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Hochdruckkolbenpumpe mit sternförmig angeordneten Pumpeneinheiten Die Erfindung betrifft eine Hochdruckkolbenpumpe mit einem die Antriebswelle umfassenden Pumpengehäuse und mit vier oder mehreren. am Umfang desselben sternförmig und in der Achsrichtung der Antriebswelle versetzt angeordneten Pumpeneinheiten, deren Förderkolben von einer einzigen Exzenternocke der Antriebswelle nacheinander und unter Einschaltung von Zwischenringen angetrieben werden.
Bei Hochdruckkolbenpumpen dieser Art ist es bereits bekannt, die Zwischenringe, die den Antriebsexzenter umgreifen und die Förderkolben antreiben, in Achsrichtung der Antriebswelle derart zueinander versetzt anzuordnen, dass auf jedem Zwischenring mindestens drei Förderkolben aufliegen. Diesebekannte Anordnung ist jedoch insofern nachteilig, als stets mehrere Förderkolben an einem Zwischenring zugleich unter Drucklast stehen, wodurch ungünstige Relativbewegungen zwischen Ring und Kolben verursacht werden.
Es sei zur Erläuterung dieser Unvollkommenheit unterstellt, dass der eine, erste Kolben gerade die obere Totpunktlage am Ende des Druckhubes erreicht hat und unter Vollast steht, während bei dem zweiten Kolben inzwischen ebenfalls der Druckhub begonnen hat, so dass er unter gewisser Teillast steht ; der dritte Kolben saugt zu dieser Zeit an, so dass er unter keiner nennenswerten Last steht. Auf den Zwischenring wirken also in dieser Stellung an zwei verschiedenen Umfangspunkten zwei verschieden grosse, erhebliche Belastungskräfte. Dieser Umstand wirkt sich bei der Exzenterbewegung in der Weise aus, dass durch den Förderhochdruck an erster Stelle zwischen Kolben und Ring eine derart grosse Kräftewirkung entsteht, dass der Zwischenring kaum eine Relativbewegung gegenüber dem ersten Kolben ausführt, er bleibt vielmehr an dieser Stelle"stehen".
An der zweiten und dritten Stelle entsteht jedoch eine gleitende Bewegung zwischen Ring und Kolben, welche sich aus einer Pendelbewegung des Zwischenringes annähernd um die"stehen"gebliebene erste Stelle bei der Antriebsbewegung des Exzenters ergibt.
Diese Gleitbewegungen und die dadurch verursachten Reibungen sind bei einem Kolben ohne Drucklast (dritter Kolben) nicht besonders nachteilig, weil die Reibung zwischen den Teilen infolge geringer Belastung nur mässig ist. Dagegen ist sie aber bei einem Kolben unter sehr hoher Druckbelastung ausserordentlich schädlich, denn an einer solchen Stelle (zweiter Kolben) verursacht diese Gleitbewegung eine erhebliche Reibung zwischen Ring und Kolben, die bei Pumpen mit ausserordentlich hohen Förderdrücken nach kürzester Betriebszeit - wie die Praxis beweist-zu starken Verschleisserscheinungen, Kolbenfressern und den damit bekanntlich verbundenen unliebsame Betriebsstörungen führen. Man kann somit infolge dieser Störquellen diebekannte Antriebsanordnung als Gleitkolbenpumpe für sehr hohe Förderdrücke (etwa 250 atü) auf keinen Fall verwenden.
Die Aufgabe der gegenständlichen Erfindung besteht nun darin, diese Nachteile zu beseitigen und eine Kolbenpumpe mit vier oder mehreren, von einem Exzenter über Zwischenringe angetriebenen Pumpeneinheiten so zu beschaffen, dass sie als Hochdruckpumpe einwandfrei arbeitet, als Förderelemente aber zugleich einfache, an Zwischenringen aufliegende Gleitkolben anwenden lässt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die pumpeneinheiten am Umfang des Pumpengehäuses paarweise und einander annähernd diametral gegenüberliegend angeordnet sind, wobei axial hintereinanderliegend für jedes dieser aus zwei einander gegenüberliegenden Einheiten bestehende Pumpenpaare ein die Exzenternocke umgebender Zwischenring vorgesehen ist, auf dem jeweils nur die Förderkolben dieser beiden einander gegenüberliegenden Pumpen aufliegen und von demselben angetrieben werden.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, die Zwischenringe in an sich bekannter Weise unmittelbar oder unter Einschaltung von Wälzkörpern auf der Exzenternocke zu lagern. Ferner ist es zweckmässig, die Zwischenringe durch Abstandscheiben und/oder Axial-Wälzlager untereinan-
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der und gegenüber dem Pumpengehäuse in Arbeitsstellung auf der Exzenternocke axial zu halten.
