DE102018212920A1 - piston pump - Google Patents

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Nikolai Vollmann
Anton Schindler
Marco Lamm
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe (1) mit einem Pumpenkolben (11), der hin und her bewegbar ist, um im Betrieb der Kolbenpumpe (1) ein Arbeitsmedium in einen Pumpenarbeitsraum (10) anzusaugen und in dem Pumpenarbeitsraum (10) mit Druck zu beaufschlagen.Um die Kolbenpumpe, insbesondere im Hinblick auf eine Verwendung als Kraftstoffhochdruckpumpe, zu verbessern, umfasst die Kolbenpumpe (1) einen elektromagnetischen Antrieb (12) mit einer Magneteinrichtung (14).The invention relates to a piston pump (1) with a pump piston (11), which can be moved back and forth in order to draw in a working medium into a pump work chamber (10) during operation of the piston pump (1) and to apply pressure in the pump work chamber (10) In order to improve the piston pump, in particular with regard to use as a high-pressure fuel pump, the piston pump (1) comprises an electromagnetic drive (12) with a magnetic device (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe mit einem Pumpenkolben, der hin und her bewegbar ist, um im Betrieb der Kolbenpumpe ein Arbeitsmedium in einen Pumpenarbeitsraum anzusaugen und in dem Pumpenarbeitsraum mit Druck zu beaufschlagen. Bei der Kolbenpumpe handelt es sich vorzugsweise um eine Kraftstoffhochdruckpumpe.The invention relates to a piston pump with a pump piston which can be moved back and forth in order to draw in a working medium into a pump work space during operation of the piston pump and to apply pressure in the pump work space. The piston pump is preferably a high-pressure fuel pump.

Stand der TechnikState of the art

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2016 219 025 A1 ist eine Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine bekannt, umfassend einen Pumpenzylinderkopf mit einer Zylinderbohrung , in der ein Pumpenkolben hubbeweglich aufgenommen ist, wobei der Pumpenkolben einen Elementraum begrenzt, der über ein axial angebautes Saugventil, das einen in den Elementraum öffnenden Ventilkolben umfasst, mit Kraftstoff befüllbar ist.From the German published application DE 10 2016 219 025 A1 A high-pressure fuel pump for a fuel injection system of an internal combustion engine is known, comprising a pump cylinder head with a cylinder bore in which a pump piston is accommodated in a stroke-movable manner, the pump piston delimiting an element space with fuel via an axially mounted suction valve, which comprises a valve piston opening into the element space can be filled.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kolbenpumpe mit einem Pumpenkolben, der hin und her bewegbar ist, um im Betrieb der Kolbenpumpe ein Arbeitsmedium in einen Pumpenarbeitsraum anzusaugen und in dem Pumpenarbeitsraum mit Druck zu beaufschlagen, insbesondere im Hinblick auf eine Verwendung als Kraftstoffhochdruckpumpe, zu verbessern.The object of the invention is to improve a piston pump with a pump piston which can be moved back and forth in order to draw in a working medium into a pump work space during operation of the piston pump and to apply pressure in the pump work space, in particular with regard to use as a high-pressure fuel pump ,

