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Die
Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe zum Fördern eines Fluids nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein System zum Fördern eines Fluids nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 17.
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EP 1 748 188 A1 beschreibt
eine Hubkolbenpumpe zum Fördern
einer Flüssigkeit,
insbesondere eines flüssigen
Brennstoffs für
Verbrennungskraftmaschinen. Die Hubkolbenpumpe weist einen Förderraum
mit einer Eintrittsöffnung
und einer Austrittsöffnung
auf, wobei Flüssigkeit
von der Hubkolbenpumpe durch die Eintrittsöffnung in den Förderraum eingesaugt
und durch die Austrittsöffnung
aus dem Förderraum
herausbefördert
wird. Die Hubkolbenpumpe umfasst weiter einen magnetischen Aktor,
der axial verlagerbar in den Förderraum
aufgenommen ist und mittels eines Federelements in Richtung der Austrittsöffnung vorgespannt
ist. Der Förderraum
ist radial von einer einen Elektromagneten bildenden Spule umgriffen,
wobei durch Bestromen der Spule und damit ein Betätigen des
Elektromagneten der elektrische Aktor entgegen der Vorspannung des
Federelements in Richtung der Eintrittsöffnung verlagert wird. Nahe
der Austrittsöffnung
ist in dem Förderraum
ein hohlzylinderförmiger
Dosierkörper
angeordnet, dessen Innenbereich eine Pumpkammer bildet, die über radiale
Bohrungen mit dem Förderraum
in Fluidverbindung steht. Der Aktor umfasst eine in Richtung der
Austrittsöffnung
weisende Kolbenstange, die in dem Dosierkörper axial geführt ist.
Durch ein Betätigen
des Elektromagneten wird die Kolbenstange von der Austrittsöffnung weggeführt, so
dass Flüssigkeit
aus dem Förderraum
durch die radialen Bohrungen in die Pumpkammer gelangt. Bei stromlos
Schalten des Elektromagneten wird umgekehrt der Kolben auf Grund
der Vorspannung des Federelements in Richtung der Austrittsöffnung bewegt,
wodurch einerseits die radialen Bohrungen des Dosierkörpers verschlossen
werden und andererseits das Pumpkammervolumen verkleinert wird,
wodurch die in der Pumpkammer befindlichen Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung hindurch
gefördert
wird. Um ein hartes Anschlagen der Kolbenstange an der die Austrittsöffnung aufweisenden
Wandung zu verhindern, ist im Bereich der Austrittsöffnung ein
elastisches Federelement angeordnet. Eine Abdichtung der Austrittsöffnung gegen
in Förderrichtung
austretendes Fluid aus dem Förderraum
wird hierdurch nicht erreicht. Stromabwärts der Austrittsöffnung ist
an diese angrenzend ein Rückschlagventil
angeordnet, welches ein Rückströmen von
Flüssigkeit
in die Förderkammer
verhindert. Nachteilig an der beschriebenen Hubkolbenpumpe ist,
dass immer dann, wenn der Fluiddruck im Förderraum den Fluiddruck stromabwärts der
Austrittsöffnung übersteigt,
Fluid aus der Förderkammer
ungehindert durch die Austrittsöffnung
austreten kann. Insbesondere bei Verwendung der Hubkolbenpumpe zum
Fördern
von Brennstoffen kann es so zu einer ungewollten Leckage der Hubkolbenpumpe
kommen, wenn der Fluiddruck in dem Förderraum durch Umstände außerhalb
des Pumpenbetriebs unzulässig
ansteigt. Dies kann zu einer Beschädigung der gesamten Brennkraftmaschine führen. Umgekehrt
kann bei einer nicht vollständigen Abdichtung
des stromabwärts
der Austrittsöffnung gelegenen
Rückschlagventils
Fluid in den Förderraum
gelangen und von dort ungehindert durch die Eintrittsöffnung strömen. Dies
ist insbesondere dann problematisch, wenn die Hubkolbenpumpe Brennstoffe
für Verbrennungskraftmaschinen
fördert,
da bei nicht gasdichtem Abschluß des
Rückschlagventils
Abgase durch die Eintrittsöffnung
in den Kraftstoffzuleitungsbereich gelangen können.
