ДОЗИРУЮЩИЙ НАСОС, В ЧАСТНОСТИ ДОЗИРУЮЩИЙ НАСОС ДЛЯ ГОРЮЧЕГО МАТЕРИАЛА, ДЛЯ НАГРЕВАТЕЛЬНОГО ПРИБОРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
FEED PUMP, ESPECIALLY FUEL FEED PUMP FOR VEHICLE HEATER

Предложенное на рассмотрение изобретение относится к дозирующему насосу, в частности, дозирующему насосу для горючего материала, для нагревательного прибора транспортного средства, включающему в себя выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения в насосной камере для отведения и приёма текучей среды поршень насоса и приводное устройство для поршня насоса.
Из DE 10 2011 004 362 А1 известен дозирующий насос для подачи горючего материала к камере сгорания приводимого в действие посредством горючего материала нагревательного прибора транспортного средства. Выполненный с возможностью осуществления возвратно-поступательного движения в продольном направлении насосной камеры для приёма подаваемого горючего материала в насосной камере и для отведения помещённого в насосную камеру горючего материала из насосной камеры  поршень насоса прочно соединён с сердечником. Сердечник или поршень насоса окружён катушкой, которая при возбуждении генерирует магнитное поле. За счёт взаимодействия с магнитным полем на сердечник оказывается воздействие, которое в направлении отведения горючего материала из насосной камеры передаёт нагрузку на него и, тем самым, на поршень насоса. По окончании возбуждения катушки и, тем самым, по окончании генерирования магнитного поля поршень насоса совместно с сердечником посредством работающей как возвратный элемент возвратной пружины выводится в направлении из насосной камеры. При своём возвратно-поступательном движении поршень насоса перемещается между двумя упорами, которые присоединены к соответствующим эластичным элементам, чтобы в обоих конечных положениях возвратно-поступательного движения гасить удар поршня насоса.
Из DE 10 2013 221 744 A1 известен насос, посредством которого жидкий горючий материал может подаваться к камере сгорания нагревательного прибора транспортного средства. Этот насос включает в себя имеющий форму трубы корпус насоса из магнитного материала с эффектом памяти формы. При генерировании магнитного поля, за счёт взаимодействия с ним, корпус насоса из магнитного материала с эффектом памяти формы деформируется. Вследствие деформации окружённый имеющим форму трубы корпусом насоса объём изменяется. Это попеременно возникающее при возбуждении или по окончании возбуждения изменение объёма может быть использовано для подачи жидкого горючего материала в направлении камеры сгорания.
Задачей предложенного на рассмотрение изобретения является создание благоприятного в экономическом плане дозирующего насоса, при помощи которого можно добиться улучшенной дозировки подаваемой среды и предотвратить возникновение шумов от ударов при движении поршня насоса.
В соответствии с изобретением задача решается посредством дозирующего насоса, в частности, дозирующего насоса для горючего материала, для нагревательного прибора транспортного средства, включающего в себя выполненный с возможностью осуществления возвратно-поступательного движения в насосной камере для отведения и приёма текучей среды поршень насоса и приводное устройство для поршня насоса.
При этом далее предусмотрено, что приводное устройство включает в себя, по меньшей мере, один выполненный из магнитного материала с эффектом памяти формы элемент привода.
Предложенное на рассмотрение изобретение использует, с одной стороны эффект того, что за счёт взаимодействия с магнитным полем выполненный из магнитного материала с эффектом памяти формы корпус, а именно, элемент привода, изменяет свою форму. Это изменение формы в варианте осуществления в соответствии с изобретением может быть использовано для генерирования усилия, перемещающего поршень насоса. Так как, иным образом, чем при известном из DE 10 2013 221 744 А1 варианте осуществления, насосное действие достигается за счёт возвратно-поступательного движения поршня насоса в насоcной камере и элемент привода из магнитного материала с эффектом памяти формы используется лишь для генерирования приводного усилия для поршня насоса, нет необходимости обращать внимание на общее формообразование, к примеру, на вариант осуществления в виде полого корпуса, по меньшей мере, у одного элемента привода. Он может быть представлен в сравнительно простом варианте осуществления, что, с одной стороны, упрощает процесс его изготовления, а, с другой стороны, влечёт за собой существенное снижение расходов на изготовление. Так как за счёт взаимодействия с магнитным полем изменение формы выполненного из магнитного материала с эффектом памяти формы элемента привода может быть отрегулировано очень точно, а именно посредством задания силы напряжённости магнитного поля, то можно, соответственно, точно отрегулировать и габариты перемещаемого посредством, по меньшей мере, одного элемента привода поршня насоса. Таким образом, имеется возможность не только посредством частоты возвратно-поступательного движения воздействовать на объём подаваемой среды, но и посредством определённых параметров, то есть, амплитуды возвратно-поступательного движения. В частности, тем самым можно предотвратить возникновение ударных шумов в соответствующих мёртвых точках, так как, с одной стороны, посредством соответствующего изменения воздействующего, по меньшей мере, на один элемент привода магнитного поля движение поршня насоса при приближении к соответствующей мёртвой точке может быть замедлено. С другой стороны, непосредственный ударный контакт поршня насоса с ограничивающими его движение конструктивными элементами, при соответствующем реверсе, может быть практически полностью предотвращён.
