DE202011050599U1

DE202011050599U1 - liquid pump

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Publication number: DE202011050599U1
Application number: DE201120050599
Authority: DE
Original assignee: WIK Far East Ltd
Current assignee: WIK Far East Ltd
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2012-10-09
Anticipated expiration: 2021-07-02

Abstract

Flüssigkeitspumpe, umfassend einen einen Pumpraum (3) einfassenden Zylinder (2) mit einer Ausgangsbohrung (4), eine elektrische Zylinderspule zum periodischen Erzeugen eines Magnetfeldes, einen von dem Magnetfeld der Zylinderspule in längsaxialer Richtung des Pumpraumes (3) bewegbaren Anker (8) mit einem in den Pumpraum (3) eintauchenden und durch die Bewegung des Ankers (8) darin hin- und herbewegbaren Kolben (7), welches Kolben-Anker-Bauteil über einen axialen Zulaufkanal (9) verfügt, sowie umfassend jeweils ein als Einwegventil ausgeführtes Einlassventil (21) und Auslassventil (22), dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (21) mit einem an seinem Ventilkörper (23) angeschlossenen Führungsabschnitt (25, 25.1, 25.2) in den Zulaufkanal (9) des Kolbens (7) hineinragt und dieser darin ausgehend von der Geschlossenstellung des Ventils (21) in axialer Richtung zum Öffnen desselben bewegbar und unverlierbar an den Kolben (7) angeschlossen ist und/oder das Auslassventil (22) mit einem an seinen Ventilkörper angeschlossenen Führungsabschnitt in die Ausgangsbohrung (4) des Zylinders (2) hineinragt und dieser darin ausgehend von...Liquid pump, comprising a cylinder (2) enclosing a pump chamber (3) with an output bore (4), an electrical cylinder coil for periodically generating a magnetic field, an armature (8) movable by the magnetic field of the cylinder coil in the longitudinal axial direction of the pump chamber (3) a piston (7) immersed in the pump chamber (3) and reciprocable therein due to the movement of the armature (8), which piston-armature component has an axial inlet channel (9), and each includes an inlet valve designed as a one-way valve (21) and outlet valve (22), characterized in that the inlet valve (21) with a guide section (25, 25.1, 25.2) connected to its valve body (23) protrudes into the inlet channel (9) of the piston (7) and the latter therein starting from the closed position of the valve (21) in the axial direction to open the same movable and captive connected to the piston (7) and / or the outlet valve (22) with a The guide section connected to its valve body protrudes into the outlet bore (4) of the cylinder (2) and this, starting from ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe, umfassend einen einen Pumpraum einfassenden Zylinder mit einer Ausgangsbohrung, eine elek- trische Zylinderspule zum periodischen Erzeugen eines Magnetfeldes, einen von dem Magnetfeld der Zylinderspule in längsaxialer Richtung des Pumpraumes bewegbaren Anker mit einem in den Pumpraum eintauchenden und durch die Bewegung des Ankers darin hin- und herbewegbaren Kolben, welches Kolben-Anker-Bauteil über einen axialen Zulaufkanal verfügt, sowie umfassend jeweils ein als Einwegventil ausgeführtes Einlassventil und Auslassventil. The invention relates to a liquid pump comprising a cylinder enclosing a pump chamber with an output bore, an electric cylindrical coil for periodically generating a magnetic field, an armature movable in the longitudinal direction of the pump chamber by the magnetic field of the cylindrical coil with an immersed in the pump chamber and by the movement the armature in reciprocating piston, which piston-armature component has an axial inlet channel, and each comprising a designed as a one-way valve inlet valve and exhaust valve.

Derartige elektrische Flüssigkeitspumpen, die aufgrund ihres elektromagnetischen Antriebes auch als Solenoid-Pumpen bzw. aufgrund der Bewegung ihres Kolben-Ankers-Bauteils als Schwingkolbenpumpe bezeichnet werden, werden eingesetzt, wenn kleinere Flüssigkeitsmengen zu fördern sind und/oder wenn durch eine Pumpe ein gewisser Druck aufgebaut werden soll. Eingesetzt werden derartige Flüssigkeitspumpen in Haushaltsgeräten, etwa in Kaffeemaschinen, Bügeleisen oder dergleichen. Bei einem Einsatz einer solchen Flüssigkeitspumpe in einer Kaffeemaschine dient diese zum Fördern von für eine Getränkebereitung benötigtem Wasser aus einem Wassertank zu einer Durchlaufheizeinrichtung und anschließend zur Brüheinheit. Werden derartige Flüssigkeitspumpen bei Kaffeemaschinen eingesetzt, die als sogenannter Vollautomat zum Brühen von Espresso geeignet sind, können derartige Pumpen den für eine Espressozubereitung benötigten Druck von etwa 10 bar oder mehr mit hinreichender Förderleistung bereitstellen. Von Vorteil derartiger Flüssigkeitspumpen ist auch ihre geringe Baugröße. Such electric fluid pumps, which are also referred to as solenoid pumps due to their electromagnetic drive or due to the movement of their piston-armature component as oscillating piston pump, are used when smaller amounts of liquid are to be promoted and / or when built by a pump a certain pressure shall be. Such liquid pumps are used in household appliances, such as coffee machines, irons or the like. When such a liquid pump is used in a coffee machine, it serves to convey water required for beverage preparation from a water tank to a continuous heating device and then to the brewing unit. If such liquid pumps are used in coffee machines which are suitable as a so-called fully automatic machine for brewing espresso, such pumps can provide the pressure required for an espresso preparation of about 10 bar or more with sufficient delivery rate. Another advantage of such liquid pumps is their small size.

