DE19524259A1 - Elektromagnetische Pumpe - Google Patents
Elektromagnetische PumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Pumpe,
insbesondere Ölpumpe für Brennkraftmaschinen von handge
führten Arbeitsgeräten wie Motorkettensäge, Freischneider
oder dergleichen.
Brennkraftmaschinen von handgeführten Arbeitsgeräten sind
üblicherweise als Zweitaktmotoren ausgeführt. Für den Be
trieb von Zeitaktmotoren wird üblicherweise dem Kraft
stoff ein Anteil Öl beigemischt, wodurch eine Mischungs
schmierung erreicht ist. Außerdem ist zur Motorschmierung
eine Ölpumpe bekannt, die von einer Kurbelwelle angetrie
ben wird. Derartige Ölpumpen sind so dimensioniert, daß
stets eine sichere Schmiermittelmenge an den zu schmie
renden Teilen bzw. ein ausreichender Schmiermitteldruck
zur Verfügung steht.
Bei Brennkraftmaschinen mit getrennten Schmiersystemen,
bei denen Öl dem Verbrennungsgemisch zugeführt wird, ist
es erforderlich, die Ölmenge fein dosiert zuzugeben, da
sonst die strengen Abgasbestimmungen, denen derartige Ma
schinen unterliegen, nicht erreicht werden. Zur Förderung
kleiner Flüssigkeitsmengen und zur exakten Dosierung sind
aus anderen technischen Bereichen, bspw. der Labortech
nik, elektromagnetisch betriebene Pumpen bzw. Pumpen mit
Piezoelementen bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine elektromagnetische Pumpe für Brennkraftmaschinen von
handgeführten Arbeitsgeräten zu schaffen, mit der auf
einfache Weise eine genau dosierte Fluidmenge, insbeson
dere Öl, gefördert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine elektromagnetische Pumpe
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu se
hen, daß das Fördervolumen durch die Anzahl der Kolben
hübe pro Zeiteinheit äußerst genau bestimmbar und unab
hängig von betriebsbedingten Einflüssen der Brennkraftma
schine einstellbar ist.
Damit keine zusätzliche Energiequelle in dem Gehäuse des
Arbeitsgerätes untergebracht werden muß, ist es zweckmä
ßig, daß zur Erzeugung der elektrischen Energie für den
Betrieb der Pumpe ein umlaufendes Polrad und eine diesem
zugeordnete feststehende Spule vorgesehen ist. Zweckmäßi
gerweise handelt es sich dabei um das zur Erzeugung der
Zündenergie vorgesehene Polrad, das auf der Kurbelwelle
befestigt und von dieser antreibbar ist.
Da es in manchen Anwendungsfällen nicht sinnvoll ist,
kleine Fluidmengen kontinuierlich zuzuführen, da derar
tige Pumpvolumina nicht realisierbar sind oder auch weil
betriebsbedingt die Zugabe eines Schmiermittels in zeit
lichen Abständen erfolgen soll, ist es zweckmäßig, daß
die elektrische Steuerschaltung Mittel zur in Intervallen
erfolgenden Abgabe von Stromstößen aufweist. Auf diese
Weise wird auch die elektromagnetische Pumpe in Interval
len betrieben, so daß die dem Pumpvolumen entsprechende
Menge in zeitlich definierten Abständen abgegeben wird.
Die Mittel zur Erzeugung von Stromstößen umfassen vor
zugsweise einen Kondensator und einen Schalter zu dessen
Entladung über die Wicklung der elektromagnetischen
Pumpe.
Beispielsweise für die Zugabe von Öl in die Verbrennungs
luft des Motors sollte eine Dosierung des Schmiermittels
in Abhängigkeit der Motorzyklen erfolgen. Aus diesem
Grund ist es von Vorteil, daß die Steuerschaltung mit ei
nem Zähler zur Zählung der Motorumdrehungen versehen ist
und der Schalter ein mechanisch betätigter Kontakt ist,
der in Abhängigkeit der Motorumdrehungen betätigbar ist.
