkraftmaschinen bewährt.
Die Entwicklungstendenzen im Bereich moderner Brennkraftmaschi
nen, insbesondere moderner Zweitaktbrennkraftmaschinen für Frei
zeitsportgeräte wie z. B. Personal-Watercrafts oder Schneemobile
gehen aus Kosten- und Gewichtsgründen immer mehr hin zu größeren
Zylinderhubräumen bei gleichbleibender oder sogar gesteigerter
Nenndrehzahl und einer gleichzeitigen Verringerung der Zylinder
zahl der Brennkraftmaschine.
Daraus resultieren für die Einspritzsysteme dieser Brennkraftma
schinen steigende Anforderungen hinsichtlich der Förderleistung
pro Arbeitsspiel und auch hinsichtlich des Volumenstroms
(= Fluidfördermenge pro Zeiteinheit).
Diese erhöhte Förderleistung pro Arbeitsspiel sowie der gestei
gerte Volumenstrom kann zum Beispiel durch Vergrößerung der
Elektromagnete erreicht werden, welche dann jedoch auch einen
gesteigerten elektrischen Energiebedarf aufweisen. Dies zieht
aber nicht nur zusätzliche Kosten für die größeren Elemente nach
sich, sondern vor allem für leistungsstärkere Generatoren und
Ansteuerschaltungen der Elektromagnete.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Fördern und/-
oder Abspritzen von fließfähigen Medien, insbesondere von Flui
den zu schaffen, welche bei bestimmter bzw. vorgegebener elek
trischer Energieversorgung und insbesondere auch bei bestimmten
bzw. gegebenem Bauvolumen eine höhere Förderleistung pro Ar
beitshub und einen höheren Volumenstrom des abgespritzten bzw.
geförderten Fluids gewährleistet, also hinsichtlich des Wir
kungsgrades verbessert ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Zur Begriffsdefinition zweier zueinander beweglicher Elemente,
zwischen denen eine magnetische Kraft wirkt, werden im folgenden
die Begriffe "Anker" und "Joch" verwendet, wobei das "Joch" das
feststehende der beiden zueinander beweglichen Elemente meint
und der "Anker" das aufgrund der Magnetkraft bezüglich des
"Jochs" bewegte Element bezeichnet.
Die Arbeitsspaltfläche ist eine gedachte Fläche, welche sich
durch eine radiale Projektion eines axialen Spaltes (Arbeits
spalten) zwischen einem "Anker" und einen korrespondierenden
"Joch" auf einen vorbestimmten Durchmesser ergibt.
Als "Leitelement" ist im folgenden ein Element gemeint, welches
zur gezielten Leitung bzw. Führung des magnetischen Flusses
dient.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Fördern und/oder Ab
spritzen von fließfähigen Medien, insbesondere von Fluiden
vorgesehen, welche nach dem Energiespeicherprinzip arbeitet und
als elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenpumpe mit zumindest
einer Ankereinrichtung als Antriebselement ausgebildet ist und
die Ankereinrichtung zumindest zwei Ankerelemente aufweist und
den Ankerelementen magnetisch korrespondierende Jochelemente zu
geordnet sind.
Im Rahmen der Erfindung wurde der Effekt genutzt, daß durch eine
Vergrößerung der Arbeitsspaltfläche zwischen einem Anker und
magnetisch korrespondierenden Joch eine höhere Energiemenge von
dem durch eine Spule zur Verfügung gestellten magnetischen Feld
auf die Ankereinrichtung übertragbar ist.
Erfindungsgemäß wird eine Vergrößerung der Arbeitsspaltfläche
auf besonders einfache Weise erzielt, wobei eine magnetische
Reihenschaltung von zumindest zwei Ankerelementen zusammen mit
jeweils korrespondierenden Jochelementen vorgesehen ist. Demge
mäß ist z. B. eine Ankereinrichtung vorgesehen, welche eine Mehr
zahl, d. h. zumindest zwei axial zueinander beabstandet angeord
nete Ankerelemente auf einem Ankerträger, z. B. einem Förderkol
benrohr trägt.
Magnetisch korrespondierend zu den Ankerelementen der Ankerein
richtung sind jeweils feststehende Jochelemente vorhanden, wel
che einen magnetischen Gegenpol für die Ankerelemente ausbilden.
Beispielsweise weist ein die Ankereinrichtung umgebender Anker
zylinder als Jochelemente korrespondierende Ankerzylinderhülsen
auf, welche durch magnetisch nichtleitende Ringelemente vonein
ander getrennt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ankereinrichtung
als Zweiankerelementeinrichtung ausgestaltet und von einem An
kerzylinder mit zwei korrespondierenden Jochelementen, z. B. An
kerzylinderhülsen umgeben.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform arbeitet die er
findungsgemäße Vorrichtung nach dem Festkörper-Energiespeicher
prinzip.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fördern und/oder Ab
spritzen von fließfähigen Medien, insbesondere Fluiden ist von
Vorteil, daß bei gegebener elektrischer Energieversorgung die
statische Magnetkraft auf die Ankereinrichtung gegenüber dem
Stand der Technik erheblich größer ist und somit auch die von
der Ankereinrichtung entlang ihres Hubweges geleistete Arbeit
erheblich größer ist. Insofern ist die von der Ankereinrichtung
auf das zu fördernde bzw. abzuspritzende Medium übertragene
Energie und somit der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vor
richtung deutlich erhöht. Durch das axiale Hintereinanderanord
nen der Ankerelemente in magnetischer Reihenschaltung erfordert
eine erfindungsgemäße Vorrichtung nur ein geringes Bauvolumen.
Der erhöhte Energieeintrag in das zu fördernde bzw. abzusprit
zende Medium kann je nach geometrischer Ausgestaltung der Pump
einrichtung in Form einer höheren Förderleistung pro Arbeits
spiel bzw. eines höheren Volumenstroms und/oder eines höheren
Drucks im zu fördernden bzw. abzuspritzenden Medium genutzt wer
den. Dies kann beispielsweise durch die Wahl eines bestimmten
Durchmessers der medienpumpenden Einrichtungen der Pumpe, z. B.
des Förderkolbenrohres vorbestimmt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispiel
haft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vor
richtung zum Fördern und/oder Abspritzen von fließ
fähigen Medien, insbesondere von Fluiden;
Fig. 2 eine Detailansicht des Längsschnitts einer Vorrichtung
gemäß Fig. 1;
Fig. 3 schematisch den Feldlinienverlauf der magnetischen
Feldlinien einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß
Fig. 1.
Die abgebildete, bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemä
ßen Vorrichtung 1 arbeitet nach dem Festkörper-Energiespeicher
prinzip und weist ein topfförmiges Antriebsgehäuse 2 und ein ein
offenes Ende des topfförmigen Antriebsgehäuses 2 verschließendes
Pumpengehäuse 3 auf. Das Antriebsgehäuse 2 und das Pumpengehäuse
3 sind im wesentlichen rotationssymmetrische Körper und besitzen
eine gemeinsame Mittel-Längsachse 4. Das Pumpengehäuse 3 ist dem
Antriebsgehäuse 2 in einer Förderrichtung 5 des zu fördernden
bzw. abzuspritzenden Mediums vorgeordnet.
