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Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe zum Fördern oder zum Dosieren von Flüssigkeit entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
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Hubkolbenpumpen mit elektromagnetischem Antrieb sind bekannt, zum Beispiel aus der Druckschrift
DE 4328621 A1 .
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Für die verschiedenen Anwendungen in den Bereichen Fahrzeugheizsysteme, Kraftstoffnacheinspritzung und Reaktionsmitteleinspritzung werden unterschiedliche Leitungsanschlüsse benötigt. Bei ausreichend großer Stückzahl in einem Anwendungsfall ist es wirtschaftlich vertretbar, für die Herstellung und Prüfung für den Anwendungsfall spezifische Vorrichtungen und einen spezifischen Prüfstand zur Endkontrolle einzurichten.
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Wenn aber die Stückzahlen in mehreren Anwendungsfällen mit unterschiedlichen Leitungsanschlüssen keine spezifischen Vorrichtungen und Prüfstände rechtfertigen, ist es erforderlich, mehrere Anwendungsfälle für einen Satz Vorrichtungen und für einen Prüfstand zusammenzufassen. Das macht es dann erforderlich, einlassseitige und auslassseitige Anschlussbauteile vorzusehen, die nach der Funktionskontrolle der Hubkolbenpumpe in entsprechende Aufnahmebohrungen in betreffende Gehäusebauteile eingedrückt und an den Hubkolbenpumpen befestigt werden.
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Da diese Prozessschritte nach der Funktionskontrolle erfolgen, dürfen dabei keinesfalls Partikel von den Bauteilen abplatzen, diese Partikel würden die Hubkolbenpumpen kontaminieren und gegebenenfalls eintretende Folgen dieser Kontamination würden vor der Auslieferung nicht mehr entdeckt.
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Die Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, das Eindrücken und Befestigen der Anschlussbauteile nach der Funktionskontrolle der Hubkolbenpumpe ohne Freisetzung von Partikeln zu ermöglichen. Außerdem soll eine kostengünstige Montage der Hubkolbenpumpe ermöglicht werden.
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Die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs ermöglichen die Lösung der Aufgabe. Die weiteren Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe ist so gestaltet, dass anwendungsspezifisch unterschiedliche Anschlussbauteile zur Anwendung kommen können. Damit lassen sich kundenseitig die in den unterschiedlichen Anwendungen erforderlichen Leitungen mit ihren unterschiedlichen Kupplungen anschließen.
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Diese Anschlussbauteile werden nach der Funktionskontrolle der Hubkolbenpumpen in Aufnahmebohrungen von Gehäusebauteilen eingedrückt und befestigt. Damit ist es möglich, die Basis-Hubkolbenpumpen ohne die Anschlussbauteile gemeinsam in mehreren Montageprozessen unter Verwendung derselben Vorrichtungen zusammenzubauen und auch auf demselben Prüfstand einer Funktionskontrolle zu unterziehen.
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Das Eindrücken und Befestigen der Anschlussbauteile geschieht nach der Funktionskontrolle, daher ist es erforderlich, diese nachgeschalteten Prozesse sehr sicher bezüglich der Entstehung von Verschmutzungspartikeln auszuführen.
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Die Hauptursache für die Freisetzung von verschmutzenden Partikeln bei Eindrück- und Befestigungsprozessen ist das Abplatzen von Partikeln aus einer korrosionsschützenden Beschichtung, wie zum Beispiel einer Verzinkung. Daher muss in diesem Fall die Gefahr eines solchen Abplatzens unbedingt vermieden werden. Auch Schweißprozesse oder Verschraubungsprozesse können Partikel freisetzen. Wenn geschweißt oder verschraubt werden soll, müssen geeignete Vorkehrungen getroffen werden, dass mindestens keine Partikel in das Innere der Hubkolbenpumpe eindringen können.
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Eine mögliche Lösung der Teilaufgabe ist es, Beschichtungen zu vermeiden und die betroffenen Gehäusebauteile aus rostfreien Werkstoffen zu erstellen. Dazu gibt es dann nochmals zwei Alternativen, nämlich erstens jeweils das ganze einstückig ausgeführte Gehäusebauteil inklusive des magnetisch leitfähigen Bereichs innerhalb der Hubkolbenpumpe aus einem magnetisch leitfähigen rostfreien Werkstoff auszuführen, oder zweitens das Gehäusebauteil aufzuteilen, nämlich in einen äußeren, nicht magnetisch leitfähigen aber rostfrei ausgeführten Teil und in einen inneren magnetisch leitfähigen, aber nicht rostfrei ausgeführten Teil. Zwischen dem inneren und dem äußeren Teil ist dann eine Verbindung und Befestigung herzustellen, aber das erfolgt dann vor der Endkontrolle.
