Hochdruckpumpe. Die Erfindun g bezieht sieh auf Hoch- dlrruekpumpen, bei welchen eine Steuerfläche mit Plungerkolben über Gleitorgane zusam menwirft, um die Plungerkolben axial in bezog auf ihre Zylinderbohrungen zu bewegen. Die Steuerfläche kann z. B. von einem Füh rungsring gebildet sein, wenn die Pumpe von der Bauart mit radialen, rotierenden Zylin dern ist, oder sie kann von einer Taumel scheibe gebildet sein, wenn die Pumpe von der Bauart mit Taumelscheibe ist.
Bei beiden Bauarten sind die äussern Enden der Plun- gerkolben mit Gleitorganen, die dazu be stimmt sind, die Reibung zu verringern, ver sehen, welche mit dem Führungsring oder der Taumelscheibe zusammenwirken; welche Vorkehrungen jedoch auch immer getroffen werden, um die Reibung auf ein Minimum zu verringern, bleibt doch die Tatsache be stehen, dass bei solchen unter hohem Druck arbeitenden Pumpen unvermeidlich sieh eine Reibungswirkung zwischen den Gleitorganen und der Steuerfläche ergibt, welche bestrebt ist, die Plungerkolben in bezog auf ihre Zy linderbohrungen zu kippen und dadurch eine grosse Reibung an den angedrückten Gleit flächen der Kolben zu erzeugen,
welche Flä chen sich hauptsächlich an den innern und äussern Enden der Plungerkolben in bezug auf die Drehrichtung des die Kolben enthaltenden Zylinderringes um die Pumpenachse, auf der hintern bzw. auf der vordern Seite der Kol benmäntel befinden. Die grossen Reibungs- kräfte an diesen Stellen sind bestrebt, ört- liclie Abnützung zu verursachen, welche mög licherweise ein Losewerden der Plungerkolben in bezog auf die Zylinderbohrungen bewirkt oder sogar zum Klemmen in extremen Fällen führt.
Die Kippwirkung wird verstärkt, je höher die Arbeitsdrücke sind, und wenn die Pumpe bei hohen Drücken wirksam sein soll, müssen die Plungerkolben eine äusserst gute Passung in den Bohrungen haben, wodurch die Sehmierung schwieriger ist. Es kann er forderlieh sein, dass die Pumpe mit Fluida arbeiten muss, welche wenig oder praktisch keine Sehrniereigensehaften haben.
Es ist ein Zweck der Erfindung, den Rei bungskräften entgegenzuwirken, und zu die sem Zweck wird ein Fluidumdruck wenigstens während den Förderhüben gegen die Plunger- kolben an örtlich begrenzten Flächen ausge übt, um dem Bestreben der Plungerkolben in bezog auf ihre Zylinderbohrungen unter dem Einfloss der Reibungskräfte zwischen den Gleitorganen und der Steuerfläche zu kippen, entgegenzuwirken.
Es ist augenscheinlich, dass die Reibungs kräfte von grösserer Wichtigkeit, beim Förder- hub jedes Plungerkolbens und von verhältnis mässig geringerer Bedeutung beim Saughub sind, weil beim Förderhub die Plungerkolben durch den ganzen Ausgangsdruek der Pumpe auswärts gedrückt. werden, und es wird daher in den meisten Fällen genügen, den Reibtmgs- kräften nur beim Förderhub entgegenzuw ir- ken.
Ein Ausführungsbeispiel und eine Detail variante des Erfindungsgegenstandes sind auf der beiliegenden Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch die Pumpe nach der Linie I-I der Fig.2; Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig.1; Fig. 3 ist eine Teilansicht in Abwicklung, und Fig.4 ist ein Schnitt durch eine abgeän derte Einzelheit.