Die Aufgabe ist bei einer Kolbenpumpe mit einem Pumpenkolben, der hin und her bewegbar ist, um im Betrieb der Kolbenpumpe ein Arbeitsmedium in einen Pumpenarbeitsraum anzusaugen und in dem Pumpenarbeitsraum mit Druck zu beaufschlagen, dadurch gelöst, dass die Kolbenpumpe einen elektromagnetischen Antrieb mit einer Magneteinrichtung umfasst. Bei dem Arbeitsmedium handelt es sich vorzugsweise um Kraftstoff, der durch die Kolbenpumpe in dem Arbeitsraum mit Hochdruck beaufschlagt wird. Das Arbeitsmedium, insbesondere der Kraftstoff, wird über ein Saugventil in den Pumpenarbeitsraum angesaugt. Beim Ansaugen des Arbeitsmediums bewegt sich der Pumpenkolben in einer ersten Richtung. Nach dem Ansaugen wird der Pumpenkolben in einer zweiten Richtung bewegt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Dadurch wird das in dem Pumpenarbeitsraum befindliche Arbeitsmedium mit Druck, insbesondere mit Hochdruck, beaufschlagt. Moderne Common-Rail-Hochdruckeinspritzpumpen basieren heute auf dem Kolbenmaschinenprinzip. Dabei saugt ein sich linear hin- und her bewegender Hochdruckkolben den Kraftstoff über das Saugventil ein, verdichtet es und fördert es dann über ein Rückschlagventil in das Rail weiter. Dabei wird eine rotatorische Bewegung der Nockenwelle und der Laufrolle in eine lineare Bewegung des Hochdruckkolbens umgewandelt. Dabei existieren unterschiedliche Formen solchen Antriebs. Es kann zum Beispiel wie bei einer CP4-Pumpe über das Abrollen einer Laufrolle auf einer Nockenwelle oder wie bei einer CP1H über das Gleiten einer Tasse auf einer Exzenterwelle realisiert werden. In beiden Fällen wird mittels eines Triebwerks eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung umgewandelt. Das genannte Triebwerk, das für die Umwandlung der Bewegungsarten verantwortlich ist, muss mit Schmiermittel versorgt werden. Als Schmiermittel wird entweder der Dieselkraftstoff oder Motoröl verwendet. Die Robustheit solch eines tribologischen Systems ist sehr stark abhängig von der Qualität des Schmiermittels. Da die Produkte in unterschiedliche Länder verkauft werden, kann die Qualität der Schmiermittel sehr stark schwanken. Des Weiteren wird solch ein System in der Regel direkt vom Motor über eine Kurbelwelle, eine Nockenwelle oder eine Ausgleichswelle angetrieben, was zur Folge hat, dass genügend Bauraum im Motorraum zur Verfügung gestellt werden muss. Oft fehlt diese Flexibilität der freien Bauraumauswahl und man lebt mit den Konsequenzen, wie lange Hochdruckleitungen oder zusätzliche Anbauteile. Hohe Riemenkräfte/Kettenkräfte die bei heutigen Konstruktionen unumgänglich sind, wirken sich ebenfalls negativ auf das Triebwerk aus. Des Weiteren ist bei herkömmlichen Kolbenpumpen der bisherigen Lösung eine Schnittstelle zum Kunden notwendig, da diese Pumpen direkt durch den Motor angetrieben werden. Ebenfalls nachteilig im Vergleich zur hier beschriebenen Idee ist neben den Packaginganforderungen im Motorraum auch das Gewicht heutiger Pumpen. Weiterhin werden herkömmliche Pumpen zum Beispiel über den Ketten- und Riementrieb üblicherweise auch angetrieben, wenn das Einspritzsystem keinen Hochdruckmengenbedarf hat - zum Beispiel im reinen Schubbetrieb. So entstehen Reibleistungs- und Umpumpverluste. Zusätzlich entstehen so auch während des Schubbetriebs Geräusche durch den Betrieb der Hochdruckpumpe. Durch die beanspruchte Kolbenpumpe wird ein neues Konzept der Hochdruckerzeugung bereitgestellt, bei dem die translatorische Bewegung des Pumpenkolbens nicht mehr über das Laufrolle-Nocken-Konzept realisiert wird, sondern direkt über die Magneteinrichtung. Das liefert unter anderem die folgenden Vorteile: Robust gegen schlechte Kraftstoffqualität; Motordrehzahlunabhängigkeit, das heißt keine zwingende, mechanische Verbindung/Übersetzung zum Motor; Einspritzsynchronität beziehungsweise Einspritzasynchronität möglich; reduzierte Packaginganforderungen im Motorraum; insbesondere zusätzlich erhöhte Flexibilität der Positionierung im Motorraum, zum Beispiel direkt an einem Hochdruckspeicher, der auch als Hochdruck-Rail bezeichnet wird; reduziertes Gewicht; Nullförderung möglich; Hubvariation möglich; Effizienz, insbesondere durch genaue Ansteuerung der Magneteinrichtung, insbesondere eines Elektromagneten; kostengünstig, weil insbesondere klassische Bauteile, wie Flansch, Wellendichtring, Antriebswelle, Lagerung der Antriebswelle, gegebenenfalls Polygonringe und weitere Antriebsteile von herkömmlichen Hochdruckpumpen, zum Beispiel eine Stößelbaugruppe, entfallen; gegebenenfalls im Fall eines Druckregelventils am Hochdruck-Rail; da die Kopplung am Riemen-oder Kettentrieb des Motors entfällt, kann dieser einfacher, leichter und kostengünstiger ausgelegt werden, da vor allem heutige Ein-Stempel-Pumpen mit Rolle-Doppelnockenantrieb sehr große und dynamische Antriebskräfte und Antriebsschwingungen generieren; Entfall einer Schnittstelle Riemen, Kettenrad, Zahnrad am Motor; im Schubbetrieb keine Leistungsaufnahme; Reduzierung von Geräuschemissionen gegenüber Hochdruckpumpen mit konventionellen Triebwerken; Reduzierung der Partikelgefahr durch Entfall des Triebwerks; durch das vorhandene Magnetfeld können zusätzlich durch geeignete konstruktive Maßnahmen metallische Partikel/Restschmutz in der Kolbenpumpe aufgefangen werden und gelangen so nicht in die anderen Systemkomponenten.The object is achieved in a piston pump with a pump piston which can be moved back and forth in order to draw in a working medium into a pump work space during operation of the piston pump and to apply pressure in the pump work space in that the piston pump comprises an electromagnetic drive with a magnetic device , The working medium is preferably fuel to which high pressure is applied by the piston pump in the working space. The working medium, in particular the fuel, is drawn into the pump work space via a suction valve. When the working medium is sucked in, the pump piston moves in a first direction. After priming, the pump piston is moved in a second direction that is opposite to the first direction. As a result, the working medium located in the pump work space is subjected to pressure, in particular high pressure. Modern common-rail high-pressure injection pumps are based on the piston engine principle. A linearly reciprocating high-pressure piston sucks in the fuel via the suction valve, compresses it and then feeds it further into the rail via a check valve. A rotary movement of the camshaft and the roller is converted into a linear movement of the high-pressure piston. There are different forms of such drives. It can be implemented, for example, by rolling a roller on a camshaft as with a CP4 pump or by sliding a cup on an eccentric shaft as with a CP1H. In both cases, an engine converts a rotational movement into a translatory movement. The named engine, which is responsible for converting the movement types, must be supplied with lubricant. Either diesel fuel or engine oil is used as the lubricant. The robustness of such a tribological system depends very much on the quality of the lubricant. Since the products are sold to different countries, the quality of the lubricants can fluctuate greatly. Furthermore, such a system is usually driven directly by the engine via a crankshaft, a camshaft or a balancer shaft, which means that sufficient installation space must be made available in the engine compartment. This flexibility of free installation space is often lacking and you live with the consequences, such as long high-pressure lines or additional attachments. High belt forces / chain forces that are unavoidable in today's designs also have a negative effect on the engine. Furthermore, with conventional piston pumps of the previous solution, an interface to the customer is necessary, since these pumps are driven directly by the motor. Another disadvantage compared to the idea described here is not only the packaging requirements in the engine compartment but also the weight of today's pumps. Furthermore, conventional pumps, for example via the chain and belt drive, are usually also driven when the injection system does not require high-pressure quantities - for example, in pure overrun mode. This creates friction loss and pumping losses. In addition, noises are generated by the operation of the high-pressure pump, even during overrun. The claimed piston pump provides a new concept of high-pressure generation, in which the translatory movement of the pump piston is no longer realized via the roller-cam concept, but directly via the magnet device. Among other things, this provides the following advantages: robust against poor fuel quality; Motor speed independence, that means no mandatory mechanical connection / translation to the motor; Injection synchronism or injection asynchrony possible; reduced packaging requirements in the engine compartment; in particular additionally increased flexibility of the positioning in the engine compartment, for example directly on a high pressure accumulator, which is also referred to as a high pressure rail; reduced weight; Zero funding possible; Stroke variation possible; Efficiency, in particular through precise control of the magnetic device, in particular an electromagnet; inexpensive, because in particular classic components such as flange, shaft sealing ring, drive shaft, bearing of the drive shaft, possibly polygon rings and other drive parts of conventional high-pressure pumps, for example a tappet assembly, are omitted; if necessary in the case of a pressure control valve on the high pressure rail; since the coupling to the belt or chain drive of the motor is omitted, it can be designed in a simpler, lighter and more cost-effective manner, since today's single-ram pumps with roller double-cam drive generate very large and dynamic drive forces and drive vibrations; Elimination of an interface belt, sprocket, gear on the motor; no power consumption in overrun mode; Reduction of noise emissions compared to high-pressure pumps with conventional engines; Reduction of the risk of particles by eliminating the engine; Due to the existing magnetic field, suitable structural measures can also be used to collect metallic particles / residual dirt in the piston pump and thus do not reach the other system components.