EP2519744B1

EP2519744B1 - Pumpe mit einer einem ventil zugeorneten dämpfanordnung

Info

Publication number: EP2519744B1
Application number: EP11719157.7A
Authority: EP
Inventors: Axel MÜLLER; Olaf OHLIGSCHLÄGER; Stefan Quast; Michael Feckler
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2031-03-18
Also published as: WO2011116752A3; CN102918267B; US9464628B2; CN102918267A; RU2527928C2; RU2012145471A; EP2519744A2; WO2011116752A2; DE102010013106A1; US20130034459A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
DE 10 2006 019 584 A1 zeigt eine als Hubkolbenpumpe ausgebildete elektromagnetische Pumpe. Auslassseitig ist ein Rückschlagventil mit einem Ventilkorpus vorgesehen, das fest zwischen einem Auslassstutzen und einem eine Kolbenstange führenden Dosierzylinder sowie einem Auslassflansch eingesetzt ist. Nachteilig hierbei ist, dass Stöße der Kolbenstange auf den Ventilkorpus Geräusche verursachen und Schwingungen in die gesamte Pumpe einleiten.
EP 1 748 188 A1 zeigt eine als Hubkolbenpumpe ausgebildete elektromagnetische Pumpe, bei der auslassseitig ein Rückschlagventil vorgesehen ist. Ein Ventilkorpus des Rückschlagventils ist in einem mit einer Kolbenstange zusammenwirkenden Dosierzylinder fest eingesetzt. Im Falle einer Berührung von Kolbenstange und Ventilkorpus entstehen unerwünschte Schwingungen und Geräusche, die durch eine vorgesehene Mschlagdämpffläche nur unzulänglich gemildert werden.
DE 42 05 290 A1 zeigt eine Magnetpumpe, deren Einlassseite mit einem Saugventil abgedichtet ist. Die Magnetpumpe umfasst einen magnetisch verlagerbaren Ankerkolben mit einer Kolbenstange, die gemeinsam bei Erregung einer Spule in Richtung auf das Saugventil verlagert werden und bei Entregung Flüssigkeit ausstoßen bzw. Ober das Saugventil ansaugen. Das Saugventil umfasst einen Ventilkorpus, der in eine Aufnahme eines Kernflansches axial unverschieblich aufgenommen ist, und der eine zentrale Bohrung aufweist, durch die Flüssigkeit aus einer Vorkammer in eine die Kolbenstange führende Fühmngshotse gelangen kann. Nachteilig ist, dass bei Erregung der Spule die Stirnseite der Kolbenstange gegen den Ventilkorpus anschlägt und damit Geräusche entstehen und Vibrationen in die Pumpe eingeleitet werden. Ferner ist nachteilig, dass bei Entregung der Spule die Flüssigkeit ausschließlich über die zentrale Bohrung nachgeführt wird, so dass sich ein vergleichsweise hoher Unterdruck in der Führungshülse einstellt, der eine Gegenkraft zu der Rückstellbewegung des Ankerkolbens bilden kann.
US 3 380 387 A , welche als nächst kommender Stand der Technik angesehen wird, beschreibt eine als Hubkolbenpumpe ausgebildete elektromagnetische Pumpe, umfassend einen Zylinder, in dem ein Rückschlagventil mit einem Ventilkorpus verschiebbar aufgenommen ist. Das Rückschlagventil weist einen Ventilsitz auf, in dem ein als Kugel ausgebildetes Ventilglied mittels einer ersten Druckfeder gegenüber dem Ventilsitz in einer einen Kanal verschließenden Position verspannt ist. Der Kanal mündet in eine unterhalb des Rückschlagventils angeordnete zylindrische Kammer, deren Volumen durch einen Hubkolben und einen Boden des Ventilkorpus gebildet ist. Eine zweite Druckfeder verspannt den Ventilkorpus gegen den Zylinder und eine Verstelleinrichtung, die eine Verlagerung des Rückschlagventils im Zylinder ermöglicht. Die Position des Rückschlagventils bestimmt das Volumen der zylindrischen Kammer und damit die pro Kolbenhub geförderte Fluidmenge. Durch den Hub des Kolbens wird das Ventilglied mit einem Druck beaufschlagt und verlagert sich in einer der Federkraft entgegengesetzten Richtung, wobei ein Fluid den so freigegeben Kanal durchströmen kann.
