WO2006084516A1 - Device and method for transporting fluids by means of shock waves - Google Patents

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WO2006084516A1
WO2006084516A1 PCT/EP2005/056516 EP2005056516W WO2006084516A1 WO 2006084516 A1 WO2006084516 A1 WO 2006084516A1 EP 2005056516 W EP2005056516 W EP 2005056516W WO 2006084516 A1 WO2006084516 A1 WO 2006084516A1
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WO
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pressure chamber
fluid
shock wave
shock waves
shock
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PCT/EP2005/056516
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Uwe Iben
Klaus Habr
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/42—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition having expanding chambers for controlling pressure, i.e. closed systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B19/00—Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00
    • F04B19/20—Other positive-displacement pumps
    • F04B19/24—Pumping by heat expansion of pumped fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/06—Pumps having fluid drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F1/00—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped
    • F04F1/06—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped the fluid medium acting on the surface of the liquid to be pumped
    • F04F1/16—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped the fluid medium acting on the surface of the liquid to be pumped characterised by the fluid medium being suddenly pressurised, e.g. by explosion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F7/00—Pumps displacing fluids by using inertia thereof, e.g. by generating vibrations therein

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for conveying fluids.
  • Known devices for conveying fluids are, for example, pumps or compressors, wherein as basic types of conveying devices
  • extracorporeal shockwave lithotripsy are known from the prior art in the medical field, by means of which, for example, kidney stones are destroyed by a shockwave generated outside the body.
  • the shock wave is focused in such a way that the kidney stone is at the focal point and the pressure and traction waves acting on the stone destroy the stone.
  • the shock waves are generated by spark discharges under water and concentrated on a focal point.
  • the device according to the invention for conveying fluids has the advantage over the known conveying devices that it is capable of producing a short-term, very high pressure.
  • the device can be made particularly compact and lightweight. Furthermore, only a minimal number of moving parts are present in the device according to the invention.
  • the device for conveying fluids comprises means for generating shock waves, which pressurizes the fluid located in a pressure chamber.
  • shock waves are used for fluid delivery, so that in comparison with a conventional pump or a conventional compressor, a structure is very simple gestaubbar. Since according to the invention no rotating parts are present, there is also a simple sealing of the device.
  • the means for generating shock waves is a spark discharge device.
  • the device for generating shock waves generates several shock waves directly behind one another.
  • multiple shock waves can be generated with a temporally very short time interval in the range of a few microseconds. This makes it possible to achieve very high pressures at a focused point. These high pressures can thereby be maintained at one point for a longer period of time.
  • the device is a pump for conveying liquids and the means for generating shock waves is arranged in a liquid spark discharge device.
  • the pressure space is preferably substantially funnel-shaped. This can be a high
  • the substantially funnel-shaped pressure chamber is designed to be tapered, and in particular formed with tapered walls.
  • the device for generating shock waves is arranged in a separate space, wherein the separate space is separated from the pressure chamber of the conveying device by a membrane.
  • the shock wave is directed to the membrane, which transmits the shock wave to the fluid in the pressure chamber.
  • the separate space is filled with a liquid, in particular with water.
  • the membrane which separates the separate space from the pressure chamber of the conveying device, is mechanically connected to the closing element.
  • the mechanical connection is a piston or a rod.
  • the mechanical connecting element can be attached to the membrane and / or attached to the closing body. The mechanical connecting element improves accuracy of movement.
  • a cooling device is provided in order not to let the temperature in the pressure chamber and / or in the shock wave generation space become too high.
  • the present invention further relates to a method for conveying fluids, wherein the fluid is conveyed by means of shock waves.
  • a promotion of fluids thus differs fundamentally from the previously known pumps or. Compressing.
  • very high pressures can be generated without a large number of moving components as in a compressor or in a pump are necessary.
  • Method is particularly suitable for promoting small amounts of fluid at high pressures.
  • the conveying device according to the invention or the method according to the invention are particularly preferred in
  • Motor vehicle area for example, used in injectors for injection of fuel.
  • the nozzles can inject fuel directly into combustion chambers of engines or, for example, into the rail of a common rail system.
  • Another preferred application of the present invention is, for example, in brake systems for vehicles, in which high pressures for a braking operation must be generated within a short time.
  • Yet another preferred application of the present invention is in hydraulic equipment of vehicles or other hydraulic applications.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a
  • Figure 2 is a schematic sectional view of a conveying device according to a second
  • Figure 3 is a schematic sectional view of a
  • the injection device comprises a pressure chamber 2, which fuel via a first inlet 3 and a second inlet 4 is supplied.
  • the first and second feed 3, 4 are each by means of a check valve 10 and. 11 connected to the pressure chamber 2 or. lockable.
  • the injector according to the first embodiment includes means for generating shockwaves.
  • the A device for generating shock waves a spark discharge device having a first electrode 6 and a second electrode 7.