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinrichtung einen Haftmagneten mit einem Magnetkern und mit mindestens einer Spule sowie einen zentralen Aufnahmeraum für den Pumpenkolben umfasst. Dadurch wird ein effizienter elektromagnetischer Antrieb für die Kolbenpumpe bereitgestellt.A preferred exemplary embodiment of the piston pump is characterized in that the magnet device comprises a holding magnet with a magnetic core and with at least one coil and a central receiving space for the pump piston. This provides an efficient electromagnetic drive for the piston pump.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende des Pumpenkolbens ein Anker der Magneteinrichtung angebracht ist. Der Anker ist vorzugsweise an einem aus dem zentralen Aufnahmeraum herausragenden Ende des Pumpenkolbens angebracht. Die Magneteinrichtung, insbesondere der Haftmagnet, umfasst neben dem Anker mindestens eine Spule und einen Magnetkern. Die Funktion des Pumpenkolbens übernimmt vorteilhaft der Anker, der mit dem Pumpenkolben verbunden ist. Der Hochdruck wird erzeugt, indem ein Elektromagnet angesteuert wird und sich ein Magnetfeld aufbaut. Durch das Magnetfeld wird der Anker samt dem Pumpenkolben in Bewegung gesetzt. Durch rechtzeitiges Abschalten des Spulenstroms sowie durch eine optionale Brems- und/oder Rückführfeder oder Rückstellfeder wird der Anker dann zusammen mit dem Pumpenkolben zurückgeführt.Another preferred exemplary embodiment of the piston pump is characterized in that an armature of the magnet device is attached to one end of the pump piston. The armature is preferably attached to an end of the pump piston protruding from the central receiving space. In addition to the armature, the magnet device, in particular the holding magnet, comprises at least one coil and a magnetic core. The function of the pump piston is advantageously performed by the armature, which is connected to the pump piston. The high pressure is generated by driving an electromagnet and building up a magnetic field. The armature and the pump piston are set in motion by the magnetic field. The armature is then returned together with the pump piston by timely switching off the coil current and by an optional brake and / or return spring or return spring.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker durch eine Brems- und/oder Rückstellfeder in eine Ausgangsposition vorgespannt ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein ordnungsgemäßer Betrieb der Kolbenpumpe sichergestellt.Another preferred embodiment of the piston pump is characterized in that the armature is biased into a starting position by a brake and / or return spring. This ensures proper operation of the piston pump in a simple manner.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker über den Pumpenkolben geführt ist. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass weitere Maßnahmen zur Führung des Ankers entfallen können.Another preferred exemplary embodiment of the piston pump is characterized in that the armature is guided over the pump piston. Among other things, this provides the advantage that further measures for guiding the anchor can be dispensed with.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker an einem äußeren Umfang geführt ist. Der Anker ist zum Beispiel mit einem äußeren Umfang in einem Gehäusekörper der Kolbenpumpe geführt. Der Anker kann in einer nassen oder trockenen Umgebung angeordnet sein. Wenn der Anker in einer trockenen Umgebung angeordnet ist, dann ist ein beziehungsweise der zentrale Aufnahmeraum für den Pumpenkolben vorteilhaft an einen Niederdruckrücklauf angeschlossen. Wenn der Anker in einer nassen Umgebung angeordnet ist, dann ist ein Aufnahmeraum für den Anker vorteilhaft an einen Niederdruckrücklauf angeschlossen. Trocken bedeutet in Zusammenhang mit der Umgebung des Ankers, dass in der Umgebung des Ankers kein Arbeitsmedium, wie Kraftstoff, angeordnet ist. Analog bedeutet nass, dass in der Umgebung des Ankers Arbeitsmedium, insbesondere Kraftstoff, vorhanden ist.Another preferred exemplary embodiment of the piston pump is characterized in that the armature is guided on an outer circumference. The armature is guided, for example, with an outer circumference in a housing body of the piston pump. The anchor can be placed in a wet or dry environment. If the armature is arranged in a dry environment, then one or the central receiving space for the pump piston is advantageously connected to a low pressure return. If the armature is arranged in a wet environment, then a receiving space for the armature is advantageously connected to a low pressure return. In connection with the surroundings of the armature, dry means that no working medium, such as fuel, is arranged in the surroundings of the armature. Analogously, wet means that working medium, in particular fuel, is present in the vicinity of the armature.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinrichtung mehrere Spulen umfasst, um eine Magnetkraftaufteilung darzustellen. Die Spulen können vorteilhaft zentral angesteuert werden, um unterschiedliche Magnetkräfte darzustellen. Das hat unter anderem den Vorteil, dass die Kolbenpumpe bei unterschiedlichen Hochdruckanforderungen maximal effizient arbeitet. So kann bei kleineren Drücken eine Spule mit kleinerer Magnetkraft angesteuert werden. Bei größeren Drücken kann mindestens eine zusätzliche Spule bestromt werden.Another preferred exemplary embodiment of the piston pump is characterized in that the magnet device comprises a plurality of coils in order to represent a division of magnetic force. The coils can advantageously be controlled centrally in order to represent different magnetic forces. Among other things, this has the advantage that the piston pump works as efficiently as possible with different high pressure requirements. In this way, a coil with a smaller magnetic force can be controlled at lower pressures. At higher pressures, at least one additional coil can be energized.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe als Doppelkolbenpumpe mit einem gemeinsamen Anker ausgeführt ist. Dadurch kann auf einfache Art und Weise die Fördermenge der Kolbenpumpe vergrößert werden.Another preferred exemplary embodiment of the piston pump is characterized in that the piston pump is designed as a double-piston pump with a common armature. As a result, the delivery rate of the piston pump can be increased in a simple manner.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe als Reihenkolbenpumpe mit zwei Ankern ausgeführt ist. Je nach Ansteuerung kann das Arbeitsmedium mit der Reihenkolbenpumpe phasengleich oder phasenverschoben gefördert werden.Another preferred exemplary embodiment of the piston pump is characterized in that the piston pump is designed as a series piston pump with two armatures. Depending on the control, the working medium can be pumped in phase or out of phase with the in-line piston pump.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe zwei in Reihe angeordnete Doppelkolbenpumpen mit jeweils einem gemeinsamen Anker umfasst. So kann auf einfache Art und Weise eine Vierfachpumpe dargestellt werden.Another preferred exemplary embodiment of the piston pump is characterized in that the piston pump has two double-piston pumps arranged in series, each with one common anchor includes. A quadruple pump can thus be represented in a simple manner.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen Kolbenpumpe.The invention optionally also relates to a method for operating a piston pump described above.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einen Pumpenkolben, einen Anker, eine Brems- und/oder Rückstellfeder und/oder eine Magneteinrichtung, insbesondere einen Haftmagneten, für eine vorab beschriebene Kolbenpumpe. Die genannten Teile sind gegebenenfalls separat handelbar.The invention optionally also relates to a pump piston, an armature, a brake and / or return spring and / or a magnetic device, in particular a holding magnet, for a piston pump described above. The parts mentioned can optionally be traded separately.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which various exemplary embodiments are described in detail with reference to the drawing.

