DE10125669A1 - Pumpe, insbesondere Plungerpumpe - Google Patents

Abstract

Die Pumpe (1), insbesondere eine Plungerpumpe, umfasst einen Kurbeltrieb (3), der einen in einem Gehäuse angeordneten und in einer Aufnahme (51) geführten Plunger (5) oszillierend antreibt, und einen an dem Gehäuse (2) festgelegten Pumpenkopf (6) zur Leitung des von einem Saugraum (9) abgezogenen mit Druck beaufschlagten Fluids, wobei das Gehäuse (2) den Kurbeltrieb (3) und den Plunger (5) umgibt. Erfindungsgemäß sind am Plunger (5) elastische Dichtmittel (7) festgelegt, die eine druckdichte Abdichtung zu einem unteren den Kurbeltrieb (3) enthaltenden Gehäuseraum (13) bereitstellen. Dadurch kann in dem Gehäuse ein Zwischenraum (12) mit Luft gefüllt sein, der hermetisch von dem unteren Gehäuseraum (19) mit dem Kurbeltrieb (3) abgetrennt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Plungerpumpe, mit einem Kurbeltrieb, der einen in einem Gehäuse angeordneten und in einer Auf­ nahme geführten Plunger oszillierend antreibt, und einem an dem Gehäuse festge­ legten Pumpenkopf zur Leitung des mit Druck beaufschlagten Fluids, wobei das Gehäuse den Kurbeltrieb und den Plunger umgibt.

Es gibt Plungerpumpen, die insbesondere in der Hochdruckwassertechnik eingesetzt werden, da diese kompakt sind und betriebssicher bei Drücken zwischen 100 und 3000 bar eingesetzt werden können. Diese Plungerpumpen besitzen gegenüber an­ deren Pumpenbauarten, wie rotierenden Verdrängerpumpen den Vorteil eines guten energetischen Wirkungsgrades und sind in der Lage, auch schwierige Fluidbedin­ gungen, wie hohe Temperatur, niedrig- und hochviskose Medien sowie feststoffbe­ ladene Flüssigkeiten zu fördern. Die Plungerpumpen besitzen einen relativ ruhigen und schwingungsarmen Lauf und sind einfach zu warten. Nachteilig bei diesen ver­ tikal angeordneten Plungerpumpen ist, dass in dem unteren Gehäuseteil mit dem Kurbeltrieb Öl vorhanden ist, so dass dieser Gehäusebereich gegenüber dem oberen Gehäusebereich durch entsprechende Abstreifer oder eine aufwendig zu installie­ rende Saugraumabdichtung montiert werden muß. Hierfür muß die Oberfläche der Kolbenstange bearbeitet werden, um einen entprechenden Dichtring aufzunehmen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpe, insbesondere eine Plungerpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auf einfache Weise eine zuverlässige Abdichtung zu dem unteren den Kurbeltrieb enthaltenden Gehäu­ seraum bereitgestellt wird und die auch unter extremen Umgebungsbedingungen einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Pumpe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Wenn am Plunger elastische Dichtmittel festgelegt sind, die eine druckdichte Ab­ dichtung zu einem unteren den Kurbeltrieb enthaltenden Gehäuseraum bereitstellen, braucht der Plunger bzw. ein am Plunger befestigtes vertikales Dichtungs- und Füh­ rungselement nicht mehr mit besonders hoher Präzision in einer Aufnahme geführt zu sein, um eine Abdichtung zu dem oberen Gehäuseteil zu erzeugen. Es kann bei­ spielsweise auf eine Bearbeitung der Oberfläche der Plungerstange für Dich­ tringaufnahmen entfallen oder ein Gleitring oder Simmering kann eingespart wer­ den. Die elastischen Dichtmittel dienen dabei unter anderem als Spritzschutz, um einen Eintritt von Öl aus dem Bereich des Kurbeltriebes in den oberen Gehäuseteil zu vermeiden. Eine solche hermetische Abdichtung des unteren Gehäuseteils bietet insbesondere Vorteile für Chemiepumpen, da eine solche medien- und wasser­ strahlbeständige Abdichtung bisher nur mit Membranpumpen möglich war. Insbe­ sondere wenn das zu fördernde Fluid schmutzbeladen, giftig, gesundheitsschädlich, korrosiv, explosiv oder brennbar ist, kommen die Vorteile der hermetischen Ab­ dichtung zum Tragen. Wenn das Fluid schlecht schmierend ist, könnte ohne eine entsprechende Abdichtung eine Triebwerksschmierung beeinträchtigt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Gehäuse ein Zwischenraum oberhalb des unteren Gehäuseraumes und unterhalb des Pumpen­ kopfes ausgebildet. Dieser Zwischenraum kann mit Luft gefüllt sein. Damit besteht eine klare Trennung zwischen einem Fluidraum im Pumpenkopf, dem Zwischen­ raum, der mit Luft gefüllt ist und dem Raum des Kurbeltriebes, in dem Öl enthalten ist.

