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Dokumentenidentifikation DE10259808A1 31.07.2003
Titel Regelstrahlpumpe
Anmelder Marwal Systems, Chalons en Champagne, FR
Erfinder Vilela, Frédérico, Chalons en Champagne, FR;
Aubree, Laurent, Paville Aux Bois, FR
Vertreter Wilhelms, Kilian & Partner, 81541 München
DE-Anmeldedatum 19.12.2002
DE-Aktenzeichen 10259808
Offenlegungstag 31.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.07.2003
IPC-Hauptklasse F04F 5/00
IPC-Nebenklasse B05B 7/26   B60K 15/03   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Strahlpumpe mit einem Körper (10) in dem eine Düse aufgenommen ist, über die ein eingespritztes Fluid eingeführt wird, wobei der Körper (10) weiterhin eine Ansaugöffnung (16) aufweist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie stromaufwärts vom Ausgang der Hilfskammer (26) aufweist, der zwei Dichtelemente zugeordnet sind, wobei jedes Dichtelement aufreißen kann, wenn eine bestimmte Druckhöhe durch das eingespritzte Fluid überschritten wird und das erste Dichtelement bei einer ersten Druckhöhe aufreißt, während das zweite Dichtelement bei einer zweiten Druckhöhe aufreißt, die größer als die erste Druckhöhe oder gleich der ersten Druckhöhe ist.

Beschreibung[de]
ALLGEMEINES TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Strahlpumpen.

Die vorliegende Erfindung findet insbesondere, aber nicht ausschließlich ihre Anwendung auf dem Gebiet der Kraftstoffbehälter für Kraftfahrzeuge.

Die vorliegende Erfindung kann genauer ihre Anwendung bei der Übertragung des Kraftstoffes zwischen verschiedene Kammern für Mehrkammerkraftstoffbehälter oder zum Füllen eines Reservebehälters, in dem eine Pumpe den Kraftstoff ansaugt, oder bei irgendeiner anderen Kraftstoffversorgungsvorrichtung finden.

STAND DER TECHNIK

Beispiele für Kraftstoffansaugvorrichtungen, die auf einer Strahlpumpe basieren, sind in der DE-A-39 15 185, der DE-A-3 612 194 oder DE-A-26 02 234 dargestellt.

Obwohl sie bereits in großem Umfang eingesetzt werden, sind die bekannten Ansaugvorrichtungen, die auf einer Strahlpumpe basieren, dennoch nicht vollständig zufriedenstellend. Die vorliegende Erfindung hat aber zum Ziel, eine neue perfektionierte Strahlpumpe vorzuschlagen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung macht einen Vorschlag zur Beseitigung dieser Nachteile.

Hierzu schlägt die Erfindung eine Strahlpumpe vor, die einen Körper umfasst, der eine Düse aufnimmt, über die ein eingespritztes Fluid eingeführt wird, wobei der Körper weiterhin eine Ansaugöffnung aufweist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie stromaufwärts vom Ausgang der Düse eine Hilfskammer umfasst, die mit zwei Dichtelementen versehen ist, wobei jedes Dichtelement so ausgebildet ist, dass es aufreißt, wenn eine bestimmte Höhe des Druckes durch das eingespritzte Fluid überschritten wird, wobei das erste Dichtelement bei einer ersten Druckhöhe reißt und das zweite Dichtelement bei einer zweiten Druckhöhe reißt, die größer als die erste Druckhöhe oder gleich der ersten Druckhöhe ist.

Die Erfindung wird vorzugsweise durch die folgenden Merkmale einzeln oder in irgendeiner technisch möglichen Kombination vervollständigt:

