EP1857673A1

EP1857673A1 - Dosierpumpe, insbesondere zum Fördern von Brennstoff für ein Fahrzeugheizgerät

Info

Publication number: EP1857673A1
Application number: EP07009643A
Authority: EP
Inventors: Stefan Bächner; Oliver Brodbeck
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2027-05-14
Also published as: PL1857673T3; EP1857673B1; DE102006023492A1

Abstract

Eine Dosierpumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend einen Pumpenkolben (12), der in einem eine Pumpenkammer (26) bereitstellenden Gehäuse (16) hin- und herverschiebbar ist, wobei das Gehäuse (16) eine den Pumpenkolben (12) führende Umfangswand (20) und eine Bodenwand (24) bereitstellt, ferner umfassend einen Einlass-Strömungsbereich (28), der über wenigstens eine Einlassöffnung (32) in die Pumpenkammer (26) einmündet, und einen Auslass-Strömungsbereich (30), welcher über wenigstens eine Auslassöffnung (34) von der Pumpenkammer (26) wegführt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Auslassöffnung (34) in der Umfangswand (20) in Abstand zu der Bodenwand (24) vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosierpumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend einen Pumpenkolben, der in einem eine Pumpenkammer bereitstellenden Gehäuse hin- und herverschiebbar ist, wobei das Gehäuse eine den Pumpenkolben führende Umfangswand und eine Bodenwand bereitstellt, ferner umfassend einen Einlass-Strömungsbereich, der über wenigstens eine Einlassöffnung in die Pumpenkammer einmündet, und einen Auslass-Strömungsbereich, welcher über wenigstens eine Auslassöffnung von der Pumpenkammer wegführt.
Eine derartige Dosierpumpe ist in Fig. 1 dargestellt. Diese allgemein mit 10 bezeichnete Dosierpumpe dient beispielsweise dazu, Kraftstoff von einem Kraftstofftank aufzunehmen und zum Brennerbereich eines Fahrzeugheizgerätes zu fördern. Ein Pumpenkolben 12, der mit einem Anker 14 fest verbunden ist, ist in einem allgemein mit 16 bezeichneten Gehäuse in Richtung einer Pumpenlängsachse L hin- und herbewegbar. Dabei umfasst das Gehäuse 16 ein im Wesentlichen zylindrisches erstes Gehäuseteil 18, das im Wesentlichen auch eine Umfangswand 20 bereitstellt, und umfasst weiterhin ein zweites Gehäuseteil 22, das an einem axialen Endbereich in das erste Gehäuseteil 18 eingesetzt ist und im Wesentlichen auch eine Bodenwand 24 bereitstellt. Die beiden Gehäuseteile 18, 22 bzw. die Umfangswand 20 und die Bodenwand 24 definieren eine Pumpenkammer 26, deren Volumen durch die Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens 12 zur Aufnahme von zu förderndem Kraftstoff von einem allgemein mit 28 bezeichneten Einlass-Strömungsbereich vergrößert werden kann und zur Abgabe von Brennstoff zu einem allgemein mit 30 bezeichneten Auslass-Strömungsbereich verringert werden kann.
Der Einlass-Strömungsbereich 28 ist im dargestellten Beispiel über zwei in der Umfangswand 20 vorgesehene Einlassöffnungen 32 zur Pumpenkammer 26 hin offen. Der Auslass-Strömungsbereich 30 ist über eine in dem zweiten Gehäuseteil 22 gebildete und mithin in der Bodenwand 24 vorgesehene Auslassöffnung 34 zur Pumpenkammer 26 offen. Dabei bildet das zweite Gehäuseteil 22 weiterhin einen Ventilsitz für ein Rückschlagventil 36, das dann, wenn der Pumpenkolben 12 sich zum Vergrößern des Volumens der Pumpenkammer 26 in der Darstellung der Fig. 1 nach rechts, also in Richtung von der Bodenwand 24 weg, bewegt, ein Rückströmen von aus der Pumpenkammer 26 bereits in den Auslass-Strömungsbereich 30 gefördertem Kraftstoff verhindert.
