DE4243866A1 - Elektromagnetisch betriebene Pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betriebene Pumpe, insbesondere eine Dosierpumpe, mit einem eine Magnetspule umschlie­ ßenden Gehäuse und einem als Kolben ausgebildeten, durch eine Feder abgehobenen und durch eine axiale Stange geführten Anker sowie Einlaß- und Auslaßventilen. Derartige Pumpen werden bspw. als dosierende Treibstoffpumpen für Standheizungen in Kraftfahrzeugen benutzt.

Bei den einschlägigen Pumpen hat es sich herausgestellt, daß die zum Ansaugen sowie zum Fördern benötigten Ventile einen unerwünscht hohen Herstellungs- und Montageaufwand bedeuten, und desweiteren hat es sich gezeigt, daß im allgemeinen zusätzliche Ausgleichs­ ventile erforderlich werden, um bei hohen Temperaturänderungen die Ausbildung unerwünscht hoher Druckspitzen zu unterbinden.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, elektromagnetisch betriebene Pumpen der angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß die zum Füllen und Entleeren des Zylinderraumes benötigten Steuerwe­ ge sowohl bezüglich ihrer Herstellung als auch ihrer Montage einen gegenüber dem bisherigen verringerten Aufwand erfordern, und daß empfindliche und zu Störungen neigende Ausbildungen der Ventile vermieden werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Hierbei wird auf übliche Rückschlagventile und deren Nachteile vollständig verzichtet, und der Kolben selbst wird als durch den Anker betätigter Drehschieber ausgebildet, der für den Vorwärtshub die Verbindung zum Auslaß und für den Rückwärtshub die Verbindung zur Saugseite stabil und verläßlich herstellt, so daß sich neben einer auch für Dosierpumpen vernachlässigbaren Leckrate auch ein nur geringer Prüfungsaufwand ergibt.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen sind den Unteransprü­ chen entnehmbar.

Im einzelnen wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit einer dieses mit teilweise auseinandergezogenen Teilen darstellenden Zeichnungen erläutert.

In der Zeichnung ist geschnitten ein Gehäuse 1 gezeigt, dessen Boden mit einem Polstück 2 versehen ist, über das eine Magnetspule 3 geschoben ist. Das Polstück ist von einer Bohrung 4 durchzogen, die sich am freien Ende des Gehäuses durch einen einstückig angesetzten Schraubstutzen 5 erstreckt. In die als Gewindebohrung durch den Schraubstutzen 5 sich fortsetzende Bohrung 4 ist eine Stirnplatte 6 einschiebbar, die an ihrer Frontseite mit einer Dichtungsschicht belegt ist, und die an ihrem Umfang Ausnehmungen 26 aufweist, welche den Durchtritt des Pumpmediums gestatten. Gehalten ist die Stirn­ platte 6 durch eine sie hintergreifende Hohlschraube 7. Der Schraub­ stutzen 5 wird durch eine aufzulegende Siebscheibe 8 abgeschlossen, die von einer das Gehäuse 1 abschließenden Schraubmuffe einer Anschlußschraube 9 überfangen und festgespannt wird. In die Bohrung 4 ist ein Schieberkörper 10 so einzubringen, daß er am eingebrachten Ende durch die Stirnplatte 6 dichtend geschlossen wird und mittig seines Umfanges in der Bohrung 4 dichtend gehalten wird. Ausgehend von dem dichtenden Mittelflansch des Schieberkörpers 10 erstrecken sich in dessen Umfang achsparallel in vorgegebener Teilung einge­ arbeitete Leitkanäle 18 frontseitig und 19 zur Stirnplatte 6 füh­ rend, und an deren an den Mittelflansch anschließenden Enden ist je Leitkanal 18 bzw. 19 eine Durchtrittsbohrung 20 bzw. 21 angeord­ net, welche radial die Wandung der Buchse durchgreift.

