DE2357656C3

DE2357656C3 - Dosierkolbenpumpe, insbesondere Brennstoffkolbenpumpe für Brennstoff-Feuerungen

Info

Publication number: DE2357656C3
Application number: DE2357656A
Authority: DE
Inventors: Reinhard 7000 Stuttgart Gerwin
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1973-11-19
Filing date: 1973-11-19
Publication date: 1981-04-16
Also published as: SE7806290L; FR2251732A1; DE2357656A1; SE440387B; DE2357656B2; FR2251732B1; SE7414516L

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierkolbenpumpe, insbesondere Brennstoffkolbenpumpe für Brennstoff-Feuerungen, deren Hubraum gegenüber der Ausgangsleitung durch ein Druckventil abgeschlossen ist und bei welcher durch eine Leitung eine Verbindung zwischen dem die Saug- und Förderstufe darstellenden Saugraum mit dem die Dosierstufe darstellenden Hubraum vorgesehen ist und der Saugraum gegenüber der Eingangsleitung durch ein selbsttätiges, strömungsmittelbetätigtes Ventil abgeschlossen ist.

Bei einer bekannten Dosierkolbenpumpe der vorgenannten Art ist der das strömungsmittelbetätigte Ventil enthaltende Saugraum mit dem durch das ebenfalls itrömungsmittelbetätigte Druckventil verschließbaren Druckraum durch eine Leitung verbunden, in der ein itrömungsmittelbetätigtes Überströmventil liegt (FR-PS 21 06 841). Hierbei ist der Kolben jeweils lediglich bis zu einem an der Einmündungsstelle der Leitung in den Druckraum bzw. den Saugraum vorgesehenen Anschlag beweglich, d. h. er kann nicht in den eigentlichen Druck- oder Saugraum eintreten. Der Druckraum hat im Vergleich zu dem eigentlichen Hubraum ein verhältnismäßig großes Volumen, so daß sich an den Hubraum ein entsprechend großer tchädlicher Raum anschließt, der bei vollendetem Arbeitshub nicht von dem Kolben ausgefüllt wird. Dieser schädliche Raum ist umso größer, als das strömungsmittelbetätigte Überströmventil auf der in Durchlaßrichtung hinter dem Ventilverschlußglied liegenden Seite einen erheblich größeren schädlichen Raum als vor dem Ventilverschlußglied aufweist, der über den Druckraum ebenfalls an den Hubraum angekoppelt ist

Diese bekannte, doppelt wirkende Dosierpumpe ist für die dosierte Förderung von niedrigsiedenden Flüssigkeiten, wie Fahrbenzin etc. nicht geeignet, weil sie zu einer übermäßigen Dampfblasenbildung auf der Druckseite in dem großen schädlichen Raum führt die die Genauigkeit der Dosierung so weit beeinträchtigt, daß eine Dosierung überhaupt unmöglich wird. Der Grund dafür liegt in dem dynamischen Verhalten der

ίο Pumpe.

Wenn der Kolben nach oben geht wird die in dem Hubraum enthaltene Flüssigkeit über das Druckventil in die Ausgangsleitung gedrückt und in der Ausgangsleitung befindliche Flüssigkeitssäule beschleunigt bis sie ihre Fördergeschwindigkeit erreicht Sowie der Kolben am oberen Totpunkt angelangt ist, hört die Förderung der Flüssigkeit auf. Die in der Ausgangsleitung befindliche Flüssigkeitssäule setzt wegen der in ihr enthaltenen kinetischen Energie jedoch ihre Bewegung zunächst fort. Diese Eigenbewegung der Flüssigkeitssäule hat zur Folge, daß in dem schädlichen Raum, der durch den großen Druckraum und den daran angekoppelten, sich bis zu dem Überströmventil erstreckenden Hohlraum der Überströmleitung gegeben ist, ein