Die gezeigte Pumpe besitzt ein festes Ge häuse 11, an welchem mittels Bolzen 12 ein mit Kanälen versehener Ventileinsatz 13 ex zentrisch befestigt ist, welcher einen Ansaug kanal und einen Auslasskanal 14 bzw. 15 be sitzt. Ein auf einer Büchse 42 vorgesehener und mit dieser Büchse verbundener ringför miger Sternkörper 16 oder Zylinderring ge nannt, der sieben radiale Zylinderbohrungen 20 hat, wird so angetrieben, dass er um den Ventileinsatz 13 durch eine Antriebswelle 17 gedreht wird, wobei diese Welle 17 mit dem Ring 16 über eine Büchse 43 und ein mit Klauen versehenes Zwisclhenstüclk 13 gekup pelt ist.
Je ein Plungerkolben 19 ist in jeder radialen Zylinderbohrung 20 axial hin und her beweglich und besitzt an seinem äussern Ende ein Gleitlagerkörper 21, welcher nach dem Prinzip eines Michel -Kissenlagers in bezug auf einen feststehenden Führungsring 22 arbeitet, der im Gehäuse 11 befestigt ist, wodurch die Kolben 19 gezwungen werden, sich längs der Innenseite des Führungsringes 22 zu bewegen. Die Hübe der Plungerkolben 19 werden durch die Exzentrizität des Füh rungsringes 22 in bezug auf die Achse des Ventileinsatzes 13 bestimmt.
Eine Flüssigkeit, die Benzin, Petroleum oder eine andere Flüs sigkeit sein kann und niedrige oder vernach- lässigbare Schmiereigenschaften hat, wird über einen Primäreinlasskanal (nicht gezeigt) angesogen, der in den Raum 44 innerhalb des Gehäuses 11 in die Nähe des Zylinderringes 16 führt. Die eintretende Flüssigkeit wird durch Zentrifugalwirkung auswärts gegen den Führungsring 22 geschleudert, um durch einen Auslasskanal 36 im Führungsring 22 hindurchzugehen, wo sie über einen Verbin dungsdurchlass 27 in den Saugkanal 14 über tragen wird.
Durch die infolge der Zentri fugalkräfte bewirkte Auswärtsbewegungen der Plungerkolben wird, wenn sieh die Plunger- kolben über die der Austrittsstelle des Saug kanals 14 anschliessende Rille 45 vorbeibewe gen, die Flüssigkeit durch die Rille 45 und die Löcher 33 in die entsprechenden Zylinder gesaugt. In der Folge wird diese Flüssigkeit durch die Löcher 33 und die Rille 46 in den Auslasskanal 15 entladen, aus welchem sie dann in eine Speiseleitung (nicht gezeigt) gelangt.
Der Zylinderring 16 dreht siele in der durch den Pfeil in Fig. 2 angegebenen Rich tung, und es ist zu beachten, dass die unver- nmeidliche Bremswirkung der Gleitlagerkörper 21 bestrebt ist, die Plungerkolben in bezug auf ihre Zylinderbohrungen 20 zu kippen und dadurch eine grosse Reibung an den ange drückten Gleitflächen der Kolben zu erzeu- gen, welche Flächen an oder nahe den innern und äussern Enden.
der Plungerkolben, in betu- auf die Drehrichtung des 7,ylinderrin- ges (Pfeil in Fig. 2) auf der hintern Seite 28 bzw. auf der vordern Seite 29 der Kolben sieh befinden. Die grossen Reibungskräfte an die sen Stellen sind bestrebt, eine örtliche Ab nutzung hervorzurufen, was zur Folge hat, dass die Kolben in bezug auf die Zylinder bohrungen lose werden und sich möglicher weise in extremen Fällen festklemmen.
Diese Reibungskräfte sind von grösserer Wichtigkeit während den Förderhüben, wenn erhöhter Druck zwischen den Gleitlagerkörpern 21 und dem Führungsring 22 besteht, mit. entspre chend erhöhtem Bestreben der Kolben, zukip pen, und um dies zu übei-winden, ist, jeder Kolben 19 mit. einem Kanal 30 versehen, der von der Arbeitsseite bzw. Innenseite des Kol bens ausgeht und nahe dem innern Ende des Kolbens in bezug auf die Drehrichtung an der Vorderseite des Kolbenmantels ausmündet.