WO 99 35 399 A1 beschreibt eine Membranpumpe, umfassend ein zwischen einer Ventilplatte und einer Speicherplatte angeordnetes Ventil. Das Ventil weist einen Ventilkorpus mit einem ersten und einem zweiten Ende auf. Vor dem ersten Ende ist ein durch einen Distanzring vom Ventilkorpus getrenntes erstes ringförmiges Element angeordnet, das einen Ventilsitz aufnimmt. Innerhalb des Ventilkorpus ist eine Federaufnahme, die eine Druckfeder aufnimmt, angeordnet. Ein in einer Ausnehmung der Federaufnahme verlagerbares Ventilglied wird in einer geschlossenen Ventilstellung durch die vorgespannte Druckfeder gegen den Ventilsitz verspannt, wobei durch Verlagern des Ventilgliedes entgegen der Federkraft Fluid in Förderrichtung durch das Ventil treten kann. Vor dem zweiten Ende des Ventilkorpus ist ein zweites ringförmiges Element positioniert, welches mit dem zweiten Ende eine Ausnehmung zur Aufnahme eines elastischen Distanzrings bildet. Der elastische Distanzring dient zum Ausgleich von Fügekräften während der Montage des Ventils zwischen der Ventilplatte und der Speicherplatte.
DE 40 35 835 A1 beschreibt eine als Hubkolbenpumpe ausgebildete elektromagnetische Pumpe, umfassend ein Gehäuse und einen Einlassstutzen, in denen zwei wärmeisolierende Kunstoffeinsätze, die ein Saugventil aufnehmen, angeordnet sind. Das Saugventil ist hinter einem Saugraum angeordnet und umfasst einen Ventilkorpus, einen Ventilsitz und ein Ventilglied, das mit einer Druckfeder gegen den Ventilsitz verspannt ist, wobei durch Verlagern des Ventilgliedes entgegen der Federkraft Fluid in Förderrichtung durch das Ventil treten kann.
WO 2004 109 093 A1 beschreibt eine Hubkolbenpumpe, umfassend ein in einem Gehäuseteil der Pumpe angeordnetes Ventil. Das Ventil weist einen in das Gehäuseteil eingeschraubten Ventilkorpus auf, in dem ein Ventilglied mit einem Ventilschaft verschiebbar aufgenommen ist, wobei der Ventilkorpus und das Gehäuseteil mittels eines Dichtelementes gegenüber einem Fluid abgedichtet sind. Der Ventilschaft schließt mit einem im Durchmesser vergrößerten Fortsatz ab, der durch eine im Ventilkorpus angeordnete Druckfeder mit einer Federkraft beaufschlagt ist, die den Fortsatz in einer Schließstellung des Ventils gegen einen im Ventilkorpus ausgebildeten Ventilsitz verspannt, wobei durch Verlagern des Ventilgliedes entgegen der Federkraft Fluid in Förderrichtung durch einen das Gehäuseteil und den Ventilkorpus durchsetzenden Kanal das Ventil durchströmen kann.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe anzugeben, bei der die Entwicklung von Geräuschen und Vibrationen reduziert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Pumpe mit den Mertunalen des Anspruchs 1 gelöst
Die erfindungsgemäße Pumpe, bei der es sich vorzugsweise um eine elektromagnetische Pumpe handelt, ordnet einen Förderraum zwischen einem Einlass und einem Auslass an, wobei zum Erzielen einer benötigten Pumpleistung zwischen dem Einlass und dem Förderraum und/oder zwischen dem Förderraum und dem Auslass ein Ventil angeordnet ist Das Ventil weist einen Ventilkorpus auf, dessen Ventilsitz in Auslassrichtung, also in Förderrichtung der Pumpe, weist, so dass das mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Ventilglied im Wesentlichen ein Rückschlagen von gefördertem Fluid entgegen der Förderrichtung verhindert. Das Ventilglied ist hierbei unter Vorspannung gegen den Ventilsitz beaufschlagt, um eine geschlossene Stellung zu erreichen, und gibt in Förderrichtung durch Abheben gegen die Vorspannung z.B. einer Feder den Durchtritt von Fluid frei. Der Ventilkorpus ist in einer Aufnahme eines Pumpenteils aufgenommen, beispielsweise in einer Aufnahme eines Kemflansches, eines Stutzens, oder eines in einem der genannten Teile aufgenommenen Teils wie einer Buchse oder einer Führungshülse. Hierbei ist der Ventilkorpus bezüglich der ihn aufnehmenden Aufnahme auch im Betrieb der Pumpe axial verschieblich, so dass der Ventilkorpus bei Kontakt mit einem von dem Ventil verschiedenen beweglichen Teil der Pumpe, insbesondere einer Kolbenstange oder einem Ankerkolben des Antriebs, zurückweichen kann. Hierdurch wird die bei Auftreffen des beweglichen Teils sonst in den Ventilkorpus eingeleitete Kraft oder Energie nicht in Geräusche, Vibrationen, Schwingungen und/oder Wärme umgewandelt, sondern in eine axiale Bewegung des Ventilkorpus. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass die Pumpe vibrationsarm und geräuscharm läuft und damit die Lebensdauer der Pumpe insgesamt erhöht Insbesondere bei Pumpen mit variabler Hubfrequenz wird damit auch vorteilhaft das Auftreten von Resonanzschwingungen, die die Bauteile besonders beanspruchen, kostengünstig und zuverlässig vermieden. Damit ist es möglich, eine entsprechend ausgestattete Pumpe auch in problematischen Frequenzbereichen zuverlässig zu betreiben.