Diese und weitere Besonderheiten des Erfindungsgegenstandes sind in der nachstehenden Beschreibung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert : Fig. 1 zeigt eine Kolbenpumpe mit sternförmig an- geordnetenpumpenkörpern imLängsschnitt nach Linie I-I der Fig. 2. Fig. 2 stellt das Pumpengehäuse im Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1 dar.
Gemäss Fig. 1 ist im vorzugsweise zylinderförmigen Pumpengehäuse 1 eine Antriebswelle 2 mit Exzenter-Antriebsnocke 2a unter Zwischenschaltung von Kugellagern 3 und 4 drehbar gelagert. Am Umfang des Pumpengehäuses l sind mehrere, z. B. vier Pumpenkörper 5 sternförmig angeordnet und mit dem Pumpengehäuse durch einige, nicht dargestellte Schrauben fest verbunden. Jeder Pumpenkörper 5 sitzt dabei mit seiner Sitzstirnseite in einer Ansenkung la des Pumpengehäuses 1.
In jedem Pumpenkörper 5 ist ein Ventilkörper 6 mit einem T-förmigen Saugventil 6a und einem ebenfalls T-förmigen Druckventil 6b untergebracht. Ferner sitzt im Pumpenkörper eine Kolbenbüchse 7, die den Pumpenkolben 8 aufnimmt. Der Ventilkörper 6 und die Kolbenbüchse 7 sind mit Hilfe einer Überwurfmutter 9 im Pumpenkörper festgespannt. Eine Rückstellfeder 10 ist zwischen der Überwurfmutter 9 und einem am Kolben 8 angebrachten Federteller 11 eingeschaltet.
Im Pumpengehäuse l ist ein zentraler, die Antriebswelle 2 umgebender Saugraum 1s vorgesehen, der mittels eines an der Antriebswelle aufliegenden Dichtringes 1b nach aussen abgeschlossen ist. Jede Pumpenkörpereinheit 5 weist eine Saugbohrung 5s auf, die über eine entsprechende Bohrung 1s'im Pumpengehäuse 1 mit dem zentralen Saugraum in Verbindung steht. Koaxial zum Saugraum ist im Pumpengehäuse 1 noch ein zentraler Druckraum 19. in Gestalt einer Gewinde-Sackbohrung vorgesehen. In jedem Pumpenkörper ist ausserdem eine Druckleitung 5d eingearbeitet, die über eine Verbindungsleitung 1d'im Gehäuse 1 mit dem zentralen Druckraum 1d in Verbindung steht. Im Darstellungsfalle münden somit vier .
Saugleitungen 1s'in den zentralen Saugraum 1s und vier Druckleitungen 1d'in den zentralen Druckraum ld ein. Die Saug-bzw. Druckräume sind mit je einem Anschlussnippel is", Id"bekannter, daher nicht näher dargestellter Art versehen, deren Anschlussleitungen 1s'" und 1d'" mit dem Flüssigkeitsbehälter
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der Verbraucherstelle in Verbindung stehen. Diese Anschlussnippel sind in der ZeichnungSauganschlussnippel und seine Zuleitung mit grösserem Durchflussquerschnitt als für die Druckleitung bemes- sen. Im Pumpengehäuse ist somit ein allen Pumpenkörpern gemeinsamer zentraler S augraum und ein. eben- falls gemeinsamer, zentraler Druckraum vorgesehen, wobei die in den einzelnen Pumpenkörpern ver- laufenden Saug- bzw.
Druckleitungen über im Pumpengehäuse eingearbeitete Bohrungen mit diesen Saugbzw. Druckräumen verbunden sind. Zugleich ist am Pumpengehäuse ein einziger, den Saugraum mit dem
Vorratsbehälter verbindender Sauganschluss und ein einziger, den Druckraum mit der Verbraucherstelle verbindender Druckanschluss vorgesehen. Auf diese Weise wird erreicht, dass alle äusseren, freiliegenden Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Pumpenkörpereinheiten als auch zwischen dem Pumpengehäuse und den Pumpenkörpereinheiten entfallen, weil all diese Verbindungen innerhalb des Pumpengehäuses geführt sind.
Man spart dadurch nicht nur teuere Hochdruck-Verbindungsleitungen, sondern vermeidet zugleich Leck- und Schmutzstellen an der Pumpe und verleiht ihr darüber hinaus noch einen in sich geschlossenen, formschönen Aufbau, dessen Montage und Betriebswartung einfach und übersichtlich vorgenommen werden kann.
Die Abdichtung des Leitungssystems zwischen jedem Pumpenkörper 5 und dem Pumpengehäuse 1 ist ebenfalls in sehr einfacher Weise gelöst. An der Stossstelle der Verbindungsbohrungen 1d'und 5d ist zwischen den Teilen 1 und 5 ein Dichtungsring 18 aus Kupfer od. dgl. in einer Ansenkung eingelegt, der beim Festspannen des Pumpenkörpers am Pumpengehäuse abdichtend zusammengedrückt wird und dabei das Druckleitungssystem gegen die Saug- und Aussenseite abschliesst. Konzentrisch zu den Förderkolben 8 ist an der Stirnsitzseite des Pumpenkörpers 5 eine Rille 16 eingedreht, in der ein Gummidichtring 17 sitzt, der wieder die Saugseite gegen die Aussenseite abschliesst.
