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EP1764504A1 - Electro-magnetically driven dosing pump - Google Patents

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Publication number
EP1764504A1
EP1764504A1 EP06090168A EP06090168A EP1764504A1 EP 1764504 A1 EP1764504 A1 EP 1764504A1 EP 06090168 A EP06090168 A EP 06090168A EP 06090168 A EP06090168 A EP 06090168A EP 1764504 A1 EP1764504 A1 EP 1764504A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
valve
suction
pressure
armature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06090168A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Karl-Heinz Hirschmann
Arne Sommerfeld
Stefan Barten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1764504A1 publication Critical patent/EP1764504A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
    • F04B17/042—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow
    • F04B17/044—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow using solenoids directly actuating the piston

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetically operable metering pump according to the preamble of claim 1. Use find these pumps specifically as fuel pumps in fuel firing. For this type of application, a nearly continuous flow is desired in all work areas.
  • the dosing pump from the publication DE 102 27 659 B4 has another disadvantage.
  • the accumulator in the metering pump causes a smoothing of the flow.
  • the accumulator must first be filled and emptied after switching off the piston drive inevitably, resulting in an undefined behavior of the heater.
  • the invention has for its object to provide a simple and inexpensive pump that produces a virtually continuous flow without pressure accumulator and is reliably sealed against the environment.
  • an electromagnetically operable metering pump is provided with a movable piston, which is at the same time partially armature of an electromagnet, whose annular winding around the armature generates a magnetic field in the current-carrying state, which exerts a force on the armature or piston, the latter against the force a spring moves, which moves the piston or armature back to its initial state in the de-energized state, in which it closes the outflow opening of the metering pump, wherein the piston sucks the medium to be delivered via an inlet opening in the housing, on the pressure side of the metering pump by a Outflow opening is pressed in the housing, wherein the piston is a stepped piston, the suction-side displacement is preferably twice as large as the pressure-side displacement, the piston is equipped with at least one preloaded valve which opens during the forward movement of the piston, which ch the volume located in the suction through the stepped piston fills the pressure-side displacement and pushes the rest in the outflow
  • the valves used have different designs, wherein the suction-side valve is a plate valve, which has no mechanical bias, whereby the valve opens or closes at minimum pressure differences and that because of the prestressed valve located in the stepped piston, the pressure difference for opening the valve in the piston is higher than that at the suction-side valve, whereby a minimum pressure in the suction chamber adjusts to the intake during the movement of the piston, which forcibly closes the suction-side valve, and the bias of the valve during the movement of the piston to the pressure opening out causes perfect sealing of the suction chamber during suction, thereby adjusting a required for the suction of the pumped medium and the opening of the suction-side valve vacuum.
  • the suction-side plate valve has a low dead volume, whereby the ratio of Schad- to working space is minimized suction side, whereby even at minimum strokes of the stepped piston suction is achieved and thus even at low strokes of the stepped piston promotion is possible, resulting in conveyor frequencies, due to the different natural frequencies of the valves also does not lead to a dynamic coupling via the liquid column.
  • the flow processes are forcibly controlled via the valves. Behave the stroke volume or cross-sectional areas of the piston suction and pressure side as 2: 1, the flow rate is the same in both directions of movement on average.
  • the inventive use of a plate valve without bias as a suction-side valve additionally generated by the valves flow fluctuations are minimized.
  • the plate valve has flaps with at least one elastic joint and is preferably designed in membrane construction as a parallel-stroke valve with at least one elastic joint.
  • This type of valve has a minimal effective dead volume compared to the common, eg with spring-loaded balls.
  • the moving masses of the piston and the valves are minimized, resulting in a higher delivery frequency compared to the known metering pumps. This causes the same Flow rate a smaller size.
  • the pump can be pressure-tight with fewer components.
  • suction-side valve As a ball valve
  • valve in the stepped piston as a plate valve.
  • valves in front of the outflow opening may also be expedient to provide a further valve in front of the outflow opening, which may be designed as a plate valve in membrane construction or ball valve.
  • Figure 1 shows the pump in the de-energized state, i. the piston is in the rest position.
  • a compression spring 51 presses a stepped piston 52 in the rest position and an abutting O-ring 53 terminates the pump on the pressure side.
  • a filter 67 is integrated in the intake.
  • a plate valve 58 is sealed on the suction side due to the pressure load.
  • the sucked-in conveying medium flows via a ball valve 59 integrated in the stepped piston 52 into a pressure chamber 60 via a transverse bore 71.
  • the pressure chamber 60 fills and in addition the excess sucked-in conveying medium is conveyed into an outflow opening 61.
  • the energization of the coil 54 is interrupted.
  • the prestressed compression spring 51 pushes the stepped piston 52 back.
  • the suction-side pressure-controlled plate valve 58 opens and the stepped piston sucks due to the increase in volume of the working chamber 66 fluid into the working space 66.
  • the ball valve 59 is forcibly closed.
  • the conveying medium located in the pressure chamber 60 is simultaneously conveyed into the outflow opening 61.
  • a volume defined by the stepped piston is conveyed into the outflow opening 61 both during the outward and return strokes.
  • the conveyed partial volumes are each the same size.
  • the pump requires despite its Doppelhub characterizing according to the invention only two valves.
  • the suction takes place only during the movement in the direction of the outflow opening 61.
  • the sucked volume corresponds to the volume delivered during the outward and return stroke.
  • the intake behavior of the pump is improved according to the invention, since the design-related proportionate dead space relative to the working space 66 is less expensive.
  • the suction-side plate valve 58 is designed so that it has no bias. As a result, this already opens at the smallest pressure differences in the movement of the stepped piston 52 in the direction of the pressure opening, so that the suction process begins immediately with the piston movement. During the movement of the stepped piston 52 to the suction side, the plate valve 58 is forcibly closed by the generated pressure in the working space 66.
  • the preferably to be used ball valve 59 in the stepped piston 52 must be biased for a good intake of the pump already in the pressureless state to ensure a good seal of the working chamber 66 during suction.
  • the bias at. the movement of the stepped piston 52 to the intake port set a basic pressure level in the working space 66, which is required for a safe closing of the plate valve 58.
  • this offers a ball valve, but in principle could also be a plate valve of the same type as the suction-side plate valve 58 are used with bias.
  • Decisive for the function even at higher control frequencies is that the two valves have a different characteristic with regard to the natural frequencies, so that a dynamic interaction between the valves on the medium is excluded and thus a secure sealing and opening of the valves is guaranteed.
  • a lying between the working space 66 and the pressure chamber 60 leakage oil space 62 does not contribute to the promotion. Due to the existing leaks of the stepped piston 52 in the piston guide 55, leakage oil flows into this space. In order to ensure the function of the pump, this space must be kept unpressurized, that is, it must be made a fluidic connection to the suction side.
  • This space must be kept unpressurized, that is, it must be made a fluidic connection to the suction side.
  • This space must be kept unpressurized, that is, it must be made a fluidic connection to the suction side.
  • the cable of the coil 54 are pressure-tight out through a bore 69 to the outside.
  • the sealing of the entire pump takes over a housing 68.
  • FIG. 2 shows a preferred variant of the plate valve 58 in membrane construction.
  • a planar sealing body or a flap 80 is suspended on four elastic joints 81, whereby a parallel stroke of the sealing body 80 is made possible.