Figurenlistelist of figures

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer als Kraftstoffhochdruckpumpe ausgeführten Kolbenpumpe mit einem elektromagnetischen Antrieb im Schnitt;
  • 2 eine vereinfachte perspektivische Darstellung der Kolbenpumpe aus 1:
  • 3 die Kolbenpumpe aus 2 im Längsschnitt;
  • 4 eine ähnliche Kolbenpumpe wie in 3, wobei ein Anker des elektromagnetischen Antriebs in einer trockenen Umgebung angeordnet ist;
  • 5 die gleiche Darstellung wie in 4, wobei der Anker in einer nassen Umgebung angeordnet ist;
  • 6 eine ähnliche Kolbenpumpe wie in 3 mit einem elektromagnetischen Antrieb, der eine Magneteinrichtung mit drei Spulen umfasst;
  • 7 eine als Doppelkolbenpumpe ausgeführte Kolbenpumpe mit einem Anker, der in einer trockenen Umgebung angeordnet ist;
  • 8 eine ähnliche Darstellung wie in 7, wobei der Anker in einer nassen Umgebung angeordnet ist;
  • 9 die Doppelkolbenpumpe aus den 7 und 8, wobei der Anker einen Hub nach oben ausgeführt hat;
  • 10 die Doppelkolbenpumpe aus 9, wobei der Anker einen Hub nach unten ausgeführt hat;
  • 11 eine als Reihenkolbenpumpe ausgeführte Kolbenpumpe im Schnitt;
  • 12 die Reihenkolbenpumpe aus 11 in einer perspektivischen Darstellung;
  • 13 die Reihenkolbenpumpe aus 11, wobei ein linker Anker einen Hub nach unten ausgeführt hat;
  • 14 die Reihenkolbenpumpe aus 13, wobei ein rechter Anker einen Hub nach unten ausgeführt hat;
  • 15 die Reihenkolbenpumpe aus 11 bei einer phasengleichen Förderung; und
  • 16 eine perspektivische Darstellung einer Vierfachpumpe, die zwei in Reihe angeordnete Doppelkolbenpumpen umfasst.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a piston pump designed as a high-pressure fuel pump with an electromagnetic drive in section;
  • 2 a simplified perspective view of the piston pump 1 :
  • 3 the piston pump 2 in longitudinal section;
  • 4 a similar piston pump as in 3 , wherein an armature of the electromagnetic drive is arranged in a dry environment;
  • 5 the same representation as in 4 wherein the anchor is placed in a wet environment;
  • 6 a similar piston pump as in 3 with an electromagnetic drive comprising a magnetic device with three coils;
  • 7 a piston pump designed as a double piston pump with an armature, which is arranged in a dry environment;
  • 8th a representation similar to that in 7 wherein the anchor is placed in a wet environment;
  • 9 the double piston pump from the 7 and 8th , wherein the anchor has performed an upward stroke;
  • 10 the double piston pump 9 , wherein the anchor has made a stroke down;
  • 11 a piston pump designed as a linear piston pump in section;
  • 12 the inline piston pump 11 in a perspective view;
  • 13 the inline piston pump 11 , with a left anchor making a downward stroke;
  • 14 the inline piston pump 13 , with a right armature making a downward stroke;
  • 15 the inline piston pump 11 with in-phase funding; and
  • 16 a perspective view of a quadruple pump, which comprises two double-piston pumps arranged in series.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In den 1 bis 16 sind verschiedene Ausführungsbeispiele einer Kolbenpumpe 1 in verschiedenen Ansichten und Zuständen dargestellt.In the 1 to 16 are different embodiments of a piston pump 1 shown in different views and states.

Die in den 1 bis 3 dargestellte Kolbenpumpe 1 ist als Kraftstoffhochdruckpumpe 2 mit einem Pumpengehäuse 3 ausgeführt, das im Wesentlichen nur durch einen Pumpeneingang 4 und einen Pumpenausgang 5 angedeutet ist. Der Pumpeneingang 4 umfasst einen Niederdruckzulauf 6 mit einem Saugventil 7. Der Pumpenausgang 5 umfasst einen Hochdruckanschluss 8 mit einem Rückschlagventil 9.The in the 1 to 3 piston pump shown 1 is as a high pressure fuel pump 2 with a pump housing 3 executed, essentially only through a pump inlet 4 and a pump outlet 5 is indicated. The pump inlet 4 includes a low pressure inlet 6 with a suction valve 7 , The pump outlet 5 includes a high pressure connection 8th with a check valve 9 ,

Über den Pumpeneingang 4 wird im Betrieb der Kolbenpumpe 1 ein Arbeitsmedium, insbesondere Kraftstoff, in einen Pumpenarbeitsraum 10 angesaugt, der von einem Pumpenkolben 11 begrenzt wird. Der Pumpenkolben 11 wird auch als Hochdruckkolben bezeichnet, weil das in den Pumpenarbeitsraum 10 angesaugte Arbeitsmedium durch den Pumpenkolben 11 mit Hochdruck beaufschlagt wird. Das mit Hochdruck beaufschlagte Arbeitsmedium wird dann über ein Rückschlagventil 9 zum Beispiel in einen Kraftstoffhochdruckspeicher eines Kraftstoffeinspritzsystems gefördert. Beim Ansaugen von Arbeitsmedium führt der Pumpenkolben 11 eine Bewegung in 1 in vertikaler Richtung nach unten aus. Beim Druckbeaufschlagen des Arbeitsmediums in dem Arbeitsraum 10 führt der Pumpenkolben 11 in 1 eine vertikale Bewegung nach oben aus.Via the pump inlet 4 is in operation of the piston pump 1 a working medium, in particular fuel, in a pump work space 10 sucked in by a pump piston 11 is limited. The pump piston 11 is also referred to as a high pressure piston because it is in the pump workspace 10 Working medium sucked in through the pump piston 11 is pressurized with high pressure. The high-pressure working medium is then fed through a check valve 9 conveyed to a high-pressure fuel reservoir of a fuel injection system, for example. The pump piston guides when working medium is sucked in 11 a move in 1 down in the vertical direction. When pressurizing the working medium in the work area 10 the pump piston leads 11 in 1 a vertical upward movement.

Die Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens 11 wird im Unterschied zu herkömmlichen Kraftstoffhochdruckpumpen durch einen elektromagnetischen Antrieb 12 initiiert. Zu diesem Zweck ist der Pumpenkolben 11 in einem zentralen Aufnahmeraum 13 einer Magneteinrichtung 14 angeordnet. Der zentrale Aufnahmeraum 13 ist im Wesentlichen als Hochdruckbohrung ausgeführt. Am oberen Ende des zentralen Aufnahmeraums 13 ist der Arbeitsraum 10 angeordnet. Die Magneteinrichtung 14 ist als Haftmagnet 15 ausgeführt.The reciprocation of the pump piston 11 is different from conventional high-pressure fuel pumps by an electromagnetic drive 12 initiated. For this purpose the pump piston is 11 in a central recording room 13 a magnetic device 14 arranged. The central recording room 13 is essentially designed as a high pressure bore. At the top of the central recording room 13 is the work space 10 arranged. The magnetic device 14 is as a magnet 15 executed.

Der Haftmagnet 15 wird auch als Topfmagnet bezeichnet und umfasst einen Magnetkern 16 mit einer Spule 17. Darüber hinaus umfasst die Magneteinrichtung 14 einen Anker 18. Der Anker 18 ist an einem aus dem zentralen Aufnahmeraum 13 der Magneteinrichtung 14 herausragenden Ende des Pumpenkolbens 11 befestigt. Durch gestrichelte Linien mit Pfeilspitzen ist in 1 ein Magnetfeld 19 angedeutet, das entsteht, wenn die Spule 17 der Magneteinrichtung 14 bestromt wird. Die Magneteinrichtung 14 mit dem Magnetkern 16 und der Spule 17 stellt einen als Haftmagneten 15 ausgeführten Elektromagneten dar.The magnet 15 is also called a pot magnet and includes a magnetic core 16 with a coil 17 , In addition, the magnet device includes 14 an anchor 18 , The anchor 18 is on one of the central recording room 13 the magnetic device 14 protruding end of the pump piston 11 attached. By dashed lines with arrowheads is in 1 a magnetic field 19 indicated that arises when the coil 17 the magnetic device 14 is energized. The magnetic device 14 with the magnetic core 16 and the coil 17 represents one as a holding magnet 15 executed electromagnets.