2¹) Unterdruck entsteht, der dazu führt, daß in dem schädlichen Raum wegen der Druckerniedrigung eine starke Dampfblasenentwicklung bei der niedrigsiedenden Flüssigkeit auftritt. Das infolgedessen bei dem Druckraam entstehende Gaspolster, das einem elastisehen Glied gleicht, bewirkt, daß die in der Ausgangsleitung befindliche Flüssigkeitssäule zu Schwingungen angeregt wird, die dazu führen können, daß das Druckventil eine völlig unkontrollierte Flatterbewegung ausführt. Gleichzeitig können aber durch diesen dynamischen Unterdruckeinfluß sowohl das Überströmventil als auch das Saugventil geöffnet werden, so daß kurzzeitig Flüssigkeit in den Druckraum nachströmt. Demzufolge können alle drei Ventile unvorhersehbare Flatterbewegungen ausführen, die gemeinsam mit der in dem Druckraum sich einstellenden Dampfblasenentwicklung eine genaue Dosierung unmöglich machen.

Bei anderen bekannten einfach wirkenden Dosierkolbenpumpen, vorzugsweise Brennstoffkolbenpumpen für Brennstoff-Feuerungen wird der Eintritt der Flüssigkeit vom Kolben gesteuert (DE-AS 12 62 776). Bei diesen Pumpen steht der Saugraum mit dem Hubraum nur vorübergehend, nämlich in der Totpunktlage des Kolbens, in Verbindung, und zwar über Kanäle normaler Ausbildung Auch ist das den Saugiaum gegenüber der Eingangsleitung abschließende Ventil ein nur in der Ruhelage des Ankers wirksames, durch äußere Kraft mechanisch betätigtes Ventil, da sein Verschlußkörper durch den Magnetanker gebildet wird, der mit dem Kolben starr verbunden ist. Bei diesen Pumpen kann der schädliche Raum zwar klein gehalten werden, jedoch treten im Pumpenzylinder ein Vakuum und Kavitation auf. Vor allem bei der Förderung niedrigsiedender Flüssigkeiten ergibt sich eine unerwünschte Dampfblasenbildung, die eine vollständige Füllung des Pumpenzylinders und damit eine hohe Dosiergenauigkeit verhindert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dosierpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei geringem Bauaufwand und kleinem Raumbedarf eine hohe Dosiergenauigkeit besitzt und außerdem die Förderung niedrigsiedender Flüssigkeiten erlaubt.

Die vorgenannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß

gemäß der Erfindung der Saugraum mit dem Hubraum über eine gedrosselte Leitung dauernd in Verbindung steht

