本發(fā)明從根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求前序部分所述的活塞泵出發(fā)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今已知的例如在gb2484855a中所描述的電磁活塞泵按下述原理工作:給電磁線圈通電并且在此產(chǎn)生磁場(chǎng)。在活塞泵的金屬的并且可磁化的部件中形成磁回路。例如，活塞泵的活塞、缸、殼體、銜鐵板和止擋件都屬于該磁回路的部件。

磁場(chǎng)朝銜鐵板的止擋件的方向吸引布置在缸中的活塞，該活塞也稱為電磁銜鐵。在該過(guò)程期間，流體經(jīng)由進(jìn)入閥被吸入到壓縮室中，該壓縮室在缸中布置在缸底的進(jìn)入閥與活塞之間。如果關(guān)斷磁場(chǎng)，則布置在活塞和止擋件之間的彈簧將活塞(電磁銜鐵)朝缸底方向移動(dòng)并且在此一方面壓縮流體而另一方面將流體經(jīng)由排出閥推送出壓縮室。

所存在的訴求是，提高活塞泵的效率和其功能可靠性以及改善活塞泵的動(dòng)態(tài)性和穩(wěn)健性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于以下認(rèn)知：在關(guān)斷磁場(chǎng)之后存在活塞(電磁銜鐵)所謂的磁性粘附在止擋件上的可能性。該磁性粘附由磁回路和其部件例如活塞、缸、殼體、銜鐵板以及止擋件在磁場(chǎng)關(guān)斷之后的剩磁化產(chǎn)生。彈簧的復(fù)位力因而在某些情況下會(huì)不足以克服該磁性粘附并且不足以使活塞從止擋件松脫。

而根據(jù)本發(fā)明的具有獨(dú)立權(quán)利要求的區(qū)別特征的活塞泵具有的效果是，使磁性粘附最小化或者消除該磁性粘附。由此提高活塞泵的功能可靠性并改善活塞泵的動(dòng)態(tài)性。

為此設(shè)置，在活塞位于止擋件側(cè)的轉(zhuǎn)向點(diǎn)時(shí)，尤其是在活塞止擋在所述止擋件上時(shí)，磁回路具有至少一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域包含非磁性的材料。表述“位于止擋件側(cè)的轉(zhuǎn)向點(diǎn)時(shí)”指的是，當(dāng)活塞在其止擋件側(cè)的轉(zhuǎn)向點(diǎn)處時(shí)，在該時(shí)間點(diǎn)觀察磁回路和其部件。

在本發(fā)明的意義上，活塞泵的通過(guò)其使具有最大磁通密度的磁場(chǎng)渦旋擴(kuò)展的部件尤其屬于磁回路。即，尤其對(duì)位于活塞泵之外的磁性雜散場(chǎng)中的部件、區(qū)域或類似的不予考慮。

所述包含非磁性材料的區(qū)域尤其具有與磁回路中的其他部件例如活塞、缸、殼體、銜鐵板以及止擋件相比較高的磁阻(磁性阻抗)rm(dinen80000-6)。由此提高磁回路的總磁阻，使得磁回路的剩磁化盡可能快地消散并且不出現(xiàn)活塞磁性粘附在止擋件上的情況。所述區(qū)域尤其自身不具有剩磁化或僅具有可忽略的剩磁化。

磁回路中的部件i的磁阻rm以下述方式計(jì)算:

rm,i＝li/(μ0μrai),

其中，磁回路中的部件i的長(zhǎng)度是l、橫截面面積是a、材料的真空導(dǎo)磁率是μ0而相對(duì)導(dǎo)磁率是μr。磁回路的總磁阻可類似于電路中的電阻的基爾霍夫定律(knoten-undmaschenregeln)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