  • - Das erste Dichtelement ist stromaufwärts von der Hilfskammer angeordnet und das zweite Dichtelement befindet sich stromabwärts von der Hilfskammer.
  • - Das erste Dichtelement befindet sich stromaufwärts von der Hilfskammer und das zweite Dichtelement befindet sich gleichfalls stromaufwärts von der Hilfskammer.
  • - Die Düse ist gleitbeweglich im Körper der Pumpe in der Längsachse der Pumpe gegen die Vorspannung einer Feder angebracht, die diese gegen ein Dichtelement drückt.
  • - Das Aufreißen des ersten Dichtelementes wird durch eine Versetzung der Düse bewirkt, während das zweite Dichtelement durch eine begrenzte Versetzung eines zweiten beweglichen Elementes aufreißt.
  • - Das Aufreißen der beiden Dichtelemente wird durch eine Versetzung der Düse bewirkt.
  • - Der Körper der Düse umfasst drei Teile, nämlich einen ersten mittleren Teil, der im Wesentlichen die Form eines rotationszylindrischen Hohlrohres mit konstantem Querschnitt hat, einen zweiten Teil, der in einem Stück an der Außenfläche des mittleren Teils ausgehend von dessen stromaufwärts liegenden Ende ausgebildet ist und einen Schaft bildet, der zur stromabwärts liegenden Seite des Körpers der Pumpe an der Außenseite des mittleren Teils gerichtet ist, und einen dritten Teil, der sich stromabwärts vom mittleren Teil befindet und im Wesentlichen einen äußeren Umriss in Form eines zur stromabwärts liegenden Seite konvergenten Kegelstumpfes hat, dessen innerer Umfang in Form einer Düse einen axialen Eingangskanal bildet, der mit dem Innenvolumen des mittleren Teils verbunden ist und zu einer stromabwärts liegenden Ansaugkammer mündet.
  • - Der Raum, der zwischen dem Schaft und dem mittleren Teil begrenzt ist, bildet eine zur stromabwärts liegenden Seite der Pumpe offene Kammer, die die Vorspannfeder aufnimmt.
  • - Das Grundaußenprofil des Körpers der Düse in einem Längsschnitt ist im Wesentlichen W-förmig, wobei die beiden stromaufwärts liegenden Winkel des W einen abgeflachten Boden haben, wodurch somit im Inneren des Körpers der Pumpe und in einer querverlaufenden Ebene eine Fläche etwa mit Ringform gebildet ist, die zur stromaufwärts liegenden Seite gerichtet ist.
  • - Die Fläche, die einen Ring bildet, umfasst an ihrem äußeren Umfang einen Umfangslängsbord, der zur stromaufwärts liegenden Seite der Pumpe gerichtet ist, welcher Bord in Zusammenarbeit mit einer quer am Körper der Pumpe befestigten Dichtung, die sich der Fläche gegenüber befindet, ein erstes Dichtelement bildet.
  • - Sie umfasst einen Zapfen, der sich in das Innere des Innenvolumens des mittleren Teils des Körpers der Düse erstreckt, eine querbewegliche Kappe, die mit einer zweiten Vorspannfeder zusammenarbeitet, die die Kappe gegen eine querverlaufende Schulter drückt, die zur stromaufwärts liegenden Seite der Pumpe gerichtet ist und im mittleren Teil des Körpers der Düse angeordnet ist, so dass sie ein zweites Dichtelement bildet, das bei der Ankunft am Ende des Weges des beweglichen Elementes im Laufe der Versetzung des Körpers der Düse im Körper der Pumpe aufreißt, welche Versetzung der Düse eine Folge der Überschreitung der zweiten Druckhöhe des eingespritzten Fluides an der einen Ring bildenden Fläche ist.
  • - Der mittlere Teil und der stromabwärts liegende Teil der Düse haben den gleichen Innendurchmesser, die Innenöffnung, die dadurch gebildet ist, verlängert sich bis zur stromaufwärts liegenden Seite der Düse durch einen kreisförmigen Längsbord, der in einem Stück an der Fläche ausgebildet ist, die einen Ring bildet, welcher Kreisbord mit einer verformbaren Dichtung zusammenarbeitet, die an einem Bauteil der Pumpe befestigt ist, um ein Dichtelement zu bilden, welches Dichtelement aufreißt, wenn sich die Düse vorbewegt, und welche Vorbewegung erfolgt, wenn die zweite Druckhöhe des eingespritzten Fluides überschritten wird.
  • - Der innere Umriss des dritten Teils umfasst in Strömungsrichtung des eingespritzten Fluides ein erstes zusammenlaufenden Kegelstumpfstück und ein zweites Teilstück, das in Form eines Rotationszylinders mit konstantem Querschnitt mündet.

DARSTELLUNG DER FIGUREN

Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden sich aus der Beschreibung ergeben, die im Folgenden nur erläuternd und nicht beschränkend anhand der zugehörigen Zeichnungen gegeben wird, in denen

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Ausführungsbeispiels zeigt, das zwei Dichtelement umfasst,

Fig. 2 eine Darstellung der in Fig. 1 wiedergegebenen Vorrichtung mit dem ersten Dichtelement in geöffneter Position zeigt,

Fig. 3 eine Darstellung der Vorrichtung von Fig. 1 mit dem zweiten Dichtelement in geöffneter Position zeigt,

Fig. 4 eine Längsschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels mit zwei Dichtelementen zeigt,

Fig. 5 eine Darstellung der Vorrichtung von Fig. 4 mit dem ersten Dichtelement in geöffneter Position zeigt,

Fig. 6 eine Darstellung der Vorrichtung von Fig. 4 mit dem zweiten Dichtelement in geöffneter Position zeigt,

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Kraftstoffzufuhr zu einem Motor von einem Behälter aus zeigt, der eine bekannte Strahlpumpe umfasst,

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Kraftstoffversorgung zu einem Motor von einem Behälter aus zeigt, der eine Strahlpumpe nach den Fig. 1 bis 6 umfasst,

Fig. 9 eine schematische Darstellung der Entwicklung des Druckes in der Kammer in Abhängigkeit von der eingespritzten Menge zeigt, wenn nur eine einzige Öffnung in der Düseneinrichtung vorgesehen ist, und

Fig. 10 eine schematische Darstellung der Entwicklung des Druckes in der Kammer in Abhängigkeit von der eingespritzten Menge zeigt, wenn zwei Öffnungen in der Düseneinrichtung vorgesehen sind.

BESCHREIBUNG IM EINZELNEN

Alle Ausführungsbeispiel der Strahlpumpe, die im Folgenden beschrieben werden, umfassen kein Bauelement stromabwärts von einer Düse. Der Fluss des Fluides stromabwärts von der Düse ist daher nicht gestört.

Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist eine Strahlpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, die ein im Wesentlichen rotationszylindrisches Gehäuse 10 umfasst, das um eine Längsachse O-O zentriert ist.

Das Gehäuse 10 begrenzt einen Steuereingang 12, der an einem ersten axialen Ende eine Einspritzmenge empfängt. Die Steuerkammer erstreckt sich im Inneren eines Körpers 52, der im Wesentlichen die Form eines Rotationszylinders hat.

Der axiale Ausgang 14 der Pumpe ist am gegenüberliegenden axialen Ende gebildet.

Das Gehäuse 10 weist im Übrigen einen Ansaughilfseingang 16 auf, der seitlich mit einem inneren Kanal 18 des Gehäuses 10 in Verbindung steht.

Der innere Kanal 18 bildet somit eine Ansaugkammer.

Der axiale Ausgang 14, in den der Kanal 18 mündet, empfängt die über den Eingang 12 eingespritzten Mengen sowie die über den Ansaugeingang 16 angesaugten Mengen.

