Dosierpumpe

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe zum Fördern eines flüssigen Mediums, insbesondere eines flüssigen Brennstoffes zu einem Brenner eines Heizgerätes eines Kraftfahrzeuges, mit einer auslassseitig der Dosierpumpe angeordneten Dämpfungsvorrichtung zur Minderung von Pulsation in dem von der Dosierpumpe intermittierend geförderten Medium.
Dosierpumpen werden vor allem bei Kraftfahrzeugen eingesetzt. Insbesondere dienen sie zur Versorgung des Brenners eines Heizgerätes, der mit flüssigem, fossilem Brennstoff betrieben wird. Das Heizgerät kann beispielsweise eine standheizung oder eine Zuheizung sein. Solche Dosierpumpen arbeiten in der Regel nach dem Förderprinzip einer Hubkolbenpumpe und sind hinsichtlich ihrer Dosiergenauigkeit, ihrem Temperaturverhalten und ihrer Ansteuerung bewährt. Bei solchen Dosierpumpen tritt in dem Ausgang der Pumpe und dem Auslassstutzen (3) der Pumpe oder separat in der nachfolgenden Druckleitung zum Brenner angeordnet ist, und dass zwischen dem Rand des Kapseldämpfers (6) und der Kammer (5) mindestens ein Durchlass vorzugsweise ein Drosselspalt als Mediumdurchlass ausgebildet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe zum Fördern eines flüssigen Mediums, insbesondere eines flüssigen Brennstoffes zu einem Brenner eines Heizgerätes eines Kraftfahrzeuges, mit einer auslassseitig der Dosierpumpe angeordneten Dämpfungsvorrichtung zur Minderung von Pulsation in dem von der Dosierpumpe intermittierend geförderten Medium.

[0002] Dosierpumpen werden vor allem bei Kraftfahrzeugen eingesetzt. Insbesondere dienen sie zur Versorgung des Brenners eines Heizgerätes, der mit flüssigem, fossilem Brennstoff betrieben wird. Das Heizgerät kann beispielsweise eine Standheizung oder eine Zuheizung sein. Solche Dosierpumpen arbeiten in der Rege1 nach dem Förderprinzip einer Hubkolbenpumpe und sind hinsichtlich ihrer Dosiergenauigkeit, ihrem Temperaturverhalten und ihrer Ansteuerung bewährt. Bei solchen Dosierpumpen tritt in dem durch die Pumpe geförderten flüssigen Medium beziehungsweise Brennstoff eine Pulsation auf, die vermieden werden soll, damit der Brennstoff möglichst gleichmäßig und genau an einem Brenner des Heizgerätes bereitgestellt werden kann. Eine entsprechende Dämpfungsvorrichtung kann integraler Bestandteil der Pumpe sein, oder aber sie kann separat in die abgehende Druckleitung eingekoppelt sein.

[0003] Zur Dämpfung von Pulsation ist es bekannt, an der Dosierpumpe einen externen Dämpfer anzuordnen. Der externe Dämpfer ist in der Regel an der Druckseite der Pumpe an deren Auslassleitung angeschlossen und mit einem Faltenbalg oder einer Membrane ausgestattet. Der Faltenbalg bzw. die Membrane wird gegen die Wirkung einer Feder in seinem Volumen vergrößert, wenn in der Auslassleitung eine Druckspitze auftritt. Bei nachlassendem Druck wird die Feder entspannt und das Volumen des Faltenbalges bzw. der Membran wieder verringert.

[0004] Aus der DE 35 35 329 A1 ist eine Kolbendosierpumpe bekannt, bei der ein fließfähiges Medium durch einstellbare Kolbenhubbewegungen über eine Zuführleitung und eine Ansaugöffnung in einen Pumpraum angesaugt wird. Damit das angesaugte Medium ohne Beeinträchtigung durch dynamische widerstände der Zuführleitungen in den Pumpraum nachströmen kann, ist ein mit dem zu fördernden Medium gefülltes Ausgleichsgefäß in der Nähe der Einlassöffnung mit der Zuführleitung verbunden. Das Ausgleichsgefäß ist in Form eines Faltenbalges gestaltet.