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EP 1 764 504 A1 zeigt
eine elektromagnetische Dosierpumpe, die einen durch eine bestrombare
Spule antreibbaren Stufenkolben aufweist. Der Stufenkolben definiert
durch seine Bewegung einen durch ein Gehäuse begrenzten Förderraum.
Eine Eintrittsöffnung
wird dabei von einem Plattenventil von dem Förderraum abgegrenzt, während eine
Austrittsöffnung
von einem O-Ring an einem Ende des Stufenkolbens abdichtbar ist.
Eintritts- und Austrittsöffnung
sind abdichtbar, allerdings sind die Öffnungen nicht durch den Kolben
selbst, sondern durch Hilfsmittel wie den O-Ring einerseits und
das Plattenventil andererseits abdichtbar.
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DE 10 2006 019 584
B4 beschreibt eine Hubkolbenpumpe mit einem elektromagnetisch
antreibbaren Anker, der mit einer Kolbenstange verbunden ist. Die
Kolbenstange schlägt
dabei einerseits an einer Dämpfungsscheibe
und andererseits mit einem O-Ring an einem Außenumfang der Kolbenstange
an der Eintrittsöffnung
an. Ein dichtender Verschluss wird durch die Kolbenstange nur eintrittsseitig
erreicht. Austrittsseitig wird die Dichtung durch ein Rückschlagventil
erzielt.
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DE 43 28 621 A1 lehrt
eine elektromagnetische Hubkolbenpumpe, deren Kolbenstange die Eintritts-
und Austrittsöffnung
des Förderraums
beaufschlagt. Dabei ist eintrittsseitig eine Dichtung vorgesehen.
Austrittsseitig wirken ein Stopfen und eine Dämpfungsscheibe zusammen und
bewirken so einen gedämpften
Rückschlag.
Ein dichtender Verschluss wird durch die Kolbenstange nur eintrittsseitig
erreicht. Austrittsseitig wird die Dichtung durch ein Rückschlagventil
erzielt.
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DE 42 05 290 A1 zeigt
eine elektromagnetische Hubkolbenpumpe, umfassend eine als Ventilstange
bezeichnete Kolbenstange, die von einem Anker in axialer Richtung
bewegt wird. Die Ventilstange weist eine axiale Durchbohrung auf.
Austrittsseitig ist die Ventilstange bzw. die axiale Durchbohrung
von einer Federaufnahme durchgriffen, welche Federaufnahme mit einem
Dichtstück,
das die Austrittsöffnung umgibt,
dichtend zusammenwirkt. In der Durchbohrung ist eintrittsseitig
ein Überströmventil
geführt. Das Überströmventil
wird in Richtung des Eintritts durch eine Ventilfeder beaufschlagt
und wirkt infolgedessen mit einem austrittsseitigen Ventilkegel
zusammen und führt
so eine Dichtung herbei. Die Kolbenstange bzw. die Ventilstange
dient dabei als Träger
der dichtenden Elemente.
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DE 10 2006 023 492
A1 zeigt eine elektromagnetische Hubkolbenpumpe deren Kolbenstange die
Eintrittsöffnung
des Förderraums
beaufschlagt. Dabei ist eintrittsseitig eine Dichtung, bestehend
aus einem ein Ende der Kolbenstange umgebenden Dichtungsring, vorgesehen.
Austrittsseitig umgreift ein Dosierzylinder, bestehend aus einem
ersten Gehäuseteil
und einem zweiten Gehäuseteil,
den Hubkollben. Dabei bildet der zweite Gehäuseteil an einem Austrittsseitigen
Ende des Dosierzylinders einen Anschlag für die Kolbenstange. Durch radial nach
außen
weisende Bohrungen in dem Dosierzylinder ist eine Strömung durch
den Zylinder von der Eintrittsseite zu der Austrittsseite möglich. Eine Dichtwirkung
wird durch den zweiteilig ausgebildeten und einen Anschlag bildenden
Dosierzylinder jedoch nicht erreicht.