Der Hilfsansaugeingang 16 ist stromaufwärts von einer Düse angeordnet, die von der in den Eingang 12 eingespritzten Menge versorgt wird. Er kann die Form eines Rohrstückes haben, das unter einem Winkel zur Achse O-O des Gehäuses 10, beispielsweise unter einem Winkel zwischen 10 und 90° verläuft. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Winkel 90°.

Auch der Eingang 12 kann unter einem Winkel zur Achse O-O im typischen Fall zwischen 0 und 90° verlaufen. In Fig. 1 ist der Eingang 12 koaxial zur Achse O-O.

Der Körper 20 der Düse ist im Wesentlichen in der Mitte des Gehäuses 10 angeordnet. Der Körper 20 ist verschiebbar im Inneren des Innendurchmessers des Gehäuses 10 angebracht.

Der bewegliche Körper 20 umfasst ein Innenvolumen, das einen Teil einer Hilfskammer 26 bildet.

Die Hilfskammer 26 steht stromaufwärts vom Körper 20 mit der Eingangskammer 12 und stromabwärts mit der Kammer 18 auf der stromabwärts liegenden Seite der Düse in Verbindung. Die Verbindung zwischen dem stromabwärts liegenden Teil der Hilfskammer 26 und der Ansaugkammer 18 erfolgt über eine Düse 19.

Die Gleitbewegung des Körpers 20 im Gehäuse 10 erfolgt gegen die Vorspannung von Einrichtungen, die eine Feder bilden. Sie ermöglicht ein Öffnen und ein Schließen von zwei Dichtelementen stromaufwärts und/oder stromabwärts von der Hilfskammer 26 in Abhängigkeit von der Höhe des Druckes des eingespritzten Fluides. In Abhängigkeit vom geöffneten oder geschlossenen Zustand der Dichtelemente strömt das Fluid über die Hilfskammer 26 und die Düse 19 zum Ausgang 14 der Pumpe oder zu den äußeren Rändern der Düse oder nicht.

Ein erstes Dichtelement, das sich am äußeren Teil der Düse befindet, dichtet die Düse in einer geschlossenen Position gegenüber Fluidströmen längs der Wände des Körpers 10 ab.

Ein zweites Dichtelement, das sich im inneren Teil der Düse befindet, erlaubt es in der geschlossenen Position, einen Fluidstrom über den inneren Kanal zu vermeiden, der durch das innere Volumen der Düse gebildet wird. Das zweite Dichtelement verhindert gleichfalls eine Selbstregelung des Druckes des eingespritzten Fluides. In der geöffneten Position kann die Selbstregelung in Abhängigkeit von der Öffnung des Dichtelementes erfolgen.

Das erste Dichtelement öffnet sich bei einer ersten bestimmten Druckhöhe, das zweite Dichtelement öffnet sich bei einer zweiten bestimmten Druckhöhe und die zweite bestimmte Druckhöhe ist größer als die erste Druckhöhe oder gleich der ersten bestimmten Druckhöhe.

In Fig. 9, die schematisch die Entwicklung des Druckes in der Kammer in Abhängigkeit von der Entwicklung der eingespritzten Menge wiedergibt, ist dargestellt, dass dann, wenn nur eine Öffnung in der Düse vorgesehen ist, ein plötzliches Umschlagen des Druckes in der Kammer auftritt.

Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 10 gleichfalls schematisch, dass der Druck im Wesentlichen in der Kammer konstant bleibt, da die Funktion der Regelung und der Öffnung der zweiten Öffnung die Erhöhung der Fläche im Kontakt mit dem Fluid unter Druck kompensiert.

Zu diesem Zweck können die Dichtelemente aus zwei Dichtungen bestehen. Diese beiden Dichtungen können verschieden sein und einen verschiedenen Aufbau und verschiedene elastische Verformungseigenschaften haben. Man kann in dieser Weise zwei Dichtelemente erhalten, die bei zwei verschiedenen Druckhöhen aufreißen, während sie mit Einrichtungen zusammenarbeiten, die in einem Stück am beweglichen Körper 20 ausgebildet sind, die von Einrichtungen beaufschlagt sind, die eine Feder bilden.

Zu diesem Zweck können die beiden Dichtelemente auch in Form von Scheiben ausgebildet sein, die die selben elastischen Verformungseigenschaften haben, die jedoch mit Einrichtungen zusammenarbeiten, die in einem Stück am beweglichen Körper 20 angeordnet sind und verschiedene Höhen haben. Diese verschiedenen Höhen führen dazu, dass die Dichtelemente auf verschiedenen Druckhöhen aufreißen.

Hierzu kann weiterhin ein erstes Dichtelement in Form einer Dichtung ausgebildet sein, die elastische Verformungseinrichtungen hat und mit den Einrichtungen zusammenarbeitet, die in einem Stück am beweglichen Körper 20 vorgesehen sind, und kann ein zweites Dichtelement in Form wenigstens eines beweglichen Elementes ausgebildet sein, das ein Ventil an der Selbstregelungsdüse bildet und mit weiteren Einrichtungen zusammenarbeitet, die eine Feder bilden.

Der bewegliche Körperteil des Körpers 20 umfasst drei Teile:

  • - Einen ersten mittleren Teil 60, der im Wesentlichen die Form eines rotationszylindrischen Hohlrohres mit konstantem Querschnitt hat, das um die Achse O-O zentriert ist,
  • - einen zweiten Teil 64, der in einem Stück an der Außenfläche des mittleren Teils 60 ausgehend von dessen stromaufwärts liegenden Ende ausgebildet ist und einen Schaft bildet, der zur stromabwärts liegenden Seite des Körpers 10 der Pumpe an der Außenseite des mittleren Teils 60 gerichtet ist, wobei der Zwischenraum zwischen dem Schaft 64 und dem mittleren Teil 60 eine Kammer 67 bildet, die zur stromabwärts liegenden Seite der Pumpe offen ist und diese Kammer 67 eine Vorspannfeder 40 aufnimmt, und
  • - einen dritten Teil 62, der sich stromabwärts vom mittleren Teil 60 befindet, wobei der dritte Teil 62 im Wesentlichen eine Außenform in Form eines Kegelstumpfes hat, der zur stromabwärts liegenden Seite zusammenläuft, und die innere Form des Teils 62 die Düse 19 bildet und ihrerseits aus einem axialen Kanal gebildet ist, der mit dem Innenvolumen des mittleren Teils 60 verbunden ist und in der Ansaugkammer 18 mündet.

