DE69732802T2

DE69732802T2 - Flüssigkeitshochdruckpumpe

Info

Publication number: DE69732802T2
Application number: DE69732802T
Authority: DE
Inventors: Louis-Claude Porel
Original assignee: Hydro Leduc SAS
Current assignee: Hydro Leduc SAS
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2017-05-31
Also published as: PT1048849E; ES2238968T3; US6264437B1; EP1048849B1; DE69732802D1; JP3990732B2; EP0901575A1; EP0901575B1; JP2000511989A; EP1048849A1; WO1997047883A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe, die dazu geeignet ist, unter hohem Druck beliebige Flüssigkeiten zu pumpen und zu fördern, wie z. B. Wasser, Benzin, Gasöl, Öle, korrosive chemische Flüssigkeiten und Schlamm, insbesondere jedoch zur Hochdruckversorgung von Benzineinspritzdüsen für Verbrennungsmotoren.
Niederdruckpumpen für diese Art von Flüssigkeiten sind bekannt; dabei handelt es sich allgemein um Zentrifugenpumpen, Zahnradpumpen, gelegentlich auch Kolbenpumpen oder andere, wobei es mit den bekannten Pumpen jedoch unmöglich wenn nicht sehr schwierig und teuer, ist, einen hohen Förderdruck (von mehr als 50 bar) zu erreichen, da, sobald man hohe Drücke erreicht, aufgrund der häufig sehr geringen Viskosität der gepumpten Fluide ein Festfressen der beweglichen Teile und erhebliche Leckagen auftreten.
Um ein solches Festfressen oder solche Leckagen zu vermeiden, ist es bekannt, Membranpumpen einzusetzen, wobei es dann jedoch unmöglich ist, einen erhöhten Förderdruck zu erreichen. Tatsächlich wird die Membran auf einer Seite von mechanischen Mitteln (Nocken, Hebel oder dergleichen) betätigt und wird auf ihrer anderen Seite vom Förderdruck beaufschlagt. Dies führt dazu, daß die Membran, wenn der Druck ansteigt, an den Angriffspunkten der mechanischen Kräfte beschädigt wird.
Ebenso ist es bekannt, zum Pumpen spezieller Flüssigkeiten, wie z. B. korrosiver Flüssigkeiten, zwei Pumpen miteinander zu verbinden: Eine erste Pumpe, bei der es sich um eine Hydraulikpumpe handelt, die Hydraulikflüssigkeit fördert und ansaugt, welche die beweglichen Teile einer zweiten Pumpe mit einer abwechselnden Bewegung bewegt, wobei die zweite Pumpe die zu pumpende Flüssigkeit ansaugt und mit Druck beaufschlagt. Diese beweglichen Teile, welche die physische Trennung zwischen der Hydraulikflüssigkeit und der zu pumpenden Flüssigkeit sicherstellen und gleichzeitig einer alternierenden Bewegung durch die Hydraulikflüssigkeit unterliegen, sind entweder verformbare Membranen oder freie Kolben.
Die freien Kolben sind hinsichtlich der Abdichtung von Nachteil, wobei dieser Nachteil unvermeidbar für den Fall ist, wenn eine absolute Dichtigkeit vorliegen muß. Wird zwischen dem freien Kolben und dem Zylinder, in dem dieser sich bewegt, eine Dichtung angebracht, ist es nicht möglich, eine vollständige Abdichtung zu erhalten. Wird auf die Dichtung verzichtet, gibt es einen sehr feinen Ölfilm zwischen den Reibflächen und damit Mikro-Lecks, oder es liegt kein Ölfilm vor und die Reibflächen erwärmen sich. Im besonderen Fall der Einspritzung von Benzin unter hohem Druck ist keinerlei Leckage zulässig, so klein sie auch sein mag, und jede Erwärmung birgt selbstverständlich die Gefahr, eine Explosion auszulösen.
Die bekannten Freikolbenvorrichtungen, wie z. B. die gemäß US-Patent 4.443.160, sind daher nicht zu empfehlen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf eine Pumpvorrichtung, bei der die beweglichen Teile, die von der Hydraulikpumpe mit einer abwechselnden Pumpbewegung bewegt werden und eine vollständig dichte Trennung zwischen der „Motor"-Hydraulikflüssigkeit und der zu pumpenden Flüssigkeit sicherstellen, verformbare Membranen sind.
Im allgemeinen weisen solche Pumpen mit verformbaren Membranen mindestens einen, wenn nicht gleichzeitig mehrere der nachfolgenden Nachteile auf:

a) – wenn die Trenn- und Pumpmembran mechanisch mit dem Kolben der Hydraulikpumpe verbunden ist, gibt es keinen Druckausgleich auf beiden Seiten der biegsamen Membran und letztere hält über die Zeit nicht durch, sondern wird schlechter;
b) – wenn die Membran vollkommen frei ist, d. h. nicht mit einem Antriebsmechanismus verbunden ist und ausschließlich durch die von der Pumpe geförderte Hydraulikflüssigkeit bewegt wird, gibt es zwischen beiden Seiten der Membran einen Druckausgleich. Aufgrund der, wenn auch sehr geringen, so doch unvermeidbaren Leckagen nimmt das Fördervolumen der Hydraulikflüssigkeit jedoch mit jedem Zyklus zu und wird schließlich größer als das Volumen, das die Membran fördern kann; es baut sich dabei eine Hydraulikblockade auf, die einen Überdruck erzeugt, dergestalt, daß die eine oder die andere der beiden Pumpen zu Bruch geht. Im besonderen Fall der Hochdruckeinspritzung von Benzin ist ein Brand unvermeidbar, wenn das Element, welches das Benzin unter hohem Druck fördert, bricht;
c) – wenn das Hydraulikflüssigkeitsvolumen, das stetig gefördert und angesaugt wird, stets dasselbe ist, erwärmt es sich im einen wie im anderen Fall, d. h. sei die Membran nun mit dem Kolben verbunden oder auch frei, aufgrund der unendlich wiederholten Kompressionszyklen, bis es eine Temperatur erreicht, bei der die Membranen) zerstört wird/werden.

Im US-Patent 4.392.787 von NOTTA ist eine Anordnung beschrieben, die eine hydraulische Taumelscheibenpumpe umfaßt, wobei jeder Kolben der Pumpe an seinem Ende mit einer biegsamen Membran verbunden ist, die mit einem im Inneren des Kolbens gleitenden Schaft verbunden ist. Diese Vorrichtung weist die zuvor unter „a" und „c" beschriebenen Mängel auf. Das Flüssigkeitsvolumen, das kontinuierlich unter Druck gesetzt wird, ist stets das gleiche und wird sich daher erwärmen. Andererseits werden die unvermeidbaren geringen Leckagen durch zusätzliche Zufuhr von Öl über ein Rückschlagventil ausgeglichen; wenn jedoch zufällig ein großes Leck auftritt, kommt der Kolben in mechanischen Kontakt mit der Membran, die dann zerstört wird.