Bei der Fertigmontage wird das Gehäuse 1 durch eine Frontplatte 14 geschlossen, die in eine Nut des Gehäuses 1 eingelegt und durch Verformen des Gehäuses fixiert wird. Die Frontplatte ist mit einer ein Innengewinde aufweisenden Frontbuchse 15 ausgestattet, in die der Auslaß 16 eingeschraubt ist, der in den Mantel seines inneren Endes eine Hub-Dreh-Kurve 17 eingearbeitet enthält. Dieser Mantelbe­ reich wird von dem buchsenartig gestalteten Ende des Ankers 11 übergriffen, das mittels mindestens eines Stiftes 24 in diese Hub- Dreh-Kurve 17 eingreift. Darüberhinaus ist das freie Ende des Ankers mit einer Anzahl von Durchtrittsöffnungen 23 versehen. Sein gegen­ überliegendes Ende ist konisch gestaltet und umschließt einen Dreh­ schieber 12, über den eine Druckfeder 13 gelegt ist, und der Strö­ mungskanäle 22 in der Teilung der Leitkanäle 18 bzw. 19 aufweist.

Die Hub-Dreh-Kurve 17 ist so ausgebildet, daß mit jedem Hub des Ankers dieser um eine halbe Teilung weitergedreht wird. Im- Aus­ führungsbeispiel betragen die Teilungsabstände der einzelnen Phasen der Hub-Dreh-Kurve 17, der Leitkanäle 18 bzw. 19, der Durchtritts­ bohrungen 20 bzw. 21 sowie der Strömungskanäle 22 des Drehschiebers 12 jeweils 120°. Es sind aber auch andere Teilungen möglich, die sich aus 360° : n ergeben, wobei n eine ganze Zahl ist.

Beim Betriebe der zusammengebauten Pumpe ergibt sich folgende Wirkungsweise: Im Ausgangszustand ist durch die Druckfeder 13 der Anker 11 vom Schieberkörper 10 abgehoben und greift mit dem Stift 24 in einen linken Scheitel der Hub-Dreh-Kurve 17 ein. Der Dreh­ schieber 12 ist hierbei sowohl Führungsstift des Ankers als auch mit seinem in den Schieberkörper 10 tauchenden freien Ende als Kolben wirksam, als dessen Zylinder dieser Schieberkörper 10 wirkt.

Wird nun die Magnetspule 3 erregt, so wird der Anker 11 gegen die Kraft der Druckfeder 13 nach rechts gedrückt, und der Drehschieber 12 taucht in den Schieberkörper 10 ein. Hierbei gleiten die Strö­ mungskanäle 22 des Drehschiebers 12 unterhalb der inneren Mündungen der Durchtrittsbohrungen 20, und die innerhalb des Schieberkörpers 10 befindliche Flüssigkeit wird durch den eindringenden Drehschieber 12 verdrängt und kann über die Strömungskanäle 22, die Durchtritts­ bohrungen 20 und die Leitkanäle 18 über den Außenmantel des Ankers 11 entweichen und durch dessen Durchtrittsöffnungen 23 das Anker­ innere erreichen. Von hier aus wird die abgegebene Flüssigkeit über die zentrale Bohrung des Auslasses 16 abgeführt und über Leitungen dem Verbraucher zugeführt. Im Zuge der magnetischen Erregung und des Hubes des Ankers führt damit der Drehschieber 12 den Kolbenhub aus, und der Stift 24 des Ankers 11 gleitet in das rechtsseitige Minimum der Hub-Dreh-Kurve 17 hinein. Hierbei dreht sich der Anker 11 mit dem Drehschieber 12 weiter, so daß nunmehr im Verlaufe der fortgesetzten Drehung die Strömungskanäle 22 des Drehschiebers 12 die Durchtrittsbohrungen 20 verlassen und unter die Durchtritts­ bohrungen 21 gelangen.

Wird nun die Erregung der Magnetspule 3 abgeschaltet, so drückt die Druckfeder 13 den Anker 11 in seine axiale Ausgangslage zurück und nimmt hierbei auch den Drehschieber 12 mit. Damit wird aber das zwischen der Stirnplatte 6 und der dieser zugewandten Flanke des Drehschiebers 12 bestimmte Zylinderraum im Schieberkörper 10 ver­ größert und ein Unterdruck erzeugt. Nun aber stehen die Strömungs­ kanäle 22 unter den Durchtrittsbohrungen 21, so daß hier während des Ansaugtaktes eine durchgehende Verbindung zwischen dem Kanal der Anschlußschraube 9 über die Siebscheibe 8, die Ausnehmungen der Stirnplatte 6, die Leitkanäle 19, die Durchtrittsbohrungen 21 und die Strömungskanäle 22 in diesen Raum besteht, so daß während des Saugtaktes Flüssigkeit angesaugt wird.