除了電磁活塞泵的金屬部件之外，各個(gè)部件之間的間隙也會(huì)增大總磁阻。所述間隙可被填充以不同的材料，例如氣體如空氣或液體。例如在活塞和銜鐵板的止擋件之間存在具有變化的長(zhǎng)度的氣縫。氣縫長(zhǎng)度視泵送周期的階段而改變。在關(guān)斷磁場(chǎng)之后，活塞彈簧將活塞從止擋件朝相反的方向移動(dòng)，并且氣縫和其磁阻增大。在接入磁場(chǎng)時(shí)，活塞向銜鐵板運(yùn)動(dòng)并且氣縫變小。當(dāng)活塞完全被吸住，即活塞止擋在銜鐵板的止擋件上時(shí)，氣縫和其磁阻最小。典型地，在泵送周期的該階段中，氣縫對(duì)于磁回路的總磁阻的貢獻(xiàn)小得可以忽略。氣縫的磁阻在此可能過(guò)于小，使得不足以防止活塞磁性粘附在銜鐵板上。

因此，根據(jù)本發(fā)明，在活塞泵的磁回路中設(shè)置包含非磁性材料的并且尤其具有較高磁阻的區(qū)域，該區(qū)域?qū)⒖偞抛杼岣咭粋€(gè)最小值?；钊玫拇呕芈返目偞抛璧南逻吔缗c活塞泵的尺寸有關(guān)。磁回路的總磁阻與構(gòu)成位于磁回路中的部件的材料的總體積和剩磁化特性有關(guān)。所用的材料的總體積和剩磁化越大，則磁回路的最小總磁阻必須越大。

與活塞和止擋件之間的氣縫不同，根據(jù)本發(fā)明的所述區(qū)域尤其在一個(gè)泵送周期內(nèi)和/或在多個(gè)泵送周期期間具有恒定的磁阻。根據(jù)本發(fā)明的所述區(qū)域尤其并非活塞和銜鐵板的止擋件之間的可變氣縫或磁回路的其他部件之間的氣縫。

根據(jù)本發(fā)明的活塞泵的有利的擴(kuò)展方案設(shè)置，所述區(qū)域不僅包含非磁性材料，而且所述材料也是不可磁化的材料或者是僅可微弱磁化的材料。在一種優(yōu)選擴(kuò)展方案中，所述區(qū)域由所述材料構(gòu)成。所述材料例如可具有不大于1.1的相對(duì)導(dǎo)磁率μr。尤其地，所述材料的μr小于1。

證明為有利的是，所述區(qū)域包含一種材料，該材料具有固態(tài)聚集態(tài)。例如，所述區(qū)域可通過(guò)薄膜構(gòu)成。優(yōu)選，所述薄膜是非磁性的和/或是不可磁化的。例如，由塑料如由聚乙烯(pe)、聚酰胺(pa)、聚甲醛(pom)或聚苯乙烯(ps)制成的薄膜。

替代地或附加地，所述區(qū)域也可為部件表面上的涂層。優(yōu)選，該涂層是非磁性的和/或是不可磁化的。例如，所述涂層可由鉻、鉻合金或氮化層構(gòu)成。

替代地或附加地，所述區(qū)域也可通過(guò)處理過(guò)的表面構(gòu)成。所述處理過(guò)的表面例如可被氮化(din17022-4)。

替代地或附加地，所述區(qū)域也可為分隔墊片。優(yōu)選，所述分隔墊片由非磁性的和/或不可磁化的材料構(gòu)成，例如由基于鈷鎳合金的或基于銅鈹合金的或基于鉻鎳合金的非磁性鋼，所述非磁性鋼例如是由sandvikmaterialstechnology公司提供的sandvik13rm19。

典型地，所述區(qū)域的厚度在小于5mm的范圍內(nèi)。優(yōu)選，該厚度處于從1μm至500μm的范圍內(nèi)，尤其處于從10μm至100μm的范圍內(nèi)。所述區(qū)域的厚度與活塞泵的尺寸、所述區(qū)域的所選的材料和/或所選的實(shí)施方式(分隔墊片，薄膜，涂層，處理過(guò)的表面)有關(guān)。