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Abstract

The pump has a movable differential piston (52) and plate and ball valves (58, 59), where the valve (59) is opened and closed during forward and backward motions of the piston, respectively. A part of the piston pushes the displaced volume of fuel through a discharge opening (61) and another part of the piston sucks the displaced volume of fuel through the suction-sided valve, such that the same volume of fuel is pumped during forward and backward motions of the piston or rotor. The valves are provided with different characteristic frequencies.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betreibbare Dosierpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Verwendung finden diese Pumpen speziell als Brennstoffpumpen in Brennstofffeuerungen. Für diese Art von Anwendung ist ein nahezu kontinuierlicher Förderstrom in sämtlichen Arbeitsbereichen erwünscht.The invention relates to an electromagnetically operable metering pump according to the preamble of claim 1. Use find these pumps specifically as fuel pumps in fuel firing. For this type of application, a nearly continuous flow is desired in all work areas.

Die Förderstromschwankungen bei bekannten Dosierpumpen entstehen durch die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens, der nur während einer Bewegungsrichtung fördert und in der anderen Bewegungsrichtung nur ansaugt. Hinzu kommt der Umschalthub der verwendeten Ventile, der für eine zusätzliche Schwankung des Förderstromes sorgt. Solche Dosierpumpen sind aus den Druckschriften DE 43 28 621 C2 , DE 23 15 842 A und DE 102 27 659 B4 bekannt. Die Schwankungen treten besonders bei niedrigen Temperaturen auf und wirken sich störend auf den Brennvorgang in der Brennstofffeuerung aus. Weitere Nachteile dieser Dosierpumpen sind das große Bauvolumen, die hohe Teileanzahl und die aufwändige Montage.The flow fluctuations in known metering pumps caused by the reciprocating movement of the piston, which promotes only during one direction of movement and only sucks in the other direction of movement. In addition, there is the switching stroke of the valves used, which ensures an additional fluctuation of the flow. Such metering pumps are from the publications DE 43 28 621 C2 . DE 23 15 842 A and DE 102 27 659 B4 known. The fluctuations occur especially at low temperatures and have a disturbing effect on the firing process in the fuel firing. Other disadvantages of these metering pumps are the large volume, the high number of parts and the complex assembly.