Der Pumpenkolben 12 wird durch die magnetische Wechselwirkung des mit diesem fest verbundenen Ankers 14 und einer Elektromagnetspule 38 bewegt. Dabei ist die Auslegung so, dass bei Erregung der Magnetspule 38 der Anker 14 und somit auch der damit fest verbundene Kolben 12 in Richtung Verkleinerung des Volumens der Pumpenkammer 26, also in Fig. 1 nach links und auf die Bodenwand 24 zu verschoben wird, während bei Beenden der Erregung eine Vorspannfeder 40, welche zwischen dem Anker 14 und dem ersten Gehäuseteil 18 wirkt, den Anker 14 und damit auch den Kolben 12 in der entgegengesetzten Richtung, also in Richtung von der Bodenwand 24 weg und zum Vergrößern des Volumens der Pumpenkammer verschiebt. Um dabei vor allem beim Förderhub, also bei der Bewegung des Pumpenkolbens 12 auf die Bodenwand 24 zu, zu starke Aufschlaggeräusche zu vermeiden, ist an der Bodenwand 24 ein elastisches Dämpfungselement 42 vorgesehen, das entsprechend der Auslassöffnung 34 eine zentrale Öffnung aufweist und einen Bewegungsanschlag für den Pumpenkolben 12 bei einem Förder- bzw. Ausstoßhub bildet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine derartige Dosierpumpe so auszugestalten, dass bei vereinfachtem Aufbau ein verbessertes Bewegungsdämpfungsverhalten für den Pumpenkolben erzielt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Dosierpumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend einen Pumpenkolben, der in einem eine Pumpenkammer bereitstellenden Gehäuse hin- und herverschiebbar ist, wobei das Gehäuse eine den Pumpenkolben führende Umfangswand und eine Bodenwand bereitstellt, ferner umfassend einen Einlass-Strömungsbereich, der über wenigstens eine Einlassöffnung in die Pumpenkammer einmündet, und einen Auslass-Strömungsbereich, welcher über wenigstens eine Auslassöffnung von der Pumpenkammer wegführt.
Dabei ist dann weiter vorgesehen, dass die wenigstens eine Auslassöffnung in der Umfangswand in Abstand zu der Bodenwand vorgesehen ist.
In Abkehr von dem aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau ist also bei der erfindungsgemäßen Dosierpumpe die wenigstens eine Auslassöffnung nicht in der Bodenwand, sondern in der Umfangswand und weiterhin mit Abstand zur Bodenwand vorgesehen. Dies führt dazu, dass zwischen dieser wenigstens einen Auslassöffnung und der Bodenwand ein sacklochartiger Volumenbereich geschaffen ist. Bewegt sich der Pumpenkolben zum Ausstoßen von zu förderndem Medium über die wenigstens eine Auslassöffnung hinaus weiter in Richtung auf die Bodenwand zu, so führt dies dazu, dass der in diesem sacklochartigen Volumenbereich eingeschlossene Teil des an sich zu fördernden Mediums auf Grund der Tatsache, dass er aus diesem Volumenbereich nicht mehr entweichen kann, zunehmend komprimiert wird. Der Pumpenkolben kann also nicht in direkten körperlichen Kontakt mit der Bodenwand treten, so dass Aufschlaggeräusche vermieden werden und durch den Einsatz des in diesem Volumenbereich eingeschlossenen zu fördernden Mediums eine Dämpfungsfunktion erhalten wird, die das Bereitstellen zusätzlicher Dämpfungselemente überflüssig macht, gleichwohl jedoch eine sanfte Verzögerung des Pumpenkolbens bewirkt.
Um das Ausströmen des zu fördernden Mediums aus der Pumpenkammer mit möglichst geringer Drosselwirkung erlangen zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass mehrere Auslassöffnungen mit im Wesentlichen gleichem Abstand zur Bodenwand vorgesehen sind.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Einlassöffnung in der Umfangswand vorgesehen ist.
Bei derartigem Aufbau ist es zum Vorgeben eines definierten bei jedem Arbeitstakt zu fördernden Volumens vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Einlassöffnung mit größerem Abstand zur Bodenwand vorgesehen ist, als die wenigstens eine Auslassöffnung.