Während des Förderhubes wirkt der in der Flüssigkeit erzeugte hohe Druck so auf die der Austrittsöffnung des Kanals 30 gegen überliegende Wandpartie der Zylinderbohrung 20 und damit gegen eine örtlich begrenzte Fläche des Kolbens, dass eine dem Bestreben des Kolbens, zu kippen entgegenwirkende Re aktionskraft am Kolben hervorgerufen wird.
Je höher der erzeugte Druck ist, um so grösser sind die auftretenden Reibungskräfte zwischen den Gleitlagerkörpern 21 und dem Führungs ring 22 mit grösserem Bestreben des Plunger- kolbens, sich unter der Wirkung dieser Rei- buin gskräfte zu neigen, und um so grösser ist die Reaktionskraft im Kolben, die diesem Kippbestreben entgegenwirkt.
Glewünschtenfalls kann auch Fluidumdruclk auf die bezüglich der Drehrichtung hintere Seite des Kolbenmantels nahe am äussern Ende des Kolbens auf eine örtlich begrenzte Fläche desselben ausgeübt werden, und zu diesem Zweck besitzt der Sternkörper 16 für jeden Kolben einen Kanal 31, der nahe am äussern Ende der Zylinderbohrung gegenüber der hintern Seite des Plungerkolbens in das In nere des Zylinderringes mündet und dort eine Kraft auf den Kolben ausübt.
Für eine gün- stige Herstellung ist der Teil 32 des Kanals 31 als mut in der Aussenfläehe der Büchse 42 gebildet, und diese Nuten sind gegen die Lö cher 33 in der Büchse 42 offen, welche Löcher, wenn die Büchse 42 in ihrer Lage im Stern körper 16 festgehalten ist, mit der Zylinder bohrung übereinstimmen. Ein Teil der Büchse 42 ist als Abwicklung in Fig. 3 gezeigt. Auf die gleiche Weise wie Flüssigkeitsdruck im einen Sinne dem Kippen durch den Kanal 30 entgegenwirkt, wirkt er im entgegengesetzten Sinne demn Kippen durch den Kanal 31 ent legen.
Bei dem gezeigten Beispiel trägt jedes Gleitkissen 21 einen Bolzen 34. Um einen Teil dieses Bolzens 34 passt ein Universal gelenkorgan 35, das kugelförmig ausgebildet ist und in ein halbkugelförmiges Lager des Kolbens 19 passt, wodurch das Gleitkissen 21 gegen den Kolben 19 abgestützt ist. Um die Reibungsflächen zwischen denKolben und den Gleitkissen während des Betriebes der Pumpe feucht zu halten, erstreckt sich von diesen Flächen weg ein Kanal 36 durch das Univer salgelenkorgan 35 und durch den Phunger- kolben 19, um an der hintern Seite des Plun- gerkolbens zu münden.
Während der Hin- und Herbewegung des Plungerkolbens stimmt die Eintrittsöffnung des Kanals 36 momentan mit der Austrittsöffnung des Kanals 31 über ein, um einer sehr geringen Menge von Flüs sigkeit zu gestatten, die Reibflächen bei jedem Kolbenhub zu erreichen.
Als eine Alternative zu den Kanälen 31, die zu den äussern Enden der Zylinderboh rungen führen, kann jeder der Plungerkolben mit einem Zweigkanal 37 (Fig.4) versehen sein, der sieh vom Kanal 30 aufwärts zum äussern Teil des Kolbens erstreckt, so dass die durch den auf die örtlich begrenzten Flächen wirkenden Fluidumdruck an der vordern bzw. hintern Mantelseite der Plungerkolben her- :-orgerufenen Reaktionskräfte den Reibungs kräften entgegenwirken. Diese Kräfte kom men natürlich nur bei den Förderhüben der Plungerkolben zur Wirkung.
In gewissen Fällen kann es erwünscht sein, dass die den Reibungskräften entgegenwir kenden Kräfte jederzeit ausgeübt werden, und hierzu können Fluidumkanäle, die zu irgend einem oder beiden der innern und äussern Enden der Plungerkolben führen, alle im Sternkörper 16 und der Lagerbüchse 42 ge bildet sein und können sieh von einem oder beiden, unter Druck stehenden, ringförmigen Kanälen 38 und 39 erstrecken, die um den Ventileinsatz 13 gebildet sind, wobei die Ka näle 38 und 39 durch Bohrungen 40 und 41 mit dem Auslasskanal 15 in Verbindung stehen, welche jederzeit unter dem hohen Druck der Pumpe gehalten wird.
