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Vereinigte Hoch- und Niederdruckpumpe.
Der Gegenstand der Anmeldung betrifft eine kombinierte Hoch-und Niederdruckpumpe mit kontinuierlicher Förderung. Gegenüber den bekannten Pumpen dieser Art zeichnet sich die den Anmeldungsgegenstand bildende Pumpe durch eine selbsttätige Umstellung, d. h. Ausschaltung der Nieder-
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tätig wirkt.
Der Gegenstand der Erfindung ist auf den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht, u. zw. ist Fig. 1 eine schematische Zeichnung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Pumpe, ohne die in der
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wärtigen Teil der Niederdruckpumpe bei abgenommenem Deckel, Fig. 3 ein Längsschnitt durch die Pumpe gemäss Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht von der Vorderseite her mit teilweise ein-
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samt der Zusatzeinrichtung, Fig. 6 ein Querschnitt durch die Pumpe, Fig. 7 ein Einzelteil der Pumpe, Fig. 8 eine Draufsicht auf die Pumpe, insbesondere die Verstellvorrichtung, Fig. 9 die Umsteuerungvorrichtung und das Drucküberwachungsventil in Vorderansicht, Fig. 10 das Ventil in Seitenansicht, Fig. 11 das Ventil im Längsschnitt, Fig. 12 das Ventil im Querschnitt.
Die Niederdruckpumpe ist eine gewöhnliche Zahnradpumpe und die Hochdruckpumpe eine Kolbenpumpe mit mehreren sternförmig angeordneten Kolben (Fig. 1). Die aus den Zahnrädern 1 und 2 in einem Gehäuse 3 bestehende Zahnrad-Niederdruckpumpe fördert die aus der Rohrleitung 4 kommende Flüssigkeitsmenge durch den Kanal 5 zur Hochdruckpumpe und in den diesen umgehenden Ringkanal 6 derart, dass das Medium die Hochdruekpumpe und den Kanal 6 ausfüllt und teilweise durch das Rück- schlagventil 7 des inneren Ringkranzes 8 in die Druckleitung 9 strömt.
Der andere Teil des Mediums gelangt unter Zurückdrücken der Ventile 10 in die Kolbenräume 11 und dort, nachdem es beim Vordringen der Kolben 12 die Ventile 10 schliesst und die Druckventile 13 öffnet, durch den Umleitungskanal-M in den äusseren Ringkanal15 und von diesem in den Druckkanal 9. Durch das Eindringen des Mediums in den eigentlichen Hochdruekpumpenkörper ist eine besondere Rückführung der Kolben 12 gegen das Exzenter 16 nicht mehr notwendig, da die Kolben von dem Medium stets gegen das Exzenter gedrückt werden.
Ist nun in der Druckleitung ein gewisser Überdlw k en1 standen, welcher so stark auf dem Ventil 7 lastet, dass der Druck der Zahnradpumpe 1, 2 nicht mehr ausreicht, um das Ventil 7 zu heben, so wird nur noch die von der Hochdruckpumpe durch deren Kolben 12 geförderte Flüssigkeitsmenge durch die Umführungskanäle , die Ringleitung 15 in den Druckkanal 9 kommen. Bei Nachlassen des Druckes öffnet sich das Ventil 7 wieder und die Zahnradpumpe 1, 2 beaufschlagt unmittelbar die Druckleitung 9.
Bei niederen Drücken, also von 0 bis etwa 3 Atm., wird eine sehr rasche Füllung und damit ein Ansteigen des Druckes erreicht, da die voll beaufschlagte Menge Q der Zahnradpumpe in die Druckleitung gelangt.
Diese Beaufschlagung Q, die in die Druckleitung kommt, setzt sich zusammen aus der unmittelbaren Beaufschlagung der Ringleitung 6, die durch das Ventil 7 dringt, und aus der Beaufschlagung der
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die Ventile 25 in das Zylinderinnere 26 und drückt die Kolben 22 gegen das Kugellager 23 bzw. die Kurbel 24. Beim Niedergang der Kolben wird das Medium die Ventile 27 öffnen und in den Ringkanal 2S
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Ringkanal 28 und im Hochdruckkanal 29 auftretenden hohen Drücke das geförderte Mittel durch die
Gussporen des Gehäuses drücken, führt man den Kanal 28 als einen in der Zeichnung nicht dargestellten Stahlrohrring aus, welcher in das Gehäuse eingegossen wird.