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Eine andere Lösung der Teilaufgabe besteht darin, bei der Befestigung der Anschlussbauteile auf jegliche plastische Umformung zu verzichten und auch die elastische Verformung der Bauteile auf ein Maß zu beschränken, das ein Abplatzen von Partikeln aus der Beschichtung vermeidet. Das setzt eine sehr präzise ausgelegte und mit engen Toleranzen versehene Passung zwischen den Anschlussbauteilen und den Gehäusebauteilen voraus. Dabei können die Dichtungen zwischen den Gehäusebauteilen und den Anschlussbauteilen zur Unterstützung der Befestigung herangezogen werden, indem zum Beispiel klebende weiche Dichtungen oder sich verkeilende harte metallische Dichtungen verwendet werden, soweit diese keine Kontamination mit Partikeln erzeugen.
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In jedem Fall stellen die geeignet positionierten Dichtungen sicher, dass während des Prozesses keine Partikel in das Innere der Pumpe eindringen können.
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Bei der Funktionskontrolle wird die Hubkolbenpumpe auf ihre Förderleistung, die innere Dichtheit in Förderrichtung bei Stillstand und die innere Dichtheit gegen die Förderrichtung bei Stillstand in einem Prüfstand geprüft.
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Nach dem Einpressen oder Einschrauben der Anschlussbauteile muss die Hubkolbenpumpe noch auf externe Leckage geprüft werden, dazu sind jeweils für die eingesetzten Anschlussbauteile spezifische Vorrichtungen erforderlich, um die Hubkolbenpumpe anzuschließen.
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Zur Vereinfachung des Zusammenbaus der erfindungsgemäßen Hubkolbenpumpe bilden die Bauteile Joch, erstes Gehäusebauteil, Kolben, Zylinder, Ventilsitz, Kugel, Feder, Kernflansch und zweites Gehäusebauteil eine vormontierbare Patrone, die in eine mit Kunststoff umspritzte Baugruppe gefügt ist, wobei die umspritzte Baugruppe aus der Spule, dem Eisenrückschluss und der Polplatte besteht.
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Diese Patronenbildung ist besonders dann vorteilhaft, wenn sich die Zahl der Montageschritte wegen der stofflichen Trennung zwischen dem Joch und dem anschlussseitigen Gehäusebauteil einerseits und zwischen dem Kernflansch und anderen anschlussseitigen Gehäusebauteil im Vergleich zu den einstückigen Ausführungen erhöht.
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Die möglichen vorteilhaften Verfahren zum Zusammenbau sind weiter unten ausführlich beschrieben.
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Erfindungsgemäße Hubkolbenpumpen finden in Heizungsanlagen von Kraftfahrzeugen zur Förderung und Dosierung von Brennstoff Anwendung, außerdem in mobilen Abgasreinigungsanlagen zur Dosierung von zusätzlichem Treibstoff oder zur Dosierung von flüssigen Reaktionsmitteln bei dem Betrieb von Katalysatoren zur Reduzierung von Stickstoffoxiden.
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Bilder:
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe im Schnitt
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Beispielhafte Ausführung
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Eine Hubkolbenpumpe (1) gemäß 1 mit einem Antrieb durch einen Elektromagneten (2), einem ersten Verdrängerraum (3), einem zweiten Verdrängerraum (4), einem Einlass (5) und einem Auslass (6) enthält ein Anschlussbauteil (7) für den Einlass (5) und/oder ein Anschlussbauteil (8) für den Auslass (6). Beide Anschlussbauteile sind steckbar mit Gehäusebauteilen (9) und (10) der Hubkolbenpumpe verbunden, wobei eine Befestigung der Anschlussbauteile durch elastisches und/oder plastisches Verformen der Gehäusebauteile (9) und (10) erfolgt und wobei die Gehäusebauteile (9) und (10) entweder nur elastisch verformt werden oder nicht beschichtet sind, damit bei der Verformung keine Partikel der Beschichtung abplatzen können. In einer ersten Ausführung sind die Gehäusebauteile (9) und (10) mit einem Joch (13) einerseits und mit einem Kernflansch (14) andererseits einstückig verbunden, wobei die beschichteten Gehäusebauteile mit den Anschlussbauteilen (7) und (8) durch Eindrücken ohne plastische Verformung verbunden sind, und wobei die Dichtungen (23) und (24) die Befestigung zwischen den Anschlussbauteilen und den Gehäusebauteilen unterstützen.
