DE4205290A1

DE4205290A1 - ELECTROMAGNETICALLY OPERATED PUMP

Info

Publication number: DE4205290A1
Application number: DE19924205290
Authority: DE
Inventors: Hermann Thomas
Original assignee: THOMAS TECHNIK KG GES fur MAG
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1992-02-21
Publication date: 1993-08-26

Abstract

The pump includes a housing (1) enclosing a magnetic yoke and magnetic coil (7). A pressure spring (19) axially shunts an armature (15). The armature is connected to a piston (23) having a through current valve. The piston is shunted inside a cylinder bush (11) with a suction valve (12) at the front, which causes the armature in its end position to close the transfer line tightly. The armature or cylinder space is then secured against the appliance of thermally caused pressure points. One of the armature and/or cylinder spaces has a very small bleed-off cross-section. ADVANTAGE - Removes operation impairing pressure points without requiring expensive over-pressure valve.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betriebene Pumpe, insbesondere Dosierpumpe, mit einem mit einem Magnetjoch und einer Magnetspule ausgestatteten, einen mittels einer Druckfeder vor gespannten, axial verschiebbaren Anker umschließenden Gehäuse, wobei der Anker mit einem ein Durchströmventil aufweisenden Kolben ver bunden ist, der in einer Zylinderbuchse mit vorgeordnetem Saugventil verschiebbar ist, bei der der Anker in seiner Ausgangsstellung die Förderleitung dichtend schließt, und bei der der Anker- bzw. der Zylinderraum gegen das Auftreten von thermisch bedingten Druck spitzen gesichert sind. Derartige Pumpen werden bspw. als dosierende Treibstoffpumpen für Standheizungen benutzt.The invention relates to an electromagnetically operated pump, in particular dosing pump, with one with a magnetic yoke and one Equipped solenoid, one by means of a compression spring tensioned, axially displaceable armature enclosing housing, wherein the armature ver with a piston having a flow valve is bound in a cylinder liner with an upstream suction valve is displaceable, in which the anchor in its initial position Delivery line closes sealingly, and in which the anchor or Cylinder chamber against the occurrence of thermally induced pressure are secured. Pumps of this type are used, for example, as metering pumps Fuel pumps used for parking heaters.

Bei einer bekannten Pumpe hat es sich gezeigt, daß durch stärkere Abkühlung des Gehäuses und nachfolgender Erwärmung das im Zylinder bzw. der Ankerkammer verbliebene Pumpmedium auf hohe Drucke kom primiert werden kann, welche beim Einschalten den Kolben und Anker derart abstützen, daß der Anker keinen Arbeitshub durchzuführen vermag und die Pumpe somit blockiert ist. Bei einer bekannten Pumpe hat man daher zusätzlich ein vorgespanntes Druckventil vorgesehen, dessen Zulauf in die Ankerkammer und dessen Entlastungsbohrung in eine der Pumpe vorgeordnete Vorkammer münden, und das im Bereiche der üblichen Förderhöhe der Pumpe abdichtet und erst beim Auftreten übergroßer Drucke öffnet. Ein solches zusätzliches Ventil jedoch erfordert inklusive seiner Zu- und Ableitung einen zusätzlichen, unerwünscht hohen Herstellungs- und Prüfungsaufwand. In a known pump, it has been shown that stronger Cooling of the housing and subsequent heating that in the cylinder or the anchor chamber remaining pump medium to high pressures com can be primed, which when switching on the piston and armature support such that the anchor does not perform a working stroke and the pump is blocked. In a known pump therefore, a preloaded pressure valve has also been provided, its inlet in the anchor chamber and its relief bore in open a prechamber upstream of the pump, and that in the area seals the usual delivery head of the pump and only when it occurs oversized prints opens. Such an additional valve, however including its supply and discharge requires an additional, undesirably high manufacturing and testing costs.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, eine magnetisch betriebene Pumpe der bezeichnete Gattung derart weiterzubilden, daß den Betrieb beeinträchtigende Druckspitzen mit geringem Aufwand und ohne merkbare, das Dosierverhalten beeinträchtigende Leckverluste abbaubar sind.The invention is therefore based on the task of a magnetic operated pump of the specified genus in such a way that pressure peaks affecting operation with little effort and without noticeable leakage losses which impair the dosing behavior are degradable.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches. Eine nicht zu kurze Ableitung geringsten, bspw. 0,013 mm² unter schreitenden Querschnittes ergibt eine so geringe Leckrate, daß einerseits der Dosierbetrieb nicht beeinträchtigt wird, andererseits aber bei Abkühlungs- und Erwärmungsvorgänge auftretende, den Betrieb beeinträchtigende Überdrucke sicher abgebaut werden.The problem is solved by the features of the claim. A not too short derivative, for example 0.013 mm ² below the cross-section, results in such a low leakage rate that on the one hand the metering operation is not impaired, but on the other hand overpressures occurring during cooling and heating processes, which impair the operation, are reliably reduced.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen sind den Unteransprü chen entnehmbar.Advantageous and expedient further training are the dependent claims Chen removable.