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DE 35 04 789 A1 beschreibt
eine elektromagnetisch betätigbare
Kolbenpumpe, deren Aktor, umfassend einen Anker und eine Kolbenstange,
der in einer Gleithülse
beweglich geführt
ist, durch eine Bestromung gegen eine Vorspannung einer Feder in Richtung
eines Einlasses bewegbar ist. Die Kolbenstange wird einlassseitig
von einem an einem Ventilsitz angeordneten elastischen Anschlag
abgefangen, während
eine Bewegung in Richtung des Auslasses der Kolbenstange durch einen
an einer Stirnseite der Kolbenstange befestigten weiteren elastischen
Anschlags gedämpft
wird.
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DE 10 2005 015 117
A1 zeigt eine elektromagnetische Hubkollbenpumpe, deren
durch eine hin- und herbewegende Kolbenstange verursachten Fluidpulsationen
durch ein beheizbares Elastomer gedämpft werden.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Hubkolbenpumpe und ein System
zum Fördern
eines Fluids anzugeben, die eine zuverlässige und sichere Förderung
von Fluiden, insbesondere Brennstoffen oder Brennstoffzusätzen für Brennkraftmaschinen, ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Hubkolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein
System mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.
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Dadurch,
dass eine von Eintrittsöffnung
und Austrittsöffnung
einen dem Förderraum
zugekehrten ersten Ventilsitz definiert, der mit einer ersten Endfläche des
Aktors als Ventilglied ein erstes Innenventil mit zumindest flüssigkeitsdichter
Abdichtung bildet, und dadurch dass der Aktor mit Kolbenflächen ausgestattet
ist, die bei geschlossenem ersten Innenventil bei Zunahme des Drucks
die Abdichtung verstärken,
wird eine Hubkolbenpumpe geschaffen, die bei Ansteigen eines Fluiddrucks
im Förderraum
selbsttätig
den Förderraum
gegen ein Austreten von Flüssigkeit
durch die eine von Eintrittsöffnung
und Austrittsöffnung
abdichtet. Die Hubkolbenpumpe eignet sich somit insbesondere für das Fördern von
Flüssigkeiten
in solchen Systemen, in denen ein Fluidaustausch der mittels der
Hubkolbenpumpe verbundenen Systeme außerhalb des Pumpenbetriebs
vollständig
zu verhindern ist. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe
daher für das
Fördern
von Brennstoffen oder Brennstoffzusätzen für Brennkraftmaschinen. Eine
ungewollte Leckage der Hubkolbenpumpe im Bereich des ersten Innenventils
bei einem unzulässigen
Ansteigen des Fluiddrucks im Förderraum
und/oder in einem mit dem Förderraum
strömungsleitend
verbundenen Außenbereich
der Hubkolbenpumpe ist somit sicher unterbunden. Vorteilhaft kommt
das erste Innenventil ohne eine willkürlich vorgegebene maximale
Abdichtwirkung aus, da ein Anpressdruck des Ventilglieds in den
Ventilsitz des ersten Innenventils nur durch den Fluiddruck selbst
bestimmt wird, das erste Innenventil also selbsttätig dichtend
wirkt. Ein Eindringen des Fluids in den mit dem einen von Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung verbunden
Aussenbereich der Hubkolbenpumpe ist somit auch bei sehr hohen Drücken sicher
unterbunden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Funktion des ersten
Innenventils unabhängig
von der Federstärke
des Federelements oder der Wirkung des Elektromagneten erreicht
wird, so dass eine Auslegung der Pumpleistung der Hubkolbenpumpe
unabhängig
von der gewünschten
maximalen Abdichtung erfolgen kann.
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Erfindungsgemäß definiert
die andere von Eintrittsöffnung
und Austrittsöffnung
einen dem Förderraum
zugekehrten zweiten Ventilsitz, der mit einer zweiten Endfläche des
Aktors als Ventilglied ein zweites Innenventil mit zumindest flüssigkeitsdichter
Abdichtung bildet. Hierdurch wird zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Abdichtung
des ersten Aussenbereichs durch das erste Innenventil auch ein zweiter Aussenbereich
durch das zweite Innenventil gesichert. Ein ungewünschtes
Durchtreten von Fluid durch die Hubkolbenpumpe auf Grund eines unzulässigen Ansteigens
des Fluiddrucks ausserhalb der Hubkolbenpumpe ist somit sowohl entgegen
der Förderrichtung
als auch in Förderrichtung
ausgeschlossen.