Das Antriebsgehäuse 2 besitzt eine dünnwandige, zylindermantel
förmige Außenwandung 6 und eine das Antriebsgehäuse 2 einendig
abschließende dünnwandige Bodenwandung 7, so daß ein Antriebs
gehäuse-Innenraum 8 begrenzt ist. Die Bodenwandung 7 ist radial
zur Mittel-Längsachse 4 hin zweifach gestuft ausgebildet. Die
Bodenwandung 7 weist radial von außen nach innen eine erste
Ringstirnwandung 9, eine erste koaxial zur Außenwandung 6 ver
laufende Ringstufenwandung 10, eine zweite axial entgegen der
Förderrichtung 5 gegenüber der ersten Ringstirnwandung 9 zurück
versetzte Ringsstirnwandung 11, eine zweite Ringstufenwandung 12
und eine bezüglich der Förderrichtung 5 axial hinterste Ab
schlußwandung 13 auf. In der Nähe der ersten Ringstirnwandung 9
weist die Außenwandung 6 eine Ausnehmung 14 auf, in der eine
Anschlußeinrichtung 15 mit Kontaktelementen 16 zum Anschluß der
Vorrichtung 1 an eine Stromquelle sitzt. Am in Förderrichtung 5
vorderen, offenen Ende des Antriebsgehäuses 2 weist die Außen
wandung an ihrer Innenseite ein Gewinde 17 auf.
Auf der Innenseite der zweiten Ringstirnwandung 11 sitzt in
deren radial innerem Teilbereich ein im wesentlichen zylinder
scheibenförmiges Führungsstück 18 auf, so daß vom Führungsstück
18, der zweiten Ringstufenwandung 12 und der Abschlußwandung 13
ein Bodenhohlraum 19 umgrenzt ist. Das Führungsstück 18 besitzt
eine zentrale Lagerbohrung 20 mit der Mittellängsachse 4 als
Bohrungsachse. Radial um die Lagerbohrung 20 sind mehrere, par
allel zur Lagerbohrung 20 verlaufende Durchgangsbohrungen 21
angeordnet, welche bodenseitig in den Bodenhohlraum 19 münden.
Radial formschlüssig zwischen dem Führungsstück 18 und der er
sten Ringstufenwandung 10 sowie axial formschlüssig auf dem
Führungsstück 18 sitzt als Leitelement eine erste zylinderrohr
förmige Ankerzylinderhülse 22, welche von der Bodenwandung 7 weg
mit der Mittel-Längsachse 4 als Mittelachse ein Stück in den An
triebsgehäuseinnenraum 8 ragt. Die erste Ankeryzlinderhülse 22
besteht aus einem magnetisch gut leitenden Material und weist
eine innenraumseitige Stirnfläche 23 auf, von der ein kleiner
Ringsteg 24 axial in Förderrichtung 5 abgeht.
Axial auf die erste Ankerzylinderhülse 22 folgend sitzt als Ab
standselement bzw. Mittel zum Unterbrechen des magnetischen
Flusses auf deren Stirnfläche 23, vom Ringsteg 24 radial form
schlüssig gehalten, ein erstes zylinderringförmiges Ringelement
25. Das Ringelement 25 besteht aus einem magnetischen Nichtlei
ter, z. B. aus Edelstahl. Axial auf das erste Ringelement 25
folgt als erstes Jochelement eine zylinderringförmige zweite An
kerzylinderhülse 26, welche auf ihrer bodenseitigen Stirnfläche
27 und auf ihrer pumpengehäuseseitigen Stirnfläche 28 jeweils
radial innenliegend einen axial abgehenden Ringsteg 29 bzw. 30
aufweist.
Analog zum ersten Ringelement 25 sitzt auf der Stirnfläche 28
der zweiten Ankerzylinderhülse 26 als Abstandselement bzw. Mit
tel zum Unterbrechen des magnetischen Flusses ein zweites Ring
element 31 auf, welches die gleiche Raumform wie das erste Ring
element 25 aufweist und ebenso aus einem magnetisch nichtleiten
den, nicht magnetisierbarem Material, z. B. Edelstahl, besteht.
Axial auf das zweite Ringelement 31 folgt als zweites Jochele
ment eine dritte Ankerzylinderhülse 32, welche an ihrem boden
seitigen Ende eine Stirnfläche 33 und analog zur zweiten Anker
zylinderhülse 26 einen Ringsteg 34 aufweist. Sie sitzt einendig
auf dem zweiten Ringelement 31 axial auf und sitzt anderendig
einstückig in Form eines Ringsteges auf der bodenseitigen Stirn
fläche 40 des Pumpengehäuses 3 auf.
Die dritte Ankerzylinderhülse 32 umgrenzt einen radialen Innen
ringbereich 40a der bodenseitigen Stirnfläche 40 des Pumpenge
häuses 3.
Die Ankerzylinderhülsen 22, 26, 32 und die Ringelemente 25, 31
bilden einen Ankerzylinder 35 mit der Mittel-Längsachse 4 als
Mittelachse, der einen Ankerraum 41 umgrenzt. Der Ankerraum 41
ist bodenwandungsseitig durch das Führungsstück 18 und pumpenge
häuseseitig durch den Innenringbereich 40a der Stirnfläche 40
des Pumpengehäuses 3 begrenzt.
Die radialen Außenflächen der Ankerzylinderhülsen 22, 26, 32 und
der Ringelemente 25, 31 fluchten in axialer Richtung zueinander,
so daß eine zylinderförmige Ankerzylinderaußenfläche gebildet
ist.
Die Ringelemente 25, 31 weisen gegenüber den Ankerzylinderhülsen
22, 26, 32 eine etwas geringere Wandstärke auf, so daß deren In
nenflächen einen gegenüber den zueinander axial fluchtenden In
nenflächen der Ankerzylinderhülsen 22, 26, 32 größeren radialen
Abstand zur Mittel-Längsachse 4 aufweisen.
Die Außenfläche des Ankerzylinders 35 und die Außenwandung 6 des
Antriebsgehäuses 2 begrenzen einen zylinderringförmigen Spulen
raum 42. Den Ankerzylinder 35 außenseitig umgebend, sitzt im
Spulenraum 42 ein kabeltrommelförmiger Spulenträger 43 mit einer
zylinderrohrförmigen Trägerbasisrohrwandung 44, einem endseitig
radial von dieser abgehenden bodenseitigen Begrenzungsringsteg
45 und einem pumpengehäuseseitigen Begrenzungsringsteg 46. Die
Begrenzungsringstege 45, 46 erstrecken sich radial bis kurz vor
die Außenwandung 6 des Antriebsgehäuses 2.
Der Spulenträger 43 erstreckt sich von der bodenseitigen Stirn
fläche 40 des Pumpengehäuses 3 bis kurz vor die erste Ringstirn
wandung 9 des Antriebsgehäuses 2.
In dem von den Wandungen 44, 45, 46 begrenzten Raum befindet
sich eine Magnetspule 47, welche mit den Kontaktelementen 16 der
Anschlußeinrichtung 15 verbunden ist.
Das Pumpengehäuse 3 ist ein im wesentlichen um die Mittel-Längs
achse 4 rotationssymmetrischer Körper mit einem Basisteil 50 und
einem Düsenaufnahmezylinder 51, welcher einstückig an das Basis
teil 50 angeformt ist und in Förderrichtung 5 axial von diesem
abgeht.
Das Basisteil 50 ist zylinderscheibenförmig und bodenseitig
durch die Stirnfläche 40 und dem Innenbereich 40a der Stirnflä
che 40 sowie gegenüberliegend durch eine Stirnfläche 55 be
grenzt. Das Basisteil 50 besitzt eine Umfangsfläche 53, welche
in ihrem bodenseitigen Endbereich ein zum Innengewinde 17 des
Antriebsgehäuses 2 korrespondierendes Außengewinde 54 aufweist.
