DE3035780C2 - Elektromagnetische Pumpe mit integriertem elektromagnetischem Ventil - Google Patents

Description

wähnten Art einen verbesserten Wirkungsgrad und eine größere betriebliche Zuverlässigkeit zu erzielen sowie gleichzeitig eine weitgehend geräusch- und erschütterungsfreie Arbeitsweise zu erreichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der elektromagnetischen Pumpe nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Pumpe mit integriertem elektromagnetischem Ventil sind in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik nach der JA-GebrMS 54-1 59 314 getrennte Spulen zum Betätigen der Pumpe und des Ventils vorhanden, wobei beide Spulen koaxial in unmittelbarer Kachbarschaft zueinander angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist zwischen den beiden Spulen ein unmagnetischer Abschnitt vorgesehen, um den Magnetkreis für die eine Spule von dem Magnetkreis für dip andere Spule zu trennen und im Ergebnis eine gegenseitige Störung beider Magnetkreise zv vermeiden. Damit lassen sich im Vergleich zu Pumpen mit einer gemeinsamen Spule für Pumpe und Ventil die Magnetkreise für die Komponenten Pumpe und Ventil gelrennt voneinander bedarfsgerecht und damit optimal auslegen, so daß die dort vorhandenen Unzulänglichkeiten in Form von Ratter- und Brummgeräuschen vollständig beseitigt und eine praktisch geräusch- und erschütterungsfreie Arbeitsweise erzielt werden kann. Im Vergleich zu Pumpen mit zwei getrennten Erregerspulen für Pumpe und Ventil führt die Vermeidung einer gegenseitigen Störung oder Interferenz der beiden Magnetkreise zu einem höheren betrieblichen Wirkungsgrad und einer größeren Zuverlässigekit sowohl seitens der Pumpe als auch des Ventils.

In bevorzugter Weise können die beiden Spulen elektrisch in Serie geschaltet sein und die gleiche Wickelrichtung besitzen. Ferner kann für beide Spulen das gleiche Drahtkaliber verwendet werden, wodurch sich baulich eine optimale geringe Baugröße und herstellungstechnisch ein besonders geringer Aufwand nach Arbeit und Kosten erzielen läßt.

Die Trennung der beiden Magnelkreise läßt sich auf verschiedene Weise durchführen. Zum einen kann zwischen den Spulen eine Platte aus unmagnetischem Metall oder Kunstharz angebracht werden; zum anderen kann auch nur ein Luftspalt in axialer Richtung zwischen den Spulen vorgesehen werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, bei einem auf der Längsachse der beiden Spuleu verlaufenden Abschnitt des Magnetkreises, welcher dem Trennabschnitt entspricht, eine verringerte Querschnittsfläche vorzusehen, beispielsweise durch Ausbildung einer Nut am Außenumfang des oberen Magnetpols.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Pumpe mit integriertem elektromagnetischem Ventil;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Schnittlinie 11-11 in F i g. 1;

F i g. 3 ein elektrisches Schallbild für die Zusammenschaltung der beiden Erregerspulen der in F i g. 1 dargestellten elektromagnetischen Pumpe;

H g. 4 ein elektrisches Schaltbild einer Vergleichsschaltung /ur Ermittlung der Unterschiede zu ischen bekiinnten elektromagnetischen Pumpen und der elektromagnetischen Pumpe nach F i g. 1;

Fig. 5(a) und Fig. 5(b) scwomatische Ansichten der mit der Vergleichsschaltung nach F i g. 4 geprüften Pumpen nach dem Stand der Technik und nach Fig. 1, und

F i g. 6(a) bis F i g. 6(e) Zeitdiagramme verschiedener Spannungsverläufe an einzelnen Punkten der in F i g. 4 dargestellten Schaltung, und zwar getrennt für die einzelnen, dem Vergleich unterzogenen Pumpen.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe besitzt ein Plungergehäuse 1 aus unmagnetischeni Material, das ein oberes Teil mit einem ringförmigen Magnetpol 2 und ein unteres Teil mit einem ringförmigen Magnetpol 3 aufweist Die dargestellte Pumpe umfaßt ferner eine Spule 5 zum Betätigen des am oberen Teil des Plungergehäuses 1 befindlichen Ventils sowie eine weitere Spule 4 zur Betätigung der eigentlichen elektromagnetischen Pumpe, die am unteren Teil des Plungergehäuses langebracht ist. Die beiden Erregerspulen 4 und 5 sind koaxial zueinander in unmittelbarer gegenseitiger Nachbarschaft angeordnet.