Im einzelnen wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeich nungen erläutert. Es zeigen hierbei:In particular, the invention based on the description of a Embodiment in connection with this representative character explained. They show:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine magnetisch betriebene Pumpe, und Fig. 1 shows a longitudinal section through a magnetically operated pump, and

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Ventilkegel ihrem Saugventi les. Fig. 2 shows a longitudinal section through the valve cone their Saugventi les.

Im Längsschnitt der Fig. 1 ist ein Gehäuse 1 einer Pumpe gezeigt, dessen Gewindeansatz eine Vorkammer 2 umschließt, der ein Filter 3 vorgeordnet ist. Abgeschlossen wird die Vorkammer durch eine aufgeschraubte, mit einem Saugstutzen 4 ausgestattete Überwurfmutter 5.In the longitudinal section of FIG. 1, a housing 1 of a pump is shown, the threaded neck of which encloses a prechamber 2 , which is preceded by a filter 3 . The prechamber is closed by a screwed-on union nut 5 equipped with a suction nozzle 4 .

Ein Polstück 6 wird von einer Magnetspule 7 umschlossen, und nach links geschlossen wird das Gehäuse durch einen Flansch 8, in dessen Gewinde ein Förderstutzen 10 eingesetzt ist. A pole piece 6 is enclosed by a magnetic coil 7 , and the housing is closed to the left by a flange 8 , in whose thread a delivery nozzle 10 is inserted.

Eine zentrische Bohrung des Gehäuses 1 ist mit einer Zylinderbuchse 11 ausgekleidet, an die sich eine Saugventilplatte 12 anschließt, gegen deren mit einem Elastomer ausgekleidete Düsenöffnung mittels einer Druckfeder 13 ein Ventilkegel 14 des Saugventiles vorgespannt ist.A central bore of the housing 1 is lined with a cylinder liner 11 , to which a suction valve plate 12 connects, against the nozzle opening of which is lined with an elastomer, a valve cone 14 of the suction valve is prestressed by means of a compression spring 13 .

Im wesentlichen in einer zylindrischen Bohrung des Flansches 8 ist axial verschieblich ein vor dem Polstück 6 vorgesehener Anker 15 angeordnet, der auf einer Ventilstange 16 angeordnet ist, die ihrerseits von einer mit ihrem Endflansch den Anker 15 hintergrei fenden Federaufnahme 17 durchgriffen ist, auf deren Flansch ein aus einem Elastomer gebildetes Dichtstück 18 gehalten ist, welches in der Endlage des Ankers die innere Mündung des Förderstutzens 10 dichtend übergreift. Eine die Ventilstange 16 übergreifende und sich gegen einen Ansatz des Ankers 15 abstützende Druckfeder 19 ruht auf der Zylinderbuchse 11 und spannt damit den Anker 15 in Richtung auf den Förderstutzen 10 vor. Eine sich auf einem Bund der Federaufnahme 17 abstützende Ventilfeder 20 spannt ein Überströmventil 21 gegen eine Düsenöffnung 22 einer die Ventilstange 16 schließenden Kolben platte 23 vor.Essentially in a cylindrical bore of the flange 8 , an armature 15 provided in front of the pole piece 6 is arranged axially displaceably and is arranged on a valve rod 16 , which in turn is penetrated by a spring receptacle 17 with its end flange behind the armature 15 on its flange a sealing piece 18 made of an elastomer is held, which in the end position of the armature sealingly engages over the inner mouth of the delivery nozzle 10 . A compression spring 19 which overlaps the valve rod 16 and is supported against an attachment of the armature 15 rests on the cylinder bushing 11 and thus prestresses the armature 15 in the direction of the delivery nozzle 10 . A valve spring 20, which is supported on a collar of the spring receptacle 17, tensions an overflow valve 21 against a nozzle opening 22 of a piston plate 23 closing the valve rod 16 .