Магнитный материал с эффектом памяти формы может содержать магнитный сплав с эффектом памяти формы. В плане достижения изменения формы и объёма в качестве особо предпочтительного выявило себя в данном случае использование сплава NiMnGa.
Для возможности достижения изменения формы, по меньшей мере, одного элемента привода и, тем самым, движения поршня насоса предлагается, чтобы приводное устройство включало в себя устройство для создания магнитного поля, предпочтительно с выполненной с возможностью электрического возбуждения катушкой, для генерирования воздействующего, по меньшей мере, на один элемент привода магнитного поля.
При этом, по меньшей мере, один элемент привода при генерированном магнитном поле нагружает поршень насоса в первом направлении нагружения, причём в предпочтительном варианте при нагружении в первом направлении нагружения, по меньшей мере, один элемент привода нагружает поршень насоса в направлении отведения текучей среды из насосной камеры.
За счёт взаимодействия элемента привода с магнитным полем может быть получено изменение формы и, тем самым, приводное усилие в одном направлении. Для перемещения поршня насоса в обратном направлении предлагается, чтобы приводное устройство включало в себя первый возвратный элемент для нагружения поршня насоса, в основном, в противоположном первому направлению нагружения втором направлении нагружения, причём в предпочтительном варианте при нагружении во втором направлении нагружения первый возвратный элемент нагружает поршень насоса в направлении приёма текучей среды в насосной камере.
Так как за счёт взаимодействия с магнитным полем, по меньшей мере, один элемент привода из магнитного материала с эффектом памяти формы может быть деформирован только в одном направлении, в соответствии с изобретением предлагается далее, чтобы, по меньшей мере, к одному элементу привода был присоединён второй возвратный элемент для возвращения, по меньшей мере, одного элемента привода в основное положение, принимаемое при не генерированном магнитном поле, то есть, в состоянии при отсутствии магнитного поля. Если при этом предусмотрено, что первый возвратный элемент размещает в себе второй возвратный элемент, то посредством одного и того же конструктивного элемента или одной и той же конструктивной группы можно добиться возвращения в исходное положение как поршня насоса, так и элемента привода. К примеру, такое возвращение в исходное положение может быть достигнуто посредством того, что первый возвратный элемент и/или второй возвратный элемент включает в себя возвратную пружину.
Чтобы иметь возможность направлять подаваемую среду или текучую среду, то есть, к примеру, горючий материал, в направлении насосной камеры, предлагается, чтобы, по меньшей мере, один элемент привода был расположен в корпусе элемента привода, в котором размещён впускной канал для текучей среды.
Поршень насоса выполнен с возможностью осуществления возвратно-поступательного движения в корпусе поршня насоса в направлении продольной оси насоса. Чтобы при этом облегчить введение в насосную камеру текучей среды, подаваемой по каналу для текучей среды, предлагается, чтобы корпус элемента привода и корпус поршня насоса включали в себя сквозное отверстие для соединяющего, по меньшей мере, один элемент привода с поршнем насоса для передачи приводного усилия передаточного элемента и/или для прохождения текучей среды.
Чтобы простым способом предусмотреть, с одной стороны, корпус для поршня насоса, а, с другой стороны, корпус, включающий в  себя насосную камеру, предлагается, чтобы на корпусе поршня насоса был предусмотрен включающий в себя насосную камеру корпус для насосной камеры. Корпус для насосной камеры может быть использован при этом также для того, чтобы поддерживать нагружающий поршень возвратный элемент.