[0005] Aus der DE 35 35 669 A1 ist eine Pumpe bekannt, bei der ein Hubkolben gegen einen durch eine Feder vorgespannten Dämpferkolben fördert. Der Dämpferkolben ist in dem Gehäuse der Pumpe integriert.

[0006] Aus der DE 43 28 621 A1 ist eine elektromagnetisch betreibbare Pumpe, insbesondere eine Dosierpumpe bekannt, bei der ein als Saugkolben ausgestalteter Anker von einem Elektromagneten bewegbar ist. Damit das je Nutzhub des Ankers geförderte Volumen nicht von der Stellung der Pumpe abhängig von Gasblasen verfälscht wird, ist in einem mittleren Bereich der Pumpe zwischen einer Einströmöffnung und Ausströmöffnungen beziehungsweise zwischen dem Anker und einem zugeordneten Polstück ein Druckspeicher angeordnet. Der Druckspeicher ist als Ausnehmung gebildet, die Gase beziehungsweise Luft aufnehmen kann.

[0007] Aus der DE 102 27 659 B4 ist eine pulsionsabsorbierende Dosierpumpe bekannt, bei der ein Rohrabschnitt mit Durchgangsöffnung versehen ist und von einer ebenfalls rohrförmigen Membran umgeben ist. Zwischen dem Rohrabschnitt und der Elastomermembran ist eine expandierende Druckkammer gebildet.

[0008] Bei den bekannten Dosierpumpen mit Elastomermembrane geht die Dämpferwirkung zumindest teilweise bei Tieftemperatur aufgrund der Unterschreitung der Glastemperatur bei kraftstoffresistenten Elastomeren verloren oder aber die Werkstoffe sind von vornherein, insbesondere gegenüber Otto- Kraftstoffen, sehr diffusionsoffen, so dass sich die Dämpferwirkung über die Lebensdauer reduziert. Als metallische Dämpfer werden insbesondere bei Hochdruckbenzineinspritzungen Stahlkapseln eingesetzt, die in einem an den Kraftstoffweg angehängten Dämpfungsraum arbeiten.

[0009] Ausgehend von dem oben bezeichneten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Dosierpumpe zu schaffen, mittels derer der aus der beispielsweise als Einkolbendosierpumpe ausgebildeten Dosierpumpe stoßweise austretende Kraftstoffstrom weitgehend bei allen auftretenden Temperaturen und viskositäten soweit gleichmäßig fließen kann, dass zum Beispiel ein damit beschickter Brenner in allen Betriebspunkten mit gleichmäßiger Flamme schadstoffarm arbeitet.

[0010] Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungsvorrichtung aus mindestens einem Kapseldämpfer mit zwei randseitig miteinander verbundenen Membranen besteht, zwischen denen ein Hohlraum gebildet ist, dass ein oder mehrere Kapseldämpfer zum Beispiel in einer Kammer der Dosierpumpe zwischen dem Ausgang der Pumpe und dem Auslassstutzen der Pumpe oder separat in der nachfolgenden Druckleitung zum Brenner angeordnet ist, und dass zwischen dem Rand des Kapseldämpfers und der Kammer mindestens ein Durchlass vorzugsweise ein Drosselspalt als Mediumdurchlass ausgebildet ist.