In bevorzugter und dargestellter Weise sind die beiden Spulen 4 und 5 elektrisch in Serie geschaltet und besitzen die gleiche Wickelrichtung. Anstelle einer Serienschaltung kann selbstverständlich bei Bedarf auch eine Parallelschaltung der Spulen 4 und 5 vorgesehen werden. Die Serienschaltung der Spulen 4 und 5 hat den Vorteil, daß die Summenimpedanz der beiden Spulen (gemessen zwischen gegenüberliegenden Spulenenden) größer ist als bei der Parallelschaltung, so daß zur Vermeidung eines Temperaturanstiegs die Windungszahl nicht vergrößert zu werden braucht und ferner die zur Pumpenbetätigung erforderliche Ampere-Windung mitgenutzt werden kann. Insgesamt stellt sich daher eine Serienschaltung der Erregerspulen 4 und 5 als wirtschaftlicher dar. Schließlich kann für beide Spulen 4 und 5 das gleiche Drahtkaliber verwendet werden, wodurch die Spulenherstellung vereinfacht und die Herstellungskosten verringert werden. Selbstverständlich kann im Bedarfsfalle für die Spulen ein unterschiedlicher Drahtdurchmesser vorgesehen werden.

Wenn zum Antrieb der elektromagnetischen Pumpe elektrische Impulse verwendet werden, die durch HaIbwellengleichrichtung eines Wechselstroms erzeugt werden, läßt sich hei Verwendung der in F i g. 3 dargestellten Schaltung ein ausgezeichnetes Betriebsverhalten erzielen. Die Schaltung nach Fig. 3 umfaßt eine Diode SR zur Halbwellengleichrichtung einer Wechselspannung, wobei die Diode SR derart mit einer Wechselspannungsquelle verbunden ist, daß sie einen Strom von der Wechselspannungsquelle zu der Erregerspule 5 des elektromagnetischen Ventils leitet. Des weiteren enthält die Schaltung nach F i g. 3 eine zweite Diode D mit der in F i g. 3 eingezeichneten Polarität, welche mit der Erregerspule 5 des elektromagnetischen Ventils in Serie geschaltet ist. Die zweite Diode D, die als sogenannte Schwungraddiode arbeitet, erzeugt eine Gegen-EMK für die Spule 5 während der einen Hälfte der Wechselspannungsperiode, in der der Strom unterbrochen ist. Dadurch läßt sich ein Abbau der EMK des bei Stromfluß in die Spule 5 in einem Eisenkern erzeugten Magnetflusses mit geringerer Geschwindigkeit erreichen, als dies ansonsten möglich ist, wenn bei einer Stromunterbrechung die EMK schlagartig oder mit großer Geschwindigkeit abgebaut wird. Aufgrund dieses Umstan-

M des kann ein elektromagnetisches bewegliches Teil schnell angezogen und mit der anziehenden Fläche in Kontakt gehalten werden.
Die elektromagnetische Pumpe umfaßt weiterhin ei-

nen elektromagnetischen Plunger 6, der in dem Plungergehäuse 1 eine reversierende Gleitbewegung ausführen kann. Des weiteren weist die Pumpe einen Ablaßplunger 9 auf, der in einem an dem Grundkörper 7 angeschraubten Zylinder 8 eine reversierende Gleitbewegung ausführen kann. Der Ablaßplunger 9 ist über einen Stößel unterhalb des elektromagnetischen Plungers 6 angebracht. Zwischen der Unterseite eines Hohlraums im elektromagnetischen Plunger 6 und der Schulter eines oberen Abschnitts des oberen geschlossenen Magnetkreises 2 ist eine Hilfsfeder 10 angebracht, während zwischen dem Ablaßplunger 9 und einem Federsitz 11 des Grundkörpers 7 eine Rückstellfeder i2 angebracht ist. Damit befinden sich der elektromagnetische Plunger 6 und der Ablaßplunger 9 innerhalb des Plungergehäuses 1 durch die Vorspannkräftc der Federn 10 und 12 im stationären Gleichgewicht.

Am oberen Ende des oberen ringförmigen Magnetpols 2 ist ein Ablaßkupplungsstück 14 angeschraubt, das durch eine axiale Bohrung 13 gebildet wird und eine magnetische Unterlegscheibe 15 mit der Oberseite eines äußeren Gehäuses 16 verspannt. Zwischen dem oberen ringförmigen Magnetpol 2 und dem Ablaßkupplungsstück 14 bzw. zwischen dem unteren ringförmigen Magnetpol 3 und dem Grundkörper 7 sind jeweils Dichtringe 17 bzw. 18 angebracht, um das Pumpeninnere luftdicht zu verschließen.