Das Basisteil 50 ist soweit in das Antriebsgehäuse 2 einge
schraubt, daß die Ankerzylinderhülsen 22, 26, 32 und die Ring
elemente 25, 31 axial aneinander gedrückt werden und sich diese
über das Führungsstück 18 auf der zweiten Ringstirnwandung 11
abstützen. Zur Abdichtung des Bodenhohlraums 19 und des Anker
raumes 41 zum Spulenraum 42 hin ist ein Dichtring 55, z. B. ein
O-Ring vorgesehen, welcher in einem von einer bodenseitigen
Stirnfläche der ersten Ankerzylinderhülse 22, der ersten Rings
tufenwandung 10, der zweiten Ringstirnwandung 11 und einer L-
förmigen Ausnehmung im Führungsstück 18 gebildeten Dichtkanal 56
sitzt.
Das Basisteil 50 besitzt eine einfach gestufte Durchgangsbohrung
57 mit der Mittel-Längsachse 4 als Mittelachse, welche bodensei
tig erweitert als Aufnahmebohrung 57a ausgeführt ist und in den
Ankerraum 41 mündet und anderendig in einer von dem Düsenaufnah
mezylinder 51 umgrenzten, gegenüber der Stufendurchgangsbohrung
57 erweiterten Sacklochbohrung 58 mündet.
In der ankerraumseitigen Erweiterung der Stufendurchgangsbohrung
57 sitzt form- und kraftschlüssig ein Führungszylinder 59, wel
cher sich auf der Höhe des Innenbereichs 40a zweifach stufenför
mig verjüngend ein Stück in den Ankerraum 41 erstreckt, so daß
eine Ringstirnfläche 60 und ein Ringvorsprung 61 ausgebildet
sind.
Der Führungszylinder 59 weist korrespondierend zur Lagerbohrung
20 eine gestufte Durchgangsbohrung 62 auf, welche die Mittel-
Längsachse 4 als Mittelachse besitzt, also axial fluchtend zur
Lagerbohrung 20 des Führungsstücks 18 verläuft. Die Durchgangs
bohrung 62 ist an ihrem dem Ankerraum 41 abgewandten Ende auf
den Durchmesser der Durchgangsbohrung 57 erweitert ausgebildet.
Im erweiterten Bereich der Durchgangsbohrung 62 sind über deren
Innenumfang verteilt, mehrere radial nach innen weisende, zuein
ander beabstandet angeordnete Anschlagrippen 63 für einen Ven
tilkörper 64 angebracht. Der Ventilkörper 64 sitzt mit Spiel in
der Durchgangsbohrung 57, so daß die Bereiche vor und hinter dem
Ventilkörper hydraulisch kommunizierend verbunden sind.
Radial von der Außenfläche 53 des Pumpengehäuses 3 führt eine
sich mehrfach verjüngende Zuführbohrung 65 für das zu fördernde
bzw. abzuspritzende Medium, welche in die Durchgangsbohrung 57
mündet. In der Zuführbohrung 65 sitzt eine Zuführeinrichtung 66
bestehend aus einem hohlgebohrten Zuführnippel 67 und einem die
sen in Zuführrichtung 68 radial innen nachgeordneten Rückschlag
ventilelement 69, welches einen Medienstrom entgegen der Zuführ
richtung 68 unterbindet.
Radial außerhalb des Rückschlagventilelements 69 zweigt von der
Zuführbohrung 65 diagonal eine erste Flutbohrung 70 ab, die in
den Ankerraum 41 mündet und über eine Querbohrung 71 mit der
zentralen Bohrung des Zuführnippels 67 in Verbindung steht. Der
Zuführbohrung 65 gegenüberliegend ist in das Pumpengehäuse 3 ei
ne radial gerichtete sacklochförmige Ablaufbohrung 72 einge
bracht, in der ein Ablaufnippel 73 als Ablaufeinrichtung sitzt.
Vom Grund der Ablaufbohrung 72 zweigt diagonal eine zweite Flut
bohrung 74 ab, welche ebenfalls in den Ankerraum 41 mündet.
In der Sacklochbohrung 58 des Düsenaufnahmezylinders 51 sitzen
axial in Förderrichtung 5 aufeinanderfolgend ein Druckraumab
schlußteil 80, ein Trägerteil 81 für ein Standdruckventil 82 und
ein Abspritzdüsenelement 83 mit einer federbelasteten Düsennadel
84.
Das Druckraumabschlußteil 80 sitzt radial formschlüssig in der
Sacklochbohrung 58 und axial auf deren bodenseitigem Bohrungs
grund 58a auf und besitzt eine zur Durchgangsbohrung 57 koaxiale
Druckraumbohrung 85, welche sich in Förderrichtung 5 einstufig
zu einer Überströmbohrung 86 verjüngt, so daß eine Ringstirn
fläche 87 ausgebildet ist.
Die Druckraumbohrung 85 und die Durchgangsbohrung 87 umgrenzen
einen Druckraum 88, welcher antriebsseitig durch einen kugelför
migen Ventilkörper 64 abgeschlossen ist und düsenseitig in die
Überströmbohrung 86 mündet.
Der Ventilkörper 64 liegt in einer Ausgangsstellung mit einer
Druckfeder 89 federbelastet auf den radialen Innenkanten der
Rippen 63 auf, wobei sich die Druckfeder 89 einendig am Ventil
körper 64 und anderendig auf der Ringstirnfläche 87 des Füh
rungszylinders 59 abstützt.
Das Trägerteil 81 ist axial gegen das Druckraumabschlußteil 80
gesetzt und weist ebenso eine mehrfach gestufte, sich in Förder
richtung 5 zunächst verjüngende und anschließend erweiternde
Durchgangsbohrung 90 auf, so daß eine Druckhaltekammer 91 gebil
det ist, in welcher druckraumseitig das Standdruckventil 82
angeordnet ist. Das Standdruckventil 82 gewährleistet in der
Druckhaltekammer 91 einen bestimmten Mindestdruck im Medium und
öffnet in Förderrichtung 5 sobald im Druckraum 88 ein gegenüber
dem Standdruck höherer Druck herrscht.
Gegen das Trägerteil 81 ist axial in Förderrichtung 5 vorgeord
net das Abspritzdüsenelement 83 gesetzt. Das Abspritzdüsenele
ment 83 besitzt eine axiale Durchgangsbohrung 92, in der die Dü
sennadel 84 axial verschieblich lagert. Die Durchgangsbohrung 92
besitzt düsenendseitig einen konisch erweiterten Dichtsitz 93,
welcher durch einen düsenendseitigen Ventilteller 94, der ein
teilig mit einem Schaft der Düsennadel 84 verbunden ist, dich
tend verschlossen ist. Die Düsennadel 84 sitzt in bekannter Wei
se über eine Druckfeder 95 und einen Nadelteller 96 entgegen der
Förderrichtung 5 vorgespannt in der Durchgangsbohrung 92, wobei
das druckraumseitige, verjüngte Ende des Düsenelements 83 die
Druckfeder 95 und ein Teil des Düsennadelschafts in die düsen
seitige Erweiterung der Durchgangsbohrung 90 des Trägerteils 81
ragen. Die düsenseitige Erweiterung der Durchgangsbohrung 90 ist
über eine Überströmbohrung 97 mit der Durchgangsbohrung 92 ver
bunden.