Dabei ist es außerdem zweckmäßig, daß der Schalter bezüg
lich der Schaltzyklen einstellbar ist, indem der Zähler
in Abhängigkeit der Motordrehzahl umprogrammierbar ist,
damit die Ölmenge auf den optimalen Bedarf eingestellt
werden kann. Alternativ dazu kann der Schalter auch als
Thyristor ausgeführt sein, der in Abhängigkeit der am
Kondensator liegenden Spannung gezündet wird. Hierzu ist
parallel zum Kondensator ein Spannungsteiler geschaltet,
an dem die Zündspannung für den Thyristor abgegriffen
wird. In bevorzugter Ausgestaltung dienen für die Aufla
dung des Kondensators die nicht für die Erzeugung des
Zündfunkens benötigten Halbwellen eines Zündmoduls der
Brennkraftmaschine. Da zur Erzeugung des Zündfunkens le
diglich die positive Halbwelle verwendet wird, sind die
negativen Halbwellen verfügbar und können auf diese Weise
genutzt werden.
Damit enge Strömungsquerschnitte und die damit einherge
hende Drosselwirkung bezüglich des zu fördernden Fluids
vermieden werden, sind das Einlaßventil und das Auslaß
ventil als federbelastete Ringsitzventile ausgebildet.
Der Kolben ist vorzugsweise einstückig mit dem Anker aus
geführt, an dessen stirnseitigem Ende er angeformt ist.
Der Kolben ist dichtend in einer zylindrischen Bohrung
des Spulengehäuses geführt. Aufgrund der Befestigung des
Kolbens an dem Anker übernimmt der Kolben die Führungs
funktion für den Anker, so daß dieser lediglich an dem
dem Kolben entfernt liegenden Ende eine weitere Führungs
fläche benötigt. Im stromlosen Zustand liegt der Anker
aufgrund der Einwirkung einer Druckfeder in der Endstel
lung, in welcher der Förderraum sein größtes Volumen hat.
Bei Anlegen einer Spannung an die Wicklung der elektroma
gnetischen Pumpe erfolgt eine Erregung des Kolbens, so
daß dieser in Förderrichtung gegen die Kraft der Rück
stellfeder bewegt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an
hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung
zeigt:
Fig. 1 das Gehäuse einer Motorkettensäge,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine elektromagnetische
Pumpe,
Fig. 3 das System der elektrisch miteinander verbundenen
Komponenten,
Fig. 4 das Diagramm des Spannungsverlaufs am Stopanschluß
eines Zündmoduls,
Fig. 5 eine Ausführungsvariante zu Fig. 3.
In Fig. 1 ist eine Motorkettensäge 1 dargestellt, die ein
Motorgehäuse 2, einen Handgriff 3, ein Griffrohr 4 sowie
einen Handschutz 5 umfaßt. Auf die Darstellung eines zur
Motorkettensäge 1 gehörenden Sägeschwerts wurde verzich
tet. Das Motorgehäuse 2 ist teilweise aufgebrochen darge
stellt, so daß eine Pumpe 6 sichtbar ist, an die eine
Saugleitung 7 sowie eine Förderleitung 8 angeschlossen
sind. Die Saugleitung 7 kann entfallen, sofern sich die
Pumpe 6 im Öltank befindet. Eine Steuerschaltung 9 steht
über Verbindungsleitungen 10 mit einer Spule 11 der Pumpe
6 in Verbindung, so daß bei stromdurchflossener Spule 11
ein Anker 12 mit einem daran befindlichen und vorzugs
weise einstückig mit diesem ausgeführten Kolben 13 bewegt
und ein Pumpendruck erzeugt wird. Die Saugleitung 7 ist
über ein Einlaßventil 14 mit der Pumpe verbunden und zwi
schen Pumpe und Förderleitung 8 befindet sich ein Auslaß
ventil 15.
Die Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine elektroma
gnetische Pumpe 6 in vergrößerter Darstellung. Die Spule
11 ist in einem Spulenträger 18 aufgenommen, in dessen
zentrischer Bohrung 17 der Anker 12 längsverschieblich
gehalten ist. An einem stirnseitigen Ende 19 des Ankers
12 ist der Kolben 13 angeformt, der dichtend in der Boh
rung 17 geführt ist und eine Pumpkammer 20 begrenzt. Am
anderen Ende weist der Anker 12 einen ebenfalls einstüc
kig mit diesem ausgeführten Ringbund 21 auf, der als wei
tere Führungsfläche des Ankers 12 in der Bohrung 17
dient. Der Anker 12 mit dem Kolben 13 und dem Ringbund 21
besteht somit aus einem einzigen Stück Stahl.