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In einer zweiten Ausführung sind die Gehäusebauteile (9) und (10) aus einem rostfreien Edelstahl hergestellt und nicht beschichtet und mit einem Joch (13) einerseits und mit einem Kernflansch (14) andererseits nicht einstückig verbunden, sondern gefügt und befestigt. Alternativ sind die Gehäusebauteile (9) und (10) einstückig mit dem Joch (13) beziehungsweise mit dem Kernflansch (14), wobei dann alle diese Bauteile aus rostfreiem Edelstahl hergestellt sind. Bei dieser Ausführung sind die Anschlussbauteile gefügt und durch Umformen der Gehäusebauteile befestigt.
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Vorzugsweise bilden die Bauteile Joch (13), Gehäusebauteil (9), Kolben (11), Zylinder (12), Ventilsitz (17), Kugel (18), Feder (20) Kernflansch (14) und Gehäusebauteil (10) eine vormontierbare Patrone (19), die in eine mit Kunststoff umspritzte Baugruppe (16) gefügt ist, wobei die Baugruppe (16) aus der Spule (15), dem Eisenrückschluss (21) und der Polplatte (22) besteht.
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Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Hubkolbenpumpe (1) besteht vorzugsweise aus den folgenden Schritten:
- • in einer Vormontage werden die Bauteile Joch (13), Gehäusebauteil (9), Kolben (11), Zylinder (12), Ventilsitz (17), Kugel (18), Feder (20) Kernflansch (14) und Gehäusebauteil (10) zu einer Patrone gefügt,
- • durch Spritzgießen werden die Spule (15), der Eisenrückschluss (21) und die Polplatte (22) durch Kunststoff zu einer Baugruppe (16) vereinigt, wobei ein Dorn den Eisenrückschluss und die Polplatte am Spritzwerkzeug ausrichtet,
- • die Patrone (19) wird noch ohne die Anschlussbauteile (7) und (8) in die durch Umspritzen hergestellte Baugruppe (16) gefügt,
- • die Hubkolbenpumpe wird auf ihre Förderleistung, die innere Dichtheit in Förderrichtung bei Stillstand und die innere Dichtheit gegen die Förderrichtung bei Stillstand in einem Prüfstand geprüft,
- • die Anschlussbauteile (7) und (8) werden entsprechend einer Auswahl aus einer Gruppe von Anschlussbauteilen gefügt. Diese Gruppe enthält gerade und gewinkelte Anschlussbauteile sowie Steck- und Schraubanschlüsse nach unterschiedlichen Normen
- • die Dichtheit der Hubkolbenpumpe nach außen wird in einer auf die gewählten Anschlussbauteile abgestimmten Vorrichtung geprüft.
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Ein alternatives Verfahren zur Herstellung der Hubkolbenpumpe (1) besteht aus den folgenden Schritten:
- • die Spule (15) wird nicht umspritzt, sondern durch Fügen mit allen anderen Bauteilen der Hubkolbenpumpe, allerdings ohne die Anschlussbauteile (7) und/oder (8), zu einer funktionsfähigen Einheit zusammengebaut,
- • die Hubkolbenpumpe wird auf ihre Förderleistung, die innere Dichtheit in Förderrichtung bei Stillstand und die innere Dichtheit gegen die Förderrichtung bei Stillstand in einem Prüfstand geprüft
- • die Anschlussbauteile (7) und/oder (8) werden entsprechend einer Auswahl aus einer Gruppe von Anschlussbauteilen gefügt. Diese Gruppe enthält gerade und gewinkelte Anschlussbauteile sowie Steck- und Schraubanschlüsse nach unterschiedlichen Normen.
- • die Dichtheit der Hubkolbenpumpe nach außen wird in einer auf die gewählten Anschlussbauteile abgestimmten Vorrichtung geprüft.
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Die beschriebene technische Lehre für den Aufbau der Hubkolbenpumpe und für die Verfahren zum Zusammenbau gilt sowohl für Hubkolbenpumpen mit zwei auswählbaren Anschlussbauteilen für den Einlass und den Auslass als auch für Hubkolbenpumpen mit nur einem auswählbaren Anschlussbauteil entweder für den Einlass oder den Auslass.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hubkolbenpumpe
- 2
- Elektromagnet
- 3
- Verdrängerraum (erster)
- 4
- Verdrängerraum (zweiter)
- 5
- Einlass
- 6
- Auslass
- 7
- Anschlussbauteil (einlassseitig)
- 8
- Anschlussbauteil (auslassseitig)
- 9
- Gehäusebauteil (einlassseitig)
- 10
- Gehäusebauteil (auslassseitig)
- 11
- Kolben
- 12
- Zylinder
- 13
- Joch
- 14
- Kernflansch
- 15
- Spule
- 16
- Baugruppe, die Spule enthaltend
- 17
- Ventilsitz
- 18
- Kugel
- 19
- Patrone
- 20
- Feder
- 21
- Eisenrückschluss
- 22
- Polplatte
- 23
- Dichtung
- 24
- Dichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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