Das Ablaßkupplungsstück 14 ist mit einer Vertiefung 14;/ versehen, die ein elektromagnetisches bewegliches Teil enthält, welches ein Ventil 19 trägt. Das elektromagnetische bewegliche Teil 20, das unter der Vorspannung einer zwischen dem Kupplungsstück 14 und der Oberseite des oberen ringförmigen Magnetpols 2 angebrachten Feder steht, wird mit dem Ventilsitz 22 des Ventils 19 in Druckkontakt gebracht, um das Ventil während des Pumpenbetriebs zu schließen. In dieser Stellung entsteht zwischen dem elektromagnetischen beweglichen Teil 20 und einer anziehenden Seite 23 des oberen ringförmigen Magnetpols 2 ein Spalt, der als Magnetpol zur Anziehung des elektromagnetischen beweglichen Teils 20 dient.

Der vorstehend beschriebene Aufbau entspricht dem Ausbau einer bekannten elektromagnetischen Pumpe vom sogenannten Spulentyp. Demgegenüber unterscheidet sich die erfindungsgemäße elektromagnetische Pumpe dadurch, daß die Magnetkreise 24 und 25 zwischen der Erregerspule 4 für die Pumpe und der Erregerspule 5 für das Ventil durch einen unmagnetischen Abschnitt 26 voneinander getrennt sind. Aufgrund dieses baulichen Merkmals fließt der überwiegende Teil des in der Erregerspule 4 erzeugten Magnetflusses über den Magnetkreis 24, den elektromagnetischen Plunger 6, den unteren ringförmigen Magnetpol 3, die untere Platte 49 und das äußere Gehäuse 16, d. h. längs einer ersten Magnetschleife θ\, während der in der Erregerspule 5 erzeugte Magnetstrom über den Magnetkreis 25, das äußere Gehäuse 16, die magnetische Unterlegscheibe 15, das elektromagnetische bewegliche Teil 20 und den oberen ringförmigen Magnetpol 2, d. h. längs gungserscheinungen vermieden und damit die Betriebsweise der Pumpe vcrbesseri.

Der unmagnetische Abschnitt 26 kann in Form einer Platte aus unmagnetischem Material, wie z. B. aus Kunstharz oder unmagnetischem Metall oder in Form einer zwischen den aus Eisenblech oder einem anderen magnetischen Material bestehenden Magnetkreisen 24 und 25 eingefügten Luftschicht ausgebildet sein. Um die Trennung der Magnetkreise 24,25 durch den unmagnetischen Abschnitt 26 zu verstärken, kann ein Teil des oberen ringförmigen Magnetpols 2, der dem unmagnetischen Abschnitt 26 entspricht, abgetrennt werden, wobei zur Verbindung der abgetrennten Enden des Magnetpols 2 unmagnetisches Metall oder Kunstharzmaterial verwendet werden kann. Erfahrungsgemäß treten jedoch bei der Bearbeitung des Magnetpols 2 Schwierigkeiten auf, was zu einer Kostensteigerung führt. Deshalb kann anstelle der Abtrennung eines dem unmagnetischen Abschnitt 26 entsprechenden Teils des ringförmigen Magnetpols 2 die Querschnittsfläche eines solchen Teils verkleinert werden, was im wesentlichen zum gleichen Ergebnis führt. Beispielsweise kann am Außenumfang des oberen ringförmigen Magnetpols 2 an einer dem unmagnetischen Abschnitt 26 entsprechenden Stelle eine Nut 27 vorgesehen werden (F ig. 1), wodurch die Querschnittsfläche des Magnetpols 2 verringert wird. Die Ausbildung eines Bereichs mit verkleinerter Querschnittsfläche erhöht den magnetischen Widerstand und verringert den in die Magnetkreise der Spulen 5 bzw. 4 eintretenden Anteil der in den Spulen 4 und 5 erzeugten Magnetflüsse, wodurch die Gefahr gegenseitiger magnetischer Störungen weiter verringert wird.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist auf der Ansaugseite der Pumpe ein Überdruckventil 31 in einer Vertiefung angebracht, die in einer am Grundkörper 7 befestigten Justierschraube 32 ausgebildet ist. Das Überdruckventil 31 besitzt den Ventilkörper 35 und eine Feder 33, die den Venlilkörper 35 aufgrund ihrer Vorspannkraft gegen einen Ventilsitz 34 preßt. Das Überdruckventil 31 steht über einen Kanal 28 mit einer zum Zylinder 8 hin offenen Druckkammer 42 und über einen Abzweigkanal 30 mit einer Ansaugöffnung 29 in Verbindung.