Solange nicht ein einstellbarer, bestimmter höherer Druck erreicht ist, wird der andere Teil der Flüssigkeitsmenge vom Ringkanal 20 aus das Rückschlagventil 30 heben und dort in den Querkanal 31 und von diesem aus ebenfalls in den Hochdruckkanal 29 gelangen. Ist der Druck zu einer gewissen Höhe angestiegen, so dass der Druck der von der Zahnradpumpe herkommenden Flüssigkeitssäule den auf dem Ventil 30 lastenden Gegendruck nicht mehr zu überwinden vermag, so wird die Flüssigkeit lediglich der Kolbenpumpe zuströmen und nur von dieser in den Hochdruekkanal 29 gepresst werden.
Da die Niederdruckpumpe in diesem Falle eine grössere Menge Flüssigkeit fördert als die Kolbenpumpe fortzudrücken imstande ist, so wird zweekmässigerweise in die Leitung von der Niederdruck-zur Hochdruckpumpe ein in Fig. l nicht dargestelltes Ventil eingebaut, das das Mehr an Beaufschlagung in den Flüssigkei s-, z. B. Ölbehälter zurückführt. In der Fig. 4 ist bei A-B das Hochdruckrüekschlagventil dargestellt, bei B-C die Austrittsventile für die Hochdruckpumpe, bei C-D die Hoehdruckkolben und bei D-l die Hochdruckeintrittsventile.
Vom Verbindungskanal 5 der Hoch-und Niederdruckpumpe (Fig. 5) geht eine Leitung 32 ab, die durch den Ventilkegel 33 abgeschlossen wird, der unter Einwirkung einer einstellbaren Feder 34 steht.
Von dem Kanal 32 geht ein Umleitungskanal 35 zu einem Umsteuerungsmechanismus und von dem die Feder 34 beherbergenden Hohlraum 36 ein Kanal 37 ebenfalls zum Umsteuermeehanismus. Der Umsteuermechanismus besteht aus einer Hülse 38, in welcher zwei Kolben 39,40, die durch ein Gestänge miteinander verbunden sind, hin und her gleiten können. Eine Verlängerung 42 des Kolbengestänges liegt an einem Federteller 43 an, der unter der einstellbaren Wirkung einer Gegenfeder 44 steht. Aus dem Steuergehäuse 38 führt ein Kanal 45 ins Freie, d. h. da die ganze Pumpe in Öl gelagert ist, in den Ölbehälter. Mit der Hochdruckleitung 9 ist das Steuergehäuse durch einen Kanal 46 verbunden, so dass der aus dem Hoehdruekkanal herkommende Druck auf die Rückseite des Kolbens 39 drückt.
Wird der Druck in der Leitung 9 grösser als der Federdruck der Feder 44, so verschieben sich die Kolben 39,40, decken die Leitung 35 ab und geben die Leitungen 37, 45 frei. Im Ventilkörper 36 sind weitere Auslässe 47 vorgesehen, die bei geöffnetem Ventil 33 das 01 ins Gehäuse lassen.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende : Die Niederdruckpumpe hat eine Förderhöhe bis zu 15 Atm. Es ist jedoch nicht zweckmässig, die Niederdruckpumpe bis zur dieser Förderhöhe zu beanspruchen, da die Niederdruckpumpe lediglich der Hochdruckpumpe den Betriebsstoff zuführen, die Kolben gegen das treibende Exzenter drücken und eine rasche Füllung bewirken soll. Deshalb ist es erwünscht, die Niederdruckpumpe mit einem bedeutend geringeren Gegendruck arbeiten zu lassen, beispielsweise mit 2 bis 3 Atmosphären. Wenn also, wie in der schematischen Erläuterungsskizze veranschaulich, die Niederdruckpumpe den Betriebsstoff zur Hochdruckpumpe drückt, so ist in den Leitungen 32,35 und im Hohlraum zwischen den Kolben 39,40 des Umsteuerventils 3.
