WO2016198155A1 - Hubkolbenpumpe mit eingangsseitiger förderstrombegrenzung und verfahren zum betrieb der hubkolbenpumpe - Google Patents

Hubkolbenpumpe mit eingangsseitiger förderstrombegrenzung und verfahren zum betrieb der hubkolbenpumpe Download PDF

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WO2016198155A1
WO2016198155A1 PCT/EP2016/000931 EP2016000931W WO2016198155A1 WO 2016198155 A1 WO2016198155 A1 WO 2016198155A1 EP 2016000931 W EP2016000931 W EP 2016000931W WO 2016198155 A1 WO2016198155 A1 WO 2016198155A1
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piston
reciprocating pump
inlet
valve device
reciprocating
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PCT/EP2016/000931
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Olaf OHLIGSCHLÄGER
Thomas Rolland
Kemper JEANNETTE
Markus Hillig
Axel MÜLLER
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Thomas Magnete Gmbh
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Publication date
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    • F04B17/048—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the fluid flowing around the moving part of the motor
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    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/12—Valves; Arrangement of valves arranged in or on pistons

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating pump according to the preamble of the first claim.
  • the reciprocating pump has in particular an input-side flow limitation.
  • Reciprocating pumps with electromagnetic drive are known, for example from the publications DE 4328621 A1 and DE 10 2008 055 609 B4
  • Blockage of the cross-section with particles in the liquid threatens.
  • An inexpensive reciprocating pump is an input side
  • the reciprocating pump is an electromagnetically driven pump with two displacement chambers, which is flowed through by the liquid to be delivered.
  • the flow rate of the reciprocating pump is limited according to this invention by a valve device containing a throttle or orifice, the throttle is preferable because they because of the viscosity dependence of
  • a pressure may be present, which is higher than the maximum value of the pressure in the input-side first displacement chamber for trouble-free operation of the reciprocating pump.
  • said valve means also serves to lower the pressure in the first displacement chamber to a permissible level, when the theoretical flow rate of the pump, which is equal to the product of the
  • Stroke volume of the individual stroke and the frequency is greater than the inflow through the valve device.
  • the real flow rate is also smaller than said product, the reciprocating pump device in the state of cavitation, because when sucking in the second
  • Displacer does not supply enough liquid.
  • the cavitation does not cause any damage in this case because the pressure is low.
  • the throttle determines the flow rate of the reciprocating pump.
  • the throttle is closed in the case of stoppage of the pump by the driving solenoid presses a seal by means of the piston against the throttle.
  • Electromagnet with low force to ensure a secure seal against high pressure Electromagnet with low force to ensure a secure seal against high pressure.
  • the throttle In order to achieve the described effect, the throttle must have a very small effective diameter at a high pressure in said housing. Chokes with a very small effective diameter (eg less than 0.5 mm) tend to block because every technical fluid contains particles that have not been filtered out by an upstream filter.
  • a valve device is used with movable insert, which is displaced with each impact of the piston against a spring and prevents the blockage by its movement.
  • the insert consists of a shaft and a sealing body.
  • the sealing body closes the valve device, if necessary by means of an additional seal.
  • the amount of inflow can be significantly influenced by the duration of the switching on of the electromagnet, above all, it can be set so low that the inflow is less than the theoretical flow rate of the pump, which is equal to the product of the stroke volume of the single stroke and the frequency , This then also ensures that the pressure in the first displacement chamber remains very low.
  • the reciprocating pump is operated at the start of their operation with a higher than usual voltage.
  • the reciprocating pump should not allow flow from the inlet to the outlet when not in use.
  • the piston is pressed at not energized electromagnet in its outlet end position of the return spring against a seal in the second displacement.
  • a secure seal of the reciprocating pump is at a standstill against a flow caused by the inlet to the outlet, the pressure force is increased with higher pressure at the inlet, because the pressure in the first displacement chamber supports the force of the return spring.
  • the second displacer is advantageously connected via an outlet valve to the outlet of the reciprocating pump, wherein the outlet valve includes a biasing spring, with which a minimum pressure can be set, which is required for the outflow of liquid from the reciprocating pump.
  • the reciprocating piston pump according to the invention is used for draining or sucking off liquid from a filter housing, a water separator or from another container, preferably to diesel engines in
  • Fig. 1 shows the reciprocating piston pump according to the invention with the piston in
  • Fig. 2 shows a variant of the reciprocating pump with screwed
  • Fig. 3 shows a variant of the reciprocating pump, which is screwed to a filter housing.
  • Fig. 4 shows a variant of the reciprocating pump.