Die Ansaugöffnung 29 ist über einen Kanal mit einer Ventilkammer 38 verbunden, die ein Ansaugventil 36 und ein Ablaßventil 37 besitzt. Das Ablaßventil 37 ist an seinem Austrittsabschnitt mit dem Plungergehäuse 1 über einen im Grundkörper 7 angebrachten Kanal 39 verbunden.

Mit den Bezugszeichen 40 und 41 sind Gewindeabschnitte für eine Schraubverbindung der Pumpe mit einem nicht dargestellten Kupplungsstück bezeichnet. Fails das elektromagnetische Ventil nicht benötigt wird, kann die als Austrittsöffnung dienende Bohrung 13 geschlossen werden, wobei dann jeder der beiden Gewindeabschnitte 40 und 41 als Austrittsöffnung verwendet werden kann. Die Gewindeabschnitte 40,41 werden jedoch normalerweise zur Verbindung mit einem Sammler und einer Druckanzeige zum Messen des Pumpen-Innendrucks verwendet. Falls die Gewindeabschnitte

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einer zweiten Magnetschleife Θ2 fließt Auf diese Weise 60 40, 41 nicht benutzt werden, werden sie durch Stopfen werden die in den Spulen 4 und 5 erzeugten Magnetflüs- verschlossen, se am Eindringen in die Magnetkreise für die jeweiligen Magnetflüsse der Spulen 4 und 5 gehindert, wodurch letztlich eine gegenseitige störende Beeinflussung der Magnetflüsse der Spulen 4 und 5 verhindert und die 65 Betriebszuverlässigkeit der Pumpe erhöht wird. Des weiteren werden durch die gegenseitige Unabhängigkeit der Magnetkreise 24 und 25 magnetische Sätti-

Nachstehend soll nunmehr die Arbeitsweise der beschriebenen elektromagnetischen Pumpe näher erläutert werden.

Die Erregerspule 4 für die Pumpe und die Erregerspule 5 für das Ventil werden mit einem impulsförmigen Strom gespeist, welcher durch Halbwellengleichrichtung eines Netz-Wechselstroms erzeugt wird. Infolge

der F.rregung der Spule 5 bildet sich die erwähnte zweite Magnetschleife ft, die durch den Magnetpol 25, die magnetische Unterlegscheibe 15 und den oberen ringförmigen Magnetpol 2 geht. Das elektromagnetische bewegliche Teil 20 wird durch die magnetische Anziehungskraft nach Überwindung der Vorspannkraft der Feder 21 entweder in eine Richtung bewegt, in der der magnetische Widerstand der zweiten Magneischleife ft auf ein Minimum reduziert ist. oder in eine Richtung, in der der Magnetspait geschlossen ist, so daß das Teil 20 von der anziehenden Seite 23 des oberen ringförmigen Magnetpols 2 angezogen wird. Dadurch wird das Ventil

19 vom Ventilsitz 22 abgehoben, so daß sich die als Austrittsöffnung verwendete axiale Bohrung 13 öffnet.

Gleichzeitig mit der Erregung der Spule 5 wird die Erregerspule 4 für die Pumpe in der Weise erregt, daß die erwähnte erste Magneischleife gebildet wird, die durch den Magnetpol 24, den oberen ringförmigen Magnetpol 2, den elektromagnetischen Plunger 6, den unteren ringförmigen Magnetpol 3, die untere Platte 49 und das äußere Gehäuse 16 verläuft. Auf diese Weise wird der elektromagnetische Plunger 6 vertikal in gleitender reversierender Bewegung im Plungcrgehäuse 1 gehalten, und zwar durch die sich alternierend wiederholende Wirkung einer intermittierend erzeugten Magnetkraft, welche die Summe aus der Anziehungskraft der im Plungergehäuse 1 wirksamen Spule, der magnetischen Anziehungskraft des unteren ringförmigen Magnetpols 3 und der Vorspannkraft der Federn 10 und 12 ist. Der mit dem Plunger 6 gekoppelte Ablaßplunger 9 befindet sich wie dieser in einer vertikalen, gleitenden reversierenden Bewegung im Zylinder 8, was zur Folge hat, daß eine Flüssigkeit in Pfeilrichtung a (Fi g. 1) durch die Ansaugöffnung 29 gesaugt und über das Ansaugventil 36, das Ablaßventil 37 und den Kanal 39 in das Plungergehäuse 1 geleitet wird, von wo sie über den von dem ringförmigen Magnetpol 2 definierten Hohlraum und über die in dem elektromagnetischen beweglichen Teil

20 ausgebildeten Kanäle fließt, um schließlich über die axiale Bohrung 13 in Pfeilrichtung b (Fig. 1) aus der Pumpe auszutreten.