Die Dosierpumpe aus der Druckschrift DE 102 27 659 B4 weist einen weiteren Nachteil auf. Der Druckspeicher in der Dosierpumpe bewirkt eine Glättung des Förderstromes. Der Druckspeicher muss aber zunächst befüllt werden und entleert sich nach dem Abschalten des Kolbenantriebs zwangsläufig, was zu einem undefinierten Verhalten der Heizung führt.The dosing pump from the publication DE 102 27 659 B4 has another disadvantage. The accumulator in the metering pump causes a smoothing of the flow. The accumulator must first be filled and emptied after switching off the piston drive inevitably, resulting in an undefined behavior of the heater.

Aus der Druckschrift DE 31 09 090 A1 und US 1 822 242 sind Pumpen bekannt, die mit einem Stufenkolben ausgestattet sind. Mit diesen Pumpen wird sowohl bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens, als auch bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens Flüssigkeit gefördert. Diese Pumpen weisen den Nachteil auf, dass sie ebenfalls aufwendig im Aufbau sind, d.h., sie sind unter anderem mit drei Ventilen ausgestattet.From the publication DE 31 09 090 A1 and US Pat. No. 1,822,242 Pumps are known which are equipped with a stepped piston. With these pumps, both during the forward movement of the piston, as well as during the backward movement of the piston fluid is promoted. These pumps have the disadvantage that they are also complex in construction, ie, they are equipped with, inter alia, three valves.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und preisgünstige Pumpe zu schaffen, die ohne Druckspeicher einen nahezu kontinuierlichen Förderstrom erzeugt und gegen die Umwelt zuverlässig abgedichtet ist.The invention has for its object to provide a simple and inexpensive pump that produces a virtually continuous flow without pressure accumulator and is reliably sealed against the environment.