  • the electrodes 6, 7 are arranged in a shock wave generating space 5 and generate in the shock wave generating space 5 fuel
  • the shock wave generating space 5 is formed in its lower portion 5a is substantially funnel-shaped, wherein the pressure chamber 2 in the
  • Shock wave generating chamber 5 opens. Due to the substantially funnel-shaped design of the shock wave generating space 5, the generated shock waves are focused in a focusing point 12.
  • the upper portion 5b is also tapered, whereby the concentration of the shock wave at the focusing point 12 is increased.
  • the focussing point 12 is a short line section starting from the pressure chamber 2, which leads to an outlet valve of the injection device.
  • the outlet valve in this case comprises a closing body 8, which is designed as a ball and presses a spring element 9 about the closing body 8 against substantially conical walls of the housing. Due to the shape of the
  • the shock waves generated are focused at point 12 and act directly on the closing body 8.
  • the closing body 8 closes or gives a connection between the pressure chamber 2 and nozzle bores 13, 14 free, via which an injection of the fuel can take place. This is indicated by the arrows E.
  • the function of the injection device according to the invention is as follows. When the spark discharge device generates a shock wave, the check valves 10, 11 are subjected to elevated pressure, so that they go to the position shown in Figure 1 and the first inlet 3 and the second inlet 4 respectively close. Due to the substantially funnel-shaped shape of the shockwave generating space 5 and the immediately adjacent pressure chamber 2, the shockwave is focused at the point 12.
  • Injection pressure corresponds essentially to the pressure at the shockwave in the focusing point 12.
  • the shock wave is generated by means of a capacitor discharge and has only a pulse duration limited in time. It should be noted that it is also possible to provide further capacitors, which can be discharged at predetermined time intervals, so that a plurality of shock waves can be generated with a temporally very short time interval and can be focused in the focusing point 12.
  • Feed 3 and the second inlet 4 are supplied, which is done for example with a relatively low base pressure of 2 ⁇ 10 5 Pa. As a result, the pressure space 2 is filled for the next injection.
  • the conveying device 1 has the special feature that the spark discharge in the conveyed liquid, d. H . the fuel.
  • the spark discharge device can be integrated directly into the conveyor, which allows a very compact design.
  • Shock wave generating space 5 and the pressure chamber 2 is arranged.
  • this membrane 16 By providing this membrane 16, it is possible to use in the shock wave generating space 5 a liquid 15 which is different from the liquid to be pressurized.
  • the liquid 15 is water.
  • the spark discharge device of the second embodiment is a so-called underwater radio discharge device.
  • the shock wave generated by the electrodes 6, 7 is focused in the second embodiment on the membrane 16, which moves due to the shock wave in the pressure chamber 2.
  • the pressure in the pressure chamber 2 increases, so that the check valves 10, 11 are closed and the closing body 8 moves against the spring force of the spring element 9 in the direction of the arrow A and is lifted from its valve seat.
  • the second embodiment corresponds to the first embodiment, so that reference can be made to the description given there.
  • the third embodiment corresponds essentially to the second embodiment, wherein in contrast to the second embodiment between the membrane 16 and the closing body 8 additionally a mechanical connecting element 17 is arranged.
  • the connecting element 17 comprises a rod 18 and a plate-shaped support 19.
  • the plate-shaped support 19 is located directly in Contact with the membrane 16.
  • the connecting element 17 thereby provides a mechanical connection between the membrane 16 and the closing body 8.
  • the third embodiment substantially corresponds to the preceding embodiments, so that reference may be made to the description given there.
  • the conveyor device 1 according to the invention is particularly preferably used in conjunction with motor vehicles as an injection device for the injection of fuel under high pressure.
  • the invention can also be used in brake systems or other hydraulic systems. Since the conveyor device 1 according to the invention is constructed very compact and easy-building, the weight of a

Abstract

The invention relates to a device for transporting fluids, said device comprising a pressure chamber (2), a fluid admission (3, 4) for supplying fluid to the pressure chamber (2), and a fluid outlet (13, 14). A connection between the pressure chamber (2) and the fluid outlet (13, 14) can be opened and closed by means of a closing element (8). The inventive device also comprises a device (6, 7) for producing shock waves in order to pressurise the fluid in the pressure chamber (2). The invention also relates to a method for transporting fluids.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Förderung von Fluiden mittels StoßwellenApparatus and method for conveying fluids by means of shock waves
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Förderung von Fluiden .The present invention relates to an apparatus and a method for conveying fluids.
Bekannte Vorrichtungen zur Förderung von Fluiden sind beispielsweise Pumpen oder Verdichter, wobei als grundsätzliche Arten von FördervorrichtungenKnown devices for conveying fluids are, for example, pumps or compressors, wherein as basic types of conveying devices
Verdrängermaschinen und Strömungsmaschinen bekannt sind .Displacement machines and turbomachines are known.