High pressure pump. The invention relates to high-pressure pumps in which a control surface with plunger pistons throws together via sliding elements in order to move the plunger axially with respect to their cylinder bores. The control surface can e.g. B. be formed by a Füh approximately ring if the pump is of the type with radial, rotating Zylin countries, or it can be formed by a swash plate if the pump is of the type with swash plate.
In both types of construction, the outer ends of the plunger pistons are provided with sliding elements which are intended to reduce friction and which interact with the guide ring or the swash plate; however, whatever precautions are taken to reduce the friction to a minimum, the fact remains that in such high pressure pumps inevitably there is a frictional effect between the sliding members and the control surface, which tends to be the plunger to tilt in relation to their cylinder bores and thereby generate a large amount of friction on the sliding surfaces of the pistons that are pressed against them,
which surfaces are mainly located on the inner and outer ends of the plunger piston with respect to the direction of rotation of the cylinder ring containing the piston around the pump axis, on the back or on the front side of the piston benmäntel. The large frictional forces at these points tend to cause local wear, which may cause the plunger to become loose in relation to the cylinder bores or even lead to jamming in extreme cases.
The tilting effect is increased the higher the working pressures are, and if the pump is to be effective at high pressures, the plungers must have an extremely good fit in the bores, which makes the suction more difficult. It may be necessary that the pump must work with fluids which have little or virtually no visual kidney properties.
It is a purpose of the invention to counteract the frictional forces, and for this purpose a fluid pressure is exerted at least during the delivery strokes against the plunger piston in localized areas to counteract the tendency of the plunger piston in relation to its cylinder bores under the inflow To tilt frictional forces between the sliding members and the control surface, counteract.
It is evident that the frictional forces are of greater importance for the delivery stroke of each plunger and of relatively less importance for the suction stroke, because during the delivery stroke the plunger is pushed outwards by the entire output pressure of the pump. and it will therefore be sufficient in most cases to counteract the friction forces only during the delivery stroke.
An embodiment and a detail variant of the subject invention are shown in the accompanying drawing.
Fig. 1 is a vertical section through the pump on the line I-I of Fig. 2; Fig. 2 is a section on the line II-II of Fig. 1; Fig. 3 is a partial view in development, and Fig.4 is a section through an altered detail.
The pump shown has a solid Ge housing 11, on which by means of bolts 12 a valve insert 13 provided with channels is fastened ex-centrically, which sits a suction channel and an outlet channel 14 and 15 be. A provided on a sleeve 42 and connected to this sleeve ringför Miger star body 16 or cylinder ring called GE, which has seven radial cylinder bores 20, is driven so that it is rotated around the valve insert 13 by a drive shaft 17, this shaft 17 with the Ring 16 via a sleeve 43 and a clawed Zwisclhenstüclk 13 is kup pelt.
A plunger 19 is axially movable back and forth in each radial cylinder bore 20 and has a sliding bearing body 21 at its outer end, which works on the principle of a Michel pillow bearing with respect to a stationary guide ring 22 which is fastened in the housing 11, whereby the pistons 19 are forced to move along the inside of the guide ring 22. The strokes of the plungers 19 are determined by the eccentricity of the guide ring 22 with respect to the axis of the valve insert 13.
A liquid, which can be gasoline, petroleum or another liquid and has low or negligible lubricating properties, is sucked in via a primary inlet channel (not shown) which leads into the space 44 within the housing 11 in the vicinity of the cylinder ring 16. The incoming liquid is thrown outwardly against the guide ring 22 by centrifugal action in order to pass through an outlet channel 36 in the guide ring 22, where it is transmitted via a connec tion passage 27 into the suction channel 14.