[0011] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0012] Erfindungsgemäß werden in den Auslassbereich der Dosierpumpe in eine entsprechende Kammer der Dosierpumpe ein oder mehrere Kapseldämpfer eingebracht, die vorzugsweise dünne Metallmembranen aufweisen. Zwischen den Metallmembranen eines solchen Kapseldämpfers kann ein begrenztes Gasvolumen eingebracht sein. Es kann in diesem Hohlraum ein Unterdruck bestehen. Es kann auch dieser Hohlraum ein Vakuum bilden. Diese Kapseldämpfer werden so angeordnet, dass die in Strömungsrichtung erste Kapsel auf der flachen, leicht einfedernden Seite angeströmt wird. Durch diese Form der Anströmung übt jeder Hub einen Impuls auf den Kapseldämpfer aus, so dass dieser zusammengedrückt wird. Zusätzlich wirkt insbesondere bei mehreren hintereinander angeordneten Kapseldämpfern die mehrfache Umlenkung des Mediumstroms um den Rand des Kapseldämpfers, der Auslasswiderstand der Pumpe und der Strömungswiderstand des angeschlossenen Ablaufschlauches und der Brennstoffdüse im Brenner bei ansteigendem Volumenstrom einen Druck aus, der die Kapsel zusätzlich zusammendrückt und ihr Volumen verkleinert. Sobald der Pumpenkolben der Dosierpumpe nicht mehr fördert und der Druck im Auslassteil der Pumpe abfällt, federn die Kapseldämpfer durch die Elastizität der Membranen, insbesondere Metallmembranen und den gegebenenfalls innerhalb des Kapseldämpfers aufgebauten Gasdruck zurück und halten den Druck im Auslassbereich weitgehend aufrecht. Damit wird ebenfalls der ausfließende Volumenstrom weitgehend aufrechterhalten, der ohne diese Dämpfungseinrichtung stark einbrechen würde.

[0013] Gegenüber den bisher üblichen Elastomerdämpfern oder dergleichen zeichnet sich die erfindungsgemäße Konstruktion durch eine gute Wirksamkeit über einen großen Temperaturbereich, insbesondere bis hin zu Tieftemperaturen unterhalb des Glaspunktes von weitgehend gas- und kraftstoffdichten Elastomeren aus. Darüber hinaus sind die Kapseldämpfer technisch absolut gas- und kraftstoffdicht, so dass sie sich für den Einsatz bei durchgehend anstehenden Druckdifferenzen zwischen dem Innenraum des Kapseldämpfers auf der einen Seite der Membran und dem Kraftstoff oder dem entsprechenden Medium auf der anderen Seite der Membran deutlich besser eignen.

[0014] Durch den geeigneten geometrischen Aufbau von Umlenkstellen und Drosselstellen zwischen den Kapseldämpfern und der umgebenden Kammerwand wird ein direktes und sofortiges Ausströmen des Mediums aus dem Pumpenraum verhindert, wodurch der Effekt der Dämpfurrgswirkung der Kapseldämpfer verstärkt wird. Vorzugsweise sind die Kapseldämpfer teilevakuiert oder vollständig evakuiert.

[0015] Eine besonders gute Dämpfungswirkung ergibt sich, wenn die Drosselspalte der hintereinander angeordneten Kapseldämpfer ein Strömungslabyrinth bilden und zueinander versetzt angeordnet sind. Um den Einbau in die entsprechende Kammer zu erleichtern ist der aus zwei Halbschalen bestehende Halter vorgesehen, der an seinem Innenmantel Aufnahmenuten aufweist, in die der Rand jeweils eines Kapseldämpfers eingreift. Auf diese Weise sind mit ein und demselben Halter mehrere Kapseldämpfer ordnungsgemäß und lagerichtig zu positionieren und zu halten. Im Bereich jeder Aufnahmenut sind mindestens eine oder auch mehrere axiale Ausnehmungen vorgesehen, die den Raum vor und hinter dem in die Nut eingesetzten Kapseldämpfer verbinden, so dass das Medium durch diese axiale Ausnehmung am Rand der Kapseldämpfer vorbeifließen kann. Diese Ausnehmungen können in den Halbschalen des Halters ausgebildet sein und entsprechend versetzt zueinander positioniert sein, so dass insgesamt ein Strömungslabyrinth für das durchströmende Medium erreicht ist. Die Halbschalen des Halters können einfach miteinander steckverbunden sein.

[0016] Bevorzugt kann als Dosierpumpe eine elektromagnetisch betriebene Pumpe eingesetzt werden.