Im US-Patent 2.960.936 von DEAN ist eine Pumpe beschrieben, bei der eine völlig freie Membran zyklisch von einem Hydraulikvolumen eingedrückt und entlastet wird, das durch einen über einen Nocken betätigten Kolben zum Einsatz kommt. Diese Vorrichtung weist die Mängel „b" und „c" auf. Wenn es, aus welchem Grund auch immer, zu einem Stillstand oder auch nur zu einer Verlangsamung der Versorgung kommt, kehrt die Membran nicht vollständig zurück, und mit jedem Zyklus wird eine entsprechende Menge Hydraulikflüssigkeit eingebracht, bis es zum Bruch kommt (Nachteil „b"). Andererseits ist eine Erwärmung unvermeidbar (Nachteil „c"), da es sich stets um das gleiche Volumen an Hydraulikflüssigkeit handelt, das komprimiert wird.
Im Deutschen Patent 2.447.741 von WANNER ist eine Membranpumpe beschrieben, die mechanisch mit einem Kolben verbunden ist, der im Inneren eines Kolbens einer Hydraulikpumpe gleitet. Die Nachteile sind die gleichen wie beim weiter oben zitierten US-Patent 4.392.787.
Zur Beseitigung dieser Nachteile schlägt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung vor, bei der jede Membran frei ist und bei der am Ende jedes Zyklus eines Kolbens der stromabwärts des Totpunktes dieses Kolbens (maximale Verdichtungsstelle) gelegene Totraum, in dem sich die Flüssigkeit in Kontakt mit der Membran befindet, mit dem Vorrat an Hydraulikflüssigkeit in Verbindung gebracht wird, so daß die Flüssigkeit, die sich dort befindet, zunächst durch die Entspannung der Flüssigkeit, dann durch die Förderwirkung der Membran, die mit einer Feder gegengespannt wird, zu diesem Vorrat hin gefördert wird.
Auf diese Weise erreicht man einerseits einen stetig wiederholten Wärmeaustausch zwischen der komprimierten Flüssigkeit und der nicht komprimierten Flüssigkeit und andererseits in jedem Zyklus eine Rückstellung der Membran in die Ausgangsposition oder, mit anderen Worten, eine Beseitigung jedweder Vergrößerung des Hydraulikflüssigkeitsvolumens, das auf die Membran einwirkt, wobei diese Vergrößerung auf Dauer zwangsläufig durch die Leckagen bewirkt wird, da es nicht möglich ist, eine Hochdruck-Hydraulikpumpe mit Kolben, die keine Erwärmung bewirkt und einen guten Wirkungsgrad hat, ohne Leckagen zu verwirklichen.
Gemäß einem ersten Ziel bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Pumpe, die es gestattet, jede beliebige Art von Flüssigkeit zu pumpen, indem sie diese gleichzeitig mit einem sehr hohen Förderdruck beaufschlagt, wobei diese Pumpe durch Zusammenschaltung zweier Pumpen gebildet ist, nämlich: einerseits einer Hydraulikpumpe, andererseits einer zweiten Pumpe, deren bewegliche Mittel, die das Ansaugen und das Fördern der zu pumpenden Flüssigkeit durchführen, biegsame Membranen sind, die mittels Verdrängung der Hydraulikfüssigkeit, die von der ersten Pumpe gepumpt und dann wieder angesaugt wird, in einer abwechselnden Bewegung zunächst in die eine, dann in die andere Richtung bewegt werden, wobei die Pumpe dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kolben der ersten Pumpe hohl sind und von der Hydraulikflüssigkeit durchströmt werden, die während der Ansaugphase durch eine sichelförmige Vertiefung oder Nut hindurchströmt, die in die Vorderseite der Taumelscheibe oder Nockenscheibe eingelassen ist, wobei die verformbaren Membranen von jeweils einer Feder so gegengespannt werden, daß am Ende des Verdichtungshubes jedes Kolbens die Verbindung zwischen der Kammer, in der die Hydraulikflüssigkeit gegen die Membran gefördert wird, und der Ansaugkammer hergestellt wird, wobei diese Flüssigkeit dann einerseits durch die Bewegung des Kolbens angesaugt und andererseits über die Membran unter der Wirkung deren Feder gefördert wird, was gleichzeitig einerseits einen Austausch zwischen der durch die Verdichtung erwärmten Hydraulikflüssigkeit und der nicht erwärmten Flüssigkeit und andererseits eine Rückführung der Membran in ihre Anfangsstellung sicherstellt.
Die erfindungsgemäße Pumpe kann auch das eine oder andere der folgenden Merkmale aufweisen:

a – die zweite Pumpe umfaßt ebenso viele Volumina oder Bohrungen auf wie die erste Pumpe Bohrungen umfaßt, wobei jede Bohrung der zweiten Pumpe direkt mit der entsprechenden Bohrung der ersten Pumpe so in Verbindung steht, daß jeder Kolben der ersten Pumpe die Hydraulikflüssigkeit zyklisch in die entsprechende Bohrung der zweiten Pumpe fördert und ansaugt.
b – Jede Bohrung der zweiten Pumpe wird durch eine verformbare, von einer Feder gegengespannte Membran in zwei Teile unterteilt, nämlich den Teil, welcher der entsprechenden Bohrung der ersten Pumpe entspricht und die von dieser geförderte und wieder angesaugte Hydraulikflüssigkeit aufnimmt, und den anderen Teil, der mit Ansaugventilen und Förderventilen versehen ist, die das zu pumpende Produkt ansaugen und fördern.
c – Die Kammer, in der sich die Köpfe der Kolben bewegen, ist mit einem Tank für Hydraulikflüssigkeit verbunden.
d – Der Tank für Hydraulikflüssigkeit liegt außerhalb der ersten Pumpe und steht mit letzterer über eine Leitung in Verbindung, die in die Kammer mündet.
e – Die erfindungsgemäße Pumpe dient zur Hochdruck-Versorgung von Kraftstoffeinspritzdüsen für Verbrennungsmotoren, wobei die Hydraulikflüssigkeit der ersten Pumpe (I) das Öl des Motors sein kann.

Gemäß einem zweiten Ziel bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Mittel, die es gestatten, den Hubraum der ersten Pumpe und damit die Benzinfördermenge zu den Einspritzvorrichtungen hin zu verändern.
Diese Mittel sind: Die Anordnung einer Taumelscheibe mit verstellbarer Neigung, oder die Anordnung von Mitteln in den Kolben der Hydraulikpumpe, deren Funktion darin besteht, das während der Ansaugphase in die Bohrung eingeführte Hydraulikflüssigkeitsvolumen ganz oder teilweise kurzzuschließen.
Erfindungsgemäß ist jeder hohle Kolben der Hydraulikpumpe mit Öffnungen versehen, die ganz oder teilweise von einem beweglichen Mantel verdeckt sein können, wobei alle beweglichen Mäntel zusammen durch ein Steuerorgan verschoben werden, das unter den Betriebsbedingungen des Motors angesteuert wird.