Ferner sind aus dem Stand der Technik im medizinischen Bereich die extrakorporale Stoßwellenlithotripsie bekannt, mittels welcher beispielsweise Nierensteine durch eine außerhalb des Körpers erzeugte Stoßwelle zerstört werden . Die Stoßwelle wird dabei so fokussiert, dass der Nierenstein im Brennpunkt liegt und die am Stein wirkenden Druck- und Zugwellen den Stein zerstören . Die Stoßwellen werden dabei durch Funkenentladungen unter Wasser erzeugt und auf einen Brennpunkt konzentriert .Furthermore, extracorporeal shockwave lithotripsy are known from the prior art in the medical field, by means of which, for example, kidney stones are destroyed by a shockwave generated outside the body. The shock wave is focused in such a way that the kidney stone is at the focal point and the pressure and traction waves acting on the stone destroy the stone. The shock waves are generated by spark discharges under water and concentrated on a focal point.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Förderung von Fluiden weist gegenüber den bekannten Fördereinrichtungen den Vorteil auf, dass sie in der Lage ist, einen kurzfristigen, sehr hohen Druck zu erzeugen . Die Vorrichtung kann dabei besonders kompakt und leichtbauend hergestellt werden . Ferner sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur eine minimale Anzahl von bewegten Teilen vorhanden . Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Vorrichtung zur Förderung von Fluiden eine Einrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen umfasst, welche das in einem Druckraum befindliche Fluid unter Druck setzt . Somit werden erfindungsgemäß Stoßwellen zur Fluidförderung verwendet, so dass im Vergleich mit einer herkömmlichen Pumpe oder einem herkömmlichen Verdichter ein Aufbau sehr einfach gestaltbar ist . Da erfindungsgemäß keine rotierenden Teile vorhanden sind, ergibt sich auch eine einfache Abdichtung der Vorrichtung .Advantages of the invention The device according to the invention for conveying fluids has the advantage over the known conveying devices that it is capable of producing a short-term, very high pressure. The device can be made particularly compact and lightweight. Furthermore, only a minimal number of moving parts are present in the device according to the invention. This is inventively achieved in that the device for conveying fluids comprises means for generating shock waves, which pressurizes the fluid located in a pressure chamber. Thus, according to the invention shock waves are used for fluid delivery, so that in comparison with a conventional pump or a conventional compressor, a structure is very simple gestaubbar. Since according to the invention no rotating parts are present, there is also a simple sealing of the device.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung .The dependent claims show preferred developments of the invention.
Vorzugsweise ist die Einrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen eine Funkenentladungsvorrichtung .Preferably, the means for generating shock waves is a spark discharge device.
Weiter bevorzugt erzeugt die Einrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen mehrere Stoßwellen unmittelbar hintereinander . Dadurch können mehrere Stoßwellen mit zeitlich sehr kurzem Zeitabstand im Bereich von wenigen Mikrosekunden erzeugt werden . Hierdurch ist es möglich, sehr hohe Drücke an einem fokussierten Punkt zu erreichen . Diese hohen Drücke können dadurch auch an einem Punkt für einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden . Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung eine Pumpe zur Förderung von Flüssigkeiten und die Einrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen ist eine in einer Flüssigkeit angeordnete Funkenentladungseinrichtung .More preferably, the device for generating shock waves generates several shock waves directly behind one another. As a result, multiple shock waves can be generated with a temporally very short time interval in the range of a few microseconds. This makes it possible to achieve very high pressures at a focused point. These high pressures can thereby be maintained at one point for a longer period of time. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the device is a pump for conveying liquids and the means for generating shock waves is arranged in a liquid spark discharge device.
Um die Stoßwelle an einem Punkt, insbesondere der Position eines Schließelements an einem Fluidauslass im Druckraum zu konzentrieren, ist der Druckraum vorzugsweise im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet . Dadurch kann eine hoheIn order to concentrate the shockwave at one point, in particular the position of a closing element at a fluid outlet in the pressure space, the pressure space is preferably substantially funnel-shaped. This can be a high
Druckspitze gezielt auf ein Schließelement am Fluidauslass gerichtet werden . Der im Wesentlichen trichterförmige Druckraum ist dabei sich verj üngend ausgebildet, und insbesondere mit konisch zulaufenden Wänden ausgebildet .Pressure tip are targeted to a closing element at the fluid outlet. The substantially funnel-shaped pressure chamber is designed to be tapered, and in particular formed with tapered walls.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen in einem separaten Raum angeordnet, wobei der separate Raum von dem Druckraum der Fördervorrichtung durch eine Membran getrennt ist . Die Stoßwelle wird dabei auf die Membran gerichtet, welche die Stoßwelle auf das im Druckraum befindliche Fluid überträgt . Dadurch ist es möglich, dass das zu fördernde Fluid von dem Fluid unterschiedlich ist, in welchem die Stoßwellen erzeugt werden .According to a particularly preferred embodiment of the invention, the device for generating shock waves is arranged in a separate space, wherein the separate space is separated from the pressure chamber of the conveying device by a membrane. The shock wave is directed to the membrane, which transmits the shock wave to the fluid in the pressure chamber. Thereby, it is possible that the fluid to be delivered is different from the fluid in which the shock waves are generated.