Als Antriebselement weist die Vorrichtung 1 eine einheitliche
Ankereinrichtung 100 bestehend aus einem Ankerträgerelement 101,
z. B. einem Förderkolbenrohr, und ein erstes bodenseitiges Anker
element 102 sowie in einem Abstand D (Fig. 2) beabstandet zum
ersten Ankerelement 102 angeordnet ein zweites gleichartiges,
druckraumseitiges Ankerelement 103 auf.
Zwischen dem zweiten Ankerelement 103 und der Ringstirnfläche 60
des Führungszylinders 59 sitzt eine Druckfeder 120, welche die
Ankereinrichtung 100 in einer Ausgangsstellung axial derart ent
gegen der Förderrichtung 5 drückt, daß das erste Ankerelement
102 am Führungsstück 18 anliegt.
Das Ankerträgerelement 101 ist z. B. als Förderkolbenrohr ausge
bildet, welches ein im wesentlichen hohlzylindrischer, langge
streckter Körper ist, der axial verschieblich und radial form
schlüssig mit einem bodenseitigen Ende 104 in der Lagerbohrung
20 des Führungsstücks 18 und den Ankerraum 41 durchgreifend mit
einem druckraumseitigen Ende 105 in der Lagerbohrung 62 des Füh
rungszylinders 59 sitzt. In der Ausgangsstellung ragt das Ende
104 ein Stück in den Bodenhohlraum 19, wobei das Ende 105 etwa
bündig mit dem druckraumseitigen Ende der Lagerbohrung 62 des
Führungszylinders 59 abschließt und ein Stück beabstandet von
dem auf den Rippen 63 aufliegenden Ventilkörper 64 angeordnet
ist. Das Ankerträgerelement 101 weist eine axiale Durchgangsboh
rung 106 auf, welche beidendig in der Art einer Phase konisch
erweitert ist. Die druckraumseitige Anfasung des Ankerträger
elements 101 bildet einen Ventilsitz für den Ventilkörper 64, so
daß das Ankerträgerelement 101 und der Ventilkörper 64 ein Ven
til bilden mit welchem der Ankerraum 41 vom Druckraum 88 hydrau
lisch trennbar ist.
Die Ankerelemente 102, 103 befinden sich im Ankerraum und sind
jeweils im wesentlichen zylinderringscheibenförmig und weisen je
eine Mittenbohrung 107 bzw. 108 auf, welche die Mittellängsachse
4 als Mittelachse haben. Die Ankerelemente 102, 103 sitzen mit
den Bohrungen 107, 108 fest auf dem Ankerträgerelement 101 und
haben einen Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als der In
nendurchmesser der Ankerzylinderhülsen 22, 26, 32, so daß ein
radialer Spielspalt 109 der Weite T gebildet ist. Die Ankerele
mente 102, 103 sitzen somit mit radialem Spiel zum Ankerzylinder
35 axial bewegbar im Ankerraum 41. Die Ankerelemente 102, 103
sind aus einem leicht magnetisierbaren Material hergestellt und
weisen jeweils zumindest eine zu den Mittenbohrungen 107, 108
parallel verlaufende Überströmbohrung 110 auf.
Das Ankerelement 102 hat eine bodenseitige Stirnfläche 110a und
eine druckraumseitige Stirnfläche 111, sowie eine Umfangsfläche
112 auf. Die Stirnfläche 111 und die Umfangsfläche 112 bilden
eine Umfangskante 113 aus. (vgl. Fig. 2) Das Ankerelement 103
weist dementsprechend eine bodenseitige Stirnfläche 114 und eine
druckraumseitige Stirnfläche 115 sowie eine Umfangsfläche 116
auf. Die Stirnfläche 115 und die Umfangsfläche 116 bilden eine
Umfangskante 117 aus.
Wie oben bereits beschrieben, liegt das erste Ankerelement 102
im Ausgangszustand mit seiner Stirnfläche 110 ankerraumseitig am
Führungsstück 18 an. Die axiale Längserstreckung des Ankerele
ments 102 ist derart eingerichtet, daß es den den Ankerraum 41
umgrenzenden Teil der ersten Ankerzylinderhülse 22 in Axialrich
tung abdeckt und daß zwischen dessen Umfangskante 113 und dem
Ringsteg 29 der zweiten Ankerzylinderhülse 26 ein erster axialer
Spalt 121 mit der Spaltweite S1 vorhanden ist.
Das zweite Ankerelement 103 ist entsprechend dem Abstand D vom
ersten Ankerelement 102 beabstandet und diesem in Förderrichtung
5 vorgeordnet angeordnet, wobei es die Innenfläche der zweiten
Ankerzylinderhülse 26 analog zum ersten Ankerelement 102 etwa
über die gleiche axiale Länge abdeckt. Die axiale Längserstrec
kung des Ankerelements 103 ist analog zum Ankerelement 102 der
art gewählt, daß zwischen dessen Umfangskante 117 und dem Rings
teg 34 der dritten Ankerzylinderhülse 32 ein zweiter axialer
Spalt 122 mit der Spaltweite S2 vorhanden ist.
Die axiale Überdeckung der Ankerelemente 102, 103 und der im
Ausgangszustand jeweils benachbarten Ankerzylinderhülsen 22 bzw.
26 sowie der im Ausgangszustand jeweils benachbarten Ringelemen
te 25 bzw. 31 ist derart gewählt, daß der magnetische Fluß opti
miert ist.
Die Spaltweiten S1, S2 sind hierzu vorteilhafterweise kleiner als
die Längserstreckung, insbesondere kleiner als die halbe Längs
erstreckung der Ringelemente 25, 31 gewählt.
Die Ankerzylinderhülsen 26, 32 bilden gegenüber den axial beweg
lichen Ankerelementen 102, 103 jeweils ein feststehendes Joch
element, d. h. das feststehende magnetische Gegenstück zu den
Ankerelementen 102, 103. Die Ankerzylinderhülsen 22 bzw. 26 bil
den für die in der Ausgangsstellung benachbart angeordneten An
kerelemente 102 bzw. 103 jeweils Leitelemente für den magneti
schen Fluß.
Wird in der Ausgangsstellung gemäß Fig. 2 die Spule 47 mit Strom
beaufschlagt, bilden sich den Spulenkörper torusartig umgebende
Magnetfeldlinien 130 aus (Fig. 3). Sie treten je nach Polung
z. B. bodenseitig in die erste Ankerzylinderhülse 22 ein, den
radialen Spielspalt 18 (parasitärer Spalt zwischen der Anker
zylinderhülse 22 und dem ersten Ankerelement 102) überbrückend
in das Ankerelement 102 ein, verlassen das Ankerelement 102
größtenteils im Bereich der engsten Stelle zwischen dem Anker
element 102 und der zweiten Ankerzylinderhülse 26 (Jochelement),
verlaufen in der zweiten Ankerzylinderhülse 26 in etwa axial bis
zum Überschneidungsbereich des zweiten Ankerelements 103 mit der
zweiten Ankerzylinderhülse 26, treten dort den Spielspalt 108
(parasitärer Spalt) zwischen der Ankerzylinderhülse 26 und dem
zweiten Ankerelement 103 überbrückend in das zweite Ankerelement
103 ein, verlassen das zweite Ankerelement 103 analog zum ersten
Ankerelement 102 größtenteils an der engsten Stelle zwischen dem
zweiten Ankerelement 103 und der dritten Ankerzylinderhülse 32
und treten in die dritte Ankerzylinderhülse 32 ein (siehe Fig.
3).