Erreicht wird dieses durch die Lehren des Patentanspruches 1 und der Unteransprüche.This is achieved by the teachings of claim 1 and the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist eine elektromagnetisch betreibbare Dosierpumpe mit einem beweglichen Kolben vorgesehen, der gleichzeitig teilweise Anker eines Elektromagneten ist, dessen ringförmig um den Anker liegende Wicklung im stromdurchflossenen Zustand ein Magnetfeld erzeugt, das eine Kraft auf den Anker bzw. Kolben ausübt, die diesen gegen die Kraft einer Feder bewegt, welche im stromlosen Zustand den Kolben bzw. Anker wieder in seinen Ausgangszustand zurückbewegt, in dem er die Ausströmöffnung der Dosierpumpe verschließt, wobei der Kolben über eine Einströmöffnung im Gehäuse das zu fördernde Medium ansaugt, das auf der Druckseite der Dosierpumpe durch eine Ausströmöffnung im Gehäuse gedrückt wird, wobei der Kolben ein Stufenkolben ist, dessen saugseitiges Hubvolumen vorzugsweise doppelt so groß ist wie dessen druckseitiges Hubvolumen, wobei der Kolben mit mindestens einem vorgespannten Ventil ausgerüstet ist, das sich bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens öffnet, wodurch das im Ansaugraum befindliche Volumen durch den Stufenkolben den druckseitigen Hubraum füllt und den Rest in die Ausströmöffnung drückt, während bei der Rückwärtsbewegung das Ventil im Stufenkolben schließt, wodurch der druckseitige Stufenkolbenteil das druckseitige Hubvolumen in die Ausströmöffnung drückt und gleichzeitig der saugseitige Stufenkolbenteil das saugseitige Hubvolumen durch ein sich öffnendes saugseitiges Ventil ansaugt, so dass sowohl bei der Vorwärtsbewegung des Stufenkolbens bzw. Ankers als auch bei der Rückwärtsbewegung des Stufenkolbens bzw. Ankers bevorzugt das gleiche Volumen gefördert wird, und wobei die Ventile unterschiedliche Eigenfrequenzen aufweisen.According to the invention, an electromagnetically operable metering pump is provided with a movable piston, which is at the same time partially armature of an electromagnet, whose annular winding around the armature generates a magnetic field in the current-carrying state, which exerts a force on the armature or piston, the latter against the force a spring moves, which moves the piston or armature back to its initial state in the de-energized state, in which it closes the outflow opening of the metering pump, wherein the piston sucks the medium to be delivered via an inlet opening in the housing, on the pressure side of the metering pump by a Outflow opening is pressed in the housing, wherein the piston is a stepped piston, the suction-side displacement is preferably twice as large as the pressure-side displacement, the piston is equipped with at least one preloaded valve which opens during the forward movement of the piston, which ch the volume located in the suction through the stepped piston fills the pressure-side displacement and pushes the rest in the outflow, while in the backward movement closes the valve in the stepped piston, whereby the pressure side stage piston part pushes the pressure-side displacement in the outflow and at the same time the suction-side step piston part the suction-side displacement sucked by an opening on the suction side valve, so that both in the forward movement of the stepped piston or armature and in the backward movement of the stepped piston or armature preferably the same volume is promoted, and wherein the valves have different natural frequencies.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die verwendeten Ventile verschiedene Bauarten auf, wobei das saugseitige Ventil ein Plattenventil ist, welches keine mechanische Vorspannung besitzt, wodurch sich das Ventil bei geringsten Druckdifferenzen öffnet bzw. schließt und dass wegen des im Stufenkolben befindlichen vorgespannten Ventils die Druckdifferenz zum Öffnen des Ventils im Kolben höher ist, als die am saugseitigen Ventil, wodurch sich bei der Bewegung des Kolbens zur Ansaugöffnung hin ein Mindestdruck im Ansaugraum einstellt, welcher zwangsweise das saugseitige Ventil schließt, und die Vorspannung des Ventils bei der Bewegung des Kolbens zur Drucköffnung hin eine vollkommene Abdichtung des Ansaugraums beim Ansaugen bewirkt, wodurch sich ein für das Ansaugen des Fördermediums und des Öffnens des saugseitigen Ventils erforderlicher Unterdruck einstellt. Das saugseitige Plattenventil besitzt ein geringes Totvolumen, wodurch das Verhältnis von Schad- zu Arbeitsraum saugseitig minimiert wird, wodurch bereits bei minimalen Hubwegen des Stufenkolbens ein Ansaugen erreicht wird und so bereits bei geringen Hüben des Stufenkolbens eine Förderung ermöglicht wird, woraus Förderfrequenzen resultieren, die wegen der unterschiedlichen Eigenfrequenzen der Ventile auch nicht zu einer dynamischen Kopplung über die Flüssigkeitssäule führt.In a preferred embodiment, the valves used have different designs, wherein the suction-side valve is a plate valve, which has no mechanical bias, whereby the valve opens or closes at minimum pressure differences and that because of the prestressed valve located in the stepped piston, the pressure difference for opening the valve in the piston is higher than that at the suction-side valve, whereby a minimum pressure in the suction chamber adjusts to the intake during the movement of the piston, which forcibly closes the suction-side valve, and the bias of the valve during the movement of the piston to the pressure opening out causes perfect sealing of the suction chamber during suction, thereby adjusting a required for the suction of the pumped medium and the opening of the suction-side valve vacuum. The suction-side plate valve has a low dead volume, whereby the ratio of Schad- to working space is minimized suction side, whereby even at minimum strokes of the stepped piston suction is achieved and thus even at low strokes of the stepped piston promotion is possible, resulting in conveyor frequencies, due to the different natural frequencies of the valves also does not lead to a dynamic coupling via the liquid column.

Die Strömungsvorgänge werden zwangsweise über die Ventile gesteuert. Verhalten sich die Hubvolumen bzw. Querschnittsflächen der Kolben von Saug- und Druckseite wie 2:1, so ist der Förderstrom im Mittel bei beiden Bewegungsrichtungen gleich. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Plattenventils ohne Vorspannung als saugseitiges Ventil werden die zusätzlich durch die Ventile erzeugten Förderstromschwankungen minimiert. Das Plattenventil weist in einer Ausführungsform Klappen mit mindestens einem elastischen Gelenk auf und ist bevorzugt in Membranbauweise als Parallelhubventil mit mindestens einem elastischen Gelenk ausgeführt.The flow processes are forcibly controlled via the valves. Behave the stroke volume or cross-sectional areas of the piston suction and pressure side as 2: 1, the flow rate is the same in both directions of movement on average. The inventive use of a plate valve without bias as a suction-side valve additionally generated by the valves flow fluctuations are minimized. In one embodiment, the plate valve has flaps with at least one elastic joint and is preferably designed in membrane construction as a parallel-stroke valve with at least one elastic joint.

