DE102005059831B3 - high pressure pump - Google Patents
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Abstract
Hochdruckpumpe (10) mit einem Pumpengehäuse (12) und wenigstens einer Pumpeneinheit (13) mit einem Zylinderraum (32) mit einer Längsachse (L), in dem ein Hochdruckkolben (30) axial bewegbar angeordnet ist. Der Antrieb der Hochdruckpumpe (10) erfolgt über eine Antriebswelle (14), die mit einem ersten Kolben (18) der wenigstens einen Pumpeneinheit (13) in Wirkverbindung steht. Ein Druckraum (22) der wenigstens einen Pumpeneinheit (13) ist durch den ersten Kolben (18) mit einem ersten Druck (p1) beaufschlagbar, und steht mit einem zweiten Kolben (24) der wenigstens einen Pumpeneinheit (13) in Wirkverbindung, welcher seinerseits mit dem Hochdruckkolben (30) in Wirkverbindung steht. Der zweite Kolben (24) weist eine dem Druckraum (22) zugewandte und diesen begrenzende Fläche (52) auf und der Hochdruckkolben (30) weist eine dem Zylinderraum (32) zugewandte und diesen begrenzende Fläche (54) auf, die kleiner ist als die dem Druckraum (22) zugewandte und diesen begrenzende Fläche (52). Der erste Kolben (18) ist relativ zu dem zweiten Kolben (24) so angeordnet, dass der erste Kolben (18) und der zweite Kolben (24) bei bestimmungsgemäßem Einsatz richtungsgleich bewegbar sind.High-pressure pump (10) with a pump housing (12) and at least one pump unit (13) with a cylinder space (32) with a longitudinal axis (L) in which a high-pressure piston (30) is arranged to be axially movable. The high-pressure pump (10) is driven via a drive shaft (14) which is in operative connection with a first piston (18) of the at least one pump unit (13). A pressure chamber (22) of the at least one pump unit (13) can be acted upon by the first piston (18) with a first pressure (p1) and is in operative connection with a second piston (24) of the at least one pump unit (13), which in turn is in operative connection with the high pressure piston (30). The second piston (24) has a surface (52) facing the pressure chamber (22) and delimiting it, and the high-pressure piston (30) has a surface (54) facing the cylinder chamber (32) and delimiting it, which is smaller than the the pressure chamber (22) facing and delimiting the surface (52). The first piston (18) is arranged relative to the second piston (24) in such a way that the first piston (18) and the second piston (24) can be moved in the same direction when used as intended.
Description
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe.The The invention relates to a high-pressure pump.
Hochdruckpumpen unterliegen starken Beanspruchungen, wenn sie Drücken von beispielsweise 2000 bar ausgesetzt sind. Derartige vergleichsweise hohe Drücke stellen sowohl hohe Anforderungen an das Material der Hochdruckpumpe als auch an deren Konstruktion. Gleichzeitig müssen von derartigen Hochdruckpumpen große Kräfte aufgenommen werden.High-pressure pumps are subject to heavy loads when they press, for example, 2000 bar are exposed. Such comparatively high pressures Both high demands on the material of the high pressure pump as also on their construction. At the same time need of such high pressure pumps size personnel be recorded.
In
der
Die
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochdruckpumpe zu schaffen, die auch bei hohen Pumpendrücken einem geringen Verschleiß unterliegt und einen zuverlässigen und präzisen Betrieb ermöglicht.The The object of the invention is to provide a high-pressure pump, the even at high pump pressures is subject to low wear and a reliable one and precise Operation possible.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the features of claim 1 Advantageous embodiments The invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Hochdruckpumpe mit einem Pumpengehäuse und wenigstens einer Pumpeneinheit mit einem Zylinderraum mit einer Längsachse, in dem ein Hochdruckkolben axial bewegbar angeordnet ist. Der Antrieb der Hochdruckpumpe erfolgt über eine Antriebswelle, die Antriebswelle steht mit einem ersten Kolben der wenigstens einen Pumpeneinheit in Wirkverbindung und ein Druckraum der wenigstens einen Pumpeneinheit ist durch den ersten Kolben mit einem ersten Druck beaufschlagbar. Der Druckraum steht mit einem zweiten Kolben der wenigstens einen Pumpeneinheit in Wirkverbindung, welcher seinerseits mit dem Hochdruckkolben in Wirk verbindung steht. Der zweite Kolben weist eine dem Druckraum zugewandte und diesen begrenzende Fläche auf und der Hochdruckkolben weist eine dem Zylinderraum zugewandte und diesen begrenzende Fläche auf, die kleiner ist als die dem Druckraum zugewandte und diesen begrenzende Fläche, und der erste Kolben ist relativ zu dem zweiten Kolben so angeordnet, dass der erste Kolben und der zweite Kolben bei bestimmungsgemäßem Einsatz richtungsgleich bewegbar sind.The Invention is characterized by a high pressure pump with a pump housing and at least one pump unit having a cylinder space with a longitudinal axis, in which a high pressure piston is arranged axially movable. The drive of the High pressure pump is over a drive shaft, the drive shaft is connected to a first piston the at least one pump unit in operative connection and a pressure chamber the at least one pump unit is by the first piston with a first pressure acted upon. The pressure room is available with a second piston of the at least one pump unit in operative connection, which in turn is in operative connection with the high-pressure piston. The second piston has a pressure chamber facing and this limiting area on and the high pressure piston has a cylinder space facing and this limiting surface on, which is smaller than the pressure chamber facing and this limiting area, and the first piston is arranged relative to the second piston so that the first piston and the second piston when used as intended are movable in the same direction.