Diese Vorrichtung kann ferner das eine oder andere der folgenden Merkmale aufweisen:

a – Die Kolben gleiten in zwei Trägern, in die Öffnungen eingebracht sind, wobei diese beiden Träger durch einen Ringspalt voneinander getrennt sind, der eine Kammer bildet, in der sich die Mäntel zwischen zwei Endstellungen verschieben, wobei in der einen Stellung, in der die Öffnungen nicht von den Mänteln verdeckt sind, die gesamte von jedem Kolben geförderte Flüssigkeit durch die Öffnungen der Kolben in die ringförmige Kammer zurückfließt und die Fördermenge der Pumpe (I) gleich Null ist, und in der anderen Stellung, in der alle Öffnungen von den Mänteln verdeckt sind, jeder Kolben die gesamte angesaugte Hydraulikflüssigkeit fördert und die Fördermenge der Pumpe dabei maximal ist.
b – Die Mäntel können alle Zwischenstellungen einnehmen, die zwischen den beiden Endstellungen liegen, so daß die Fördermenge der Pumpe (I) für alle Werte reguliert werden kann, die im Bereich von Nullförderung bis zur Maximalförderung liegen.
c – Die Mäntel sind an ein gemeinsames Steuerorgan angeschlossen, das von irgendeiner geeigneten Steuervorrichtung angesteuert wird, um die Kraftstoffmenge unter hohem Druck abhängig vom Versorgungsbedarf des Motors zu regulieren, ohne daß unter hohem Druck stehendes Benzin in den Tank zurückgeführt wird.
d – Stromabwärts des Auslasses der zweiten Pumpe (II) und stromaufwärts der Einspritzdüsen kann eine Dämpfungsvorrichtung angeordnet sein, um den durch die erste Pumpe (I) ausgelösten Schwingungseffekt zu beseitigen.
e – Die Dämpfungsvorrichtung kann eine im Vergleich zur Kraftstoffördermenge große Volumenkapazität aufweisen, die durch jedes geeignete Mittel unter dem Einspritzdruck gehalten wird, und sich im wesentlichen wie ein hydromechanischer Akkumulator verhalten.

Als nicht einschränkende Beispiele und zum leichteren Verständnis der Erfindung zeigen die beigefügten Zeichnungen folgendes:
1 eine Längsschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 einen Querschnitt entlang A-A in 1;
3 eine Längsschnittdarstellung der Doppelpumpe mit veränderlicher Fördermenge, wobei sich die Teile in der Stellung befinden, in der die Fördermenge maximal ist;
4 eine Ansicht der Doppelpumpe aus 3, in der sich die Teile in der Stellung befinden, für welche die Fördermenge gleich Null ist;
5 eine Ansicht entlang A-A der Oberfläche der Taumelscheibe aus den 3 und 4;
6 eine Längsschnittdarstellung der Pumpe aus 1, in der die jeweiligen Membranen durch eine einzige Membran ersetzt sind;
7 eine Schnittdarstellung entlang A-A in 6;
8 eine Schnittdarstellung entlang B-B in 6;
9 eine Detailansicht einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Pumpe im Längsschnitt und in vergrößertem Maßstab, in der die Ansaugventile weggelassen wurden;
10 eine Längsschnittdarstellung der Pumpe aus 6, die mit dem System zum Ansaugen über die Membran aus 9 versehen ist, und
11 eine Ansicht einer Ausführungsvariante, bei der die Hydraulikpumpe eine Radialpumpe ist.
Aus den 1 und 2, auf die Bezug genommen wird, ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine erste Pumpe, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen I bezeichnet ist, und eine zweite Pumpe, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen II bezeichnet ist, umfaßt.
Die erste Pumpe I ist eine Pumpe mit Axialkolben, die durch eine Taumelscheibe 1 in einer abwechselnden Hin- und Herbewegung bewegt werden.
Die Taumelscheibe 1 ist fest mit einer Motorwelle 2 (die von einem beliebigen, nicht dargestellten Mittel angetrieben wird) verbunden, die von Lagern 3 getragen wird. Eine Vielzahl von hohlen Kolben 4 liegen jeweils mittels eines Gleitsteins 5, in deren Mitte eine Bohrung 6 eingebracht ist, gegen die schräge Fläche der Scheibe 1 an. Jeder Kolben 4 wird von einer Feder 7 gegen seinen Gleitstein gehalten. In die Vorderseite 1 ist eine sichelförmige Vertiefung 8 eingelassen. Wenn die Welle 2 in Drehung versetzt wird, bewegen sich die Taumelscheibe 1, die Scheiben 5 und die kugelförmigen Köpfe 4a der Kolben 4 in einer Kammer 9. Diese Kammer 9 mündet über eine Vielzahl von Bohrungen 22, welche den Körper 21 der Pumpe I durchlaufen, in einen Tank 11. Dieser Tank 11 ist durch eine zylindrische Hülse 23 gebildet, die den Körper 21 umgibt.
Wenn sich die Motorwelle 2 dreht, schwingt die Fläche der Taumelplatte 1 in der Kammer 9 so, daß die Kolben 4 in einer abwechselnden Hin- und Herbewegung bewegt werden: In der Richtung, die dem Ansaugen entspricht, werden die Kolben 4 von ihrer Feder 7 bewegt; in der anderen Richtung, die dem Fördern unter Druck entspricht, werden sie von der Taumelplatte 1 gegen die Feder 7 zurückgedrückt. In der Ansaugphase dringt die Hydraulikflüssigkeit, die sich in der Kammer 9 befindet, in das Innere der Kolben 4 ein, indem sie durch die sichelförmige Aussparung 8 und die Bohrung 6 der Scheiben 5 hindurchfließt.
Diese Art Pumpe ist bekannt und in zahlreichen früheren Patenten der Anmelderin beschrieben.
Wenn die Hydraulikpumpe I in bekannter Weise eingesetzt wird, umfaßt jede Bohrung 12, in der ein hohler Kolben 4 gleitet, an ihrem Ende ein Rückschlagventil, so daß die Gesamtanordnung der Kolben 4 eine Förderung unter Druck bewirkt (und sogar unter hohem Druck, da man mit dieser Art Pumpe 1000 bar überschreiten kann).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfaßt jedoch keine der Bohrungen 12, in denen die Kolben 14 gleiten, ein Rückschlagventil.
Der Pumpe I ist unmittelbar stromabwärts eine Pumpe II zugeordnet.
Jeder Bohrung 12 der Pumpe I, in welcher ein Kolben 4 gleitet, entspricht in der Pumpe II eine Kammer oder Bohrung 13, die durch eine biegsame Membran 24, welche von einer Feder 15 vorgespannt wird, in zwei Teile 13a und 13b unterteilt ist. Der Teil 13a steht in direkter Verbindung mit dem Ende der Bohrung 12, während der Teil 13b an seinem der Membran 24 gegenüberliegenden Ende mit einem Ansaugventil 16 und einem Förderventil 17 versehen ist. Alle Ventile 17 liefern in eine gemeinsame Leitung 18.
Wie gezeigt, liegt jede Feder 15 vorzugsweise über einen Federteller 20 an der Rückseite der Membran 24 an. Die Form des Federtellers ist so festgelegt, daß die Anlage des Federtellers 20 an der Rückseite der Membran 24 zu keinerlei Beschädigung desselben führt.
Nachfolgend wird die Funktionsweise beschrieben:
Wenn die Motorwelle 2 angetrieben wird, fördern die Kolben 4 die Hydraulikflüssigkeit in die Kammern 13. Die Hydraulikflüssigkeit wird in den Teil 13a der Kammer 13 gefördert, drückt gegen die Vorderseite der Membran 24 und bewirkt deren Verschiebung in Richtung des Pfeils f1 (1). Durch ihre Verschiebung fördert diese Membran 24 die im Teil 13b der Kammer 13 enthaltene Flüssigkeit. Dieses Fördern erfolgt durch das Rückschlagventil 17 hindurch.