Diese Art von Ventilen besitzt im Vergleich zu den gängigen, z.B. mit federbelasteten Kugeln, ein minimal wirksames Totvolumen. Zusätzlich sind die bewegten Massen des Kolbens und der Ventile minimiert, was zu einer höheren Förderfrequenz im Vergleich zu den bekannten Dosierpumpen führt. Dieses bewirkt bei gleichem Förderstrom eine kleinere Baugröße. Die Pumpe lässt sich mit weniger Bauteilen druckdicht aufbauen.This type of valve has a minimal effective dead volume compared to the common, eg with spring-loaded balls. In addition, the moving masses of the piston and the valves are minimized, resulting in a higher delivery frequency compared to the known metering pumps. This causes the same Flow rate a smaller size. The pump can be pressure-tight with fewer components.

Es ist zweckmäßig, das Plattenventil in Membranbauweise aus einem Federblech herzustellen.It is expedient to produce the plate valve in membrane construction of a spring plate.

In einer zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, das saugseitige Ventil als Kugelventil auszuführen.In a second embodiment, it is provided to carry out the suction-side valve as a ball valve.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, das Ventil im Stufenkolben als Plattenventil auszuführen.In a further embodiment, it is provided to carry out the valve in the stepped piston as a plate valve.

Es kann auch zweckmäßig sein, vor der Ausströmöffnung ein weiteres Ventil vorzusehen, das als Plattenventil in Membranbauweise oder Kugelventil ausgeführt sein kann.It may also be expedient to provide a further valve in front of the outflow opening, which may be designed as a plate valve in membrane construction or ball valve.

Die Erfindung soll in einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:

Fig.1.
einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosierpumpe;
Fig. 2
eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Plattenventils.
The invention will be explained in an embodiment with reference to drawings. Show it:
Fig.1.
a longitudinal section through a preferred embodiment of the metering pump according to the invention;
Fig. 2
a plan view of an embodiment of the plate valve.

Die Figur 1 zeigt die Pumpe im unbestromten Zustand, d.h. der Kolben befindet sich in der Ruheposition. Eine Druckfeder 51 drückt einen Stufenkolben 52 in die Ruhelage und ein anliegender O-Ring 53 schließt die Pumpe druckseitig ab. Zum Schutz der Bauteile ist im Ansaugbereich ein Filtersieb 67 integriert.Figure 1 shows the pump in the de-energized state, i. the piston is in the rest position. A compression spring 51 presses a stepped piston 52 in the rest position and an abutting O-ring 53 terminates the pump on the pressure side. To protect the components, a filter 67 is integrated in the intake.

