DE4328621C2 - Elektromagnetisch betreibbare Pumpe, insbesondere Dosierpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betreibbare Dosierpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekannt sind derartige Pumpen beispielsweise aus der DE 23 66 301 C2, aus der die Anwendung als Brennstoffpumpe für die Brennstoff-Feuerung hervorgeht. Der hier offenbarte Druckspeicher ist aufwendig und kostenintensiv in der Herstellung.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Pumpen eine Reihe von Nachteilen auf­ weisen. So sind eine Vereinfachung bzw. Erleichterung der Herstellung und Mon­ tage erwünscht, und insbesondere wird oft gefordert, die für die bekannten Pum­ pen geltenden Einbaubeschränkungen entfallen zu lassen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß diese üblichen Pumpen zwar in waagerechter Lage den meisten An­ forderungen entsprechen, bei einem Einbau in hiervon abweichender Lage jedoch macht sich ein in diesen Lagen unzureichender Schutz gegen bspw. Spritzwasser ebenso unangenehm bemerkbar wie unzulässige Schwankungen des Förderhu­ bes.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, eine relativ einfach zu erstellende, gut abgedichtete Pumpe zu schaffen, deren Fördermenge pro Hub nur geringfügig und selten von der vorgegebenen Fördermenge abweicht. Erreicht wird dieses mit den Lehren des Patentanspruches 1. Durch Schaffen eines Druckspeichers im Arbeitsbereich zwischen der Einströmöffnung und den Ansaugöffnungen werden in diesem Bereiche sonst auftretende Druckänderungen des Fördermediums derart reduziert, daß sonst übliche Phasen des Auftretens von Unterdruck unterdrückt werden, die zur Abgabe von im Fördermedium gelösten Gasen, bspw. Luft, führen können. Solche Ausscheidungen von Luft würden zur Bildung von Blasen führen, die beim Erreichen der eigentlichen Zylinderkammer zwar komprimiert würden, jedoch sowohl die Förderhöhe als auch das Fördervolumen der Pumpe beein­ trächtigen würden. Trotz des Druckspeichers in geringen Mengen ausgeschiedene Gasen können beim Aufbau gemäß der Erfindung zusätzlich in den Druckspeicher übertreten, und nur nach relativ langer Betriebszeit werden sich hier Gasblasen lösen, die zwar ebenfalls die Förderhöhe und das Fördervolumen beeinträchtigen, jedoch in wesentlich geringerer Anzahl auftreten, als dieses ohne den druckaus­ gleichenden Druckspeicher erfolgen würde. Der relativ einfache und gut abge­ dichtete Aufbau trägt das Seine dazu bei, den Pumpprozeß unabhängig von Au­ ßenbedingungen und insbesondere unabhängig von der jeweils von der Pumpe eingenommenen Lage zu sichern, und auch die Ausbildung der nach außen zu führenden elektrischen Anschlüsse nach den in der Erfindung gegebenen Lehren trägt dazu bei, unabhängig von der jeweiligen Einbaulage der Pumpe einen siche­ ren, nebenstrom- und korrosionsfreien Anschluß zu sichern.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ge­ kennzeichnet.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit einer dieses geschnitten darstellenden Zeichnung erläutert.

In der Figur ist ein aus einem ferromagnetischen Metall bestehendes Ankergehäu­ se 1 gezeigt, in dem ein Anker 2 axial verschieblich gehalten ist. Auf das Ankerge­ häuse ist ein Magnetgehäuse 3 aufgeschoben und zweckmäßig, bspw. durch Hartlöten, mit ihm verbunden. In das Magnetgehäuse 3 ist ein Spulenkörper 4 mit einer Erregerwicklung 5 eingeschoben, der aus einem zäh-elastischen Kunststoff besteht, so daß er sich auf dem mit flachen Wulstringen versehenen Endabschnitt des Mantels des Ankergehäuses 1 dicht und fest hält. Von der anderen Seite ist in den Spulenkörper 4 eine ebenso aus einem ferromagnetischen Werkstoff beste­ hende Hülse 6 eingeschoben, deren dem Endkonus des Ankers 2 zugewandte konische Öffnung als Magnetpol wirksam wird, und die sich wie das Ankergehäu­ se 1 im Klemmsitz innerhalb des Spulenkörpers 4 hält.