  • the reciprocating piston pump according to the invention (1) according to FIG. 1 has a drive by an electromagnet (2), which against a
  • Return spring (11) acts. It contains two displacement chambers (3, 4), which are separated by a piston (5) moved by the electromagnet, and an overflow valve device (6) for connecting the two displacement chambers to each other.
  • the first displacement chamber (3) is connected to the inlet (9) by a valve device (8) controlled by the piston (5), wherein the Valve device (8) by throttling the flow to the
  • valve device (8) acts to limit the flow rate for the reciprocating pump as a whole and the
  • Displacer (3) is only partially filled with liquid.
  • the effective inner diameter D of a throttle (29) in the valve device (8) is designed so that the possible volumetric displacement of the
  • Piston pump is greater than that due to the pressure difference between the inlet (9) and the first displacement chamber (3) through the throttle (8) in the first displacement chamber (3) nachströmende volume.
  • the possible volumetric displacement of the reciprocating pump corresponds to the time average of the volume flow, which can be periodically displaced from the piston (5) from the second displacement chamber (4) to the outlet (34) if sufficient liquid flows through the overflow valve device (6).
  • the actual displacement is lower, if not enough liquid is flowing, cavitation occurs.
  • the throttle (29) preferably has an effective inner diameter D which is greater than or equal to 0.1 mm and less than or equal to 0.5 mm.
  • the force of the electromagnet (2) is preferably greater than the sum of the forces of the return spring (11) and the pressure at the inlet (9).
  • the said pressure acts on the active surface (25) between the valve device (8) and a seal (24) when the
  • the stroke of the piston (5) is designed so that the piston (5) by means of the seal (24) on the valve device (8) strikes when in the working state, the electromagnet (2) brings the piston (5) in its inlet end position.
  • the valve device (8) is designed as a screw-threaded body with external thread, which is screwed into an internal thread, which is mounted in the housing part (13).
  • the piston (5) in the inlet-side end position is not sealing against the valve device (8).
  • the valve device (8) comprises a movable insert (21), wherein the insert (21) has a sealing body (30) in the form of a cone or a spherical section and a cylindrical shaft (31), and wherein along the shaft (31) throttling flow path (23) is arranged.
  • a seal (35) is attached to the sealing body (30). The insert (21) is temporarily by the piston (5) in an open
  • the insert (21) is held by its own weight or by spring means in a closed position of rest, in which
  • Sealing body (30) seals against the housing part (13).
  • a filter (10) with a nominal filter fineness of less than D / 4 of the valve device (8) is connected upstream.
  • This filter (10) is preferably in a housing part (13) of
  • Hubkolbenpumpe arranged so that the pumped liquid on the way from the inlet (9) to the valve device (8) must pass completely through the filter.
  • the filter (10) according to FIG. 3 is arranged outside the housing part (13) of the reciprocating pump in a filter housing (14), whereby it is ensured by the connection of the housing of the reciprocating pump to the filter housing that only such liquid can flow to the valve device (8). passes that has previously passed the filter (10).
  • the piston (5) is not energized
  • Displacement chamber (4) pressed, with a secure seal the
  • Stroke pump is caused to stand against a flow from the inlet (9) to the outlet (34), which is reinforced with higher pressure at the inlet, because the pressure in the first displacement of the force of the
  • Exhaust valve (7) connected to the outlet (34) of the reciprocating pump, wherein the outlet valve (7) includes a biasing spring (33) with which a minimum pressure can be set, which is for the outflow of liquid from the
  • valve device (8) on the one hand by a filter (10) upstream of the throttle (29) and on the other hand by a regular striking of the
  • Piston (5) against the valve device (8) protected from the deposition of particles.
  • the valve device (8) is sensitive to contamination because of its very small effective diameter.
  • the electromagnet (2) is supplied during operation of the reciprocating pump by an electrical control with pulsating electrical energy, wherein after a phase of the stoppage of the reciprocating pump, the supply of increased electrical voltage. This compensates for an increase in the pressure in the first displacer space, which is possibly caused by a flow of liquid through the valve device (8) that is usual for a longer time than during the pulsating operation of the reciprocating pump.
  • a deposition of particles in or in front of the valve device (8) is prevented by the Piston (5) regularly inserts an insert (21) of the valve device (8), when in the working state, the electromagnet (2) brings the piston (5) in its inlet-side end position.
  • the movement of the insert is suitable for dissolving deposits of particles.
  • the quantity of liquid flowing from the inlet (9) into the first displacer space (3) during operation is, in addition to the throttle effect of
  • Flow paths (23) also set by the duration of the respective energization of the electromagnet (2) in the working cycle of the reciprocating pump.
  • the duration of the depression of the valve device (8) and thus the opening time of the valve device (8) is extended and with a shorter energization the opening time of the
  • Valve device shortened.