Besonders bevorzugt ist der separate Raum dabei mit einer Flüssigkeit gefüllt, insbesondere mit Wasser .Particularly preferably, the separate space is filled with a liquid, in particular with water.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Membran, welche den separaten Raum vom Druckraum der Fördervorrichtung trennt, mechanisch mit dem Schließelement verbunden . Vorzugsweise ist die mechanische Verbindung dabei ein Kolben oder eine Stange . Das mechanische Verbindungselement kann dabei an der Membran befestigt sein und/oder am Schließkörper befestigt sein . Das mechanische Verbindungselement verbessert eine Genauigkeit der Bewegung .According to another preferred embodiment of the invention, the membrane, which separates the separate space from the pressure chamber of the conveying device, is mechanically connected to the closing element. Preferably, the mechanical connection is a piston or a rod. The mechanical connecting element can be attached to the membrane and / or attached to the closing body. The mechanical connecting element improves accuracy of movement.
Weiter bevorzugt ist eine Kühleinrichtung vorgesehen, um die Temperatur im Druckraum und/oder im Stoßwellenerzeugungsraum nicht zu hoch werden zu lassen .More preferably, a cooling device is provided in order not to let the temperature in the pressure chamber and / or in the shock wave generation space become too high.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Förderung von Fluiden, wobei das Fluid mittels Stoßwellen gefördert wird. Eine derartige Förderung von Fluiden unterscheidet sich somit grundlegend von den bisher bekannten Pumpen bzw . Verdichtern . Durch das erfindungsgemäße Verfahren können sehr hohe Drücke erzeugt werden, ohne dass eine Vielzahl von bewegten Bauteilen wie bei einem Verdichter bzw. bei einer Pumpe notwendig sind . Das erfindungsgemäßeThe present invention further relates to a method for conveying fluids, wherein the fluid is conveyed by means of shock waves. Such a promotion of fluids thus differs fundamentally from the previously known pumps or. Compressing. By the method according to the invention very high pressures can be generated without a large number of moving components as in a compressor or in a pump are necessary. The invention
Verfahren ist besonders zur Förderung von kleinen Fluidmengen bei hohen Drücken geeignet .Method is particularly suitable for promoting small amounts of fluid at high pressures.
Die erfindungsgemäße Förderungsvorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren werden besonders bevorzugt imThe conveying device according to the invention or the method according to the invention are particularly preferred in
Kraftfahrzeugbereich, beispielsweise bei Einspritzdüsen für eine Einspritzung von Kraftstoff verwendet . Die Düsen können dabei unmittelbar in Brennräume von Motoren Kraftstoff einspritzen oder beispielsweise in das Rail eines Common- Rail-Systems . Eine andere bevorzugte Anwendung der vorliegenden Erfindung liegt beispielsweise in Bremsanlagen für Fahrzeuge, bei denen innerhalb kurzer Zeit hohe Drücke für einen Bremsvorgang erzeugt werden müssen . Eine noch andere bevorzugte Anwendung der vorliegenden Erfindung ist in Hydraulikeinrichtungen von Fahrzeugen gegeben oder auch bei anderen Hydraulikanwendungen .Motor vehicle area, for example, used in injectors for injection of fuel. The nozzles can inject fuel directly into combustion chambers of engines or, for example, into the rail of a common rail system. Another preferred application of the present invention is, for example, in brake systems for vehicles, in which high pressures for a braking operation must be generated within a short time. Yet another preferred application of the present invention is in hydraulic equipment of vehicles or other hydraulic applications.
Zeichnung Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben . In der Zeichnung ist :drawing Hereinafter, several embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einerFigure 1 is a schematic sectional view of a
Fördervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,Conveying device according to a first embodiment of the present invention,
Figur 2 eine schematische Schnittansicht einer Fördervorrichtung gemäß einem zweitenFigure 2 is a schematic sectional view of a conveying device according to a second
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,Embodiment of the present invention
Figur 3 eine schematische Schnittansicht einerFigure 3 is a schematic sectional view of a
Fördervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung .Conveying device according to a third embodiment of the present invention.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 eine Fördervorrichtung 1 im Detail beschreiben . DieHereinafter, a conveyor device 1 will be described in detail with reference to FIG. The
Fördervorrichtung 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Einspritzvorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff unter hohem Druck .Conveying device 1 in this embodiment is an injection device for injecting fuel under high pressure.