Erfindungsgemäβ ist dem Ventilkorpus eine nachgiebige Dämpfanordnung zugeordnet, die den Ventilkorpus in eine Ausgangslage belastet. Die Ausgangslage des Ventilkorpus entspricht hierbei derjenigen, zweckmäßigerweise durch einen Anschlag in der Aufnahme des Pumpenteils begrenzten Endlage, die der Ventilkorpus bei entregtem Antrieb einnimmt. Wird bei erregtem Antrieb eine Kolbenstange in Richtung auf den Ventilkorpus verlagert, vermag der Ventilkorpus das letzte Stück der axialen Verlagerung der Kolbenstange unter deren Belastung mitzugehen, wobei die nachgiebige Dämpfanordnung entsprechend elastisch reversibel gestaucht, deformiert oder gespannt wird. Nach Entregung des Antriebs veranlasst die Dämpfänordnung in der Art einer Feder die Rückstellung des Ventilkorpus zurück in seine Ausgangslage. Der Verlagerungsweg des Ventilkorpus macht hierbei zweckmäßigerweise weniger als die Hälfte der axialen Stärke der Dämpfanordnung aus, so dass diese mit einer Steifigkeit ausgestaltet sein kann, die den Ventilkorpus zuverlässig zurückstellt. Vorzugsweise macht der axiale Verlagerungsweg des Ventilkorpus und damit der Betrag der axialen Verschiebtichkeit nicht mehr als ein Viertel der axialen Stärke der Dämpfanordnung aus, insbesondere nicht mehr als ein Achtel. Die Dämpfanordnung weist zweckmäßigerweise dieselbe axiale Stärke wie derjenige Umfangsabschnitt des Ventilkorpus auf, der in der Aufnahme geführt ist Die Dämpfanordnung speichert damit Verlagerungsenergie der Kolbenstange und dämpft damit Geräusche und Vibrationen.
Der Rückhub der Kolbenstange bewirkt bereits einen Unterdruck an der auslassseitigen Stirnseite des Ventilkorpus, der je nach Anordnung des Ventils bei einem Saugventil das Ventilglied von dem Ventilsitz abhebt, oder bei einem auslasseitig angeordneten Rückschlagventil das Ventilglied zusätzlich in Richtung auf den Ventilsitz ansaugt. Dieser Unterdruck kann ferner - ergänzend zu der Dämpfanordnung oder allein - als Rückstellkraft für den axial verlagerbaren Ventilkorpus insgesamt genutzt werden, da der Unterdruck beim Rückhub der Kolbenstange entsteht, so dass der Unterdruck den Ventilkorpus insgesamt zurückstellen kann. Hierzu kann vorteilhaft in der der Kolbenstange zugekehrten Stirnseite an den Durchmesser der Kolbenstange angepasste zylindrische Ausnehmung ausgebildet sein, die ohne die Ventilfunktion zu beeinträchtigen ein Ansaugen des gesamten Ventilkorpus begünstigt
Gemäß einer erfindungsgemäβen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Dämpfanordnung einen Elastomer-Ring umfasst, der in der Art eines O-Rings oder dergleichen ausgebildet sein kann. Der Elastomer-Ring stützt sich hierbei zweckmäßigerweise einenends auf einer entsprechenden Anlagefläche des Ventilkorpus ab, und stützt sich anderenends auf einem Widerlager ab, das gegenüber der den Ventilkorpus aufnehmenden Aufnahme axial unbeweglich ist Vorzugsweise umfasst die Dämpfanordnung neben dem Elastomer-Ring noch weitere Teile, wie beispielsweise eine Dämpfplatte, die aus Kunststoff oder Metall gebildet sein kann und die zweckmäßigerweise auf der der Abstützfläche des Ventitkorpus abgekehrten Seite des Elastomer-Rings angeordnet sein kann. Überales ist es möglich, dass die Dämpfanordnung eine Feder umfasst, wie beispielsweise eine Tellerfeder, die den Ventilkorpus zurück in seine Ausgangslage vorspannt.
Es ist möglich, die Dämpfanordnung an dem Ventilkorpus festzulegen, beispielsweise indem formschlüssig oder kraftschlüssig die Dämpfanordnung an einem Abschnitt des Ventilkorpus festgelegt wird. Es ist insbesondere möglich, den Elastomer-Ring auf den Ventilkorpus anzuvulkanisieren oder aufzuschrumpfen, wobei dies einstür-kig oder aus demselben Material erfolgen kann wie andere an dem Ventilkorpus angebrachte Elastomerflächen, beispielsweise eine Auskleidung für den Ventilsitz oder eine Anschlagdämpfiläche. Zweckmäßigerweise wird der Ventilkorpus an dem radialen Umfang, an dem er in der Aufnahme geführt ist, mit einer Gleitbeschichtung oder dergleichen ausgestattet, wie beispielsweise Teflon, um ein Festpressen oder Verkanten zu vermeiden. Es ist alternativ möglich, hierfür eine Anordnung in der Art einer Laufbuchse oder eines Lagers vorzusehen.