Eine solche Flüssigkeitspumpe ist beispielsweise aus EP 1 818 538 B1 oder EP 0 288 216 B1 bekannt. Aufgebaut ist eine solche Flüssigkeitspumpe aus einem einen Pumpraum einfassenden Zylinder, in den ein Kolben in längsaxialer Richtung bewegbar eintaucht. Der Zylinder verfügt über eine Ausgangsbohrung, durch die von dem Kolben bei einem Betrieb der Pumpe geförderte Flüssigkeit hinausgedrückt wird. Zur längsaxialen Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders ist dieser an einen Anker angeschlossen, der seinerseits in einem Ankergehäuse längsaxial bewegbar ist. Der Anker weist ferromagnetische Eigenschaften auf. Das Ankergehäuse ist von einer elektrischen Spule umgeben, durch die ein periodisches Magnetfeld erzeugt wird. Der Anker ist mittels einer als Druckfeder ausgebildeten Rückstellfeder an einem Boden des Ankergehäuses abgestützt. Die Rückstellfeder wirkt auf den Anker und damit auf den in den Zylinder eintauchenden Kolben derart, dass durch diese in den Pumpraum eingebrachte Flüssigkeit durch die Kraft der Feder aus der Ausgangsbohrung hinausgedrückt wird. Zum Zuführen von zu förderndem Wasser in den Pumpraum dient das durch die Zylinderspule aufgebaute Magnetfeld, durch das der Anker und damit der Kolben unter Vergrößerung des aktuellen Volumens des Pumpraumes gegen die Kraft der Rückstellfeder zurückbewegt wird. Die Zylinderspule ist zum Erzeugen eines periodischen Magnetfeldes mit Wechselspannung ausgeführt und umfasst typischerweise eine Diode, mit der ein Magnetfeld nur über die Länge einer Halbwelle einer Periode erzeugt wird. Durch die Rückstellfeder wird bei jeder Magnetfeldunterbrechung der Kolben zum Herausdrücken des durch die Rückzugsbewegung desselben in den Pumpraum eingebrachten Wassers durch die Ausgangsbohrung des Zylinders bewegt. Damit schwingt das Kolben-Anker-Bauteil in der Frequenz, die die anliegende Wechselspannung aufweist. Such a fluid pump is for example off EP 1 818 538 B1 or EP 0 288 216 B1 known. Such a liquid pump is constructed from a cylinder enclosing a pump space, into which a piston moves in a longitudinal axial direction. The cylinder has an outlet bore that expels fluid delivered by the piston during pump operation. For longitudinal axial movement of the piston within the cylinder, this is connected to an armature, which in turn is longitudinally movable in an armature housing. The armature has ferromagnetic properties. The armature housing is surrounded by an electrical coil, through which a periodic magnetic field is generated. The armature is supported by means of a return spring formed as a compression spring at a bottom of the armature housing. The return spring acts on the armature and thus on the piston plunging into the cylinder in such a way that the liquid introduced into the pumping space pushes it out of the outlet bore due to the force of the spring. For supplying water to be pumped into the pump chamber, the magnetic field built up by the cylindrical coil serves to move the armature and thus the piston back against the force of the return spring, increasing the current volume of the pump chamber. The cylindrical coil is designed to generate a periodic magnetic field with alternating voltage and typically comprises a diode with which a magnetic field is generated only over the length of a half-wave of a period. By the return spring at each magnetic field interruption of the piston for pushing out of the same by the withdrawal movement of the pump chamber introduced water through the output bore of the cylinder moves. Thus oscillates the piston-armature component in the frequency having the applied AC voltage.

Um Wasser in den Pumpraum einströmen zu lassen, verfügt das Kolben-Anker-Bauteil über einen zentralen Durchgangskanal. Dieser ist durch eine Wasserzufuhr beaufschlagt, die in den von dem Ankergehäuse eingefassten Ankerraum mündet. Die Flüssigkeitspumpe verfügt über einen Zulaufstutzen, auf den beispielsweise ein an einen Wassertank angeschlossener Schlauch sitzt. In order to allow water to flow into the pump chamber, the piston-armature component has a central through-channel. This is acted upon by a water supply, which opens into the enclosed by the anchor housing armature space. The liquid pump has an inlet connection, on which, for example, a hose connected to a water tank is seated.

Um die vorbeschriebene Wasserförderung durchführen zu können, verfügt eine solche Flüssigkeitspumpe über ein Einlassventil und über ein Auslassventil. Beide Ventile sind als Einwegventile ausgeführt. Der Ventilkörper des Einlassventils liegt in seiner Geschlossenstellung an einem an dem in den Pumpraum des Zylinders hineinragenden Ende des Kolbens befindlichen, ringförmigen Ventilsitz an. Der Ventilkörper des Auslassventils liegt in seiner Geschlossenstellung an einem der Ausgangsbohrung des Zylinders zugeordneten, ringförmigen Ventilsitz an. Als Ventilkörper dienen bei den in den beiden vorgenannten Dokumenten offenbarten Flüssigkeitspumpen halbkugelförmige Körper, an die ein von der eigentlichen Dichtfläche wegweisender Fortsatz angeformt ist. Dieser Fortsatz dient zum Halten einer Ventilfeder, die auf den Fortsatz aufgesetzt ist und durch die der Ventilkörper gegen den Ventilsitz zum Schließen desselben gedrückt wird. Die Ventilfeder des Einlassventils stützt sich dabei an dem die Ausgangsbohrung des Zylinders einfassenden Boden ab. Zum Bereitstellen eines Widerlagers für die Ventilfeder des Auslassventils dient eine in den Ausgangskanal eingesetzte und darin festgelegte Hülse. In order to carry out the above-described water promotion, such a liquid pump has an inlet valve and an outlet valve. Both valves are designed as one-way valves. The valve body of the inlet valve is in its closed position at a located on the projecting into the pump chamber of the cylinder end of the piston, annular valve seat. The valve body of the exhaust valve is in its closed position at one of the output bore of the cylinder associated, annular valve seat. As a valve body are used in the disclosed in the two aforementioned documents liquid pumps hemispherical body, to which a direction away from the actual sealing surface extension is formed. This extension serves to hold a valve spring, which is placed on the extension and through which the valve body against the valve seat to close the same is pressed. The valve spring of the inlet valve is supported on the bottom of the output bore of the cylinder. To provide an abutment for the valve spring of the exhaust valve is used in the output channel and fixed therein sleeve.