Der Spulenträger 18 mit der Spule 11 ist in einem Spulen
gehäuse 16 mittels eines Sicherungsringes 22 gehalten. An
dem pumpkammerseitigen Ende des Spulengehäuses 16 ist ei
ne Platte 23 vorgesehen, an der sich ein die Pumpkammer
20 ringförmig umgebender Vorsprung 24 des Spulenträgers
18 abstützt, der die Pumpkammer 20 abdichtet. Der Anker
12, das Spulengehäuse 16, der Sicherungsring 22 sowie die
Platte 23 bilden einen magnetischen Kreis, diese Teile
bestehen daher aus einem weichmagnetischen Material.
Mit dem Spulengehäuse 16 ist ein Ventilgehäuse 25 verbun
den, wobei ein ösenförmiger Abschnitt 26 des Ventilgehäu
ses 25 entlang der Mantelfläche des Spulengehäuses 16 er
streckt und mit einem radial nach innen gerichteten Wulst
27 in eine Nut 28 am Spulengehäuse 16 einrastet. In dem
Ventilgehäuse 25 befindet sich das Einlaßventil 14, das
einen von einer Feder 29 belasteten Ventilkörper 30 um
faßt, der einen ringförmigen Vorsprung 31 aufweist, wel
cher an einer Dichtfläche 32 liegt. In dem Ventilgehäuse
25 ist ein Sauganschluß 7′ vorgesehen, an den die Saug
leitung anschließbar ist.
Das Ventilgehäuse 25 beinhaltet außerdem das Auslaßventil
15, das einen von einer Feder 33 in Schließrichtung des
Ventils belasteten Ventilkörper 34 aufweist, dessen ring
förmiger Vorsprung 35 an einer Dichtfläche 36 liegt. Aus
gangsseitig des Auslaßventils 15 befindet sich ein Druck
anschluß 8′, an dem die Förderleitung anzuschließen ist.
Durch eine in der Platte 23 vorgesehene zentrische Öff
nung erstreckt sich eine Feder 37, die sich einerseits an
einem Absatz des Ventilgehäuses 25 abstützt und anderer
seits den Kolben 13 und den daran angeformten Anker 12
gegen einen Anschlag 38 am stirnseitigen Ende der Bohrung
17 belastet.
Die in Fig. 2 gezeigte Stellung des Kolbens 13 entspricht
dem stromlosen Zustand der Spule 11, das heißt, der Pum
praum 20 hat dabei sein maximales Volumen. Bei Strom
durchfluß in der Spule wird ein Magnetfeld erzeugt, durch
das der Anker 12 erregt und mit dem Kolben 13 gegen die
Kraft der Feder 37 verschoben wird. Dadurch wird das Vo
lumen des Pumpraums 20 in der Pumpe 6 verringert und die
darin befindliche Flüssigkeit verdrängt. Da das Einlaß
ventil 14 bei zunehmendem Druck im Pumpraum 20 geschlos
sen bleibt, aber der Ventilkörper 34 des Auslaßventils 15
gegen die Kraft der Feder 33 bewegt wird, hebt der Vor
sprung 35 von der Dichtfläche 36 ab, so daß die entspre
chende Flüssigkeitsmenge durch das geöffnete Auslaßventil
15 und den nachgeordneten Druckanschluß 8′ in die Förder
leitung gelangt.
Wird der Stromfluß in der Spule 11 unterbrochen, so ist
die Erregung des Ankers 12 beendet und der Kolben 13 wird
durch die Kraft der Feder 37 in seine Ruhelage zurückbe
wegt, wodurch das Volumen des Pumpraums 20 vergrößert
wird. Das Auslaßventil 15 befindet sich in der Schließ
stellung, und so hat der durch die Volumenvergrößerung in
der Pumpkammer 20 entstehende Unterdruck zur Folge, daß
der Ventilkörper 30 des Einlaßventils 14 gegen die Kraft
der Feder 29 bewegt wird, wodurch der Vorsprung 31 von
der Dichtfläche 32 abhebt und durch den Sauganschluß 7′
Flüssigkeit in die Pumpkammer 20 gesaugt wird.