In die Hülse 6 ist eine Ansaugöffnungen 7 aufweisende Lagerbuchse 8 eingepaßt, welche einer in den Anker 2 eingepreßten Führungsstange 9 als Gleitlager eine axiale Führung sichert. Vor der Lagerbuchse 8 ist in der Hülse 6 ein Ventilsitz 10 eingesetzt, welcher als Rückschlagventil eine Ventilkugel 11 aufweist, die mittels einer Ventilfeder 12 gegen den Ventilsitz 10 vorgespannt ist, die sich in einer Aus­ nehmung eines Anschlußstutzens 13 für das abgehende Fördergut abstützt. Die­ ser Anschlußstutzen ist mittels eines O-Ringes in der Hülse 6 abgedichtet und wird durch Einwärtsbördeln ihres freien Endes mechanisch sicher gehalten.

Die Zuführung des Fördermediums erfolgt über eine mit einem Filter 14 ausge­ stattete Einlaufkammer 15, der ein Anschlußstutzen 16 für die Zuführung des För­ dermediums vorgeordnet ist, der wie der Anschlußstutzen 13 in der Hülse 6 im freien Ende des Ankergehäuses 1 gehalten und abgedichtet ist. Die Einlaufkam­ mer 15 weist eine Einlaufbohrung auf, die im dargestellten Ausgangs- und Ruhe­ zustand der Pumpe durch eine Dichtung 17 übergriffen ist, die von einem Ansatz der Führungsstange 9 gehalten wird. Vorgespannt wird der Anker durch eine Druckfeder 18, die sich gegen einen Absatz des Ankers 2 sowie die freie Stirnflä­ che der Lagerbuchse 8 abstützt.

Zur Bildung eines Druckspeichers ist die Führungsstange 9 axial durch eine Sack­ bohrung 19 aufgebohrt, deren unteres Ende durch quer verlaufende Anschlußboh­ rungen 20 zugänglich ist, und deren Mündung durch einen eingepreßten Stopfen 21 verschlossen ist. Da diese Bohrung 19 im wesentlichen Luft enthält, stellt sie ein Druckpolster dar, das den Druckverlauf des zwischen der Einlauföffnung und den Ansaugöffnungen anstehenden Fördermediums ausgleicht, so daß Perioden geringen Druckes, der zum Freigeben von Gasen aus dem Fördermedium führen könnte, weitgehend vermieden sind.

Der dargestellte Ruhezustand ist dadurch gegeben, daß die Druckfeder 18 den Anker 2 mit seiner Führungsstange 9 über die Dichtung 17 zur Auflage auf der Stirnfläche der Einlaufkammer 15 gelangen läßt. Wird nun die Erregerwicklung 5 eingeschaltet, so bildet sich ein entsprechendes Magnetfeld aus und zieht den Anker 2 mit seinem konischen Kopf in Richtung auf den durch das rechts darge­ stellte Ende der Hülse 6 gebildeten magnetischen Pol zu. Hierbei wird mit dem Anker 2 die Führungsstange 9 vorgeschoben und stößt als elastischen, den Hub begrenzenden Anschlag mit ihrer Frontfläche und der Stirnfläche des Stopfens 21 auf die aus einem Elastomer erstellte, elastische Dämpfungsscheibe 22. Damit läßt sich der Förderhub des Ankers 2 mit Führungsstange 9 durch die Wahl der Stärke der Dämpfungsscheibe 22 bestimmen, und es bedarf keiner üblichen, in Gewinde gehaltenen und durch Drehung justierbaren Anschlagschrauben, so daß die Montage erheblich erleichtert wird. Eine weitere Erleichterung erfährt diese Montage, indem vor dem Einpressen des rechts dargestellten freien Endes der Hülse 6 in den Spulenkörper 4 auf dessen Flanke eine Polscheibe 23 gelegt wur­ de, die sich auf einen Ringwulst der Hülse 6 legte und damit das Einschieben me­ chanisch begrenzt. Zur Abdichtung und festen Halterung wird nunmehr gegen die Polscheibe 23 eine ebenfalls aus elastischem Kunststoff bestehende Dichtscheibe 24 gepreßt, die hierbei mit ihrem Innenmantel sowie einer angepaßten schrägen Ringfläche O-Ringe als Dichtungen spannt und durch Bördeln des freien Randes des Magnetgehäuses 3 sicher fixiert wird. Die Anschlußstecker 25 der Erreger­ wicklung 5 sind in den Spulenkörper 4 eingebettet und auf eine erhebliche Teillän­ ge jeweils mittels eines steilen, konischen Ansatzes 26 der einen Frontplatte des Spulenkörpers 4 dicht und sicher gestützt, welcher eine ebenso konische Bohrung der Dichtscheibe 24 mit einer den Spritzwasserschutz sichernden engen Passung umgibt.