Wenn sich die Taumelscheibe 1 weiterdreht, läuft der Gleitstein 5 jedes Kolbens 4 dann über die sichelförmige Vertiefung 8, wodurch die Kammer 13a, das Innere des hohlen Kolbens 4 und die Ansaugkammer 9 miteinander in Verbindung gebracht werden. Gleich zu Beginn des Laufes des Gleitsteins 5 auf der sichelförmigen Vertiefung 8 entspannt sich die unter hohem Druck stehende Flüssigkeit, die sich in der Kammer 13a befindet, in Richtung zur Kammer 9 hin; anschließend wird die Flüssigkeit, die sich in der Kammer 13a befindet, unter der Wirkung der Feder 7 des Kolbens 4 und der Feder 15 der Membran 24 in die Bohrung 12 und von dort zur Kammer 9 gefördert.
Damit wird die Hydraulikflüssigkeit, die sich im Totraum am Ende jeder Bohrung 12 befindet, wenn der Kolben 4 am Ende seines Verdichtungshubes und in der Kammer 13a steht, am Ende jedes Verdichtungszyklus erneuert, wodurch jegliche Erwärmung dieser Flüssigkeit verhindert wird, was andernfalls unvermeidbar wäre. Ferner bewirkt diese Wiederherstellung der direkten Verbindung zwischen der Kammer 13a und der Kammer 9, und zwar bei jedem Zyklus, eine Rückstellung der beweglichen Teile in die Ausgangsstellung derart, daß das Volumen der Hydraulikflüssigkeit, das in die Kammer 13a gefördert wurde, streng gleich bleibt, wobei die unvermeidbaren Leckagen aus der Hydraulikpumpe in die Kammer 9 zurückgeführt werden. Diese Herstellung einer Verbindung zwischen den Kammern 9 und 13a beseitigt daher die zuvor unter „b" und „c" beschriebenen Nachteile.
Die Verschiebung der Membran 24 in Richtung des Pfeils f2 bewirkt ein Ansaugen des zu pumpenden Produkts in Teil 13b der Bohrung 13 durch das Einlaß-Rückschlagventil 16 und ein erneutes Fördern der Hydraulikflüssigkeit, die sich im Teil 13a befindet.
Auf diese Weise wird das zu pumpende Produkt abwechselnd angesaugt und dann gefördert durch die abwechselnde Bewegung der Membranen 24, wobei diese Bewegung durch die Veränderungen des von der Hydraulikflüssigkeit in den Teilen 13a der Bohrungen 13 eingenommenen Volumens bewirkt wird, und diese Volumenänderungen durch die abwechselnden Bewegungen des Förderns und des Ansaugens der Hydraulikflüssigkeit durch die Kolben 4 der ersten Pumpe I bewirkt werden.
Jede Membran 24 wird auf ihren beiden Seiten, d. h. auf der Vorder- und Rückseite, in gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der Membran verteilter Weise mit dem gleichen Druck beaufschlagt: auf der einen Seite mit dem Druck der Motor-Hydraulikflüssigkeit, auf der anderen mit dem Druck der geförderten Flüssigkeit. Die Membran unterliegt damit keiner mechanischen Belastung und kann daher nicht reißen.
Die Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher eine Membranpumpe, bei der jede Membran in der Förderphase auf jeder Seite einen gleichen Druck hat, wodurch ein Förderdruck erhalten werden kann, der gleich dem Hydraulikdruck ist, den die erste Pumpe I bereitstellen kann.
Die Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter anderem dazu eingesetzt werden, Flüssigkeiten unter Druck zu setzen, die keinerlei Schmiervermögen aufweisen. Insbesondere kann sie dazu eingesetzt werden, Einspritzdüsen von Verbrennungsmotoren (Kraftfahrzeugmotoren) zu speisen, denen Super-Kraftstoff und/oder GPL in flüssiger Form, z. B. als Ersatzkraftstoff, zugeführt wird. Der Super-Kraftstoff wird durch die Ventile 16 angesaugt und unter hohem Druck (mehr als 50 bar) durch die Ventile 17 gefördert, ohne daß der Kraftstoff jemals mit den metallischen Organen in Kontakt kommt, die gegeneinander gleiten müssen.
Es sei angemerkt, daß Flüssigkeiten bei erhöhten Drücken nicht mehr als inkompressibel angesehen werden können. Wenn sich ein Kolben 4 am Ende des Rückförderhubes befindet, ist der Druck der Hydraulikflüssigkeit maximal. Wenn sich der Gleitstein 5, wie weiter oben erwähnt, am Anfang der sichelförmigen Vertiefung 8 befindet, wird die Flüssigkeit, indem sie sich entspannt, durch den Kolben 4, den Durchlaß 6 des Gleitsteins 5 und die sichelförmige Vertiefung 8 hindurch in die Kammer 9 zurückgefördert; anschließend wird sie durch die Wirkung der Feder 15 zurückgefördert. Die verdichtete Flüssigkeit ist heiß, die Flüssigkeit in der Kammer 9 und im Tank dagegen nicht; es wird daher bei jedem Zyklus ein geringfügiger Austausch zwischen durch Druck erwärmter Flüssigkeit und nicht erwärmter Flüssigkeit erfolgen, wodurch in der ersten Pumpe I ein thermisches Gleichgewicht sichergestellt werden kann. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, kann die zylindrische Hülse 23 des Tanks vorzugsweise mit Kühlflügeln versehen sein.
Wenn die erfindungsgemäße Doppelpumpe, wie weiter oben gezeigt, zur Hockdruckversorgung von Kraftstoffeinspritzdüsen für Motoren eingesetzt wird, kann man vorteilhafterweise als Hydraulikflüssigkeit das Öl des Motors selbst einsetzen, indem man die Kammer 9 direkt mit dem Ölverteilkreis des Motors verbindet, wobei die Temperatur dieses Öls durch die entsprechenden Organe des Motors reguliert wird.
Die erfindungsgemäße Pumpe kann auch dazu eingesetzt werden, Bohrschlamm unter Druck zirkulieren zu lassen.
Sie kann sogar dazu eingesetzt werden, jede Art von Flüssigkeiten, einschließlich korrosiver oder aggressiver Flüssigkeiten, unter Druck zu setzen.
Wenn die Hydraulikstufe der Pumpe I einer Flüssigkeit mit hoher Viskosität ausgesetzt wird, wie dies z. B. bei einem Einsatz im Kalten der Fall ist, ist es bevorzugt, wie dies bekannt ist, mechanische Mittel vorzusehen, welche die Köpfe 4a der Kolben 4 während der Ansaugphase auf ihren Gleitsteinen 5 halten.
Wie zuvor erläutert, gestattet der Ansaugdruck der zweiten Pumpe II, der mit der Kraft der Federn 15 zusammenhängt, aufgrund der Verbindung mit der Kammer 9 eine Rückkehr der Membranen 24 in deren Ausgangsstellung.
Wenn es diese Rückstellung in die Ausgangsstellung nicht gäbe, die durch diese Verbindung mit der Hydraulikflüssigkeitsreserve gestattet wird, bestünde die Gefahr, daß sich bei jeder Drehung der Pumpe ein leichter Schlupf ergäbe.
Dieser Schlupf würde rasch einen Volumenunterschied zwischen der Bohrung 12 und dem Teil 13a der entsprechenden Bohrung 13 bewirken, was seinerseits schnell zu einem Anschlagen der Membranen 24 und sofort zu einem Ausfall der Pumpe (sei es auf Ebene der Pumpe I oder auf Ebene der Pumpe II) führen würde.
Es wird daher deutlich, daß diese Rückstellung auf Null oder die Rückstellung der beweglichen Teile 24 der zweiten Pumpe II in die Ausgangsstellung mittels der sichelförmigen Vertiefung 8 wesentlich ist.