Damit ist eine Pumpe geschaffen, bei der aufgrund einer Erregung der Magnetspule 7 und entsprechender Magnetisierung des Polstückes 6 sowie Außenmantels des Gehäuses 1 und des Flansches 8 der Anker 15 gegen die Kraft der ihn vorspannenden Druckfeder 19 nach rechts geschoben wird, so daß die Ventilstange mit der sie abschließenden Kolbenplatte 23 tiefer in die Zylinderbuchse 11 eingeschoben wird und gleichzeitig das Dichtstück 18 von der inneren Mündung des Förderstutzens 10 abgehoben wird. Hierbei vermag das im freien Ende der Zylinderbuchse 11 verbliebene Pumpmedium nach Zurückdrücken des Überströmventiles 21 dieses sowie die Innenbohrung der Ventilstange 16 zu passieren und aus deren Bohrungen 24 in den Ankerraum über zutreten. Beim Rückhub nach Entregen der Magnetspule 7 wird unter Einwirkung der Druckfeder 19 der Anker 15 mit der Ventilstange 16 zurückbewegt und schiebt hierbei in der Ankerkammer befindliches Druckmedium über den Förderstutzen 10 aus, bis in der Endlage des Ankers 15 sich das Dichtstück 18 auf die Mündung des Förderstutzens 10 legt. Unter Einwirkung des sich durch Zurücktreten der Kolben platte 23 vergrößernden Kopfraumes der Zylinderbuchse 11 hat die Ventilfeder 20 das Überströmventil 21 geschlossen, während gleich zeitig der Unterdruck den Ventilkegel 14 des Saugventiles gegen die Kraft der Druckfeder 13 von der Dichtung der Saugventilplatte 12 abhob, so daß über den Saugstutzen 4, durch das Filter 3 und über die Vorkammer 2 Pumpmedium in den gebildeten Zylinderraum angesaugt wurde.Thus, a pump is created in which due to excitation of the solenoid 7 and corresponding magnetization of the pole piece 6 and the outer shell of the housing 1 and the flange 8 of the armature 15 is pushed to the right against the force of the compression spring 19 biasing it, so that the valve rod with the piston plate 23 closing it is pushed deeper into the cylinder bushing 11 and at the same time the sealing piece 18 is lifted off the inner mouth of the delivery nozzle 10 . Here, the pump medium remaining in the free end of the cylinder liner 11, after pushing back the overflow valve 21, is able to pass it and the inner bore of the valve rod 16 and to pass out of its bores 24 into the armature chamber. During the return stroke after de-energizing the solenoid 7 , the armature 15 with the valve rod 16 is moved back under the action of the compression spring 19 and pushes pressure medium located in the armature chamber over the delivery nozzle 10 until the sealing piece 18 is in the end position of the armature 15 on the mouth of the Funding 10 sets. Under the action of the piston plate 23 enlarging head space of the cylinder liner 11 , the valve spring 20 has the overflow valve 21 closed, while at the same time the vacuum cone 14 of the suction valve against the force of the compression spring 13 from the seal of the suction valve plate 12 so that Pump medium was sucked into the cylinder space formed via the suction port 4 , through the filter 3 and via the prechamber 2 .