Das Widerlager, gegen das sich die Dämpfanordnung abstützt, ist zweckmäßigerweise als Verstemmring ausgebildet, der ein zentrales Loch aufweist, durch den ein Ende des Ventilkorpus axial in eine Vorkammer in dem dem Kemflansch vorgelagerten Bereich der Pumpe vorstehen kann. Bei der Ausgestaltung des Ventils als Saugventil auf der Einlassseite der Pumpe kann in dem Verstemmring neben dem zentralen Loch noch eine exzentrische Lochung vorgesehen sein, die eine Fluidverbindung zwischen der Vorkammer und einem Innenbereich der Pumpe bzw. des Kemflansches ermöglicht, so dass zwei Wege zum Nachführen von Fluid in den Innenbereich der Pumpe gegeben sind. Hierdurch werden vorteilhaft zu hohe Unterdrücke vermieden.
Wird das Ventil auslassseitig eingesetzt, ist hingegen ein Bypass unerwünscht, da dann das Rückschlagventil nicht nur das Zurückschlagen von Flüssigkeit, sondern auch von Gasen zuverlässig vermeiden soll. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn der Ventilkorpus an seiner radialen Aufnahme mit einem Elastomer-Material ummantelt ist, das eine axiale Beweglichkeit ermöglicht, zugleich aber eine zumindest flüssigkeitsdichte, vorzugsweise auch gasdichte Abdichtung zur Aufnahme sicherstellt.
Im Falle eines einlassseitig angeordneten Saugventils ist der Einsatz der Kolbenstange in der Führungshülse erforderlich, um einen das Ventilglied abhebenden Unterdruck auf der dem Einlass abgekehrten Seite des Ventilkorpus zu schaffen. Die axiale Beweglichkeit des Ventilkorpus ermöglicht damit die Ausbildung der Pumpe dergestalt, dass die Kolbenstange in Kontakt mit dem Ventilkorpus gelangt und damit besonders kleinbauend ist. Ferner wird der axiale Abstand zwischen Ventilkorpus und Kolbenstange im Bereich von Null erreicht, so dass der Unterdruck bei der Rückstellung des Kolbens früh und zuverlässig erreicht wird.
Im Falle eines auslassseitigen Rückschlagventils, bei dem der Ventilsitz dem Auslass zugekehrt ist und das Ventilglied in Richtung auf den Einlass vorgespannt ist, kann insbesondere in dem Fall einer Dosierpumpe, in der eine Kolbenstange in einem Dosierzylinder geführt ist, vorteilhaft erreicht werden, dass die Kolbenstange so ausgelegt ist, dass diese gegen den Ventilkorpus anschlägt und diesen axial ein Stück weit verlagert, so dass das gesamte Volumen des Dosierzylinders durch das Ventil ausgestoßen werden kann. Der beim Rückhub der Kolbenstange entstehende Unterdruck im Bereich des Dosierzylinders wirkt hierbei vorteilhaft als zusätzliche RGckstellkraft auf den Ventilkorpus, nachdem das Ventilglied in Anlage gegen den Ventilsitz gelangt ist, so dass unter Umständen auf eine Dämpfanordnung verzichtet werden kann.
Weitere Vorteile, Eigenschaften und Weiterbildungen der Efindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie aus den abhängigen Ansprüchen.

Fig. 1: zeigt einen Längsschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpe.
Fig. 2: zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Längsschnitts durch die Pumpe gemäß Fig. 1.
Fig. 3: zeigt eine alternative Ausgestaltung der Pumpe gemäß Fig. 1.

Die in Fig.1 insgesamt mit 1 bezeichnete Pumpe ist als Magnetpumpe ausgebildet, die der Bauart nach eine Durchgangspumpe ist. Die Pumpe ist modular in einfacher Weise aufgebaut und lässt sich hierdurch leicht montieren. Die Pumpe umfasst einen Magnetantrieb, der in einem Gehäuse 2 untergebracht ist, wobei das Gehäuse 2 einen Spulenträger 3 umgibt, auf dem eine Spule 4 aufgewickelt ist. Über ein aus dem Gehäuse 2 herausgeführten Anschlussbereich 5 kann die Spule an eine Spannungsversorgung angeschlossen werden.
In das Gehäuse 2 ist ausgangsseitig ein Ausgangsflansch 6 eingestemmt, welche die Stirnseite des Gehäuses 2 ausgangsseitig im Wesentlichen begrenzt und einen Auslasskanal 7 aufweist, durch den die zu fördernde Flüssigkeit ausgestoßen wird. Strichpunktiert ist mit 8 eine Abschlusskappe für den Auslasskanal 7 gezeigt. Der Ausgangsflansch 6 bildet einen Auslass der Pumpe 1.