Durch das Magnetfeld 19 wird der Anker 18 zusammen mit dem Pumpenkolben 11 zur Darstellung des elektromagnetischen Antriebs 12 in Bewegung gesetzt. Durch ein rechtzeitiges Abschalten des Spulenstroms sowie einer optionalen Rückführfeder wird der Pumpenkolben 11 mit dem Anker 18 wieder zurückgeführt.Through the magnetic field 19 becomes the anchor 18 together with the pump piston 11 to represent the electromagnetic drive 12 set in motion. By switching off the coil current as well as an optional return spring, the pump piston becomes 11 with the anchor 18 brought back again.

Der Pumpenkolben 11 ist zum Beispiel in den als Ankerplatte ausgeführten Anker 18 eingepresst. Alternativ oder zusätzlich kann der Pumpenkolben 11 verschweißt oder anderweitig kraftschlüssig mit dem Anker 18 verbunden sein. Alternativ können der Anker 18 und der Pumpenkolben 11 aus einem Stück gefertigt sein.The pump piston 11 is, for example, in the anchor designed as an anchor plate 18 pressed. Alternatively or additionally, the pump piston can 11 welded or otherwise non-positively to the anchor 18 be connected. Alternatively, the anchor 18 and the pump piston 11 be made from one piece.

Die Auswahl der Materialien spielt im Hinblick auf die Funktion des elektromagnetischen Antriebs 12 mit der Magneteinrichtung 14 eine wichtige Rolle. Um das Magnetfeld 19 optimal auszunutzen und daraus eine maximal hohe Kraft auf den Pumpenkolben 11 erzeugen zu können, werden zur Darstellung des Ankers 18 vorteilhaft ferromagnetische Materialien verwendet.The choice of materials plays with regard to the function of the electromagnetic drive 12 with the magnetic device 14 an important role. To the magnetic field 19 optimal use and a maximum force on the pump piston 11 to be able to generate, are used to represent the anchor 18 advantageously used ferromagnetic materials.

Der Anker 18 und der Pumpenkolben 11 können auch aus einem Keramikmaterial gebildet sein. Das Keramikmaterial liefert unter anderem den Vorteil einer geringeren bewegten Masse. Je nach Ausführung kann der Anker 18 auch von dem Pumpenkolben 11 entkoppelt sein. In diesem Fall müsste der Anker 18 separat geführt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Anker 18 vorteilhaft durch den Pumpenkolben 11 geführt. Neben den Materialien ist auch eine Mindestdicke des Ankers 18 für eine optimale Auslegung des elektromagnetischen Antriebs 12 erforderlich.The anchor 18 and the pump piston 11 can also be formed from a ceramic material. Among other things, the ceramic material provides the advantage of a smaller moving mass. Depending on the version, the anchor can 18 also from the pump piston 11 be decoupled. In this case the anchor would have to 18 be performed separately. In the illustrated embodiment, the anchor 18 advantageous due to the pump piston 11 guided. In addition to the materials, there is also a minimum thickness of the anchor 18 for an optimal design of the electromagnetic drive 12 required.

Der Magnetkern 16 übernimmt vorteilhaft gleichzeitig die Funktion eines Zylinderkopfs und eines Gehäuses. Auch bei dem Magnetkern 16 ist es wichtig, das optimale Material einzusetzen. Ähnlich wie bei dem Anker 18 werden auch zur Darstellung des Magnetkerns 16 vorteilhaft ferromagnetische Materialien verwendet. Da in dem zentralen Aufnahmeraum 13 in dem Magnetkern 16 gleichzeitig die Hochdruckerzeugung der Kolbenpumpe 1 stattfindet, muss der Magnetkern 16 zusätzlich aus einem hochdruckpulsfesten Material gebildet sein.The magnetic core 16 advantageously takes over the function of a cylinder head and a housing at the same time. Even with the magnetic core 16 it is important to use the optimal material. Similar to the anchor 18 are also used to represent the magnetic core 16 advantageously used ferromagnetic materials. Because in the central recording room 13 in the magnetic core 16 at the same time the high pressure generation of the piston pump 1 takes place, the magnetic core 16 additionally be formed from a high pressure pulse resistant material.

Je nach Anwendung, insbesondere bei Anwendungen, die große elektromagnetische Kräfte erfordern, kann die Spule 17 thermisch stark belastet werden. Die thermische Belastung kann dazu führen, dass herkömmliche Kupferdrahtspulen an ihre Einsatzgrenzen gelangen. Hier können vorteilhaft spezielle Wandspulen verwendet werden, die größere thermische Belastungen aushalten.Depending on the application, especially in applications that require large electromagnetic forces, the coil can 17 be subjected to high thermal loads. The thermal load can lead to conventional copper wire coils reaching their application limits. Special wall coils that can withstand greater thermal loads can advantageously be used here.

Die Wicklungen solcher Spulen bestehen zum Beispiel aus Aluminiumbändern mit einer speziellen Beschichtung. Durch eine sehr hohe Temperaturleitfähigkeit der beschichteten Aluminiumbänder kann ein unerwünschter Wärmestau, wie er bei Kupferdrahtspulen, die mit einem Lack versehen sind, auftreten kann, vermieden werden. Die speziellen Spulen haben vorteilhaft auch ein geringes Gewicht. Durch eine sehr dünne Breite der Aluminiumbänder können vorteilhaft viele Wicklungen bei gleichzeitig geringer Baugröße untergebracht werden, was zu einer Erhöhung der Magnetkraft führt.The windings of such coils consist, for example, of aluminum strips with a special coating. Due to the very high thermal conductivity of the coated aluminum strips, undesirable heat build-up, as can occur with copper wire coils that are provided with a lacquer, can be avoided. The special coils also advantageously have a low weight. Due to the very thin width of the aluminum strips, many windings can be accommodated with a small size, which leads to an increase in the magnetic force.

Der Hub des Ankers 18 und somit des Pumpenkolbens 11 kann vorteilhaft variiert werden, indem man zum Beispiel der Spulenbestromung ein Stromprofil als Funktion von Strom über einer definierten Zeitdauer hinterlegt. Durch den elektromagnetischen Antrieb 12 wird zur Darstellung einer HochdruckMengenregelung vorteilhaft keine klassische Niederdruck-Mengenregelung, wie zum Beispiel eine Zumesseinheit oder ein elektrisches Saugventil, benötigt. Folglich ist sowohl die Einspritzsynchronität als auch die Einspritzasynchronität bei allen Lastpunkten/Drehzahlen möglich.The stroke of the anchor 18 and thus the pump piston 11 can advantageously be varied by, for example, storing a current profile as a function of current over a defined period of time for the coil energization. Through the electromagnetic drive 12 classic low-pressure flow control, such as a metering unit or an electric suction valve, is advantageously not required to display high-pressure flow control. As a result, both injection synchronism and injection asynchrony are possible at all load points / speeds.