Vorzugsweise läuft der innere Kanal des dritten Teils 62 zur stromabwärts liegenden Seite zusammen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht insbesondere der innere Teil des dritten Teils 62 aus zwei Teilstücken 22 und 24, die axial nebeneinander liegen.

Das erste Teilstück 22 stromaufwärts in Fließrichtung ist vorzugsweise in Form eines zur stromabwärts liegenden Seite zusammenlaufenden Kegelstumpfes ausgebildet. Der Halbwinkel am Scheitel dieses Teilstückes 22 liegt vorzugsweise zwischen 10° und 180°.

Das zweite Teilstück 24 des Körpers 20 ist vorzugsweise rotationszylindrisch mit konstantem Querschnitt. Das äußere freie Ende 240 dieses Teilstücks 24 ist vorzugsweise etwas abgerundet.

Der Innendurchmesser des Teilstücks 24 liegt vorzugsweise zwischen 1 mm und 3,6 mm.

Eine Schulter 68 quer zur Achse O-O, die zur stromaufwärts liegenden Seite gerichtet ist, ist zwischen dem Innenprofil des mittleren Teils 60 und dem Kanal des dritten Teils 62 des Körpers 20 ausgebildet.

Das allgemeine Außenprofil des Körpers 20 in einem Längsschnitt ist somit im Wesentlichen W-förmig. Der mittlere Punkt des W ist zur stromabwärts liegenden Seite der Pumpe gerichtet.

In einem Längsschnitt haben die beiden Winkel stromaufwärts vom W einen abgeflachten Boden 66. Diese Fläche 66, die in dieser Weise im Inneren des Körpers der Pumpe und in einer querverlaufenden Ebene gebildet ist, ist eine Fläche allgemein in Ringform, die stromaufwärts gerichtet ist. Der Raum, der an der Innenseite der Ringfläche 66 begrenzt ist, kann eine zentrale Abschrägung 28 aufweisen, die eine zur stromabwärts liegenden Seite zusammenlaufende Kegelstumpfform hat.

Eine Hilfskammer 26 ist zwischen der Steuerkammer 12 und dem Ausgang der Düse gebildet. Die Hilfskammer 26 wird von dem Innenvolumen des Gehäuses 10, das sich stromaufwärts vom beweglichen Körper 20 der Düse befindet, und von dessen Innenvolumen gebildet.

Wenigstens eine Öffnung 56, die im Körper 52 vorgesehen ist, erlaubt den Durchgang des Fluides zwischen der Steuerkammer 12 und der Hilfskammer 26.

Der Körper 20 ist längs der Achse O-O gleitend verschiebbar im Körper des Gehäuses 10 angebracht. Das Außenprofil des Schaftes 64 hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Gehäuses 10 ist. Komplementäre längsverlaufende Rillen zwischen dem Gehäuse 10 und dem Körper 20 erlauben eine gleitende Verschiebung des einen Bauteils gegenüber dem anderen (ggf. ohne Drehung).

Ein Strom des Fluides ist zwischen der Außenseite des Schaftes 64 und dem Inneren des Körpers 10 möglich.

Ein derartiger Strom ist in der Ruheposition unerwünscht. Ein erstes Dichtelement dichtet daher die Düse gegenüber Fluidströmen an der Außenseite des beweglichen Körpers 20 ab.

Im Gegensatz dazu ist das Auftreten eines Stromes erwünscht, wenn eine erste Druckhöhe überschritten ist.

Das erste Dichtelement ist dadurch gebildet, dass eine erste Dichtung mit einem Bord zusammenarbeitet, der in einem Stück am Körper 20 ausgebildet ist.

Dazu ist ein Bord 69, der in einem Stück an der Krümmung des Schaftes 64 ausgebildet ist von der Pumpe stromaufwärts längs der Achse O-O ausgerichtet.

Er arbeitet mit einer festen Dichtung 76 zusammen, die am Körper 52 befestigt ist und dank der Vorspannkraft einer Feder 40 zusammengedrückt wird. Die Feder 40, die sich zwischen den Bauelementen 60 und 64 befindet, ist zwischen dem stromaufwärts liegenden Teil des Körpers 20 und einem Absatz 21 des Gehäuses 10 angeordnet. Die Feder 40 spannt somit den Körper 20 stromaufwärts gegen die Dichtung 76 vor.

Ein zweites Dichtelement soll die Düse 19 in der Ruheposition und bis zu einer zweiten Druckhöhe schließen können. Dieses Dichtelement muss folglich gegen die Düse gedrückt sein, selbst wenn sich der bewegliche Körper 20 versetzt, und die Düse 19 freigeben, wenn einmal die zweite Druckhöhe erreicht ist. Das Dichtelement muss folglich translationsbeweglich sein, um dem beweglichen Körper 20 zu folgen, hat aber eine begrenzte Verschiebbarkeit.

Dazu verläuft ein Zapfen 50 im inneren Teil des mittleren Teils 60. Der Zapfen 50 ist in einem Stück am Körper 52 der Steuerkammer 12 ausgebildet. Er hat im Wesentlichen die Form eines Rotationszylinders.