Um auch beim Einlass-Strömungsbereich Strömungsdrosseleffekte so weit als möglich ausschließen zu können, wird vorgeschlagen, dass mehrere Einlassöffnungen mit im Wesentlichen gleichem Abstand zur Bodenwand vorgesehen sind.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: eine bekannte Dosierpumpe im Längsschnitt;
Fig. 2: eine erfindungsgemäß aufgebaute Dosierpumpe im Längsschnitt;
Fig. 3: vergrößert das im Kreis III in Fig. 2 dargestellte Detail;
Fig. 4: die in Fig. 2 dargestellte Dosierpumpe im Längsschnitt mit einer Schnittebene, die zu der Schnittebene der Fig. 2 orthogonal steht;
Fig. 5: das im Kreis V in Fig. 4 dargestellte Detail vergrößert.

Es sei zunächst darauf hingewiesen, dass der grundsätzliche Aufbau der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten erfindungsgemäß aufgebauten Dosierpumpe demjenigen entspricht, wie er auch in Fig. 1 gezeigt und vorangehend bereits beschrieben wurde. Es wird daher unter anderem auf die voranstehenden Erläuterungen der Fig. 1 verwiesen. Man erkennt auch bei dem erfindungsgemäßen Aufbau beispielsweise in den Fig. 2 und 3 das Gehäuse 16 mit dem ersten Gehäuseteil 18 und dem an einem axialen Ende in dieses eingesetzten und somit die Pumpenkammer 26 dort abschließenden zweiten Gehäuseteil 22. Diese beiden Gehäuseteile 18, 22 stellen wiederum die Umfangswand 20 sowie die Bodenwand 24 bereit. Dieses im Wesentlichen die Pumpenkammer 26 bereitstellende und auch den Pumpenkolben 12 in Richtung der Pumpenlängsachse L führende Gehäuse 16 ist in einem äußeren Trägergehäuse 44 getragen, welches wiederum, wie in den Fig. 1 und 2 erkennbar, die Elektromagnetspule 38 trägt. In ihrem anderen axialen Endbereich ist die Elektromagnetspule 38 in Verbindung mit einem Gehäuseendteil 46, das wiederum einen Einlassstutzen 48 zum Anschluss an eine Zuführleitung trägt. In dem Gehäuseendteil 46 ist eine zentrale Öffnung 50 vorgesehen, die in Verbindung mit dem von dem Gehäuseendteil 46, der Elektromagnetspule 38 und dem äußeren Gehäuse 44 umschlossenen Volumenbereich im Wesentlichen den Einlass-Strömungsbereich 28 bildet. Dieser Einlass-Strömungsbereich 28 ist, wie man in Fig. 3 deutlich erkennt, über zwei bezüglich der Pumpenlängsachse L einander diametral gegenüber liegende und in der Umfangswand 20 gebildete Einlassöffnungen 32 zur Pumpenkammer 26 hin offen bzw. mündet über diese Öffnungen 32 in die Pumpenkammer 26 ein.
Wie man in den Figuren 3 und 5 deutlich erkennt, sind in der Umfangswand 20 weiterhin zwei Auslassöffnungen 34 einander bezüglich der Pumpenlängsachse L diametral gegenüber liegend und mit einem Winkelversatz von 90° zu den Einlassöffnungen 32 angeordnet. Die Auslassöffnungen 34 weisen zu der durch das zweite Gehäuseteil 22 bereitgestellten Bodenwand 24 einen axialen, also in der Bewegungsrichtung des Pumpenkolbens 12 gemessenen Abstand A auf, wobei dieser Abstand A hier als die zwischen der Bodenwand 24 und dem dieser Bodenwand 24 am nächsten liegenden Endbereich der Auslassöffnungen 34 gemessene Strecke definiert ist.
Der Auslass-Strömungsbereich 30 umfasst dabei von den Auslassöffnungen 34 wegführend einen zwischen dem ersten Gehäuseteil 18 bzw. auch dem zweiten Gehäuseteil 22 und dem äußeren Trägergehäuse 44 gebildeten Volumenbereich 52, eine Mehrzahl von beispielsweise kreuz- oder sternartig ausgebildeten, und beispielsweise durch entsprechende Vorsprünge 54 am zweiten Gehäuseteil 22 bereitgestellte Radialöffnungen 56 und den in einem Ventilsitzkörper 58 gebildeten bzw. noch weiter auf diesen Ventilsitzkörper 58 folgenden, beispielsweise auch in einem Auslassstutzen 62 bereitgestellten Strömungs-Volumenbereich 60.