Bei Bedarf kann eine Hochdruckmengenregelung auch mit einer klassischen Niederdruck-Mengenregelung realisiert werden.If required, high-pressure volume control can also be implemented with classic low-pressure volume control.

In den 4 und 5 sind zwei mögliche Prinzipien zur Leckage-Abführung dargestellt. In 4 ist der Anker 18 in einem Gehäusekörper 22 in einer trockenen Umgebung 23 angeordnet. Zur Abdichtung gegenüber dem Pumpenarbeitsraum 10 ist dem Pumpenkolben 11 eine Stangendichtung 24 zugeordnet. Oberhalb der Stangendichtung 24 ist ein Niederdruckkanal 25 eines Niederdruckrücklaufs 26 angeordnet, der durch einen Pfeil angedeutet ist. Dem Anker 18 ist eine Brems- und/oder Rückstellfeder 27 zugeordnet. Die Brems- und/oder Rückstellfeder 27 ist an dem Magnetkern 16 außen befestigt. Über den Niederdruckkanal 25, der zum Beispiel als Zusatzbohrung ausgeführt ist, wird die Leckage vorteilhaft direkt vor der Stangendichtung 24 abgeführt.In the 4 and 5 Two possible principles for leakage drainage are shown. In 4 is the anchor 18 in a housing body 22 in a dry environment 23 arranged. For sealing against the pump work area 10 is the pump piston 11 a rod seal 24 assigned. Above the rod seal 24 is a low pressure duct 25 a low pressure return 26 arranged, which is indicated by an arrow. The anchor 18 is a brake and / or return spring 27 assigned. The brake and / or return spring 27 is on the magnetic core 16 attached outside. Via the low pressure channel 25 who, for example, as Additional hole is made, the leakage is advantageous directly in front of the rod seal 24 dissipated.

In 5 ist der Anker 18 in einem Gehäusekörper 28 in einer nassen Umgebung 29 angeordnet. Die Leckage wird in dem Gehäusekörper 28 gesammelt und über einen Rücklauf 30 abgeführt, der durch einen Pfeil angedeutet ist.In 5 is the anchor 18 in a housing body 28 in a wet environment 29 arranged. The leakage is in the housing body 28 collected and via a return 30 dissipated, which is indicated by an arrow.

Die Abbremsung und Rückführung des Ankers 18 kann durch das rechtzeitige Abschalten des Spulenstroms sowie durch die Brems- und/oder Rückstellfeder 27 realisiert werden. Die Brems- und/oder Rückstellfeder 27 kann, wie dargestellt, außen an dem Magnetkern 16 angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die oder eine weitere Brems- und/oder Rückstellfeder auch mittig am Pumpenkolben 11 angebracht sein. Optional kann der Anker 18 zur Rückstellung auch mit einer Zugfeder ausgestattet werden.The braking and return of the anchor 18 can by switching off the coil current as well as by the brake and / or return spring 27 will be realized. The brake and / or return spring 27 can, as shown, on the outside of the magnetic core 16 be arranged. Alternatively or additionally, the or a further brake and / or return spring can also be centered on the pump piston 11 to be appropriate. Optionally, the anchor can 18 can also be equipped with a tension spring for resetting.

In 6 ist dargestellt, dass die Magneteinrichtung 14 auch mehr als eine Spule, im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Spulen 31, 32 und 33, umfassen kann. Mit den Spulen 31 bis 33 können unterschiedliche Magnetkräfte dargestellt werden. Zudem können die Spulen 31 bis 33 einzeln angesteuert werden. Das hat den Vorteil, dass bei unterschiedlichen Hochdruckanforderungen die Kolbenpumpe maximal effizient arbeitet.In 6 it is shown that the magnetic device 14 also more than one coil, in the illustrated embodiment three coils 31 . 32 and 33 , may include. With the coils 31 to 33 different magnetic forces can be represented. In addition, the coils 31 to 33 can be controlled individually. This has the advantage that the piston pump works as efficiently as possible with different high pressure requirements.

So kann bei kleinen Drücken eine Spule mit kleiner Magnetkraft angesteuert werden. Bei größeren Drücken kann mindestens eine zusätzliche Spule zugeschaltet werden. Das ist auch zur Überwindung eines Luftspalts zwischen dem Anker 18 und dem Magnetkern 16 von Vorteil, insbesondere bei größeren Ankerhüben, da mit größerem Luftspalt eine größere Magnetkraft notwendig ist. Mit einer Bewegung des Ankers 18 in 6 nach oben wird der Luftspalt kleiner, so dass nicht mehr die komplette Magnetkraft notwendig ist, um einen gewünschten Druck indem Pumpenarbeitsraum 10 zu erzeugen. Folglich können dann einzelne Spulen abgeschaltet werden.In this way, a coil with low magnetic force can be controlled at low pressures. At higher pressures, at least one additional coil can be activated. This is also to overcome an air gap between the anchor 18 and the magnetic core 16 an advantage, especially with larger armature strokes, since a larger magnetic force is required with a larger air gap. With a movement of the anchor 18 in 6 upwards the air gap becomes smaller, so that the complete magnetic force is no longer necessary to achieve a desired pressure in the pump work space 10 to create. As a result, individual coils can then be switched off.

In den 7 bis 10 ist gezeigt, dass die Kolbenpumpe 1 auch als Doppelkolbenpumpe 40 mit zwei Magneteinrichtungen 41, 42 und einem gemeinsamen Anker 43 ausgeführt sein kann. Die beiden Magneteinrichtungen 41, 42 sind so oder so ähnlich ausgeführt wie die Magneteinrichtung 14 in den 1 bis 5. An dem gemeinsamen Anker 43 ist ein gemeinsamer Pumpenkolben 44 befestigt. Die einander abgewandten Enden des gemeinsamen Pumpenkolbens 44 der Doppelkolbenpumpe 40 begrenzen jeweils einen Pumpenarbeitsraum 38, 39.In the 7 to 10 is shown that the piston pump 1 also as a double piston pump 40 with two magnetic devices 41 . 42 and a common anchor 43 can be executed. The two magnetic devices 41 . 42 are designed or similar to the magnetic device 14 in the 1 to 5 , On the common anchor 43 is a common pump piston 44 attached. The opposite ends of the common pump piston 44 the double piston pump 40 each limit a pump work space 38 . 39 ,

Durch den Verbau von zwei Spulen 61, 62 in den Magneteinrichtungen 41, 42 kann auf Federn zur Abbremsung beziehungsweise Rückführung des Pumpenkolbens 44 verzichtet werden. Die Spulen 61, 62 werden im Betrieb der Doppelkolbenpumpe 40 abwechselnd zum richtigen Zeitpunkt einbeziehungsweise ausgeschaltet.By installing two coils 61 . 62 in the magnetic devices 41 . 42 can be used on springs to brake or return the pump piston 44 to be dispensed with. The spools 61 . 62 are in operation of the double piston pump 40 alternately switched off or on at the right time.