原則上，所述區(qū)域可布置在磁回路內(nèi)的任意部位上。但所述區(qū)域優(yōu)選布置在活塞的面向止擋件的側(cè)面上，其也稱為活塞背面。這具有以下優(yōu)點(diǎn)，具有小的或者說(shuō)可忽略的剩磁化的所述區(qū)域防止活塞和銜鐵板的止擋件之間直接接觸并從而減小活塞和止擋件之間由于剩磁化引起的相互吸引。由此，使活塞和止擋件的磁性粘附的概率最小化。

附加地或替代地，所述區(qū)域可布置在所述止擋件的表面上。這具有如在上段中描述的優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)既在活塞背面上構(gòu)造一區(qū)域也在止擋件的表面上構(gòu)造一區(qū)域時(shí)，活塞背面上的和止擋件表面上的所述區(qū)域可由相同材料或由不同材料構(gòu)成。

附加于或替代于具有較高磁阻的區(qū)域，也可通過(guò)下述方式降低磁性粘附的概率：減少磁回路中的磁性的或者說(shuō)鐵磁性的材料的含量，尤其是含鐵的材料的含量。

這例如可通過(guò)一輪廓來(lái)實(shí)現(xiàn)，該輪廓構(gòu)造在活塞的面向銜鐵板的端面(活塞背面)上和/或構(gòu)造在銜鐵板的止擋件上。所述輪廓并不是指構(gòu)造在活塞內(nèi)的空腔以及位于活塞的面向銜鐵板的端面上的與該空腔連接的開(kāi)口，在所述空腔中例如布置有彈簧。

典型地，所述輪廓的深度t不小于活塞總長(zhǎng)度l的2％和/或不大于活塞總長(zhǎng)度l的10％，其中，活塞總長(zhǎng)度l是從活塞的面向銜鐵板的端面到與該端面相對(duì)置的端面的間距。

有利的是，所述輪廓通過(guò)至少一個(gè)，尤其是環(huán)形的或直的，槽構(gòu)成。在該情況下，活塞的面向銜鐵板的端面具有由不同材料構(gòu)成的兩個(gè)區(qū)域。例如存在由與構(gòu)成活塞的材料相同的材料構(gòu)成的第一區(qū)域。第二區(qū)域通過(guò)在活塞背面上或在止擋件上構(gòu)造槽來(lái)得到。該區(qū)域例如被空氣或燃料填充。

該槽可構(gòu)造成環(huán)形的或構(gòu)造成直的。直的槽從活塞背面的活塞邊緣延伸到中間。

在設(shè)置由多個(gè)槽構(gòu)成的輪廓的情況下，這些槽能布置成相互平行或相互成一角度β。兩個(gè)槽之間的角度β處于0°至180°的范圍內(nèi)，尤其處于22°至90°的范圍內(nèi)。

典型地，相互成角度地布置的多個(gè)槽相互成相等的或者相近的角度。有利的是，所述多個(gè)槽在相鄰的槽之間分別具有約360°/n的角度，其中，n表示槽的數(shù)量。

這些槽可具有為活塞直徑的5％至50％的寬度。構(gòu)造的槽越多，則各個(gè)槽越窄。例如，可選擇具有少量槽的輪廓，其中，槽很寬，即槽寬處于活塞直徑的40％至50％的范圍內(nèi)；或可選擇具有很多槽的輪廓，其中，各個(gè)槽較窄，即槽寬處于活塞直徑的5％至15％的范圍內(nèi)。存在于這些槽之間的由活塞材料構(gòu)成的區(qū)域則采用凸舌的形式。

替代地，所述輪廓也可通過(guò)至少一個(gè)，尤其環(huán)形的，臺(tái)階或通過(guò)至少一個(gè)，尤其沿著周邊構(gòu)造的，斜坡構(gòu)成。該斜坡可或者從活塞背面朝活塞外邊緣的方向構(gòu)造或者從活塞背面朝活塞背面中間的方向構(gòu)造。