Hierdurch werden die an den genannten Engstellen gegenüberlie
genden Bereiche der Ankerelemente 102 bzw. 103 (Stirnseiten 111
bzw. 115) und der Ankerzylinderhülsen 26 bzw. 32 (Ringstege 29
bzw. 34) magnetisch gegenpolig magnetisiert, so daß statische
Magnetkräfte FM1 und FM2 auf das Ankerelement 102 bzw. das Anker
element 103 wirken. Somit stellen die Ankerelemente 102, 103
Anker im Sinne der obengenannten Definition und die Ankerzylin
derhülsen 26,32 Jochelemente im Sinne der obengenannten Defini
tion dar.
Die statische magnetische Gesamtkraft FM = FM1 + FM2, die auf die
Ankereinrichtung 100 wirkt ist bei gleichem Einsatz von elektri
scher Energie durch die obenbeschriebene magnetische Reihen
schaltung der Ankerelemente 102, 103 und der dazu korrespondie
renden Jochelemente 26, 32 erheblich höher als eine resultieren
de statische Magnetkraft bei einer Ankereinrichtung, welche
lediglich ein singuläres Ankerelement aufweist. Somit ist auch
die über eine bestimmte Strecke H entlang einer Hubrichtung 123
von der Ankereinrichtung 100 geleistete Arbeit entsprechend
höher. Insofern erfolgt eine bessere Ausnutzung der mittels ei
ner vorbestimmten eingesetzten Energie durch die Spule 47 er
zeugten magnetischen Energie. Somit ist der Wirkungsgrad einer
solchen Antriebseinrichtung aufweisend eine Mehranker-Ankerein
richtung 100 mit Ankerelementen und 102, 103 zu den Ankerelemen
ten 102, 103 korrespondierenden Jochelementen und somit auch der
Gesamtwirkungsgrad einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 deut
lich verbessert.
Es hat sich gezeigt, daß mit bauarttypischen Anordnungen zweier
Anker- und Jochelemente in einer solchen Vorrichtung 1 im ungün
stigsten Falle eine Erhöhung der statischen Magnetkraft FM von
zumindest 60% gegenüber dem Stand der Technik erreichbar ist,
ohne daß eine zusätzliche Zufuhr elektrischer Energie notwendig
ist.
Die Spalte 121 und 122 erstrecken sich in Arbeitsrichtung (Hub
richtung 123) der Ankereinrichtung 100. Die Weite S1 und S2 die
ser Spalte bestimmen die Größe der momentan zwischen den Anker
elementen 102, 103 und den Jochelementen (Ankerzylinderhülsen
26, 32) auftretenden statischen Magnetkräfte, welche entlang des
Weges H der Ankereinrichtung 100 Arbeit verrichten. Sie stellen
insofern Arbeitsspalte dar. Die radiale Projektion der Arbeits
spalte 121, 122 auf einen festen Radius, z. B. den Radius der
Innenfläche der Ankerzylinderhülsen 26, 22, 32, ergibt eine Ar
beitsspaltfläche, deren Größe von diesem Radius und der entspre
chenden Spaltweite S1, S2 abhängt. Bei vorgegebener bzw. bei
einer Bewegung der Ankereinrichtung 100 momentan herrschenden
Spaltweite S1, S2 eines Arbeitsspaltes ist die Größe der Arbeits
spaltfläche maßgebend für die zwischen dem Jochelement und dem
Ankerelement wirkende magnetische Kraft. Die Spalte 109 er
strecken sich mit der Weite T senkrecht zur Arbeitsrichtung
(Hubrichtung 123) der Ankereinrichtung 100. Es treten keine ar
beitverrichtenden magnetischen Kräfte auf. Somit stellen diese
Spalte 108 unerwünschte '"magnetische Widerstände" dar, und wer
den als sogenannte "parasitäre Spalte" bezeichnet. Einer Mini
mierung der Weite T dieser parasitären Spalte 109 ist wünschens
wert, jedoch setzen fertigungstechnisch unvermeidbare Toleranzen
Grenzen.
Je größer die Arbeitsspaltfläche bei gegebener Spaltweite S1, S2
des Arbeitsspaltes ist, desto größer ist die wirkende Magnetkraft
FM1 bei FM2 auf die Ankerelemente 102, 103 bei gegebener magneti
scher Feldstärke.
Im Rahmen der Erfindung wurde die Vergrößerung der Arbeitsspalt
fläche durch eine magnetische Reihenschaltung zumindest zweier
Anker-Jochanordnungen erreicht, so daß zumindest zwei Arbeits
spalte 121, 122 ausgebildet werden.
Weiterhin ist die momentan auf ein Ankerelement 102, 103 einer
Anker-Jochanordnung (102, 26; 103, 34) von der Weite 5 der mo
mentanen Arbeitsspalte 121, 122 abhängig, so daß die statischen
Magnetkräfte auf die Ankerelemente 102, 103 über den Hubweg H
veränderlich sind.
Bei einer Ausgangsspaltweite S1, S2 nehmen die Magnetkräfte wie
oben beschrieben einen bestimmten Wert an. Dieser Wert steigt
mit sinkender Spaltweite S und erreicht bei S = 0 einen Maximal
wert, welcher für S < 0, was einer axialen Überschneidung zwi
schen Anker- und korrespondierendem Jochelement entspricht,
wiederum abnimmt.
Insofern ist über die Wahl der Ausgangsspaltweiten S1, S2 der
Kraftverlauf der Gesamtkraft FM über den Hubweg H der Ankerein
richtung 100 beeinflußbar und es kann somit auf einfache Weise
Einfluß genommen werden auf - wie weiter unten beschrieben -
z. B. die Abspritzcharakteristik, den Druckverlauf, den maximalen
Einspritzvolumenstrom oder ähnlichen Charakteristika der Vor
richtung 1. Hierbei liegt es selbstverständlich im Bereich der
Erfindung, die Ausgangsspaltweiten S1 und S2 gleich oder unter
schiedlich groß zu wählen. Weiterhin können die Ankerelemente
102, 103 in Axialrichtung verstellbar festlegbar auf dem Ank
erträgerelement 101 angeordnet sein.
Insofern gelingt mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit
einfachen Mitteln neben einer drastisch höheren Energieausnut
zung der aufgewendeten elektrischen Energie auch eine erhöhte
Variabilität der Vorrichtung 1 bezüglich verschiedener charak
teristischer Kenngrößen einer gattungsgemäßen Vorrichtung.
Im folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vor
richtung zum Fördern und/oder Abspritzen von fließfähigen Me
dien, insbesondere von Fluiden näher erläutert:
In einem Ausgangszustand ist die Spule 47 stromlos geschaltet, die Ankereinrichtung 100 befindet sich in ihrer bodenseitigen Ausgangslage und der Ventilkörper 64 sitzt auf den Rippen 57a auf. Zwischen dem Ankerträgerelement 101 und dem Ventilkörper 64 liegt ein Abstand vor. Durch die Zuführeinrichtung 66 wird das zu fördernde bzw. abzuspritzende Medium, vorzugsweise mit einem Vordruck beaufschlagt zugeführt und gelangt über die Querbohrung 71, die Flutbohrung 70 und die Bohrungen 110 bzw. 21 in den An kerraum 41 und den Bodenhohlraum 19 sowie in die Durchgangsboh rung 106. Überschüssiges Medium fließt über die Bohrung 74 und die Abflußeinrichtung 73 ab, so daß der Ankerraum 41 mit Frisch medium durchspülbar ist. Gleichzeitig gelangt über das Rück schlagventil 69 und die Zuführbohrung Frischmedium in den Druck raum 88 bis vor das Standdruckventil 82. Überschüssiges Medium im Druckraum 88 gelangt am Ventilkörper 64 vorbei über die Durchgangsbohrung 106 in den Bodenhohlraum 19 und über die Boh rungen 21 in den Ankerraum 41. Somit ist auch der Druckraum 88 bei geöffnetem Ventil bestehend aus dem Ventilkörper 64 und dem Förderkolbenrohr 101 mit Medium durchspülbar. Zwischen dem Standdruckventil 82 und dem Düsenaustritt liegt Medium unter Standdruck vor.