In 7 ist gezeigt, dass der Anker 43 in einer trockenen Umgebung 46 in einem Gehäusekörper 45 angeordnet sein kann. Zum Abführen von Leckage erstrecken sich Niederdruckkanäle 47, 49 jeweils zu einem Niederdruckrücklauf 48, 50. Dem Pumpenarbeitsraum 38 ist ein Pumpeneingang 51 und ein Pumpenausgang 53 zugeordnet. Dem Pumpenarbeitsraum 39 ist ein Pumpeneingang 52 und ein Pumpenausgang 54 zugeordnet.In 7 is shown that the anchor 43 in a dry environment 46 in a housing body 45 can be arranged. Low-pressure ducts extend to discharge leakage 47 . 49 each to a low pressure return 48 . 50 , The pump work room 38 is a pump inlet 51 and a pump outlet 53 assigned. The pump work room 39 is a pump inlet 52 and a pump outlet 54 assigned.

In 8 ist dargestellt, dass der Anker 43 auch in einem Gehäusekörper 55 in einer nassen Umgebung 56 angeordnet sein kann. Der Gehäusekörper 55 ist mit einem Niederdruckrücklauf 57 ausgestattet.In 8th is shown that the anchor 43 also in a housing body 55 in a wet environment 56 can be arranged. The housing body 55 is with a low pressure return 57 fitted.

In 9 ist durch ein Blitzsymbol 63 ein Bestromen der Spule 61 angedeutet. Durch Pfeile 64 ist in 9 angedeutet, dass der Anker 43 beim Bestromen der Spule 61 nach oben bewegt wird. Durch einen Pfeil 59 ist angedeutet, dass durch die entsprechende Bewegung des Pumpenkolbens 44 nach oben Arbeitsmedium in den Pumpenarbeitsraum 39 angesaugt wird. Gleichzeitig wird in dem Pumpenarbeitsraum 38 befindliches Arbeitsmedium mit Hochdruck beaufschlagt und, wie durch einen Pfeil 60 angedeutet ist, am Pumpenausgang 53 ausgestoßen.In 9 is by a lightning symbol 63 energizing the coil 61 indicated. With arrows 64 is in 9 indicated that the anchor 43 when energizing the coil 61 is moved upwards. With an arrow 59 is indicated that by the corresponding movement of the pump piston 44 top working medium in the pump work space 39 is sucked in. At the same time in the pump work room 38 located working medium with high pressure and, as by an arrow 60 is indicated at the pump outlet 53 pushed out.

In 10 ist durch ein Blitzsymbol 65 angedeutet, dass die Spule 62 bestromt wird. Durch Pfeile 66 ist angedeutet, dass sich der Anker 43 beim Bestromen der Spule 62 nach unten bewegt. Dabei wird, wie in 10 durch einen Pfeil 67 angedeutet ist, Arbeitsmedium über den Pumpeneingang 51 in den Pumpenarbeitsraum 38 angesaugt. Gleichzeitig wird in dem Arbeitsraum 39 befindliches Arbeitsmedium komprimiert und, wie durch einen Pfeil 68 in 10 angedeutet ist, über den Pumpenausgang 54 ausgestoßen.In 10 is by a lightning symbol 65 hinted that the coil 62 is energized. With arrows 66 is indicated that the anchor 43 when energizing the coil 62 moved down. Here, as in 10 by an arrow 67 is indicated, working medium via the pump inlet 51 in the pump work room 38 sucked. At the same time, in the work room 39 working medium is compressed and, as by an arrow 68 in 10 is indicated via the pump outlet 54 pushed out.

In den 11 bis 15 ist eine als Reihenkolbenpumpe 70 ausgeführte Kolbenpumpe 1 dargestellt. Die Reihenkolbenpumpe 70 umfasst zwei Magneteinrichtungen 71, 72. Die Magneteinrichtungen 71 und 72 sind so oder so ähnlich ausgeführt wie die Magneteinrichtung 14 in den 1 bis 5. Die Reihenkolbenpumpe 70 umfasst zwei Anker 73, 74, die getrennt oder zusammen bewegbar sind. An dem Anker 73 ist ein Pumpenkolben 75 befestigt. An dem Anker 74 ist ein Pumpenkolben 76 befestigt.In the 11 to 15 is an in-line piston pump 70 executed piston pump 1 shown. The inline piston pump 70 comprises two magnetic devices 71 . 72 , The magnetic devices 71 and 72 are designed or similar to the magnetic device 14 in the 1 to 5 , The inline piston pump 70 includes two anchors 73 . 74 that can be moved separately or together. On the anchor 73 is a pump piston 75 attached. On the anchor 74 is a pump piston 76 attached.

Die Anker 73, 74 werden über Spulen 77, 78 betätigt. Den Ankern 73, 74 sind Brems- und/oder Rückstellfedern 79, 80 zugeordnet. Der Pumpenkolben 75 begrenzt einen Pumpenarbeitsraum 86. Der Pumpenkolben 76 begrenzt einen Pumpenarbeitsraum 87. Die Reihenkolbenpumpe 70 umfasst zwei Pumpeneingänge 81, 82 und zwei Pumpenausgänge 83, 84. In 12 sieht man, dass die Reihenkolbenpumpe 70 einen gemeinsamen elektrischen Anschluss 85 für die beiden Magneteinrichtungen 71 und 72 aufweist.The anchors 73 . 74 are about coils 77 . 78 actuated. The anchors 73 . 74 are brake and / or return springs 79 . 80 assigned. The pump piston 75 limits a pump work space 86 , The pump pistons 76 limits a pump work space 87 , The inline piston pump 70 includes two pump inputs 81 . 82 and two pump outlets 83 . 84 , In 12 you can see that the inline piston pump 70 a common electrical connection 85 for the two magnetic devices 71 and 72 having.

Die Anker 73, 74 und die Pumpenkolben 75, 76 sind bei der Reihenkolbenpumpe 70 in ähnlicher Art und Weise wie bei einem Reihenmotor in Reihe angeordnet. In den 13 und 14 ist eine phasenverschobene Förderung mit der Reihenkolbenpumpe 70 veranschaulicht. In 13 ist durch ein Blitzsymbol 88 und durch Pfeile 89 veranschaulicht, dass sich der Anker 74 beim Bestromen der Spule 78 nach oben bewegt. Dabei wird Arbeitsmedium in den Pumpenarbeitsraum 87 mit Hochdruck beaufschlagt und, wie durch einen Pfeil 90 angedeutet ist, über den Pumpenausgang 84 ausgestoßen. Gleichzeitig wird durch die Rückstellwirkung der Brems- und/oder Rückstellfedern 79 bewirkt, dass, wie durch einen Pfeil 91 angedeutet ist, Arbeitsmedium über den Pumpeneingang 81 in den Pumpenarbeitsraum 86 angesaugt.The anchors 73 . 74 and the pump pistons 75 . 76 are with the inline piston pump 70 arranged in a row in a manner similar to that of an in-line engine. In the 13 and 14 is a phase-shifted delivery with the in-line piston pump 70 illustrated. In 13 is by a lightning symbol 88 and by arrows 89 illustrates that the anchor 74 when energizing the coil 78 moved up. The working medium becomes in the pump work space 87 pressurized and as by an arrow 90 is indicated via the pump outlet 84 pushed out. At the same time, the restoring effect of the brake and / or return springs 79 causes like an arrow 91 is indicated, working medium via the pump inlet 81 in the pump work room 86 sucked.