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Erfindungsgemäß ist der
Aktor mit Kolbenflächen
ausgestattet, die bei geschlossenem zweiten Innenventil bei Zunahme
des Drucks in den Förderraum
die Abdichtung verstärken.
Vorteilhaft wird so bei beiden Innenventilen eine sichere Abdichtung
erreicht.
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Vorzugsweise
ist einer von erstem und zweitem Ventilsitz von dem Federelement
umschlossen. Dies ermöglicht
eine kompakte Anordung des Federelements und des Aktors, bei der
einerseits der Aktor mittels des Federelements zuverlässig in
Richtung der Austrittsöffnung
vorgespannt ist und bei der andererseits ein spielfreies Eingreifen
des dem Aktor zugeordneten Ventilglieds in den Ventilsitz sichergestellt
ist.
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Vorzugsweise
definiert die Austrittsöffnung den
ersten Ventilsitz. Somit ist eine ungewollte Leckage der Hubkolbenpumpe
bei unzulässigem
Ansteigen des Fluiddrucks in einem Bereich Stromaufwärts der
Eintrittsöffnung
sichergestellt.
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Zweckmäßig ist
stromabwärts
der Austrittsöffnung
ein Rückschlagventil
angeordnet. Ein Rückströmen des
Fluids durch die Austrittsöffnung
in den Förderraum
der Hubkolbenpumpe wird somit verhindert. Besonders bevorzugt ist
das Rückschlagventil als
gasdichtes Rückschlagventil
ausgebildet, so dass bei Verwendung der Hubkolbenpumpe zum Fördern von
Kraftstoffen und Kraftstoffzusätzen
ein Eindringen von Abgasen in den Förderraum und damit in den Bereich
einer Kraftstoffzuleitung sicher vermieden ist. Für den Fall,
dass das erste Innenventil der Austrittsöffnung zugeordnet ist, definieren
das Rückschlagventil
und das erste Innenventil vorzugsweise jeweils Enden eines gemeinsamen
Austrittskanals. Eine sichere Abdichtung des Austrittskanals ist somit sowohl
in Förderrichtung
als auch entgegen der Förderrichtung
gewährleistet.
Für den
Fall, dass das erste oder das zweite Innenventil der Eintrittsöffnung des
Förderraums
zugeordnet ist, bildet dieses Innenventil ein dem Rückschlagventil
nachgeordnetes, zusätzliche
Sicherheit verschaffendes Ventil.
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Zweckmäßig umfasst
wenigstens das erste Innenventil Dichtmittel, insbesondere einen
O-Ring. Eine sichere und zuverlässige
Abdichtung zwischen dem Aktor und dem Ventilsitz wird so weiter
verbessert.
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Vorzugsweise
ist der magnetische Aktor von der Austrittsöffnung durch ein Betätigen des
Elektromagneten abhebbar. Wenn der Austrittsöffnung eines von erstem und
zweitem Innenventil zugeordnet ist, wird dieses Innenventil hierdurch
geöffnet.
Bei einem anschließenden
Abschalten des Elektromagneten wird der Aktor durch das Federelement
angetrieben wieder in Richtung der Austrittsöffnung verlagert, wodurch Flüssigkeit
aus dem Förderraum
durch die Austrittsöffnung
hindurchgefördert
wird und schließlich
bei Anliegen des Aktors an der Austrittsöffnung das der Austrittsöffnung zugeordnete
Innenventil wieder geschlossen wird. Dieser Betriebsmodus, in welchem
der Aktor in Förderrichtung
durch das Federelement angetrieben wird, bietet Vorteile hinsichtlich
der Geräuschentwicklung
der Hubkolbenpumpe, da ein hartes Anschlagen des Aktors an der Austrittsöffnung durch
geeignete Vorgabe der Federkraft des Federelements vermeidbar ist.
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Zweckmäßig weist
der Aktor eine Kolbenstange auf, die die erste Endfläche des
Aktors aufweist, so dass die Austrittsöffnung durch die Kolbenstange
verschließbar
ist.
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In
einer zweiten, alternativen Ausgestaltung ist der magnetische Aktor
durch ein Betätigen
des Elektromagneten von der Eintrittsöffnung abhebbar. Entsprechend
wird bei dieser Ausgestaltung durch ein Betätigen des Elektromagneten Flüssigkeit
durch die Austrittsöffnung
gefördert,
während
ein Ansaugen von Flüssigkeit
durch das Federelement bei stromlos geschaltetem Elektromagneten
angetrieben wird.