In Fig. 3 ist die elektrische Steuerschaltung 9 gezeigt,
die gemeinsam mit einem - an sich bekannten - Zündmodul
in einem Gehäuse 48 aufgenommen ist. Selbstverständlich
können Steuerschaltung und Zündmodul in jeweils separaten
Gehäusen angeordnet sein, wobei der Eingang der Steuer
schaltung an dem Stoppanschluß des Zündmoduls angeschlos
sen ist. In dem in Fig. 3 beschriebenen Ausführungsbei
spiel ist an Eingangsklemmen 49 des Gehäuses 48 eine
feststehende Spule 42 angeschlossen, die einem von der
Brennkraftmaschine der Motorkettensäge antreibbaren Pol
rad 40, welches einen Permanentmagnet 41 aufweist, zuge
ordnet ist. Die durch die Rotation des Polrades 40 in der
Spule 42 induzierte Spannung wird dem in dem Gehäuse 48
enthaltenen Zündmodul und der Steuerschaltung 9 zuge
führt. An einem Ausgang 50′ des Gehäuses ist ein Kabel
für eine Zündkerze 43 angeschlossen. Das Anordnen der
Steuerschaltung in einem separaten Gehäuse hat den Vor
teil, daß der Zündmodul unverändert benutzt werden kann
unabhängig davon, ob eine elektrisch betriebene Ölpumpe
vorgesehen ist oder nicht.
Die elektrische Steuerschaltung 9 umfaßt einen Kondensa
tor 44, der mittels der in Fig. 4 gezeigten negativen
Halbwellen U₂ aufgeladen wird. Die positive Halbwelle U₁
dient zur Erzeugung des Zündfunkens, dessen Zeitpunkt t₁
mit einem Pfeil markiert ist. Da der Energiegehalt der
negativen Halbwellen relativ gering ist, wird eine be
stimmte Folge von Halbwellen benötigt, um ein entspre
chendes Potential im Kondensator zu schaffen. Der Konden
sator 44 ist über einen Schalter 45 mit Ausgangsklemmen
50′′ des Gehäuses 48 verbunden, an welchen über eine Ver
bindungsleitung 10 die Spule 11 der Pumpe 6 angeschlossen
ist. Der Schalter 45 ist mit einer Betätigungseinrichtung
46 gekoppelt, die eine Einrichtung 47 zur Zählung der
Kurbelwellenumdrehungen umfaßt. Somit wird in Abhängig
keit einer bestimmten Anzahl von Kurbelwellenumdrehungen
die Betätigungseinrichtung 46 aktiviert, die den Schalter
45 schließt und somit einen Stromstoß durch Entladen des
Kondensators 44 in der Spule 11 erzeugt. Durch diesen
Stromstoß wird der Pumpenhub ausgeführt.
Damit die Anzahl der Pumpenhübe und somit auch das För
dervolumen nicht unveränderbar an eine bestimmte Anzahl
von Kurbelwellenumdrehungen gekoppelt ist, sondern die
Intervalle zur Erzeugung des Stromstoßes auf die ge
wünschte Zahl von Kurbelwellenumdrehungen einstellbar
sind, ist der Zähler 47 entsprechend programmierbar
Durch weitere Ausgestaltung kann dieses Prinzip eine sehr
flexible Einstellung der Ölmenge bieten, wobei die Elek
tronik so ausgelegt sein kann, daß in bestimmten Dreh
zahlbereichen die Fördermenge erhöht, erniedrigt oder auf
null reduziert wird, indem der Umdrehungszähler dreh
zahlabhängig umprogrammiert wird. Bei Nenndrehzahl kann
beispielsweise nach jeweils 64 Umdrehungen ein Stromstoß
erzeugt und ein Pumpenhub ausgeführt werden.