Vorzugsweise ist das Dichtmittel auf der einen Seite am Plunger und auf der gegen­ überliegenden Seite am Gehäuse festgelegt. Die Montage wird dabei erleichtert, wenn an dem Gehäuse Innenstege ausgebildet sind, die den Plunger ringförmig um­ geben, so dass die Dichtmittel lediglich auf diesen Gehäuseabschnitt aufgeklemmt werden. Um eine ausreichende Elastizität für die Bewegung des Plungers zu besit­ zen, kann das Dichtmittel als ringförmiger oder konischer Faltenbalg ausgebildet sein. Eine konische Ausbildung des Faltenbalgs hat den Vorteil, dass ein Ausknic­ ken verhindert wird. Die an dem Faltenbalg vorgesehenen Wellen sollten in einer solchen Anzahl vorgesehen werden, dass auch bei hohen Hubfrequenzen kein Flat­ tern auftritt. Bei einer gasdichten Ausbildung der Dichtmittel kann die Pumpe in ei­ ner extremen Umgebung eingesetzt werden.

Der Plunger kann mehrteilig ausgebildet sein, um das Dichtmittel an einem unteren Plungerelement festklemmen zu können. Im oberen Bereich ist der Plunger kolben­ förmig in einer Buchse bzw. Aufnahme für die Plungerabdichtung aufgenommen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Pumpe mehrere benachbarte Plunger auf, wobei um jeden Plunger Dichtmittel zu einem unteren Gehäuseraum vorgesehen sind. Die mehreren Plunger können dann zu einer ge­ meinsamen Pumpeinheit zusammengefasst sein, um ein großes Fördervolumen be­ reitzustellen. Vorzugsweise ist daher die Pumpe als Hochdruckplungerpumpe aus­ gebildet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht durch ein Ausführungsbeispiel ei­ ner erfindungsgemäßen Pumpe;

Fig. 2 eine geschnittene Draufsicht auf die wesentlichen Teile der Pumpe der Fig. 1;

Fig. 3 eine Detailansicht des unteren Plungerabschnittes.

Eine in den Fig. 1 und 2 dargestellte Plungerpumpe 1 umfasst ein ein- oder mehrteiliges Gehäuse 2 in dem ein unterer Kurbeltrieb 3 vorgesehen ist. Das Kur­ belgetriebe 3 dient zum Antrieb eines Plungers 5, der mehrteilig ausgebildet ist und einen unteren Plungerabschnitt 4 umfasst. Der Plunger 5 ist aus hoch verschleißfe­ stem Material, wie Keramik oder Hartmetall hergestellt und gleitet ohne Anpres­ sung in einer nicht näher dargestellten Laufhülse bzw. Aufnahme 51 zur Abdich­ tung des um den Plunger 5 gebildeten Ringspaltes. Diese Aufnahme 51 bildet eine Hochdruckabdichtung und kann als Labyrinth, Packung oder hydrodynamische Ab­ dichtung ausgebildet sein. Unterhalb der Aufnahme 51 ist eine Niederdruckabdich­ tung 52 vorgesehen, die als Packung oder Elastomer-Dichtring ausgebildet ist. Durch den vertikalen Aufbau kann die Plungerpumpe 1 gewichtsneutral arbeiten.

An dem Gehäuse 2 ist im oberen Bereich ein Pumpenkopf 6 vorgesehen, in dem Kanäle zur Leitung eines Fluides ausgebildet sind. Der Pumpenkopf 6 ist über Bol­ zen 11 an dem Gehäuse 2 befestigt.

Zum Pumpen eines Fluids wird aus einem Saugraum 9 bei einer Abwärtsbewegung des Plungers 5 Fluid in den Raum 8 eingesaugt. Sobald der Plunger 5 die tiefste Stelle durchlaufen hat, bewegt sich der Plunger 5 nach oben und verschließt über ein Ventil den Zugang zu dem Saugraum 9. Ferner wird ein Ventil 50 betätigt, dass einen Zugang zu einem Druckraum 10 öffnet. Durch Bewegung des Plungers 5 nach oben wird ab Erzeugung eines bestimmten Druckes das Fluid somit in den Druckraum 10 gepumpt und über entsprechende Leitungen verteilt.