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Vorzugsweise
umfasst die Hubkolbenpumpe weiter einen Kernflansch, der einstückig mit
einem einen Eintrittskanal aufweisenden Anschluss ausgebildet ist
und wenigstens abschnittsweise den Förderraum umgibt, wobei der
Eintrittskanal in der Eintrittsöffnung
ausmündet.
Weiter umfasst die Hubkolbenpumpe vorzugsweise ein Kernteil, das
einstückig
mit einem Austrittskanal aufweisenden Anschlußstutzen ausgebildet ist, wobei
das Kernteil den Förderraum wenigstens
abschnittsweise umgibt und wobei der Austrittskanal in der Austrittsöffnung des
Förderraums
ausmündet.
Zweckmäßig ist
der Austrittskanal mit dem Rückschlagventil
verbunden.
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Dadurch,
dass der Förderraum
bei Vorliegen eines Fluidüberdrucks
gegenüber
eines außerhalb der
Hubkolbenpumpe liegenden Bereichs durch ein Innenventil wenigstens
flüssigkeitsdicht
abgeschlossen ist, und dass das Innenventil durch Betätigung des
Elektromagneten der Hubkolbenpumpe öffenbar ist, wird vorteilhaft
ein System zum Fördern
eines Fluids geschaffen, welches einen ungewünschten Durchtritt von Flüssigkeit
durch die Hubkolbenpumpe sicher vermeidet. Vorzugsweise ist dabei
die Austrittsöffnung
des Förderraums
durch das Innenventil verschließbar,
so dass bei Vorliegen eines Fluidüberdrucks des Abnahmebereichs
das Innenventil fluiddicht verschlossen ist.
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Weitere
Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie aus den
abhängigen
Ansprüchen.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden
Figuren anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Hubkolbenpumpe
in einer Querschnittsansicht.
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Die
in 1 dargestellte, als Dosierpumpe ausgebildete Hubkolbenpumpe 1 ist,
wie sich aus den nachstehenden Erläuterungen ergibt, insbesondere
zum Fördern
von Brennstoffen oder Brennstoffzusätzen für Brennkraftmaschinen geeignet.
Die Hubkolbenpumpe 1 umfasst innenliegend einen Förderraum 2,
der im Betrieb der Hubkolbenpumpe mit einem Fluid gefüllt ist.
Der Förderraum 2 weist
eine Eintrittsöffnung 3 auf,
die den Förderraum 2 mit
einem Eintrittskanal 4 verbindet. Der Eintrittskanal 4 ist über eine
Fluidleitung (nicht dargestellt) mit einem Vorratsbereich (nicht
dargestellt) verbunden, der den Förderraum 2 mit Fluid
versorgt. In dem Eintrittskanal 4 ist ein Filter 5 angeordnet,
um in an sich bekannter Weise in dem Fluid enthaltene Partikel an
einem Eintritt in den Förderraum 2 zu
hindern. Die Durchtritts- und Förderrichtung
der Hubkolbenpumpe 1 ist durch den Pfeil 6 gekennzeichnet.
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Wesentliche
Teile der Hubkolbenpumpe 1 sind rotationssymmetrisch bezüglich einer
Symmetrieachse 7 ausgebildet. Insbesondere ist der Förderraum 2 hohlzylinderförmig und
entlang seiner axialen Erstreckung gestuft ausgebildet und weist
eine Rotationssymmetrie bezüglich
der Symmetrieachse 7 auf. An einer der Eintrittsöffnung 3 gegenüberliegenden Seite
weist der Förderraum 2 eine
Austrittsöffnung 8 auf,
durch die eine Fluidverbindung des Förderraums 2 mit einem
Austrittskanal 9 herstellbar ist. Der Austrittskanal 9 ist über eine
Fluidleitung (nicht dargestellt) mit einem Abnahmebereich (nicht
dargestellt) für
das Fluid verbunden. Insbesondere bei der Verwendung der Hubkolbenpumpe
als Förderpumpe
für Brennstoff
oder Brennstoffzusätze
kann es sich bei dem Abnahmebereich um eine Abgasanlage einer Brennstoffmaschine
handeln. Von der Hubkolbenpumpe 1 geförderter Brennstoff kann dabei
zur Abgasnachbehandlung in die Abgasanlage eingeleitet werden. Um
ein für
die Brennkraftmaschine schädliches
Eindringen von Abgasen in das Brennstoffsystem zu verhindern, und
um auch bei Vorliegen eines Überdrucks
im Vorratsbereich des Fluids ein ungewünschtes Austreten von Fluid
in den Abnahmebereich zu verhindern, weist die Hubkolbenpumpe 1 eine
Mehrzahl von Ventilen auf, wie nachstehend noch näher erläutert wird.