Wie bereits ausgeführt, können thermische Ausdehnungen und Kon traktionen insbesondere des Gehäuses 1, aber auch andere Teile der Pumpe, im Zylinderraum, insbesondere aber in der den Anker auf nehmenden Kammer Drucke des Pumpmediums aufbauen, welche infolge ihrer großen, auf den Anker ausgeübten Kraft die Wirksamkeit der Pumpe unterbinden. Für solche Fälle ist bei einer älteren Konstruk tion ein gesondertes Druckventil vorgesehen gewesen. Gemäß der Erfindung ist hier eine einfache Lösung in Form eines Ableitungs kanales geringer Leckrate und damit geringen Querschnittes vor gesehen. Nun lassen sich aber Bohrungen derart geringer Querschnitte nur mit wiederum erheblichem Aufwand herstellen, und weiterhin hat es sich gezeigt, daß eine rationelle Herstellung von Bohrungen sich insbesondere dann ergibt, wenn an sich kleine, zentrische Teile zu bohren sind. Im vorliegenden Falle ist daher gemäß dem stark ver größerten Querschnitt der Fig. 2 in den Schaft 25 des Ventilkegels 14 des Saugventiles eine Bohrung von bspw. 0,5 mm ⌀ eingearbeitet, in die ein Drahtstift 26 eingelegt ist, dessen Durchmesser den der Bohrung nur um bspw. 0,02 mm unterschreitet. Gehalten wird der Drahtstift durch eine sich über einen Bereich 27 erstreckende Prägung.As already stated, thermal expansions and con tractions, in particular of the housing 1 , but also other parts of the pump, in the cylinder space, but in particular in the chamber receiving the armature, build up pressures of the pumping medium, which due to their large force exerted on the armature Stop the effectiveness of the pump. For such cases, a separate pressure valve has been provided in an older construction. According to the invention, a simple solution in the form of a discharge channel with a low leakage rate and thus a small cross section is seen here. However, bores of such small cross sections can only be produced with considerable effort, and it has furthermore been shown that rational production of bores results in particular when small, central parts have to be drilled. In the present case, therefore, according to the greatly enlarged cross section of FIG. 2, a bore of, for example, 0.5 mm ⌀ is incorporated into the shaft 25 of the valve cone 14 of the suction valve, into which a wire pin 26 is inserted, the diameter of which is only that of the bore falls below, for example, 0.02 mm. The wire pin is held by an embossing extending over an area 27 .

Damit ist innerhalb des Saugventiles bzw. innerhalb des Schaftes 25 dieses Saugventiles eine Ableitung mit so geringem Querschnitt und damit mit so geringer Leckrate erstellt, wie sie mit üblichen Arbeitsgängen, bspw. durch Bohren, nicht herstellbar wären. Hier läßt sich bspw. die geringe Leckrate von bspw. 3 cm³/min Luft bei ca. 0,3 bar erreichen, die den eigentlichen Pumpvorgang und den durch diese bewirkte Dosierung nicht beeinträchtigt, da diese geringe Leckrate sich während des eigentlichen Pumpens auf die Förderung nicht auszuwirken vermag, da der jeweilige Nutzhub nur kurze Zeit währt, und da bei der beschriebenen Ableitung bis ca. 2,5 bar Überdruck kein Durchtritt von Flüssigkeiten stattfindet. Während der Ausgangsstellung des Ankers 15 dagegen ist der Förder stutzen 10 durch das Dichtstück 18 abgedichtet. Durch thermische Dehnungen und/oder Kontraktionen bewirkte Überdrucke werden damit ohne Beeinträchtigung der Dosierung sicher abgebaut. Bei der darge stellten Konstruktion hat es sich noch als vorteilhaft erwiesen, daß die Leckrate nicht der beaufschlagenden Druckdifferenz propor tional ist, sondern erst von einer vorgegebenen Druckschwelle ab auftritt und von dieser aus überproportional ansteigt, so daß ent stehende Überdrucke schnell und sicher abgebaut werden.In this way, a derivation with such a small cross-section and thus with a low leakage rate is created within the suction valve or within the stem 25 of this suction valve as would not be producible with conventional operations, for example by drilling. Here, for example, the low leak rate of, for example, 3 cm ³ / min of air at about 0.3 bar can be achieved, which does not impair the actual pumping process and the metering caused by it, since this low leak rate affects the pumping itself Delivery is not effective, since the respective useful stroke only lasts for a short time, and because with the described discharge up to approx. 2.5 bar overpressure, no passage of liquids takes place. In contrast, during the initial position of the armature 15 , the delivery nozzle 10 is sealed by the sealing piece 18 . Overpressures caused by thermal expansion and / or contractions are thus safely reduced without impairing the dosage. In the Darge presented construction, it has also proven to be advantageous that the leakage rate is not proportional to the pressurizing pressure difference, but only occurs from a predetermined pressure threshold and rises disproportionately from this, so that resulting overpressures are quickly and safely reduced.