Eine Verlängerung 51, die in einem Stück am Zapfen 50 ausgebildet ist, erstreckt sich zur stromabwärts liegenden Seite der Pumpe im Inneren des mittleren Teils 60. Die Verlängerung 51 hat einen unteren rotationszylindrischen Teil mit konstantem Querschnitt neben dem Zapfen 50. Der Außendurchmesser der Verlängerung 51 ist kleiner als der Außendurchmesser des Zapfens 50. Eine Schulter 53, die von der Pumpe stromabwärts gewandt ist, markiert diesen Unterschied im Durchmesser und dient als Anlage für Vorspanneinrichtungen zur Bildung des zweiten Dichtelementes.

Sie weist an einem Teil wenigstens einer ihrer erzeugenden wenigstens eine Rille 72 auf, die als Führung für eine Translationsbewegung eines beweglichen Elements dient, das das bewegliche Dichtelement bildet.

Eine bewegliche Kappe 70 im Wesentlichen in Form eines aufgebohrten Rotationszylinders ist gleitend verschiebbar an ihrem freien Ende an der Verlängerung 51 angebracht. Die Bohrung ist nicht offen. Die Kappe 70 umfasst wenigstens einen Haken 74, der in einem Stück am offenen Ende der Kappe ausgebildet ist und mit einer Rille 72 der Verlängerung 51 zusammenwirkt. Jeder Haken 74 ist in einer Translationsbewegung geführt und dient gleichzeitig als Anlage in der Rille 72, um der beweglichen Kappe 70 eine begrenzte Verschiebbarkeit zu geben.

Das ebene nicht perforierte Ende 55 der Kappe 70 verläuft quer zur Achse O-O. Die Fläche 55 kann vorzugsweise einen Zentrierungszapfen in der Düse 19 umfassen.

Da Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser der beweglichen Kappe 70 und dem Innendurchmesser des Körpers 10 liegt vorzugsweise unter 0,5.

Eine zweite Vorspannfeder 77 befindet sich zwischen einerseits der Schulter 53 zwischen dem Zapfen 50 und der Verlängerung 51, die quer zur Achse O-O verläuft, und andererseits dem Umschlagbord der Kappe 70.

Die Feder 70 drückt die Kappe 70 stromabwärts gegen die Schulter 68.

Gegebenenfalls kann eine der beiden Flächen 55, 68 hierzu mit einer speziellen Dichtungsausrüstung, beispielsweise auf der Basis eines Elastomermaterials ausgerüstet sein.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist somit die Düse aus einer Kombination des beweglichen Körpers 20, der translationsbeweglich angebracht ist, und der Anordnung gebildet, die aus dem Zapfen 50 und der daran angeordneten Verlängerung 51 besteht.

Die Steifigkeit der Feder 77 ist größer als die Steifigkeit der Feder 40.

Das erste Dichtelement befindet sich stromaufwärts von der Hilfskammer 26, das zweite Dichtelement ist seinerseits stromabwärts von der Hilfskammer 26 angeordnet.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist im Wesentlichen die folgende.

Fig. 1 zeigt die Ruheposition der Vorrichtung, d. h. eine Situation, in der man in die Hilfskammer 26 ein Fluid mit einem niedrigen Druck einspritzt. In der Ruheposition, in der der Druck des eingespritzten Fluides relativ niedrig ist, drückt die Vorspannkraft der Feder 40 die Borde 69 gegen die Dichtung 76, so dass das erste Dichtelement gebildet ist. Die Vorspannkraft der Feder 77 drückt dann ihrerseits die stromabwärts liegende Fläche 55 der Kappe 70 gegen den Absatz 68, so dass das zweite Dichtelement gebildet ist.

Es sei angenommen, dass der Druck des eingespritzten Fluides steigt.

Das eingespritzte Fluid erreicht schließlich einen Druck an der Fläche 66 derart, dass das Produkt aus Druck und Fläche 66 die eingestellte Kraft der Feder 40 überschreitet. Der bewegliche Körper 20 wird dann in die Richtung stromabwärts von der Pumpe verschoben, wodurch das erste Dichtelement aufreißt.

In Fig. 2 ist die erste Druckhöhe in der Hilfskammer 26 verglichen mit der Situation von Fig. 1 überschritten. Das Fluid strömt entlang der Innenwand des Gehäuses 10 und der Außenwand des Schaftes 64. Der Weg des Fluides ist in Fig. 2 durch Pfeile Q dargestellt. Dennoch ist die Fluidmenge, die fließt, relativ klein. Sie führt nicht zu einem Ansaugen von Flüssigkeit im Hilfseingang 16.

Nach und nach mit steigendem Druck des Fluides in der Hilfskammer 26 versetzt sich der Körper 20 axial zur Ansaugkammer 18. Die Vorspannfeder 77 drückt indessen das bewegliche Element 70 gegen die Schulter 68 und ermöglicht es, dass sich das Element 70 gleichzeitig und dicht mit dem Körper 20 versetzt. Das zweite Dichtelement reißt daher noch nicht auf.

Es wird schließlich aber eine zweite Druckhöhe erreicht, bei der die Versetzung des beweglichen Körpers 20 zur Ansaugkammer 18 über der Verschiebbarkeit des beweglichen Körpers in jeder Rille 72 liegt.

Diese zweite Druckhöhe ist höher als die erste Druckhöhe oder gleich der ersten Druckhöhe. Auf eine Öffnung des zweiten Dichtelementes sieht sich das Fluid anderen Flächen gegenüber, was die Flächen kompensiert, die vor der Öffnung dieses Dichtelementes unter Druck standen - insbesondere im Inneren des Aufbaus der Düse.

