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Hochleistungskolbenpumpe
Um bei Kolbenpumpen für die geforderten Fördermengen mit möglichst kleinen Pumpenabmessungen das Auslangen zu finden, muss durch geeignete Massnahmen getrachtet werden, einen hohen volumetrischen Füllungsgrad zu erreichen. Von den hiezu bereits wiederholt angewendeten Mitteln seien die zwangläufige Betätigung der Ansaugventile mittels Steuernocken, und insoweit die zu fördernde Flüssigkeit mit dem Triebwerk der Pumpe in Berührung gebracht werden darf, die Anordnung des Ansaugventils im Kolbenboden, wodurch die Flüssigkeit dem Pumpenzylinder ohne Richtungswechsel zugeführt wird, genannt. Eine bekannte Ausführung sieht z.
B. ein im Kolbenboden angeordnetes mit dem Triebwerk ständig kraftschlüssig verbundenes Ansaugventil vor, während der Kolben nur während des Binströmvorganges- durch dasselbe Mittel-mit dem Triebwerk in kraftschlüssiger Verbindung steht. Während des übrigen Arbeitsspieles wird der Kolben bei dieser Ausführung allerdings nicht kraftschlüssig mitgeschleppt. Diese bekannte Ausführung ist für niedrige Drehzahlen geeignet. Bei höheren Drehzahlen tritt jedoch infolge der Trägheit der bewegten Massen ein Voreilen des Kolbens gegenüber dem Ventil nach Überschreiten der Hubmittellage auf, wodurch ein vorzeitiges Schliessen des Saugventils unvermeidlich wird.
Da Kolben und Saugventil bei Einleitung des Saugvorganges durch das gleiche Mittel, z. B. eine Druckfeder, bewegt werden, besteht keine Gewähr, dass Saugventil und Kolben sich gleich rasch bewegen, da der Kolben erst nach der vollen Öffnung des Saugventiles durch die Druckfeder beschleunigt wird.
Die Beschleunigung des Kolbens wird in dieser Phase nicht durch das Triebwerk gesteuert, wodurch wieder ein Voreilen des Kolbens gegen- über dem Saugventil und damit wieder eine Verringerung des freien Ventilquerschnittes zu erwarten ist.
Diese Übelstände beseitigt die Hochleistungskolbenpumpe, welche den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet. Die Erfindung besteht darin, dass durch entsprechende Massnahmen während des Saugvorganges nach Erreichung des vollen Öffnungsquerschnittes des Saugventiles Kolben und Saugventil sich nicht mehr relativ zueinander bewegen können, d. h. dass
Kolben und Saugventil in ihrer gegenseitigen
Lage zueinander gesperrt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass einerseits das Druckmittel, z.
B. eine Feder, nur auf das Saugventil und erst durch dieses mittelbar auf den Kolben wirkt, anderseits während der Öffnung des Saugventiles, also während des Voreilens des Saugventiles gegenüber dem Kolben, in einem zwischen dem
Kolben und dem Saugventil durch stufenförmige Ausbildung der beiden Teile entstehenden Raum ein Teil der zu fördernden Flüssigkeit einströmen kann und dieser Raum dann bis zum Ende des Saugvorganges abgeschlossen wird, so dass Kolben und Saugventil in ihrer gegenseitigen Lage zueinander gesperrt sind. Erst am Ende des Saugvorganges wird die zwangschlüssige Verbindung zwischen Kolben und Saugventil wieder aufgehoben. Zu diesem Zwecke sind im Kolben Bohrungen vorgesehen, durch die am Beginn des Saughubes ein Teil der zu fördernden Flüssigkeit über einen im Zylindergehäuse angeordneten Ringkanal in den Sperraum gesaugt wird.