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Abstract

a. Aufgabe: Die Hubkolbenpumpe soll eine eingangsseitige Druckreduzierung und/oder Förderstrombegrenzung aufweisen und soll auch mit Flüssigkeiten unterschiedlicher Zusammensetzung auch mit Verschmutzung durch kleine Partikel zuverlässig arbeiten. b. Lösung: Ein erster Verdrängerraum (3) ist durch eine von dem Kolben (5) gesteuerte Ventileinrichtung (8) mit einem Einlass (9) verbunden, wobei die Ventileinrichtung (8) durch eine Drosselung des Volumenstroms zum Verdrängerraum (3) und/oder durch eine zeitweise Versperrung dieses Volumenstroms in Abhängigkeit von der Position eines Kolbens (5) den Zustrom von Flüssigkeit in den ersten Verdrängerraum (3) so weit begrenzt, dass dieser Zustrom geringer ist als die von dem Kolben (5) ermöglichte volumetrische Verdrängungsleistung bei einer vorgegebenen Arbeitsfrequenz der Hubkolbenpumpe. c. Anwendung: Ablassen oder Absaugen von Flüssigkeit aus einem Filtergehäuse, einem Wasserabscheider oder aus einem anderen Behälter, vorzugsweise an Dieselmotoren in Fahrzeugen.

Description

Hubkolbenpumpe mit eingangsseitiger Förderstrombegrenzung und Verfahren zum Betrieb der Hubkolbenpumpe
Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Die Hubkolbenpumpe weist insbesondere eine eingangsseitige Förderstrombegrenzung auf.
Stand der Technik
Hubkolbenpumpen mit elektromagnetischem Antrieb sind bekannt, zum Beispiel aus den Druckschriften DE 4328621 A1 und DE 10 2008 055 609 B4
Wenn eine solche Hubkolbenpumpe dazu verwendet werden soll, Flüssigkeit aus einem unter Druck stehenden Gehäuse bedarfsgerecht aufzunehmen, ist eine eingangsseitige Förderstrombegrenzung erforderlich, damit der Druck in dem Gehäuse die Funktion der Hubkolbenpumpe nicht beeinträchtigt.
Dazu könnte man ein eingangsseitiges Druckminderventil verwenden, wie es in der Druckschrift DE 10 2014 000 627 B3 dargestellt ist. Diese Lösung ist aber für diese Anwendung aufwendiger und kostspieliger als erforderlich.
Bei jeglicher Drosselung des Zuflusses oder des Abflusses stellt sich immer das Problem, dass bei sehr kleinen Querschnitten für die Strömung eine
Verstopfung des Querschnitts mit Partikeln in der Flüssigkeit droht.
Aufgabe:
Eine kostengünstige Hubkolbenpumpe soll eine eingangsseitige
Druckreduzierung und/oder Förderstrombegrenzung aufweisen und soll auch mit Flüssigkeiten unterschiedlicher Zusammensetzung auch mit Verschmutzung durch kleine Partikel zuverlässig arbeiten.
Lösung:
Die Lösung der Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs beschrieben, vorteilhafte Weiterbildungen und Verfahren zum Betrieb sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Hubkolbenpumpe ist eine elektromagnetisch angetriebene Pumpe mit zwei Verdrängerräumen, die von der zu fördernden Flüssigkeit durchströmt wird. Der Förderstrom der Hubkolbenpumpe wird gemäß dieser Erfindung durch eine Ventileinrichtung begrenzt, die eine Drossel oder eine Blende enthält, wobei die Drossel vorzuziehen ist, weil sie wegen der Viskositätsabhängigkeit des
Durchflusses niedrigviskose Flüssigkeit leichter durchlässt, als höherviskose Flüssigkeit. Dies ist vorteilhaft, wenn in dem oben genannten Gehäuse Wasser aus Dieseltreibstoff abgeschieden worden ist, dann wird Wasser besser gefördert als Dieseltreibstoff.
In dem genannten Gehäuse kann ein Druck anstehen, der höher ist als der Maximalwert des Drucks in dem eingangsseitigen ersten Verdrängerraum für eine störungsfreie Funktion der Hubkolbenpumpe.
In diesem Fall dient die genannte Ventileinrichtung auch dazu, den Druck im ersten Verdrängerraum auf ein zulässiges Maß abzusenken, wenn die theoretische Fördermenge der Pumpe, die gleich dem Produkt aus dem
Hubvolumen des Einzelhubs und der Frequenz ist, größer ist als der Zufluss durch die Ventileinrichtung. In diesem Arbeitszustand der Pumpe ist die reale Fördermenge auch kleiner als das genannte Produkt, die Hubkolbenpumpe gerät in den Zustand der Kavitation, weil beim Ansaugen in den zweiten
Verdrängerraum nicht genügend Flüssigkeit nachströmt. Die Kavitation richtet in diesem Fall keinen Schaden an, weil der Druck niedrig ist. Die Drossel bestimmt die Fördermenge der Hubkolbenpumpe.