Die 3 bis 5 betreffen eine Verbesserung der Vorrichtung aus den 1 und 2, mit der es möglich ist, die Fördermenge der zu pumpenden Flüssigkeit beliebig zu variieren.
Wenn diese Flüssigkeit Kraftstoff ist, der zur Versorgung eines Motors vorgesehen ist, kann es interessant sein, das von der Pumpe II geförderte Kraftstoffvolumen zu verändern, um es an die Betriebsbedingungen des Motors anzupassen.
Damit ein Motor bei voller Drehzahl laufen kann, muß der Hubraum der Pumpe abhängig von den Extrembedingungen des Einsatzes des Motors bestimmt werden, nämlich: Betrieb bei maximaler Drehzahl und voller Last. Damit wird also eine maximale Fördermenge der Pumpe festgelegt, die ständig bereitgestellt wird, so daß die Pumpe, außer bei diesen extremem Einsatzbedingungen, eine überschüssige Fördermenge bereitstellt, die in den Tank zurückgeführt wird.
Das auf diese Weise in den Tank zurückgeführte Benzin befindet sich jedoch in einem durch die Verdichtung erwärmten Zustand, derart, daß das erwärmte Benzin ständig in den Tank zurückgeführt wird. Je mehr sich der Tank entleert, desto heißer wird das Benzin, so daß die Gefahr besteht, daß im Tank unerwünschte Benzindämpfe auftreten, deren Behandlung durch immer strengere Normen schwierig geworden ist, insbesondere was Motoren mit direkter Benzineinspritzung betrifft.
Es erweist sich daher als notwendig, die Fördermenge der Pumpe abhängig von den Anforderungen des Motors zu regulieren.
Die erste Lösung besteht darin, die erste Pumpe I in Form einer Pumpe mit veränderlicher Fördermenge zu verwirklichen, indem eine Taumelscheibe 1 mit veränderlicher Neigung verwendet wird, wie dies bei bestimmten von der Anmelderin hergestellten Pumpen verwirklicht ist.
Bei einer solchen Pumpe besteht jedoch die Gefahr, daß sie für die Großserienfertigung von Kraftfahrzeugen zu aufwendig ist, weshalb nachfolgend eine zweite Lösung beschrieben wird.
Die Vorrichtung gemäß dieser zweiten Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Doppelpumpe umfaßt, wie sie in der Patentanmeldung 96.07043 beschrieben ist, bei der jedoch jeder Kolben der Hydraulikpumpe mit Mitteln versehen ist, die es gestatten, die vom Kolben geförderte Fördermenge ganz oder teilweise zu annullieren.
Die 3 und 4 zeigen eine Doppelpumpe analog der aus den 1 und 2 und bei der die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen tragen.
Bezugnehmend auf diese Figuren sieht man, daß jeder Hohlkolben 4 von einer Seite zur anderen von einer Leitung 30 durchlaufen wird.
Andererseits werden die Kolben 4 von zwei Trägern 31 und 32 getragen, die mit Öffnungen durchsetzt sind, in denen die Kolben gleiten. Die in den Träger 31 eingebrachten Öffnungen sind mit dem Bezugszeichen 33 bezeichnet, während die in den Träger 32 eingebrachten Öffnungen die zuvor erwähnten Zylinder 12 bilden. Zu diesem Zweck ist die Dicke des Trägers 32 größer als die maximale Hublänge der Kolben 4.
Der zwischen den Trägern 31 und 32 eingefaßte Raum bildet eine ringförmige Kammer 35.
In diesem Raum 35 ist jeder Kolben 4 teilweise mit einem gleitenden Mantel 34 bedeckt. Diese gleitenden Mäntel sind alle so mit einer Steuerstange 38 verbunden, daß sie alle zusammen zwischen zwei Endstellungen gleiten können, wobei die erste in 3 und die zweite in 4 dargestellt ist.
In der in 3 dargestellten Stellung verdecken die Mäntel 34 die Bohrungen 36, welche die innere Leitung 30 jedes Kolbens 4 mit der ringförmigen Kammer 35 verbinden. In der in 4 dargestellten Stellung geben die Mäntel 34 die Bohrungen 36 frei.
Die Federn 7 aus den 1 und 2, die dazu dienen, die Köpfe der Kolben in Anlage gegen ihren Gleitstein 5 zu halten, sind durch ein Druckstück 7b ersetzt, das auf eine Wulst 6 wirkt, die an der Rückseite jedes Kolbenkopfes 4 anliegt. Das Druckstück 7b wird von einer Feder 7a gegengespannt.
Das Druckstück 7b, das den Kragen 6 jedes Kolbenkopfes gegenspannt, wird von einer Leitung 37 durchquert, welche die beiden Kammern 9 und 35 miteinander verbindet.
Wenn sich die Mäntel 34 unter der Wirkung des Steuerstange 38 in der in 4 dargestellten Stellung befinden, fließt die von jedem Kolben 4 geförderte Hydraulikflüssigkeit durch die Leitungen 30 und 36 in die ringförmige Kammer 35 zurück und von dort durch die Bohrung 37 in die Kammer 9. Dies führt dazu, daß die Fördermenge der Hydraulikpumpe I gleich Null ist, so daß die Membranen 24 nicht bewegt werden und kein Pumpen und Fördern von Kraftstoff unter Druck zu den Einspritzdüsen hin ausüben: Der Kraftstoffdurchfluß zu den Einspritzdüsen ist daher ebenfalls gleich Null.
Wenn sich die Mäntel 34 unter der Wirkung der Steuerung 38 in der in 1 dargestellten Stellung befinden, sind die Bohrungen 36 von den Mänteln verdeckt und ist die Fördermenge der Hydraulikpumpe I maximal. Dies führt dazu, daß auch die Benzinfördermenge zu den Einspritzdüsen hin maximal ist.
Zwischen diesen beiden Endstellungen können alle dazwischen liegenden Fördermengen abhängig von der Stellung der Mäntel 34 erhalten werden, wobei diese Stellung durch die Stellung der Stange 38 bestimmt ist, die beim Betrieb des Motors von jeder geeigneten Steuervorrichtung angesteuert wird.
Daraus ergibt sich, daß die Austrittsfördermenge der Pumpe II abhängig von der Benzinfördermenge eingestellt wird, die zum Einspritzen notwendig ist, und daß die Rückführungen von überschüssigem Benzin in den Tank höchstens geringfügig sind.
Es ist jedoch anzumerken, daß der Benzindurchfluß, der dabei erhalten wird, ein pulsierender Durchfluß ist. Wenn sich die Mäntel 34 beispielsweise in einer Position befinden, in der nur 10% der maximalen Fördermenge der Pumpe I an den Teil 13a des Volumens 13 abgegeben werden, bedeutet dies tatsächlich, daß die Pumpe I während 90% der Hublänge jedes Kolbens keinen Durchfluß bereitstellt, oder auch, daß es nur über 10% des Hubes jedes Kolbens hinweg einen Durchfluß gibt. Dies bewirkt, daß der Durchfluß ein pulsierender Durchfluß ist.
Dies führt somit zu einem Nachteil, der beseitigt werden muß.