Eingangsseitig ist in das Gehäuse ein magnetführender Kemflansch 9 eingepresst, der einen inneren Abschnitt mit kleinerem Durchmesser aufweist, der in den Innenbereich des Spulenträgers 3 einführbar ist, und der in einem äußeren Abschnitt mit einem größeren Durchmesser aufweist, der aus dem Gehäuse 2 vorsteht. In den Kernflansch 9 ist an seiner dem Gehäuse 2 abgekehrten Seite ein Einlassstutzen 10 eingesetzt, der einen Einlasskanal 11 aufweist, durch den zuzuführende Flüssigkeit hindurchtreten kann. Hierbei ist am Außenumfang des Einlassstutzens 10 ein Außengewinde vorgesehen, das mit einem Innengewinde in einem vorspringenden Ringbereich des Kemflansches 9 die Verbindung ermöglicht. Der Einlassstutzen 10 ist gegen den Kemflansch 9 mit einer Dichtung 12 abgedichtet. Zwischen dem Einlassstutzen 10 und dem Kernflansch 9 ist ein aus einem kunststoffumspritzten Netz hergestellter, einstückiger Filter 12a eingesetzt. Strichpunktiert ist mit 8' eine Abschlusskappe für den Einlasskanal 11 gezeigt. Der Kemflansch 9 und der Einlassstutzen 10 bilden einen Auslass der Pumpe 1.
Der Ausgangsflansch weist eine annähernd zylindrische zentrale Ausnehmung 6a auf, in der der Ankerkolben 13 einer Antriebseinheit, die aus dem Ankerkolben 13 und einer in einer Aussparung 13a des Ankerkolbens 13 festgelegten Kolbenstange 14 besteht, axial verlagerbar aufgenommen ist. Der Ankerkolben 13 und die Kolbenstange 14 sind miteinander verstemmt. In Fig. 1 befindet sich der Ankerkolben 13 in seiner bei entregter Spule 4 eingenommenen Ausgangsstellung.
Die Kolbenstange 14 weist eine durchgehende zentrale Bohrung 14b auf. In die zentrale Bohrung 14b ist aus Richtung des Auslasses ein Einsatzglied 60 eingeführt, das einen zylindrischen Hauptabschnitt 60a aufweist, der an einen ebenfalls als Flansch ausgebildeten Befestigungsabschnitt 60b anschließt. Der Befestigungsabschnitt 60b ist in einer gegenüber der Aussparung 13a verbreiterten hohlzylindrischen Aufnahme 13b des Ankerkolbens 13 verstemmt. An der dem Befestigungsabschnitt 60b gegenüberliegenden Seite des Hauptabschnitts 60a wird dieser durch einen verjüngten Abschnitt 60c fortgesetzt, der selbst in einen konischen Zentrierzapfen 60d übergeht. Auf der dem Hauptabschnitt 60a gegenüberliegenden Seite des Befestigungsabschnitts 60b steht den mit den übrigen Abschnitten konzentrischer zylindischer Fortsatz 60e vor, auf dem im Stoßbereich mit dem Befestigungsabschnitt 60b ein Dichtring 61 sitzt. Ein weiterer, zu dem Dichtring 61 gleicher Dichtring 62 ist an der Mündung des Auslasskanals 7 in zentrale Ausnehmung 6a angeordnet. In der Ausgangsstellung des Ankerkolbens 13 liegen die beiden Dichtringe 61, 62 aneinander an, und der Fortsatz 60 dringt ein Stück weit in den Dichtring 62 ein, so dass eine weitgehend dichte Abtrennung des Auslasskanals 7 von der zentralen Ausnehmung 6a erfolgt. Ferner dämpfen die Dichtringe 61, 62 den Anschlag der bewegten Teile.