Для введения подаваемой текучей среды в насосную камеру в соответствии с особо предпочтительным аспектом в поршне насоса может быть предусмотрен проходящий его насквозь канал для прохождения текучей среды.
Определённое направление потока для подаваемой посредством возвратно-поступательного движения поршня насоса текучей среды может быть получено посредством того, что в поршне насоса предусмотрен впускной обратный клапан и/или, что в корпусе для насосной камеры предусмотрен выпускной обратный клапан.
Предложенное на рассмотрение изобретение детально поясняется далее со ссылкой на приложенные чертежи, на которых представлено следующее:
фиг.1 – продольный разрез дозирующего насоса с позиционированным в первом конечном положении поршнем насоса;
фиг.2 – поперечное сечение представленного на фиг.1 дозирующего насоса, в разрезе по линии II-II на фиг.1,
фиг.3 – соответствующее фиг.1 изображение при позиционированном во втором конечном положении поршне насоса,
фиг.4 – поперечное сечение с дозирующим насосом по фиг.3, в разрезе по линии IV-IV на фиг.3,
фиг.5 – поперечное сечение поршня дозирующего насоса по фиг.3, в разрезе по  линии V-V на фиг.3.
Фиг.1 и 2 демонстрируют обозначенный в целом ссылочной позицией 10 дозирующий насос, который может быть использован, к примеру, для подачи жидкого горючего материала из топливного бака в направлении камеры сгорания приводимого в действие посредством горючего материала нагревательного прибора безрельсового транспортного средства. Дозирующий насос 10 включает в себя обозначенный в целом ссылочной позицией 12 и состоящий из нескольких частей корпус насоса. Во впускной концевой зоне 14 корпуса 12 насоса предусмотрен впускной штуцер 16, к которому может быть подсоединён ведущий, к примеру, к топливному баку соединительный шланг. В выпускной концевой зоне 18 предусмотрен выпускной штуцер 20, к которому может быть подсоединён ведущий, к примеру, к камере сгорания соединительный шланг.
Корпус 12 насоса включает в себя вытянутый в направлении продольной оси L насоса корпус 22 элемента привода, в котором размещены впускная концевая зона 14, а также выпускной штуцер 16. В корпусе 22 элемента привода предусмотрен полностью проходящий через него насквозь в направлении продольной оси L насоса впускной канал 24 для текучей среды. Этот впускной канал для текучей среды имеет в области впускной концевой зоны 14 ступенчатое расширение 26, на которое опирается вытянутый в направлении продольной оси L насоса элемент 28 привода из магнитного материала с эффектом памяти формы, к примеру, из сплава NiMnGa. Элемент 28 привода образует важную конструктивную деталь обозначенного в целом ссылочной позицией 30 приводного устройства. Как можно видеть на фиг.2, элемент 28 привода осуществлён, в основном, в виде пластины, так что с обеих его сторон имеется проходной объём впускного канала 24 для текучей среды, и подаваемая текучая среда, то есть, к примеру, горючий материал может проходить через корпус 22 элемента привода при обтекании элемента 28 привода.
В своей удалённой от впускной концевой зоны 14 концевой зоне 32 корпус 22 элемента привода прочно и герметично соединён с также вытянутым в направлении продольной оси L насоса корпусом 34 поршня насоса. В корпусе 34 поршня насоса обозначенный в целом ссылочной позицией 36 поршень насоса расположен таким образом, что предусмотрена возможность перемещения в направлении продольной оси L насоса. В близлежащей концевой зоне 32 корпуса 22 элемента привода или соединенной с ней концевой зоне 38 корпуса 34 поршня насоса предусмотрен опорный заплечик 40 для поршня 36 насоса. В опорном заплечике 40 или в концевой зоне 38 корпуса 34 поршня насоса предусмотрено сквозное отверстие 42, которое совместно с открытой в аксиальном направлении концевой зоной 32 корпуса 22 элемента привода, с одной стороны, обеспечивает поступление текучей среды из впускного канала 24 для текучей среды в корпус 34 поршня насоса, а, с другой стороны, обеспечивает прохождение соединяющего  элемент 28 привода с поршнем 36 насоса для передачи приводного усилия передаточного элемента 44.
