EP1445485A2 - Dosierpumpeinrichtung für ein Fahrzeugheizgerät - Google Patents

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EP1445485A2
EP1445485A2 EP04000552A EP04000552A EP1445485A2 EP 1445485 A2 EP1445485 A2 EP 1445485A2 EP 04000552 A EP04000552 A EP 04000552A EP 04000552 A EP04000552 A EP 04000552A EP 1445485 A2 EP1445485 A2 EP 1445485A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
displacement
chamber
inlet chamber
volume
Prior art date
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EP04000552A
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English (en)
French (fr)
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EP1445485B1 (de
EP1445485A3 (de
Inventor
Michael Humburg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1445485A2 publication Critical patent/EP1445485A2/de
Publication of EP1445485A3 publication Critical patent/EP1445485A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
    • F04B17/046—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the fluid flowing through the moving part of the motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B13/00—Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities

Definitions

  • the present invention relates to a metering pump device for a vehicle heater.
  • Heaters used in motor vehicles for example as auxiliary heaters or can be effective as an auxiliary heater, are generally used with run on the same fuel as one in such a vehicle provided drive unit. It is therefore necessary to have one Heater, depending on the required heating output, a correspondingly adapted Add fuel quantity or fuel quantity. This will generally Dosing pumping devices used that are able to do this need, comparatively small amounts of fuel in precisely metered manner and Way to deliver to the heater to contain the combustion in the required Way, i.e. especially with minimal emissions, to expire.
  • a metering pump arrangement in which a pump piston can be moved back and forth in a pump chamber.
  • this pump chamber is either with a fuel supply area or connected to a fuel discharge area so that for example when the pump chamber is connected to the fuel supply area and when pulling back the pump piston by enlarging of the pump chamber volume, fuel is introduced into the pump chamber and in a subsequent work cycle after connecting the pump chamber with the fuel discharge area and pushing back the pump piston into the pump chamber by reducing the volume of the same the fuel is delivered.
  • This mode of operation has the consequence that, for example only for every second stroke of the pump piston to take up or suction of fluid to be pumped into the pump chamber is effective and in a corresponding manner only at every second stroke to deliver the previously ingested fluid is effective.
  • An electromagnetically operated pump is known from DE 42 05 290 A1, in which a displacement piston element periodically between a position in which the volume of an inlet chamber is minimal, and a position in which the volume of an outlet chamber is minimal is movable back and forth.
  • the change in volume of the inlet chamber or outlet chamber is obtained in that a piston section of the Displacement piston element is guided in a cylinder housing and more or less immersed in it. Because of that in the cylinder housing displaceable and more or less far into this plunging piston section has a constant external cross-section over its length, results in displacement of the displacement piston element, that the volume of the inlet chamber and the volume of the outlet chamber change to the same extent.
  • the first valve arrangement is provided inside the piston section and thus back and forth movable here. When moving to minimize the volume of the inlet chamber this displaced fluid first enters an interior area of the piston section and leaves it through passage openings towards the remaining volume area of the outlet chamber.
  • a Dosing pump device for a vehicle heater comprising an inlet chamber, an outlet chamber, a first valve arrangement between the Inlet chamber and the outlet chamber, which a fluid exchange in the Allows only from the inlet chamber to the outlet chamber Displacement piston element, which between a first piston position, in which it minimizes the volume of the inlet chamber, and in one second piston position, in which it is the volume of the outlet chamber minimized, is movable, with movement of the displacement piston element a decrease in volume from the first piston position to the second piston position of the inlet chamber is greater than an increase in volume of the Outlet chamber is.
  • An essential feature of the metering pump device is that these two chambers separated by a first valve arrangement has, and that by the displacement piston element, depending on the direction of movement or movement clock, either the volume of the inlet chamber or the volume of the outlet chamber is minimized. It follows but that whenever, for example, the displacement piston element reaches the second piston position, that is, in a certain position Direction of movement or a specific movement mode, this volume of the outlet chamber is minimized and thereby to be promoted Fluid is expelled from this outlet chamber. The same applies in the opposite direction of movement, with which every movement in this direction or in this mode the volume of the Inlet chamber is minimized and due to the action of the first valve assembly fluid to be pumped from the inlet chamber to the outlet chamber is transmitted.
  • the structure of the metering pump device according to the invention can, for example be such that in the first piston position the displacement piston element with a first piston area immersed in the inlet chamber and in the second piston position the displacement piston element immersed in the outlet chamber with a second piston region.
  • the different changing of the volume of the inlet chamber and the volume the outlet chamber when the displacement piston element moves, that ultimately both volume changes due to its movement induced, for example, can be obtained in that the displacement piston element in a first piston region Movement of the displacement piston element in the direction of the first piston position has effective first displacement surface and in a second Piston area in when the displacement piston element moves Direction to the second piston position effective second displacement surface and that the first displacement area is larger than the second Displacement surface.
  • an equalization of the outward fluid flow in Direction to a continuous or quasi-continuous fluid flow can be supported by the fact that the first displacement surface and the second displacement area to each other has an area ratio of 2: 1 exhibit.
  • the displacement piston element one the first piston area and the second piston area providing piston section and a displacement section, which when moving the displacement piston element from the immerses the first piston position to the second piston position in the outlet chamber.
  • a particularly simple construction can provide that the displacement piston element between the first piston position and the second Piston position is displaceable.
  • the displacement piston element in a piston housing with a cylindrical Opening is displaceable, the area in the piston housing the inlet chamber in which the first piston region in the first Piston position immersed, and the area of the outlet chamber in which the second piston area is immersed in the second piston position, at least are partially trained.
  • the piston housing at least partially from is surrounded by a chamber housing and that the inlet chamber or / and the outlet chamber at least partially between the piston housing and the chamber housing is formed.
  • Fluid supply line is provided, which on the first piston area Has mouth to the inlet chamber and by a second valve arrangement is lockable, which is essentially only a fluid exchange from the fluid supply line to the inlet chamber.
  • the first valve arrangement or / and the second valve arrangement is designed as a check valve.
  • the first valve arrangement or / and the second valve arrangement has a spring-biased valve member.
  • Electromagnetically effective drive can be provided, for example may include a coil / armature arrangement in which the armature passes through the displacement piston element is formed.
  • the present invention relates to a metering pump device for a vehicle heater, comprising an inlet chamber an outlet chamber, a first valve arrangement between the inlet chamber and the outlet chamber, which fluid exchange in the Allows only from the inlet chamber to the outlet chamber Displacement piston element, which in a first piston position Volume of the inlet chamber minimized and in a second piston position minimizes the volume of the outlet chamber with the first valve assembly comprises a valve seat and a valve member which can be pressed against the valve seat, wherein the valve seat of the first valve arrangement on a the displacement piston element receiving housing is provided.
  • FIG. 1 shows a metering pump device 10 according to the invention in longitudinal section, cut along a longitudinal center line of a generally designated 12 Displacement piston element, shown.
  • the dosing pump device 10 comprises a piston housing 14 in which one is stepped trained, essentially cylindrical in the direction of the longitudinal axis L. extending opening 16 is provided.
  • At an end region 18 of the Piston housing 14 is in the opening 16 or the section 20 with the smaller diameter of the same, engagingly positioned and attached to it fixed inlet connector element 22 is formed with an inlet opening 24.
  • This inlet connector element 22 can, for example, via a Hose line or the like can be connected to a fuel reservoir.