Der Kernflansch 9 weist eine dem Einlassstutzen 10 zugekehrte zentrale Ausnehmung 9a auf, und an seinem dem Ankerkolben 13 zugekehrten Ende eine sich konisch verjüngende, an die Konusform der dem Auslass abgekehrten Stirnseite des Ankerkolbens 13 angepasste Konusaufnahme 9b auf, wobei die Ausnehmung 9a und die Konusaufnahme 9b durch einen sich einschnürenden, eine Durchgangsöffnung 9c freigebenden Stegabschnitt 9d voneinander getrennt sind. In die Ausnehmung 9a ist eine Führungshülse 15 eingesetzt, die eine zentrale Bohrung 15d aufweist, in die die Kolbenstange 14 eindringen kann. Hierbei springt ein zylindrischer Ringabschnitt 15e der Führungshülse 15 in den Stegbereich, 9d vor und zentriert die Führungshülse so in der Durchgangsöffnung 9c. Die Führungshülse 15 weist einen radialen Zulauf 15a auf, der in einen Ringspattbereich 16 zwischen dem Kemflansch 9 und der Führungshülse 15 einmündet und damit eine Verbindung zwischen einem Innenbereich 15b der Führungshülse 15 und dem Ringspalt 16 herstellt. Die Führungshülse 15 weist ferner eine dem Einlassstutzen 10 zugekehrte Ausnehmung 15c in Gestalt einer die Bohrung 15d verbreiternden Ringstufe auf, in die eine Ventilanordnung 17, die nachstehend noch näher erläutert wird, einsetzbar ist. In Fig. 2 ist dieser Bereich der Pumpe 1 vergrößert und damit besser erkennbar dargestellt. Man erkennt, dass die Ausnehmung 15c eine Aufnahme für das Ventil 17 bildet, die in einem Pumpenteil, vorliegend der Führungshülse 15, vorgesehen ist. Es versteht sich, dass eine solche Aufnahme auch in einem anderen Pumpenteil vorgesehen sein kann.
Gegen die dem Ankerkolben 13 zugekehrte Stirnseite der Führungshülse 15 oder gegen den Stegabschnitt 9d stützt sich eine Druckfeder 18 ab, die mit ihrem gegenüberliegenden Ende gegen einen eine Schulter 13b definierenden Stirnbereich des Ankerkolbens 13 anliegt und damit den Ankerkolben 13 in Auslassrichtung vorspannt.
Die zentrale Bohrung 14b der Kolbenstange 14 schafft in dem nicht von dem Einsatzglied 60 ausgefüllten Bereich eine Fluidverbindung zwischen dem Innenbereich 15b und einem Förderraum 19, der von dem Ausgangsflansch 6, dem Kernflansch 9 und dem Spulenträger 3 des Gehäuses 2 begrenzt ist Hierzu weist die Kolbenstange 14 radiale Verbindungsbohrungen 14a auf, die im Bereich der dem Einlass zugekehrten Stirnseite des Ankerkolbens 13 eine Verbindung zwischen der zentralen Bohrung 14b der Kolbenstange 14 und dem Förderraum 19 herstellt.
Auf einer Ringstufe 60f des Einsatzglieds 60 stützt sich eine als Schraubenfeder ausgebildete, den Zentrierzapfen 60d umgebende Rückstellfeder 21 ab, die eine Ventilkugel 22 gegen einen Ventilsitz 23, der in der auslasseitigen Stirnseite der zentralen Bohrung 14b der Kolbenstange 14 vorgesehen ist, abstützt. Der Ventilsitz 23 weist eine Flanschforrn auf und ist derart in die zentralen Bohrung 14b eingepresst, dass seine Stirnseite mit der einlassseitigen Stirnseite der Kolbenstange 14 fluchtet und nicht über diese axial vorsteht.
Die Ventilanordnung 17 ist als Saugventil ausgebildet und weist einen Ventilkorpus 30 auf, der eine zentrale durchgehende Ventilbohrung 30a aufweist, in der ein Ventilgliedstößel 31 axial verlagerbar ist. An einer dem Ankerkolben 13 zugekehrten Stirnseite des Ventilkorpus 30 ist eine einen Ventilsitz 32 definierende Vertiefung, die mit einem Elastomer-Material 35 ausgekleidet ist, ausgebildet. Das Elastomer-Material 35 kleidet den Ventilsitz aus, bildet aber zugleich eine Anschlagdämpffläche 35a für die bei Betätigung der Pumpe auftreffende einlassseitige Stirnseite der Kolbenstange 14.
An dem dem Ankerkolben 13 zugekehrten Ende des Ventilgliedstößels 31 weist dieser eine sich radial nach außen verbreiternde Anschlagfläche 31a auf, die größer ausfällt als die Ventilbohrung 30a des Ventilkorpus 30 und damit ein Ventilglied zum Verschließen der Ventilanordnung bildet, wenn dieses unter der Vorspannung einer als Schraubenfeder ausgebildeten Vorlastfeder 33 gegen den Ventilsitz 32 gezogen wird. Hierzu stützt sich die Vorlastfeder 33 mit einem Ende gegen einen Ringbereich 30b des Ventilkorpus 30 und anderenends gegen ein Ansatzteil 34, das mit der dem Ankerkolben 13 abgekehrten Stirnseite des Ventilgliedstößels 31 verbunden ist, ab. Damit beaufschlagt die Vorlästfeder 33 über das Ansatzteil 34 und den Ventilgliedstößel 31 das Ventilglied 31 a in Richtung auf den Ventilsitz 32 in eine geschlossene Stellung, so dass die Ventilanordung 17 ein Rückschlagventil entgegen der Einlassrichtung bildet. Diese Ausbildung der Ventilanordnung 17 weist den Vorteil auf, dass zumindest im geschlossenen Zustand der Ventilanordnung 17 das Ventilglied 31 a nicht über die kolbenstangenseitige Stirnseite des Ventilkorpus 30 vorsteht.