Alternativ hierzu kann auch ein in Abhängigkeit der Kon
densatorspannung Uc gesteuerter Pumpenantrieb vorgesehen
sein, wie dies am Ausführungsbeispiel der Fig. 5 gezeigt
ist. Dabei ist parallel zum Kondensator 44 ein aus Wider
ständen 51 und 52 gebildeter Spannungsteiler vorgesehen.
In die Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator 44 und
einer der Ausgangsklemmen 50′′ ist ein Thyristor 53 ge
schaltet, dessen Gateanschluß mit dem Spannungsteiler
verbunden ist. Bei Erreichen einer vorgegebenen Kondensa
torspannung Uc liegt am Spannungsteiler eine für die Zün
dung des Thyristors 53 ausreichende Spannung an, so daß
dieser eine schlagartige Entladung des Kondensators 44
und somit einen Pumpenhub ermöglicht.
Claims (13)
1. Elektromagnetische Pumpe, insbesondere Ölpumpe, für
Brennkraftmaschinen von handgeführten Arbeitsgerä
ten wie Motorkettensäge, Freischneider oder der
gleichen mit folgenden Merkmalen:
- - einer in einem Pumpengehäuse angeordneten Spule (11),
- - einem elektromagnetisch betätigbaren, in einer Pumpkammer (20) längsverschieblichen Kolben (13),
- - je einem der Pumpkammer (20) zugeordneten Einlaß- Ventil (14) und Auslaßventil (15),
- - einer elektronischen Steuerschaltung und
- - einer elektrischen Verbindungsleitung (10) zwi schen der Spule (11) in der Pumpe (6) und der Steuerschaltung (9).
2. Pumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der elek
trischen Energie für den Betrieb der Pumpe (6) ein
umlaufendes Polrad (40) und eine diesem zugeordnete
feststehende Spule (42) vorgesehen sind.
3. Pumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuer
schaltung (9) Mittel zur in Intervallen erfolgenden
Abgabe von Stromstößen aufweist.
4. Pumpe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel einen Kon
densator (44) und einen Schalter (45, 53) zur Ent
ladung des Kondensators (44) umfassen.
5. Pumpe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (44)
zur Aufladung an die dem Polrad (40) zugeordnete
Spule (42) angeschlossen ist.
6. Polrad nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (9)
mit einem Zähler (47) zur Zählung der Kurbelwellen
umdrehungen (n) versehen ist und der Schalter (45)
ein mechanisch betätigter Kontakt ist, der in Ab
hängigkeit der Motordrehzahl betätigbar ist.
7. Pumpe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (45) be
züglich der Schaltzyklen einstellbar ist, indem der
Zähler (47) in Abhängigkeit der Motordrehzahl um
programmierbar ist.
8. Pumpe nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (53) ein
Thyristor ist, der in Abhängigkeit der am Kondensa
tor (44) liegenden Spannung (Uc) gezündet wird.
9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß parallel zum Kondensator (44) ein aus Wider
ständen (51, 52) gebildeter Spannungsteiler ge
schaltet ist, an dem die Zündspannung für den Thy
ristor (53) abgegriffen wird.
10. Pumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß für die Aufladung des
Kondensators (44) die nicht zur Erzeugung des Zünd
funkens benötigten Halbwellen (U₂) eines Zündmoduls
der Brennkraftmaschine dienen.
11. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (14)
und das Auslaßventil (15) als federbelastete
Ringsitzventile ausgebildet sind.
12. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13) an ei
nem stirnseitigen Ende (19) eines Ankers (12) ange
formt und dichtend in einer zylindrisches Bohrung
(17) eines Spulenträgers (18) geführt ist.
13. Pumpe nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13) in För
derrichtung durch die Erregung des Ankers (12) und
in Saugrichtung von einer Druckfeder (37) beauf
schlagt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995124259 DE19524259B4 (de) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | Elektromagnetische Pumpe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995124259 DE19524259B4 (de) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | Elektromagnetische Pumpe |
Publications (2)
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DE19524259A1 true DE19524259A1 (de) | 1997-01-09 |
DE19524259B4 DE19524259B4 (de) | 2004-09-30 |
Family
ID=7765931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1995124259 Expired - Lifetime DE19524259B4 (de) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | Elektromagnetische Pumpe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19524259B4 (de) |
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Publication number | Publication date |
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