In einer ersten Ausführung der Hubkolbenpumpe wird im Fall des Stillstands der Pumpe die Drossel verschlossen, indem der antreibende Elektromagnet eine Dichtung mittels des Kolbens gegen die Drossel drückt.
Wenn die Wirkfläche dieses Andrückens klein genug ist, kann auch ein
Elektromagnet mit geringer Kraft eine sichere Abdichtung gegen einen hohen Druck bewirken.
Um die beschriebene Wirkung zu erzielen muss die Drossel bei einem hohen Druck im genannten Gehäuse einen sehr kleinen Wirkdurchmesser haben. Drosseln mit einem sehr kleinen Wirkdurchmesser (z. B. weniger als 0,5 mm) neigen zur Verstopfung, da jede technische Flüssigkeit Partikel enthält, die von einem vorgelagerten Filter nicht herausgefiltert wurden.
Eine solche Verstopfung wird dadurch verhindert, dass der genannte Kolben regelmäßig mittels der Dichtung auf die Drossel aufschlägt. Bei jedem Aufschlag entsteht eine Stoßwelle in der Flüssigkeit, die sich in der Drossel befindet, und diese Stoßwelle verhindert die Verstopfung.
Bei einer zweiten Ausführung der Hubkolbenpumpe wird eine Ventileinrichtung mit beweglichem Einsatz verwendet, der bei jedem Aufschlagen des Kolbens gegen eine Feder verschoben wird und durch seine Bewegung die Verstopfung verhindert.
Dabei besteht der Einsatz aus einem Schaft und aus einem Dichtkörper.
Befindet sich die Hubkolbenpumpe im Ruhezustand bei ausgeschaltetem Elektromagnet, schließt der Dichtkörper die Ventileinrichtung, erforderlichenfalls mittels einer zusätzlichen Dichtung.
Erst wenn der Kolben bei eingeschaltetem Elektromagnet sich seiner
einlassseitige Endlage nähert, drückt er den Einsatz in eine geöffnete Lage und es kann ein Volumenstrom durch die Ventileinrichtung fließen. Die Menge des Zuflusses lässt sich durch die Dauer der Einschaltung des Elektromagneten erheblich beeinflussen, vor allem lässt er sich so gering einstellen, dass der Zufluss geringer ist als die theoretische Fördermenge der Pumpe, die gleich dem Produkt aus dem Hubvolumen des Einzelhubs und der Frequenz ist. Damit wird dann auch erreicht, dass der Druck im ersten Verdrängerraum sehr niedrig bleibt.
Wenn durch Erschütterungen im Betrieb der Hubkolbenpumpe oder durch andere Ursachen die Abdichtung der Ventileinrichtung im Ruhezustand der Hubkolbenpumpe undicht wird, kommt es zu einer die Funktion der Abdichtung beeinträchtigenden Druckerhöhung im ersten Verdrängerraum, was dann auch eine Funktionsstörung der Hubkolbenpumpe zur Folge hätte.
Daher wird die Hubkolbenpumpe bei dem Start ihres Betriebs mit einer höhen als sonst üblichen Spannung betrieben.
Die Hubkolbenpumpe soll keinen Volumenstrom vom Einlass zum Auslass zulassen, wenn sie nicht betrieben wird. Bei den hier geschilderten
Ausführungen der Hubkolbenpumpe wird der Kolben bei nicht bestromtem Elektromagneten in seiner auslassseitigen Endlage von der Rückstellfeder gegen eine Dichtung im zweiten Verdrängerraum gedrückt. Dadurch wird eine sichere Abdichtung der Hubkolbenpumpe im Stillstand gegen einen Durchfluss von dem Einlass zum Auslass bewirkt, deren Anpresskraft mit höherem Druck am Einlass noch verstärkt wird, weil der Druck im ersten Verdrängerraum die Kraft der Rückstellfeder unterstützt.
Der zweite Verdrängerraum ist vorteilhafterweise über ein Auslassventil mit dem Auslass der Hubkolbenpumpe verbunden, wobei das Auslassventil eine Vorspannfeder enthält, mit der ein Mindestdruck festgelegt werden kann, der zum Abströmen von Flüssigkeit aus der Hubkolbenpumpe erforderlich ist.
Anwendung:
Die erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe wird zum Ablassen oder Absaugen von Flüssigkeit aus einem Filtergehäuse, einem Wasserabscheider oder aus einem anderen Behälter verwendet, vorzugsweise an Dieselmotoren in
Fahrzeugen.
Bilder:
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe mit dem Kolben in
Arbeitslage.