Wird eine derartige in den Fig. 2 bis 5 gezeigte Dosierpumpe betrieben, so wird in einer Betriebsphase, in welcher die Elektromagnetspule 38 nicht erregt ist, der Pumpenkolben 12 durch die Vorspannwirkung der Feder 40 in Richtung von der Bodenwandung 24 wegverschoben, so dass das freie Volumen der Pumpenkammer 26 zunimmt. Dabei gibt, wie dies die Darstellung der Fig. 5 auch zeigt, bei dieser Bewegung von der Bodenwand 24 weg, der Pumpenkolben 12 die Einlassöffnungen 32 frei, so dass über diese Einlassöffnungen bei noch weiter andauernder Verschiebebewegung des Pumpenkolbens 12 das zu fördernde Medium, beispielsweise Kraftstoff, in die Pumpenkammer 26 einströmen kann. Hier kann ggf. auch für das zu fördernde Medium ein Vordruck vorgegeben werden. Wird dann ausgehend von einer ersten Bewegungsendlage, wie sie auch in Fig. 2 gezeigt ist und in welcher der Pumpenkolben 12 beispielsweise über ein elastisches Element 64 am Gehäuseendteil 46 anliegt, die Elektromagnetspule 38 erregt, so wird durch die elektromagnetische Wechselwirkung derselben mit dem Anker 14 der Anker 14 sich in der Darstellung der Fig. 2 nach links, also auf die Bodenwand 24 zu bewegen und dabei auf Grund der festen Kopplung auch den Pumpenkolben 12 in der gleichen Richtung mitnehmen. Der Pumpenkolben bewegt sich im Verlaufe dieser Bewegung über die in den Fig. 3 und 5 dargestellte Positionierung hinaus weiter auf die Bodenwand 24 zu, wobei ab einem Zustand, in welchem die Einlassöffnung 32 vollständig überdeckt sind, der Ausstoß von zu förderndem Medium aus den Auslassöffnungen 34 im Wesentlichen beginnt. Die zwischen dem vollständigen Abschließen der Einlassöffnungen 32 und dem vollständigen Abschließen der Auslassöffnung 34 zurückgelegte Wegstrecke bzw. der entsprechende Hub H definiert dann das bei jedem Förderhub ausgestoßene Volumen des zu fördernden Mediums, unterstellt, dass in derjenigen Phase, in welcher die Einlassöffnungen 32 noch nicht abgeschlossen sind, auf Grund der Abschlusswirkung des Rückschlagventils 36 in der Pumpenkammer 26 noch enthaltenes zu förderndes Medium zunächst über die Einlassöffnungen 32 zurück in den Einlass-Strömungsbereich gedrängt wird. Das Ausstoßen von zu förderndem Medium hält an, bis die Stirnfläche 68 des Pumpenkolbens 12 die in Fig. 3 mit Strich-Punkt-Linie eingezeichnete Positionierung erreicht, in welcher auch die Auslassöffnungen 34 vom Pumpenkolben 12 vollständig überdeckt sind. Ab Erreichen dieser Positionierung ist zwischen der Stirnfläche 68 des Pumpenkolbens 12 und der Bodenwand 24 bzw. dem in diesem Bereich auch liegenden Abschnitt der Umfangswand 20 ein Volumenbereich 70 gebildet, der keine zu diesem hin oder von diesem weg führende Öffnung aufweist. D.h., dass in diesem Volumenbereich 70 eingeschlossene zu fördernde Medium, das zuvor in der Pumpenkammer 26 enthalten war, jedoch nicht über die Auslassöffnungen 34 ausgestoßen wurde, wird bei weiter anhaltender Bewegung des Pumpenkolbens 12 zunehmend komprimiert und verhindert, dass der Pumpenkolben 12 mit seiner Stirnfläche 68 gegen die Bodenwand 24 schlägt. Dieses im Volumenbereich 70 eingeschlossene an sich zu fördernde Medium sorgt also für eine allmähliche, stoßfreie Abbremsung des Pumpenkoplbens 12, auch bei noch weiter anhaltender Erregung der Elektromagnetspule 38. Wird dann die Erregung der Elektromagnetspule 38 beendet, so entspannt sich das im Volumenbereich 70 eingeschlossene Medium, da der Pumpenkolben 12 sich der Vorspannwirkung