除了減小磁回路中的磁性材料的含量之外，通過(guò)在活塞背面上或在止擋件上設(shè)置輪廓還得到以下技術(shù)效果，所述輪廓能以以下形式構(gòu)造，使得所述輪廓在泵的運(yùn)行中經(jīng)受限定的磨損。由于輪廓磨損，活塞的行程增大而活塞泵就此而言可輸送更多的流體。另一方面，在活塞和缸壁之間也出現(xiàn)磨損，使得活塞和缸壁之間的間隙在活塞泵的使用壽命中變大。這導(dǎo)致輸送量的減小。理想情況下以下述方式選擇所述輪廓與其限定的磨損，使得行程的增大剛好補(bǔ)償由于活塞和缸壁之間的變大的間隙而造成的輸送量損失并從而在活塞泵的使用壽命中將活塞泵的效率保持恒定。

附圖說(shuō)明

圖1示出用于根據(jù)本發(fā)明的活塞泵的示例，

圖2示出用于根據(jù)本發(fā)明的活塞泵的另一示例，

圖3示出用于根據(jù)本發(fā)明的活塞泵的又一示例，

圖4示出活塞的橫截面，

圖5示出活塞的背面。

具體實(shí)施方式

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的活塞泵1的示意圖。該活塞泵1具有殼體2、銜鐵板3和布置在該殼體2中的電磁線圈5或者說(shuō)電磁線圈組。在徑向上在電磁線圈5之內(nèi)布置有缸4?？蓜?dòng)的活塞6又在徑向上布置在缸4之內(nèi)。由電磁線圈5產(chǎn)生的磁場(chǎng)使活塞6朝銜鐵板3的方向運(yùn)動(dòng)。銜鐵板3在其面向活塞6的側(cè)面上具有止擋件9，在電磁線圈5通電(相當(dāng)于接入磁場(chǎng))時(shí)，活塞6止檔在該止檔上?；钊?的面向銜鐵板3的側(cè)面稱為活塞背面10。在磁場(chǎng)接入時(shí)，活塞背面10以一個(gè)面觸碰銜鐵板3的止擋件9，該面被稱為接觸面。

在活塞6和銜鐵板3之間布置有活塞彈簧7。在活塞彈簧7的面向銜鐵板3的一側(cè)，活塞彈簧通過(guò)彈簧保持件8固定?；钊麖椈?可部分地或完全地布置在活塞6內(nèi)?；钊趁?0由此具有開(kāi)口，活塞彈簧7布置在該開(kāi)口中?；钊麖椈?基于活塞運(yùn)動(dòng)而朝銜鐵板3壓緊。在關(guān)斷磁場(chǎng)之后，活塞彈簧7又將活塞6朝相反方向擠壓。

此外，在缸4中，尤其是在缸底中，布置有進(jìn)入閥11和排出閥12。缸4在一側(cè)通過(guò)銜鐵板3被限界而在另一側(cè)通過(guò)缸底被限界。進(jìn)入閥11和/或排出閥12可構(gòu)造為膜片閥。在活塞泵1的該實(shí)施例中，進(jìn)入閥11和排出閥12布置在缸4的同一側(cè)，從而入口和出口布置在該缸的同一側(cè)。入口和出口尤其可同軸地構(gòu)造，例如用于出口的管路布置在用于入口的管路之內(nèi)。在進(jìn)入閥11和排出閥12之間布置有閥體13。

未示出的是燃料管路，通過(guò)所述燃料管路，燃料基于負(fù)壓從油箱經(jīng)由進(jìn)入閥11被吸入到缸4內(nèi)的壓縮室中。缸中的或者說(shuō)壓縮室中的負(fù)壓通過(guò)活塞6朝銜鐵板3方向的運(yùn)動(dòng)而形成。燃料從活塞6經(jīng)由其他燃料管路和排出閥12被擠壓到噴射閥。

在該實(shí)施例中，止擋件9的表面具有一個(gè)區(qū)域15。該區(qū)域15的特征在于其由非磁性的和/或不可磁化的或者說(shuō)僅可微弱磁化的材料構(gòu)成。所述區(qū)域的材料例如具有小于1.1的、尤其是小于1的相對(duì)導(dǎo)磁率μr。優(yōu)選，所述區(qū)域與磁回路中的其他構(gòu)件例如活塞6、缸4、殼體2和/或銜鐵板3相比具有較高的磁阻。