Ein Verstemmring 36 ist in einer Stufe 10d des Einlassstutzens 10 radial verstemmt und bildet damit ein kraftschlüssiges Widerlager gegen ein Herausgleiten der Führungshülse 15 aus der Ausnehmung 10a. Der Verstemmring 36 weist ein zentrales Loch 36a, durch das der Ventilkorpus 30 in Richtung auf den Einlassstutzen 10 vorsteht, sowie eine exzentrische Lochung 37 auf, die für eine Fluidverbindung in einem Radialbereich zu dem Ringspalt 16 hin bestimmt ist. Eine Fluidverbindung zwischen dem Ringspalt 16 und der Lochung 37 erfolgt durch einen Verbindungsbereich 16a.
Zwischen dem Verstemmring 36 und einer Stufe 30a des Ventilkörpers 30 ist eine Dämpfanordnung 40 angeordnet, die einen in der Art eines O-Rings ausgebildeten Elastomer-Ring 41 (in Fig. 2 schwarz dargestellt), der sich unmittelbar an der Stufe 30a abstützt, und eine aus Kunststoff geformte Dämpfplatte 42, die sich gegen den Verstemmring 36 abstützt, umfasst Ein radialer Fortsatz 42a der Dämpfplatte 42 dringt dabei zwischen die Stirnseite der Gleithülse 15 und dem Verstemmring 36 ein. Die Dämpfplatte 42 kann auch aus Metall oder einem anderen als Abstandshalter geeigneten Material hergestellt sein. Insbesondere ist es auch möglich, bei entsprechender Dimensionierung des Elastomer-Rings 41 auf die Dämpfplatte 42 ganz zu verzichten.
Der Ventilkorpus 30 weist einen zylindrischen Mantelflächenabschnitt 30c auf, der an den Durchmesser der Ausnehmung 15c angepasst ist, wobei der Außendurchmesser des Mantelflächenabschnitts 30c mit dem der Dämpfanordnung 40 in etwa fluchtet Hierbei ist der Mantelflächenabschnitt 30c nicht in der Ausnehmung 15c verstemmt, sondern zu dieser axial verlagerbar. Die Dämpfanordnung 40 spannt den Ventilkorpus 30 aufgrund ihrer elastischen Eigenschaft hierbei in Richtung auf den Auslass gegen die entsprechende Ringschulter 15f der Führungshülse 15 vor. Es ist möglich, die Dämpfanordnung 40 auch als Federglied auszubilden. Alternativ ist es auch möglich, die Dämpfanordnung 40 ganz oder teilweise an den Ventilkorpus 30 anzuspritzen.
In Fig. 3 ist eine alternative Ausgestaltung zu der aus Fig. 1 und 2 dargestellt, in der dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 dieselben oder strukturell vergleichbare Teile bezeichnen. Im Unterschied zu Fig. 1 sind die Elastomerauskleidung der den Ventilsitz 32 definierenden Vertiefung und die Anschlagdämpffläche 35a nicht aus einem einteiligen Elastomer-Material 35 gebildet, sondern es ist ein separater, eine Anschlagdämpffläche 35a' bildender und von dem Elastomer-Material 35 verschiedener Einsatz 70 mit einem Trägerkörper 71 aus Metall oder Kunststoff und einer hierauf aufgebrachten Elastomer-Ummantelung 72 mit einer Dehnungsringausnehmung 72a hierfür vorgesehen. Die Elastomer-Ummantelung 72 ist an den Trägerkörper 71 anvulkanisiert oder aufgeschrumpft und umgibt diesen insbesondere radial sowie auf der zu der Kolbenstange 14 weisenden Stirnseite. Zentral weist der Einsatz 70 eine durchgehende Öffnung auf. Dies kann die Dichtheit des Saugventils verbessern, da das Elastomer-Material 35 des Ventilsitzes 32 dann nicht mechanisch durch Schläge beansprucht wird.