S, in der Rüekleitung 37 und hinter dem Ventil im Hohlraum 36 der gleiche Druck zu finden. Das Ventil 33 wird daher in der dargestellten Ruhelage verharren. Wenn nun in der Leitung 9 der Druck ansteigt, z. B. auf 2-5 Atm., und die Feder 44 des Umsteuerventils 38 auf diesen Druck eingestellt ist, so werden bei einer weiteren Erhöhung desDruckes dieDoppelkolben39, 40 denFederdruck der Feder 44 Überwinden und dabei zurück- weichen, den Kanal 35 überdecken, d. h. abschliessen und die Kanäle 37,45 freigeben. Dadurch wird das Ventil 33 auf der Rückseite entlastet und schlägt auf, so dass in der Leitung 5 und in dem Kanal 6 plötzlich ein Unterdruck entsteht, der zur Folge hat, dass das Ventil 7 sofort zuschlägt.
Das Ventil 33, das nun dauernd auf der Rückseite entlastet ist, lässt eine Druckhöhe, die grösser wird als 2 Atm., auf welche die Feder 34 eingestellt ist, nicht mehr zu. Die mehr geförderte Flüssigkeit hebt den Ventilkegel 33 im Ventilkörper aus und tritt durch die Öffnungen 47. Der Hochdruckpumpe wird jedoch immer noch eine hohe Menge an Betriebsstoff zugeführt werden, die sie unter keinen Umständen verarbeiten kann, da beim Grösserwerden des Druckes zur Druckerhöhung eine unverhältnismässig geringe Flüssigkeitsmenge
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erforderlich ist. Durch das Arbeiten in dem eigenen Medilni wird aber viel Arbeit durch innere Reibung nutzlos vergeudet.
Um diesem Übelstand abzuhelfen, wird der Kolbenhubraum der Hochdruckkolben mit höher werdendem Druck verringert, indem der Kolbenhub verkleinert wird.
Beim Hub werden die Hochdruckkolben von dem Exzenter 12 in ihre äussere Lage gedrückt und
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rührt, wieder an das Hubexzenter angedrückt. Durch eine besondere Vorrichtung, u. zw. durch eine Noekenscheibe 48, die für jeden Kolben eine besonders schiefe Ebene oder Nocke besitzt, kann der Rück- gang der Kolben so eingestellt werden, dass sie nicht vollständig zurücklaufen, sondern dass zwischen den Kolben und dem sie bewegenden Exzenter 12 ein mehr oder minder grosser Spielraum entsteht, entsprechend der Einstellung der Nockenscheibe, aufwelcher der Kolben mit seinen Anschlägen 49 aufzusitzen kommt.
Hiedurch wird erreicht. dass der Kolbenhub geringer wird, d. h. mit anderen Worten, dass der Kolbenhubraum kleiner ist.
Ein Ausführungsbeispiel dieser in Fig. 5 dargestellten schematischen Anordnung stellen die Fig. 6-12 dar, u. zw. stellen die Fig. 6-8 die Verstelleinrichtung für den Kolbenhub und die Fig. 9-12 das Betätigungsventil dar.
Durch den Deckel 50 der Pumpe (Fig. 6-8) greift eine Welle 51 hindurch, an welcher seitliche Arme 52 vorgesehen sind. Diese Arme 52 greifen in zwei Fortsätze 53 des Nockenringes 48, welcher auf
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Noekenringes 48 einbetten. Je nach der Verstellung dieses Nockenringes kommt der obere Fortsatz 54 der Kolben 22 früher oder später zum Anliegen. Hiedurch wird der Tiefgang des Kolbens geregelt, der bei früherem Zumanliegenkommen geringer wird als beim späteren Zumanliegenkommen. Die Verstellung des Nockenringes 48 kann mechanisch in Verbindung mit dem Ventil 38 bzw. dem Betätigungsventil 36 der Fig. 5 oder auch von Hand gesehehen.