Auch wenn derartige Flüssigkeitspumpen zufriedenstellend arbeiten, besteht dennoch der Wunsch, deren Aufbau durch eine Verringerung der notwendigen Teile zu vereinfachen und damit auch mögliche Fehlerquellen zu reduzieren. Even if such liquid pumps work satisfactorily, there is still the desire to simplify their construction by reducing the necessary parts and thus also to reduce possible sources of error.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitspumpe der eingangs genannten Art dergestalt weiterzubilden, dass dem vorgenannten Wunsch zumindest in Ansätzen Rechnung getragen wird. The invention is therefore the object of developing a liquid pump of the type mentioned in such a way that the aforementioned request is taken into account at least in beginnings.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine eingangs genannte, gattungsgemäße Flüssigkeitspumpe, bei der das Einlassventil mit einem an seinem Ventilkörper angeschlossenen Führungsabschnitt in den Zulaufkanal des Kolbens hineinragt und dieser darin ausgehend von der Geschlossenstellung des Ventils in axialer Richtung zum Öffnen desselben bewegbar und unverlierbar an den Kolben angeschlossen ist und/oder das Auslassventil mit einem an seinen Ventilkörper angeschlossenen Führungsabschnitt in die Ausgangsbohrung des Zylinders hineinragt und dieser darin ausgehend von der Geschlossenstellung des Ventils in axialer Richtung zum Öffnen desselben bewegbar und unverlierbar an den Zylinder angeschlossen ist. This object is achieved according to the invention by an initially mentioned, generic liquid pump in which the inlet valve protrudes with a connected to its valve body guide portion in the inlet channel of the piston and this starting from the closed position of the valve in the axial direction to open the same movable and captive to the Piston is connected and / or the exhaust valve protrudes with a connected to its valve body guide portion in the output bore of the cylinder and this is starting from the closed position of the valve in the axial direction to open the same movable and captive connected to the cylinder.

Bei dieser Flüssigkeitspumpe ist das Einlassventil und/oder das Auslassventil federlos konzipiert. Dies bedeutet, dass zumindest eines der beiden, vorzugsweise jedoch beide Ventile der Flüssigkeitspumpe nicht über eine Ventilfeder verfügen. In this liquid pump, the inlet valve and / or the outlet valve is designed without a spring. This means that at least one of the two, but preferably both valves of the liquid pump do not have a valve spring.

Ein solches Ventil ohne Ventilfeder verfügt über einen an seinen Ventilkörper angeschlossenen Führungsabschnitt, der typischerweise einstückig mit dem Ventilkörper hergestellt ist. Der Führungsabschnitt durchgreift den ringförmigen Ventilsitz und ragt im Falle des Einlassventils in den Zulaufkanal des Kolbens hinein. Im Falle des Ausgangsventils ragt der Führungsabschnitt in die Ausgangsbohrung des den Pumpraum einfassenden Zylinders hinein. Der Führungsabschnitt ist in dem Zulaufkanal bzw. der Ausgangsbohrung jeweils ausgehend von der Geschlossenstellung des Ventils in axialer Richtung zum Öffnen desselben bewegbar und unverlierbar an das jeweilige Bauteil – den Kolben bzw. den Zylinder – angeschlossen. Die längsaxiale Bewegbarkeit des jeweiligen Ventils ist so bemessen, dass der Öffnungsquerschnitt bei von dem Ventilsitz abgehobenem Ventilkörper hinreichend zum Durchlassen der gewünschten Wassermenge ist. In die Geschlossenstellung wird der jeweilige Ventilkörper durch Ausnutzen der systemseitig vorhandenen Druckunterschiede infolge der Bewegung des Kolbens zwischen der Einlassseite des Ventilkörpers und seiner Auslassseite gebracht. Im Falle des Einlassventils liegt eingangsseitig an diesem bei einer typischen Anwendung einer solchen Flüssigkeitspumpe in einem Haushaltsgerät, also beispielsweise in einer Kaffeemaschine, Umgebungsdruck an, jedenfalls ein Druck der geringer ist als der Förderdruck. Das Einlassventil schließt, wenn der Kolben durch die Kraft der Druckfeder seinen Rückhub in Richtung zu der Ausgangsbohrung des Zylinders ausführt. Bei dieser Bewegung herrscht im Pumpraum und damit ausgangsseitig zu dem Ventilkörper des Einlassventils ein höherer Druck als eingangsseitig mit der Folge, dass das Ventil durch die Bewegung des Kolbens und die damit einhergehende Wasserführung selbsttätig geschlossen wird. Im Falle des Ausgangsventils wird dieses durch die durch die Ausgangsbohrung gedrückte Flüssigkeit geöffnet und schließt selbsttätig mit der Umkehr der Pumpbewegung des Kolbens. Durch die mit dieser Bewegung einhergehende Vergrößerung des Pumpraumvolumens wirkt ausgangsseitig auf den Ventilkörper des Auslassventils ein höherer Flüssigkeitsdruck als eingangsseitig. Such a valve without valve spring has a guide portion connected to its valve body, which is typically made in one piece with the valve body. The guide section passes through the annular valve seat and protrudes in the case of the inlet valve into the inlet channel of the piston. In the case of the outlet valve, the guide section protrudes into the outlet bore of the cylinder enclosing the pump space. The guide portion is in the inlet channel and the output hole respectively starting from the closed position of the valve in the axial direction to open the same movable and captive to the respective component - the piston or the cylinder - connected. The longitudinal axial movability of the respective valve is dimensioned such that the opening cross-section is sufficient for passing the desired amount of water when lifted from the valve seat valve body. In the closed position of the respective valve body is brought by taking advantage of the system pressure differences existing due to the movement of the piston between the inlet side of the valve body and its outlet side. In the case of the inlet valve is on the input side of this in a typical application of such a liquid pump in a household appliance, so for example in a coffee machine, ambient pressure, in any case, a pressure which is less than the delivery pressure. The inlet valve closes when the piston, by the force of the compression spring, makes its return stroke toward the output bore of the cylinder. In this movement prevails in the pump chamber and thus the output side to the valve body of the inlet valve, a higher pressure than the input side, with the result that the valve is automatically closed by the movement of the piston and the associated water flow. In the case of the output valve, this is opened by the liquid pressed through the outlet bore and closes automatically with the reversal of the pumping motion of the piston. Due to the enlargement of the pump chamber volume associated with this movement, a higher fluid pressure acts on the output side on the valve body of the outlet valve than on the input side.