In gleicher Weise, wie der Austrittsdruck der Pumpe ansteigt und damit die Gefahr einer Überschreitung eines zulässigen Druckpegels droht, wird mittels des Überdruckventils 31 überschüssige Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitskreislauf der Pumpe über den Kanal 28 abgeleitet und über den Abzweigkanal 30 zur Ansaugöffnung zurückgeführt. Auf diese Weise wird ein Druckausgleich in der Pumpe sichergestellt.

Wie schon erwähnt, sind bei der erfindungsgemäßen Pumpe die Magnetpole 24 und 25 zwischen der Erregerspi.ile 4 für die Pumpe und der Erregerspule 5 für das Ventil durch einen unmagnetischen Abschnitt 26 voneinander gelrennt, um die gegenseitige störende magnetische Beeinflussung zwischen den Spulen 4 und 5 auf ein Minimum zu begrenzen und eine effiziente Betätigung des elektromagnetischen beweglichen Teils 20 sowie des elektromagnetischen Plungers 6 durch die Magnetflüsse in den Magnetschleifen θ\ und θι zu gewährleisten, letztlich also eine höhere Betriebszuverlässigkeit zu erzielen. Die durch die gegenseitige Trennung der Magnetkreise 24, 25 erzielten Wirkungen werden darüber hinaus durch die Ausbildung eines Bereichs mit verringerter Querschnittsfläche bei dem ringförmigen Magnetpol 2 noch verstärkt

Die Spulen 4 und 5 sind, wie schon erwähnt koaxial zueinander in unmittelbarer gegenseitiger Nachbarschaft angeordnet, wobei die Windungen beider Spulen 4, 5 im gleichen Wickelsinn verlaufen. Die Stromspeisung der Spulen 4,5 erfolgt in der Weise, daß die durch die Magnetkreise 24,25 fließenden Magnetflüsse entgegengesetzt zueinander verlaufen. Damit hebt sich die Remanenz in den Magnetkreisen 24, 25 auf, so daß das elektromagnetische bewegliche Teil 20 rasch und zwangsläufig von der anziehenden Fläche 25 abfällt, sobald die Spulen 4 und 5 mit der Stromquelle stromleitend verbunden sind. Durch die erwähnte Trennung der

ίο Magnetkreise 24,25 ist ein Eindringen der Magnetflüsse in den jeweils benachbarten Magnetkreis ausgeschlossen, womit eine reibungslose Arbeitsweise der Pumpe und des Ventils gewährleistet ist.
Sobald die Spulen 4, 5 durch einen halbwellengleichgerichteten oder intermittierenden Strom erregt werden, wird in der Nähe der anziehenden Seite 23 des oberen ringförmigen Magnetpols 2 eine durch eine induzierte, phasenverschobene EMK hervorgerufene Magnetkraft jedesmal erzeugt, wenn die Stromzufuhr während der einen Hälfte der Wechselstromperiode unterbrochen ist. Diese Magnetkraft unterstützt die gerade abklingende (bedingt durch die Stromunterbrechung) Magnetkraft, mit der Folge, daß das elektromagnetische bewegliche Teil mit der anziehenden Seite 23 in Kontakt bleibt und nur die Magnetkraft für kurze Zeit verschwindet. Auf diese Weise kann das elektromagnetische bewegliche Teil 20 auch während der Stromunterbrechung der einen Halbwelle des Wechselstroms in ständigem Kontakt mit der anziehenden Seite 23 gehalten werden, was wiederum den Vorteil hat, daß Ratter- und Brummgeräusche des Teils 20 wie bei dem eingangs dargelegten Stand der Technik vollständig fehlen, ferner Schäden am Teil 20 und der anziehenden Seite 23 infolge einer intermittierenden Kontaktgabe vermieden und ein damit zusammenhängender Verschleiß des Ventilsitzes 22 verhindert wird. Insgesamt ergibt sich ein vibrationsfreier, äußerst geräuscharmer Lauf der erfindungsgemäßen Pumpe.
Nachfolgend soll anhand von Vergleichsversuchen mit bekannten Pumpen der gleichen Bauart der technische Fortschritt der erfindungsgemäßen Pumpe belegt werden. Fig.4 zeigt die bei den Vergleichsversuchen verwendete Schaltung mit einer 50 Hz-100 V-Wechselspannungsquelle e, einem einstellbaren Spartransformator 57, einer Diode SR zur Halbwellengleichrichtung und einem 1 Ohm-Widerstand R zur Stromsignalformung. Mit Pi ist eine erste Pumpe gemäß der US-PS 38 74 822 (= j A-PS 52-38 243) bezeichnet, die eine einzige, gemeinsame Erregerspule für die Pumpe und das