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2 um etwa 20 mm nach rechts verschoben (s.
Fig. 1), wobei aber die Pumpeneinheit 54 wieder diametral gegenüber der Einheit 5% liegt. Auf der Exzenternocke 2a der Antriebswelle 2 sind zugleich zwei Zwischenringe 12'und 12"unter Einschaltung von zwei Wälzkörper-Lagern 13 frei drehbar gelagert. Zwei Abstandscheiben 14 und drei Axial-Wälzlager 15 sichern dabei die axiale Relativstellung der Zwischenringe 12', 12"gegeneinander und gegenüber dem Pumpengehäuse 1 bzw. der Antriebswelle 2,2a.
Jedes der Wälzkörper-Lager 13 bzw. 15 besteht aus mehreren Nadeln, die in bekannter Weise in einem nur sche-
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matisch angedeuteten Käfig gehalten sind.
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dagegen84 unmittelbar auf und werden somit bei Drehbewegung der Antriebswelle zur Förderung der Flüssigkeit od. dgl. auf-und abbewegt, wobei der Kolbenhub der Exzentrizität der Nocke 2a entspricht.
Durch die beschriebene Antriebsanordnung wird erfindungsgemäss erreicht, dass jeder Zwischenring 12'bzw. 12"nur mit zwei Förderkolben 8 in Eingriff steht, von denen wieder nur einer zum Förderhub angetrieben wird. während der andere lediglich unter der Wirkung der Rückholfeder 10 leer aufliegt. In Fig. 1 wird beispielsweise der pumpenkolben 81 gerade zum Förderhub angetrieben, so dass der Zwischenring 12'unter dem grossen Förderdruck, z. B. 200 atü, unterhalb des Kolbens 81 fast angehalten bleibt und nur das Wälzlager 13'zwischen dem Ring 12'und der Nocke 2a abrollt. An dem gegenüberliegenden, in
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ab, sobald die Antriebsnocke 2,2a um 900 im Uhrzeigersinne weitergedreht wurde.
Die Einzelpumpen fördern somit im Zyklus 1-2-3-4, wobei die Förderung 1-3 durch den Zwischenring 12'und 2-4 durch den Zwischenring 12" eingeleitet wird.
In erfindungsgemässer Weise wird somit erreicht, dass bei der gerade fördernden und somit unter ho- hem Druck stehenden Pumpeneinheit kaum eine gleitende Relativbewegung zwischen Kolben und Zwi- schenring stattfindet. Dadurch wird aber eine reibungsarme sowie verschleissfeste Antriebsart erreicht, die auch bei sehr hohen Förderdrücken (500 atü) betriebssicher, also ohne Kolbenfresser od. dgl. arbeitet und darüberhinaussehr einfach herstellbar und montierbar ist. Die Teile 12,13, 14 und 15 können beispiels- weise handelsübliche Wälzlager-Elemente sein, die in genormter Abmessung und Güte vom Fach-Her- steller als Massenfabrikate beziehbar sind.
Es sei abschliessend noch erwähnt, dass die Erfindung nicht auf die dargestellte Bauart füi drei-bzw. vierzylindrige Pumpen beschränkt ist. Die erfindungsgemässen Merkmale lassen sich vielmehr bei achtzylindrigen Aufbauten in gleich vorteilhafter Weise anwenden, ausserdem kann man-z. B. bei Pumpen mit mittleren Drücken - die Wälzlager 13 und 15 weglassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hochdruckkolbenpumpe mit einem die Antriebswelle umfassenden Pumpengehäuse und mit vier oder mehreren, am Umfang desselben sternförmig und in der Achsrichtung der Antriebswelle versetzt angeordneten Pumpeneinheiten, deren Förderkolben von einer einzigen Exzenternocke der Antriebswelle nacheinander und unter Einschaltung von Zwischenringen angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass die pumpeneinheiten (51, 5%, 58, 54) am Umfang des Pumpengehäuses (1) paarweise und einander annähernd diametral gegenüberliegend angeordnet sind, wobei für jedes dieser, aus zwei einander gegen- überliegenden Einheiten bestehenden Pumpenpaare ein die Exzenternocke (2a) umgebender Zwischenring (12', 12") vorgesehen ist,
auf dem jeweils nur die Förderkolben (81, 88 bzw. 82, 84) der beiden einander gegenüberliegenden Pumpen (51, 53 bzw, 52, 54) aufliegen und von demselben angetrieben werden.