Wie in Figur 1 gezeigt, umfasst die Einspritzvorrichtung einen Druckraum 2 , welchem Kraftstoff über einen ersten Zulauf 3 und einen zweiten Zulauf 4 zugeführt wird. Der erste und zweite Zulauf 3, 4 sind jeweils mittels einem Rückschlagventil 10 bzw . 11 mit dem Druckraum 2 verbindbar bzw . absperrbar .As shown in Figure 1, the injection device comprises a pressure chamber 2, which fuel via a first inlet 3 and a second inlet 4 is supplied. The first and second feed 3, 4 are each by means of a check valve 10 and. 11 connected to the pressure chamber 2 or. lockable.
Ferner umfasst die Einspritzvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen . In diesem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen eine Funkenentladungseinrichtung mit einer ersten Elektrode 6 und einer zweiten Elektrode 7. Die Elektroden 6, 7 sind in einem Stoßwellenerzeugungsraum 5 angeordnet und erzeugen in dem im Stoßwellenerzeugungsraum 5 befindlichen KraftstoffFurther, the injector according to the first embodiment includes means for generating shockwaves. In this embodiment, the A device for generating shock waves, a spark discharge device having a first electrode 6 and a second electrode 7. The electrodes 6, 7 are arranged in a shock wave generating space 5 and generate in the shock wave generating space 5 fuel
Stoßwellen . Der Stoßwellenerzeugungsraum 5 ist in seinem unteren Bereich 5a im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet, wobei der Druckraum 2 in denShockwaves. The shock wave generating space 5 is formed in its lower portion 5a is substantially funnel-shaped, wherein the pressure chamber 2 in the
Stoßwellenerzeugungsraum 5 mündet . Durch die im Wesentlichen trichterförmige Ausbildung des Stoßwellenerzeugungsraumes 5 werden die erzeugten Stoßwellen in einem Fokussierpunkt 12 fokussiert .Shock wave generating chamber 5 opens. Due to the substantially funnel-shaped design of the shock wave generating space 5, the generated shock waves are focused in a focusing point 12.
Ähnlich wie der untere Bereich 5a des Stoßwellenerzeugungsraums 5 ist auch der obere Bereich 5b sich verj üngend gebildet, wodurch die Konzentration der Stoßwelle im Fokussierpunkt 12 verstärkt wird.Similar to the lower portion 5a of the shock wave generating space 5, the upper portion 5b is also tapered, whereby the concentration of the shock wave at the focusing point 12 is increased.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist der Fokussierpunkt 12 ein kurzer Leitungsabschnitt ausgehend vom Druckraum 2, welcher zu einem Auslassventil der Einspritzvorrichtung führt . Das Auslassventil umfasst dabei einen Schließkörper 8 , welcher als eine Kugel ausgebildet ist und ein Federelement 9 um den Schließkörper 8 gegen im Wesentlichen konische Wände des Gehäuses drückt . Durch die Form desAs can be seen from FIG. 1, the focussing point 12 is a short line section starting from the pressure chamber 2, which leads to an outlet valve of the injection device. The outlet valve in this case comprises a closing body 8, which is designed as a ball and presses a spring element 9 about the closing body 8 against substantially conical walls of the housing. Due to the shape of the
Stoßwellenerzeugungsraums 5 und des Druckraumes 2 , welcher an seinem unteren Bereich ebenfalls im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet ist, werden die erzeugten Stoßwellen im Punkt 12 fokussiert und wirken unmittelbar auf den Schließkörper 8. Der Schließkörper 8 verschließt bzw. gibt eine Verbindung zwischen dem Druckraum 2 und Düsenbohrungen 13, 14 frei, über welche eine Einspritzung des Kraftstoffs erfolgen kann . Dies ist durch die Pfeile E angedeutet . Die Funktion der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung ist dabei wie folgt . Wenn die Funkenentladungsvorrichtung eine Stoßwelle erzeugt, werden die Rückschlagventile 10 , 11 mit erhöhtem Druck beaufschlagt, so dass diese in die in Figur 1 gezeigte Stellung gehen und den ersten Zulauf 3 und den zweiten Zulauf 4 jeweils verschließen . Durch die im Wesentlichen trichterförmige Form des Stoßwellenerzeugungsraumes 5 und des unmittelbar anschließenden Druckraumes 2 wird die Stoßwelle im Punkt 12 fokussiert . An der Stoßfront der Stoßwelle herrschen hohe mechanische Spannungen und Drücke, wobei sich die Stoßwelle mit Überschallgeschwindigkeit ausbreitet . Der durch die Stoßwelle somit vor dem Schließkörper 8 im Punkt 12 erzeugte Druck ist größer als die Rückstellkraft des Federelements 9 des Auslassventils , so dass sich der Schließkörper 8 nach unten in Richtung des Pfeils A bewegt . Dadurch ist eine Verbindung zwischen dem Druckraum 2 und der ersten und zweiten Düsenbohrung 13, 14 freigegeben . Dadurch kann Kraftstoff unter hohem Druck eingespritzt werden . DerShock wave generating space 5 and the pressure chamber 2, which is also formed substantially funnel-shaped at its lower portion, the shock waves generated are focused at point 12 and act directly on the closing body 8. The closing body 8 closes or gives a connection between the pressure chamber 2 and nozzle bores 13, 14 free, via which an injection of the fuel can take place. This is indicated by the arrows E. The function of the injection device according to the invention is as follows. When the spark discharge device generates a shock wave, the check valves 10, 11 are subjected to elevated pressure, so that they go to the position shown in Figure 1 and the first inlet 3 and the second inlet 4 respectively close. Due to the substantially funnel-shaped shape of the shockwave generating space 5 and the immediately adjacent pressure chamber 2, the shockwave is focused at the point 12. At the shock front of the shock wave high mechanical stresses and pressures prevail, whereby the shock wave propagates at supersonic speed. The pressure generated by the shock wave in front of the closing body 8 at the point 12 is greater than the restoring force of the spring element 9 of the exhaust valve, so that the closing body 8 moves downward in the direction of arrow A. As a result, a connection between the pressure chamber 2 and the first and second nozzle bore 13, 14 is released. This allows fuel to be injected under high pressure. Of the
Einspritzdruck entspricht dabei im Wesentlichen dem Druck an der Stoßwelle im Fokussierpunkt 12.Injection pressure corresponds essentially to the pressure at the shockwave in the focusing point 12.