Die Wirkung der derart aufgebauten Pumpe ist wie folgt:
Die dargestellte Lage von Anker 2, Führungsstange 9 mit Stopfen 21 sowie der Dichtung 17 und der Ventilkugel 11 wird beibehalten, solange die Erregerwicklung 5 keinen Strom erhält. Dabei sind die Zwischenräume zwischen dem Ankergehäu­ se 1 und dem Anker 2 sowie der Hülse 6 und der Lagerbuchse 8 inklusive des als Zylinderraum genutzten Hohlraumes der Lagerbuchse 6 zwischen dem Stopfen 21 und der Dämpfungsscheibe 22 vom Fördermedium geflutet. Wird jetzt die Erre­ gerwicklung 5 eingeschaltet, so wird der Anker 2 gegen die Kraft der ihn vorspan­ nenden Feder 18 mitsamt der Führungsstange 9 nach links verschoben. Damit wird die Einlaufbohrung der Einlaufkammer 15 von der Dichtung 17 freigegeben, und entsprechend dem Weiterrüken des Ankers 2 und damit Freigeben eines hin­ ter ihm anwachsenden Raumes strömt über den Anschlußstutzen 16, die Einlauf­ kammer 15 mit Filter 14 sowie die Einlaufbohrung das Fördermedium nach. Beim Einsetzen der Bewegung des freien Endes der Führungsstange 9 mit dem ihn schließenden Stopfen 21 innerhalb der die Führungstange 9 satt führenden La­ gerbuchse 8 wird das stirnseitig vor dem Stopfen 21 anstehende Volumen verrin­ gert. In einem kleinen ersten Bereich des Wegteiles vermag eine geringfügige Menge des verdrängten Fördermediums noch aus den Ansaugöffnungen 7 zu entweichen, aber mit weiterem Vorschub der Führungsstange 9 werden diese An­ saugöffnungen 7 abgedeckt, und das im als Zylinder benutzten Endbereich der Bohrung der Lagerbuchse 8 verbliebene Fördermedium wird unter Anheben der Ventilkugel 11 über das diese aufweisende Rückschlagventil und den Anschluß­ stutzen 13 ausgeschoben.

Mit Ausschalten des Stromes der Erregerwicklung 5 fällt der Anker 2 unter Vor­ spannung seiner Druckfeder 18 ab und kehrt in die dargestellte Lage zurück. Hier­ bei entsteht zunächst im vor dem Stopfen 21 anstehenden Zylinderraum ein er­ heblicher Unterdruck, bis die ersten Teilbereiche der Ansaugöffnungen 7 freigegeben werden und das Fördermedium durch diese in die Zylinderöffnung einzutreten vermag. Das vor der in ihre Ausgangsstellung zurückkehrenden Rückfront des Ankers anstehende Fördermedium wird zu einem geringen Anteil in die Einlauf­ kammer 15 zurückgedrängt, das meiste jedoch umströmt den Anker 2 und gelangt in den Bereich zwischen den beiden Magnetpolen. Die üblicherweise hierbei auf­ tretenden Druckspitzen jedoch werden durch das in der Bohrung 19 befindliche Druckpolster abgebaut: wie ein Druckspeicher ändert sich das vom eingeschlos­ senen Gas eingenommene Volumen stark, wobei jedoch die übliche Pufferung einsetzt. Die in dieser Bohrung 19 befindliche Luftblase befindet sich nur von der Montage her in dieser Bohrung und ist der Einwirkung des Fördermediums durch die Anschlußbohrungen 20 freigestellt: Ist die in der Bohrung 19 enthaltene Luft­ blase für die angestrebten Puffereffekte zu gering, so scheiden sich in Unterdruc­ kintervallen aus dem Fördermedium Gase aus, die sich in dieser Bohrung an­ sammeln, während mit steigender Wirkung der ausgleichenden Blase diese Aus­ scheidung absinkt, so daß die Förderhöhe und die Fördermenge beeinträchtigen­ de Gasblasen innerhalb des Zylinders vermieden werden und jedenfalls sonst mögliche Schwankungen des Fördervolumens minimiert werden und es zur Un­ terdrückung freiwerdender Gase keiner Vorzugslagen bzw. Stellungen der Pumpe bedarf. Im Bedarfsfalle lassen sich auch weitere Bauteile, bspw. die Hülse 6 oder die Lagerbuchse 8, durch Einarbeiten von Nuten oder Sackbohrungen zur Bildung eines Druckpolsters heranziehen. Des weiteren macht sich vorteilhaft bemerkbar, daß durch die erzielten Verbindungen, das Entfallen von Einstellgewinden für die Justierung des Hubes u. dergl. der Aufbau gegenüber bekannten, vergleichbaren Pumpen wesentlich vereinfacht ist und gleichzeitig eine sichere Abdichtung gegen Spritzwasser und sonstige Feuchtigkeitseinflüsse erreicht ist, so daß sich auch hier unabhängig von der Betriebsstellung eine Ausschaltung aller beeinträchtigen­ den Faktoren ergibt.