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Um
durch die Eintrittsöffnung 3 in
den Förderraum 2 eintretendes
Fluid durch die Austrittsöffnung 8 zu
fördern,
ist in der Förderkammer 2 ein
Aktor 10 axial verlagerbar angeordnet. Der Aktor 10 ist insgesamt
bezüglich
der Symmetrieachse 7 rotationssymmetrisch ausgebildet und
umfasst einen Magnetanker 11 und eine Kolbenstange 12.
Der Magnetanker 11 ist vorliegend mit Presssitz auf die
Kolbenstange 12 aufgebracht. Es versteht sich, dass Magnetanker 11 und
Kolbenstange 12 jedoch auch auf andere Weise miteinander
verbunden oder einstückig
ausgebildet sein können.
Nahe eines ersten Endes des Aktors 10 ist ein Ringspalt 13 zwischen dem
Magnetanker 11 und der Kolbenstange 12 vorgesehen.
Ein vorliegend als Spiraldruckfeder ausgebildetes Federelement 14 ist
mit einem ersten Ende in dem Ringspalt 13 aufgenommen und
stützt
sich mit seinem zweiten Ende in einer Vertiefung 15 eines Kernflansches 16 ab.
Das Federelement 14 spannt den Aktor 10 dabei
in Richtung der Austrittsöffnung 8 vor.
In der Darstellung gemäß 1 ist
der Aktor 10 vollständig
in Richtung der Austrittsöffnung 8 verlagert,
so dass eine austrittsseitige Stirnfläche der Kolbenstange 7 an
der Austrittsöffnung 8 anliegt.
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Die
Kolbenstange 12 des Aktors 10 ist an ihrem austrittsseitigen
Ende in einem Dosierzylinder 17 axial verlagerbar geführt. Der
Dosierzylinder 17 ist dabei in einem Kernteil 18,
das ebenfalls rotationsymmetrisch bezüglich der Symmetrieachse ausgebildet
ist, gehalten. Der Kernflansch 16 und das Kernteil 17 sind
jeweils abschnittsweise von einem eine Magnetspule 19 aufnehmenden
Spulengehäuse 20 umgeben.
Innenseitige Flächen
des Kernflanschs 16, des Kernteils 18 und des
Spulengehäuses 20 bilden dabei
gemeinsam die Begrenzungsflächen
des Förderraums 2.
An dem Spulengehäuse 20 ist
eine elektrische Kontakteinrichtung 21 vorgesehen, mittels
der die Magnetspule 19 mit einer Spannungsquelle verbindbar
ist. Es versteht sich, dass der elektrische Anschluss 21 nicht
bezüglich
der Symmetrieachse 7 rotationssymmetrisch ausgebildet ist,
sondern radial zu dem Kernteil 18 beabstandet an das Spulengehäuse 20 angespritzt
ist. Das Spulengehäuse 20 ist
von einem an dem Kernflansch 16 abgestützen Pumpengehäuse 22 und
einer an dem Kernteil 18 aufgenommenen Sicherungsscheibe 23 gehalten.
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Die
Erfindung funktioniert nun wie folgt:
In der in 1 dargestellten
Ausgangsstellung des Aktors 10, in der die Magnetspule 19 nicht
mit Strom beaufschlagt ist, liegt die Kolbenstange 12 des
Aktors 10 durch das Federelement 14 in Richtung
der Austrittsöffnung 8 vorgespannt
an einem Ventilsitzteil 26, in dem die Austrittsöffnung 8 angeordnet
ist, an. Im Bereich der Austrittsöffnung 8 ist dabei
ein als O-Ring ausgebildetes Dichtmittel 24 angeordnet.