In einem Ausgangszustand ist die Spule 47 stromlos geschaltet, die Ankereinrichtung 100 befindet sich in ihrer bodenseitigen Ausgangslage und der Ventilkörper 64 sitzt auf den Rippen 57a auf. Zwischen dem Ankerträgerelement 101 und dem Ventilkörper 64 liegt ein Abstand vor. Durch die Zuführeinrichtung 66 wird das zu fördernde bzw. abzuspritzende Medium, vorzugsweise mit einem Vordruck beaufschlagt zugeführt und gelangt über die Querbohrung 71, die Flutbohrung 70 und die Bohrungen 110 bzw. 21 in den An kerraum 41 und den Bodenhohlraum 19 sowie in die Durchgangsboh rung 106. Überschüssiges Medium fließt über die Bohrung 74 und die Abflußeinrichtung 73 ab, so daß der Ankerraum 41 mit Frisch medium durchspülbar ist. Gleichzeitig gelangt über das Rück schlagventil 69 und die Zuführbohrung Frischmedium in den Druck raum 88 bis vor das Standdruckventil 82. Überschüssiges Medium im Druckraum 88 gelangt am Ventilkörper 64 vorbei über die Durchgangsbohrung 106 in den Bodenhohlraum 19 und über die Boh rungen 21 in den Ankerraum 41. Somit ist auch der Druckraum 88 bei geöffnetem Ventil bestehend aus dem Ventilkörper 64 und dem Förderkolbenrohr 101 mit Medium durchspülbar. Zwischen dem Standdruckventil 82 und dem Düsenaustritt liegt Medium unter Standdruck vor.
Wird die Spule 47 mit Strom beaufschlagt, so wirkt auf die An
kereinrichtung 100 eine Kraft FM, welche die Ankereinrichtung 100
nahezu widerstandslos in Förderrichtung 5 beschleunigt, wobei
sie kinetische Energie speichert. Nach einer gewissen Strecke
trifft die Ankereinrichtung 100 mit deren druckraumseitigen Ende
105 schlagartig auf den Ventilkörper 64. Beim Auftreffen der
Ankereinrichtung 100 auf den Ventilkörper 64 wird der Druckraum
88 hydraulisch vom Ankerraum 41 getrennt und die gespeicherte
kinetische Energie der Ankereinrichtung 100 auf das vor dem
Ankerträgerelement 101 im Druckraum 88 befindliche Medium in
Form eines Druckstoßes übertragen.
Der Druckstoß pflanzt sich durch das Medium fort und gelangt
unter Überwindung des Standruckventils 82 bis zum Düsenaustritt.
Das Rückschlagventil 69 verhindert ein Ausweichen des Druck
stoßes in die Zuführeinrichtung 66. Beim Überschreiten eines
vorbestimmbaren Abspritzdrucks öffnet die Düsennadel 84 des
Abspritzdüsenelements 83.
Je nach Einschaltdauer des Spulenstromes folgt auf die
Druckstoßförderung bzw. -abspritzung des Mediums eine verdrän
gende Förderung bzw. Abspritzung des Mediums, wenn die Anker
einrichtung 100, insbesondere das Ankerträgerelement 101 im
Druckraum 88 weiter in Förderrichtung 5 bewegt wird.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, gelangen die Ankereinrichtun
gen 100 und der Ventilkörper 64 über deren Druckfedern 120 bzw.
89 in ihre Ausgangsstellung. Die abgespritzte Medienmenge wird
über die Zuführeinrichtung 66 unter Vordruck dem Druckraum 88
zugeführt.
Gemäß weiterer Ausführungsformen sind die Strömungswege für das
fördernde bzw. abzuspritzende Medium sowie die Ventileinrichtun
gen auf die für das Fördern bzw. Abspritzen von fließfähigen Me
dien, z. B. staubförmigen, kornförmigen, granulatförmigen oder
pulverförmigen Medien oder mit Feststoffen versetzten Fluiden,
z. B. Schlämmen eingerichtet.
Soll mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 lediglich inter
mittierend gefördert werden, so kann die Abspritzdüseneinrich
tung 83 selbstverständlich entfallen bzw. je nach Bedarf durch
eine z. B. dem Standdruckventil 82 ähnliche Rückschlagventilein
richtung ersetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist jeder Anker-Jochanord
nung eine separate Antriebsmagnetspule zugeordnet, welche zudem
gegebenenfalls getrennt elektrisch ansteuerbar ausgestaltet sein
können. Zweckmäßigerweise weisen die Spulen zueinander einen
axialen Abstand auf, der dem zwischen den Ankerzylinderhülsen
entspricht.
Zur weiteren Optimierung des Wirkungsgrades kann zur Verringe
rung der magnetischen Verluste das Ankerträgerelement 101 im
Bereich der Ankerelemente 102, 103 aus einem magnetischen Nicht
leiter, z. B. Edelstahl, und im druckraumseitigen Endbereich aus
einem schlagfesten Material ausgebildet sein. Hierdurch wird ein
unerwünschter Verlauf der Magnetfeldlinien 130 über das Anker
trägerelement 101 verhindert.
Selbstverständlich gehört in den Bereich der Erfindung auch eine
Vorrichtung zum Fördern und/oder Abspritzen von fließfähigen Me
dien, welche nach dem Energiespeicherprinzip, z. B. mit wider
standslos beschleunigtem und schlagartig abgebremstem Medium
arbeitet, und mit einer Antriebseinrichtung mit einer Mehrfach-
Anker-Joch-Anordnung versehen ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine erfindungsgemäße
Vorrichtung 1 als eine doppelt wirkende Vorrichtung zum Fördern
und/oder Abspritzen von fließfähigen Medien, insbesondere Flui
den, in Anlehnung an die WO 96/34195 ausgestaltet.
Selbstverständlich können die Ringelemente 25, 31 aus magnetisch
nicht leitendem Material auch als Luftspalte ausgeführt sein.
Ebenso liegt es im Bereich der Erfindung z. B. die Trägerbasis
rohrwandung 44 des Spulenträgers als Ankerzylinder aus einer
Aufeinanderfolge von magnetisch leitenden und magnetisch nicht
leitenden Hülsen- bzw. Ringelementen auszugestalten.