Für die Bewegung des Stufenkolbens 52 in Richtung einer Ansaugöffnung 70 hin wird eine Spule 54 bestromt. Es bildet sich ein Magnetfeld aus, welches über eine Kolbenführung 55, den Stufenkolben 52, den Luftspalt zwischen dem Stufenkolben 52 und einer Abdichtscheibe 56 und einem Joch 57 einen Magnetkreis bildet. Die Bauteile 52, 55, 56, 57 sind aus einem weichmagnetischen Material hergestellt. Nach dem Reluktanzprinzip bewegt sich der Stufenkolben 52 in Richtung Abdichtscheibe 56 und legt sich an diese an. Durch diese Bewegung verkleinert sich ein Ansaugraum 66, der nachfolgend als Arbeitsraum bezeichnet wird. Während dieser Bewegung ist ein Plattenventil 58 infolge der Druckbelastung saugseitig abgedichtet. Das angesaugte Fördermedium fließt während dieser Bewegung über ein im Stufenkolben 52 integriertes Kugelventil 59 über eine Querbohrung 71 in einen Druckraum 60. Bei dieser Bewegung in Richtung Ansaugöffnung füllt sich der Druckraum 60 und zusätzlich wird das überschüssige angesaugte Fördermedium in eine Ausströmöffnung 61 gefördert. Zur Erzeugung der anschließenden Bewegung in die Ruhelage des Stufenkolbens wird die Bestromung der Spule 54 unterbrochen. Die vorgespannte Druckfeder 51 drückt den Stufenkolben 52 zurück. Dabei öffnet sich das saugseitige druckgesteuerte Plattenventil 58 und der Stufenkolben saugt infolge der Volumenvergrößerung des Arbeitsraums 66 Fördermedium in den Arbeitsraum 66. Das Kugelventil 59 ist dabei zwangsweise geschlossen. Das im Druckraum 60 befindliche Fördermedium wird dabei gleichzeitig in die Ausströmöffnung 61 gefördert. Als Ergebnis wird sowohl beim Hin- und als auch beim Rückhub ein durch den Stufenkolben definiertes Volumen in die Ausströmöffnung 61 gefördert. Bei einem Flächenverhältnis von vorzugsweise 2:1 sind die geförderten Teilvolumina jeweils gleich groß. Die Pumpe benötigt trotz ihrer Doppelhubcharakteristik erfindungsgemäß nur zwei Ventile. Das Ansaugen erfolgt nur bei der Bewegung in Richtung Ausströmöffnung 61. Das angesaugte Volumen entspricht dem während des Hin- und Rückhubs geförderten Volumen. Dadurch wird erfindungsgemäß das Ansaugverhalten der Pumpe verbessert, da der konstruktiv bedingte anteilige Schadraum bezogen auf den Arbeitsraum 66 günstiger ausfällt.For the movement of the stepped piston 52 in the direction of an intake opening 70 towards a coil 54 is energized. It forms a magnetic field, which via a piston guide 55, the stepped piston 52, the air gap between the stepped piston 52 and a sealing disc 56 and a yoke 57 forms a magnetic circuit. The components 52, 55, 56, 57 are made of a soft magnetic material. According to the reluctance principle, the stepped piston 52 moves in the direction of the sealing disc 56 and abuts against it. As a result of this movement, an intake space 66, which is referred to below as a working space, is reduced. During this movement, a plate valve 58 is sealed on the suction side due to the pressure load. During this movement, the sucked-in conveying medium flows via a ball valve 59 integrated in the stepped piston 52 into a pressure chamber 60 via a transverse bore 71. In this movement in the direction of the suction opening, the pressure chamber 60 fills and in addition the excess sucked-in conveying medium is conveyed into an outflow opening 61. To generate the subsequent movement in the rest position of the stepped piston, the energization of the coil 54 is interrupted. The prestressed compression spring 51 pushes the stepped piston 52 back. In this case, the suction-side pressure-controlled plate valve 58 opens and the stepped piston sucks due to the increase in volume of the working chamber 66 fluid into the working space 66. The ball valve 59 is forcibly closed. The conveying medium located in the pressure chamber 60 is simultaneously conveyed into the outflow opening 61. As a result, a volume defined by the stepped piston is conveyed into the outflow opening 61 both during the outward and return strokes. With an area ratio of preferably 2: 1, the conveyed partial volumes are each the same size. The pump requires despite its Doppelhubcharakteristik according to the invention only two valves. The suction takes place only during the movement in the direction of the outflow opening 61. The sucked volume corresponds to the volume delivered during the outward and return stroke. As a result, the intake behavior of the pump is improved according to the invention, since the design-related proportionate dead space relative to the working space 66 is less expensive.

Das saugseitige Plattenventil 58 ist so ausgeführt, dass es keine Vorspannung besitzt. Dadurch öffnet dieses schon bei kleinsten Druckdifferenzen bei der Bewegung des Stufenkolbens 52 in Richtung der Drucköffnung, so dass der Ansaugvorgang unmittelbar mit der Kolbenbewegung beginnt. Während der Bewegung des Stufenkolbens 52 zur Saugseite hin wird das Plattenventil 58 durch den erzeugten Überdruck im Arbeitsraum 66 zwangsweise verschlossen.The suction-side plate valve 58 is designed so that it has no bias. As a result, this already opens at the smallest pressure differences in the movement of the stepped piston 52 in the direction of the pressure opening, so that the suction process begins immediately with the piston movement. During the movement of the stepped piston 52 to the suction side, the plate valve 58 is forcibly closed by the generated pressure in the working space 66.