Nach Erreichung des vollen Öffnungquerschnittes des Saugventiles, d. h. bei Beginn der Kolbenbewegung, verlassen die Bohrungen den Ringkanal, wodurch der Sperraum zwischen Kolben und Saugventil abgeschlossen wird, so dass nun Kolben und Saugventil gegeneinander fixiert sind (d. h. der Kolben hat keine Möglichkeit, seine Lage gegenüber dem Saugventil zu ändern), bis die Bohrungen die untere Zylinderkante überschleifen und die Sperrflüssigkeit wieder austreten kann bzw. durch das Bestreben des Kolbens, sich in der gleichen Richtung weiter zu bewegen, in den Triebwerksraum ausgestossen wird.
Bei dem nun folgenden Pumptakt liegt das Saugventil mit seiner Sitzfläche am Kolben an, welcher durch den Druck der Flüssigkeit im Zylinderraum auf das Saugventil gepresst wird.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Hochleistungskolbenpumpe entsprechend der Erfindung.
Fig. 2 a-f zeigen verschiedene Stellungen des Kolbens und des Saugventiles gegenüber dem Zylinder.
Mit 1 ist das Pumpengehäuse, mit 2 der Kolben, mit 4 das Saugventil, mit 3 die Druckfeder,
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mit 6 das Triebwerk, mit 5 der Ringkanal, welcher über die Bohrung 8 mit dem Saugraum in Ver- bindung steht, bezeichnet. Mit 9 ist die Eintritts- öffnung der Flüssigkeit in den Saugraum, mit 7 das Druckventil, welches den Pumpenzylinder gegenüber der Druckleitung abschliesst, be- zeichnet.
Fig. 2 a-f zeigen, wie schon erwähnt, verschiedene Bewegungsphasen von Kolben und
Ventil gegenüber dem Pumpenzylinder, u. zw.
Fig. 2 a Ansaugventil und Kolben im oberen
Totpunkt, d. h. bei Beginn der Öffnung des
Ansaugventiles, Fig. 2 b volle Öffnung des Ansaug- ventils vor Beginn der Abwärtsbewegung des
Kolbens, Fig. 2 c nach Beginn der Abwärts- bewegung des Kolbens, wobei die Bohrungen des Kolbens nicht mehr mit dem Ringkanal im
Pumpengehäuse in Verbindung stehen, Fig. 2 d das Ansaugventil im unteren Totpunkt, die Bohrungen im Kolben wurden soeben von der unteren Zylinderkante freigegeben, der Austritt der Flüssigkeit aus dem Sperraum hat begonnen, Fig. 2 e das Ansaugventil hat die Aufwärtsbewegung begonnen, der Kolben ist infolge seiner Massenträgheit dem Ansaugventil entgegengeeilt und liegt nunmehr wieder auf dem Ventilsitz auf, Fig.
2 f Kolben und Ventil bewegen sich gemeinsam aufwärts, wobei der Kolben durch den Druck der Flüssigkeit auf den Ventilsitz gepresst wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hochleistungskolbenpumpe, bei welcher die zu fördernde Flüssigkeit aus dem Antriebsgehäuse durch den Kolben in den Zylinder eintritt und bei welcher das im Boden des Kolbens angeordnete Saugventil von einer Druckfeder ständig gegen das Triebwerk gepresst wird, dadurch gekenn- zeichnet, dass während des Saugvorganges nach voller Öffnung des Ansaugventiles der Kolben in seiner Lage gegenüber dem Saugventil fixiert ist.
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High performance piston pump
In order to get by with piston pumps for the required delivery rates with the smallest possible pump dimensions, suitable measures must be taken to achieve a high volumetric degree of filling. Of the means that have already been used repeatedly for this purpose, the compulsory actuation of the suction valves by means of control cams, and insofar as the liquid to be conveyed may be brought into contact with the drive mechanism of the pump, the arrangement of the suction valve in the piston head, whereby the liquid is fed to the pump cylinder without changing direction, called. A known embodiment sees z.