Fig. 2 zeigt eine Variante der Hubkolbenpumpe mit eingeschraubter
Ventileinrichtung.
Fig. 3 zeigt eine Variante der Hubkolbenpumpe, die an ein Filtergehäuse, angeschraubt ist.
Fig. 4 zeigt eine Variante der Hubkolbenpumpe. Beispielhafte Ausführung
Die erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe (1) entsprechend Fig. 1 weist einen Antrieb durch einen Elektromagneten (2) auf, der gegen eine
Rückstellfeder (11) wirkt. Sie enthält zwei Verdrängerräume (3, 4), die durch einen von dem Elektromagneten bewegten Kolben (5) getrennt sind, sowie eine Überströmventileinrichtung (6) zur Verbindung der beiden Verdrängerräume miteinander.
Der erste Verdrängerraum (3) ist durch eine von dem Kolben (5) gesteuerte Ventileinrichtung (8) mit dem Einlass (9) verbunden, wobei die Ventileinrichtung (8) durch eine Drosselung des Volumenstroms zum
Verdrängerraum (3) und durch eine zeitweise Versperrung dieses
Volumenstroms in Abhängigkeit von der Position des Kolbens (5) den Zustrom von Flüssigkeit in den ersten Verdrängerraum (3) so weit begrenzt, dass dieser Zustrom geringer ist als die von dem Hub des Kolbens (5) bewirkte
volumetrische Verdrängungsleistung. Dadurch wirkt die Ventileinrichtung (8) förderstrombegrenzend für die Hubkolbenpumpe insgesamt und der
Verdrängerraum (3) ist nur teilweise mit Flüssigkeit gefüllt.
In einer ersten Ausführung entsprechend Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 ist der wirksame Innendurchmesser D einer Drossel (29) in der Ventileinrichtung (8) so ausgelegt, dass die mögliche volumetrische Verdrängerleistung der
Hubkolbenpumpe größer ist als das wegen der Druckdifferenz zwischen dem Einlass (9) und dem ersten Verdrängerraum (3) durch die Drossel (8) in den ersten Verdrängerraum (3) nachströmende Volumen.
Die mögliche volumetrische Verdrängerleistung der Hubkolbenpumpe entspricht dem zeitlichen Mittel des Volumenstroms, der von dem Kolben (5) periodisch aus dem zweiten Verdrängerraum (4) zum Auslass (34) verdrängt werden kann, wenn genügend viel Flüssigkeit durch die Überströmventileinrichtung (6) nachfließt. Die tatsächliche Verdrängerleistung ist geringer, wenn nicht genügend Flüssigkeit nachfließt, es tritt Kavitation auf.
Die Drossel (29) weist vorzugsweise einen wirksamen Innendurchmesser D auf, der größer gleich 0,1 mm und kleiner gleich 0,5 mm ist.
Die die Kraft des Elektromagneten (2) ist vorzugsweise größer als die Summe der Kräfte der Rückstellfeder (11) und des Drucks an dem Einlass (9). Dabei wirkt bei dieser Ausführung der genannte Druck auf die Wirkfläche (25) zwischen der Ventileinrichtung (8) und einer Dichtung (24), wenn die
Dichtung (24) auf der Ventileinrichtung (8) aufliegt.
Der Hub des Kolbens (5) ist so ausgelegt, dass der Kolben (5) mittels der Dichtung (24) auf die Ventileinrichtung (8) aufschlägt, wenn im Arbeitszustand der Elektromagnet (2) den Kolben (5) in seine einlassseitige Endlage bringt. In einer Variante gemäß Fig. 2 ist die Ventileinrichtung(8) als einschraubbarer Körper mit Außengewinde ausgeführt, der in ein Innengewinde eingeschraubt ist, das in dem Gehäuseteil (13) angebracht ist.
In einer zweiten Ausführung gemäß Fig. 4 liegt der Kolben (5) in der einlasseitigen Endlage nicht abdichtend gegen die Ventileinrichtung (8) an. Die Ventileinrichtung (8) enthält einen beweglichen Einsatz (21), wobei der Einsatz (21) einen Dichtkörper (30) in der Form eines Kegels oder eines Kugelabschnitts und einen zylindrischen Schaft (31) aufweist, und wobei entlang dem Schaft (31) ein drosselnder Strömungspfad (23) angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist an dem Dichtkörper (30) eine Dichtung (35) befestigt. Der Einsatz (21) wird zeitweise durch den Kolben (5) in eine offene
Arbeitsstellung gedrückt, wenn im Arbeitszustand der Elektromagnet (2) den Kolben (5) in seine einlassseitige Endlage bringt.