Die Stoßwelle wird mittels einer Kondensatorentladung erzeugt und weist nur eine zeitlich eng begrenzte Pulsdauer auf . Es sei angemerkt, dass es auch möglich ist, weitere Kondensatoren vorzusehen, welche in vorgegebenen Zeitabständen entladen werden können, so dass mehrere Stoßwellen mit zeitlich sehr kurzem Zeitabstand erzeugt werden können und im Fokussierpunkt 12 fokussiert werden können .The shock wave is generated by means of a capacitor discharge and has only a pulse duration limited in time. It should be noted that it is also possible to provide further capacitors, which can be discharged at predetermined time intervals, so that a plurality of shock waves can be generated with a temporally very short time interval and can be focused in the focusing point 12.
Nach erfolgter Injektion ist der Druck im Druckraum 2 abgebaut und die Einspritzvorrichtung kehrt wieder in ihre Ruhelage zurück, in welcher die Verbindung zwischen dem Druckraum 2 und den Düsenbohrungen 13, 14 durch den Schließkörper 8 verschlossen ist, jedoch die Verbindung zwischen dem Druckraum 2 und den Zuläufen 3, 4 geöffnet ist . In dieser Lage kann ständig Kraftstoff durch den erstenAfter injection, the pressure in the pressure chamber 2 is reduced and the injector returns to its Resting position back, in which the connection between the pressure chamber 2 and the nozzle bores 13, 14 is closed by the closing body 8, but the connection between the pressure chamber 2 and the inlets 3, 4 is opened. In this situation can constantly fuel through the first
Zulauf 3 und den zweiten Zulauf 4 zugeführt werden, wobei dies beispielsweise mit einem relativ niedrigen Grunddruck von 2xlO5 Pa erfolgt . Dadurch wird der Druckraum 2 für die nächste Injektion gefüllt .Feed 3 and the second inlet 4 are supplied, which is done for example with a relatively low base pressure of 2 × 10 5 Pa. As a result, the pressure space 2 is filled for the next injection.
Die Fördervorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat dabei die Besonderheit, dass die Funkenentladung in der geförderten Flüssigkeit, d. h . dem Kraftstoff, erfolgt . Somit kann die Funkenentladungseinrichtung unmittelbar in die Fördereinrichtung integriert werden, was eine sehr kompakte Bauweise ermöglicht .The conveying device 1 according to the first embodiment has the special feature that the spark discharge in the conveyed liquid, d. H . the fuel. Thus, the spark discharge device can be integrated directly into the conveyor, which allows a very compact design.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 2 eine Fördervorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben . Gleiche bzw . funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet .Hereinafter, with reference to FIG. 2, a conveying device 1 according to a second embodiment of the invention will be described. Same or Functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment.