B. a suction valve arranged in the piston head and permanently connected to the engine in a non-positive manner, while the piston is in positive connection with the engine only during the flow process - by the same means. During the rest of the work cycle, however, the piston is not dragged in a force-locking manner in this version. This known design is suitable for low speeds. At higher speeds, however, due to the inertia of the moving masses, the piston leads the valve after the stroke center position is exceeded, which inevitably means that the suction valve will close prematurely.
Since the piston and suction valve when the suction process is initiated by the same means, e.g. B. a compression spring are moved, there is no guarantee that the suction valve and piston will move at the same speed, as the piston is only accelerated by the compression spring after the suction valve is fully open.
The acceleration of the piston is not controlled by the engine in this phase, which means that the piston will again lead the suction valve and thus again a reduction in the free valve cross-section.
These drawbacks are eliminated by the high-performance piston pump which is the subject of the present invention. The invention consists in that by taking appropriate measures during the suction process after reaching the full opening cross-section of the suction valve, the piston and suction valve can no longer move relative to one another, i. H. that
Piston and suction valve in their mutual
Locked against each other. This is achieved in that on the one hand the pressure medium, e.g.
B. a spring, only acts on the suction valve and only through this indirectly acts on the piston, on the other hand during the opening of the suction valve, so during the advance of the suction valve relative to the piston, in one between the
A part of the liquid to be conveyed can flow into the piston and the suction valve due to the stepped design of the two parts and this space is then closed until the end of the suction process, so that the piston and suction valve are locked in their mutual position. Only at the end of the suction process is the positive connection between the piston and suction valve canceled again. For this purpose, bores are provided in the piston through which, at the beginning of the suction stroke, part of the liquid to be conveyed is sucked into the blocking space via an annular channel arranged in the cylinder housing.
After reaching the full opening cross-section of the suction valve, i. H. at the beginning of the piston movement, the bores leave the ring channel, whereby the blocking space between the piston and suction valve is closed, so that the piston and suction valve are now fixed against each other (i.e. the piston has no possibility of changing its position in relation to the suction valve) until the bores grind the lower cylinder edge and the barrier fluid can escape again or is expelled into the engine compartment by the effort of the piston to move further in the same direction.
During the pumping cycle that now follows, the suction valve rests with its seat on the piston, which is pressed onto the suction valve by the pressure of the liquid in the cylinder space.
An exemplary embodiment of the invention is illustrated in the drawings. Fig. 1 shows a cross section through a high-performance piston pump according to the invention.
Fig. 2 a-f show different positions of the piston and the suction valve with respect to the cylinder.
1 is the pump housing, 2 is the piston, 4 is the suction valve, 3 is the compression spring,
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with 6 the engine, with 5 the ring channel, which is connected to the suction chamber via the bore 8. The inlet opening of the liquid into the suction chamber is denoted by 9 and the pressure valve, which closes the pump cylinder from the pressure line, is denoted by 7.
Fig. 2 a-f show, as already mentioned, different phases of movement of the piston and
Valve opposite the pump cylinder, u. between
Fig. 2 a suction valve and piston in the upper
Dead center, d. H. at the beginning of the opening of the
Suction valve, Fig. 2b full opening of the suction valve before the start of the downward movement of the
Piston, Fig. 2c after the start of the downward movement of the piston, the bores of the piston no longer with the annular channel in the
Pump housing are in connection, Fig. 2 d the suction valve at bottom dead center, the holes in the piston have just been released from the lower cylinder edge, the exit of the liquid from the barrier space has started, Fig. 2 e the suction valve has started the upward movement, the piston is rushed against the intake valve due to its inertia and is now back on the valve seat, Fig.
2 f The piston and valve move upwards together, with the piston being pressed onto the valve seat by the pressure of the liquid.
PATENT CLAIMS:
1. High-performance piston pump, in which the liquid to be pumped from the drive housing enters the cylinder through the piston and in which the suction valve located in the bottom of the piston is constantly pressed against the engine by a compression spring, characterized in that during the suction process after full opening of the suction valve, the piston is fixed in its position opposite the suction valve.