Alternativ zeitweise wird der Einsatz (21) durch sein Eigengewicht oder durch Federmittel in einer geschlossenen Ruhelage gehalten, in der der
Dichtkörper (30) gegen das Gehäuseteil (13) abdichtet.
Vorteilhafterweise ist ein Filter (10) mit einer nominalen Filterfeinheit von weniger als D/4 der Ventileinrichtung (8) vorgeschaltet.
Dieser Filter (10) ist vorzugsweise in einem Gehäuseteil (13) der
Hubkolbenpumpe so angeordnet, dass die geförderte Flüssigkeit auf dem Weg vom Einlass (9) zur Ventileinrichtung (8) vollständig den Filter passieren muss.
Alternativ ist der Filter (10) gemäß Fig. 3 außerhalb des Gehäuseteils (13) der Hubkolbenpumpe in einem Filtergehäuse (14) angeordnet, wobei durch die Verbindung des Gehäuses der Hubkolbenpumpe mit dem Filtergehäuse sichergestellt ist, dass nur solche Flüssigkeit zur Ventileinrichtung (8) gelangt, die vorher den Filter (10) passiert hat.
Bei der Anordnung des Filters gemäß Fig. 3 ist die Hubkolbenpumpe
vorteilhafterweise in senkrechter oder nahezu senkrechter Lage unterhalb des Filtergehäuses (14) angeordnet.
Vorteilhafterweise wird der Kolben (5) bei nicht bestromtem
Elektromagneten (2) in seiner auslassseitigen Endlage von der
Rückstellfeder (11) gegen eine zweite Dichtung (32) im zweiten
Verdrängerraum (4) gedrückt, wobei eine sichere Abdichtung der
Hubkolbenpumpe im Stillstand gegen einen Durchfluss von dem Einlass (9) zum Auslass (34) bewirkt wird, die mit höherem Druck am Einlass noch verstärkt wird, weil der Druck im ersten Verdrängerraum die Kraft der
Rückstellfeder unterstützt.
Ebenfalls vorteilhafterweise ist der zweite Verdrängerraum (4) über ein
Auslassventil (7) mit dem Auslass (34) der Hubkolbenpumpe verbunden, wobei das Auslassventil (7) eine Vorspannfeder (33) enthält, mit der ein Mindestdruck festgelegt werden kann, der zum Abströmen von Flüssigkeit aus der
Hubkolbenpumpe erforderlich ist.
Im Betrieb der Hubkolbenpumpe gemäß Fig. , Fig. 2 oder Fig. 3 wird die Ventileinrichtung (8) einerseits durch einen der Drossel (29) vorgeschalteten Filter (10) und andererseits durch ein regelmäßiges Anschlagen des
Kolbens (5) gegen die Ventileinrichtung (8) vor der Ablagerung von Partikeln geschützt. Die Ventileinrichtung (8) ist nämlich wegen ihres sehr geringen Wirkdurchmessers verschmutzungsempfindlich.
Der Elektromagnet (2) wird im Betrieb der Hubkolbenpumpe von einer elektrischen Steuerung mit pulsierender elektrischer Energie versorgt, wobei nach einer Phase des Stillstands der Hubkolbenpumpe die Versorgung mit erhöhter elektrischer Spannung erfolgt. Damit wird eine Erhöhung des Drucks im ersten Verdrängerraums kompensiert, die gegebenenfalls durch einen länger als im laufenden pulsierenden Betrieb der Hubkolbenpumpe üblichen Zufluss von Flüssigkeit durch die Ventileinrichtung (8) entstanden ist.
Bei der Ausführung der Hubkolbenpumpe gemäß Fig. 4 wird eine Ablagerung von Partikeln in oder vor der Ventileinrichtung (8) verhindert, indem der Kolben (5) regelmäßig einen Einsatz (21) der Ventileinrichtung (8) eindrückt, wenn im Arbeitszustand der Elektromagnet (2) den Kolben (5) in seine einlassseitige Endlage bringt. Die Bewegung des Einsatzes ist geeignet, Ablagerungen von Partikeln aufzulösen.
Ebenfalls bei der Ausführung der Hubkolbenpumpe gemäß Fig. 4 wird im Betrieb die Menge der von dem Einlass (9) in den ersten Verdrängerraum (3) strömenden Flüssigkeit außer durch die Drosselwirkung des
Strömungspfads (23) auch durch die Dauer der jeweiligen Bestromung des Elektromagneten (2) im Arbeitszyklus der Hubkolbenpumpe eingestellt.
Dazu wird bei einer längeren Bestromung die Dauer des Eindrückens der Ventileinrichtung (8) und damit die Öffnungszeit der Ventileinrichtung (8) verlängert und bei einer kürzeren Bestromung die Öffnungszeit der
Ventileinrichtung verkürzt.