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Dosierkolbenpumpe kommt eine vollständige Füllung des Pumpenzylinders und damit eine hohe Dosiergenauigkeit zustande, wobei Bauaufwand und Raumbedarf gering sind. Außerdem wird durch den von der Förderstufe aufgebrachten Überdruck die Entstehung von Dampfblasen verhindert und die genaue Dosierung niedrigsiede Ader Flüssigkeiten ermöglicht. Der erfindungsgemäße Aufbau der Dosierkolbenpumpe erlaubt ferner, daß das den Hubraum der Dosierstufe von der Ausgangsleitung abschließende Druckventil als Ventil mit kleinem schädlichen Raum ausgebildet werden kann, während als selbsttätiges, strömungsmittelbetätigtes Ventil zwischen Saugraum der Förderstufe und Eingangsleitung ein Klappen- oder Zugenventil mit geringer Widerstandshöhe angeordnet werden kann. Der erfindungsgemäße Aufbau der Dosierkolbenpumpe erlaubt auch, mit nur zwei Ventilen auszukommen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hält der doppelt wirkende Kolben mit einem Fortsatz in seiner Ruhelage das Ventilverschlußglied des selbsttätigen, strömungsmittelbetätigten Ventils geschlossen. Da bei Dosierkolbenpumpen der erfindungsgemäßen Art der Saugraum mit dem Hubraum über eine gedrosselte Leitung dauernd in Verbindung steht, ist es besonders wichtig, bei einer Unterbrechung des Betriebes der Pumpe das aufgebaute Druckgefälle zu erhalten, weil der Kolben selbst infolge der Dauerverbindung zwischen Saugraum und Hubraum nichts zur sicheren Abdichtung gegen ein Druckgefälle beitragen kann. Da in dem Ruhezustand bei einer kurzzeitigen Unterbrechung des Betriebes der Pumpe nur ein verhältnismäßig kleines Druckgefälle vorliegt, reicht dieses gegebenenfalls nicht aus, um bei Pumpen der erfindungsgemäßen Art das selbsttätige Saugventil mit Sicherheit zu schließen. Das wild durch die Einwirkung des Kolbens auf das Ventilverschlußglied sichergestellt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind durch Auswechslung des Kolbens unter Änderung des Verhältnisses der Größe der Querschnittsfläche der Kolbenstange zu derjenigen der Querschnittsfläche des Kolbens die beim Kolbenvorlauf und beim Kolbenrücklauf dosierten Flüssigkeitsteilmengen veränderbar. Durch entsprechende Bemessung des Querschnitts der Kolbenstange im Verhältnis zu dem Querschnitt des doppelt wirkenden Kolbens ist zu erreichen, daß die Dosierpumpe sowohl beim Vorlauf als auch beim Rücklauf des Kolbens eine gleich große Teilmenge des Fördermediums über das Druckventil in die Ausgangsleitung eilmenge des Fördermediums über das Druckventil in die Ausgangsleitung dosiert. Die bekannte intermittierende Dosierung der Dosierpumpe wird somit weitgehend kontinuierlich, während die beschriebenen sonstigen Vorteile erhalten bleiben. Durch eine geeignete Wahl des vorgenannten Querschnittsverhältnisses läßt sich somit die dem Kolbenvorlauf zugeordnete Teilmenge in Bezug auf die dem Kolbenrücklauf zugeordnete Teilmenge nahe7·,.-. big verändern.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt in einem axialen Schnitt in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Dosierkolbenpumpe gemäß der Erfindung,

Fi g. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Dosierkolbenpumpe gemäß der Erfindung und F i g. 3 ein weiteres Ausiühningsbeispiel einer Dosierkolbenpumpe gemäß der Erfindung.

Die Dosierkolbenpumpe nach F i g. 1 weist einen im Zylinder 2 geführten doppelt wirkenden Kolben 1 auf. Der Hubraum 5 ist durch das Druckventil 4 gegenüber der Ausgangsleitung verschlossen und bildet die Dosierstufe, während der die Förderstufe bildende Saugraum 6 gegenüber der Eingangsleitung durch das als Klappenventil ausgebildete selbsttätige, strömungsmittelbetätigte Ventil 3 verschlossen ist Die gedrosselte Leitung 7 verbindet den Hubraum 5 mit dem Saugraum 6. Sie kann bei einer anderen nicht gezeichneten Ausführungsform auch im Kolben selbst angeordnet sein.

Wenn der doppelt wirkende Kolben 1 nach unten bewegt wird, so wird die im Saugraum 6 befindliche

Flüssigkeit unter Überdruck über die gedrosselte

Leitung 7 in den Hubraum 5 gefördert, während das selbsttätige Ventil 3 am Saugraum 6 und das

ίο Druckventil 4 geschlossen bleiben. Der Hubraum 5 füllt sich selbsttätig mit dem Fördermedium, da die im Saugraum 6 verdrängte Flüssigkeitsmenge das gleiche

Volumen besitzt, wie die im Hubraum 5 aufzunehmende.

Ein Vakuum, eine Kavitation und eine Dampfblasenbildung können daher im Hubraum 5 nicht entstehen.

Bei der Dosierpumpe nach Fig. 1 ist der Einfluß der

Kolbenstange geringfügig. Er bewirkt jedoch zumeist einen dosierten Teilaustritt der Flüssigkeit über das Druckventil 4 in die Ausgangsleitung, während sich der Kolben 1 nach unten bewegt Wenn der Kolben 1 beim Arbeitshub nach oben bewegt wird, so gelangt die im

Hubraum 5 eingeschlossene Flüssigkeit über das sich

öffnende Druckventil 4 in dosierter Menge in die Ausgangsleitung, während über das sich gleichzeitig

öffnende Ventil 3 am Saugraum 6 weitere Flüssigkeit

aus der Eingangsleitung in den Saugraum 6 einströmt.