Поршень 36 насоса выполнен с двумя вставленными друг в друга и прочно соединёнными друг с другом частями 46, 48 поршня. Часть 46 поршня имеет в своей обращённой к опорному заплечику 40 зоне выполненный в виде пластины концевой участок 50, который у прилегающего к опорному заплечику 40 поршня 36 насоса закрывает сквозное отверстие 42 от прохождения текучей среды. В соединённой с осуществлённый в виде пластины концевой зоной 50, к примеру, посредством трёх перемычек 52, 54, 56, центральной зоне 58 корпуса части 46 поршня предусмотрено, к примеру, коническое седло 60 клапана для обозначенного в целом ссылочной позицией 62 впускного обратного клапана. Он включает в себя выполненный, к примеру, в виде шара элемент 64 клапана, который посредством пружины 66 клапана предварительно прижат к седлу 60 клапана. При этом пружина 66 клапана опирается на вставленную в часть 46 поршня и прочно соединенную с ней часть 48 поршня.
Посредством своей обращённой от части 46 поршня концевой зоны 68 часть 48 поршня 36 насоса входит в зацепление в насосную камеру 72, образованную в корпусе 70 для насосной камеры. При движении поршня 36 насоса на фиг.1 вверх, то есть, в направлении выпускной концевой зоны 18 корпуса 12 насоса, загружаемый текучей средой объём насосной камеры 72 уменьшается. Ввиду повышающегося давления текучей среды в насосной камере 72 и в проходящем через поршень 36 насоса, в основном, в направлении продольной оси L насоса канале 74 для прохождения текучей среды, впускной обратный клапан 62 в направлении своего положения закрывания нагружается ещё сильнее, так что содержащаяся в насосной камере 72 текучая среда может выходить из насосной камеры 72 лишь через выпускной обратный клапан 76 и стекать через выпускной штуцер 20. Выпускной обратный клапан 76 включает в себя образованное в корпусе 70 для насосной камеры седло 78 клапана, а также прижатый посредством пружины 80 клапана к этому седлу 78 клапана, осуществлённый, к примеру, в форме шара, элемент 82 клапана. При этом пружина 80 клапана опирается на образующую выпускной штуцер 20 корпуса 12 насоса и герметично вставленную в корпус 70 для насосной камеры часть 84 штуцера.
Если поршень 36 насоса на изображении с фиг.1 перемещается вниз, то загружаемый текучей средой объём насосной камеры 72 увеличивается. При таком движении поршня 36 насоса, поддержанном преобладающим во впускном канале 24 для текучей среды давлением текучей среды, элемент 64 впускного обратного клапана 62 может приподняться со своего седла 60 клапана, так что текучая среда из впускного канала 24 для текучей среды или из зоны внутреннего объёма корпуса 34 поршня насоса может попасть в канал 74 для прохождения текучей среды поршня 36 насоса и, тем самым, также в зону насосной камеры 72. Обратный поток уже вышедшей из насосной камеры 72 текучей среды через выпускной штуцер 20 предотвращается за счёт наличия выпускного обратного клапана 76.
Для обеспечения такого возвратно-поступательного движения поршня 36 насоса для приёма текучей среды в насосную камеру 72 и для выпуска текучей среды из насосной камеры 72, предусмотрено ранее упомянутое приводное устройство 30 с элементом 28 привода из магнитного материала с эффектом памяти формы. Приводное устройство 30 включает в себя далее представленное в принципиальном виде на фиг.4 устройство 86 для создания магнитного поля. Оно может включать в себя, к примеру, проведённую вокруг скобы 88 из металлического материала катушку 90. При возбуждении катушки 90 между двумя противолежащими друг другу полюсами 94, 96скобы 88 генерируется магнитное поле M. Это магнитное поле M проходит, в основном, ортогонально продольной оси L насоса и также ортогонально осуществлённому в виде пластины элементу 28 привода. За счёт взаимодействия с магнитным полем M элемент 28 привода из магнитного материала с эффектом памяти формы изменяет свою форму, так что он, как это демонстрирует переход от фиг.1, изображающей состояние без магнитного поля, к фиг.3, изображающей состояние с магнитным полем, изменяет свою форму, в частности, свою длину. С увеличением длины ширина элемента 28 привода уменьшается. Таким образом, может быть достигнуто изменение длины элемента 28 привода примерно до 10%.