  • the diameter of the displacement piston element 12 is also corresponding stepped and has a portion 28 with less Diameter on, and a section 30 with a larger diameter.
  • the dimension of the section 28 is smaller Diameter adapted to the section 20 of the opening 16, and in the section 30 of the Displacement piston element 12 to section 26 of opening 16 adjusted so that in the two opening sections 20, 26 Displacement piston element 12 is guided with a very precise fit.
  • section 30 of displacement piston element 12 it is possible, for example, on section 30 of displacement piston element 12 on the latter Outer circumference of sealing elements, e.g. Sealing rings or the like, provided.
  • Coil 32 forms part of an electromagnetically active drive 34.
  • the displacement piston element 12, with its section 28, forms the area immersed in the coil 32, an armature 36.
  • the Coil 32 is generated by the electromagnetic interaction that arises the displacement piston element 12 against the action of a Preload spring 34 from the piston position shown in FIG. 1 upwards in Moved towards the inlet connector element 22.
  • the biasing spring 34 which is designed, for example, as a helical compression spring can be at the step-like transition between the sections 20, 26 of the opening 16 on the one hand and at the step-like transition between the sections 28 and 30 of the displacement piston element 12 on the other hand from. If the excitation of the coil 32 is stopped or reduced, then under the biasing action of this biasing spring 34, the displacement piston element 12 again moved into the piston position shown in Fig. 1.
  • This inlet chamber 40 includes a first inlet chamber region 42 that is substantially provided at the axial end region 44 of the piston housing 14 and is provided there by section 26 of opening 16.
  • a second inlet chamber area 46 comprises at least one, preferably several after radially outer openings 48 in the end region 44 of the piston housing 14.
  • a third inlet chamber area 50 comprises a substantially cylindrical, ring-shaped volume region 52 between the Piston housing 14 and chamber housing 38.
  • an outlet chamber generally designated 54.
  • This opening or openings 60 and the outlet chamber area 58 are radially inward to the section 26 of the opening 14 in the piston housing 14 open, in one to the stepped transition between the sections 20 and 26 formed area the same in which the bias spring 34 is received.
  • This volume area of the opening section 26 forms another Outlet chamber area 62.
  • the metering pump device 10 Via one provided on the chamber housing 38 or integrally formed outlet port 64, the metering pump device 10 to a device to be supplied, for example a Vehicle heater, can be connected.
  • a first valve arrangement 66 comprises an annular valve member 68 which under the bias of another bias spring 70 on both formed on the piston housing 14 and on the chamber housing 38 step-like transition between the outlet chamber region 56 and the Inlet chamber area 50 rests.
  • this constitutes a check valve trained first valve assembly 66 ensures that fluid flow in the Essentially only from the inlet chamber area 50 to the outlet chamber area 56 can take place, and not vice versa.
  • the same extending supply line 72 is formed.
  • this feed line 72 is at section 36 of the Displacement piston element 12 to the opening section 20 of the opening 16 in the piston housing 14 and thus also to the inlet opening 24 of the inlet connector element 22 open.
  • At section 30 of the Displacement piston element 12 opens this feed line 72 to the inlet chamber 40.
  • the supply line 72 is at this mouth region 74 lockable by a second valve arrangement 76.
  • This second valve arrangement 76 comprises a disk-shaped valve member 78 which is located below the biasing effect of a further biasing spring 80 against one a step-like expansion transition of the supply line 72 Opening formed in the displacement piston element 12 valve seat 82 is biased, with the spring 80 on one with the displacement piston element 12 connected support element 84 supports.
  • This second valve arrangement 76 thus ensures that a fluid flow of the fluid supply line 72 in the direction of the inlet chamber 40 is possible, while fluid flow in the opposite direction is not possible.
  • FIGS. 1-4 The mode of operation of FIGS. 1-4 is described below previously mainly with reference to FIGS. 1 and 2 in terms of their constructive Dosing pump device 10 described in detail.
  • the displacement piston element 12 is in a first piston position, in which it is held by the biasing action of the biasing spring 34 is.
  • the displacement piston element is immersed 12 with a piston area 86 to the maximum extent into the inlet chamber 40 so that the inlet chamber area 42 essentially completely from the piston region 86 of the displacement piston element 12 is filled and thus the total volume of the inlet chamber 40 is minimized.
  • the displacement piston element 12 Starting from a state in which the displacement piston element 12 is in its first piston position and the volume of the inlet chamber 40 is minimal, while the volume of the outlet chamber 54 is maximum, the displacement piston element 12 by excitation the coil 32 against the biasing action of the biasing spring 34th displaced, it does not take from the displacement piston element 12 occupied volume of the inlet chamber 40 while at the same time the displacement piston element 12 with a second piston area 88 increasingly moves into the outlet chamber area 58, in which also the increasingly compressing in this movement process Preload spring 34 is arranged. In this process, the total volume the outlet chamber 54, which is not by the displacement piston member 12 is occupied and arranged in the fluid to be pumped can be reduced until in the state recognizable in FIG. 3, in which the displacement piston element 12 in a second piston position is, this volume is minimized. During this movement, the displacement piston element displaces 12 with an effective as displacement surface 89 axial face of section 30 fluid from the outlet chamber area 62nd
  • the inlet connector element 22 When moving into this second piston position 12, the inlet connector element 22 a movement stop for the displacement piston element Form 12, preferably before the biasing spring 34 completely compressed and thus set to block.
  • the volume available for fluid absorption of the inlet chamber 40 enlarged, while that for fluid intake for Available volume of the outlet chamber 54 is reduced.
  • valve member 78 conditioned designed by the mode of operation of the two as check valves Valve assemblies 66, 76 is made during this transition
  • Lifting the valve member 78 from its associated valve seat 82 fluid can flow into the inlet chamber 40 from the feed line 72 while by the biasing action of the biasing spring 70 on the one hand and the Increase in pressure in outlet chamber 54 by decreasing volume the same, on the other hand, the valve member 68 reinforced against its Valve seat 90 pressed on piston housing 14 and on chamber housing 38 becomes.
  • Piston region 88 ends the excitation of the coil 32, returns, as in FIG. 4 illustrates the displacement piston element 12 back towards it first piston position back. That is, the first piston area 86 again increasingly immerses into the inlet chamber area 42 while the second piston area 88 more and more from the outlet chamber area 58 is pulled out. So there is a reduction in the Volume of available volume of the inlet chamber 40 while at the same time that available for fluid absorption Volume of the outlet chamber 54 increases. Suppressed in this movement the displacement piston element 12 with its section 30 or a displacement surface 87 initially in the inlet chamber area 42 contained fluid.
  • the ratio of Volume change of the inlet chamber 40 to change the volume of the Outlet chamber 54 is defined by the ratio of the size of the displacement area 87 to the size of the displacement surface 89, that is to say at the respective movement effective displacement surface.
  • FIGS and 6 An alternative embodiment of one according to the principles of the present The metering pump device constructed according to the invention is shown in FIGS and 6 shown.
  • Components described above Components in terms of structure and function correspond to the the same reference numerals with the addition of an appendix "a".
  • the displacement piston element 12a initially held in a position of maximum inlet chamber volume in FIG. 5 moves in a direction to reduce the volume of the inlet chamber 40a, the volume of the inlet chamber 40a decreases while at the same time the volume of the outlet chamber 54a increases.
  • the displacement piston element 12a moves so far that its piston region 86a comes to rest against a stop 94a, for example again under the tension of a spring (not shown), the volume of the inlet chamber 40a changes according to the intended stroke multiplied by the size of the displacement surface 87a by a size V 1 .
  • the volume of the outlet chamber 54a changes by a volume V 2 , which results from the stroke of the displacement piston element 12a already mentioned above multiplied by the size of the displacement surface 89a.
  • the same effect occurs here that the volume V 1 displaced from the inlet chamber 40a cannot be completely absorbed in the outlet chamber 54a, the volume of which has only increased by the size V 2 . That is, the volume fraction of the displaced fluid that cannot be accommodated in the outlet chamber 54a is discharged to the outside.
  • a ventilation opening 96a may be provided, which the entry or escape of air into the opening 16a of the Piston housing 14a allows.
  • Dosing pump device recognizes that each stroke of the Displacement piston element leads to an exhaust stroke. This means at predetermined movement frequency of the displacement piston element a Doubling of the delivery frequency compared to that from the prior art Technology known metering pump arrangement with a corresponding clearly more uniform flow characteristics of the conveyed to a heater Fuel.
  • the metering pump device has only one Appropriate control to move organ on what is building simplified and the number of required components reduced. Furthermore is in particular by passing the fluid supply through the displacement piston element 12 provided a very compact structure, and it there is no movable component to be sealed from the outside.

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Abstract

Eine Dosierpumpeinrichtung für ein Fahrzeugheizgerät umfasst eine Einlasskammer (40), eine Auslasskammer (54), eine erste Ventilanordnung (66) zwischen der Einlasskammer (40) und der Auslasskammer (54), welche einen Fluidaustausch im Wesentlichen nur von der Einlasskammer (40) zur Auslasskammer (54) zulässt, ein Verdrängungskolbenelement (12), welches in einer ersten Kolbenstellung das Volumen der Einlasskammer (40) minimiert und in einer zweiten Kolbenstellung das Volumen der Auslasskammer (54) minimiert. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosierpumpeinrichtung für ein Fahrzeugheizgerät.
In Kraftfahrzeugen eingesetzte Heizgeräte, die beispielsweise als Standheizung oder als Zuheizer wirksam sein können, werden im Allgemeinen mit dem gleichen Brennstoff betrieben, wie ein in einem derartigen Fahrzeug vorgesehenes Antriebsaggregat. Es ist daher erforderlich, einem derartigen Heizgerät, je nach geforderter Heizleistung, eine entsprechend angepasste Brennstoffmenge bzw. Kraftstoffmenge zuzuführen. Hierzu werden im Allgemeinen Dosierpumpeinrichtungen eingesetzt, die dazu in der Lage sein müssen, vergleichsweise kleine Brennstoffmengen in exakt dosierter Art und Weise zum Heizgerät zu liefern, um darin die Verbrennung in der erforderlichen Art und Weise, d.h. vor allem auch mit minimalem Schadstoffausstoß, ablaufen zu lassen.
Aus der DE 101 03 224 C1 ist eine Dosierpumpanordnung bekannt, bei welcher ein Pumpenkolben in einer Pumpenkammer hin und her bewegbar ist. Je nach Betriebstakt ist diese Pumpenkammer entweder mit einem Kraftstoffzuführbereich oder einem Kraftstoffableitbereich verbunden, so dass beispielsweise bei mit dem Kraftstoffzuführbereich verbundener Pumpenkammer und beim Zurückziehen des Pumpenkolbens durch Vergrößerung des Pumpenkammervolumens Kraftstoff in die Pumpenkammer eingeleitet wird, und in einem nachfolgenden Arbeitstakt nach Verbinden der Pumpenkammer mit dem Kraftstoffableitbereich und Zurückschieben des Pumpenkolbens in die Pumpenkammer durch Verringerung des Volumens derselben der Kraftstoff abgegeben wird. Diese Wirkungsweise hat zur Folge, dass beispielsweise nur bei jedem zweiten Hub der Pumpenkolben zum Aufnehmen bzw. Ansaugen von zu förderndem Fluid in die Pumpenkammer wirksam ist und in entsprechender Weise nur bei jedem zweiten Hub zum Abgeben des zuvor aufgenommenen Fluids wirksam ist.
Aus der DE 42 05 290 A1 ist eine elektromagnetisch betriebene Pumpe bekannt, bei welcher ein Verdrängungskolbenelement periodisch zwischen einer Stellung, in welcher das Volumen einer Einlasskammer minimal ist, und einer Stellung, in welcher das Volumen einer Auslasskammer minimal ist, hin und her bewegbar ist. Die Volumenänderung der Einlasskammer bzw. Auslasskammer wird dadurch erlangt, dass ein Kolbenabschnitt des Verdrängungskolbenelements in einem Zylindergehäuse geführt ist und mehr oder weniger weit in dieses eintaucht. Da der in dem Zylindergehäuse verschiebbar und mehr oder weniger weit in dieses eintauchende Kolbenabschnitt einen konstanten Außenquerschnitt über seine Länge hinweg aufweist, hat eine Verschiebung des Verdrängungskolbenelements zur Folge, dass das Volumen der Einlasskammer und das Volumen der Auslasskammer sich im gleichen Ausmaß verändern. Die erste Ventilanordnung ist im Inneren des Kolbenabschnitts vorgesehen und somit mit diesem hin und her bewegbar. Das bei Bewegung zum Minimieren des Volumens der Einlasskammer aus dieser verdrängte Fluid tritt zunächst in einen Innenraumbereich des Kolbenabschnitts ein und verlässt diesen durch Durchtrittsöffnungen in Richtung zum verbleibenden Volumenbereich der Auslasskammer.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dosierpumpeinrichtung für ein Fahrzeugheizgerät vorzusehen, welche bei einfachem Aufbau eine verbesserte Förderwirkung aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Dosierpumpeinrichtung für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Einlasskammer, eine Auslasskammer, eine erste Ventilanordnung zwischen der Einlasskammer und der Auslasskammer, welche einen Fluidaustausch im Wesentlichen nur von der Einlasskammer zur Auslasskammer zulässt, ein Verdrängungskolbenelement, welches zwischen einer ersten Kolbenstellung, in welcher es das Volumen der Einlasskammer minimiert, und in einer zweiten Kolbenstellung, in welcher es das Volumen der Auslasskammer minimiert, bewegbar ist, wobei bei Bewegung des Verdrängungskolbenelements von der ersten Kolbenstellung zur zweiten Kolbenstellung eine Volumenabnahme der Einlasskammer größer als eine Volumenzunahme der Auslasskammer ist.
Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Dosierpumpeinrichtung ist, dass diese zwei durch eine erste Ventilanordnung getrennte Kammern aufweist, und dass durch das Verdrängungskolbenelement, je nach Bewegungsrichtung bzw. Bewegungstakt, entweder das Volumen der Einlasskammer oder das Volumen der Auslasskammer minimiert wird. Daraus folgt aber, dass immer dann, wenn beispielsweise das Verdrängungskolbenelement in die zweite Kolbenstellung gelangt, also sich in einer bestimmten Bewegungsrichtung oder einem bestimmten Bewegungsmodus bewegt, dieses Volumen der Auslasskammer minimiert wird und dadurch zu förderndes Fluid aus dieser Auslasskammer ausgestoßen wird. Entsprechendes gilt bei entgegengesetzt gerichteter Bewegung, bei welcher dann bei jedem Bewegungsvorgang in dieser Richtung bzw. in diesem Modus das Volumen der Einlasskammer minimiert wird und aufgrund des Wirkens der ersten Ventilanordnung zu förderndes Fluid von der Einlasskammer zur Auslasskammer übertragen wird. Da bei der Hin- und Herbewegung des Verdrängungskolbenelements das Volumen der Einlasskammer und das Volumen der Auslasskammer sich nicht in gleichem Maße verändern, sondern die Volumenänderung bei der Einlasskammer größer ist als bei der Auslasskammer hat eine Bewegung des Verdrängungskolbenelements in Richtung zur ersten Kolbenstellung, also eine Bewegung, bei welcher das Volumen der Einlasskammer verringert wird, zur Folge, dass das dabei aus der Einlasskammer verdrängte Fluid nicht vollständig in der Auslasskammer aufgenommen werden kann, da deren Volumen nicht im gleichen Maße zunimmt. Daraus resultiert, dass bei einem Arbeitstakt, bei welchem das Verdrängungskolbenelement sich in Richtung Minimierung des Volumens der Einlasskammer und Maximierung des Volumens der Auslasskammer bewegt, der überschüssige Teil des aus der Einlasskammer verdrängten und in der Auslasskammer nicht aufnehmbaren Fluidvolumens nach außen ausgestoßen wird. Bei der Zurückbewegung in Richtung zur zweiten Kolbenstellung wird dann das Volumen der Auslasskammer minimiert mit der Folge, dass auch bei dieser Bewegung auf Grund des Vorhandenseins der ersten Ventilanordnung Fluid aus der Auslasskammer nach außen ausgestoßen wird. Die Folge davon ist, dass gegenüber dem vorangehend angesprochenen Stand der Technik der Fördertakt bzw. die Förderfrequenz der erfindungsgemäßen Dosierpumpeinrichtung erhöht ist, so dass eine deutlich höherfrequente Abgabe von zu förderndem Fluid an das Fahrzeugheizgerät erfolgt, was eine verbesserte Anpassung an einen quasi-kontinuierlichen Fluidstrom zur Folge hat.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Dosierpumpeinrichtung kann beispielsweise derart sein, dass in der ersten Kolbenstellung das Verdrängungskolbenelement mit einem ersten Kolbenbereich in die Einlasskammer eintaucht und in der zweiten Kolbenstellung das Verdrängungskolbenelement mit einem zweiten Kolbenbereich in die Auslasskammer eintaucht.
Das unterschiedliche Ändern des Volumens der Einlasskammer und des Volumens der Auslasskammer bei Bewegung des Verdrängungskolbenelements, das letztendlich durch seine Bewegung beide Volumenänderungen induziert, kann beispielsweise dadurch erlangt werden, dass das Verdrängungskolbenelement in einem ersten Kolbenbereich eine bei Bewegung des Verdrängungskolbenelements in Richtung zur ersten Kolbenstellung wirksame erste Verdrängungsfläche aufweist und in einem zweiten Kolbenbereich eine bei Bewegung des Verdrängungskolbenelements in Richtung zur zweiten Kolbenstellung wirksame zweite Verdrängungsfläche aufweist und dass die erste Verdrängungsfläche größer ist als die zweite Verdrängungsfläche.
Eine Vergleichmäßigung des nach außen ausgestoßenen Fluidstroms in Richtung zu einem kontinuierlichen oder quasi kontinuierlichen Fluidstrom kann dadurch noch unterstützt werden, dass die erste Verdrängungsfläche und die zweite Verdrängungsfläche zueinander ein Flächenverhältnis von 2:1 aufweisen. Bei einer baulich einfach zu realisierenden und stabil wirkenden Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, dass das Verdrängungskolbenelement einen den ersten Kolbenbereich und den zweiten Kolbenbereich bereitstellenden Kolbenabschnitt aufweist sowie einen Verdrängungsabschnitt, welcher bei Bewegung des Verdrängungskolbenelements von der ersten Kolbenstellung zur zweiten Kolbenstellung in die Auslasskammer eintaucht.
Ein besonders einfach realisierbarer Aufbau kann vorsehen, dass das Verdrängungskolbenelement zwischen der ersten Kolbenstellung und der zweiten Kolbenstellung verschiebbar ist. Hierzu ist es beispielsweise möglich, dass das Verdrängungskolbenelement in einem Kolbengehäuse mit zylindrischer Öffnung verschiebbar ist, wobei in dem Kolbengehäuse der Bereich der Einlasskammer, in welchen der erste Kolbenbereich in der ersten Kolbenstellung eintaucht, und der Bereich der Auslasskammer, in welchen der zweite Kolbenbereich in der zweiten Kolbenstellung eintaucht, wenigstens zum Teil ausgebildet sind.
Um in einfacher Art und Weise die Einlasskammer und die Auslasskammer bei der erfindungsgemäßen Dosierpumpeinrichtung realisieren zu können, wird vorgeschlagen, dass das Kolbengehäuse wenigstens bereichsweise von einem Kammergehäuse umgeben ist und dass die Einlasskammer oder/und die Auslasskammer wenigstens teilweise zwischen dem Kolbengehäuse und dem Kammergehäuse gebildet ist.
Die Einleitung von zu förderndem Fluid in die Einlasskammer kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass in dem Verdrängungskolbenelement eine Fluidzuführleitung vorgesehen ist, die am ersten Kolbenbereich eine Mündung zur Einlasskammer hin aufweist und durch eine zweite Ventilanordnung abschließbar ist, welche einen Fluidaustausch im Wesentlichen nur von der Fluidzuführleitung zur Einlasskammer hin zulässt.
Um in zuverlässiger Art und Weise den Fluidstrom nur in einer Richtung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die erste Ventilanordnung oder/und die zweite Ventilanordnung als Rückschlagventil ausgebildet ist. Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die erste Ventilanordnung oder/und die zweite Ventilanordnung ein federvorgespanntes Ventilorgan aufweist.
Zur Erzeugung der Bewegung des Verdrängungskolbenelements kann ein elektromagnetisch wirksamer Antrieb vorgesehen sein, der beispielsweise eine Spule/Anker-Anordnung umfassen kann, bei welcher der Anker durch das Verdrängungskolbenelement gebildet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Dosierpumpeinrichtung für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Einlasskammer eine Auslasskammer, eine erste Ventilanordnung zwischen der Einlasskammer und der Auslasskammer, welche einen Fluidaustausch im Wesentlichen nur von der Einlasskammer zur Auslasskammer zulässt, ein Verdrängungskolbenelement, welches in einer ersten Kolbenstellung das Volumen der Einlasskammer minimiert und in einer zweiten Kolbenstellung das Volumen der Aulasskammer minimiert, wobei die erste Ventilanordnung einen Ventilsitz und ein gegen den Ventilsitz pressbares Ventilorgan umfasst, wobei der Ventilsitz der ersten Ventilanordnung an einem das Verdrängungskolbenelement aufnehmenden Gehäuse vorgesehen ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1
eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Dosierpumpeinrichtung bei in einer ersten Kolbenstellung vollständig in eine Einlasskammer eintauchendem Verdrängungskolbenelement;
Fig. 2
die Dosierpumpeinrichtung der Fig. 1 beim Übergang des Kolbenelements von der ersten Kolbenstellung zu einer zweiten Kolbenstellung;
Fig. 3
die erfindungsgemäße Dosierpumpeinrichtung bei in der zweiten Kolbenstellung positioniertem vollständig in eine Auslasskammer eintauchendem Verdrängungskolbenelement;
Fig. 4
die erfindungsgemäße Dosierpumpeinrichtung bei von der zweiten Kolbenstellung zur ersten Kolbenstellung übergehendem Verdrängungskolbenelement;
Fig. 5
eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Dosierpumpeinrichtung bei maximalem Einlasskammervolumen;
Fig. 6
die in Fig. 5 dargestellte Dosierpumpeinrichtung bei maximalem Auslasskammervolumen.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Dosierpumpeinrichtung 10 im Längsschnitt, geschnitten entlang einer Längsmittenlinie eines allgemein mit 12 bezeichneten Verdrängungskolbenelements, dargestellt. Die Dosierpumpeinrichtung 10 umfasst ein Kolbengehäuse 14, in welchem eine gestuft ausgebildete, in Richtung der Längsachse L sich im Wesentlichen zylindrisch erstreckende Öffnung 16 vorgesehen ist. An einem Endbereich 18 des Kolbengehäuses 14 ist ein in die Öffnung 16 bzw. den Abschnitt 20 mit geringerem Durchmesser derselben eingreifend positioniertes und daran festgelegtes Einlassstutzenelement 22 mit einer Einlassöffnung 24 ausgebildet. Dieses Einlassstutzenelement 22 kann beispielsweise über eine Schlauchleitung o. dgl. mit einem Kraftstoffreservoir verbunden werden.
In Anpassung an die gestufte Ausgestaltung der Öffnung 16 mit ihrem Abschnitt 20 mit geringerem Durchmesser und einem Abschnitt 26 mit größerem Durchmesser ist auch das Verdrängungskolbenelement 12 entsprechend gestuft ausgebildet und weist einen Abschnitt 28 mit geringerem Durchmesser auf, sowie einen Abschnitt 30 mit größerem Durchmesser. Dabei ist hinsichtlich seiner Abmessung der Abschnitt 28 mit geringerem Durchmesser an den Abschnitt 20 der Öffnung 16 angepasst, und in entsprechender Weise ist der Abschnitt 30 des Verdrängungskolbenelements 12 an den Abschnitt 26 der Öffnung 16 angepasst, so dass in den beiden Öffnungsabschnitten 20, 26 das Verdrängungskolbenelement 12 mit sehr genauer Passung geführt ist. Um einen dichten Abschluss schaffen zu können, ist es beispielsweise möglich, am Abschnitt 30 des Verdrängungskolbenelements 12 an dessen Außenumfang Dichtungselemente, wie z.B. Dichtungsringe o. dgl., vorzusehen.
In demjenigen Bereich des Kolbengehäuses 14, in welchem der Abschnitt 20 der Öffnung 16 ausgebildet ist, ist dieses umgeben von einer Spule 32. Die Spule 32 bildet einen Teil eines elekromagnetisch wirksamen Antriebs 34. Das Verdrängungskolbenelement 12 bildet mit seinem Abschnitt 28, der bereichsweise in die Spule 32 eintaucht, einen Anker 36. Bei Erregung der Spule 32 wird durch die dabei entstehende elektromagnetische Wechselwirkung das Verdrängungskolbenelement 12 entgegen der Wirkung einer Vorspannfeder 34 von der in Fig. 1 dargestellten Kolbenstellung aufwärts in Richtung auf das Einlassstutzenelement 22 zu verschoben. Dabei stützt sich die Vorspannfeder 34, welche beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet sein kann, am stufenartigen Übergang zwischen den Abschnitten 20, 26 der Öffnung 16 einerseits und am stufenartigen Übergang zwischen den Abschnitten 28 und 30 des Verdrängungskolbenelements 12 andererseits ab. Wird die Erregung der Spule 32 beendet oder gemindert, so wird unter der Vorspannwirkung dieser Vorspannfeder 34 das Verdrängungskolbenelement 12 wieder in die in Fig. 1 dargestellte Kolbenstellung bewegt.
Anschließend an den von der Spule 32 umgebenen Teil des Kolbengehäuses 14 ist dieses durch ein mit topfartiger Struktur ausgebildetes Kammergehäuse 38 umgeben. Auf diese Art und Weise wird eine vor allem auch in der Fig. 2 erkennbare Einlasskammer 40 gebildet. Diese Einlasskammer 40 umfasst einen ersten Einlasskammerbereich 42, der im Wesentlichen am axialen Endbereich 44 des Kolbengehäuses 14 vorgesehen und dort durch den Abschnitt 26 der Öffnung 16 bereitgestellt ist. Ein zweiter Einlasskammerbereich 46 umfasst zumindest eine, vorzugsweise mehrere nach radial außen führende Öffnungen 48 im Endbereich 44 des Kolbengehäuses 14. Ein dritter Einlasskammerbereich 50 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen, ringartig ausgebildeten Volumenbereich 52 zwischen dem Kolbengehäuse 14 und dem Kammergehäuse 38.
Weiterhin ist unter Zusammenwirkung von Kolbengehäuse 14 und Kammergehäuse 38 eine allgemein mit 54 bezeichnete Auslasskammer gebildet. Diese umfasst einen an den Einlasskammerbereich 50 anschließenden ringartigen Auslasskammerbereich 56 sowie einen von diesem nach radial innen führenden Auslasskammerbereich 58, der zumindest eine Öffnung 60 im Kolbengehäuse 14 umfasst. Diese Öffnung oder Öffnungen 60 bzw. der Auslasskammerbereich 58 sind nach radial innen zum Abschnitt 26 der Öffnung 14 im Kolbengehäuse 14 offen, und zwar in einem an den stufenartigen Übergang zwischen den Abschnitten 20 und 26 gebildeten Bereich desselben, in welchem auch die Vorspannfeder 34 aufgenommen ist. Dieser Volumenbereich des Öffnungsabschnitts 26 bildet einen weiteren Auslasskammerbereich 62. Über einen am Kammergehäuse 38 vorgesehenen bzw. integral ausgebildeten Auslassstutzen 64 kann die Dosierpumpeinrichtung 10 an ein zu versorgendes Gerät, also beispielsweise ein Fahrzeugheizgerät, angeschlossen werden.
Eine erste Ventilanordnung 66 umfasst ein ringartiges Ventilorgan 68, das unter der Vorspannwirkung einer weiteren Vorspannfeder 70 an einem sowohl am Kolbengehäuse 14 als auch am Kammergehäuse 38 gebildeten stufenartigen Übergang zwischen dem Auslasskammerbereich 56 und dem Einlasskammerbereich 50 aufliegt. Somit stellt diese als Rückschlagventil ausgebildete erste Ventilanordnung 66 sicher, dass eine Fluidströmung im Wesentlichen nur vom Einlasskammerbereich 50 zum Auslasskammerbereich 56 hin stattfinden kann, und nicht umgekehrt.
In dem Verdrängungskolbenelement 12 ist eine sich in Längsrichtung desselben erstreckende Zuführleitung 72 ausgebildet. Am Abschnitt 36 des Verdrängungskolbenelements 12 ist diese Zuführleitung 72 zum Öffnungsabschnitt 20 der Öffnung 16 im Kolbengehäuse 14 und somit auch zur Einlassöffnung 24 des Einlassstutzenelements 22 offen. Am Abschnitt 30 des Verdrängungskolbenelements 12 mündet diese Zuführleitung 72 zur Einlasskammer 40. Ferner ist an diesem Mündungsbereich 74 die Zuführleitung 72 durch eine zweite Ventilanordnung 76 abschließbar. Diese zweite Ventilanordnung 76 umfasst ein scheibenartig ausgebildetes Ventilorgan 78, das unter der Vorspannwirkung einer weiteren Vorspannfeder 80 gegen einen an einem stufenartigen Erweiterungsübergang der die Zuführleitung 72 bereitstellenden Öffnung im Verdrängungskolbenelement 12 gebildeten Ventilsitz 82 vorgespannt ist, wobei die Feder 80 sich dabei an einem mit dem Verdrängungskolbenelement 12 verbundenen Abstützelement 84 abstützt. Diese zweite Ventilanordnung 76 stellt also sicher, dass ein Fluidstrom von der Fluidzuführleitung 72 in Richtung zur Einlasskammer 40 hin möglich ist, während eine Fluidströmung in entgegengesetzter Richtung nicht möglich ist.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 1 - 4 die Funktionsweise der vorangehend vor allem mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 hinsichtlich ihres konstruktiven Aufbaus detailliert beschriebenen Dosierpumpeinrichtung 10 beschrieben.
In der Fig. 1 ist das Verdrängungskolbenelement 12 in einer ersten Kolbenstellung, in welcher es durch die Vorspannwirkung der Vorspannfeder 34 gehalten ist. In dieser ersten Kolbenstellung taucht das Verdrängungskolbenelement 12 mit einem Kolbenbereich 86 in maximalem Ausmaß in die Einlasskammer 40 ein, so dass der Einlasskammerbereich 42 im Wesentlichen vollständig von dem Kolbenbereich 86 des Verdrängungskolbenelements 12 ausgefüllt ist und somit das Gesamtvolumen der Einlasskammer 40 minimiert ist. Wird ausgehend von einem Zustand, in welchem also das Verdrängungskolbenelement 12 in seiner ersten Kolbenstellung ist und das Volumen der Einlasskammer 40 minimal ist, während das Volumen der Auslasskammer 54 maximal ist, das Verdrängungskolbenelement 12 durch Erregung der Spule 32 entgegen der Vorspannwirkung der Vorspannfeder 34 verschoben, so nimmt das nicht von dem Verdrängungskolbenelement 12 besetzte Volumen der Einlasskammer 40 zu, während gleichzeitig das Verdrängungskolbenelement 12 mit einem zweiten Kolbenbereich 88 sich zunehmend in den Auslasskammerbereich 58 hinein verschiebt, in welchem auch die in diesem Bewegungsvorgang sich zunehmend komprimierende Vorspannfeder 34 angeordnet ist. Bei diesem Vorgang wird also das Gesamtvolumen der Auslasskammer 54, das nicht durch das Verdrängungskolbenelement 12 besetzt ist und in dem somit zu förderndes Fluid angeordnet sein kann, verringert, bis in dem in Fig. 3 erkennbaren Zustand, in welchem das Verdrängungskolbenelement 12 in einer zweiten Kolbenstellung ist, dieses Volumen minimiert ist. Bei dieser Bewegung verdrängt das Verdrängungskolbenelement 12 mit einer als Verdrängungsfläche 89 wirksamen axialen Stirnfläche des Abschnitts 30 Fluid aus dem Auslasskammerbereich 62.
Beim Übergang in diese zweite Kolbenstellung 12 kann das Einlassstutzenelement 22 einen Bewegungsanschlag für das Verdrängungskolbenelement 12 bilden, und zwar vorzugsweise noch bevor die Vorspannfeder 34 vollständig komprimiert und somit auf Block gesetzt wird. Beim Übergang von dem in Fig. 1 dargestellten Zustand, in welchem das Verdrängungskolbenelement 12 in seiner ersten Kolbenstellung ist, zu dem in Fig. 3 dargestellten Zustand, in welchem das Verdrängungskolbenelement 12 in seiner zweiten Kolbenstellung ist, wird also das zur Fluidaufnahme bereitstehende Volumen der Einlasskammer 40 vergrößert, während das zur Fluidaufnahme zur Verfügung stehende Volumen der Auslasskammer 54 verringert wird. Bedingt durch die Wirkungsweise der beiden als Rückschlagventile ausgestalteten Ventilanordnungen 66, 76 wird bei diesem Übergang durch Abheben des Ventilorgans 78 von seinem zugeordneten Ventilsitz 82 Fluid von der Zuführleitung 72 in die Einlasskammer 40 einströmen können, während durch die Vorspannwirkung der Vorspannfeder 70 einerseits und die Zunahme des Drucks in der Auslasskammer 54 durch Verringerung des Volumens derselben andererseits das Ventilorgan 68 verstärkt gegen seinen Ventilsitz 90 am Kolbengehäuse 14 und am Kammergehäuse 38 gepresst wird. Während also bei diesem Übergang neues zu förderndes Fluid in die Einlasskammer 40 eingeleitet wird, da der Kolbenbereich 86 zunehmend aus dem Einlasskammerbereich 42 herausgezogen wird, wird bereits in der Auslasskammer 54 vorhandenes Fluid durch den zunehmend in den Auslasskammerbereich 58 eintauchenden zweiten Kolbenbereich 88 durch die Verdrängungsfläche 89 verdrängt, so dass es über die Auslassöffnung 92 des Auslassstutzens 64 die Auslasskammer 54 verlässt und in Richtung zu dem Heizgerät strömt.
Wird nun bei vollständig in den Auslasskammerbereich 58 eintauchendem Kolbenbereich 88 die Erregung der Spule 32 beendet, so kehrt, wie in Fig. 4 verdeutlicht, das Verdrängungskolbenelement 12 wieder in Richtung zu seiner ersten Kolbenstellung zurück. Das heißt, der erste Kolbenbereich 86 taucht wieder zunehmend weiter in den Einlasskammerbereich 42 ein, während der zweite Kolbenbereich 88 immer mehr aus dem Auslasskammerbereich 58 herausgezogen wird. Es tritt also dabei eine Verringerung des zur Fluidaufnahme zur Verfügung stehenden Volumens der Einlasskammer 40 auf, während gleichzeitig das zur Fluidaufnahme zur Verfügung stehende Volumen der Auslasskammer 54 zunimmt. Bei dieser Bewegung verdrängt das Verdrängungskolbenelement 12 mit seinem Abschnitt 30 bzw. einer Verdrängungsfläche 87 daran in dem Einlasskammerbereich 42 zunächst noch enthaltenes Fluid. Durch die Verdrängungswirkung des Verdrängungskolbenelements 12 und die nunmehr abschließende Wirkung der zweiten Ventilanordnung 76 wird das Ventilorgan 68 der ersten Ventilanordnung 66 entgegen der Vorspannwirkung der Feder 70 von seinem Ventilsitz 90 abgehoben, so dass das aus der Einlasskammer 40 verdrängte Fluid in den Auslasskammerbereich 56 einströmen kann. Dieser Vorgang dauert an, bis das Verdrängungskolbenelement 12 wieder in seine in der Fig. 1 dargestellte erste Kolbenstellung gelangt, in welcher das freie Volumen der Einlasskammer 40 minimiert ist und in entsprechender Weise das zur Fluidaufnahme bereite Volumen der Auslasskammer 54 maximal ist. Man erkennt beim Übergang von dem in Fig. 3 dargestellten Zustand zu dem in Fig. 4 dargestellten Zustand, dass bei dieser Bewegung des Verdrängungskolbenelements 12 die Volumenänderung in der Einlasskammer 40 einerseits und der Auslasskammer 54 andererseits nicht gleich sind. Da das Verdrängungskolbenelement 12 insbesondere in seinem Abschnitt 30 im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet ist und da der Abschnitt 28 mit geringerem Durchmesser immer zumindest teilweise in den Öffnungsabschnitt 20 eintaucht, ist die Volumenänderung im Bereich der Auslasskammer definiert durch die Größe der im Wesentlichen ringartig ausgestalteten Verdrängungsfläche 89 multipliziert mit dem Hub des Verdrängungskolbenelements 12, während bei dem gleichen Hub der Kolbenbereich 86 mit einer im Wesentlichen den gesamten Querschnitt des Abschnitts 30 des Kolbenelements umfassenden Verdrängungsfläche 87 wirksam wird. Dies bedeutet, dass das Verhältnis der Volumenänderung der Einlasskammer 40 zur Volumenänderung der Auslasskammer 54 definiert ist durch das Verhältnis der Größe der Verdrängungsfläche 87 zur Größe der Verdrängungsfläche 89, also der bei der jeweiligen Bewegung wirksamen Verdrängungsoberfläche. Daraus resultiert, dass bei einer Bewegung, bei welcher das Volumen der Einlasskammer 40 verringert wird und gleichzeitig auch das Volumen der Auslasskammer 54 vergrößert wird, das aus der Einlasskammer 40 über die Ventilanordnung 66 in Richtung Auslasskammer 54 verdrängte Fluid nicht vollständig in dieser Auslasskammer 54 aufgenommen werden kann. Derjenige Volumenteil des aus der Einlasskammer 40 verdrängten Fluids, der die Zunahme des Volumens der Auslasskammer 54 übersteigt, wird bei dieser Bewegung des Verdrängungskolbenelements 12 in Richtung Minimierung des Volumens der Einlasskammer 40 über die Auslasskammer 54 hinweg nach außen verdrängt und somit zu einem das Fluid aufnehmenden System abgegeben. Daraus wiederum resultiert, dass nicht nur bei der Bewegung von der in Fig. 1 dargestellten Kolbenstellung zu der in Fig. 3 dargestellten Kolbenstellung, also einer Bewegung in Richtung Verringerung des Volumens der Auslasskammer 54, Fluid aus der Auslasskammer 54 nach außen hin ausgestoßen wird, sondern auch bei der entgegengesetzten Bewegung, also einer Bewegung zum Verringern des Volumens der Einlasskammer 40 oder zum Vergrößern des Volumens der Auslasskammer 54 Fluid über die Auslasskammer 54 nach außen ausgestoßen wird. Es ergibt sich somit eine Arbeitsweise, bei welcher bei jedem Hub des Verdrängungskolbenelements 12 unabhängig von der Hubrichtung Fluid ausgestoßen wird. Dadurch wird eine deutliche Erhöhung der Ausstoßfrequenz erzielt, mit der Folge, dass eine Annäherung an einen kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen Fluidstrom erlangt wird. Dies kann insbesondere dadurch unterstützt werden, dass durch entsprechende Bemessung der beiden Verdrängungsflächen 87 und 89 die Volumenänderungen der Einlasskammer 40 bzw. der Auslasskammer 54 so aufeinander abgestimmt werden, dass sie im Verhältnis 2:1 stehen. D.h. bei Verringerung des Volumens der Einlasskammer 40 wird eine Volumenhälfte des verdrängten Fluids in der Auslasskammer 54 durch Volumenvergrößerung derselben aufgenommen werden können, während die zweite Volumenhälfte nicht mehr in der Auslasskammer 54 aufgenommen werden kann und nach außen ausgestoßen wird. Bei der entgegengesetzten Bewegung wird dann exakt ein Volumenanteil ausgestoßen, der der Abnahme des Volumens der Auslasskammer 54 entspricht, also wiederum ein Volumen, das der Hälfte der Volumenänderung der Einlasskammer entspricht. Somit wird bei jedem Hub des Verdrängungskolbenelements 12 im Wesentlichen die gleiche Fluidmenge nach außen ausgestoßen.
Eine alternative Ausgestaltungsform einer gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebauten Dosierpumpeinrichtung ist in den Figuren 5 und 6 gezeigt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "a" bezeichnet.
Man erkennt zunächst in Fig. 5, dass der bei der vorangehenden Ausgestaltungsform vorhandene Abschnitt mit geringerem Durchmesser des Verdrängungskolbenelements, welcher sich über die Auslasskammer hinaus in den Öffnungsabschnitt 20 hinein erstreckt, nicht vorhanden ist. Vielmehr ist das Verdrängungskolbenelement 12a im Wesentlichen stufenartig ausgebildet und weist an seinen beiden in Achsrichtung, also Bewegungsrichtung, gelegenen Endseiten die Verdrängungsflächen 87a, 89a in den Kolbenbereichen 86a bzw. 88a auf. Durch die gestufte Ausgestaltung des Verdrängungskolbenelements 12a, das in einer entsprechend gestuft ausgestalteten Öffnung 16a des Kolbengehäuses 14a aufgenommen ist, wird wieder erlangt, dass die beiden Verdrängungsflächen 87a, 89a in einem von 1 unterschiedlichen Größenverhältnis zueinander stehen, beispielsweise wieder ein Verhältnis von 2:1 zueinander aufweisen.
Bewegt sich das in Fig. 5 zunächst in einer Stellung maximalen Einlasskammervolumens gehaltene Verdrängungskolbenelement 12a in einer Richtung zum Verringern des Volumens der Einlasskammer 40a, so nimmt das Volumen der Einlasskammer 40a ab, während gleichzeitig das Volumen der Auslasskammer 54a zunimmt. Bewegt sich beispielsweise das Verdrängungskolbenelement 12a so weit, dass es mit seinem Kolbenbereich 86a an einem Anschlag 94a zur Anlage kommt, beispielsweise wieder unter Vorspannung einer nicht dargestellten Feder, so ändert sich das Volumen der Einlasskammer 40a entsprechend dem vorgesehenen Hub multipliziert mit der Größe der Verdrängungsfläche 87a um eine Größe V1. Da der Kolbenbereich 88a sich im gleichen Ausmaß verschiebt, ändert sich das Volumen der Auslasskammer 54a um ein Volumen V2, das sich ergibt durch den vorangehend bereits angesprochenen Hub des Verdrängungskolbenelements 12a multipliziert mit der Größe der Verdrängungsfläche 89a. Auch hier stellt sich die gleiche Wirkung ein, dass das aus der Einlasskammer 40a verdrängte Volumen V1 nicht vollständig in der Auslasskammer 54a aufgenommen werden kann, deren Volumen nur um die Größe V2 zugenommen hat. D.h., es wird der nicht in der Auslasskammer 54a aufnehmbare Volumenanteil des verdrängten Fluids nach außen abgegeben.
Um diese Bewegung des Verdrängungskolbenelements 12a nicht zu erschweren, kann eine Belüftungs/Entlüftungsöffnung 96a vorgesehen sein, die das Eindringen bzw. Entweichen von Luft in die Öffnung 16a des Kolbengehäuses 14a ermöglicht.
Man erkennt weiter bei der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Ausgestaltungsform, dass nunmehr eine Zuführleitung 72a vorgesehen ist, die über die zweite Ventilanordnung 76a direkt in die Einlasskammer 40a einmündet und dabei nicht durch das Verdrängungskolbenelement 12a hindurchführt.
Erfolgt die Bewegung des Verdrängungskolbenelements 12a von der in Fig. 5 gezeigten Stellung maximalen Einlasskammervolumens zu der in Fig. 6 dargestellten Stellung maximalen Auslasskammervolumens unter Federvorspannung, so kann die Rückbewegung dann durch elektromagnetische Wechselwirkung erfolgen, so wie vorangehend beschrieben. Es ist selbstverständlich möglich, die Vorspannung in der anderen Richtung vorzunehmen.
Aus der vorangehenden Beschreibung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Dosierpumpeinrichtung erkennt man, dass jede Hubbewegung des Verdrängungskolbenelements zu einem Ausstoßtakt führt. Dies bedeutet bei vorgegebener Bewegungsfrequenz des Verdrängungskolbenelements eine Verdoppelung der Förderfrequenz im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Dosierpumpanordnung mit einer entsprechenden deutlich gleichmäßigeren Strömungscharakteristik des zu einem Heizgerät geförderten Brennstoffs.
Die erfindungsgemäße Dosierpumpeinrichtung weist nur ein einziges durch entsprechende Ansteuerung zu bewegendes Organ auf, was den Aufbau vereinfacht und die Anzahl der erforderlichen Bauteile verringert. Ferner ist insbesondere durch die Hindurchführung der Fluidzuführung durch das Verdrängungskolbenelement 12 ein sehr kompakter Aufbau vorgesehen, und es ist kein bewegbares Bauteil nach außen hin abzudichten.

Claims (14)

  1. Dosierpumpeinrichtung für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Einlasskammer (40; 40a), eine Auslasskammer (54; 54a), eine erste Ventilanordnung (66; 66a) zwischen der Einlasskammer (40; 40a) und der Auslasskammer (54; 54a), welche einen Fluidaustausch im Wesentlichen nur von der Einlasskammer (40; 40a) zur Auslasskammer (54; 54a) zulässt, ein Verdrängungskolbenelement (12; 12a), welches zwischen einer ersten Kolbenstellung, in welcher es das Volumen der Einlasskammer (40; 40a) minimiert, und in einer zweiten Kolbenstellung, in welcher es das Volumen der Auslasskammer (54; 54a) minimiert, bewegbar ist, wobei bei Bewegung des Verdrängungskolbenelements (12; 12a) von der ersten Kolbenstellung zur zweiten Kolbenstellung eine Volumenabnahme (V1) der Einlasskammer (40; 40a) größer als eine Volumenzunahme (V2) der Auslasskammer (54; 54a) ist.
  2. Dosierpumpeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Kolbenstellung das Verdrängungskolbenelement (12; 12a) mit einem ersten Kolbenbereich (86; 86a) in die Einlasskammer (40; 40a) eintaucht und in der zweiten Kolbenstellung das Verdrängungskolbenelement (12; 12a) mit einem zweiten Kolbenbereich (88; 88a) in die Auslasskammer (54; 54a) eintaucht.
  3. Dosierpumpeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungskolbenelement (12; 12a) in einem ersten Kolbenbereich (86; 86a) eine bei Bewegung des Verdrängungskolbenelements (12; 12a) in Richtung zur ersten Kolbenstellung wirksame erste Verdrängungsfläche (87; 87a) aufweist und in einem zweiten Kolbenbereich (88; 88a) eine bei Bewegung des Verdrängungskolbenelements (12; 12a) in Richtung zur zweiten Kolbenstellung wirksame zweite Verdrängungsfläche (89; 89a) aufweist und dass die erste Verdrängungsfläche (87; 87a) größer ist als die zweite Verdrängungsfläche (89; 89a).
  4. Dosierpumpanordnung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verdrängungsfläche (87; 87a) und die zweite Verdrängungsfläche (89; 89a) zueinander ein Flächenverhältnis von 2:1 aufweisen.
  5. Dosierpumpanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungskolbenelement (12) einen den ersten Kolbenbereich (86) und den zweiten Kolbenbereich bereitstellenden Kolbenabschnitt (30) aufweist sowie einen Verdrängungsabschnitt (28), welcher bei Bewegung des Verdrängungskolbenelements (12) von der ersten Kolbenstellung zur zweiten Kolbenstellung in die Auslasskammer (54) eintaucht.
  6. Dosierpumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungskolbenelement (12; 12a) zwischen der ersten Kolbenstellung und der zweiten Kolbenstellung verschiebbar ist.
  7. Dosierpumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungskolbenelement (12) in einem Kolbengehäuse (14) mit zylindrischer Öffnung (16) verschiebbar ist, wobei in dem Kolbengehäuse (14) der Bereich (42) der Einlasskammer (40), in welchen der erste Kolbenbereich (86) in der ersten Kolbenstellung eintaucht, und der Bereich (62) der Auslasskammer (54), in welchen der zweite Kolbenbereich (88) in der zweiten Kolbenstellung eintaucht, wenigstens zum Teil ausgebildet sind.
  8. Dosierpumpeinrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbengehäuse (14) wenigstens bereichsweise von einem Kammergehäuse (38) umgeben ist und dass die Einlasskammer (40) oder/und die Auslasskammer (54) wenigstens teilweise zwischen dem Kolbengehäuse (14) und dem Kammergehäuse (38) gebildet ist.
  9. Dosierpumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verdrängungskolbenelement (12) eine Fluidzuführleitung (72) vorgesehen ist, die am ersten Kolbenbereich (86) eine Mündung (74) zur Einlasskammer (40) hin aufweist und durch eine zweite Ventilanordnung (76) abschließbar ist, welche einen Fluidaustausch im Wesentlichen nur von der Fluidzuführleitung (72) zur Einlasskammer (40) hin zulässt.
  10. Dosierpumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventilanordnung (66; 66a) oder/und die zweite Ventilanordnung (76; 76a) als Rückschlagventil ausgebildet ist.
  11. Dosierpumpeinrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventilanordnung (66) oder/und die zweite Ventilanordnung (76) ein federvorgespanntes Ventilorgan (68, 78) aufweist.
  12. Dosierpumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    gekennzeichnet durch einen elektromagnetisch wirksamen Antrieb (34; 34a) für das Verdrängungskolbenelement (12; 12a).
  13. Dosierpumpeinrichtung nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (34) eine Spule/Anker-Anordnung (32, 36) umfasst, wobei der Anker (36) durch das Kolbenelement (12) gebildet ist.
  14. Dosierpumpeinrichtung für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Einlasskammer (40; 40a), eine Auslasskammer (54; 54a), eine erste Ventilanordnung (66; 66a) zwischen der Einlasskammer (40; 40a) und der Auslasskammer (54; 54a), welche einen Fluidaustausch im Wesentlichen nur von der Einlasskammer (40; 40a) zur Auslasskammer (54; 54a) zulässt, ein Verdrängungskolbenelement (12; 12a), welches in einer ersten Kolbenstellung das Volumen der Einlasskammer (40; 40a) minimiert und in einer zweiten Kolbenstellung das Volumen der Auslasskammer (54; 54a) minimiert, wobei die erste Ventilanordnung (66; 66a) einen Ventilsitz (90; 90a) und ein gegen den Ventilsitz (90; 90a) pressbares Ventilorgan (68; 68a) umfasst, wobei der Ventilsitz (90; 90a) der ersten Ventilanordnung (66; 66a) an einem das Verdrängungskolbenelement (12; 12a) aufnehmenden Gehäuse (14, 38; 14a) vorgesehen ist.
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