Eine solche Konzeption, bei der zumindest eines der beiden Ventile an das den Ventilsitz bereitstellende Bauteil – Kolben und/oder Zylinder – angeschlossen ist und somit eine bestimmungsgemäße Funktionsweise auch ohne den Einsatz von Ventilfedern erlaubt, reduziert sich die Anzahl der zum Ausbilden der Ventile benötigten Bauteile erheblich. Schließlich wird neben dem den Ventilsitz bildenden Bauteil grundsätzlich nur ein weiteres Bauteil, namentlich das Ventil benötigt. Zudem besteht bei dieser Konzeption nicht die Gefahr, dass die Funktionstüchtigkeit der Flüssigkeitspumpe durch Bruch einer Ventilfeder beeinträchtigt werden kann. Such a conception, in which at least one of the two valves is connected to the valve seat-providing component - piston and / or cylinder - and thus allows proper functioning even without the use of valve springs, reduces the number of components required to form the valves considerably. Finally, in addition to the valve seat forming component basically only one other component, namely the valve is needed. In addition, there is no risk in this design that the functionality of the liquid pump can be affected by breakage of a valve spring.

Zum Anschließen des Einlassventils und/oder des Auslassventils an das jeweilige Bauteil – Kolben bzw. Zylinder – verfügen diese gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung über einen Führungsabschnitt, der in Umfangsrichtung segmentiert ist. Die einzelnen Führungsabschnittssegmente sind voneinander unter Belassung von Durchflussspalten beabstandet. Zumindest eines dieser Führungsabschnittssegmente trägt eine in radialer Richtung nach außen abragende Verklammerungsnase, deren in Richtung zum Ventilkörper weisende Fläche eine Anschlagfläche darstellt. Diese Anschlagfläche wirkt mit einer bauteilseitigen Anschlagfläche zusammen, um den Öffnungsbewegungsbetrag des Ventils zu begrenzen. Die bauteilseitige Anschlagsfläche kann beispielsweise durch eine umlaufende Nut gebildet sein, wie dieses im Falle des Einlassventils bevorzugt ist. Diese Nut ist in die innere Mantelfläche des Zulaufkanals des Kolbens eingebracht. Bei dem Auslassventil ist es möglich, dass die zumindest eine Verklammerungsnase die Ausgangsbohrung hintergreift und damit in den Pumpraum eingreift. For connecting the inlet valve and / or the outlet valve to the respective component - piston or cylinder - these have according to a preferred embodiment of a guide portion which is segmented in the circumferential direction. The individual guide segment segments are spaced from each other, leaving flow gaps. At least one of these guide segment segments carries a radially outwardly projecting Verklammerungsnase whose facing in the direction of the valve body surface constitutes a stop surface. This abutment surface cooperates with a component-side abutment surface to limit the opening movement amount of the valve. The component-side abutment surface can be formed for example by a circumferential groove, as is preferred in the case of the inlet valve. This groove is introduced into the inner circumferential surface of the inlet channel of the piston. In the exhaust valve, it is possible that the at least one Verklammerungsnase engages behind the output hole and thus engages in the pump chamber.

Ein Ventil wie vorgeschrieben kann kostengünstig aus Kunststoff, beispielsweise im Wege eines Kunststoffspritzgussverfahrens hergestellt werden. Sollte ein Einsatz von Kunststoff nicht gewünscht sein, bietet es sich an, das Ventil aus Metall, beispielsweise einer geeigneten Messinglegierung herzustellen. A valve as prescribed can be inexpensively made of plastic, for example by means of a plastic injection molding process. If a use of plastic is not desired, it is advisable to produce the valve made of metal, for example a suitable brass alloy.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen: Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the accompanying figures. Show it:

1: einen Längsschnitt durch eine als Schwingkolbenpumpe ausgebildete Flüssigkeitspumpe, 1 FIG. 3: a longitudinal section through a liquid pump designed as an oscillating piston pump, FIG.

2: eine perspektivische Darstellung nach Art einer Explosionsdarstellung auf den Kolben der Pumpe der 1 mit einem diesem zugeordneten Einlassventil, 2 : A perspective view in the manner of an exploded view of the piston of the pump 1 with an associated inlet valve,

2a: eine Seitenansicht des Ventils der 2 und 2a : a side view of the valve of the 2 and

3: eine vergrößerte perspektivische Ansicht nach Art einer Explosionsdarstellung darstellend das Auslassventil und den ausgangsseitigen Bereich des Zylinders. 3 FIG. 4 is an exploded perspective view showing the exhaust valve and the output side of the cylinder. FIG.