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel eine Membran 16 zwischen demIn contrast to the first embodiment, in the second embodiment, a membrane 16 between the
Stoßwellenerzeugungsraum 5 und dem Druckraum 2 angeordnet . Durch das Vorsehen dieser Membran 16 ist es möglich, im Stoßwellenerzeugungsraum 5 eine Flüssigkeit 15 zu verwenden, welche von der unter Druck zu setzenden Flüssigkeit verschieden ist . Vorzugsweise ist die Flüssigkeit 15 dabei Wasser . Dadurch ist die Funkenentladungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels eine sogenannte UnterwasserfunkentladungsVorrichtung . Die von den Elektroden 6, 7 erzeugte Stoßwelle wird beim zweiten Ausführungsbeispiel dabei auf die Membran 16 fokussiert, welche sich aufgrund der Stoßwelle in den Druckraum 2 bewegt . Dadurch steigt der Druck im Druckraum 2 an, so dass die Rückschlagventile 10 , 11 geschlossen werden und sich der Schließkörper 8 gegen die Federkraft des Federelements 9 in Richtung des Pfeils A bewegt und von seinem Ventilsitz abgehoben wird . Dadurch ist eine Verbindung zwischen dem Druckraum 2 und den Düsenbohrungen 13, 14 geöffnet, so dass Kraftstoff über die Düsenbohrungen 13, 14 eingespritzt werden kann . Da der Druckraum 2 ebenfalls im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet ist, wird die über die Membran übertragene Stoßwelle im Druckraum 2 weiter auf den Fokussierpunkt 12 , d. h . das Verbindungsstück zwischen dem Druckraum 2 und dem Schließkörper 8 , fokussiert .Shock wave generating space 5 and the pressure chamber 2 is arranged. By providing this membrane 16, it is possible to use in the shock wave generating space 5 a liquid 15 which is different from the liquid to be pressurized. Preferably, the liquid 15 is water. Thereby, the spark discharge device of the second embodiment is a so-called underwater radio discharge device. The shock wave generated by the electrodes 6, 7 is focused in the second embodiment on the membrane 16, which moves due to the shock wave in the pressure chamber 2. As a result, the pressure in the pressure chamber 2 increases, so that the check valves 10, 11 are closed and the closing body 8 moves against the spring force of the spring element 9 in the direction of the arrow A and is lifted from its valve seat. As a result, a connection between the pressure chamber 2 and the nozzle bores 13, 14 is opened, so that fuel can be injected via the nozzle bores 13, 14. Since the pressure chamber 2 is also substantially funnel-shaped, the transmitted over the membrane shock wave in the pressure chamber 2 on the focus point 12, d. H . the connecting piece between the pressure chamber 2 and the closing body 8, focused.
Ansonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann .Otherwise, the second embodiment corresponds to the first embodiment, so that reference can be made to the description given there.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 3 eine Fördervorrichtung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben . Gleiche bzw . funktional gleiche Teile sind dabei wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet .Hereinafter, with reference to FIG. 3, a conveying device 1 according to a third embodiment of the invention will be described. Same or Functionally identical parts are again denoted by the same reference numerals as in the preceding embodiments.
Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel zwischen der Membran 16 und dem Schließkörper 8 zusätzlich noch ein mechanisches Verbindungselement 17 angeordnet ist . Das Verbindungselement 17 umfasst eine Stange 18 und eine tellerförmige Auflage 19. Die tellerförmige Auflage 19 befindet sich unmittelbar in Kontakt mit der Membran 16. Das Verbindungselement 17 stellt dabei eine mechanische Verbindung zwischen der Membran 16 und dem Schließkörper 8 bereit . Wenn sich somit die Membran 16 aufgrund einer erzeugten Stoßwelle in Richtung des Druckraums 2 bewegt, drückt sie über die tellerförmigeThe third embodiment corresponds essentially to the second embodiment, wherein in contrast to the second embodiment between the membrane 16 and the closing body 8 additionally a mechanical connecting element 17 is arranged. The connecting element 17 comprises a rod 18 and a plate-shaped support 19. The plate-shaped support 19 is located directly in Contact with the membrane 16. The connecting element 17 thereby provides a mechanical connection between the membrane 16 and the closing body 8. Thus, when the diaphragm 16 moves in the direction of the pressure chamber 2 due to a generated shock wave, it pushes over the plate-shaped
Auflage 19 und die Stange 18 auf den Schließkörper 8 , so dass die Bewegung der Membran 16 unmittelbar auf den Schließkörper 8 übertragen wird. Dadurch treten weniger hydraulische Verluste im Druckraum 2 bei einer Betätigung der Einspritzvorrichtung auf . Auch kann eine schnellere Reaktionszeit der Vorrichtung erreicht werden .Support 19 and the rod 18 on the closing body 8, so that the movement of the membrane 16 is transmitted directly to the closing body 8. As a result, less hydraulic losses occur in the pressure chamber 2 upon actuation of the injection device. Also, a faster reaction time of the device can be achieved.
Ansonsten entspricht das dritte Ausführungsbeispiel im Wesentlichen den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann .Otherwise, the third embodiment substantially corresponds to the preceding embodiments, so that reference may be made to the description given there.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass die erfindungsgemäße Fördervorrichtung 1 besonders bevorzugt in Verbindung mit Kraftfahrzeugen als Einspritzvorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff unter hohem Druck verwendet wird . Die Erfindung kann jedoch auch bei BremsSystemen oder anderen hydraulischen Anlagen verwendet werden . Da die erfindungsgemäße Fördervorrichtung 1 sehr kompakt und leicht-bauend aufgebaut ist, kann das Gewicht einesIn summary, it should be noted that the conveyor device 1 according to the invention is particularly preferably used in conjunction with motor vehicles as an injection device for the injection of fuel under high pressure. However, the invention can also be used in brake systems or other hydraulic systems. Since the conveyor device 1 according to the invention is constructed very compact and easy-building, the weight of a
Fahrzeugs dadurch reduziert werden . Ferner können besonders hohe Drücke durch die Erzeugung der Stoßwellen erreicht werden, was sich bei dem Einspritzvorgang vorteilhaft auswirkt . Vehicle thereby be reduced. Furthermore, particularly high pressures can be achieved by generating the shock waves, which has an advantageous effect in the injection process.