Liste der Bezugszeichen
1. Hubkolbenpumpe
2. Elektromagnet
3. Verdrängerraum
4. Verdrängerraum
5. Kolben
6. Überströmventileinrichtung
7. Auslassventil
8. Drossel
9. Einlass
10. Filter
11. Rückstellfeder
13. Gehäuseteil
14. Filtergehäuse
2 I . Einsatz
22. Feder
23. Strömungspfad
24. Dichtung
25. Wirkfläche
29. Drossel
30. Dichtkörper
3 I .Schaft
32. Dichtung
33. Vorspannfeder
34. Auslass
35. Dichtung

Claims

Patentansprüche:
1. Hubkolbenpumpe (1) mit einem Antrieb durch einen Elektromagneten (2), der gegen eine Rückstellfeder (11) wirkt, und mit zwei
Verdrängerräumen (3, 4), die durch einen von dem Elektromagneten bewegten Kolben (5) getrennt sind, sowie mit einer
Überströmventileinrichtung (6) zur Verbindung der beiden
Verdrängerräume miteinander,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Verdrängerraum (3) durch eine von dem Kolben (5) gesteuerte Ventileinrichtung (8) mit dem Einlass (9) verbunden ist, wobei die
Ventileinrichtung (8) durch eine Drosselung des Volumenstroms zum ersten Verdrängerraum (3) und/oder durch eine zeitweise Versperrung dieses Volumenstroms in Abhängigkeit von der Position des Kolbens (5) den Zustrom von Flüssigkeit in den ersten Verdrängerraum (3) so weit begrenzt, dass dieser Zustrom geringer ist als die von dem Hub des Kolbens (5) ermöglichte volumetrische Verdrängungsleistung bei einer vorgegebenen Arbeitsfrequenz der Hubkolbenpumpe.
2. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein wirksamer Innendurchmesser D einer Drossel (29) in der
Ventileinrichtung (8) so ausgelegt ist, dass bei einem von der
Rückstellfeder (11) bewirkten Arbeitshub des Kolbens (5) das von dem zweiten Verdrängerraum (4) zum Auslass (34) verdrängbare Volumen im zeitlichen Mittel größer ist als das während eines vollständigen
Arbeitsspieles der Hubkolbenpumpe wegen der Druckdifferenz zwischen dem Einlass (9) und dem ersten Verdrängerraum (3) durch die Drossel (8) in den ersten Verdrängerraum (3) nachströmende Volumen.
3. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft des Elektromagneten (2) größer ist als die Summe der Kräfte der Rückstellfeder (11) und des Drucks auf eine mit dem Kolben (5) verbundene erste Dichtung (24), wobei sich die Druckkraft aus dem Druck an dem Einlass (9) und der Wirkfläche (25) dieses Drucks zwischen der Drossel (29) und der Dichtung (24) ergibt, wenn die Dichtung (24) auf der Drossel (29) aufliegt.
4. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Kolbens (5) so ausgelegt ist, dass der Kolben (5) mittels der Dichtung (24) auf die Drossel (29) aufschlägt, wenn im Arbeitszustand der Elektromagnet (2) den Kolben (5) in seine einlassseitige Endlage bringt.
5. Hubkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Drossel (29) als einschraubbarer Körper mit einem Gewinde ausgeführt ist, der in ein zweites Gewinde eingeschraubt ist, das in dem Gehäuseteil (13) angebracht ist.
6. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) in seiner einlassseitigen Endlage nicht abdichtend gegen die Ventileinrichtung (8) anliegt und dass die Ventileinrichtung (8), einen beweglichen Einsatz (21) enthält, wobei der Einsatz (21) einen
Dichtkörper (30) in der Form eines Kegels oder eines Kugelabschnitts und einen zylindrischen Schaft (31) aufweist, und wobei entlang dem
Schaft (31) oder in Reihe zur Ventileinrichtung (8) ein drosselnder
Strömungspfad (23) angeordnet ist, und wobei der Einsatz (21)
- nur dann durch den Kolben (5) in eine offene Arbeitsstellung gedrückt wird, wenn der Kolben (5) sich im Arbeitszustand des Elektromagneten (2) in seiner einlassseitigen Endlage befindet oder sein Abstand zu seiner Endlage geringer ist als der Hub des Einsatzes (21),
- aber durch sein Eigengewicht, durch Druckkräfte oder durch Federmittel in einer geschlossenen Ruhelage gehalten wird, in der der
Dichtkörper (30) gegen das Gehäuseteil (13) abdichtet, wenn der
Kolben (5) sich nicht in seiner einlassseitigen Endlage befindet oder sein Abstand zu seiner Endlage größer ist als der Hub des Einsatzes (21).
7. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Dichtkörper (30) und einem Gehäuseteil (13) eine weichere Dichtung (35) an dem Dichtkörper oder an dem Gehäuseteil befestigt ist.
8. Hubkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Filter (10) mit einer nominalen Filterfeinheit von weniger als D/4 der Ventileinrichtung (8) vorgeschaltet ist.
9. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (10) in einem Gehäuseteil (13) der Hubkolbenpumpe so angeordnet ist, dass die geförderte Flüssigkeit auf dem Weg vom Einlass (9) zur Ventileinrichtung (8) vollständig den Filter passieren muss.
10. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (10) außerhalb des Gehäuseteils (13) der Hubkolbenpumpe in einem Filtergehäuse (14) angeordnet ist, wobei durch die Verbindung des
Gehäuses der Hubkolbenpumpe mit dem Filtergehäuse sichergestellt ist, dass nur solche Flüssigkeit zur Ventileinrichtung (8) gelangt, die vorher den Filter (10) passiert hat.
11. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkolbenpumpe in senkrechter oder nahezu senkrechter Lage unterhalb des Filtergehäuses (14) angeordnet ist.
12. Hubkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch
gekennzeichnet, dass der Kolben (5) bei nicht bestromtem
Elektromagneten (2) in seiner auslassseitigen Endlage von der
Rückstellfeder (11) gegen eine zweite Dichtung (32) im zweiten
Verdrängerraum (4) gedrückt wird, wobei eine Abdichtung der
Hubkolbenpumpe im Stillstand gegen einen Durchfluss von dem
Einlass (9) zum Auslass (34) bewirkt wird, und wobei die Anpresskraft der Abdichtung mit höherem Druck am Einlass noch verstärkt wird.
13. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verdrängerraum (4) über ein Auslassventil (7) mit dem Auslass (34) der Hubkolbenpumpe verbunden ist, wobei das Auslassventil (7) eine Vorspannfeder (33) enthält, mit der ein Mindestdruck festgelegt werden kann, der zum Abströmen von Flüssigkeit zum Auslass (34) erforderlich ist.
14. Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenpumpe nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, dass
eine von einer elektrischen Ansteuerung bewirkte pulsierende Versorgung der Hubkolbenpumpe mit elektrischer Energie hinsichtlich ihrer
Arbeitsfrequenz und ihres Tastverhältnisses so eingeschränkt wird, dass ein Zufluss von Flüssigkeit durch eine zwischen dem Einlass (9) der Hubkolbenpumpe und dem ersten Verdrängungsraum (3) angeordnete Ventileinrichtung (8) zum Verdrängerraum (3) wegen einer Drosselung und/oder wegen einer zeitweise Versperrung in Abhängigkeit von der Position des Kolbens (5) geringer ist als die von dem Hub des Kolbens (5) ermöglichte volumetrische Verdrängungsleistung.
15. Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Einlass (9) der Hubkolbenpumpe und dem ersten Verdrängungsraum (3) in der Ventileinrichtung (8) eine
Drossel (29) angeordnet ist, die wegen ihres sehr geringen
Wirkdurchmessers verschmutzungsempfindlich ist und einerseits durch einen der Drossel (29) vorgeschalteten Filter (10) und andererseits durch ein regelmäßiges Anschlagen des Kolbens (5) gegen die Drossel (29) vor Ablagerungen von Partikeln geschützt wird.
16. Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (2) von einer elektrischen Steuerung mit pulsierender elektrischer Energie einer vorgegebenen Arbeitsfrequenz versorgt wird, wobei nach einer Phase des Stillstands der Hubkolbenpumpe die Versorgung mit so viel mehr elektrischer Spannung erfolgt, dass eine während des Stillstands
eingetretene Erhöhung des Drucks im ersten Verdrängerraums
kompensiert wird.
17. Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ablagerung von Partikeln in oder vor der Ventileinrichtung (8) verhindert wird, indem der Kolben (5) regelmäßig einen Einsatz (21) der Ventileinrichtung (8) eindrückt, wenn im
Arbeitszustand des Elektromagneten (2) dieser den Kolben (5) in seine einlassseitige Endlage bringt.
18. Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenpumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der von dem Einlass (9) in den ersten Verdrängerraum (3) strömenden Flüssigkeit außer durch die
Drosselwirkung eines Strömungspfads (23) auch durch die Dauer der jeweiligen Bestromung des Elektromagneten (2) im Arbeitszyklus der Hubkolbenpumpe eingestellt wird, indem bei einer längeren Bestromung die Dauer des Eindrückens der Ventileinrichtung (8) und damit die
Öffnungszeit der Ventileinrichtung (8) verlängert wird und bei einer kürzeren Bestromung die Öffnungszeit der Ventileinrichtung verkürzt wird.
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