In 14 ist durch ein Blitzsymbol 95 und durch Pfeile 96 angedeutet, dass beim Bestromen der Spule 77 der Anker 73 nach oben bewegt wird. Dabei wird in dem Arbeitsraum 86 befindliches Arbeitsmedium mit Hochdruck beaufschlagt und, wie durch einen Pfeil 57 angedeutet ist, über den Pumpenausgang 83 ausgestoßen. Gleichzeitig wird durch die Rückstellwirkung der Brems- und/oder Rückstellfeder 80 der Anker 74 mit dem Pumpenkolben 76 nach unten bewegt. Dabei wird, wie durch einen Pfeil 93 angedeutet ist, über den Pumpeneingang 82 Arbeitsmedium in den Pumpenarbeitsraum 87 angesaugt.In 14 is by a lightning symbol 95 and by arrows 96 indicated that when energizing the coil 77 the anchor 73 is moved upwards. Doing so in the work room 86 located working medium with high pressure and, as by an arrow 57 is indicated via the pump outlet 83 pushed out. At the same time, the restoring effect of the brake and / or return spring 80 the anchor 74 with the pump piston 76 moved down. Here, like an arrow 93 is indicated, via the pump inlet 82 Working medium in the pump work room 87 sucked.

In 15 ist durch Blitzsymbole 101, 102 angedeutet, dass die beiden Spulen 77, 78 auch gleichzeitig bestromt werden können, um die Anker 73, 74 mit den Pumpenkolben 75, 76 gleichzeitig nach oben zu bewegen. Dabei wird, wie durch Pfeile 103 und 104 in 15 angedeutet ist, gleichzeitig Arbeitsmedium in den Pumpenarbeitsräumen 86, 87 mit Hochdruck beaufschlagt und über die Pumpenausgänge 83, 84 ausgestoßen.In 15 is by lightning symbols 101 . 102 indicated that the two coils 77 . 78 can also be energized simultaneously to the anchor 73 . 74 with the pump pistons 75 . 76 to move up at the same time. Here, as with arrows 103 and 104 in 15 is indicated, at the same time working medium in the pump work rooms 86 . 87 pressurized and via the pump outlets 83 . 84 pushed out.

In 16 ist eine Vierfachpumpe 110 perspektivisch dargestellt. In der Vierfachpumpe 110 sind zwei Doppelkolbenpumpen 111, 112 mit jeweils einem gemeinsamen Anker 113, 114 in Reihe angeordnet. Den gemeinsamen Ankern 113, 114 sind jeweils zwei Pumpenkolben 115, 116 und 117 zugeordnet.In 16 is a quadruple pump 110 shown in perspective. In the quadruple pump 110 are two double piston pumps 111 . 112 each with a common anchor 113 . 114 arranged in a row. The common anchors 113 . 114 are two pump pistons each 115 . 116 and 117 assigned.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016219025 A1 [0002]DE 102016219025 A1 [0002]

Claims (10)

Kolbenpumpe (1) mit einem Pumpenkolben (11;44;75,76;115-117), der hin und her bewegbar ist, um im Betrieb der Kolbenpumpe (1) ein Arbeitsmedium in einen Pumpenarbeitsraum (10;38,39;86,87) anzusaugen und in dem Pumpenarbeitsraum (10;38,39;86,87) mit Druck zu beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (1) einen elektromagnetischen Antrieb (12) mit einer Magneteinrichtung (14;41,42;71,72) umfasst.Piston pump (1) with a pump piston (11; 44; 75.76; 115-117), which can be moved back and forth in order to operate a working medium into a pump work chamber (10; 38,39; 86, 87) and to apply pressure in the pump work space (10; 38,39; 86,87), characterized in that the piston pump (1) has an electromagnetic drive (12) with a magnetic device (14; 41,42; 71, 72). Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinrichtung (14;41,42;71,72) einen Haftmagneten (15) mit einem Magnetkern (16) und mit mindestens einer Spule (17;31-33;61,62;77,78) sowie einen zentralen Aufnahmeraum (13) für den Pumpenkolben (11;44;75,76;115-117) umfasst.Piston pump after Claim 1 , characterized in that the magnetic device (14; 41.42; 71.72) a holding magnet (15) with a magnetic core (16) and with at least one coil (17; 31-33; 61.62; 77.78) and comprises a central receiving space (13) for the pump piston (11; 44; 75.76; 115-117). Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende des Pumpenkolbens (11;44;75,76;115-117) ein Anker (18;43;73,74;113,114) der Magneteinrichtung (14;41,42;71,72) angebracht ist.Piston pump after Claim 2 , characterized in that an armature (18; 43; 73.74; 113.114) of the magnet device (14; 41.42; 71.72) is attached to one end of the pump piston (11; 44; 75.76; 115-117) is. Kolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (18;43;73,74;113,114) durch eine Brems- und/oder Rückstellfeder (27;79,80) in eine Ausgangsposition vorgespannt ist.Piston pump after Claim 3 , characterized in that the armature (18; 43; 73,74; 113,114) is biased into a starting position by a brake and / or return spring (27; 79,80). Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (18;43;73,74;113,114) über den Pumpenkolben (11;44;75,76;115-117) geführt ist.Piston pump after Claim 4 , characterized in that the armature (18; 43; 73.74; 113.114) is guided over the pump piston (11; 44; 75.76; 115-117). Kolbenpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (18;43;73,74;113,114) an einem äußeren Umfang geführt ist.Piston pump after Claim 4 or 5 , characterized in that the armature (18; 43; 73.74; 113.114) is guided on an outer circumference. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinrichtung (14) mehrere Spulen (31-33) umfasst, um eine Magnetkraftaufteilung darzustellen.Piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic device (14) comprises a plurality of coils (31-33) in order to represent a magnetic force distribution. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (1) als Doppelkolbenpumpe (40) mit einem gemeinsamen Anker (43) ausgeführt ist.Piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that the piston pump (1) is designed as a double-piston pump (40) with a common armature (43). Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (1) als Reihenkolbenpumpe (70) mit zwei Ankern (73,74) ausgeführt ist.Piston pump according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the piston pump (1) is designed as a series piston pump (70) with two armatures (73, 74). Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (1) zwei in Reihe angeordnete Doppelkolbenpumpen (111,112) mit jeweils einem gemeinsamen Anker (113,114) umfasst.Piston pump according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the piston pump (1) comprises two double-piston pumps (111, 112) arranged in series, each with a common armature (113, 114).
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