Jeder Haken 74 kommt am Ende des Weges in jeder Rille 72 an, die im Element 51 angelegt ist.

Die Kappe 70 folgt dem Körper 20 bei seiner Versetzung in Richtung auf die Ansaugkammer 18 nicht mehr. Wenn der Druck weiter ansteigt und der Körper 20 seine axiale Versetzung fortsetzt, reißt das zweite Dichtelement auf. Diese Situation ist in Fig. 3 dargestellt.

Es sei darauf hingewiesen, dass vorzugsweise der Gesamtweg jedes Hakens 74 in jeder Rille 72 zwischen einerseits der geschlossenen Position der beiden Dichtelemente und andererseits der geöffneten Position der beiden Dichtelemente zwischen 0,1 mm und 4 mm liegt.

Die Flüssigkeit kann sich somit in den Raum zwischen der Fläche 55 des Elementes 70 und der Schulter 68 ergießen. Dieses Einströmen von Fluid ist durch Pfeile Qi in Fig. 3 dargestellt.

Dieser Strom Qi liegt über dem Strom Q, der in Fig. 2 dargestellt ist. Fluid, das durch den Pfeil Qa wiedergegeben ist, kann somit angesaugt und zum axialen Ausgang 14 befördert werden. Der Pfeil Qt gibt die Summe der Mengen Qi und Qa wieder.

Der Effekt der Selbstregulierung wird durch den Raum 23 zwischen dem Absatz 68 und der Wand 55 erzielt. Der Raum 23 bewirkt ein Gleichgewicht zwischen der Vorspannkraft der Feder 40 und dem Druck des eingespritzten Fluides an der Fläche 66, wenn einmal das zweite Dichtelement offen ist. Das Ansaugen von Fluid durch den Eingang 16 wird somit durch die Größe des Raumes 23 reguliert.

Ein Hystereseeffekt wird durch eine Vergrößerung der Fläche erzielt, auf die der Druck des Fluides wirkt.

Vor und nach dem Öffnen des ersten Dichtelementes aber vor dem Öffnen des zweiten Dichtelementes liegt der Druck des Fluides an der Fläche 66.

Auf die Öffnung des zweiten Dichtelementes übt das Fluid auch einen gleichen Druck auf die Schulter 68 des Innenprofils der Düse aus.

Das Schließen des Dichtelementes macht folglich einen Fluiddruck notwendig, der kleiner als der ist, der zu seiner Öffnung notwendig ist.

Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Regelstrahlpumpe

Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung weist im Wesentlichen die gleichen Bauelemente wie die Vorrichtung auf, die in den Fig. 1 bis 3 der vorliegenden Anmeldung dargestellt ist.

In dieser Figur wie auch in allen folgenden Figuren haben Bauelemente, die ähnlich zu denen in den Fig. 1 bis 3 sind oder ähnliche Funktion haben und im Vorhergehenden beschrieben wurden, identische Bezugszeichen.

Die Hilfskammer 26 verläuft zwischen dem Steuereingang 12 und der Düse 19 und verläuft folglich im Innenvolumen des beweglichen Körpers 20 der Düse.

Der bewegliche Körper 20 hat eine Form, die im Wesentlichen identisch mit der des Körpers 20 der Düse ist, der anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde.

Der Innenraum des mittleren Teils 60 kann indessen einen konstanten Querschnitt haben.

Das erste Dichtelement ist immer stromaufwärts von der Hilfskammer 26 über eine Zusammenarbeit eines Bordes 69 und einer festen Dichtung 76 am Körper 52 angeordnet, bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich jedoch das zweite Dichtelement gleichfalls stromaufwärts von der Hilfskammer 26.

Das zweite Dichtelement ist auf der Achse O-O stromaufwärts vom Eingang 83 vor dem Innenvolumen des Körpers 20 angeordnet.

Ein Bord 80 am Umfang des Eingangs 83 erstreckt sich stromaufwärts von der Pumpe und längs der Achse O-O. Er ist in einem Stück an der Fläche 66 um den Eingang 83 herum ausgebildet.

Der Bord 80 arbeitet dank der Vorspannkraft der Feder 40, die sich an der Außenseite des beweglichen Körpers 20 befindet, mit einer Dichtung 82 zusammen, die quer zur Achse O-O angeordnet ist. Die Dichtung 82 ist am Körper 52 des Steuereingangs 12 befestigt.

Das zweite Dichtelement sollte bei einer Druckhöhe des eingespritzten Fluides aufreißen, die über der Höhe liegt, die zum Aufreißen des ersten Dichtelementes notwendig ist.

Dazu ist die Höhe des Bordes 80 zur stromaufwärts liegenden Seite der Pumpe größer als die Höhe des Bordes 69.

Bei einer Variante kann man sich allerdings auch denken, dass die Höhen der Borde identisch sind, diese jedoch mit Dichtungen 76 und 82 beispielsweise zusammenarbeiten, die verschiedene elastische Verformungseigenschaften haben, derart, dass das Aufreißen der Dichtungen bei verschiedenen Druckhöhen erfolgt.

Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass nur eine Vorspannfeder benötigt wird.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist, die Folgende:

Fig. 4 zeigt die Ruheposition. Das eingespritzte Fluid hat einen relativ niedrigen Druck und die beiden Dichtelemente befinden sich in ihrer geschlossenen Position. Die Pumpe ist vollständig dicht.

Es sei angenommen, dass der Druck steigt.

Er erreicht schließlich eine erste Druckhöhe, bei der das Produkt aus Druck und Fläche 66 ausreicht, um die Kraft der Feder 40 zu überwinden. Der bewegliche Körper 20 wird von der Vorrichtung stromabwärts versetzt. Das erste Dichtelement reißt auf. Diese Situation ist in Fig. 5 dargestellt. Das Fluid kann sich dementsprechend längs der Innenwände des Gehäuses 10 ergießen. Da jedoch die Höhe des Bordes 80 größer als die des Bordes 69 ist, wird das zweite Dichtelement nicht aufgerissen.