Weiterhin hat sich als vorteilhaft gezeigt, daß die so eng verpreßte Durchtrittsöffnung, sobald sie mit Flüssigkeit benetzt ist, das Ansaugen von Luft oder Treibstoffgasen bis zu einer Saughöhe von ca. 1000 mm WS nicht beeinträchtigt, das heißt, der Saugvorgang läuft so ab, als ob keine Leckage vorhanden wäre.It has also been shown to be advantageous that the so tightly pressed Passage opening as soon as it is wetted with liquid, the Sucking in air or fuel gases up to a suction head of approx. 1000 mm WS not affected, that is, the suction process runs as if there was no leakage.

Die dargestellte Ableitung hat sich als leicht herstellbar und wirkungsvoll erwiesen. Es besteht auch die Möglichkeit einer ein fachen Beeinflussung der Druckschwelle, ab der diese Ableitung einen Flüssigkeitsstrom zuläßt, in dem die Verpressungslänge des Draht stiftes 26 entsprechend gewählt wird. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, entsprechende Ableitungen in beliebigen der Teile der Pumpe vorzusehen. The derivative shown has proven to be easy to manufacture and effective. There is also the possibility of a simple influencing of the pressure threshold, from which this derivation allows a liquid flow in which the compression length of the wire pin 26 is chosen accordingly. However, there is also the possibility of providing appropriate derivatives in any of the parts of the pump.

Andererseits besteht weiterhin die Möglichkeit, Ableitungen höherer Leckverluste vorzusehen; hierbei jedoch kann gegebenenfalls auch eine Beeinflussung der Dosierung auftreten.On the other hand, there is still the possibility of higher derivatives To provide leakage losses; however, this may also apply the dosage may be affected.

Claims

1. Electromagnetically operated pump, in particular a metering pump, equipped with a magnet yoke and a magnet coil, enclosing an axially displaceable armature that is biased by means of a compression spring, the armature being connected to a piston having a flow valve, which is connected in a cylinder liner with an upstream Suction valve is displaceable, in which the armature closes the delivery line in a sealing manner in its initial position, and in which the armature or the cylinder space is secured against the occurrence of thermally induced pressure peaks, characterized by one of the armature and / or cylinder space in its prechamber ( 2 ) leading derivative of smallest cross-section.

2. Pump according to claim 1, characterized by a lead from the armature and / or cylinder space in its prechamber ( 2 ) leading with a cross-section below 0.012 mm ² .

3. Pump according to claim 1 or 2, characterized in that a bore is provided as a derivative, in which a wire pin ( 26 ) of a slightly reduced diameter compared to the diameter of the bore is inserted and mechanically secured.

4. Pump according to claim 3, characterized in that the shaft ( 25 ) of the suction valve cone ( 14 ) has the bore and the wire pin ( 26 ).

5. Pump according to claim 4, characterized in that the wire pin ( 26 ) is fixed by pressing transverse to the longitudinal axis of the shaft ( 25 ).