Zu diesem Zweck ordnet man stromabwärts des Auslasses 29 und stromaufwärts der Einspritzdüsen eine Vorrichtung an, welche diese Pulsationen beseitigt. Diese Vorrichtung kann vorteilhafterweise in analoger Weise wie ein Hydraulikakkumulator gebildet sein, d. h. durch eine Kapazität mit einem Volumen, das im Vergleich zur zu den Einspritzdüsen geförderten Fördermenge groß ist und unter konstantem Druck gehalten wird.
Auf diese Weise erhält man eine Einspritzmenge, die genau dem Kraftstoffbedarf des Motors ohne Rückführung in den Tank entspricht, wobei diese Menge gleichmäßig, d. h. frei von Pulsationen ist.
6 zeigt eine Pumpe analog zu der Pumpe aus 1, bei der die gleichen Elemente die gleichen Bezugszeichen aufweisen.
Der Tank 11 aus 1, der die Hydraulikpumpe umgibt, ist durch einen äußeren Tank 11a ersetzt; im übrigen sind alle Bauteile, mit der einzigen Ausnahme der Membran der Pumpe II aus 1, identisch.
Bei der Pumpe aus 1 ist jedes Volumen 13 durch eine Membran 24, die von einer Feder 1 zurückgedrückt wird, welche gegen die Membran 24 mittels einer Schale 20 anliegt, in zwei Teile 13a, 13b, geteilt.
Bei der Pumpe aus 6 sind die einzelnen Membranen 24 durch eine einzige Membran 44 ersetzt, die sich an den Orten der Kammern 13 verformt, um entgegen der entsprechenden Feder 15 teilweise in das Volumen 13 hineinzuragen.
Genauer gesagt, umfaßt die Pumpe aus 6, wie die aus 1, ein Pumpengehäuse 40 in Blockbauweise aus zwei zylindrischen Teilen 40a und 40b, wobei das Teil 40b einen größeren Innendurchmesser als das Teil 40a aufweist. Im Teil 40a sind die Lager 3, die Motorwelle 2, die Taumelscheibe 1, die Zuführkammer 9 und der hintere Teil 41a eines Teils 41 angeordnet, in das die Bohrungen 12 eingebracht sind. Der vordere Teil 41b dieses Stücks befindet sich in dem Teil 40b mit größerem Durchmesser im Gehäuse 40, so daß dieser vordere Teil 41b gegen die Schulter anliegt, welche die beiden Teile 40a und 40b des Gehäuses 40 voneinander trennt. Die Bohrungen 12 der Kolben 4 münden an der Vorderseite dieses Teils 41b. Eine kreisförmige Platte 42 ist am Teil 41b angeordnet und relativ zu diesem durch einen Stift 42a lagefixiert. Diese Platte 42 umfaßt soviele Bohrungen 43, wie es Bohrungen 12 und Kammern 13 gibt. Die Kammern 13 sind in einem Teil 45 ausgebildet, das am offenen Ende des Teils 40b des Gehäuses 40 angeschraubt ist. Zwischen dem Teil 45 und der Platte 42 ist eine Membran 44 angeordnet, welche die Form einer Scheibe mit dem gleichen Durchmesser wie die Platte 42 aufweist. Die Membran 44 ist zwischen der Platte 42 und dem Ende des Teils 45 eingespannt. Jede Bohrung 43 steht mit einer Bohrung 12 der Pumpe I in Verbindung und liegt einem Volumen 13 gegenüber.
Wenn ein Kolben 4 Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck fördert, wird diese Flüssigkeit aus der Bohrung 12 in die Bohrung 43 gefördert und verformt den Teil der Membran 44, welcher der entsprechenden Kammer 13 gegenüberliegt, wobei diese Verformung entgegen der Feder 15 erfolgt, die über die Schale 20 an der anderen Fläche der Membran 44 anliegt. Die zu pumpende Flüssigkeit, die sich in der Kammer 13 (hinter der Schale 20) befindet, wird durch das Rückschlagventil 17 gefördert. Wenn der Kolben 4 in seiner Bohrung 12 zurückläuft, wird der Teil der Membran 44, der sich verformt hat und teilweise in das Volumen 13 eingetreten ist, von der Feder 15 zurückgedrückt und kehrt in seine ursprüngliche Form zurück, wobei er zu pumpende Flüssigkeit durch das Rückschlagventil 16 ansaugt.
Wie in den vorhergehenden Fällen besteht über die sichelförmige Vertiefung 8 eine direkte Verbindung zwischen der Bohrung 43 und der Kammer 9.
Aus 9, die eine vergrößerte Ansicht zeigt, geht hervor, daß jeder Kammer 13 eine Leitung 50 zugewiesen ist, die mit einer Kammer 51 verbunden ist, in welche die zu pumpende Flüssigkeit über eine Leitung 52 gelangt. Die Leitung 50 durchsetzt die Masse des Teils 45 und läuft an ihrem der Kammer 51 gegenüberliegenden Ende zur Membran 44 hin aus. Die Platte 42, die zwischen dem Teil 41, in dem die Bohrungen 12 der Kolben 4 ausgebildet sind, und dem Teil 45 angeordnet ist, in dem die Kammern 13 ausgebildet sind, umfaßt zwei Ausnehmungen 53 und 54, die über eine Leitung 55 miteinander verbunden sind. Die Ausnehmung 53 ist in die Fläche des Teils 42 eingelassen, die mit der Membran 44 in Kontakt steht, während die Ausnehmung 54 in die Fläche eingelassen ist, die in Kontakt mit dem Teil 41 steht. Die Ausnehmung 54 ist so gestaltet, daß sie mit der Bohrung 12 in Verbindung steht, und die Ausnehmung 53 läuft bis zum Niveau der Kammer 14.
Auf diese Weise gelangt die unter Druck stehende Flüssigkeit, wenn sie von einem Kolben 4 gefördert wird, über die Ausnehmung 54 und die Leitung 55 in die Ausnehmung 53, und die Membran wird durch den Hydraulikdruck gegen die Öffnung der Leitung 50 angelegt, die auf diese Weise verschlossen wird. Wenn sich der Kolben 4 dagegen in der Ansaugphase befindet, entfernt die Bewegung der Schale 20, welche die Membran 44 zurückdrückt, letztere von der Öffnung der Leitung 50. Da die Membran 44 gegen den Boden der Ausnehmung 53 angelegt wird, legt dies zwischen der Membran 44 und der Wand des Teils 45 einen Raum 56 frei, der die Verbindung zwischen der Leitung 50 und der Kammer 13 sicherstellt und somit das Zuführen der zu pumpenden Flüssigkeit in diese Kammer 13 zuläßt.
Die zu pumpende Flüssigkeit (beispielsweise Benzin) wird vorzugsweise mit einem geringen Druck im Bereich von 1–2 bar, der durch eine elektrische Pumpe bekannter Art vorgegeben ist, über das Rohr 52 zugeführt, so daß gleich nach dem Abklingen des Hydraulikdrucks in der Ausnehmung 53 die Membran 44 zurückgedrückt wird, um den Durchlaß 56 freizugeben.
Ebenso ist es bevorzugt, daß an der Stelle jeder Öffnung der Leitung 50 die Membran 44 mit einer Verstärkungsschale 57 eines größeren Durchmessers als dem der Öffnung versehen ist, die dazu dient zu vermeiden, daß die Membran durch den Druck in die Öffnung der Leitung 50 hineingedrückt und damit beschädigt wird.
Vorteilhaft ist es auch, die Membran durch Formgebung so zu gestalten, daß sie im Ruhezustand, ohne jeden Druck, die Ausnehmung 53 ausfüllt und den Durchlaß 56 freiläßt.