der Feder 40 folgend wieder in Richtung von der Bodenwand 24 wegbewegen wird. Diese Bewegung wird durch das sich entspannende und im Volumenbereich 70 eingeschlossene Medium noch unterstützt, da es ab Beginn des Zustands, in welchem der Volumenbereich 70 vollkommen abgeschlossen war, tatsächlich komprimiert wurde. Es kann somit auch das Auftreten eines Ansaugeffekts bzw. Unterdruckeffekts, welcher die Zurückbewegung des Pumpenkolbens 12 behindern würde, vermieden werden. Im Laufe der Zurückbewegung gibt der Pumpenkolben 12 dann zunächst die Auslassöffnungen 34 frei, wobei auf Grund des Bereitstellens der Rückschlagventilanordnung 36 das Zurückströmen von bereits über die Auslassöffnungen 34 ausgestoßenem zu fördernden Medium verhindert wird. Ab dem Zeitpunkt, ab dem auch die Einlassöffnungen 32 wieder freigegeben werden, kann dann durch den auftretenden Saugeffekt und ggf. unterstützt durch einen Überdruck das zu fördernde Medium aus dem Einlass-Strömungsbereich 28 wieder in die Pumpenkammer 26 gelangen.
Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau einer Dosierpumpe wird es möglich, in baulich sehr einfacher Art und Weise, nämlich ohne der Notwendigkeit, irgendwelche Dämpfungselemente bereitzustellen, eine Bewegungsbegrenzung für einen Pumpenkolben im Förderhub, also beim Ausstoßen von zu förderndem Medium aus einer Pumpenkammer, bereitzustellen. Dabei bildet das in einem vollkommen abgeschlossenen Volumenbereich eingeschlossene an sich zu fördernde Medium die Dämpfungsbaugruppe, in dem es mit seiner inhärenten Kompressibilität für eine allmähliche und schlagfreie Verzögerung des Pumpenkolbens sorgt.
Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch bei anderer baulicher Ausgestaltung realisiert werden können, so können beispielsweise mehr als die dargestellten zwei Einlassöffnungen oder/und Auslassöffnungen vorgesehen sein, ebenso wäre es durchaus auch denkbar, verschiedene Einlassöffnungen in verschiedener axialer Positionierung vorzusehen. Auch der Mechanismus, mit welchem der Pumpenkolben zur Bewegung angetrieben wird, kann anders ausgestaltet sein, als dargestellt.

Claims

Dosierpumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend einen Pumpenkolben (12), der in einem eine Pumpenkammer (26) bereitstellenden Gehäuse (16) hin- und herverschiebbar ist, wobei das Gehäuse (16) eine den Pumpenkolben (12) führende Umfangswand (20) und eine Bodenwand (24) bereitstellt, ferner umfassend einen Einlass-Strömungsbereich (28), der über wenigstens eine Einlassöffnung (32) in die Pumpenkammer (26) einmündet, und einen Auslass-Strömungsbereich (30), welcher über wenigstens eine Auslassöffnung (34) von der Pumpenkammer (26) wegführt,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Auslassöffnung (34) in der Umfangswand (20) in Abstand zu der Bodenwand (24) vorgesehen ist.
Dosierpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Auslassöffnungen (34) mit im Wesentlichen gleichem Abstand zur Bodenwand (24) vorgesehen sind.
Dosierpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Einlassöffnung (32) in der Umfangswand (20) vorgesehen ist.
Dosierpumpe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Einlassöffnung (32) mit größerem Abstand zur Bodenwand (24) vorgesehen ist, als die wenigstens eine Auslassöffnung (34).
Dosierpumpe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einlassöffnungen (32) mit im Wesentlichen gleichem Abstand zur Bodenwand (24) vorgesehen sind.