Zu diesem Zweck besitzt der Nockenring 48 die obenerwähnten Fortsätze 53, die durch Schlitze 55 des gleichzeitig der Lagerung der Welle 21 dienenden Unterdeckels 56 hindurchgreifen. In die Lücken zwischen je zwei dieser vorstehenden Fortsätze 53 greifen die seitlichen Arme 52 der Welle 51 ein. Eine Verdrehung der Welle 51 hat somit eine Verdrehung des Nockenringes zur Folge und damit eine frühere oder spätere Anlage der Kolbenfortsätze 54 gegen den Nockenring 48.
Das Drucküberwachungsventil 36 (Fig. 9-12) besteht aus dem Gehäuse 58, welches vermittels eines Gewindestutzens 59 an die Verbindungsleitung zwischen Hodl- und Niederdruckpumpe angeschlossen ist. Im Inneren dieses Körpers befindet sich der Ventilkegel 60, der unter der Einwirkung der Feder 61
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zwischen Hoch- und Niederdruckpumpe (20 in Fig. 2) mit dem in einem seitlich angebauten Gehäuse 65 sich befindenden Steuerkanal 64. In dem Steuerkanal ist der Doppelkolben 66,67 angeordnet, dessen eines Ende an dem Federteller 68 anliegt, der unter Einwirkung einer einstellbaren Feder 69 vermittels einer Mutter 70 dauernd in die eine Endlage gedrückt wird.
Von dem Hochdruckkanal mündet eine Leitung 71 in das gegenüberliegende Ende des Doppelkolbens, so dass der hier wirkende Druck den Kolben verschieben kann unter gleichzeitigem Zusammendrücken der Feder. In den Kanal 64 münden drei Kanäle 72,63, 73, den Kanälen 45. 35, 37 der Fig. 5 entsprechend.
Ist der Druck der Feder noch grösser als der Druck, der von der Hochdruckleitung herrührt, so sind die Kanäle 63 und 73 miteinander verbunden, wodurch der Ventilkegel 60 von beiden Seiten unter gleichem Druck steht und daher in Ruhe bleibt. Überwindet der von der Hochdruckleitung herkommende Druck die Gegenkraft der Feder 69, so wird der Doppelkolben verschoben, die Leitung 73 und die Leitung 72 kommen miteinander in Verbindung, so dass nunmehr die Rückseite des Ventiles 60 entlastet ist und das Ventil aufschlägt. Durch die Offnungen 74 tritt Flüssigkeit aus, es entsteht ein Unterdruck in den Leitungen von der Niederdruckpumpe zur Leitung 9 (Fig. 5), was ein sofortiges Zuschlagen des Ventils 7 (bzw. 30 in Fig. 3 und 4) bedingt.
Der Doppelkulben 66,67 bleibt jedoch in seiner jetzigen Lage stehen und das Mehr der von der Niederdruekpumpe gefördertenFlüssigkeit tritt unter dem gehobenen Ventilkegel 60 hindurch und läuft durch die Ausflussöffnungen 74 in den Ölbehälter zurück.
PATENT-AN SPRÜCHE :
1. Vereinigte Hoch-und Niederdruckpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass einer Zahnradnieder- druekpumpe eine Kolbenhochdruckpumpe zugeordnet ist, welche von einem Teil der Förderung der Zahnradpumpe beaufschlagt wird und dass diese Fördermenge nach Durchströmen der Kolbenpumpe und eines Ringkanals sich mit der verbleibenden Fördermenge wieder vereinigt, wobei die verbleibende Fördermenge ein Rückschlagventil (30) in einem besonderen Kanalsystem durchströmt, welches bei Erreichung eines bestimmten Druckes sich schliesst, worauf lediglich die von der Kolbenpumpe herrührende Menge in die Hochdruckleitung (29) gefördert wird (Fig. 3 und 4).