Somit spielt die Membran 44, indem sie sich zwischen einer Position, in der sie sich am Boden der Ausnehmung 53 befindet, und einer Position, in der sie die Ansaugleitung 50 verschließt, verformt, die Rolle eines Ansaug-Rückschlagventils.
Es gibt ganz offensichtlich ebenso viele Leitungen 50, Ausnehmungen 53, Leitungen 55 und Ausnehmungen 54, wie es Bohrungen 12 und Kammern 13 gibt.
Die auf diese Weise im Zusammenhang mit 9 beschriebene Anordnung ist unabhängig von der Bauweise der Hydraulikpumpe I und kann auf die Pumpe der 6–7 übertragen werden, wie dies in 9 dargestellt ist.
Bei allen in den 1 bis 9 dargestellten Beispielen ist die Hydraulikpumpe I eine Pumpe mit Schwingscheibe oder Taumelscheibe und die Kolben sind Axialkolben.
Es ist jedoch anzumerken, daß man das gleiche Ergebnis mit einer Pumpe mit Radialkolben erhalten kann, allerdings unter der wesentlichen Bedingung, daß die Kolben hohl sind und ihre Köpfe auf dem Antriebsnocken (der die gleiche Rolle wie die Taumelscheibe 1 spielt) mittels Gleitsteinen aufliegen, die eine sichelförmige Vertiefung überlappen, so daß am Ende jedes Verdichtungszyklus die Kammer, in der sich die Membran verschiebt, in direkte Verbindung mit der Kammer zum Zuführen der Hydraulikflüssigkeit gebracht ist.
Eine solche Pumpe mit Radialkolben ist in 11 dargestellt.
Diese Pumpe umfaßt einen Nocken 101, bei dem es sich um einen Exzenter handelt, der von einer auf Lagern 103 gelagerten Motorwelle 102 getragen wird. Jeder Kolben ist ein Hohlkolben 104, der von einer Feder 107 so vorgespannt wird, daß sein Kopf 104a am Nocken 101 unter Zwischenschaltung eines Gleitsteins 105 anliegt, der von einer Öffnung 106 durchsetzt ist. Der Nocken 101 läuft in einer Kammer 109 um, die mit einem (nicht dargestellten) Tank für Hydraulikflüssigkeit in Verbindung steht. Die Verbindung zwischen der Kammer 109 und dem Inneren jedes Hohlkolbens 104 wird hergestellt, wenn der Gleitstein 105 die Nut 108 überlappt, die in den Nocken 101 eingelassen ist.
Die Pumpe II ist mit der aus 1 identisch, wobei gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen tragen.
Der Nocken 101 entspricht der Taumelscheibe 1, die Kolben 104 den Kolben 4, die Gleitsteine 105 den Gleitsteinen 5, die Nut 108 der sichelförmigen Vertiefung 8 und die Kammer 109 der Kammer 9.
Die Funktionsweise der in 10 dargestellten Doppelpumpe (I–II) ist identisch mit der der zuvor dargestellten Pumpen.

Claims

Pumpe, die es gestattet, jede beliebige Art von Flüssigkeit zu pumpen, indem sie diese mit einem sehr hohen Förderdruck beaufschlagt, der Art, die durch die Zusammenschaltung zweier Pumpen gebildet ist, nämlich einerseits einer Hydraulikpumpe (I), die eine Vielzahl von Kolben (4, 104) und eine Taumelscheibe (1) oder Nockenscheibe (101) umfaßt, und andererseits einer zweiten Pumpe (II), deren bewegliche Mittel, welche das Ansaugen und das Fördern der zu pumpenden Flüssigkeit durchführen, biegsame Membranen sind, die mit einer abwechselnden Bewegung zunächst in eine Richtung, dann in die andere, mittels Verdrängung der Hydraulikflüssigkeit, die von der ersten Pumpe (I) gepumpt und dann wieder angesaugt wird, bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (4, 104) der ersten Pumpe (I) hohl sind und die Hydraulikflüssigkeit durch sie hindurchfließt, die während der Ansaugphase durch eine sichelförmige Vertiefung (8, 108) hindurchströmt, die in die Stirnfläche der Taumelscheibe (1) oder Nockenscheibe (101) eingelassen ist, wobei die verformbare Membran (24, 44) von einer Feder (15) so gegengespannt wird, daß am Ende des Förderhubes jedes Kolbens (4, 104) die Verbindung zwischen der Kammer (12–13), in der die Hydraulikflüssigkeit gegen die Membran (24, 44) gefördert wird, und der Ansaugkammer (9, 109) hergestellt wird, wobei diese Flüssigkeit dann einerseits durch die Bewegung des Kolbens (4, 104) angesaugt und andererseits durch die Membran (24, 44) unter der Wirkung deren Feder (15) gefördert wird, was gleichzeitig einen Austausch zwischen der durch den Druck erwärmten Hydraulikflüssigkeit und der nicht erwärmten Flüssigkeit sowie eine Rückführung der Membran (24, 44) in ihre Anfangsstellung sicherstellt.
Pumpe nach Anspruch 1, bei der die erste Pumpe (I) oder die Hydraulikpumpe eine Pumpe mit einer Taumelscheibe (1) und mit Axialkolben (4) ist, wobei diese Axialkolben hohl sind und von Federn (7, 7a) so vorgespannt werden, daß der Kopf (4a) jedes Hohlkolbens (4) unter Zwischenschaltung eines Gleitsteins (5), durch den eine Mittelbohrung (6) hindurchläuft, in Anlage gegen die Taumelscheibe (1) kommt, wobei dieser Gleitstein während der Ansaugphase des entsprechenden Kolbens eine in die Stirnfläche der Taumelscheibe (1) eingelassene sichelförmige Vertiefung (8) überlappt, so daß während dieser Phase eine direkte Verbindung zwischen der Kammer (9), in der sich die Taumelscheibe (1) bewegt, und der Kammer (13a), in welche die Hydraulikflüssigkeit während der Druckphase gefördert wurde, hergestellt wird.
Pumpe nach Anspruch 1, in der die erste Pumpe (I) oder Hydraulikpumpe eine Pumpe mit Radialkolben (104) ist, die von einer Nockenscheibe (101) angetrieben wird, wobei die Radialkolben (104) hohl sind und von Federn (107) derart vorgespannt werden, daß der Kopf (104a) jedes Hohlkolbens (104) unter Zwischenschaltung eines Gleitsteins (105), durch den eine Mittelbohrung (106) hindurchläuft, gegen die Taumelscheibe (101) anliegt, wobei sich dieser Stein und eine in die Oberfläche der Nockenscheibe (101) eingelassene Nut (108) während der Ansaugphase des entsprechenden Kolbens überlappen, so daß während dieser Phase eine direkte Verbindung zwischen der Kammer (109), in der die Nockenscheibe (101) bewegt wird, und der Kammer (13a), in welche die Hydraulikflüssigkeit während der Druckphase gefördert wurde, hergestellt wird.
Pumpe nach Anspruch 2, bei der die zweite Pumpe (II) ebenso viele Kammern oder Bohrungen (13) aufweist wie die erste Pumpe (I) Bohrungen (12) umfaßt, wobei jede Kammer (13) der zweiten Pumpe (II) direkt mit der entsprechenden Bohrung (12) der ersten Pumpe (I) derart in Verbindung steht, daß jeder Kolben (4, 104) der ersten Pumpe (I) die Hydraulikflüssigkeit zyklisch in die entsprechende Kammer (13) der zweiten Pumpe (II) fördert und ansaugt.