Due to the outward movements of the plunger due to the centrifugal forces, the liquid is sucked through the groove 45 and the holes 33 into the corresponding cylinder when the plunger moves past the groove 45 adjoining the outlet of the suction channel 14. As a result, this liquid is discharged through the holes 33 and the groove 46 into the outlet channel 15, from which it then passes into a feed line (not shown).
The cylinder ring 16 rotates in the direction indicated by the arrow in FIG. 2, and it should be noted that the inevitable braking effect of the slide bearing body 21 tends to tilt the plunger piston with respect to its cylinder bores 20 and thereby a large one To generate friction on the pressed sliding surfaces of the pistons, which surfaces are on or near the inner and outer ends.
The plunger piston is located on the rear side 28 or on the front side 29 of the piston, in the direction of rotation of the 7-cylinder ring (arrow in FIG. 2). The large frictional forces at these points tend to cause local wear, with the result that the pistons become loose with respect to the cylinder bores and possibly jam in extreme cases.
These frictional forces are of greater importance during the delivery strokes, when there is increased pressure between the sliding bearing bodies 21 and the guide ring 22. accordingly increased tendency of the pistons zukip pen, and to overcome this is, each piston 19 with. a channel 30 is provided which extends from the working side or inside of the Kol ben and opens near the inner end of the piston with respect to the direction of rotation at the front of the piston skirt.
During the delivery stroke, the high pressure generated in the liquid acts on the wall section of the cylinder bore 20 opposite the outlet opening of the channel 30 and thus against a locally limited area of the piston, so that a reaction force counteracting the piston's tendency to tilt is caused becomes.
The higher the pressure generated, the greater the frictional forces that occur between the sliding bearing bodies 21 and the guide ring 22 with the greater tendency of the plunger to tilt under the action of these frictional forces, and the greater the reaction force in the piston, which counteracts this tendency to tilt.
If desired, fluid pressure can also be exerted on the rear side of the piston skirt with respect to the direction of rotation close to the outer end of the piston on a locally limited surface thereof, and for this purpose the star body 16 has a channel 31 for each piston, which is close to the outer end of the cylinder bore opens opposite the rear side of the plunger in the interior of the cylinder ring and exerts a force on the piston there.
For a favorable production, the part 32 of the channel 31 is formed as a courage in the outer surface of the sleeve 42, and these grooves are open towards the holes 33 in the sleeve 42, which holes when the sleeve 42 is in its position in the star body 16 is held to match the cylinder bore. A portion of the sleeve 42 is shown as a development in FIG. In the same way as liquid pressure counteracts the tilting through the channel 30 in one sense, it acts in the opposite sense demn tilting through the channel 31 ent.
In the example shown, each slide pad 21 carries a bolt 34. A universal joint member 35, which is spherical and fits into a hemispherical bearing of the piston 19, fits around part of this bolt 34, whereby the slide pad 21 is supported against the piston 19. In order to keep the friction surfaces between the piston and the sliding cushions moist during operation of the pump, a channel 36 extends away from these surfaces through the universal joint member 35 and through the phunger piston 19 to open out on the rear side of the plunger piston .
During the reciprocating motion of the plunger, the inlet opening of the channel 36 momentarily coincides with the outlet opening of the channel 31 in order to allow a very small amount of liquid to reach the friction surfaces on each piston stroke.
As an alternative to the channels 31 leading to the outer ends of the cylinder bores, each of the plungers can be provided with a branch channel 37 (FIG. 4) which extends upward from channel 30 to the outer part of the piston so that the due to the fluid pressure acting on the locally limited surfaces on the front or rear side of the casing of the plunger: -orcalled reaction forces counteract the frictional forces. Of course, these forces only come into effect during the delivery strokes of the plungers.
In certain cases it may be desirable that the forces opposing the frictional forces be exerted at all times, and for this purpose fluid channels leading to either or both of the inner and outer ends of the plungers can all be formed in the star body 16 and the bearing sleeve 42 and may extend from one or both of the pressurized annular channels 38 and 39 formed around the valve core 13, the channels 38 and 39 communicating with the outlet channel 15 through bores 40 and 41 which are at all times below the high pressure of the pump is maintained.