Das Arbeitsspiel läßt sich nach Bedarf beliebig wiederholen, wobei jeweils beim Fördertakt in Folge einer Erregung der Magnetspule 3 der Anker 11 in Richtung auf das Polstück 2 hin gegen die Kraft der Druckfeder 13 angezogen wird und der Drehschieber 12 als Kolben Flüssigkeit aus der Zylinderbohrung des Schieberkörpers 10 aus­ drückt, wobei am Ende der Hubbewegung der konische Bereich des Ankers die Öffnung des Polstückes 2 eintritt und eine entsprechende Drehung des Ankers vorgenommen wird. Nach Abschalten der Magnetspule 3 drückt dann die Druckfeder 13 den Anker unter Ausführung des Saughubes durch den Drehschieber 12 zurück.

Wesentlich ist hierbei, daß jeweils die beiden Maxima sowie die beiden Minima der beiden Flanken der Hub-Dreh-Kurve 17 geringfügig gegeneinander versetzt sind. So ist zweckmäßig jeweils die äußere der Flanken etwas weiterführend ausgebildet als die innere, so daß mit der Beendigung des Hubes jeweils auch schon das Maximum bzw. Minimum der inneren Kurve passiert und damit die weitere Drehung im folgenden Hub gesichert ist. Die durchgehende Funktion der Strömungskanäle 12 während eines Hubes wird zunächst einmal dadurch gesichert, daß während des eigentlichen Hubes die Hub-Dreh-Kurve 17 relativ steil verläuft, die wesentlichen Drehbewegungen des Drehschiebers 12 also erst am Ende eines Hubes vorgenommen werden. Eine günstige Verteilung läßt sich auch durch geringfügige Abwei­ chungen bspw. von der 120°-Teilung erreichen, so daß bspw. während eines Hubes die einzelnen der Durchtrittsbohrungen 20 bzw. die einzelnen der Durchtrittsbohrungen 21 um geringe Drehwinkel versetzt nacheinander von den Strömungskanälen erreicht werden. In jedem Falle ergibt sich mit relativ geringem Aufwande eine einwandfreie Steuerung der als Schieber aufgebauten Ventile, so daß mit relativ geringem Aufwand und min großer Betriebssicherheit die einzelnen Leitungsphasen des Pumpbetriebes erreicht werden.

Claims (7)

1. Elektromagnetisch betriebene Pumpe, insbesondere Dosierpumpe, mit einem eine Magnetspule umschließenden Gehäuse und einem als Kolben ausgebildeten, durch eine Feder abgehobenen und durch eine axiale Stange geführten Anker sowie Einlaß- und Auslaßventilen, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (11) in eine ihn bei jedem Hub um einen vor­ gegebenen Drehwinkel weiterdrehenden Hub-Dreh-Kurve (17) eingreift und seine Führungsstange als Strömungskanäle (22) aufweisender, in einen Schieberkörper (10) eingreifender Drehschieber (12) ausgebildet ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Bohrung des Schieberkörpers (10) als den als Kolben wirkenden Drehschieber (12) umfassender Zylinder ausge­ bildet ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkörper (10) als beidseitig offene Buchse ausgebildet ist, die mittig in der sie aufnehmenden Bohrung (4) abgedichtet ist, und die beidseitig gegeneinander um eine halbe Teilung zu ihren freien Enden führende Leitkanäle (18, 19) aufweist, deren mittige Wurzeln jeweils radial deren Wand durchsetzende Durchtrittsbohrungen (20, 21) aufweisen.

4. Pumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hub-Dreh-Kurve (17) sowie die jeweiligen Leitkanäle (18, 19) in einer 360°/n-Teilung angeordnet sind, wobei n eine ganze Zahl ist, und daß die beiden Gruppen der Leitkanäle (18, 19) gegeneinander um 360°/n versetzt angeordnet sind.

5. Pumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (12) um 360°/n gegeneinander versetzte achsparallele Strömungskanäle (22) aufweist.

6. Pumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch 120°-Teilungen.

7. Pumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch geringe Teilungsabweichungen der Durchtrittsbohrungen (20, 21) und/oder Strömungskanäle (22).