Der beim Arbeitshub vom Hubraum 5 über die gedrosselte Leitung 7 in den Saugraum 6 zurückströmende Teil de' zu dosierenden Flüssigkeitsmenge ist klein und vernachlässigbar, wenn die Dosierpumpe gegen eine kleine Druckhöhe in der Ausgangsleitung fördert und ihre Kolbengeschwindigkeit bzw. Arbeitsfrequenz genügend hoch ist. Der beim Arbeitshub durch die gedrosselte Leitung 7 zurückströmende Flüssigkeitsteil ist überdies konstant und vermindert nicht die Dosiergenauigkeit, wenn Frequenz und Bewegungsablauf des Kolbens 1 sowie die Druckhöhe in der Ansaugleitung annähernd konstant sind. Insbesondere bei der Versorgung von Brennstoff-Feuerungen liegen solche Bedingungen meistens vor.

In F i g. 2 steht der Hubraum 5 der Dosierkolbenpumpe mit dem Saugraum 6 über einen Zwischenraum 8 zwischen Kolben 1 und Zylinderwand 2 in Verbindung. Der Zwischenraum 8 kommt durch ein Spiel zwischen dem Kolben 1 und der Zylinderwand 2 zustande und kann demzufolge ohne jeden Aufwand erzeugt werden. Außerdem läßt sich die Größe der durch den Zwischenraum 8 bewirkten Drosselung durch Austausch des Kolbens 1 in einfacher Weise auf den jeweiligen Verwendungszweck der Dosierpumpe abstimmen.

In Fig. 3 hält der doppelt wirkende Kolben 1 der Dosierpumpe mit seinem Fortsatz 11 in seiner Ruhelage das Vtntilverschlußglied des selbsttätigen Ventils 3 am Saugraum 6 geschlossen und verhindert einen Durchfluß des Fördermediums bei ruhender Pumpe. Die Ausbildung eines besonderen Absperrventils erübrigt sich. Zum Antrieb des Kolbens dient ein Elektromagnet

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15 für Wechselstrombetrieb mit Halbleiterdioden zur Polarisation. Der Kolben 1 besteht aus ferromagnetischem Material. Der elektromagnetische Antrieb erlaubt eine hermetische Abdichtung der Pumpe nach außen, und es entfällt der vorerwähnte Einfluß der Kolbenstange.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen |,

Claims

Patentansprüche:

1. Dosierkolbenpumpe, insbesondere Brennstoffkolbenpumpe für Brennstoff-Feuerungen, deren Hubraum gegenüber der Ausgangsleitung durch ein Druckventil abgeschlossen ist und bei welcher durch eine Leitung eine Verbindung zwischen dem die Saug- und Förderstufe darstellenden Saugraum mit dem die Dosierstufe darstellenden Hubraum vorgesehen ist und der Saugraum gegenüber der Eingangsleitung durch ein selbsttätiges, strömungsmittelbetätigtes Ventil abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugraum (6) mit dem Hubraum (5) über eine gedrosselte Leitung (7, 8) dauernd in Verbindung steht

2. Dosierkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gedrosselte Leitung durch einen drosselnden Zwischenraum (8) zwischen dem Kolben (1) und der Zylinderwand (2) gebildet ist

3. Dosierkolbenpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelt wirkende Kolben (1) mit einem Fortsatz (11) in seiner Ruhelage das Ventilverschlußglied (14) des selbsttätigen, strömungsmittelbetätigten Ventils (3) geschlossen hält.

4. Dosierkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Auswechslung des Kolbens unter Änderung des Verhältnisses der Größe der Querschnittsfläche der Kolbenstange zu derjenigen der Querschnittsfläche des Kolbens die beim Kolbenvorlauf und beim Kolbenrücklauf dosierten Flüssigkeitsteilmengen veränderbar sind.