so Ventil besitzt. Mit Pl ist eine zweite Pumpe gemäß der lA-GebrMS 54-1 58 314 bezeichnet, welche getrennte Erregerspulen für die Pumpe und das Ventil besitzt. Beide Spulen besitzen bei der Pumpe P2 einen gemeinsamen Magnetkreis. Schließlich ist mit P3 die erfindungsgemäße Pumpe bezeichnet

In F i g. 4 kennzeichnen gestrichelte Linien die Meßstellen A bis F, an denen Messungen zur Erzielung von Meßsignalen durchgeführt wurdea Jede Meßstelle D, E und F liegt an entgegengesetzten Enden einer Sensorspule, die induktiv mit den jeweiligen elektromagnetischen Spulen der Pumpen Fl, P2 bzw. P3 gemäß F i g. 5(a) und F i g. 5(b) verbunden wurde.

Die F i g. 6(a) bis 6(e) zeigen die an den Meßstellen A bis Fgemessenen Meßsignale. Ein in Fig.6(a) dargestelltes Meßsignal A stellt eine 50 Hz-100 V-Wechselspannung mit einer Periode von 20 ms dar. Diese Wechselspannung wird mittels der Diode SR halbwellengleichgerichtet und anschließend den Pumpen Pl, P2,

P 3 als Erregerspannung zugeführt. Hierdurch wird jede Pumpe induktiv belastet, wobei das Meßsjgnal Can der Meßstelle C gegenüber dem Meßsignal B an der Meßstelle B etwa 5 ms phasenverzögert ist (F i g. 6(b)). Beim Nulldurchgang des Meßsignals A wird eine Gegen-EMK erzeugt (negative Halbwelle des Meßsignals B), welche keinen nutzbaren Erregerstrom liefert.

Die in den F i g. 6(c) bis 6(e) dargestellten Meßsignale sollen nachfolgend miteinander verglichen werden. Bei der in der US-PS 38 74 822 beschriebenen elektromagnetischen Pumpe P\ (eine gemeinsame Erregerspule für Pumpe und Ventil) ist während eines Intervals von 11,5 ms innerhalb der 20 ms-Periode des Signals Ä keine Magnetkraft vorhanden, was 57,5% der gesamten Periodendauer entspricht (Fig.6(c)). Die in der JA-GebrMS 54-1 59 314 beschriebene elektromagnetische Pumpe P2 (getrennte Erregerspulen für Pumpe und Ventil) besitzt, wie F i g. 6(d) zeigt, ein magnetkraftloses Intervall von 4 + 2,5 = 6.5 ms, was 32,5% der 20 ms-Periode des Meßsignals Ä entspricht und gegenüber den 75% bei der Pumpe PX eine deutliche Verbesserung bedeutet.