Das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel funktioniert nun wie folgt:
Wird die Spule 4 erregt, wird der Ankerkolben 13 zusammen mit der Kolbenstange 14 in Richtung auf den Einlassstutzen 10 verlagert. Durch die in dem Innenbereich 15b gestaute Flüssigkeit wird die Ventilkugel 22 gegen die Vorspannung der Rückstellfeder 21 zurückgestellt und die Flüssigkeit dringt in die zentrale Bohrung 14b der Kolbenstange 14 ein, und gelangt über die radialen Verbindungsbohrungen 14a in den Förderraum 19. Wird die Spule 4 nun entregt, wird unter der Vorspannung der Feder 18 der Ankerkolben 13 zusammen mit der Kolbenstange 14 in Richtung auf den Ausgangsflansch 6 verlagert, das Überströmventil 22/23 schließt und die durch den Rückhub in dem Förderraum 19 beaufschlagte Flüssigkeit wird in den Auslasskanal 7 gedrückt. Beim Rückhub von Ankerkolben 13 und Kolbenstange 14 entsteht in der Gleithülse 15 im Bereich des Innenbereichs 15b ein Unterdruck, der dazu führt, dass das Ventilglied 31 a zusammen mit dem Ventigliedstößel 31 entgegen der Vorspannung der Vorlastfeder 33 von dem Ventilsitz 32 abgehoben wird, so dass Flüssigkeit durch einen Ringspalt 50 zwischen dem Ventilgliedstößel 31 und der Ventilbohrung 30a des Ventilkorpus 30 nachströmen kann. Ist ein Druckausgleich erfolgt, wird das Ventilglied 31 a unter der Kraft der Vorlastfeder 33 gegen den Ventilsitz 32 zurückgestellt.
Die Erregung der Spule 4 führt zu einem heftigen Ausschlag der Antriebseinheit aus Ankerkolben 13 und Kolbenstange 14, wobei wegen des kurzen bzw. fehlenden Abstands zwischen der einlassseitigen Stirnseite der Kolbenstange 14 und der Anschlagdämpffläche 35a die Kolbenstange 14 auf den Ventilkorpus 30 aufschlägt. Schon bei geringen, erst recht bei hohen Erregungsfrequenzen ergeben sich unerwünschte Schwingungen und Geräusche, die durch die Anschlagdämpffläche 35a aus dem ElastomerWerkstoff nur teilweise gedämpft werden können, und die durch die Dämpfanordnung 40 aufgenommen werden.
Wegen der axialen Verlagerbarkeit der Ventilanordnung 17 in der Ausnehmung 15c, die durch den Verstemmring 36 begrenzt ist, werden unerwünschte Schwingungen und Geräusche weiter reduziert und von der Dämpfanordnung 40 aufgenommen. Wird die Ventilanordnung 17 nach dem Entregen der Spule 4 durch die Dämpfanordnung 40 zurück gegen die Ringschulter 15f der Führungshülse 15 verlagert, dämpft die Anschlagdämpffläche 35a aus dem Elastomer-Material 35 in dem Ventilkorpus 30 den Rückschlag, so dass auch beim Rückschlagen Schwingungen oder Geräusche vermieden werden.
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem die Ventilanordnung als Saugventil auf der Einlassseite der Pumpe 1 ausgebildet ist. Es versteht sich, dass die Ventilanordnung auch als Rückschlagventil auf der Auslassseite der Pumpe angeordnet sein kann, wobei dann die Dämpfanordnung auf der Seite des Ventilsitzes und die Anschlagdämpffläche 35a auf der dem Ventilsitz gegenüberliegenden Seite des Ventilkorpus vorgesehen werden.

Claims

Pumpe zum Födem eines Fluids, umfassend
einen Einlass,

einen Auslass, und

einen Förderraum,
wobei zwischen dem dem Einlass und dem Förderraum oder zwischen dem Förderraum und dem Auslass ein Ventil (17) angeordnet ist, wobei das Ventil (17) einen Ventilkorpus (30) mit einem in Auslassrichtung weisenden Ventilsitz (32) und ein mit dem Ventilsitz (32) zusammenwirkendes Ventilglied (31 a) aufweist,
wobei das Ventilglied (31 a) unter Vorspannung gegen den Ventilsitz (32) in eine geschlossene Stellung des Ventils (17) beaufschlagt ist und Fluid in Förderrichtung durch Abheben des Ventilglieds (31a) gegen die Vorspannung durchtreten lässt,
wobei der Ventilkorpus (30) in einer Aufnahme (15c) eines Pumpenteils (15) axial verschieblich aufgenommen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Ventilkorpus (30) eine nachgiebige Dämpfanordnung (40) zugeordnet ist, die den Ventilkorpus (30) in eine Ausgangslage belastet, wobei die Dämpfanordnung (40) einen Elastomerring (41) oder eine wenigstens abschnittsweise Ummantelung des Ventilkorpus (30) aus einem Elastomerwerkstoff umfasst.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfanordnung (40) eine Feder umfasst
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfanordnung (40) an dem Ventilkorpus (30) festgelegt ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfanordnung (40) sich gegen einen axial unbeweglich in der Aufnahme (15c) des Pumpenteils gehalterten Widerlager (37) abstützt.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (17) ein einlassseitiges Saugventil ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (17) ein auslassseitiges Rückschlagventil ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen elektromagnetischen Antrieb mit einer Kolbenstange (14), die in Richtung auf den Ventilkorpus (30) axial verlagert wird.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfanordnung (40) eine axiale Verlagerbarkeit des Ventilkorpus (30) ermöglicht,
wobei die Dämpfanordnung (40) eine Dämpfplatte (42), die sich gegen einen Verstemmring (36) abstützt, umfasst.