Wenn der Druck weiter ansteigt und einen Schwellenwert erreicht, der einer Translationsbewegung entspricht, bei der der Bund 80 nicht mehr mit der Dichtung 82 in Kontakt steht, wird die in Fig. 6 dargestellte Situation erreicht. Das eingespritzte Fluid kann in den Innenraum des Körpers 20 strömen. Fluid wird dann durch den Eingang 16 angesaugt. Der eingespritzte Fluss, der angesaugte Fluss und der gesamte Ausgangsfluss sind jeweils durch Pfeile Qi, Qa und Qt dargestellt.

Die Wirkung der Selbstregulierung wird über die Größe des Raumes 23 erzielt, der zwischen dem Bord 80 und der Dichtung 82 bleibt. Die Größe des Raumes 23 ist abhängig vom Gleichgewicht zwischen der Kraft der Feder 40 und der Kraft, die sich aus dem Produkt Druck des eingespritzten Fluides mal Fläche 66 ergibt.

Man kann einen Hystereseeffekt erzielen, wenn die Innenwand des beweglichen Körpers 20 einen querverlaufenden Absatz umfasst, der zur stromaufwärts liegenden Seite der Pumpe gewandt ist. Vor einer Öffnung der zweiten Dichtung wirkt der Druck auf die Fläche 66, während nach der Öffnung dieses Elementes der Druck des Fluides auf die Fläche 66 wirkt, die durch die Fläche des besagten Absatzes vergrößert ist.

Fig. 7 zeigt schematisch eine herkömmliche Anordnung zur Kraftstoffzufuhr von einem stromaufwärts liegenden Behälter 100 zu einem Motor 102, der stromabwärts angeordnet ist. Eine Pumpe 101 zapft den Behälter 100 an und spritzt den Kraftstoff in einen Verteilungskreislauf 110, der den Behälter 100 und den Motor 102 verbindet.

Ein Regler 103, der ein an sich bekanntes Ventil umfasst, erlaubt es, den Kreislauf 110 stromabwärts vom Regler 103 unter Druck zu halten, solange eingespritzter Kraftstoff in diesen Kreislauf 110 eintritt.

Eine Abzweigung 104, die sich stromaufwärts vom Regler 103 und stromabwärts von der Pumpe 101 befindet, ermöglicht die Ankunft von Kraftstoff über eine Strahlpumpe 105. Nach dem Stand der Technik ist die Strahlpumpe 105 im Ruhestand nicht dicht geschlossen.

Die Arbeitsweise einer derartigen Anordnung ist die Folgende.

Wenn ein Benutzer einschaltet, um den Motor 102 mit Kraftstoff zu versorgen, setzt sich die Pumpe 101 in Betrieb, so dass die Höhe des Druckes im Kreislauf 110 die Betriebshöhe erreicht. Die Anordnung aus der Abzweigung 104 und der Strahlpumpe 105 bildet eine undichte Stelle für den Kraftstoff im Kreislauf stromabwärts vom Regler 103 und somit einen Druckabfall. Die Pumpe 101 muss sich dann höher drehen, um den Druckverlust auszugleichen. Dieser Ausgleich ist besonders dann störend, wenn die Batterie des Fahrzeuges schwach ist.

Fig. 8 zeigt schematisch eine Anordnung zur Kraftstoffversorgung von einem stromaufwärts liegenden Behälter 100 zu einem stromabwärts liegenden Motor 102. Eine Pumpe 101 zapft den Behälter 100 an und spritzt den Kraftstoff in einen Verteilungskreislauf 110 ein, der den Behälter 100 und den Motor 102 verbindet.

Eine Abzweigung 104, die sich in der Mitte des Kreislaufes 110 befindet, erlaubt die Ankunft von Kraftstoff zu einer Strahlpumpe 105. Die Strahlpumpe 105 entspricht einem der Ausführungsbeispiele der Fig. 1 bis 6. Sie hat die Funktion der Selbstregelung und ist im Ruhezustand dicht geschlossen.

In der Ruheposition hat die Anordnung von Fig. 8 keine Leckstelle. Im Gegensatz dazu besteht bei der Anordnung von Fig. 7 eine Leckstelle auf der Höhe der Strahlpumpe 105.

Nach dem Start der Pumpe weist die Anordnung nach dem Stand der Technik, die in Fig. 7 dargestellt ist, zwei Leckstellen auf, nämlich eine erste Leckstelle auf der Höhe des Reglers 103 und eine zweite Leckstelle auf der Höhe der Strahlpumpe 105.

Die Anordnung gemäß der Erfindung, die in Fig. 8 dargestellt ist, umfasst dann nur eine Leckstelle auf der Höhe der Regelstrahlpumpe 105.

Das hat zur Folge, dass die Regelstrahlpumpe von Fig. 8 weniger Kraftstoff als die Ventilstrahlpumpe von Fig. 7 verbraucht, die mit einem Regler verbunden ist.

Der Druckanstieg im Kreislauf 110 erfolgt daher wesentlich schneller.

Die Öffnung des zweiten Dichtelementes verhindert eine zu hohe Spitze des Druckes des eingespritzten Fluides.