Eine nach dem Schwingkolbenprinzip arbeitende Flüssigkeitspumpe 1, auch als Solenoid-Pumpe anzusprechen, verfügt über einen Zylinder 2, der einen Pumpraum 3 einfasst. Der Pumpraum 3 ist ausgangsseitig durch eine Ausgangsbohrung 4 begrenzt, die in den Boden 5 des Zylinders 2 eingebracht ist. An den Boden 5 ist von dem Pumpraum 3 wegweisend eine Anschlussbuchse 6 angeformt, in die die Ausgangsbohrung 4 mündet. Diese verfügt über ein Innengewinde zum Anschließen einer Druckleitung. Von der Einlassseite her greift in den Pumpraum 3 ein Kolben 7 ein. Dieser ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel angeformt an einen Anker 8. Das aus Kolben 7 und Anker 8 bestehende Bauteil ist aus einem ferromagnetischen Werkstoff in Edelstahlqualität hergestellt. Dieses Bauteil durchgreift ein Zulaufkanal 9, wobei ein erster Zulaufkanalabschnitt 10 dem Anker 8 und der sich daran anschließende Zulaufkanalabschnitt 10.1 dem Kolben 7 zugeordnet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Innendurchmesser des Kanalabschnittes 10 größer als der Außendurchmesser des Zulaufkanalabschnitts 10.1 des Kolbens 7. In das aus Kolben 7 und Anker 8 bestehende Bauteil sind in die kolbenseitige Stirnfläche 11 des Ankers 8 drei umfänglich verteilt und in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnete Druckausgleichsbohrungen eingebracht, durch die die Kolbenseite des Ankers 8 mit seiner Zustromseite – mit dem Zulaufkanalabschnitt 10.1 – verbunden ist. Aufgrund der Schnittdarstellung sind in 1 nur zwei der drei Druckausgleichsöffnungen 12, 12.1 erkennbar. A liquid pump operating on the oscillating piston principle 1 , also known as a solenoid pump, has a cylinder 2 who has a pump room 3 surrounds. The pump room 3 is the output side through an output hole 4 limited in the ground 5 of the cylinder 2 is introduced. To the ground 5 is from the pump room 3 groundbreaking a connection socket 6 Molded in the initial hole 4 empties. This has an internal thread for connecting a pressure line. From the inlet side reaches into the pump room 3 a piston 7 one. This is formed in the illustrated embodiment to an anchor 8th , The piston 7 and anchor 8th existing component is made of a ferromagnetic material in stainless steel quality. This component passes through an inlet channel 9 , wherein a first inflow channel section 10 the anchor 8th and the adjoining inlet channel section 10.1 the piston 7 assigned. In the illustrated embodiment, the inner diameter of the channel section 10 larger than the outer diameter of the inlet channel section 10.1 of the piston 7 , In the out of pistons 7 and anchor 8th existing component are in the piston-side end face 11 of the anchor 8th three circumferentially distributed and introduced at equal angular distance from each other arranged pressure equalization holes through which the piston side of the armature 8th with its inflow side - with the inflow channel section 10.1 - connected is. Due to the sectional view are in 1 only two of the three pressure equalization holes 12 . 12.1 recognizable.

Die äußere Mantelfläche des Kolbens 7 ist unter Ausbildung einer Labyrinthdichtung gegenüber der Innenseite des Zylinders 2 abgedichtet. Realisiert wird dieses durch einen sehr engen Spalt zwischen diesen beiden längsaxial zueinander bewegbaren Bauteilen. Damit ist zwischen der Außenwand des Kolbens 7 und der Innenwand des Zylinders 2 keine zusätzliche Dichtung notwendig. Dies bedingt auch, dass der Kolben 7 bei seiner Schwingbewegung innerhalb des Pumpraums 3 besonders leicht läuft. Das Kolben-Anker-Bauteil wird in Bezug auf seine Schwingbewegung durch den in den Zylinder 2 eingreifenden Kolbenabschnitt geführt. Aufgrund der vorbeschriebenen Dichtung sind Taumelbewegungen des Kolben-Anker-Bauteils vermieden. The outer surface of the piston 7 is to form a labyrinth seal against the inside of the cylinder 2 sealed. This is realized by a very narrow gap between these two longitudinally axially movable components. This is between the outer wall of the piston 7 and the inner wall of the cylinder 2 no additional seal necessary. This also requires that the piston 7 in its oscillatory motion within the pumping space 3 especially easy running. The piston-armature component is moved into the cylinder with respect to its oscillating motion 2 led engaging piston section. Due to the above-described seal tumbling movements of the piston-armature component are avoided.

Der Anker 8 befindet sich in einem Ankergehäuse 13, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an den Zylinder 2 angeformt ist. In dem von dem Ankergehäuse 3 umschlossenen Raum – dem Ankerraum – befindet sich zulaufseitig eine Druckfeder 14 als Rückstellfeder, die sich mit ihrem einen Ende an dem Anker 8 und mit ihrem anderen Ende an einem Bodenvorsprung 15 eines Pumpengehäuses 16 abstützt. Der Bodenvorsprung 15 geht zulaufseitig in einen Anschlussstutzen 17 über, auf den ein Zulaufschlauch (nicht dargestellt) zu sitzen kommt. Der Zulaufschlauch ist an einen Wasservorrat angeschlossen. Aufgrund der vorbeschriebenen Führung zwischen Kolben-Anker-Bauteil und dem Zylinder 2, durch welche eine Taumelbewegung vermieden ist oder zumindest so gut wie vermieden ist, kann der notwendige Bewegungsspalt zwischen der äußeren Mantelfläche des Ankers 8 und der Innenseite des Ankergehäuses 13 sehr eng bemessen sein. The anchor 8th is located in an anchor housing 13 that in the illustrated embodiment of the cylinder 2 is formed. In the of the anchor housing 3 enclosed space - the armature space - is located on the inlet side a compression spring 14 as a return spring, with its one end attached to the anchor 8th and with its other end at a bottom ledge 15 a pump housing 16 supported. The ground projection 15 goes on inlet side into a connecting piece 17 over, on which a supply hose (not shown) comes to sit. The inlet hose is connected to a water supply. Due to the above-described leadership between piston-armature component and the cylinder 2 , by which a tumbling motion is avoided or at least as good as avoided, the necessary movement gap between the outer surface of the armature 8th and the inside of the anchor housing 13 be very tight.

In dem kolbenseitigen Teil des Ankerraums ist eine Dämpfungsfeder 18 untergebracht. Diese ist zwischen einem außenseitig an dem Zylinder 2 angeformten Flansch 19 und der Stirnfläche 11 gehalten. In the piston-side part of the armature space is a damper spring 18 accommodated. This is between an outside of the cylinder 2 molded flange 19 and the face 11 held.