Das Ventilsitzteil 26 und das Dichtmittel 24 bilden
gemeinsam einen ersten Ventilsitz für die als erstes Ventilglied wirkende
Kolbenstange 12. Der erste Ventilsitz 24 und die
Kolbenstange 12 bilden somit gemeinsam ein erstes Innenventil 25,
das in der Ausgangsstellung des Aktors 10 fluiddicht verschlossen
ist, so dass ein Fluid aus dem Förderraum 2 nicht
durch die Austrittsöffnung 8 hindurch
austreten kann. Die austrittsseitige Stirnfläche der Kolbenstange 12 liegt
dabei fluiddicht an dem Ventilsitzteil 26 an und wird durch
das Federelement 14 an das Dichtmittel 24 gepresst.
Bei einem Ansteigen des Fluiddrucks stromaufwärts der Eintrittsöffnung 3 und
einem damit einhergehenden Ansteigen des Fluiddrucks auch in dem
Förderraum 2 wirkt
auf die dem Förderraum 2 zugewandten
Kolbenflächen
des Aktors 10 eine Kraft. Dadurch, dass die austrittsseitige
Stirnfläche
der Kolbenstange 12 nicht von dem im Förderraum 2 vorhandenen
Fluid mit Druck beaufschlagt wird, wirkt auf den Aktor 10 insgesamt
eine Kraft in Richtung der Austrittsöffnung 8. Hierdurch
wird die Abdichtung des ersten Innenventils 25 verstärkt, da
die austrittsseitige Stirnfläche der
Kolbenstange 12 stärker
an das die Austrittsöffnung 8 vollständig umschließende Dichtmittel 24 gepresst
wird.
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An
der dem Aktor 10 abgewandten Rückseite des Ventilsitzteils 26 ist
ein Rückschlagventil 27 angeordnet.
Das Rückschlagventil 27 dichtet
die Austrittsöffnung 8 des
Förderraums 2 gegen
rückströmende Flüssigkeit
aus dem Abnahmebereich ab. Das Rückschlagventil 27 ist
aus einem in der Rückseite
des Ventilsitzteils 26 vorgesehenen Rückschlagventilsitz 28 und
einem kugelförmigen
Rückschlagventilglied 29 ausgebildet,
wobei das Rückschlagventilglied 29 mittels
einer Rückschlagventilfeder 30 in
Richtung der Austrittsöffnung 8 vorgespannt ist.
Der Rückschlagventilsitz 28 und
das Rückschlagventilglied 29 weisen
bei geschlossenem Rückschlagventil 27 einen
bezüglich
der Symmetrieachse 7 rotationssymmetrischen, flächenhaften
Kontakt auf, so dass das Rückschlagventil 27 gasdicht
ausgebildet ist.
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Ausgehend
von der Ausgangsstellung wird durch ein Beaufschlagen der Magnetspule 19 mit Strom
in dem Förderraum 2 der
Hubkolbenpumpe 1 ein Magnetfeld erzeugt, durch welches
der magnetische Aktor 10 entgegen der Vorspannung des Federelements 14 in
Richtung der Eintrittsöffnung 3 verlagert
wird. Das erste Innenventil 25 wird dabei geöffnet, wobei
jedoch ein Einströmen
von Flüssigkeit
in den Förderraum 2 durch
die Austrittsöffnung 8 durch das
geschlossene Rückschlagventil 27 verhindert
ist. Gemeinsam mit dem Aktor 10 wird die Kolbenstange 12 durch
den Dosierzylinder 17 in Richtung der Eintrittsöffnung 3 verlagert,
wobei in dem Dosierzylinder 17 radial angeordnete Ausnehmungen 31 von
der Kolbenstange 12 freigegeben werden, so dass Flüssigkeit
aus dem Förderraum 2 in
den Bereich nahe der Austrittsöffnung 8 gelangt.
Der Bereich im Inneren des Dosierzylinders 17 zwischen
der austrittsseitigen Stirnseite der Kobenstange 12 und
der Austrittsöffnung 8 definiert
dabei eine Pumpkammer der Hubkolbenpumpe 1. Die Bewegung
des Aktors 10 in Richtung der Eintrittsöffnung 3 wird durch
ein Anschlagen des eintrittsseitigen Endes 32 des Aktors 10 in
der Vertiefung 15 des Kernflanschs 16 begrenzt.