Die vorhergehenden Ausführungsbeispiele wurden vorzugsweise mit Vorspannfedern an der Außenseite des beweglichen Körpers beschrieben, es sind aber auch Ausführungsformen vorstellbar, die eine Feder zum Drücken des beweglichen Körpers von der Pumpe in Richtung stromaufwärts umfasst, die beispielsweise im Inneren des Körpers der Düse angeordnet ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Strahlpumpe mit einem Körper (10), der eine Düse aufnimmt, über die ein eingespritztes Fluid eingeführt wird, wobei der Körper (10) weiterhin eine Ansaugöffnung (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie stromaufwärts vom Ausgang der Düse eine Hilfskammer (26) umfasst, die zwei Dichtelemente aufweist, wobei jedes Dichtelement aufreißen kann, wenn eine bestimmte Druckhöhe durch das eingespritzte Fluid überschritten ist, das erste Dichtelement bei einer ersten Druckhöhe aufreißt und das zweite Dichtelement bei einer zweiten Druckhöhe aufreißt, die größer als die erste Druckhöhe oder gleich der ersten Druckhöhe ist.
  2. 2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement stromaufwärts von der Hilfskammer (26) angeordnet ist, während das zweite Dichtelement stromabwärts von der Hilfskammer (26) angeordnet ist.
  3. 3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement stromaufwärts von der Hilfskammer (26) angeordnet ist und dass sich auch das zweite Dichtelement stromaufwärts von der Hilfskammer (26) befindet.
  4. 4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse in einer Längsachse des Körpers (10) der Pumpe gegen die Vorspannung einer Feder (40), die diese gegen ein Dichtelement (76, 82) drückt, gleitbeweglich im Körper der Pumpe angebracht ist.
  5. 5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufreißen des ersten Dichtelementes über eine Versetzung der Düse erfolgt und dass das zweite Dichtelement über eine begrenzte Versetzung eines zweiten beweglichen Elementes (70) aufgerissen wird.
  6. 6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufreißen der beiden Dichtelemente über eine Versetzung der Düse bewirkt wird.
  7. 7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (20) der Düse drei Teile, nämlich einen ersten mittleren Teil (60), der die allgemeine Form eines rotationszylindrischen Hohlrohres mit konstantem Querschnitt hat, einen zweiten Teil (64), der in einem Stück an der Außenfläche des mittleren Teils (60), ausgehend von dem stromaufwärts liegenden Ende ausgebildet ist und einen Schaft (64) bildet, der stromabwärts vom Körper (10) der Pumpe an der Außenseite des mittleren Teils (60) gerichtet ist, und einen dritten Teil (62) umfasst, der sich stromabwärts vom mittleren Teil (60) befindet und im Wesentlichen einen äußeren Umriss in Form eines zur stromabwärts liegenden Seite zusammenlaufenden Kegelstumpfes hat, wobei sein innerer Umriss in Form einer Düse (19) einen axialen Eingangskanal bildet, der mit dem Innenvolumen des mittleren Teils (60) verbunden ist und zu einer stromabwärts angeordneten Ansaugkammer (18) mündet.
  8. 8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen dem Schaft (64) und dem mittleren Teil (60) eine von der Pumpe zur stromabwärts liegenden Seite offene Kammer (67) bildet, die die Vorspannfeder (40) aufnimmt.
  9. 9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das allgemeine Außenprofil des Körpers (20) der Düse in einem Längsschnitt im Wesentlichen W-förmig ist, wobei die beiden stromaufwärts liegenden Winkel des W einen abgeflachten Boden (66) haben, der somit im Inneren des Körpers (10) der Pumpe und in einer quer verlaufenden Ebene eine Fläche mit der allgemeinen Form eines Ringes (66) bildet, die stromaufwärts gerichtet ist.
  10. 10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Ring bildende Fläche (66) an ihrem Außenumfang einen Umfangsbord in Längsrichtung umfasst, der von der Pumpe stromaufwärts gerichtet ist, welcher Bord ein erstes Dichtelement in Zusammenwirkung mit einer festen Dichtung (76) quer zum Körper (10) der Pumpe bildet, die der Fläche (66) gegenüberliegt.
  11. 11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Zapfen (50), der im Inneren des Innenvolumens des mittleren Teils des Körpers (20) der Düse verläuft, eine translationsbewegliche Kappe (70), die mit einer zweiten Vorspannfeder (77) zusammenarbeitet, die die Kappe (70) gegen eine quer verlaufende Schulter (68) drückt, die zur stromaufwärts liegenden Seite der Pumpe gewandt ist und im mittleren Teil (60) des Körpers (20) der Düse vorgesehen ist, so dass sie somit ein zweites Dichtelement bildet, das aufreißt, wenn es am Ende des Weges des beweglichen Elementes ankommt, während dieses der Versetzung des Körpers (20) der Düse im Körper der Pumpe (10) folgt, wobei diese Versetzung der Düse eine Folge der Überschreitung einer zweiten Druckhöhe des eingespritzten Fluides auf der ringförmigen Fläche (66) ist.
  12. 12. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Teil und der stromabwärts liegende Teil der Düse den gleichen Innendurchmesser haben, die innere Öffnung, die dadurch gebildet ist, sich zur stromaufwärts liegenden Seite der Düse über einen kreisförmigen Längsbord (80) verlängert, der in einem Stück an der ringförmigen Oberfläche (66) ausgebildet ist, dieser kreisförmige Bord mit einer verformbaren Dichtung (82) zusammenarbeitet, die an einem Element (52) der Pumpe befestigt ist, um ein Dichtelement zu bilden, welches Dichtelement bei einer Vorbewegung der Düse reißt, welche Vorbewegung bei der zweiten Druckhöhe des eingespritzten Fluides auftritt.
  13. 13. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumriss des dritten Teils in Strömungsrichtung des eingespritzten Fluides ein erstes Teilstück in Form eines zusammenlaufenden Kegelstumpfes und ein zweites Teilstück umfasst, das in Form eines Rotationszylinders mit konstantem Querschnitt mündet.






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