Такое изменение длины элемента 28 привода при генерировании магнитного поля M посредством устройства 86 для создания магнитного поля используется для того, чтобы вызывать соответствующее смещение поршня 36 насоса. В частности, при этом приводное усилие передаётся, к примеру, через штифтообразный или винтообразный передаточный элемент 44 на часть 46 поршня 36 насоса. При этом поршень насоса смещается против обратного действия расположенной на части 46 поршня, с одной стороны, и на корпусе 70 насосной камеры, с другой стороны, и при этом окружающей часть 48 поршня возвратной пружины 94. Эта осуществлённая, к примеру, в виде винтовой нажимной пружины возвратная пружина 94 образует, тем самым, первый возвратный элемент 96, посредством которого на поршень 36 насоса в направлении из насосной камеры 72 и, таким образом, в направлении приёма подаваемой текучей  среды в насосную камеру 72 подаётся нагрузка. Одновременно возвратная пружина 94 образует второй возвратный элемент 98, посредством которого через поршень 36 насоса или часть 46 поршня и передаточный элемент 44 на элемент 28 привода воздействует возвратное усилие. Это необходимо, так как элемент 28 привода из магнитного материала с эффектом памяти формы изменяет свою форму или длину, когда подвергается воздействию магнитного поля M, однако, по окончании генерирования магнитного поля M не может самостоятельно возвратиться в своё принятое ранее и, к примеру, представленное на фиг.1, основное состояние. Для этого необходимо внешнее силовое воздействие, которое в представленном примере осуществления изобретения генерируется посредством возвратной пружины 94 в её функции второго возвратного элемента 98.
Посредством чередующегося или периодического возбуждения устройства 86 для создания магнитного поля или катушки 90 и, соответственно, периодического генерирования магнитного поля M, то есть, чередования между состоянием с магнитным полем и состоянием без магнитного поля, или состоянием с более сильным магнитным полем и состоянием с более слабым магнитным полем, может быть вызвано соответствующее чередующееся возвратно-поступательное движение поршня насоса, с одной стороны, при нагружении посредством магнитного поля M, генерированного устройством 86 для создания магнитного поля, а, с другой стороны, при нагружении посредством возвратной пружины 94. Посредством регулировки периодов возвратно-поступательного движения могут регулироваться осуществлённые в единицу времени, то есть, к примеру, в секунду, рабочие такты и, тем самым, также выпущенный объём подаваемой текучей среды. При этом объём насосной камеры 72 может быть использован в полной мере, когда при таком возвратно-поступательном движении поршень 36 насоса осуществляет возвратно-поступательные движение между двумя своими максимальными принимаемыми конечными положениями. Это, с одной стороны, конечное положение, в котором часть 46 поршня прилегает к опорному заплечику 40, а, с другой стороны, конечное положение, в котором возвратная пружина 94 в максимальной мере сжата или, при определённых обстоятельствах, часть 48 поршня сталкивается с зоной днища насосной камеры 72.
При использовании предусмотренного в соответствии с изобретением приводного устройства 30 можно, однако, также простым способом посредством соответствующей регулировки силы напряжённости магнитного поля M регулировать величину изменения  формы или длины элемента 28 привода, так что поршень 36 насоса не обязательно осуществляет возвратно-поступательные движения между двумя своими максимальными конечными положениями, а при каждом ходе осуществляется лишь укороченное движение и, соответственно, также из насосной камеры 72 выводится лишь уменьшенный объём текучей среды. Таким образом, не посредством или не только посредством регулировки частоты возвратно-поступательного движения оказывается воздействие на количество подаваемой текучей среды, а, в частности, можно оказывать воздействие и посредством величины хода, то есть амплитуды возвратно-поступательного движения подаваемого объёма. Это позволяет выводить даже очень небольшие объёмы подаваемой текучей среды с высокой степенью точности в виде практически непрерывного потока. К примеру, можно работать со сравнительно высокой частотой. Использование элемента 28 привода из магнитного материала с эффектом памяти формы допускает рабочую частоту в кГц. Если при этом амплитуда устанавливается, соответственно, небольшой, то при каждом рабочем такте может быть выведен также очень небольшой объём подаваемой текучей среды. В частности, определённое генерирование магнитного поля M допускает постепенное замедление поршня 36 насоса при приближении к соответствующему конечному положению, так что приводящие к ощутимым вибрациям или шумам удары поршня 36 насоса могут быть предотвращены.