[0017] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.

[0018] Es zeigt:

Figur 1

eine Dosierpumpe in Seitenansicht, teilweise aufgebrochen;

Figur 2

einen Bestandteil der Dosierpumpe in explosionsartiger Einzeldarstellung;

Figur 3

desgleichen in zusammengefügter Stellung in Ansicht;

Figur 4

desgleichen im Schnitt A-A der Figur 3 gesehen;

Figur 5

einen Kapseldämpfer in Seitenansicht.

[0019] In der Zeichnung ist eine Dosierpumpe 1 für Kraftstoff mit integriertem Pulsationsdämpfer gezeigt. Die Dosierpumpe wird zum Beispiel elektromagnetisch betrieben. Sie weist einen Einlassstutzen 2 und einen Auslassstutzen 3 für ein entsprechendes Medium auf. Die Strömungsrichtung ist mit den Pfeilen 4 angedeutet. Im Strömungsweg zwischen Einlassstutzen 2 und Auslassstutzen 3 ist ein Elektromagnet angeordnet, dessen Anker im Falle der Bestromung in Richtung des Einlassstutzens 2 und ein dort befindliches Einlassventil gezogen wird. Hierdurch wir das Pumpenvolumen verkleinert und das darin befindliche Medium, in der Regel Kraftstoff, wird durch ein Auslassventil in den Ankerraum umgepumpt. Während dieser Zeit fließt noch kein Kraftstoff in die Kammer 5. Erst wenn der Elektromagnet wieder abgeschaltet wird, bewegt sich der Anker Richtung Kammer 5 und das Medium wird in die Kammer 5 eingeführt und in später noch beschriebener Weise durch die Kammer geleitet. Anschließend strömt das Medium durch den Auslassstutzen 3 ab. In der Kammer 5 sind drei Kapseldämpfer 6 angeordnet, die aus zwei randseitig miteinander verbundenen Membranen, vorzugsweise Metallmembranen bestehen, zwischen denen ein Hohlraum eingeschlossen ist. Der Hohlraum kann mit Gas gefüllt, teilweise evakuiert oder auch vollständig evakuiert sein. Zwischen dem Rand der Kapseldämpfer 6 und der umgebenden Wand der Kammer 5 sind Durchlassspalte und/oder Drosselspalte vorgesehen, die den Mediumdurchfluss bilden. Das durch die Bewegung des Ankers geförderte Medium wird an den entsprechenden Randbereichen der Kapseldämpfer Gumgelenkt und gedrosselt in den Auslass 3 gefördert. Die in der Kammer (Dämpferraum) 5 befindlichen metallischen Kapseldämpfer 6 werden dabei bedingt durch die Anordnung der Umlenkungen und Drosselstellen sowie den Auslasswiderstand so belastet, dass sie um nahezu das Pumpvolumen komprimiert werden, ohne dass ein nennenswerter Druckanstieg stattfindet. Wird dann der Elektromagnet wieder bestromt, strömt aus dem Ankerraum kein Fluid mehr in die Kammer 5 nach. In dieser Phase halten die Kapseldämpfer dadurch, dass sie sich unter geringer Druckänderung wieder ausdehnen, den Druck in der Kammer 5 soweit konstant, dass der Volumenstrom am Auslassstutzen 3 annähernd erhalten bleibt. Infolgedessen wird der Betrieb eines nachgeschalteten Brenners nicht gestört oder gar unterbrochen, so dass der beschickte Brenner in allen Betriebspunkten mit gleichmäßiger Flamme schadstoffarm arbeitet. Wie insbesondere in den Figuren 2 bis 4 gezeigt und auch in Figur 1 ersichtlich, ist ein aus zwei Halbschalen 7 bestehender Halter 8 vorgesehen, der in die Kammer 5 eingesetzt ist und der an seinem Innenmantel Aufnahmenuten aufweist, in die der Rand der in Figur 3 gezeigten Kapseldämpfer 6 eingreift. Auf diese Weise ist in der Montagesolllage, die in Figur 3 und Figur 1 gezeigt ist, jeder Kapseldämpfer 6 lagerichtig positioniert und gehalten. Im Bereich einer jeden Aufnahmenut ist mindestens eine axiale Ausnehmung 9 vorgesehen, die den Raum vor und hinter dem in die Nut eingesetzten Kapseldämpfer 6 verbindet. Durch diese Ausnehmung wird eine labyrinthartige Anordnung von Drosselspalten erreicht. Der Halter 8 ist in die Kammer 5 eingesetzt, wie in Figur 1 ersichtlich, wobei er sich mit seinem Außenmantel am Innenmantel der Kammer 5 abstützt und an dieser anliegt. Die Halbschalen 7 können an den Stoßstellen Steckverbindungselemente aufweisen, so dass sie in der zusammengefügten Position gemäß Figur 3 beziehungsweise Figur 1 miteinander steckverbunden sind.