Claims (41)
1. Nach dem Energiespeicherprinzip, insbesondere nach dem
Festkörper-Energiespeicherprinzip arbeitende Vorrichtung
zum Fördern und/oder Abspritzen von fließfähigen Medien,
insbesondere von Fluiden, die als elektromagnetisch ange
triebene Hubkolbenpumpe mit einem Antriebsgehäuse (2) aus
gebildet ist, in dem eine in einem Ankerzylinder (35) axial
verschiebliche Ankereinrichtung (100) mit einem Ankerele
ment (102) als Antriebselement lagert und zur Erzeugung des
für den Antrieb der Ankereinrichtung (100) benötigten Ma
gnetfeldes eine Magnetspule (47) den Ankerzylinder (35)
umgebend angeordnet ist, wobei der Ankerzylinder (35) Mit
tel (25) zum Unterbrechen eines magnetischen Flusses auf
weist, so daß von der Magnetspule (47) ein magnetischer
Fluß über den Ankerzylinder (35), das Ankerelement (102)
und das Antriebsgehäuse (2) erzeugbar ist, wobei zwischen
dem Ankerelement (102) und einem Ende des Mittels (25) zum
Unterbrechen des magnetischen Flusses in einem Ausgangs
zustand als Arbeitsspalt (121) ein axialer Abstand der
Weite (S1) vorliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ankereinrichtung (100) zumindest ein weiteres in einem
Abstand (D) in Förderrichtung (5) zum Ankerelement (102)
vorgeordnet angeordnetes Ankerelement (103) aufweist und
der Ankerzylinder (35) ein weiteres Mittel (31) zum Unter
brechen des magnetischen Flusses aufweist, wobei zwischen
dem Ankerelement (103) und einem Ende des Mittels (31) ein
Unterbrechen des magnetischen Flusses als Arbeitsspalt
(122) ein axialer Abstand der Weite (S2) vorliegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Ankerzylinder (35) aus axial beabstandet aufeinander
folgenden Ankerzylinderhülsen (22, 26, 32) besteht und die
Mittel (25, 31) zum Unterbrechen des magnetischen Flusses
Ringspalte oder Ringelemente (25, 31) sind, welche jeweils
zwischen zwei Ankerhülsen (22, 26; 26, 32) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Weiten (S1, S2) der Arbeitsspalte (121, 122) gleich groß
sind.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Weiten (S1, S2) der Arbeitsspalte (121, 122) unter
schiedlich groß sind.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest eine der Weiten (S1, S2) der Arbeitsspalte (121,
122) in dem Ausgangszustand Null ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ankerelemente (102, 103) in einem festgelegten, ins
besondere unveränderbaren Abstand (D) voneinander auf einem
Ankerträgerelement (101), z. B. einem Förderkolbenrohr an
geordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ankerelemente (102, 103) in einem einstellbar festleg
baren Abstand (D) voneinander auf dem Ankerträgerelement
(101) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ankerelemente (102, 103) eine zylinderringscheibenför
mige Raumform mit je einer Mittenbohrung (107, 108) auf
weisen, mit der sie auf dem Ankerträgerelement (101) lagern
und eine axiale Längserstreckung aufweisen, derart, daß die
Ankerelemente (102, 103) im Ausgangszustand jeweils einen
Teilbereich der jeweils benachbarten Ankerzylinderhülsen
(22 bzw. 26) und der diesen in Förderrichtung (5) vorgeord
neten Mitteln (25 bzw. 31) zum Unterbrechen des magneti
schen Flusses überdecken, so daß die Ankerzylinderhülsen
(22 bzw. 26) jeweils zu den Ankerelementen (102 bzw. 103)
korrespondierende Leitelemente für den magnetischen Fluß
bilden und der magnetische Fluß optimiert ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Weiten (S1, S2) der Arbeitsspalte (121, 122) kleiner als
die Längserstreckung, insbesondere kleiner als die halbe
Längserstreckung der Mittel (25, 31) sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und/oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ankerelemente (102, 103) einen Außendurchmesser haben,
der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Anker
zylinderhülsen (22, 26, 32), so daß ein radialer Spielspalt
(109) der Weite (T) gebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ankerelemente (102, 103) und die Ankerzylinderhülsen
(22, 26, 32) aus einem leicht magnetisierbaren Material
hergestellt sind.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis
11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ankerelemente (102, 103) jeweils zumindest eine zu den
Mittenbohrungen (107, 108) parallel verlaufende Überström
bohrung (110) aufweisen.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ringelemente (25 bzw. 31) aus einem magnetischen Nicht
leiter oder einem magnetisch schlecht leitenden Material
ausgebildet sind.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung (1) zur Erzeugung des für den Antrieb der
Ankereinrichtung (100) notwendigen Magnetfeldes mehrere
axial aufeinander folgende Magnetspulen (47), insbesondere
in einer der Anzahl der Anker-Joch-Anordnung entsprechenden
Anzahl vorgesehen sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Spulen (47) getrennt ansteuerbar sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 und/oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Magnetspulen (47) einen axialen Abstand aufweisen, der
dem Abstand (D) der Ankerelemente (102, 103) bzw. dem Ab
stand der Ankerzylinderhülsen (26, 32) entspricht.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
16,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ankereinrichtung (100) zwei Ankerelemente (102, 103)
und korrespondierend dazu der Ankerzylinder als Jochelemen
te die zwei Ankerzylinderhülsen (26, 32) und als Leitele
ment die Ankerzylinderhülse (22) aufweist.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
17,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Antriebsgehäuse (2), der Ankerzylinder, die Ankerein
richtung (100) und die Spule (47) rotationssymmetrische
Körper sind, welche eine gemeinsame Mittellängsachse (4)
als Mittelachse aufweisen.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
18,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Ankerzylinder einendig mit einem Führungsstück (18) mit
einer Lagerbohrung (20) und anderendig mit einem scheiben
förmigen Basisstück mit einer zentralen Stufenbohrung (57)
abgeschlossen ist, so daß ein Ankerraum (41) gebildet ist,
wobei in einer ankerraumseitigen Erweiterung der Stufenboh
rung (57) ein Führungszylinder (59) mit einer zentralen
Durchgangsbohrung (62) sitzt, welche zur Lagerbohrung (20)
fluchtet.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Ankerträgerelement (101) endseitig über die Ankerele
mente (102, 103) hinausragt und mit einem ersten Ende (104)
in der Lagerbohrung (20) und mit einem zweiten Ende (105)
in der Durchgangsbohrung (62) axial verschieblich gelagert
ist, wobei eine Druckfeder (120) zwischen dem Basisteil
(50) und dem Ankerelement (103) angeordnet ist, welche die
Ankereinrichtung (100) im Ausgangszustand gegen das Füh
rungsstück (18) drückt.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis
20,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Ankerträgerelement (101) als Förderkolbenrohr ausgebil
det ist, welches ein im wesentlichen hohlzylindrischer,
langgestreckter Körper mit einer axialen Durchgangsbohrung
(106) ist und wobei zumindest das in Förderrichtung (5)
vordere Ende (105) einen Ventilsitz für einen dem Ende
(105) in Förderrichtung beabstandet vorgeordneten Ventil
körper (64) bildet.
22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
21,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Magnetspule (47) in einem kabeltrommelförmigen. Spulen
träger (43) mit einer zylinderrohrförmigen Trägerbasisrohr
wandung (44) und je endseitig von dieser radial abgehenden
Begrenzungsringstegen (45, 46) sitzt, wobei der Spulenträ
ger (43) mit der Trägerbasisrohrwandung (44) den Ankerzy
linder berührend umgibt.
23. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Magnetspule (47) in einem kabeltrommelförmigen Spulen
träger (43) mit einer zylinderrohrförmigen Trägerbasisrohr
wandung (44) und je endseitig von dieser radial abgehenden
Begrenzungsringstegen (45, 46) sitzt, wobei die Trägerba
sisrohrwandung (44) als Ankerzylinder ausgebildet ist.