Claims

Ansprüche claims
1. Vorrichtung zur Förderung von Fluiden, umfassend einen Druckraum (2 ) , einen Fluidzulauf (3, 4) zur Zuführung von Fluid zum Druckraum (2) , einen Fluidauslass (13, 14) , wobei eine Verbindung zwischen dem Druckraum (2) und dem Fluidauslass ( 13, 14 ) mittels eines Schließelements ( 8) freigebbar und verschließbar ist, und eine Einrichtung ( 6, 7 ) zur Erzeugung von Stoßwellen, um das im Druckraum (2 ) befindliche Fluid unter Druck zu setzen .1. A device for conveying fluids, comprising a pressure chamber (2), a fluid inlet (3, 4) for supplying fluid to the pressure chamber (2), a fluid outlet (13, 14), wherein a connection between the pressure chamber (2) and the fluid outlet (13, 14) by means of a closing element (8) is releasable and closable, and means (6, 7) for generating shock waves to pressurize the fluid in the pressure chamber (2).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ( 6, 7 ) zur Erzeugung von Stoßwellen eine Funkenentladungseinrichtung ist .2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the means (6, 7) for generating shock waves is a spark discharge device.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ( 6, 7) zur Erzeugung von Stoßwellen mehrere Stoßwellen unmittelbar hintereinander erzeugt .3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means (6, 7) for generating shock waves generates a plurality of shock waves directly behind one another.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Pumpe zur Förderung von Flüssigkeiten ist und die Einrichtung ( 6, 7 ) zur Erzeugung von Stoßwellen eine in einer Flüssigkeit angeordnete Funkenentladungseinrichtung ist .4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is a pump for conveying liquids and the means (6, 7) for generating shock waves in one Liquid disposed spark discharge device is.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means for
Erzeugung von Stoßwellen in einemGeneration of shockwaves in one
Stoßwellenerzeugungsraum (5) angeordnet ist, welcher im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet ist .Shock wave generating space (5) is arranged, which is formed substantially funnel-shaped.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (2 ) im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet ist und das Schließelement im Bereich des Fokus des im Wesentlichen trichterförmigen Druckraums (2) angeordnet ist .6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure chamber (2) is formed substantially funnel-shaped and the closing element in the region of the focus of the substantially funnel-shaped pressure chamber (2) is arranged.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen in einem Stoßwellenerzeugungsraum (5) angeordnet ist, wobei der Stoßwellenerzeugungsraum (5) von dem Druckraum (2) durch eine Membran (16) getrennt ist .7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means for generating shock waves in a shock wave generating space (5) is arranged, wherein the shock wave generating space (5) from the pressure space (2) by a membrane (16) is separated.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßwellenerzeugungsraum (5) mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gefüllt ist .8. The device according to claim 7, characterized in that the shock wave generating space (5) with a liquid, in particular water, is filled.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit im Stoßwellenerzeugungsraum (5) von dem zu fördernden Fluid unterschiedlich ist .9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the liquid in the shock wave generating space (5) is different from the fluid to be delivered.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran ( 16) über ein Verbindungselement (17) mit dem Schließelement ( 8) verbunden ist .10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the membrane (16) via a Connecting element (17) is connected to the closing element (8).
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Druckraumes (2) und/oder des Stoßwellenerzeugungsraumes (5) .11. Device according to one of the preceding claims, characterized by a cooling device for cooling the pressure chamber (2) and / or the shock wave generating space (5).
12. Einspritzvorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff, umfassend eine Vorrichtung zur Förderung von Fluiden nach einem der vorhergehenden Ansprüche .12. An injection device for injection of fuel, comprising a device for conveying fluids according to one of the preceding claims.
13. Bremsanlage oder Hydraulikeinrichtung in einem Fahrzeug, umfassend eine Vorrichtung zur Förderung von Fluiden nach einem der Ansprüche 1 bis 11.13. A brake system or hydraulic device in a vehicle, comprising a device for conveying fluids according to one of claims 1 to 11.
14. Verfahren zur Förderung von Fluiden, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid mittels einer Stoßwelle gefördert wird .14. A method for conveying fluids, characterized in that the fluid is conveyed by means of a shock wave.
15. Verfahren nach Anspruch 14 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßwellen in einer Flüssigkeit ( 15) erzeugt werden, welche von dem zu fördernden Fluid getrennt ist . 15. The method according to claim 14, characterized in that the shock waves are generated in a liquid (15) which is separated from the fluid to be delivered.
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