Da die dem Zylinderraum zugewandte und diesen begrenzende Fläche des Hochdruckkolbens kleiner ist als die dem Druckraum zugewandte und diesen begrenzende Fläche des zweiten Kolbens, wird eine Druckübersetzung im Sinne einer Druckerhöhung vom Druckraum zum Zylinderraum ermöglicht. Die Druckübersetzung ergibt sich aus dem Verhältnis der dem Druckraum zugewandten und diesen begrenzende Fläche des zweiten Kolbens und der dem Zylinderraum zugewandten und diesen begrenzende Fläche des Hochdruckkolbens. Aufgrund der Druckübersetzung reicht bereits ein geringer Druck im Druckraum aus, um einen hohen Druck im Zylinderraum zu erzeugen. Somit muss in dem Druckraum lediglich ein geringer Druck, der kleiner als der Druck im Zylinderraum ist, erzeugt werden, was bei geeigneter Wahl der Druckübersetzung auf einfache Weise über die Antriebswelle und den mit ihr in Wirkverbindung stehenden ersten Kolben erreicht werden kann. Dies hat den Vorteil, dass in dem Druckraum nur relativ geringe Beanspruchungen an der Antriebswelle sowie am ersten Kolben auftreten.There the cylinder space facing and this limiting surface of the High-pressure piston is smaller than the pressure chamber facing and this limiting area of the second piston, a pressure transmission in the sense of a pressure increase from Pressure chamber allows the cylinder chamber. The pressure translation results from the ratio the pressure chamber facing and this limiting surface of the second piston and the cylinder chamber facing and this limiting area of the high-pressure piston. Due to the pressure translation already sufficient low pressure in the pressure chamber to a high pressure in the cylinder chamber to create. Thus, in the pressure chamber only a small Pressure, which is less than the pressure in the cylinder chamber, generates what with a suitable choice of pressure ratio in a simple way over the drive shaft and the first in operative connection with her Piston can be reached. This has the advantage that in the pressure chamber only relatively low stresses on the drive shaft and on first piston occur.
Durch die Anordnung des ersten Kolbens relativ zu dem zweiten Kolben derart, dass der erste und der zweite Kolben bei bestimmungsgemäßen Einsatz richtungsgleich bewegbar sind, ist ein einfacher und kompakter Aufbau der Hochdruckpumpe, insbesondere der wenigstens einen Pumpeneinheit, möglich.By the arrangement of the first piston relative to the second piston in such a way that the first and the second piston when used as intended are movable in the same direction, is a simple and compact design the high-pressure pump, in particular the at least one pump unit, possible.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Kolben koaxial zu dem Hochdruckkolben angeordnet. Dies kann insbesondere eine Vereinfachung der Fertigung der Hochdruckpumpe darstellen, da die Bohrungen für den Zylinderraum, den Druckraum und andere in dem Pumpengehäuse angeordnete Räume und Kammern in einem Arbeitsgang realisiert werden können.In An advantageous embodiment of the invention is the first piston arranged coaxially with the high-pressure piston. This can be a particular Simplification of the production of the high pressure pump represent, as the Holes for the cylinder chamber, the pressure chamber and others arranged in the pump housing Rooms and Chambers can be realized in one operation.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Kolben als Stößelbecher ausgebildet. Dies ist besonders vorteilhaft, da damit eine bessere Führung des ersten Kolbens in dem Pumpengehäuse erzielt werden kann, insbesondere wenn Teile des Stößelbechers in dem Pumpengehäuse geführt werden können.In a further advantageous embodiment of the invention is the first piston designed as a push cup. This is particularly advantageous because it allows better management of the first piston in the pump housing can be achieved, especially if parts of the tappet cup in the pump housing guided can be.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Stößelbecher eine ringförmige Stirnfläche auf, die eine Begrenzungsfläche des Druckraums ausbildet. Damit ist eine besonders raumsparende Anordnung des Stößelbechers im Pumpengehäuse möglich, wodurch insbesondere die Baulänge der wenigstens einen Pumpeneinheit reduziert werden kann.