Auf das Ankergehäuse 13 ist eine elektrische Zylinderspuleneinheit aufgeschoben. Die Zylinderspuleneinheit ist ausgebildet und ausgeführt damit durch diese ein periodisches Magnetfeld erzeugt werden kann. Wird ein Magnetfeld erzeugt, wird durch dieses der Anker 8 gegen die Kraft der Druckfeder 14 bewegt und somit der Kolben 7 unter Vergrößerung des Volumens des Pumpraumes 3 aus dem Zylinder 2 herausgezogen. Wird das Magnetfeld unterbrochen, drückt die in der Druckfeder 14 gespeicherte Energie den Anker 8 und damit den Kolben 7 wieder in ihre in 1 gezeigte Stellung. Zum Erzeugen des periodischen Magnetfeldes ist der Spuleneinheit eine Diode zugeordnet und geschaltet, damit das Magnetfeld nur bei einer der beiden Wechselspannungspolaritäten erzeugt wird. On the anchor housing 13 an electric cylinder coil unit is pushed. The cylindrical coil unit is designed and designed so that a periodic magnetic field can be generated by this. If a magnetic field is generated, this becomes the anchor 8th against the force of the compression spring 14 moved and thus the piston 7 increasing the volume of the pump room 3 out of the cylinder 2 pulled out. If the magnetic field is interrupted, presses in the compression spring 14 stored energy the anchor 8th and with it the piston 7 back in her in 1 shown position. To generate the periodic magnetic field of the coil unit is associated with a diode and connected so that the magnetic field is generated only at one of the two AC voltage polarities.

Auf diese Weise schwingt das Kolben-Anker-Bauteil in längsaxialer Richtung bezüglich der Längsachse des Zylinders 2 und des Ankerraumes in der Frequenz der Wechselspannung. In this way, the piston-armature component oscillates in the longitudinal axial direction with respect to the longitudinal axis of the cylinder 2 and the armature space in the frequency of the AC voltage.

Damit infolge der Schwingbewegung des Kolbens 7 Flüssigkeit gefördert wird, und zwar von der Einlassseite der Pumpe 1 zur Auslassseite hin, ist der Kolben 7 an seinem in den Pumpraum 3 hineinragenden Ende mit einem federlosen Einwegventil als Einlassventil 21 ausgestattet. Dieses öffnet, wenn der Kolben 7 in Richtung zur Zulaufseite bewegt wird. Bei umgekehrter Bewegungsrichtung in Richtung zu dem Boden 5 des Zylinders 2 hin schließt das Ventil 21. In die Ausgangsbohrung 4 ist ein zweites federloses Einwegventil als Auslassventil 22 eingesetzt. Beide Ventile 21, 22 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel identisch ausgeführt. Daher wird im Folgenden zunächst das Einlassventil 21 hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Funktionsweise erläutert. Die diesbezüglichen Ausführungen gelten gleichermaßen für das Auslassventil 22. So as a result of the oscillating movement of the piston 7 Liquid is conveyed, by the Inlet side of the pump 1 to the outlet side, is the piston 7 at his in the pump room 3 protruding end with a springless one-way valve as an inlet valve 21 fitted. This opens when the piston 7 is moved in the direction of the inlet side. In the reverse direction of movement towards the ground 5 of the cylinder 2 The valve closes 21 , In the starting hole 4 is a second spring-less one-way valve as an outlet valve 22 used. Both valves 21 . 22 are identical in the illustrated embodiment. Therefore, in the following, first, the inlet valve 21 explained in terms of its structure and its operation. The relevant statements apply equally to the exhaust valve 22 ,

Das Einlassventil 21 verfügt, wie besser aus 2, 2a ersichtlich, über einen scheibenförmigen Ventilkörper 23, an dessen Unterseite 24 die Dichtfläche des Ventilkörpers 23 angeordnet ist. Diese ist, wie aus 2a ersichtlich, zur Längsachse des Ventils 21 hin geneigt. Angeformt an den Ventilkörper 23, und zwar innerhalb der ringförmigen Dichtfläche 24 sind drei Führungsabschnittssegmente 25, 25.1, 25.2. Die Führungsabschnittssegmente 25, 25.1, 25.2 erstrecken sich in längsaxialer Richtung von der Unterseite des Ventilkörpers 23 weggerichtet und sind umfänglich mit gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet. Zwischen jeweils zwei Führungsabschnittssegmenten befindet sich ein vor allem in dem an den Ventilkörper 23 grenzenden Abschnitt der Wasserführung dienender Spalt. Jedes Führungsabschnittssegment 25, 25.1, 25.2 trägt an seinem von dem Ventilkörper 23 wegweisenden Ende eine Verklammerungsnase 26, wie diese zu dem Führungsabschnittssegment 25.2 kenntlich gemacht ist. Der Querschnitt einer solchen Verklammerungsnase 26 ist unsymmetrisch und verfügt über eine in Richtung zum Ventilkörper 23 weisende Anschlagfläche 27 und eine von dem Ventilkörper 23 wegweisende geneigte Montageschräge 28. Der durch die Führungsabschnittssegmente 25, 25.1, 25.2 gebildete Führungsabschnitt dient zum Führen und Halten des Einlassventils 21 an dem Kolbenende. Das Kolbenende verfügt über eine komplementär zur Dichtfläche 24 des Ventilkörpers 23 geneigte Dichtfläche 29, die als in die ausgangsseitige Mündung des Zulaufkanalabschnitts 10 geneigte Fase ausgeführt ist. The inlet valve 21 has, how better 2 . 2a seen, via a disk-shaped valve body 23 , at the bottom 24 the sealing surface of the valve body 23 is arranged. This is how out 2a seen, to the longitudinal axis of the valve 21 inclined towards. Shaped to the valve body 23 , within the annular sealing surface 24 are three leading segment segments 25 . 25.1 . 25.2 , The guide segment segments 25 . 25.1 . 25.2 extend in the longitudinal axial direction of the underside of the valve body 23 directed away and are circumferentially arranged at the same angular distance from each other. Between each two guide segment segments is located above all in the valve body 23 adjacent section of the water supply serving gap. Each segment of leadership segment 25 . 25.1 . 25.2 carries on his from the valve body 23 seminal end a locking nose 26 like this to the leader segment 25.2 indicated. The cross section of such a Verklammerungsnase 26 is unbalanced and has one towards the valve body 23 pointing stop surface 27 and one of the valve body 23 groundbreaking inclined mounting angles 28 , The through the guide segment segments 25 . 25.1 . 25.2 The guide section formed serves to guide and hold the inlet valve 21 at the piston end. The piston end has a complementary to the sealing surface 24 of the valve body 23 inclined sealing surface 29 , as in the output-side mouth of the inlet channel section 10 inclined chamfer is executed.