24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
23,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Antriebsgehäuse topfförmig ausgebildet ist und eine
dünnwandige, zylindermantelförmige Außenwandung (6) und
eine das Antriebsgehäuse (2) an der Förderrichtung (5)
entgegengesetzten Ende abschließende dünnwandige Bodenwan
dung (7) aufweist, so daß ein Antriebsgehäuseinnenraum (8)
begrenzt ist, wobei die Bodenwandung (7) radial zur Mittel
längsachse (4) hin mehrfach gestuft ausgebildet ist, so daß
zwischen dem Führungsstück (18) und der Bodenwandung (7)
ein Bodenhohlraum (19) begrenzt ist.
25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis
22,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Basisstück (50) Teil eines Pumpengehäuses (3) ist,
welches das in Förderrichtung vordere, offene Ende des
topfförmigen Antriebsgehäuses (2) verschließt.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Basisteil (50) bzw. das Pumpengehäuse (3) einen Düsen
aufnahmezylinder (51) aufweist, welcher einstückig an das
Basisteil angeformt ist und in Förderrichtung (5) axial von
diesem abgeht.
27. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis
26,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Durchgangsbohrung (57), welche ankerraumseitig als
Aufnahmebohrung (57a) für den Führungszylinder (59) dient,
anderendig in einer von dem Düsenaufnahmezylinder (51) um
grenzten, gegenüber der Durchgangsbohrung (57) erweiterten
Sacklochbohrung (58) mündet.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Sacklochbohrung (58) des Düsenaufnahmezylinders (51)
axial in Förderrichtung (5) aufeinanderfolgend ein Druck
raumabschlußteil (80), ein Trägerteil (81) für ein Stand
druckventil (82) und ein Abspritzdüsenelement (83) mit ei
ner federbelasteten Düsennadel (84) sitzen.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Druckraumabschlußteil (80) eine zur Durchgangsbohrung
(57) koaxiale Druckraumbohrung (85) aufweist, welche sich
in Förderrichtung (5) einstufig zu einer Überströmbohrung
(86) verjüngt, so daß eine Ringstirnfläche (87) ausgebildet
ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckraumbohrung (85) und die Durchgangsbohrung (57)
einen Druckraum (88) umgrenzen, welcher an seinem in För
derrichtung (5) vorgeordneten Ende in die Überströmbohrung
(86) mündet und an seinem ankerraumseitigen Ende radial
über den Umfang verteilt Rippen (57a) aufweist, welche in
den Druckraum (88) ein Stück hineinragen und als Auflage
für den Ventilkörper (64) dienen.
31. Vorrichtung nach Anspruch 29 und/oder 30,
dadurch gekennzeichnet, daß
im Druckraum (88) eine Druckfeder (89) vorgesehen ist,
welche sich einendig auf der Stirnfläche (87) und anderen
dig am Ventilkörper (64) abstützt, so daß der Ventilkörper
(64) im Ausgangszustand gegen die ankerraumseitigen Rippen
(63) gedrückt wird.
32. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 27 bis
31,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Trägerteil (81)- axial gegen das Druckraumabschlußteil
(80) gesetzt ist und eine mehrfach gestufte, sich in För
derrichtung (5) zunächst verjüngende und anschließend er
weiternde Durchgangsbohrung aufweist, so daß eine Druckhal
tekammer (91) gebildet ist, in welcher druckraumseitig das
Standdruckventil angeordnet ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Standdruckventil (82) in der Druckhaltekammer (91)
einen bestimmten Mindestdruck in dem sich in der Druckhal
tekammer (91) befindenden Medium aufrechterhält und in
Förderrichtung (5) öffnet, sobald im Druckraum (88) ein
gegenüber dem Mindestdruck höherer Druck herrscht.
34. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis
33,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Basisteil (50) bzw. das Pumpengehäuse (3) eine von
außen nach innen radial verlaufende, sich mehrfach verjün
gende Zuführbohrung (65) aufweist, welche in den Druckraum
(88) mündet und wobei in der Zuführbohrung (65) eine Zu
führeinrichtung (66) bestehend aus einem hohl gebohrten
Zuführnippel (67) und einem diesen in Zuführrichtung (68)
radial innen nachgeordneten Rückschlagventilelement (69)
sitzt, welches einen Medienstrom entgegen einer Zuführrich
tung (68) unterbindet.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34,
dadurch gekennzeichnet, daß
radial außerhalb des Rückschlagventilelements (69) von der
Zuführbohrung (65) diagonal eine erste Flutbohrung (70)
abzweigt, welche einendig in den Ankerraum (41) mündet und
anderendig über eine Querbohrung (71) mit der zentralen
Bohrung des Zuführnippels (67) in Verbindung steht.
36. Vorrichtung nach Anspruch 34 und/oder 35,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Basisteil (50) bzw. das Pumpengehäuse (3) radial von
außen nach innen führend eine sacklochförmige Ablaufbohrung
(72) aufweist, welche der Zuführbohrung (65) vorzugsweise
gegenüberliegend eingebracht ist, wobei in der Ablaufboh
rung (72) ein Ablaufnippel (73) als Ablaufeinrichtung sitzt
und vom Grund der Ablaufbohrung (72) diagonal eine zweite
Flutbohrung (74) abzweigt, welche in den Ankerraum (41)
mündet.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Zuführnippel (67), die Querbohrung (71), die erste
Flutbohrung (70), der Ankerraum (41), die zweite Flutboh
rung (74), die Ablaufbohrung (72) und der Ablaufnippel (73)
einen Strömungsweg ausbilden, derart, daß der Ankerraum
(41) kontinuierlich mit Frischmedium durchströmbar ist.
38. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 34 bis
37,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Zuführnippel (67), das Rückschlagventilelement (69),
die verjüngte Zuführbohrung (65), der Druckraum (88), Zwi
schenräume zwischen den Rippen (63), die Durchgangsbohrung
(106), der Bodenhohlraum (19), die Durchgangsbohrungen (21)
des Führungsstücks (20), die Überströmbohrungen (110) der
Ankerelemente (102, 103), der Ankerraum (41), die zweite
Flutbohrung (74) sowie der Ablaufnippel (43) einen Strö
mungsweg ausbilden, derart, daß der Druckraum (88) mit
Frischmedium durchspülbar ist, solange das einen Ventilsitz
bildende Ende (105) des Ankerträgerelements (101) einen
Abstand zum Ventilkörper (64) aufweist, somit also diskon
tinuierlich durchströmbar ist.
39. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
38,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Druckraum (88) hydraulisch vom Ankerraum (41) getrennt
ist, sobald das Ankerträgerelement (101) sich in Förder
richtung (5) bewegend den Ventilkörper (64) berührt, so daß
die in dem Ankerelement (100) gespeicherte kinetische Ener
gie schlagartig auf das im Druckraum (88) eingeschlossene
Medium in Form eines Druckstoßes übertragbar ist.
40. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
39,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Strömungswege für das fördernde bzw. abzuspritzende
Medium sowie die Ventileinrichtungen auf die für das För
dern bzw. Abspritzen von fließfähigen Medien, z. B. staub
förmigen, kornförmigen, granulatförmigen oder pulverförmi
gen Medien oder mit Feststoffen versetzten Fluiden, z. B.
Schlämmen, eingerichtet sind.
41. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis
40,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Ankerträgerelement (101) im Bereich der Ankerelemente
(102, 103) aus einem magnetischen Nichtleiter, z. B. Edel
stahl und im druckraumseitigen Endbereich aus einem schlag
festen Material ausgebildet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BOMBARDIER MOTOR CORPORATION OF AMERICA, GRANT, FL |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |