WO2000019086A1

WO2000019086A1 - Pumpverfahren und pumpvorrichtung

Info

Publication number: WO2000019086A1
Application number: PCT/EP1999/007063
Authority: WO
Inventors: Robert Kotter; Markus Ficht
Original assignee: Ficht GmbH and Co KG
Current assignee: Ficht GmbH and Co KG
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2001-03-25
Also published as: JP2003516489A; DE19844163C1; AU6328899A; CA2345468A1; US6607361B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dosierenden, pulsartigen Pumpen fluider Medien unter hohem Druck, wobei ein aus der gespeicherten kinetischen Energie eines elektromagnetisch angetriebenen Ankerelements (80) einer Hubkolbenpumpe resultierender Druckstoss über einen Sperrkörper (17) auf ein in einem mit einer Abspritzeinrichtung (29) in Verbindung stehenden Druckraum (39) eingeschlossenes Nutzfluid übertragen wird, so dass eine vorbestimmte Menge des Nutzfluides aus einer Abspritzeinheit (29) befördert wird, wobei die gespeicherte kinetische Energie des Ankerelements (80) schlagartig zunächst auf ein in einem dem Druckraum (39) vorgeordneten Druckvorraum (42) eingeschlossenes Arbeitsfluid einen Druckstoss induzierend übertragen wird, der sich im Arbeitsfluid ausbreitend auf den Sperrkörper und vom Sperrkörper (17) auf das Nutzfluid übertragen wird.

Description

Pumpverfahren und Pumpvorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Pumpverfahren und eine Pumpvorrichtung zum dosierenden Pumpen von geringen Flüssigkeitsmengen unter hohem Druck.

Derartige Pumpverfahren und Pumpvorrichtungen sind z.B. aus der WO 93/18296, EP-A-629265 und WO 96/34196 bekannt. Die gespeicherte kinetische Energie der Ankereinrichtung dieser pulsierend arbeitenden Pumpvorrichtungen wirkt über den Anker unmittelbar oder über Stößel- oder Ventilsitzeinrichtungen mittelbar auf das zu pumpende fluide Medium, wobei diese Einrichtungen vom fluiden Medium umgeben sind. In beiden Fällen wird die kinetische Energie von festen Körpern schlagartig direkt auf die zu pumpende Flüssigkeit abgegeben, was in manchem Anwendungsfall zu ungünstiger Druckwellenausbreitung in der zu dosierenden Flüssigkeit führen kann, mit der Folge, daß die Dosierung nicht genau genug durchgeführt werden kann.

Aus der DD-PS 213 472 ist bekannt, die Ankerraumeinrichtung mit einer elastischen, beweglichen Membran gegen den Förderraum abzudichten, wobei die Membran vom vom Anker beaufschlagten Stößel durchgriffen wird.

Die DD-PS 1574 28 beschreibt eine gattungsgemäße Pumpvorrichtung zum dosierenden Abspritzen von Kraftstoff und/oder Schmierstoff oder Alkohol oder Wasser, bei der der elektromagnetische Antrieb vom flüssigkeitsführenden Raum durch einen Sperrkörper in Form einer Membran abgetrennt ist. Der Anker bzw. Impulskörper des elektromagnetischen Antriebs trifft auf die Membran und überträgt seine gespeicherte kinetische Energie auf die sich im flüssigkeitsführenden Raum befindende abzuspritzende Flüssigkeit. In den beiden oben beschriebenen, eine Membran aufweisenden Pumpvorrichtungen sorgt die Membran zwar für eine Abdichtung von Räumen innerhalb der Pumpvorrichtung, sie bewirkt aber erhebliche ungewollte Verluste an kinetischer Energie, z.B. infolge von Reibung zwischen Stößel und Membran und/oder Verformung der Membran während der Übertragung der kinetischen Energie des Ankers oder Stößels auf die Flüssigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist ein Pumpverfahren und eine Pumpvorrichtung zu schaffen, die nach dem Energie-Speicher-Prinzip arbeiten und mit denen die Dosierung optimiert werden kann, ohne daß ein ungewollter Verlust der gespeicherten kinetischen Energie auftritt. Eine weitere Aufgabe ist, die elektromagnetischen Antriebsmittel und den Anker und/oder Stößel von der zu dosierenden Flüssigkeit freizuhalten, ohne daß während der Energieübertragung ein ungewollter Energieverlust auftritt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 22 gelöst . Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den von diesen Ansprüchen abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet .

Nach der Erfindung wird ein die zu dosierende Flüssigkeit enthaltender Druckstoßverwertungsraum (im folgenden Druckraum genannt) von einem eine Druckstoßübertragungsflüssigkeit enthaltenden Druckstoßerzeugungsvorrau (im folgenden Druckvorraum genannt) durch eine Membran getrennt, wobei die gespeicherte kinetische Energie schlagartig zunächst auf die Druckstoßübertragungsflüssigkeit im Druckvorraum übertragen und eine Druckstoßwelle erzeugt wird, die sich in dieser Flüssigkeit ausbreitet, von dieser Flüssigkeit auf die Membran und von der Membran auf die Flüssigkeit im Druckraum übertragen wird.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit und die Energie der Stoßwelle in der sich im Druckvorraum befindenden Druckstoßübertragungs- flüssigkeit ist abhängig von deren spezifischen Eigenschaften, so daß durch eine entsprechende Auswahl dieser Flüssigkeit die Energieübertragung gezielt beeinflußt werden kann. Zudem kann durch die Auswahl des Materials und der Dimensionen der Membran die Energieübertragung auf die zu dosierende Flüssigkeit im Druckraum gezielt weitergehend beeinflußt werden, indem z. B. eine elastisch dehnbare, kompressible, stoßdämpfende oder eine inkompressible, die Energie nicht mindernde oder die Energie aufgrund ihrer Materialeigenschaften mindernde Membran verwendet wird.

In jedem Fall trennt die Membran den Druckvorraum vom Druckraum derart, daß die Flüssigkeit im Druckraum nicht mit den elektromagnetischen Antriebsmitteln in Kontakt kommt, so daß auch korrosive bzw. aggressive Flüssigkeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung dosiert werden können, wobei als Druckstoßübertragungsflüssigkeit eine Flüssigkeit verwendet wird, die gegenüber den Antriebsmitteln, mit denen sie in Kontakt kommt, nicht korrosiv bzw. aggressiv wirkt. Dabei ist lediglich vorzusehen, daß die wenigen mit der korrosiven bzw. aggressiven zu dosierenden Flüssigkeit in Kontakt kommenden Teile im Druckraum Werkstoffseitig aus entsprechend beständigem Material bestehen.

Wesentlich ist, daß der von der Membran vom Druckvorraum abgeteilte Druckraum mit einer Zuführeinrichtung für die zu dosierende Flüssigkeit in Verbindung steht. Zweckmäßig ist zudem, wenn der Druckvorraum und/oder der sich noch vor dem Druckvorraum befindende Flutraum mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und mit einem z.B. dieselbe Flüssigkeit enthaltenden Ausgleichsbehälter in Verbindung steht, so daß während eines Pump- und eines Rückhubes Flüssigkeit aus dem Ausgleichsbehälter angesaugt bzw. in den Ausgleichsbehälter gedrückt werden kann. Zweckmäßig ist außerdem, die Flüssigkeit im Druckvorraum und/oder im Flutraum dauernd oder zeitweise umzupumpen, so daß relativ kühle Flüssigkeit umgespült wird, wodurch gegebenenfalls auch die abzuspritzende Flüssigkeit im Druckraum gekühlt wird, so daß Kavitation zumindest weitestge- hend vermieden werden kann.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden beispielhaft näher erläutert . Es zeigen :

Fig . 1 Schematisch im Längsschnitt ein erstes Ausführungs- beispiel einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung;

Fig . 2 im Querschnitt einen Anker der in Fig. 1 gezeigten Pumpvorrichtung;

Fig . 3 schematisch im Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung;

Fig . 4 schematisch die Anordnung einer Pumpvorrichtung gemäß Fig. 1 in einem Anwendungsfall .

Fig . 5 schematisch die Anordnung einer Pumpvorrichtung gemäß Fig. 3 in einem Anwendungsfall.

Eine erfindungsgemäße Pumpvorrichtung 1 (Fig. 1) weist einen Druckvorraumzylinder 2 auf, der um seine zentrale Achse 3 eine gestufte Durchgangsbohrung 4 aufweist.

Dem Druckvorraumzylinder 2 ist axial förderseitig eine Abpumpeinrichtung 5 vorgeordnet und antriebsseitig eine elektromagnetische Antriebseinheit 6 nachgeordnet.

Die Durchgangsbohrung 4, die im wesentlichen einen Druckvorraum 4a bildet, verengt sich im abpumpseitigen bzw. förderseitigen Endbereich zweifach, wobei eine erste Ringstufe 7 und eine zweite Ringstufe 8 gebildet wird. Auf der Ringstufe 8 sitzt eine Druckfeder 9 auf, die sich bis in den antriebsseitigen Bereich der Durchgangsbohrung 4 erstreckt und dort eine die antriebs- seitige Mündung 10 der Durchgangsbohrung 4 ausfüllende Kugel 11 einer noch zu beschreibenden Kugelventileinrichtung 12 belastet.

Die antriebsseitige Stirnfläche 13 des Druckvorraumzylinders 2 ist ebenflächig. Die abpumpseitige Stirnfläche 14 des Druckvorraumzylinders 2 ist in Richtung Antriebsseite vertieft, z. B. im Querschnitt konkavbogenförmig ausgekehlt ausgebildet und weist peripher eine ringförmige Anlagefläche 15 auf. Der durch die Auskehlung gebildete Hohlraum 16 ist mit einem als Membran 17 ausgebildeten Sperrkörper abgedeckt, der an der Anlagefläche 15 anliegt . Der Druckvorraumzylinder 2 weist zweckmäßigerweise membranseitig einen Ringsteg 18 auf, der förderseitig die Anlageringfläche 15 für die Membran 17 bildet .

Der Druckvorraumzylinder 2 ist mit seinem antriebsseitigen Bereich formschlüssig in einen ein Außengewinde 20 aufweisenden Verbindungszylinder 19 gegen ein Anschlagelement stoßend eingepaßt, der von der Abpumpseite bzw. Förderseite her von einem ein entsprechendes Innengewinde 21 aufweisenden Zylinderbereich 22 der Abpumpeinrichtung 5 verschraubt übergriffen wird, wobei im Zylinderbereich 22 eine der Anlagefläche 15 gegenüberliegende Ringstufe 24 vorgesehen ist und die Membran 17 von der Anlage- fläche 15 und der Ringstufe 24 eingeklemmt wird.

Aus obiger Anordung ergibt sich der Druckvorraum 4a zwischen der Kugel 11 der Kugelventileinrichtung 12 und der Membran 17, der im wesentlichen aus der Durchgangsbohrung 4 und dem durch die Auskehlung gebildeten Hohlraum 16 besteht .

Die Abpumpeinrichtung 5 weist ein Fördergehäuse 25 auf, an dem antriebsseitig der Zylinderbereich 22 ausgebildet ist; in das Fördergehäuse 25 ist vom Zylinderbereich 22 her eine in der Achse 3 liegende axiale, im abpumpseitigen Bereich mehrstufig sich erweiternde Druckkammerbohrung 26 eingebracht. Benachbart zum Bereich 22 ist radial zur Druckkammerbohrung 26 eine in diese mündende Zulaufbohrung 27 eingebracht, wobei diese sich zweistufig zur Fördergehäuseaußenseite erweiternd ausgeführt ist und im Außenbereich eine nippeiförmige Zuführeinrichtung 28 aufnimmt. In die abpumpseitig letzte Stufe der Druckkammerbohrung 26 ist ein Nutzfluidabspritzeinrichtung 29 eingebracht. Die antriebs- seitige Stirnfläche 25a des Fördergehäuses 25 weist peripher die Ringstufe 24 auf und ist im Bereich von der Ringstufe 24 ausgehend bis zur Druckkammerbohrung 26 in Richtung Abpumpseite vertieft, z. B. im Querschnitt konkavbogenförmig ausgekehlt, ausgebildet. Der durch die Auskehlung gebildete Hohlraum 30 ist antriebsseitig mit der Membran 17 abgedeckt.

Die Zuführeinrichtung 28 ist als ein im wesentlichen bekanntes Einwegventil ausgebildet, bestehend aus einem Anschlußstutzen 31 mit einem konischen Ventilsitz 32, gegen den ein kugelförmiger Ventilkörper 33 mit einer Druckfeder 34 gedrückt wird, die sich an einer Ringstufe der Zulaufbohrung 27 im Fördergehäuse 25 abstützt. Das Einwegventil ermöglicht somit den Zulauf des abzupumpenden Fluids (im folgenden Nutzfluid genannt) in die Druckkammerbohrung 26 und sperrt die Flußrichtung des Nutzfluids nach außen .

Das Nutzfluidabspritzeinrichtung 29 weist vorzugsweise im wesentlichen eine Düsennadel 35 und eine im freien Endbereich des Düsenkörpers bestehende Strahlformzone 36, sowie ein Schwellendruckventil auf, das durch einen konischen Ventilsitz 36a im Düsenkörper und einem korrespondierenden, kegelstumpfför igen Bereich 36b der Düsennadel 35 gebildet wird, wobei der kegelstumpfförmige Bereich 36b und der Ventilsitz 36a über einen Ventilteller 37 und eine Druckfeder 37a vorgespannt zur Anlage gebracht werden.

Aus obiger Anordung ergibt sich, daß durch den Hohlraum 30 zusammen mit der Druckkammerbohrung 26 ein Druckraum 39 ausgebildet wird, der antriebsseitig durch die Membran 17, abpumpseitig durch die Abspritzeinrichtung 29 sowie durch das Eingwegventil in der Zuführeinrichtung abgeschottet wird.

Der Verbindungszylinder 19 weist antriebsstirnseitig einen sich radial nach außen erstreckenden, im Querschnitt L-förmigen Ringsteg 40 auf. Am Ringsteg 40 ist an seiner äußeren Mantelfläche ein Außengewinde 41 angebracht. Auf der antriebsseitigen Stirnfläche des Ringstegs 40 ist ein sich zur Antriebsseite erstreckender Ringsteg 42 angeordnet .

An dem Ringsteg 40 ist antriebsseitig ein Pumpengehäuse 44 angeordnet, das zur Aufnahme aller wesentlichen Teile der nach dem Festkörper-Energiespeicher-Prinzip arbeitenden, im wesentlichen bekannten Antriebseinheit 6 dient .

Das Pumpengehäuse 44 ist ein im wesentlichen topfförmiger Körper mit einem Topfboden 45 und einem zylindrischen Mantel 45a. Die zentrale Zylinderachse des Pumpengehäuses 44 fluchtet mit der Achse 3 des Druckvorraumzylinders 2. Die Innenkontur des Pumpengehäuses 44 weist im Topfbodenbereich eine abgestufte Verengung auf, so daß eine sacklochförmige Ausnehmung 46 gebildet ist, die mit einer Ringstufe 48 in den Zylindermantel 45a übergeht.

Die förderseitige Mündung des Pumpengehäuses 44 ist mit einem Innengewinde 43 versehen, das auf dem Außengewinde 41 des Ringstegs 40 sitzt.

Im Bereich des Topfbodens 45 ist eine sich radial erstreckende, das Pumpengehäuse 44 durchdringende Bohrung 49 vorgesehen, in die ein Anschlußstutzen 50 eingreift, dessen zentrale Bohrung 51 eine Verbindungsmöglichkeit des Innenraumes der Antriebseinheit 6 zu einem außerhalb des Pumpengehäuses 44 angeordneten Ausgleichsbehälter 52 schafft.

Die Ausnehmung 46 des Pumpengehäuses 44 im Bereich des Topfbodens 45 und der zylindrische Innenraum 46a des Verbindungszylinders 19 sind axial fluchtend angeordnet und weisen den gleichen Durchmesser auf. In der Ausnehmung 46 und im Innenraum 46a ist formschlüssig ein Ankerzylinder 53 gehalten, der sich vom Topfboden- bereich bis in den Verbindungszylinder 19 erstreckt.

Der Ankerzylinder 53 ist mehrteilig aufgebaut und weist axial hintereinander eine topfbodenseitige zylindrische Ankerhülse 54, ein Ringelement 55 und eine förderseitige zylindrische Ankerhülse

56 auf, wobei die Ankerhülsen 54, 56 durch das zwischen ihnen angeordnete Ringelement 55 beabstandet angeordnet sind.

In die Ankerhülse 56 ist förderseitig ein erster Führungszylinder

57 formschlüssig eingepaßt. In die Ankerhülse 54 ist topfboden- seitig ein zweiter Führungszylinder 58 formschlüssig eingepaßt. Beide Führungszylinder weisen je eine axiale Durchgangsbohrung 59, 60 auf, welche miteinander axial fluchten. Der Ankerzylinder 53 und die Führungszylinder 57, 58 begrenzen somit einen im wesentlichen zylinderförmigen Hohlraum, der im folgenden als Ankerraum 72 bezeichnet wird. Der förderseitige Führungszylinder 57 weist am Außenumfang för- derseitig einen Ringsteg 62 auf, der als axialer Anschlag am Ankerzylinder 53 anliegt. Die förderseitige Stirnfläche 63 des FührungsZylinders 57 kommt mit der Stirnfläche 13 des Druckvorraumzylinders 2 ein Widerlager bildend zur Anlage. Die Durchgangsbohrung 59 endet förderseitig mit einer axialen zylinderringförmigen Ausnehmung 64, auf deren Ringboden umfänglich verteilt mehrere im Längsschnitt näherungsweise - von der Förderseite betrachtet - auflauframpenförmige Rippen 65 angeordnet sind, deren abpumpseitige Stirnflächen jeweils Anschlagflächen für die federbelastete Kugel 11 bilden. Die zwischen den Rippen 65 verbliebenen Zwischenräume bilden bei angepreßter Kugel 11 eine hydraulische Verbindung zwischen der Durchgangsbohrung 4 des Druckvorraumzylinders 2 und einem antriebsseitigen Flutraum, wie weiter unten erläutert wird.

An den topfbodenseitigen Führungszylinder 58 ist topfbodenseitig ein Ringsteg 67 angeformt, dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Ausnehmung 46, so daß zwischen Pumpengehäuse 44 und Führungszylinder 58 ein Ringspalt 68 ausgebildet wird. Im topfbodenseitigen Bereich des Führungszylinders 58 ist dessen Durchgangsbohrung 60 sacklochartig radial erweitert, so daß eine Bodenkammer 69 ausgebildet wird. Von der Bodenkammer 69 erstrecken sich achsparallel zur zentralen Achse 3 Überströmbohrungen 70 den Führungszylinder 58 durchdringend in den Ankerraum 72 und im Ringsteg 67 radiale Überströmbohrungen 71 bis in den Ringspalt 68.

In den Durchgangsbohrungen 59, 60 lagert formschlüssig und axial gleitbar ein hohlzylinderförmiges, längliches Ankertragrohr 61, dessen zylindrischer Hohlraum einen Durchgangsraum 66 für ein Fluid bildet .

Das Ankertragrohr 61 ragt in die Bodenkammer 69 und erstreckt sich in axialer Richtung von der Bodenkammer 69 bis kurz vor die Mündung der Durchgangsbohrung 59 in die Ausnehmung 64. Das förderseitige Ende des Ankertragrohres 61 ist hohlkegelförmig zum Durchgangsraum 66 hin angefast, wobei diese Anfasung 73 in einer später noch zu beschreibenden Ausgangsstellung der Pumpvorrich- tung 1 in einem axialen Abstand s_v von der Kugel 11 entfernt angeordnet ist .

Die Anfasung 73 des Ankertragrohres 61 bildet für die Kugel 11 der Kugelventileinrichtung 12 den Ventilsitz, wobei die Kugelventileinrichtung 12 in Ausgangsstellung der Pumpvorrichtung 1 geöffnet ist.

Im topfbodenseitigen Teil des Ankerraumes 72 sitzt auf dem Ankertragrohr 61 dem Führungszylinder 58 vorgeordnet ein zylin- derförmiger Anker 74, der eine Mantelfläche 75, eine topfboden- seitige Stirnfläche 76 und eine förderseitige Stirnfläche 77 aufweist und dessen axiale Längserstreckung in etwa der halben axialen Länge des Ankerraumes 72 entspricht .

Zwischen der Mantelfläche 75 des Ankers 74 und der Innenfläche der Ankerhülsen 56, 57 ist ein geringes Spiel vorgesehen, so daß bei einer Hin- und Herbewegung des Ankers 74 und des mit dem Anker 74 fest verbundenen Ankertragrohres 61 der Anker 74 die Innenflächen der Ankerhülsen 56, 57 nicht berührt. Der Anker 74 hat z. B. im wesentlichen eine kreisförmige Querschnittsform (Fig. 2) mit mindestens einer relativ breiten, flachen in Längsachsrichtung durchgehenden Nut 78 im Bereich der Mantelfläche 75. Zentral im Anker 74 ist in Längsachsrichtung eine durchgehende Bohrung 79 eingebracht, die vom Ankertragrohr 61 durchgriffen wird.

Das Ankertragrohr 61 ist kraftschlüssig mit dem Anker 74 verbunden. Die Einheit aus Ankertragrohr 61 und Anker 74 wird nachfolgend als Ankerelement 80 bezeichnet. Das Ankerelement 80 kann auch einteilig, bzw. einstückig ausgebildet sein.

Axial förderseitig ist dem Anker 74 ein Stufenring 81 mit einer Ringstufe vorgeordnet. Zwischen dem Stufenring 81 und dem von diesem beabstandeten Führungszylinder 57 sitzt eine Druckfeder 82, die das Ankerelement 80 in Richtung Führungszylinder 58 drückt, wobei die Stirnfläche 76 des Ankers 74 mit einem dem Führungszylinder 58 axial förderseitig vorgeordneten Ringkörper 83 zur Anlage kommt. Die Außenfläche des Ankerzylinders 53 und der Zylindermantel 45a des Pumpengehäuses 44 bilden einen im Querschnitt im wesentlichen ringzylinderförmigen Ringraum 84 aus, der topfbodenseitig durch die Ringstufe 48 begrenzt ist. In diesem Ringraum 84 befindet sich auf dem Ankerzylinder 53 formschlüssig angebracht ein Spulenmodul 85 bestehend aus mindestens einer Spule 86 und einem Spulenträgerzylinder 87 mit zwei beabstandeten Flanschringen 88, 89, die sich radial nach außen bis zum Mantel 45a des Pumpenge- häuses 44 erstrecken. In axialer Richtung topfbodenseitig weist der Spulenträgerzylinder 87 einen sich achsparallel erstreckenden Ringsteg 90 auf, der an der Ringstufe 48 anliegt. Förderseitig ist dem Flanschsteg 88 des Spulenträgerzylinders 87 ein scheibenförmiger Ringkörper 91 vorgeordnet.

Der antriebsseitige radial innerhalb des Ringsteges 42 liegende Teil der Stirnfläche des Verbindungszylinders 19 sowie der ihr gegenüberliegende Teil der förderseitigen Stirnfläche des Ringkörpers 91 bilden zusammen mit der Innenfläche des Ringsteges 42 und dem ihr gegenüberliegenden Teil der Außenfläche der Ankerhülse 56 eine Ringkammer 92, in die ein Dichtring 93, insbesondere ein O-Ring eingepaßt ist.

Die Pumpvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3) hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die oben beschriebene Pumpvorrichtung 1, so daß Teile mit gleicher Raumform und gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Die Pumpvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel Einrichtungen auf, die eine kontinuierliche Durchströmung des Ankerraumes 72 und eine diskontinuierliche Spülung des Druckvorraumes 4a mit Arbeitsfluid ermöglichen.

Hierzu ist der Druckvorraumzylinder 2, der Verbindungszylinder 19 und dessen L-förmiger Ringsteg 40 mitsamt dem Gewinde 41 und dem Ringsteg 42 des ersten Ausführungsbeispiels zu einem im wesentlichen zylindrischen Ventilträger 94 einstückig zusammengefaßt, in dem in seinem Außenmantelbereich radial eine Fluidzu- führeinrichtung 95 mit einem Rückschlagventil 96 sitzt.

Der Ventilträger 94 besitzt eine sich zunächst abpumpseitig einfach verengende zentrale Durchgangsbohrung 97, auf deren Ringstufe 98 sich die Druckfeder 9 abstützt. Abpumpseitig erweitert sich die Durchgangsbohrung 97 radial zweifach, wodurch eine Ringstufe 99 und eine der Ringstufe 99 abpumpseitig vorgeordnete Ringstufe 100 gebildet wird, welche einen geringen axialen Abstand zueinander aufweisen. An der Ringstufe 100 liegt die Membran 17 an, so daß zwischen der Ringstufe 99 und der Membran ein Hohlraum 101 entsteht, in den die Durchgangsbohrung 4 mündet, und der abpumpseitig fluiddicht durch die Membran 17 abgedichtet ist. Im radial äußeren Bereich des Hohlraumes 101 ist in den Ventilträger 94 eine längsachsparallel verlaufende Flutbohrung 102 eingebracht, die antriebsendig radial nach außen abgewinkelt ist und den Hohlraum 101 mit dem Rückschlagventil 96 hydraulisch verbindet. Abpumpseitig ist im Außenbereich der Ringstufe 100 ein Axialringsteg 100a angeformt, der zur Aufnahme von Bestandteilen der Abpumpeinrichtung 5 dient. An der Mantelfläche des Ventilträgers 94 ist pumpenseitig das Außengewinde 20 angebracht.

Antriebsstirnseitig liegt an einem ringförmigen Stirnflächenteilbereich 103 des Ventilträgers 94 der Führungszylinder 57 mit seiner abpumpseitigen Stirnfläche 63 an. In den Stirnflächenteilbereich 103 ist radial umlaufend in Axialrichtung eine Ringnut 104 eingebracht, die zusammen mit der Stirnfläche 63 des Führungszylinders 57 eine Ringkammer 105 ausbildet.

Die Zuführeinrichtung 95 weist in ihrem im Ventilträger 94 stekkenden Bereich ein Rückschlagventil 96 auf, wobei im Bereich radial außerhalb des Rückschlagsventiles 96 eine Fluidabzweigein- richtung mit einer Ringkammer 107 ausgebildet ist. Die Ringkammer 107 steht über eine Querstrombohrung 106, der Ringkammer 105 in der Stirnfläche 103 des Ventilträgers 94 sowie einer oder mehreren achsparallelen Spülbohrungen 108 im Führungszylinder 57 mit dem Ankerraum 72 in Verbindung. Somit bilden die Zuführeinrichtung 95, die Ringkammer 107, die Querstrombohrung 106, die Ringkammer 105, die Spülbohrungen 108, der Ankerraum 72, die Über- strδmbohrungen 70, die Bodenkammer 69, die Überströmbohrung 71, der Ringspalt 68 und der Anschlußstutzen 50 einen Strömungsweg

I für ein Fluid aus, den das Fluid kontinuierlich durchströmen kann. Das kontinuierliche Durchströmen des Strömungsweges I dient hauptsächlich der Schmierung der bewegten Antriebsteile und der Wärmeabfuhr aus der Antriebseinheit 5 der Pumpvorrichtung 1.

Die Zuführeinrichtung 95, das Rückschlagventil 96, die Flutbohrung 102, der Druckvorraum 4a, die Rippenzwischenräume der Rippen 65, der Durchgangsraum 66, die Bodenkammer 69, die Überströmbohrungen 71, der Ringspalt 68 und der Anschlußstutzen 50 bilden einen Strömungsweg II aus, der geöffnet ist, solange die Kugel 11 von der Anfasung 73 beabstandet ist. Der Strömungsweg

II ermöglicht im Betrieb eine diskontinuierliche Durchströmung des Druckvorraumes 4a, was Kavitationserscheinungen im Druckvorraum 4a wirksam verhindert.

Die Abpumpeinrichtung 5 besteht im wesentlichen aus einem ringförmigen Membranhalter 112, einem zylindrischen Pumpengehäuse 25, in das antriebsseitig ein Standdruckventil 122 und abpumpseitig die Nutzfluidabspritzeinrichtung 29 sowie radial im Außenbereich eine Nutzfluidzulaufeinrichtung 24 eingesetzt sind. Zur Befestigung der Abpumpeinrichtung 5 am Ventilträger 94 dient eine mit dem Außengewinde 20 verschraubte Überwurfmutter 120.

Der ringförmige Membranhalter 112 ist der Membran 17 axial abpumpseitig vorgeordnet und hat eine antriebsseitige Stirnfläche 113, die die Membran 17 gegen die Ringstufe 100 klemmend fixiert. Der Membranhalter 112 begrenzt radial einen zylindrischen Innenraum 114, welcher antriebsseitig von der Membran 17 abgedichtet ist .

Axial abpumpseitig folgt auf den Membranhalter 112 das zylindrische Pumpengehäuse 25, das antriebsseitig an seiner Mantelfläche einen Ringsteg 115 aufweist, dessen antriebsseitige Stirnfläche 117 an dem Membranhalter 112 anliegt. Das Pumpengehäuse 25 weist eine zentrale in Längsachsrichtung verlaufende, sich von der Antriebsseite her zunächst einstufig verengende, die Ringstufe 118 ausbildende Druckkammerbohrung 26 auf, welche sich zur Abpumpseite hin mehrfach erweitert. Die Druckkammerbohrung 26 und der Hohlraum 114 bilden zusammen den Druckxaum 39 der Abpumpeinrichtung 5. An der antriebsseitigen Stirnfläche des Pumpengehäuses

25 befindet sich im Hohlraum 114 das federbelastete, der Druck- kammerbohrung 26 vorgeordnete Standdruckventil 122, welches im Bereich der Druckkammerbohrung 26 ein gegenüber dem Hohlraum 114 erhöhtes Druckniveau aufrechterhält.

Radial zwischen dem Standdruckventil 122 und dem Membranhalter 112 ist in das Pumpengehäuse 25 längsachsparallel eine Zulauf- bohrung 123 eingebracht, die den Hohlraum 114 hydraulisch mit dem radial im Pumpengehäuse 25 sitzenden, ein Rückschlagventil aufweisenden Nutzfluidzulaufeinrichtung 124 verbindet.

Abpumpseitig ist in der mehrfach erweiterten Durchgangsbohrung

₂6 die Nutzfluidabspritzeinrichtung 29 angeordnet.

Die obige Anordnung ergibt, daß die Nutzfluidzulaufeinrichtung 124, die Zulaufbohrung 123, der durch die Membran antriebsseitig abgedichtete Innenraum 114, das Standdruckventil 122, die Durchgangsbohrung 26 und die Abspritzeinrichtung 29 einen Strόmungsweg III für ein Nutzfluid ausbilden.

Die axiale Fixierung des Membranlialters 112 und des Pumpengehäuses 25 erfolgt über die den Ringsteg 115 umgreifende und mit dem Außengewinde 20 verschraubte Überwurfmutter 120. Durch diese Ver- schraubung ist zudem die Kleiπmung der Membran 17 und daraus resultierend die hydraulisch dichte Trennung des Druckvorraumes 4a vom Druckraum 39 gewährleistet.

In Fig. 4 ist schematisch ein Anwendungsfall für eine Pumpvorrichtung gemäß Fig. 1 dargestellt. Die Pumpvorrichtung 1 ist über eine am Anschlußstutzen 50 angebrachte Ausgleichsleitung 160 an den Ausgleichsbehälter 52 angeschlossen, der mit einem Arbeitsfluid 161 gefüllt ist. Die Energieversorgung der Pumpvorrichtung 1, insbesondere der Antriebseinheit 6 wird von einem Steuergerät 162 über elektrische Zuleitungen 163 sichergestellt. Das zu pumpende Nutzfluid 164 befindet sich in einem Vorratstank 165 der über eine Zuleitung 166 mit der Zuführeinrichtung 28 verbunden ist. Zerstäubtes und unter Druck stehendes Arbeitsfluid ^'.^.64- ver- läßt die Pumpvorrichtung 1 über die Nutzfluidabspritzeinrichtung 29 und steht einem Verbraucher 167 insbesondere einer Brennstoffzelle zur Verfügung. Im Bedarfsfalle kann zwischen der Abpumpeinrichtung 5 und dem Verbraucher 167 auch eine hydraulische Verbindungsleitung vorgesehen werden.

In Fig. 5 ist schematisch ein Anwendungsfall für eine Pumpvorrichtung gemäß Fig. 3 dargestellt. Abpumpseitig ist die Anordnung aus dem das Nutzfluid 164 aufnehmenden Vorratstank 165, der mit der Zuführeinrichtung 124 verbundenen Zuleitung 166 und der mit dem Verbraucher 167 verbundenen Abpumpeinrichtung 5 mit der entsprechenden Anordnung nach Fig. 4 identisch. Ebenso wird die Antriebseinheit 6 wie im Anwendungsfall nach Fig. 4 über ein Steuergerät 162 und elektrische Zuleitungen 163 mit elektrischer Antriebsenergie versorgt . Zur Gewährleistung der kontinuierlichen Durchspülung des Ankerraumes 72 (vgl. Fig. 3) und der diskontinuierlichen Durchspülung des Druckvorraumes 4a (vgl. Fig. 3) ist die Antriebseinheit 6 der Pumpvorrichtung 1 über eine Zulaufleitung 168 und eine Rücklaufleitung 169 mit einem Vorratsbehälter 170 verbunden, in dem sich das Arbeitsfluid 161 befindet. In der Zulaufleitung 168 ist dabei eine vorzugsweise elektrisch angetriebene Umwälzpumpe 171 installiert, die einen zur Durchströmung der Strömungswege I, II (vgl. Fig. 3) ausreichenden Druck und Volumenstrom in der Zulaufleitung 168 erzeugt. Bei hohen Pumpleistungen der Pumpvorrichtung 1 ist es zudem vorteilhaft, das Arbeitsfluid 161 zu kühlen. Dafür ist beispielsweise in der Rücklaufleitung 169 eine Fluidkühleinrich- tung, z.B. ein Wärmetauscher 172 vorgesehen.

Im folgenden wird das Pumpverfahren anhand der Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 erläutert:

In der weiteren Beschreibung wird die Summe aus Druckvorraum 4a, Durchgangsraum 66, Ankerraum 72, Überströmbohrungen 70, 71, Bodenkammer 69, Ringspalt 68 und der zentralen Bohrung 51 des Anschlußstutzens 50 als Flutraum bezeichnet.

Ist der Stromfluß durch die Spule 86 unterbrochen, so befindet sich die Pumpvorrichtung 1 in der Ausgangslage, in der das An- kerelement 80 durch die Druckfeder 82 in die antriebsseitige Endstellung gebracht wird, so daß die bodenseitige Stirnfläche 77 des Ankers 74 am Ringkörper 83 anliegt.

Somit befindet sich auch das Ankertragrohr 61 in seiner Ausgangsstellung und ist dabei mit seinem abpumpseitigen Ende im axialen Abstand s_v von der Kugel 11 entfernt angeordnet.

Die Kugel 11 wird durch die Druckfeder 9 in ihre Ausgangslage gebracht und liegt an den Rippen 65 an. Der Flutraum und der Druckvorraum 4a sind in Ausgangslage blasenfrei mit dem Arbeitsfluid 161 gefüllt und weisen über die geöffnete Kugelventileinrichtung 12 eine hydraulische Verbindung auf. Abpumpseitig ist in Ausgangslage der Druckraum 39 ebenfalls blasenfrei mit dem Nutzfluid 164 gefüllt, wobei das Einwegventil der Zuführeinrichtung 28 geschlossen ist. Weiterhin ist das Schwellendruckventil der Nutzfluidabspritzeinrichtung 29 geschlossen und dichtet den Druckraum in Abpumprichtung ab.

Wird nun die Spule 86 mit Strom beaufschlagt, so erfährt das Ankerelement 80 eine magnetische Kraft, die das Ankerelement 80 gegen den geringen Druck der Druckfeder 82 nahezu widerstandsfrei über die Strecke s_v hinweg beschleunigt. Dabei nimmt das Ankerelement 80 kinetische Energie auf und speichert sie. Die Flüssigkeitsvolumina des Arbeitsfluides 161, die sich während der Beschleunigungsphase vor dem Anker 74 bzw. zwischen Ankertragrohr 61 und der Kugel 11 befinden und durch das Ankerelement 80 verdrängt werden, können über die Nuten 78 und den Durchgangsraum 66 strömen und bauen somit keinen Druckwiderstand für das Ankerelement 80 auf. Während der Beschleunigungsphase über die Strecke s_v hinweg findet so ein permanenter Druck und Volumenausgleich zwischen dem förderseitigen und antriebsseitigen Bereich des Flutraumes statt. Somit wird dem Ausgleichsbehälter 52 weder Arbeitsfluid 161 zugeführt noch welches entnommen.

Trifft nun das Ankerelement 80 mit der Anfasung 73 auf die Kugel 11, so wird die kinetische Energie des Ankerelementes 80 schlagartig auf die Kugel 11 übertragen. Zeitgleich dichtet diese über die Anfasung 73 die Überströmstrecke durch den Durchgangsraum 66 ab. Damit wird im Druckvorraum 4a eine Druckwelle induziert, die sich mit einer für das Arbeitsfluid 161 charakteristischen Ausbreitungsgeschwindigkeit im Druckvorraum 4a ausbreitet und auf die Membran 17 trifft. Die auf der Membran 17 auftreffende Druckwelle wird in Abhängigkeit der Materialeigenschaften der Membran 17 auf den Druckraum 39 und damit das Nutzfluid 164 übertragen. Wird der charakteristische Öffnungsdruck des Schwellendruckventi- les im Druckraum 39 überschritten, so öffnet das Schwellendruckventil und es kommt zum Abspritzen des Nutzfluids 164.

Die Stromzufuhr wird ggfs . auch noch nach der Druckstoßerzeugung aufrechterhalten, so daß das Ankerelement 80 weiterbewegt wird, bis die gewünschte Nutzfluidmenge abgespritzt ist. Wird die Stromzufuhr der Spule 86 unterbrochen, drückt die Druckfeder 82 das Ankerelement 80 wieder in die Ausgangsstellung zurück. Gleichzeitig wird die Kugel 11 über die Spiralfeder 9 in ihre Ausgangslage bewegt . Weiterhin wird während des Rückhubes durch die Inkompressibilität des Arbeitsfluides 161 die Bewegung der Kugel 11 saugend auf die Membran 17 übertragen, wodurch ein Unterdruck im Druckraum 39 erzeugt wird, der bei Unterschreiten des charakteristischen Öffnungsdruckes des Einwegventiles in der Zuführeinrichtung 28 dieses öffnet und so ein Nachfließen des Nutz- fluides 164 in den Druckraum 39 ermöglicht.

Während des Zeitraumes der gemeinsamen Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Ankerelementes 80 und der Kugel 11 ist ein Druckausgleich im Flutraum notwendig. Während dieses Zeitabschnittes wird dem Ausgleichsbehälter 52 zuerst Arbeitsfluid 161 entnommen (Arbeitshub) und während des Rückhubes wieder zugeführt, so daß sich im Anschlußstutzen 50 während des Betriebes der Pumpvorrichtung 1 eine oszillierende Flüssigkeitssäule ausbildet.

Mit dem erfindungsgemäßen Pumpverfahren ist es somit möglich, ein Nutzfluid 164 zu pumpen, daß zu keinem Zeitpunkt des Betriebes mit Teilen der Antriebseinheit 6 in Berührung kommt . Damit ist das erfindungsgemäße Pumpverfahren auch für das dosierende Pumpen von stark korrosiven Nutzfluiden, insbesondere von Reinstwasser, geeignet. Hierfür müssen nur wenige Teile (Fördergehäuse 25, Membran 17, Zuführeinrichtung 28 und Nutzfluidabspritzeinrichtung 29) materialmäßig an die Anforderungen korrosiver Nutzfluide angepaßt werden. Je nach Wahl des Arbeitsfluides 161 und des Ma- teriales für die Membran 27 sind die Druckübertragungsparameter (Ausbreitungsgeschwindigkeit des Druckstoßes im Druckvorraum, Dämpfung des Druckstoßes durch die Membran) zwischen Druckvorraum 4a und Druckraum 39 bedarfsgerecht einstellbar.

Ist das Nutzfluid 164 ein Fluid, das die Antriebsteile nicht angreift, so kann es auch als Arbeitsfluid 161 verwendet werden. Als Arbeitsfluid 161 werden vorzugsweise Flüssigkeiten verwendet, die die Antriebsteile nicht angreifen. Hierfür eignen sich insbesondere Kohlenwasserstoffverbindungen, die vorzugsweise auch schmierende Bestandteile für gleitende Teile des Antriebes enthalten. Weiterhin können Arbeits- und Nutzfluid Fluide unterschiedlicher Dichte sein. Beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung 1 ist es insbesondere zweckmäßig, das Arbeitsfluid 161 außerhalb der Pumpvorrichtung 1 zu kühlen und den Druckvorraum 4a mit gekühltem Arbeitsfluid 161 diskontinuierlich zu durchspülen, um Kavitationserscheinungen zu vermeiden. Bei hohen Belastungen ist es vorteilhaft, den Ankerraum 72 kontinuierlich mit gekühltem Arbeitsfluid 161 zu durchspülen, um eine aureichende Abfuhr von Abwärme sicherzustellen.

Als Membranwerkstoff wird vorzugsweise ein Kunststoff oder ein metallischer Werkstoff verwendet. Dabei kann sowohl ein inkom- pressibler wie auch ein kompressibler Werkstoff (z. B. ein Verbundwerkstoff) verwendet werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zum dosierenden, pulsartigen Pumpen fluider Medien unter hohem Druck, wobei ein aus der gespeicherten kinetischen Energie eines elektromagnetisch angetriebenen Ankerelements (80) einer Hubkolbenpumpe resultierender Druckstoß über einen Sperrkörper (17) auf ein in einem mit einer Abspritzeinrichtung (29) in Verbindung stehenden Druckraum (39) eingeschlossenes Nutzfluid (164) übertragen wird, so daß eine vorbestimmte Menge des Nutzfluides (164) aus einer Abspritzeinheit befördert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i ch n e t, daß die gespeicherte kinetische Energie des Ankerelements (80) schlagartig zunächst auf ein in einem dem Druckraum (39) vorgeordneten Druckvorraum (4a) eingeschlossenes Arbeitsfluid (161) einen Druckstoß induzierend übertragen wird, der sich im Arbeitsfluid (161) ausbreitend auf den Sperrkörper und vom Sperrkörper (17) auf das Nutzfluid (161) übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß nach dem Abspritzen der vorbestimmten Nutzfluidmenge Nutzfluid (164) in den Druckraum (39) nachgesaugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Arbeitsfluid (161) gekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zum Kühlen zumindest der Druckvorraum (4a) mit niedrig temperiertem Arbeitsfluid (161) durchspült wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Arbeitsfluid (161) während bestimmter Pumpphasen in ein mit der Hubkolbenpumpe kommunizierendes Arbeitsfluid (161) enthaltendes Ausgleichsgefäß (170) verdrängt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest für die mit dem Nutzfluid (161) in Kontakt kommenden Innenraumflachen des Druckraums (39) nutzfluidre- sistente Materialien verwendet werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Arbeitsfluid (161) eine Flüssigkeit verwendet wird, die üblicherweise verwendete Materialien für die Gestaltung des Innenraums von Hubkolbenpumpen nicht angreift.

8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Arbeitsfluid (161) KohlenwasserstoffVerbindungen verwendet werden, die vorzugsweise auch schmierende Bestandteile für gleitende Teile der Pumpvorrichtung (1) enthalten.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Nutzfluid (164) und als Arbeitsfluid (161) identische Flüssigkeiten verwendet werden.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Nutzfluid (164) und als Arbeitsfluid (161) unterschiedliche Flüssigkeiten verwendet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Flüssigkeiten verwendet werden, die sich in ihrer Dichte unterscheiden.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Sperrkörper (17) eine Membran (17) verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Membran (17) aus Kunststoff verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Membran (17) aus einem metallischen Werkstoff verwendet wird.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Membran (17) aus einem inkompressiblen Werkstoff verwendet wird.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Membran (17) aus einem kompressiblen Werkstoff verwendet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Druckvorraum (4a) zur Vermeidung von Kavitations- erscheinungen mit Arbeitsfluid (161) diskontinuierlich durchspült wird.

18. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Flutraum zum Zwecke der Schmierung, Kühlung und Entlüftung kontinuierlich mit Arbeitsfluid (161) durchspült wird.

19. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Sperrkörper (17) den Druckraum (39) und den Druckvorraum (4a) fluiddicht voneinander trennt.

20. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß beim Überschreiten eines charakteristischen Schwellendruckes im Druckraum (39) ein in der Nutzfluidabspritzeinrichtung (29) integriertes Schwellendruckventil öffnet und so das Nutzfluid (164) abgespritzt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 1 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Ankerlement (80) über eine Strecke s_v hinweg nahezu widerstandslos beschleunigt wird.

22. Pumpvorrichtung, die nach dem Festkörper-Energiespeicher- Prinzip arbeitet und als elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenmpume mit zumindest einem Ankerelement (80) ausgebildet ist, das derart angeordnet ist, daß es während einer nahezu widerstandsfreien Beschleunigungsphase kinetische Energie aufnimmt und speichert, die Pumpvorrichtung (1) weiterhin eine Abpumpeinrichtung (5) aufweist, die einen Druckraum (39) ausbildet, der mit einem zu pumpenden Nutzfluid (164) gefüllt ist und dem eine Zuführeinrichtung (28) eine Nutzfluidabspritzeinrichtung (29) und ein Sperrkörper (17) zugeordnet sind, wobei der Sperrkörper (17) den Druckraum (39) einseitig abdeckt und mit der durch eine Stoßbewegung in einen Druckstoß umgewandelten kinetischen Energie des Ankerelements (80) beaufschlagt wird und diese den Druckstoß an das Nutzfluid (164) abgibt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Sperrkörper (17) ein vom Sperrkörper (17) abgedeckter mit einem Arbeitsfluid (161) gefüllter Druckvorraumzylinder (2) vorgeordnet ist und das Ankerelement (80) derart eingerichtet ist, daß es die gespeicherte kinetische Energie stoßartig auf das Arbeitsfluid (164) überträgt.

23. Pumpvorrichtung nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t, daß der Sperrkörper (17) als Membrane (17) ausgebildet und der Druckraum (39) durch die Membrane (17) fluiddicht vom Druckvorraum (4a) abgeteilt ist.

24. Pumpvorrichtung nach Anspruch 22 und/oder 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Nutzfluid (164) und das Arbeitsfluid (161) unterschiedliche Flüssigkeiten sind.

25. Pumpvorrichtung nach Anspruch 22 und/oder 23 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Nutzfluid (164) und das Arbeitsfluid (161) identische Flüssigkeiten sind.

26. Pumpvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest die Innenraumflachen der Abpumpeinrichtung (5) aus Materialien, insbesondere Edelstahl, Email oder Kunststoff bestehen, die gegen das Nutzfluid (164) resi- stent sind.

27. Pumpvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Arbeitsfluid (161) eine Kohlenwasserstoffverbindung oder ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffverbindungen ist und vorzugsweise auch schmierend für gleitende Teile einer Antriebseinheit (6) wirkt.

28. Pumpvorrichtung nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Druckvorraumzylinder (2) axial förderseitig die Abpumpeinrichtung (5) vorgeordnet und antriebsseitig die elektromagnetische Antriebseinheit (6) nachgeordnet ist.

29. Pumpvorrichtung nach Anspruch 28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Druckvorraumzylinder (2) eine um seine zentrale Achse (3) angeordnete, gestufte Durchgangsbohrung (4) aufweist, die im wesentlichen einen Druckvorraum (4a) bildet.

30. Pumpvorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Durchgangsbohrung (4) im abpumpseitigen bzw. för- derseitigen Endbereich zweifach verengt ausgeführt ist, wobei eine erste Ringstufe (7) und eine zweite Ringstufe

(8) gebildet werden, auf der sich eine Druckfeder (9) abstützt, die sich bis in den antriebsseitigen Bereich der Durchgangsbohrung (4) erstreckt und dort eine die antriebsseitige Mündung (10) der Durchgangsbohrung (4) ausfüllende Kugel (11) , welche Bestandteil einer Kugelventileinrichtung

(12) ist, belastet.

31. Pumpvorrichtung nach Anspruch 28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine antriebsseitige Stirnfläche (13) des Druckvorraumzylinders (2) ebenflächig ist und eine abpumpseitige Stirnfläche (14) des Druckvorraumzylinders (2) in Richtung der Antriebsseite vertieft, insbesondere im Querschnitt konkav bogenförmig ausgekehlt ausgebildet ist und peripher eine ringförmige Anlagefläche (15) aufweist, wobei durch die Auskehlung ein Hohlraum (16) gebildet wird, der mit dem als Membran (17) ausgebildeten Sperrkörper abgedeckt ist, wel- eher an der Anlagefläche (15) anliegt.

32. Pumpvorrichtung nach Anspruch 31, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Anlagefläche (15) für die Membran (17) an einem Ringsteg (18) angebracht ist, der membranseitig am Druckvorraumzylinder (2) angeordnet ist.

33. Pumpvorrichtung nach Anspruch 28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Druckvorraumzylinder (2) mit seinem antriebsseitigen Bereich formschlüssig in einen ein Außengewinde (20) aufweisenden Verbindungszylinder (19) gegen ein Anschlagelement stoßend eingepaßt ist und von der Abpumpseite bzw. Förderseite her von einem ein entsprechendes Innengewinde (21) aufweisenden Zylinderbereich (22) der Abpumpeinrichtung (5) verschraubt übergriffen wird.

34. Pumpvorrichtung nach Anspruch 33, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Zylinderbereich (22) eine der Anlagefläche (15) gegenüberliegende Ringstufe (24) vorgesehen und die Membran (17) von der Anlagefläche (15) und der Ringstufe (24) eingeklemmt wird.

35. Pumpvorrichtung nach Anspruch 28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen der Kugel (11) der Kugelventileinrichtung (12) und der Membran (17) ein im wesentlichen aus der Durchgangsbohrung (4) und dem durch die Auskehlung gebildeten Hohlraum (16) bestehender Druckvorraum (4a) ausgebildet ist .

36. Pumpvorrichtung nach Anspruch 28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Druckvorraumzylinder (2) als Ventilträger (94) aus- gebildet ist, der eine nippeiförmige Zuführeinrichtung (95) mit einem Rückschlagventil (96) aufweist.

37. Pumpvorrichtung nach Anspruch 36, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Druckvorraum (4a) über eine Flutbohrung (102) und das Rückschlagventil (96) mit der Zuführeinrichtung (95) in Verbindung steht .

38. Pumpvorrichtung nach Anspruch 37, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Druckvorraum (4a) diskontinuierlich mit dem Arbeitsfluid (161) durchspülbar ist.

39. Pumpvorrichtung nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abpumpeinrichtung (5) ein Fördergehäuse (25) aufweist, an dessen freiem Ende die Nutzfluidabspritzeinrichtung (29) und radial eine Zuführeinrichtung (28) angeordnet ist, die über eine Druckkammerbohrung (26) und eine Zulauf- bohrung (27) miteinander verbunden sind.

40. Pumpvorrichtung nach Anspruch 39, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zuführeinrichtung (28) ein Einwegventil enthält, daß ein Zufließen des Nutzfluides (164) in den Druckraum (39) ermöglicht und ein Abfließen des Nutzfluids (164) aus dem Druckraum (39) unterbindet.

41. Pumpvorrichtung nach Anspruch 39, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Bereich der Druckkammerbohrung (26) der Nutzfluidabspritzeinrichtung (29) hydraulisch direkt vorgeordnet ein Standdruckventil (122) angeordnet ist.

42. Pumpvorrichtung nach Anspruch 39, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Nu t z f lui dabspr i t z e inr i cht ung (29) ein Schwellendruckventil aufweist, so daß bei Überschreiten des charakteristischen Schwellendrucks im Druckraum (39) ein Abspritzen des Nutzfluids (164) erfolgt.

43. Pumpvorrichtung nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Druckvorraumzylinder (2) ein Pumpengehäuse (44) zur Aufnahme aller wesentlichen Teile der Antriebseinheit (6) axial vorgeordnet ist, welches im wesentlichen topfförmig ausgebildet ist, wobei der dem Druckvorraumzylinder (2) abgewandte Bodenbereich radial eingeschnürt ausgeführt ist .

44. Pumpvorrichtung nach Anspruch 43, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Pumpengehäuse (44) radial von außen nach innen ein hohlzylinderförmiges Spulenmodul (85) mit mindestens einer Spule (86), ein Ankerzylinder (53) und eine Ankerelement (80) mit einem Ankertragrohr (61) und einem Anker (74) angeordnet sind.

45. Pumpvorrichtung nach Anspruch 44, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in den Ankerzylinder (53) axial bodenseitig ein Führungszylinder (58) eingepaßt ist, wodurch eine Bodenkammer (69) gebildet wird und axial förderseitig ein Führungszylinder (57) eingepaßt ist, wodurch ein Ankerraum (72) ausgebildet wird, in dem sich der Anker (74) befindet.

46. Pumpvorrichtung nach Anspruch 45, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Führungszylinder (57) und der Führungszylinder (58) jeweils eine zentrale Bohrung (59) und (60) aufweisen, die axial fluchtend angeordnet sind und in denen das Ankertragrohr (61) des Ankerelementes (80) axial verschieblich gelagert ist .

47. Pumpvorrichtung nach Anspruch 45, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ankerraum (72) , die axialen Überströmbohrungen

(70) , die Bodenkammer (69) , die radialen Überströmbohrungen

(71) und ein im Bodenbereich des Pumpengehäuses (44) radial angeordneter Anschlußstutzen (50) einen Flutraum bilden, der mit einem außerhalb der Pumpvorrichtung (1) angeordneten Ausgleichsbehälter (52) verbunden ist.

48. Pumpvorrichtung nach Anspruch 47, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Flutraum kontinuierlich mit Arbeitsfluid (161) durchströmbar is .

49. Pumpvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 43 bis 47, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem Führungszylinder (57) und dem Anker (74) eine Druckfeder (82) angeordnet ist, die das Ankerelement (80) in Richtung des FührungsZylinders (58) drückt.

50. Pumpvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 49, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mit dieser einer Brennstoffzelle ein für deren Betrieb notwendiges Nutzfluid (164) zuführbar ist.

51. Pumpvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 - 50, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mit dieser Vorrichtung kleine Fluidmengen bei hohem

Druck dosiert förderbar sind.