F i g. 6(e) zeigt das Meßsignal Ffür die erfindungsgemäße Pumpe P3, bei der ein magnetkraftloses Intervall von 4,5 ms entsprechend 22,5% der 20 ms-Periode des Meßsignals Ä vorhanden ist. Damit zeigt sich im Vergleich mit den Pumpen Pi und P 2 eine deutliche Verringerung des magnetkraftlosen Intervalls bei der erfindungsgemäßen Pumpe P3; anders ausgedrückt ist bei der erfindungsgemäßen Pumpe P3 das Intervall, in welchem das Teil 20 durch eine Magnetkraft mit der anziehenden Seite 23 in Kontakt ist, nicht kleiner als 77,5% der 20 ms-Periode des Meßsignals Ä. Indessen wird, wie vorstehend erwähnt ist, auch während des magnetkraftlosen Intervalls von 4,5 ms das Teil 20 mit der anziehenden Seite 23 in Berührung gehalten, wodurch Ratterund Brummgeräusche vollständig vermieden werden. Die Verkürzung des magnetkraftlosen Intervalls bei der erfindungsgemäßen Pumpe beruht, wie bereits dargelegt ist, auf der Wirkung der induzierten EMK, welche die durch das Fehlen eines gemeinsamen Magnetkreises für beide Spulen verursachte Verringerung der Magnetkraft ausgleicht.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Erfindungsgedanke darin besteht, bei einer elektromagnetischen Pumpe mit integriertem elektromagnetischem Ventil und getrennten Erregerspulen für Pumpe und Ventil die aneinander angrenzenden Magnetkreise der beiden Spulen durch einen unmagnetischen Abschnitt axial voneinander zu trennen. Die erfindungsgemäße Pumpe ist dadurch unanfällig gegenüber Störungen, wie sie bei bekannten Pumpen durch die gegenseitige störende Beeinflussung der beiden Magnetkreise bzw. der darin fließenden Magnetflüsse auftreten. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Pumpe frei von Vibrationen, Ratter- und Brummgeräuschen, Abnutzungserscheinungen und Schaden an den verschiedenen Pumpenteilen aufgrund von Vibrationen und Geräuschen und zeigt darüber hinaus einen hohen betrieblichen Wirkungsgrad und eine hohe Zuverlässigkeit.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die vorstehend dargelegte Ausführungsform beschränkt ist sondern in vielfältiger Abwandlung hiervon verwirklicht werden kann.

Zusammenfassend läßt sich die vorliegende Erfindung wie folgt darstellen:

Es handelt sich um eine elektromagnetische Pumpe mit integriertem elektromagnetischem Ventil, welche eine Erregerspule für die Pumpe und eine Erregerspule für das Ventil besitzt. Beide Spulen sind koaxial zueinander in unmittelbarer gegenseitiger Nachbarschaft angc-5 ordnet und besitzen eigene Magnetkreise, die durch einen unmagnetischen Abschnitt voneinander getrennt sind. Aus der Trennung der Magnetkreise resultiert in vorteilhafter Weise eine Trennung der Magnetflüsse. Die beiden Spulen haben die gleiche Wickelrichtung,

ίο um eine verbesserte Verteilung des Magnetflusses und damit einen verbesserten Pumpenbetrieb zu erreichen. Durch Einspeisung eines halbwellengleichgerichteien oder impulsförmigen Stroms bestimmter Periodendauer in die beiden seriengeschalteten Spulen kann in jeder Spule ein Magnetfluß erzeugt und in den zugehörigen Magnetkreis geleitet werden, so daß eine gegenseitige störende Beeinflussung der in beiden Spulen erzeugten Magnetflüsse vermieden wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetische Pumpe mit integriertem elektromagnetischem Ventil, welche folgende Bestandteile aufweist:

— Einen in einem Plungergehäuse gleitend gelagerten, reversierend beweglichen elektromagnetischen Plunger, der unter den Vorspannkräften einer Rückstellfeder und einer Hilfsfeder steht und von diesen im Gleichgewicht gehalten wird,

— eine Erregerspule für die elektromagnetische Pumpe, welche das Plungergehäuse unter Erzeugung eines Magnetflusses umgibt, welcher über einen oberen und ein^n unteren ringförmigen Magnetpol auf den elektromagnetischen Plunger einwirkt,

— ein elektromagnetisches bewegliches Teil, das an einer auslaßseitigen Verlängerung des Plungergehäuses zwecks Betätigung eines elektromagnetischen Ventils zum öffnen und Schließen einer Ablaßöffnung angebracht ist, und

— eine Erregerspule für ein elektromagnetisches Ventil, welche die auslaßseitige Verlängerung des Plungergehäuses umgibt und koaxial in unmittelbarer Nachbarschaft zu der Erregerspule für die elektromagnetische Pumpe angeordnet ist, derart, daß ein auf das elektromagnetische bewegliche Teil über eine magnetische Scheibe, den oberen sowie den unteren ringförmigen Magnetpol wirkender Magnetfluß erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkreise (24, 25) zwischen der Erregerspule (4) für die elektromagnetische Pumpe und der Erregerspulc (5) für das elektromagnetische Ventil durch einen unmagnetischen Abschnitt (26) axial voneinander getrennt sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unmagnetische Abschnitt (26) aus einer Platte aus Kunstharzmaterial besteht.

3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unmagnetische Abschnitt (26) aus einer Platte aus unmagnetischem Metall besteht.

4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unmagnetische Abschnitt (26) aus einem Luftspalt besteht.

5. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (4) für die elektromagnetische Pumpe und die Erregerspule (5) für das elektromagnetische Ventil gleiche Wikkelrichtung besitzen und elektrisch miteinander in Serie geschaltet sind.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem unmagnetischen Abschnitt (26) entsprechender Teil des oberen ringförmigen Magnetpols (2) auf der Längsachse der beiden Erregerspulen (4,5) eine verringerte Querschnittsfläche besitzt.

7. Pumpt nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, d;tß das mit der verringerten Querschnittsfläche versehene Teil eine am Außenumfangdc.'. oberen Magnetpols(2) ausgebildete Nut (27) aulweist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Pumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. wie sie beispielsweise aus der |<\-GebrMS 54-1 59 314 bekannt ist.

Beim Pumpen von höher oder tiefer liegenden Flüssigkeiten tritt bei bekannten elektromagnetischen Pumpen in der Regel ein Flüssigkeitsverlust auf, da das Ansaugventil (im Falle einer liefer liegenden Flüssigkeit) bzw. das Ablaßventil (im Falle einer höher liegenden

ίο Flüssigkeit) durch den Flüssigkeitsandrang bei Pumpenstillstand geöffnet wird. Zusätzlich zu dieser Lekage wird aus der Pumpe Flüssigkeit herausgespritzt, bis der Ablaßdruck der Pumpe abfällt Diese Erscheinungen können Ursache einer Feuergefahr oder eines penetranten Geruchs und/oder schädlicher Gase aufgrund einer unvollständigen Verbrennung oder einer Explosion sein, sofern es sich bei der .Pumpe um eine elektromagnetische Pumpe mit Gebläsebrenner oder einer anderen Brennerbauart handelt, dem durch die elektromagnetisehe Pumpe Leichtöl zugeführt wird, das nach düsenstrahlförmiger Einspritzung unter Druck verbrannt wird. Eine unvollständige Verbrennung verursacht ferner eine Rußablagerung an der Brennerdüse, die dadurch verstopft und die erforderliche Einspritzung des gasförmigen Leichtöls in Form von Düsenstrahlen unmöglich macht. Diese Unzulänglichkeiten verringern die Zuverlässigkeit der bekannten Pumpe entscheidend. Zur Vermeidung der dargelegten Unzulänglichkeiten kann auf der Ansaug- oder der Austrittsseite der Pumpe ein von der elektromagnetischen Pumpe selbst getrenntes elektromagnetisches Ventil angebracht werden. Diese Maßnahme erfordert jedoch einen größeren Platz zum Anbau des elektromagnetischen Ventils und vergrößert in entsprechender Weise die Herstellungskostcn der Pumpe. Als Gegenmaßnahme kann nach bekannten Vorschlägen das elektromagnetische Ventil in die elektromagnetische Pumpe baulich integriert werden. Derartige elektromagnetische Pumpen sind beispielsweise in der US-PS 38 74 822 (= JA-PS 52-38 243) und in der |A-GebrMS54-l 59 314 beschrieben.

Die bekannten elektromagnetischen Pumpen mit integriertem elektromagnetischem Ventil sind so gebaut, daß entweder eine einzige gemeinsame Erregerspule zur Betätigung der Pumpe und des Ventils (US-PS 38 74 822) oder zwei koaxial zueinander in unmittelbarer Nachbarschaft angeordnete Erregerspulen zur getrennten Betätigung von Pumpe und Ventil vorgesehen sind (JA-GebrMS 54-1 59 314). Im letzteren Falle verläuft der Magnetkreis für die von den beiden Spulen erzeugten Magnetflüsse zum Teil durch beide Spulen, wodurch eine gegenseitige störende Beeinflussung der beiden Magnetflüsse auftritt, welche eine ordnungsgemäße Funktion des Ventils und/oder der Pumpe verhindert. Im Falle einer gemeinsamen Erregerspule für Pumpe und Ventil ist es nicht möglich, stets einen optimalen Magnetfluß sowohl für die Pumpe als auch für das Ventil zu erzielen, was dazu führt, daß das Betätigungsstück für den Ventilplunger von dem Magnetkopf periodisch angezogen und abgestoßen wird, je nach dem, ob gerade die von dem periodischen Erregerstrom der Spule ausgeübte Magnetkraft oder die Rückstellkraft der Ventilfeder überwiegt. Diese periodische Anziehung und Abstoßung führt /u unangenehmen Ratteroder Brummgerauschen, die einhergehen mit einem vorzeitigen Verschleiß der betroffenen Teile.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einer elektromagnetischen Pumpe mit integriertem elektromagnetischem Ventil der eingangs er