Das vorzugsweise zu verwendende Kugelventil 59 im Stufenkolben 52 muss für ein gutes Ansaugverhalten der Pumpe bereits im drucklosen Zustand vorgespannt sein, um eine gute Abdichtung des Arbeitsraumes 66 beim Ansaugen zu gewährleisten. Zusätzlich wird durch die Vorspannung bei. der Bewegung des Stufenkolbens 52 zur Ansaugöffnung ein Grunddruckniveau im Arbeitsraum 66 eingestellt, welches für ein sicheres Schließen des Plattenventils 58 erforderlich ist. Konstruktiv bietet sich hierfür ein Kugelventil an, prinzipiell könnte aber auch ein Plattenventil gleicher Bauart wie das saugseitige Plattenventil 58 mit Vorspannung verwendet werden. Ausschlaggebend für die Funktion auch bei höheren Ansteuerfrequenzen ist, dass die beiden Ventile eine unterschiedliche Charakteristik in Hinblick auf die Eigenfrequenzen besitzen, damit eine dynamische Wechselwirkung zwischen den Ventilen über das Fördermedium ausgeschlossen ist und somit ein sicheres Abdichten und Öffnen der Ventile gewährleistet ist.The preferably to be used ball valve 59 in the stepped piston 52 must be biased for a good intake of the pump already in the pressureless state to ensure a good seal of the working chamber 66 during suction. In addition, by the bias at. the movement of the stepped piston 52 to the intake port set a basic pressure level in the working space 66, which is required for a safe closing of the plate valve 58. Constructively, this offers a ball valve, but in principle could also be a plate valve of the same type as the suction-side plate valve 58 are used with bias. Decisive for the function even at higher control frequencies is that the two valves have a different characteristic with regard to the natural frequencies, so that a dynamic interaction between the valves on the medium is excluded and thus a secure sealing and opening of the valves is guaranteed.

Ein zwischen dem Arbeitsraum 66 und dem Druckraum 60 liegender Leckölraum 62 trägt nicht zur Förderung bei. Durch die vorhandenen Undichtigkeiten des Stufenkolbens 52 in der Kolbenführung 55 fließt in diesen Raum Lecköl. Um die Funktion der Pumpe zu gewährleisten, muss dieser Raum drucklos gehalten werden, d.h., es muss eine fluidische Verbindung zur Ansaugseite hergestellt werden. Dazu dienen eine Bohrung 63 in der Kolbenführung 55, ein Spulendurchgang 65, Nuten jeweils im Joch 57, der Abdichtscheibe 56, dem Plattenventil 58 und einer Ventilauflagescheibe 64. Die Kabel der Spule 54 werden durch eine Bohrung 69 druckdicht nach außen geführt. Die Abdichtung der gesamten Pumpe übernimmt ein Gehäuse 68.A lying between the working space 66 and the pressure chamber 60 leakage oil space 62 does not contribute to the promotion. Due to the existing leaks of the stepped piston 52 in the piston guide 55, leakage oil flows into this space. In order to ensure the function of the pump, this space must be kept unpressurized, that is, it must be made a fluidic connection to the suction side. Serve a bore 63 in the piston guide 55, a bobbin passage 65, grooves in the yoke 57, the sealing disc 56, the plate valve 58 and a valve support plate 64. The cable of the coil 54 are pressure-tight out through a bore 69 to the outside. The sealing of the entire pump takes over a housing 68.

In der Figur 2 ist eine bevorzugte Variante des Plattenventils 58 in Membranbauweise dargestellt. Ein ebener Abdichtkörper bzw. eine Klappe 80 ist an vier elastischen Gelenken 81 aufgehängt, wodurch ein Parallelhub des Abdichtkörpers 80 ermöglicht wird.FIG. 2 shows a preferred variant of the plate valve 58 in membrane construction. A planar sealing body or a flap 80 is suspended on four elastic joints 81, whereby a parallel stroke of the sealing body 80 is made possible.

Claims (7)