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the tappet cher an annular end face, which forms a boundary surface of the pressure chamber. For a particularly space-saving arrangement of the tappet cup in the pump housing is possible, whereby in particular the overall length of the at least one pump unit can be reduced.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckraum mit einem Druckfluid gefüllt, das über eine Druckraumzulaufleitung zufüllbar ist, und die Druckraumzulaufleitung weist ein Druckraumeinlassventil auf. Dies ermöglicht eine besonders einfache Art der Zuführung von Druckfluid, insbesondere im Falle einer Leckage.In a further particularly advantageous embodiment of the invention the pressure chamber is filled with a pressurized fluid, which via a pressure chamber inlet line zufüllbar is, and the pressure space supply line has a pressure chamber inlet valve on. this makes possible a particularly simple way of supplying pressurized fluid, in particular in case of leakage.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Druckraumeinlassventil ein Volumenstromre gelventil. Damit ist eine besonders präzise Zumessung von Druckfluid möglich, die zum Ausgleich einer Leckage von Druckfluid notwendig ist. Durch eine präzise Zumessung von Druckfluid kann ein besonders gleichmäßiges Übertragungsverhalten vom ersten Kolben auf den zweiten Kolben und den Hochdruckkolben erreicht werden.In Another particularly advantageous embodiment of the invention the pressure chamber inlet valve a Volumenstromre gelventil. This is a very precise Metering of pressurized fluid possible, which is necessary to compensate for leakage of pressurized fluid. By a precise one Metering of pressurized fluid can be a particularly uniform transfer behavior from the first piston to the second piston and the high pressure piston be achieved.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Druckraumeinlassventil ein Rückschlagventil. Dies ist eine besonders einfache und kostengünstige Ventilart, bei der eine zuverlässige Zumessung von Druckfluid zum Druckfluidleckageausgleich möglich ist und das Zurückströmen von Druckfluid in die Druckraumzulaufleitung verhindert werden kann.In Another particularly advantageous embodiment of the invention the pressure chamber inlet valve a check valve. This is a particularly simple and inexpensive type of valve in which a reliable Metering of pressure fluid for pressure fluid leakage compensation is possible and the backflow of Pressure fluid can be prevented in the pressure chamber inlet line.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Hochdruckpumpe eine Radialkolbenpumpe mit mindestens zwei Pumpeneinheiten. Mit einer derartigen Pumpe können besonders hohe Einspritzdrücke realisiert werden.In Another particularly advantageous embodiment of the invention the high pressure pump is a radial piston pump with at least two pump units. With such a pump can especially high injection pressures will be realized.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Hochdruckpumpe eine Reihenkolbenpumpe mit mindestens zwei Pumpeneinheiten.In Another particularly advantageous embodiment of the invention the high-pressure pump is a linear piston pump with at least two pump units.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.embodiments The invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Hochdruckpumpe
Die
Pumpeneinheiten
Die
Pumpeneinheit
Der
erste Kolben
Zwischen
dem Pumpengehäuse
Um
den Zylinderraum
Der
erste Kolben
Der
zweite Kolben
Die
Druckübersetzung
P2/P1 ergibt sich mittels der Formel P2/P1 = A1/A2. Hierbei ist
P1 der erste Druck im Druckraum
Der
Druckraum
Um
einen Leckagestrom des Druckfluids aus dem Druckraum
Die
mit dem Druckraum
Durch
die koaxiale Anordnung des ersten Kolbens
Im
Folgenden soll die Funktionsweise der ersten Ausführungsform
der Hochdruckpumpe gemäß
Durch
eine Drehbewegung der Antriebswelle
Um
den durch den Kompressionshub entstehenden Druck P1 in der Zwischenkammer
Im
Weiteren wird der erste Kolben
In
In
dem Pumpengehäuse
Der
Seitenwandabschnitt
Der
als Stößelbecher
ausgebildete erste Kolben
Durch
die Ausbildung des ersten Kolbens
Zwischen
dem Pumpengehäuse
In
der Druckraumzulaufleitung
Der
weitere Aufbau der Pumpeneinheit
Die
Pumpeneinheit
Im
Folgenden wird die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform
der Hochdruckpumpe
Bewegt
sich der erste Kolben
Nach
Abschluss des Kompressionshubs bewegt die zweite Feder
Durch
die Ausbildung des Druckraumeinlassventils
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