Pumpe nach Anspruch 4, bei der jede Bohrung (13) der zweiten Pumpe (II) durch eine verformbare, von einer Feder (15) gegengespannte Membran (24) in zwei Teile (13a, 13b) unterteilt wird, nämlich den Teil (13a), der mit der entsprechenden Bohrung (12) der ersten Pumpe (I) in Verbindung steht und die von dieser geförderte und wieder angesaugte Hydraulikflüssigkeit aufnimmt, und den anderen Teil (13b), der mit Ansaugventilen (16) und Förderventilen (17) versehen ist, die das zu pumpende Produkt ansaugen und fördern.
Pumpe nach Anspruch 5, bei der jede Feder (15) über einen Federteller (20) gegen die Rückseite der entsprechenden biegsamen Membran (24) anliegt, wobei der Federteller (20) so ausgebildet ist, daß er keine Beschädigung der Rückseite der Membran (24) verursacht.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kammer (9, 109), in der sich die Köpfe (4a, 104a) der Kolben (4, 104) bewegen, mit einem Tank für Hydraulikflüssigkeit verbunden ist.
Pumpe nach Anspruch 7, bei welcher der Tank (11) für Hydraulikflüssigkeit außerhalb der ersten Pumpe (I) liegt und mit letzterer über eine Leitung (10) in Verbindung steht, die in die Kammer (9) mündet.
Pumpe nach Anspruch 7, bei welcher der Tank (11) durch eine zylindrische Hülle (23) gebildet ist, die den Körper (21) der ersten Pumpe umgibt und mit der Kammer (9) über eine Vielzahl von Öffnungen (22) in Verbindung steht.
Pumpe nach Anspruch 2, bei der die einzelnen verformbaren Membranen (24) durch eine einzige Membran (44) ersetzt sind, die zwischen den Bohrungen (12) der Kolben (4) und den Kammern (13) angeordnet ist.
Pumpe nach Anspruch 10, bei der eine kreisförmige Platte (42) zwischen dem Teil (41), in dem die Bohrungen (12) ausgebildet sind, und dem Teil (45), in dem die Kammern (13) ausgebildet sind, angeordnet ist, wobei dieses Teil mittels Bohrungen (43) jede Bohrung (12) mit der ihr entsprechenden Kammer (13) verbindet.
Pumpe nach Anspruch 10, bei der in jeder Kammer (13) eine Feder (15) angeordnet ist, die über eine Scheibe (20) an der Membran (44) anliegt.
Pumpe nach Anspruch 12, bei der jede Kammer (13) einem Ansaug-Rückschlagventil (16) und einem Förder-Rückschlagventil (17) zugeordnet ist.
Pumpe nach Anspruch 12, bei der jede Kammer (13) nur einem Förder-Rückschlagventil (17) zugeordnet ist, wobei das Ansaug-Rückschlagventil (16) weggelassen ist und seine Funktion durch die Membran (44) selbst erfüllt wird.
Pumpe nach Anspruch 14, bei der die Zuführleitung (50) für die zu pumpende Flüssigkeit zur Membran (44) hin mündet, die während der Förderphase in Anlage gegen die Öffnung dieser Leitung gehalten wird und während der Ansaugphase von dieser beabstandet ist.
Pumpe nach Anspruch 15, bei welcher der Abschnitt der Membran (44), der gegen die Zuführöffnung (50) für die Flüssigkeit zur Anlage kommt, mit einer Verstärkungsscheibe (57) versehen ist.
Pumpe nach Anspruch 15, bei der die Membran (44) während der Ansaugphase an den Boden einer Aufnahme (53) kommt, um einen Durchlaß (56) zur Verbindung zwischen der Zuführleitung (50) für die Flüssigkeit und der Kammer (13) freizugeben.
Pumpe nach Anspruch 17, bei der die Membran (44) durch Formgebung so vorgeformt ist, daß sie während des Ansaugens den Boden der Aufnahme (53) bedeckt, um den Durchlaß (56) freizugeben.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Versorgung von Kraftstoff-Einspritzdüsen für Verbrennungsmotoren unter hohem Druck bestimmt ist, wobei die Hydraulikflüssigkeit der ersten Pumpe (I) das Öl des Motors sein kann.
Pumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zum Verändern der Fördermenge der Hydraulikpumpe (I) und infolgedessen der Fördermenge der Pumpe (II) umfaßt, um so die Fördermenge von unter Hochdruck zu den Einspritzdüsen gepumptem Kraftstoff an die Betriebsbedingungen des Motors anzupassen.
Pumpe nach Anspruch 20, bei der die Taumelscheibe (1) der Hydraulikpumpe (I) eine Platte mit veränderbarer Neigung ist.
Pumpe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (4) der Hydraulikpumpe (I) mit Öffnungen (36) versehen ist, die ganz oder teilweise von einem beweglichen Mantel (34) verdeckt sein können, wobei alle beweglichen Mäntel (34) zusammen durch ein Steuerorgan (38) verschoben werden, das gemäß den Betriebsbedingungen des Motors angesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die Kolben in zwei Trägern (31, 32) gleiten, in die Öffnungen (33, 12) eingebracht sind, wobei diese beiden Träger durch einen ringförmigen Raum voneinander getrennt sind, der eine Kammer (35) bildet, in der sich die Mäntel (34) zwischen zwei Endstellungen verschieben, wobei in der einen Stellung, in der die Öffnungen (36) nicht von den Mänteln (34) verdeckt sind, die gesamte von jedem Kolben (4) geförderte Flüssigkeit durch die Öffnungen (36) der Kolben in die ringförmige Kammer (35) zurückfließt und die Fördermenge der Pumpe (I) gleich Null ist, und in der anderen Stellung, in der alle Öffnungen (36) von den Mänteln (34) verdeckt sind, jeder Kolben (4) die gesamte angesaugte Hydraulikflüssigkeit in das Volumen (13) fördert und die Fördermenge der Pumpe (I) dabei maximal ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die Mäntel (34) alle Zwischenstellungen einnehmen können, die zwischen den beiden Endstellungen liegen, so daß die Fördermenge der Pumpe (I) für alle Werte reguliert werden kann, die im Bereich von einer Fördermenge gleich Null bis zu einer maximalen Fördermenge liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 24, bei der alle Mäntel (34) an ein gemeinsames Steuerorgan (38) gekoppelt sind, das von einer geeigneten Steuervorrichtung angesteuert wird, um die Kraftstoffmenge unter hohem Druck abhängig vom Versorgungsbedarf des Motors zu regulieren, ohne daß unter hohem Druck stehendes Benzin in den Tank zurückgeführt wird.
Anordnung nach Anspruch 25, bei der eine Dämpfungsvorrichtung stromabwärts des Auslasses (29) der zweiten Pumpe (II) und stromaufwärts der Einspritzdüsen angeordnet ist, um die durch die erste Pumpe (I) erzeugte Pulsationswirkung zu beseitigen.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei der die Dämpfungsvorrichtung eine im Vergleich zur Kraftstoffmenge große Volumenkapazität aufweist, die durch jedes geeignete Mittel in der Art eines hydraulischen Akkumulators unter dem Einspritzdruck gehalten wird.