Elektromagnetisch betreibbare Dosierpumpe mit einem beweglichen Kolben, der gleichzeitig teilweise Anker eines Elektromagneten ist, dessen ringförmig um den Anker liegende Wicklung im stromdurchflossenen Zustand ein Magnetfeld erzeugt, das eine Kraft auf den Anker bzw. Kolben ausübt, die diesen gegen die Kraft einer Feder bewegt, welche im stromlosen Zustand den Kolben bzw. Anker wieder in seinen Ausgangszustand zurückbewegt, in dem er die Ausströmöffnung der Dosierpumpe verschließt, wobei der Kolben über eine Einströmöffnung im Gehäuse das zu fördernde Medium ansaugt, das auf der Druckseite der Dosierpumpe durch eine Ausströmöffnung im Gehäuse gedrückt wird, wobei der Kolben ein Stufenkolben ist, dessen saugseitiges Hubvolumen vorzugsweise doppelt so groß ist wie dessen druckseitiges Hubvolumen, wobei der Kolben mit mindestens einem vorgespannten Ventil ausgerüstet ist, das sich bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens öffnet, wodurch das im Ansaugraum befindliche Volumen durch den Stufenkolben den druckseitigen Hubraum füllt und den Rest in die Ausströmöffnung drückt, während bei der Rückwärtsbewegung das Ventil im Stufenkolben schließt, wodurch der druckseitige Stufenkolbenteil das druckseitige Hubvolumen in die Ausströmöffnung drückt und gleichzeitig der saugseitige Stufenkolbenteil das saugseitige Hubvolumen durch ein sich öffnendes saugseitiges Ventil ansaugt, so dass sowohl bei der Vorwärtsbewegung des Stufenkolbens bzw. Ankers als auch bei der Rückwärtsbewegung des Stufenkolbens bzw. Ankers bevorzugt das gleiche Volumen gefördert wird, und wobei die Ventile (58, 59) unterschiedliche Eigenfrequenzen aufweisen.Electromagnetically operable dosing pump with a movable piston, which is at the same time partly an armature of an electromagnet whose ring around the armature winding in the current-carrying state generates a magnetic field which exerts a force on the armature or piston which moves it against the force of a spring, which, in the de-energized state, returns the piston or armature to its initial state, in which it closes the discharge opening of the metering pump, the piston sucking in the medium to be conveyed via an inflow opening in the housing, which presses on the pressure side of the metering pump through an outflow opening in the housing is, wherein the piston is a stepped piston whose suction-side stroke volume is preferably twice as large as the pressure-side stroke volume, wherein the piston is equipped with at least one biased valve which opens during the forward movement of the piston, whereby the space located in the suction volume en through the stepped piston fills the pressure-side displacement and pushes the rest in the discharge, while the backward movement closes the valve in the stepped piston, whereby the pressure-side stage piston part pushes the pressure-side displacement in the outflow and at the same time the suction-side step piston part the suction-side displacement through an opening on the suction side Suction valve, so that both in the forward movement of the stepped piston or armature and in the backward movement of the stepped piston or armature preferably the same volume is promoted, and wherein the valves (58, 59) have different natural frequencies. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Ventile (58, 59) verschiedener Bauart sind, wobei das saugseitige Ventil (58) ein Plattenventil ist, welches keine mechanische Vorspannung besitzt, wodurch sich das Ventil (58) bei geringsten Druckdifferenzen öffnet bzw. schließt und dass wegen des im Stufenkolben (52) befindlichen vorgespannten Ventils (59) die Druckdifferenz zum Öffnen des Ventils (59) höher ist, als die am saugseitigen Ventil (58), wodurch sich bei der Bewegung des Kolbens zur Ansaugöffnung hin ein Mindestdruck im Arbeitsraum (66) einstellt, welcher zwangsweise das saugseitige Ventil (58) schließt, und die Vorspannung des Ventils (59) bei der Bewegung des Kolbens zur Drucköffnung hin eine vollkommene Abdichtung des Arbeitsraums (66) beim Ansaugen bewirkt.Metering pump according to Claim 1, characterized in that the valves (58, 59) used are of different types, the suction-side valve (58) being a plate valve which has no mechanical bias, whereby the valve (58) opens or closes at the slightest pressure differences and that the pressure difference for opening the valve (59) is higher than that at the suction-side valve (58) because of the prestressed valve (59) in the stepped piston (52), whereby a minimum pressure in the working chamber (66), which forcibly closes the suction-side valve (58), and the bias of the valve (59) during the movement of the piston to the pressure opening, a perfect sealing of the working space during the movement of the piston to the intake port (66) effected during suction. Dosierpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenventil (58) Klappen mit mindestens einem elastischen Gelenk (81) aufweist.Dosing pump according to claim 2, characterized in that the plate valve (58) has flaps with at least one elastic joint (81). Dosierpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenventil (58) in Membranbauweise als Parallelhubventil mit mindestens einem elastischen Gelenk (81) ausgeführt ist.Dosing pump according to claim 3, characterized in that the plate valve (58) is designed in membrane construction as Parallelhubventil with at least one elastic joint (81). Dosierpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenventil (58) in Membranbauweise aus einem Federblech hergestellt ist.Dosing pump according to claim 3 or 4, characterized in that the plate valve (58) is made in membrane construction of a spring plate. Dosierungspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das saugseitige Ventil (58) als Kugelventil ausgeführt ist.Dosing pump according to claim 1, characterized in that the suction-side valve (58) is designed as a ball valve. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil im Stufenkolben (52) als Plattenventil ausgeführt ist.Metering pump according to claim 1, characterized in that the valve in the stepped piston (52) is designed as a plate valve.
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