Zur Abdichtung zwischen einem unteren Gehäuseraum 19, in dem der Kurbeltrieb 3 angeordnet ist, und einem mit Luft gefüllten Zwischenraum 12 ist ein ringförmiger und konisch ausgebildeter Faltenbalg 7 vorgesehen. Durch die konische und wellen­ förmige Ausbildung des Faltenbalgs 7 wird ein Ausknicken bei der Bewegung des Plungers 5 verhindert. Der Faltenbalg 7 ist an einer Seite an dem Plunger 5 festge­ legt, wobei an dem unteren Plungerabschnitt 4 ein Flansch 43 vorgesehen ist, an dem ein ringförmiger Abschnitt 14 über ein Klemmelement 15 dicht festgeklemmt ist. An der gegenüberliegenden Seite ist der Faltenbalg 7 an einer ringförmigen Aufnahme 17 über weitere Klemmelemente dichtend festgelegt. Die Aufnahme 17 ist über Innenstege integral mit dem Gehäuse 2 verbunden.

Der Faltenbalg 7 ist aus einem medienbeständigem und wasserstrahlfestem Material gebildet, so dass die Pumpe 1 auch unter extremen Bedingungen eingesetzt werden kann. Die Wandstärke des flexiblen Material des Faltenbalgs 7 beträgt etwa 1 bis 2 mm.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind mehrere Plunger 5 nebeneinander ange­ ordnet. Dabei wird der Kurbeltrieb 3 über eine Ritzelwelle 30 angetrieben, deren Ritzel mit ein- oder mehreren Zahnrädern 29 kämmen. Die Zahnräder 29 sind mit einer Kurbelwelle verbunden, wobei durch die exzentrische Anbringung der Pleuel­ zapfen eine oszillierende Bewegung des Plungers 5 erzeugt wird. Dabei ist ein Füh­ rungselement 21 an einer Achse 22 am Pleuel 32 angelenkt. In dem unteren Gehäu­ seraum 19 ist eine Öldruckumlaufschmierung vorgesehen. Das Führungselement 21 ist in einer Aufnahme 20 geführt, wobei zwischen Führungselement 21 und Auf­ nahme 20 keine aufwendigen Dichtmittel vorgesehen sein müssen, da der Falten­ balg 7 eine hermetische Abdichtung bereitstellt und einen Spritzschutz bildet. Diese Art der elastischen Abdichtung durch den Faltenbalg 7 verhindert auch einen Ver­ schleiß von Dichtmitteln, wie Gleitführungen etc.

Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel 3 Plun­ ger in dem Gehäuse 2 montiert. Es ist auch möglich weniger oder mehr Plunger 5 in einer Pumpeneinheit zusammenzufassen.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, umfasst der untere Plungerabschnitt 4 einen Flansch 43 zur Festlegung des Faltenbalges 7. Innerhalb des Flansches 43 ist ein Anschlag 44 zur Verbindung mit dem oberen Teil des Plungers 5 vorgesehen. An der gegen­ überliegenden Seite ist ein Zapfen 41 ausgebildet, der in das Führungselement 21 eingreift. Der Zapfen 41 weist einen verringerten Durchmesser auf, so dass Druck­ kräfte von dem Führungselement 21 über eine Schulter 42 abgetragen werden kön­ nen.

Claims (10)

1. Pumpe (1), insbesondere Plungerpumpe, mit einem Kurbeltrieb (3), der einen in einem Gehäuse angeordneten und in einer Aufnahme (51) geführten Plunger (5) oszillierend antreibt, und einem an dem Gehäuse (2) festgelegten Pumpenkopf (6) zur Leitung des von einem Saugraum (9) abgezogenen mit Druck beauf­ schlagten Fluids, wobei das Gehäuse (2) den Kurbeltrieb (3) und den Plunger (5) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass am Plunger (5) elastische Dicht­ mittel (7) festgelegt sind, die eine druckdichte Abdichtung zu einem unteren den Kurbeltrieb (3) enthaltenden Gehäuseraum (19) bereitstellen.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) ein Zwischenraum (12) oberhalb des unteren Gehäuseraumes (19) und unter­ halb des Pumpenkopfes (6) ausgebildet ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmit­ tel (7) auf der einen Seite am Plunger (5) und auf der gegenüberliegenden Seite am Gehäuse (2) festgelegt ist.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (7) als ringförmiger und/oder konischer Faltenbalg ausgebildet ist.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmittel (7) eine gasdichte Abdichtung zwischen dem Gehäuseraum (19) und dem Zwischenraum (12) bereitstellen.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass um den Plunger (5) eine Hochdruckabdichtung (51) und eine an den Zwischenraum (12) angrenzende Niederdruckabdichtung (52) vorgesehen ist.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmittel (7) einen Spritzschutz gegen Öl aus dem unteren Gehäuseraum (19) bilden und der Zwischenraum (12) mit Luft gefüllt ist.

8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Plunger (5) mehrteilig ausgebildet ist.

9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) mehrere benachbarte Plunger (5) aufweist und um jeden Plunger (5) Dichtmittel (7) zu einem unteren Gehäuseraum (19) vorgesehen sind.

10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) als Hochdruckplungerpumpe ausgebildet ist.