所述區(qū)域15可作為薄膜或作為涂層例如作為鉻層被涂覆到止擋件9的表面上，或可為表面處理部、例如氮化，或可為分隔墊片。所述區(qū)域15的厚度與所用的材料和/或活塞泵1的尺寸有關(guān)。典型地，所述區(qū)域的厚度處于0.01mm至10mm的范圍內(nèi)。

圖2和圖3示出根據(jù)圖1的實(shí)施例的變型。相同的構(gòu)件的名稱相同并且以與在圖1中相同的附圖標(biāo)記來(lái)進(jìn)行標(biāo)記。

根據(jù)圖2的實(shí)施例與根據(jù)圖1的實(shí)施例的區(qū)別在于，所述區(qū)域15布置在活塞背面10上。所述區(qū)域由非磁性的和/或不可磁化的或者說(shuō)僅可微弱磁化的材料構(gòu)成并從而與磁回路中的其他構(gòu)件相比尤其具有較高的磁阻(磁性阻抗)。

根據(jù)圖3的實(shí)施例與前兩個(gè)實(shí)施例的區(qū)別在于，所述區(qū)域15布置在銜鐵板3和殼體2之間。所述區(qū)域15由非磁性的和/或不可磁化的或者說(shuō)僅可微弱磁化的材料構(gòu)成并從而與磁回路中的其他構(gòu)件相比尤其具有較高的磁阻。優(yōu)選，在該實(shí)施例中所述區(qū)域通過(guò)分隔墊片構(gòu)成。

在這些實(shí)施例中針對(duì)區(qū)域15提到的位置和/或?qū)嵤┓桨?分隔墊片，薄膜，涂層，處理過(guò)的表面)也可相互組合。在組合不同的實(shí)施例時(shí)，在不同的部位處的所述區(qū)域可由相同的材料或由不同的材料構(gòu)成。

附加地或替代地，所述活塞背面10可具有輪廓，使得活塞背面10和止擋件9之間的接觸面減小。這具有的優(yōu)點(diǎn)是：基于該較小的接觸面，磁阻增大并且磁回路中的鐵磁性材料的含量減小。這兩種效果抑制磁回路和其部件的剩磁化。除了防止活塞6磁性粘附在止擋件9上之外，也如上面解釋的那樣降低活塞6的磨損或者補(bǔ)償活塞泵的輸送量損失。

圖4示出活塞6的橫截面，其中，活塞背面除了開(kāi)口16之外還具有另一輪廓。在圖4a)中活塞背面10具有凸肩。在圖4b)中，活塞背面10被倒角。在這兩種情況下，與止擋件的接觸面同沒(méi)有輪廓的活塞背面10相比減小至少50％。

圖5示出具有另外兩種替代輪廓的活塞背面10。在圖5a)中，活塞背面10具有兩個(gè)槽17。這些槽相互垂直。在該示例中，活塞背面10的接觸面相當(dāng)于沒(méi)有輪廓的活塞背面的接觸面10的大約2/3。這些槽具有為活塞直徑的大約10％的寬度。

當(dāng)槽17的寬度增大時(shí)，余留的接觸面如在圖5b)中示出的那樣減小。在該示例中，活塞背面10的接觸面相當(dāng)于沒(méi)有輪廓的活塞背面10的接觸面的大約1/3。這些槽具有為活塞直徑的大約45％的寬度。

活塞背面10和其接觸面在活塞泵1的使用壽命期間被磨損，由此活塞6的行程增大，從而活塞泵1的行程增大。增大的行程相當(dāng)于提高輸送量。由此，在使用壽命期間補(bǔ)償活塞6和缸4之間出現(xiàn)的磨損和隨著而來(lái)的輸送量損失。

根據(jù)本發(fā)明的區(qū)域15在與輪廓化的活塞背面10組合的情況下優(yōu)選構(gòu)造在余留的接觸面上。