In der montierten Stellung des Einlassventils 21 greifen die Verklammerungsnasen 26, wie aus 1 ersichtlich, in eine in die Innenwand des Kolbens 7 eingebrachte umlaufende Nut 30. Die Montageschrägen 28 dienen zum erleichterten Einsetzen bzw. Montieren des Einlassventils 21. Ausgenutzt werden hierbei die elastischen Eigenschaften des aus Kunststoff gefertigten Einlassventils 21. Die Länge des Abstandes zwischen der Dichtfläche 24 und der jeweiligen Anschlagfläche 27 der Führungsabschnittssegmente 25, 25.1, 25.2 ist größer als der Abstand der zur Dichtfläche 29 weisenden Begrenzung der Nut 30 von der Dichtfläche 29. Somit sind die Anschlagflächen 27 von dieser als Anschlag dienenden Nutenwand in der Geschlossenstellung des Einlassventils 21 so weit voneinander beabstandet wie weit die Öffnungsweite des Einlassventils 21 vorgesehen ist. Es versteht sich, dass bei einer Bewegung des Kolbens in Richtung zur Einlassseite der Pumpe 1 hin das Einlassventil nur so weit öffnet, bis die Anschlagflächen 27 des Einlassventils 21 an Nutenwand 31 zur Anlage gelangen. In the assembled position of the inlet valve 21 grab the clasping noses 26 , like out 1 seen in one in the inner wall of the piston 7 introduced circumferential groove 30 , The mounting slopes 28 serve to facilitate insertion or mounting of the inlet valve 21 , The elastic properties of the intake valve made of plastic are utilized here 21 , The length of the distance between the sealing surface 24 and the respective stop surface 27 the guide segment segments 25 . 25.1 . 25.2 is greater than the distance to the sealing surface 29 pointing limit of the groove 30 from the sealing surface 29 , Thus, the stop surfaces 27 from this serving as a stop groove wall in the closed position of the inlet valve 21 as far apart as far as the opening width of the inlet valve 21 is provided. It is understood that when the piston moves toward the inlet side of the pump 1 The inlet valve only opens so far until the stop surfaces 27 of the inlet valve 21 at groove wall 31 get to the plant.

3 zeigt das Auslassventil 22 in seiner Anordnung vor einer Montage in der Ausgangsbohrung 4 des Zylinders 2. Im Falle des Auslassventils 22 hintergreifen die Verklammerungsnasen die Ausgangsbohrung 4. Somit dient bei dem Ausgangsventil 22 der die Ausgangsbohrung 4 einfassende Zylinderboden 5 als komplementäre Anschlagfläche. 3 shows the exhaust valve 22 in its arrangement before mounting in the starting hole 4 of the cylinder 2 , In the case of the exhaust valve 22 The locking lugs engage the starting hole 4 , Thus, the output valve is used 22 the the starting hole 4 bordering cylinder bottom 5 as a complementary stop surface.

Die beschriebene Flüssigkeitspumpe eignet sich für Anwendungen, wenn Flüssigkeit, insbesondere Wasser mit Druck gefördert werden soll, wie dieses bei einer Kaffeemaschine, vor allem einer solchen, mit der Espresso bereitet werden soll, benötigt wird. Daher ist der Einsatz einer solchen Flüssigkeitspumpe in einer Kaffeemaschine ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel. In einem solchen Fall ist auf den Anschlussstutzen 17 der Flüssigkeitspumpe 1 ein Zufuhrschlauch angeschlossen, durch den eine Flüssigkeitsverbindung zwischen einem Wassertank und der Pumpe hergestellt ist. In die Anschlussbuchse 6 ist auf der Druckseite der Flüssigkeitspumpe 1 eine Förderleitung angeschlossen, durch die das geförderte Wasser einer Heizeinrichtung, beispielsweise einem Thermoblock und anschließend der Brüheinheit zugeführt wird. Je nach Betrieb der Kaffeemaschine kann das geförderte Wasser auch einem Dampfauslass oder einer Heißwasserausgabe zugeführt werden. The liquid pump described is suitable for applications when liquid, especially water to be promoted with pressure, as this is in a coffee maker, especially one that is to be prepared with the espresso is needed. Therefore, the use of such a liquid pump in a coffee machine is a preferred application example. In such a case is on the connecting piece 17 the liquid pump 1 a supply hose connected through which a fluid connection between a water tank and the pump is made. In the connection socket 6 is on the pressure side of the liquid pump 1 connected to a delivery line through which the pumped water to a heater, such as a thermoblock and then the brewing unit is supplied. Depending on the operation of the coffee machine, the pumped water can also be supplied to a steam outlet or a hot water outlet.