Claims (5)

1. Elektromagnetisch betreibbare Dosierpumpe mit einem als Saugkolben wirksamen, gegen die Kraft einer Druckfeder durch Erregen eines ihn zen­ trisch umgebenden Elektromagneten bewegbaren Anker, der mittels einer in einer als Druckzylinder wirksamen Lagerbuchse laufenden Führungs­ stange zentrisch gehalten ist, und bei der der Anker mit einer in seiner Aus­ gangsstellung eine Einströmöffnung für das zu fördernde Medium ver­ schließenden Dichtung versehen ist und der Zylinderabschnitt der Lager­ buchse Ansaugöffnungen aufweist und ihm ein Rückschlagventil nachge­ ordnet ist, wobei im Bereiche zwischen der Einströmöffnung und den An­ saugöffnungen des als Zylinder wirksamen Endbereiches der Bohrung der Lagerbuchse mindestens eine einseitig geöffnete, Luft bzw. Gase enthal­ tende Ausnehmung als Druckspeicher angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher dadurch gebildet ist, daß die den Anker (2) zentrie­ rende Führungsstange (9) eine abgeschlossene (Stopfen 21), mittels An­ schlußbohrungen (20) erreichbare zentrale Sackbohrung (19) aufweist, oder daß die den Anker (2) zentrierende Führungsstange (9) zum Anker (2) hin offene und zu ihrem freien Ende hin geschlossene Längsnute aufweist.

2. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der die Führungsstange (9) zentrierenden Lagerbuchse (8) ge­ bildete Zylinderraum durch einen elastischen Anschlag (Dämpfungsscheibe 22) geschlossen ist.

3. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Erregerwicklung (5) des Elektromagneten tragender Spulenkör­ per (4) aus zäh-elastischem Kunststoff besteht und die beiden Anker (2) und Lagerbuchse (8) aufweisenden Gehäuseteile (Ankergehäuse 1, Hülse 6) fest umfaßt.

4. Dosierpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (4) der Erregerwicklung (5) einseitig konische Ansät­ ze (26) aufweist, in die Anschlußstecker (25) eingebettet sind, und daß der Spulenkörper (4) in ein ihn umgebendes, einseitig offenes Magnetgehäuse (3) durch eine ebenfalls aus zäh-elastischem Kunststoff bestehende Dicht­ scheibe (24) vorgespannt ist, welche mit konischen Durchbrüchen die koni­ schen Ansätze (26) des Spulenkörpers (4) in fester Passung umgreift.

5. Dosierpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstutzen (16, 13) der Dosierpumpe in den sie aufnehmen­ den Gehäuseteilen (Ankergehäuse 1, Hülse 6) sowie die Dichtscheibe (24) in dem sie aufnehmenden Magnetgehäuse (3) durch O-Ringe abgedichtet und mittels sie übergreifender, angebördelter Ränder der Gehäuseteile bzw. des Magnetgehäuses (3) fest und abgedichtet gehalten sind.