[0020] Obwohl das Ausführungsbeispiel eine Dosierpumpe 1 mit einem elektromagnetischen Antrieb beschreibt, ist es selbstverständlich auch möglich, den Antrieb elektromotorisch, mechanisch oder fluidisch vorzunehmen. Auch hierbei wird bei Anordnung der entsprechenden Kapseldämpfer 6 in der geschilderten Konfiguration die gewünschte Pulsationsdämpfung erreicht.

[0021] Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

[0022] Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Ansprüche

1. Dosierpumpe (1) zum Fördern eines flüssigen Mediums, insbesondere eines flüssigen Brennstoffes zu einem Brenner eines Heizgerätes eines Kraftfahrzeuges, mit einer auslassseitig der Dosierpumpe (1) angeordneten Dämpfungsvorrichtung zur Minderung von Pulsation in dem von der Dosierpumpe (1) intermittierend geförderten Medium, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung aus mindestens einem Kapseldämpfer (6) mit zwei randseitig miteinander verbundenen Membranen besteht, zwischen denen ein Hohlraum gebildet ist, dass der oder die Kapseldämpfer (6) in einer Kammer (5) der Dosierpumpe (1) zwischen dem Ausgang der Pumpe und dem Auslassstutzen (3) der Pumpe oder separat in der nachfolgenden Druckleitung zum Brenner angeordnet ist, und dass zwischen dem Rand des Kapseldämpfers (6) und der Kammer (5) mindestens ein Durchlass vorzugsweise ein Drosselspalt als Mediumdurchlass ausgebildet ist.

2. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum des Kapseldämpfers (6) mit Gas gefüllt ist.

3. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum des Kapseldämpfers (6) mit Gas gefüllt ist, wobei der Gasinnendruck geringer als der Atmosphärendruck ist.

4. Dosierpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum des Kapseldämpfers (6) unter Vakuum steht.

5. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kapseldämpfer (6) in Durchflussrichtung hintereinander angeordnet sind.

6. Dosierpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daas die Drosselspalte der Kapseldämpfer (6) ein Strömungslabyrinth bildend zueinander versetzt angeordnet sind.

7. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen des Kapseldämpfers (6) aus Metall bestehen.

8. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus zwei Halbschalen (7) bestehender Halter (8) vorgesehen ist, der an seinem Innenmantel Aufnahmenuten aufweist, in die der Rand jeweils eines Kapseldämpfers (6) eingreift, wobei im Bereich jeder Aufnahmenut mindestens eine axiale Ausnehmung (9) vorgesehen ist, die den Raum vor und hinter dem in die Nut eingesetzten Kapseldämpfer (6) verbindet, und dass der Halter (8) in die Kammer (5) eingesetzt ist und mit seinem Außenmantel am Innenmantel der Kammer (5) anliegt.

9. Dosierpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (7) des Halters (8) miteinander steckverbunden sind.

10. Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (1) eine elektromagnetisch betriebene Pumpe ist.

Zeichnung