Bei einem Betrieb der Flüssigkeitspumpe 1 werden die sich durch das Schwingen des Koben-Anker-Bauteils einstellenden Druckverhältnisse innerhalb der Flüssigkeitswegsamkeit genutzt, damit die Ventile 21, 22 bestimmungsgemäß öffnen und schließen. Wenn ausgehend von der in 1 gezeigten Stellung der Kolben 7 mit dem Anker 8 in Richtung zur Zulaufseite der Pumpe 1 durch Aufbau eines Magnetfeldes bewegt wird, öffnet das Einlassventil 21. Das über den Anschlussstutzen 17 anstehende Wasser ist bestrebt, durch den Zulaufkanal 9 in den Pumpraum 3 einzuströmen. Gleichzeitig bleibt das Auslassventil 22 geschlossen, da auf der Druckseite der Pumpe 1 ein höherer Druck herrscht als einlassseitig. Bei dem Rückhub, der durch die in der Druckfeder 14 gespeicherte Kraft in einer periodischen Magnetfeldpause ausgelöst wird, wird mit der Bewegungsumkehr des Kolben-Anker-Bauteils das Einlassventil 21 geschlossen, dagegen das Auslassventil 22 aus seiner in 1 gezeigten verschließenden Position geöffnet, so dass das im Pumpraum 3 befindliche Wasser durch die Ausgangsbohrung 4 in die Förderleitung gedrückt werden kann. Dieser Vorgang wiederholt sich in der Frequenz des anliegenden Wechselstromnetzes. During operation of the liquid pump 1 the pressure conditions within the fluidity, which are set by the oscillation of the Koben-Anker-component, are used, so that the valves 21 . 22 open and close as intended. If starting from the in 1 shown position of the piston 7 with the anchor 8th towards the inlet side of the pump 1 is moved by building a magnetic field, opens the inlet valve 21 , The over the connecting piece 17 Pending water is eager to pass through the inlet channel 9 in the pump room 3 to flow. At the same time the exhaust valve remains 22 closed, because on the pressure side of the pump 1 a higher pressure prevails than the inlet side. In the return stroke, by the in the compression spring 14 stored force is triggered in a periodic magnetic field pause, with the movement reversal of the piston-armature component, the inlet valve 21 closed, however, the exhaust valve 22 out his in 1 open position shown, so that in the pump room 3 located water through the output hole 4 can be pressed into the delivery line. This process is repeated in the frequency of the adjacent AC network.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden. Es versteht sich, dass sich die beschriebene Flüssigkeitspumpe für zahlreiche weitere, nicht explizit beschriebene Anwendungsfälle eignet. The invention has been described with reference to an embodiment. It is understood that the fluid pump described is suitable for numerous other, not explicitly described applications.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Flüssigkeitspumpe liquid pump
22: Zylinder cylinder
33: Pumpraum pump chamber
44: Ausgangsbohrung exit bore
55: Boden ground
66: Anschlussbuchse socket
77: Kolben piston
88th: Anker anchor
99: Zulaufkanal inlet channel
10, 10.110, 10.1: Zulaufkanalabschnitt Inlet channel section
1111: Stirnfläche face
12, 12.112, 12.1: Druckausgleichsöffnung Pressure equalization port
1313: Ankergehäuse armature housing
1414: Druckfeder compression spring
1515: Bodenvorsprung bottom projection
1616: Pumpengehäuse pump housing
1717: Anschlussstutzen spigot
1818: Dämpfungsfeder damping spring
1919: Flansch flange
2020: Zylinderspuleneinheit Solenoid assembly
2121: Einlassventil intake valve
2222: Auslassventil outlet valve
2323: Ventilkörper valve body
2424: Unterseite bottom
25, 25.1, 25.225, 25.1, 25.2: Führungsabschnittssegment Guide section segment
2626: Verklammerungsnase Verklammerungsnase
2727: Anschlagfläche stop surface
2828: Montageschräge mounting bevel
2929: Dichtfläche sealing surface
3030: Nut groove
3131: Nutenwand groove wall

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1818538 B1 [0003]
EP 0288216 B1 [0003]

Claims

Liquid pump, comprising a pump chamber ( 3 ) enclosing cylinder ( 2 ) with a starting bore ( 4 ), an electric cylindrical coil for periodically generating a magnetic field, one of the magnetic field of the cylindrical coil in the longitudinal axial direction of the pump chamber ( 3 ) movable anchor ( 8th ) with one in the pump room ( 3 ) and by the movement of the anchor ( 8th ) reciprocating pistons ( 7 ), which piston-armature component via an axial inlet channel ( 9 ) and each comprising an inlet valve designed as a one-way valve ( 21 ) and exhaust valve ( 22 ), characterized in that the inlet valve ( 21 ) with one on its valve body ( 23 ) connected guide section ( 25 . 25.1 . 25.2 ) in the inlet channel ( 9 ) of the piston ( 7 protruding into this and starting from the closed position of the valve ( 21 ) in the axial direction for opening the same movable and captive on the piston ( 7 ) is connected and / or the exhaust valve ( 22 ) with a guide portion connected to its valve body in the output bore ( 4 ) of the cylinder ( 2 protruding into this and starting from the closed position of the valve ( 22 ) in the axial direction for opening the same movable and captive to the cylinder ( 2 ) connected.

Liquid pump according to claim 1, characterized in that the guide section ( 25 . 25.1 . 25.2 ) of the inlet valve ( 21 ) and / or the guide portion of the exhaust valve ( 22 ) of a plurality of circumferentially spaced apart guide segment segments ( 25 . 25.1 . 25.2 ) are formed.

Liquid pump according to claim 2, characterized in that at least one guide segment segment ( 25 . 25.1 . 25.2 ) at its from the valve body ( 23 ) groundbreaking end a radially outwardly projecting Verklammerungsnase ( 26 ) wearing.

Liquid pump according to claim 3, characterized in that the at least one Verklammerungsnase ( 26 ) at its pointing away from the valve seat end outside a mounting angle ( 28 ) having.

Liquid pump according to claim 3 or 4, characterized in that the at least one Verklammerungsnase ( 26 ) of the guide segments ( 25 . 25.1 . 25.2 ) of the inlet valve ( 21 ) in a in the inner circumferential surface of the inlet channel ( 9 ) introduced groove ( 30 ) intervenes.

Liquid pump according to one of claims 3 to 5, characterized in that the at least one Verklammerungsnase ( 26 ) of the guide segment segments ( 25 . 25.1 . 25.2 ) of the exhaust valve ( 22 ) the starting hole ( 4 ) of the cylinder ( 2 ) engages behind.

Liquid pump according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sealing surface ( 24 ) of the valve body ( 23 ) of the inlet valve ( 21 ) and / or the sealing surface of the valve body of the exhaust valve ( 22 ) as well as the respective valve body ( 23 ) associated valve seat ( 29 ) in the closing direction of the valve body ( 23 ) are designed inclined to the longitudinal axis.