In dieser Stellung ist das Federelement 14 vollständig gespannt.
Das eintrittsseitige Ende 32 des Aktors 10 bildet
ein zweites Ventilglied und die Vertiefung 16 einen zweiten
Ventilsitz eines zweiten Innenventils 35, das bei vollständiger Verlagerung
des Aktors 10 in Richtung der Eintrittsöffnung 3 geschlossen
ist. Das zweite Innenventil 35 bildet ein zusätzliches
Ventil, durch welches auch bei einem Versagen des Rückschlagventils 27 ein
Austreten von Flüssigkeit
oder Gas aus dem Förderraum 2 durch
die Eintrittsöffnung 3 sicher
vermieden ist. Eine weitere Abdichtung wird dabei durch eine kegelstumfförmige Dichtfläche 33 des
Aktors 10 gewährleistet,
die bei vollständiger Verlagerung
des Aktors 10 in Richtung der Eintrittsöffnung 3 an einer
zweiten, die Vertiefung 16 umgebenden Dichtfläche 34 des
Kernflanschs 16 anliegt. Bei einem Ansteigen des Fluiddrucks
stromabwärts der
Austrittsöffnung 8 wird
ein Einströmen
von Fluid in den Förderraum 2 durch
das geschlossene Rückschlagventil 27 unterbunden.
Falls es zu einem Versagen des Rückschlagventils 27 und
einem damit einhergehenden Ansteigen des Fluiddrucks auch in dem
Förderraum 2 kommt,
wirkt auf die dem Förderraum 2 zugewandten
Kolbenflächen
des Aktors 10 eine Kraft. Dadurch, dass die eintrittsseitige
Stirnfläche
des Aktors 10 nicht von dem im Förderraum 2 vorhandenen
Fluid mit Druck beaufschlagt wird, wirkt auf den Aktor 10 eine
Kraft in Richtung der Eintrittsöffnung 3.
Hierdurch wird die Abdichtung des zweiten Innenventils 35 verstärkt, ein
Eindringen von Fluid aus dem Förderraum 2 in
den stromaufwärts
der Eintrittsöffnung 3 gelegenen
Bereich ist sicher vermieden.
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Durch
ein Stromlosstellen der Magnetspule 19 wird die auf den
Aktor 10 wirkende Magnetkraft aufgehoben, so dass der Aktor 10 nun
angetrieben durch das Federelement 14 in Richtung der Austrittsöffnung 8 und
somit in Richtung der Ausgangsstellung verlagert wird. Die Ausnehmungen 31 des
Dosierzylinders 17 werden von der Kolbenstange 12 des
Aktors 10 wieder verschlossen, wobei die zuvor in die Pumpkammer
eingetretene Flüssigkeit
von der austrittsseitigen Stirnfläche der Kolbensstange 12 durch
die Austrittsöffnung 8 hindurch
verdrängt
wird. Das Rückschlagventil 27 wird
hierbei durch den ansteigenden Fluiddruck in der Pumpkammer geöffnet. Gleichzeitig
tritt durch das nun geöffnete
zweite Innenventil 35 Flüssigkeit durch die Eintrittsöffnung 3 in den
Förderraum 2 der
Hubkolbenpumpe 1 ein. Die Verlagerung des Aktors 10 wird
durch ein Auftreffen der austrittsseitigen Stirnfläche der
Kobenstange 12 auf das Ventilsitzteil 26 beendet.
In dieser Position, die der Ausgangsposition entspricht, ist das
erste Innenventil 25 geschlossen.
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Die
beschriebenen Innenventile 25, 35 sowie das gasdichte
Rückschlagventil 27 ermöglichen
vorteilhaft, dass ein unzulässiges
Ansteigen des Fluiddrucks entweder im Abnahmebereich oder im Vorratsbereich
der Hubkolbenpumpe keinen Einfluß auf den jeweils anderen Bereich
nimmt. Insbesondere kommt es in keinem Fall zu einer ungewünschten Übertragung
von Fluid von einem Bereich in den anderen durch die Hubkolbenpumpe 1 hindurch.