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Kolbenpumpe mit Sperrflüssigkeitsdichtung Die Erfindung bezieht sich
auf eine Kolbenpumpe zum Fördern einer unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit,
bei welcher ein innerhalb des Zy lind-ers liegender Längsteil des Kälbe,ns von ein-e-m
Ringraum umgehen. ist, dem zu Dichtungszwecken von außen Förderflüssigkeit zugeführt
wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Koilbenpu.mpen eine absolut
einwandfreie- und dichte Trennung zwischen dem Pumpenzylinder einerseits und dem
KurbeI;gehä.use andererseits zu erreichen, um sowohl ein. Ansaugen von Luft aus
dem Kurhelge:häuse als auch den Eintritt vcri- F5rderflüssigkeiit in das Kurbzlgehäuse
zu vermeiden.
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E.s sind h-ere-its Kolhenpump;cn hekaniitge@vorden, hei denen Eine
Abdichtung mittels Sperrflüssigkeit erzielt wird. Diese haben aber den, wesentlichen
Nachteil, daß während des Saughubes Luft aus dem Kurbelgehäuse in die Pumpenkammer
gesaugt werden kann.
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Bei einer dieser zum Stand der Technik gehörenden Pump,e@nkonstrulcticnen
befindet sich zwar in dem einen Teil de> Kolbens umgehenden Ringraum eine Druckflüssigkeit,
und zwar Schmieröl, doch wird diese Flüssigkeit nicht von außen her unter Druck
zugeführt. Der Ringraum ist hierbei mit der Saugleitung der Pumpe verbunden, so
daß sich die in den Ringraum eintretende Schmierölmenge mit dem, aus der Pumpenkammer
austretenden Brennstoff mischen; und in die Saugl,e@itung gelangen kann. Der Ringraum
steht also einmal unmittelbar mit der Saugleitung und zum anderen mittelbar über
einen weiteren Ringraum mit der Schmierölleitung in Verbindung. Durch diese Anordnung
sollte der sehr hohe Druck des Schmieröls, der bis dahin erforderlich war, überflüssig
gemacht «-erden, uni dadurch die verbrauchte Sclimi,erö.lmenge herabzusetzen, die
gewöhnlich so groß war, daß schädliche Wirkungen, wie z.. B. Öldampfsch.waden in
den. Auspuffleitungen oder verrußte Zvliiider und Kolben, auftraten.
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Die Mängel der bekannten Kolbenpumpen und inslresandere die der zuvor
erwähnten Bauart werden gemäß der Erfindung dad'u,rch vermieden, daß an Stelle,
des bisher verwendeten Drucköls die Förderilüssigkeit selbst als Dichtungsmittel
Verwendung findet, um zu verhindern, daß das unerwünschte und nachteilige Mischen
des Dichtungsmittels mit der Förderflüssigkeit eintritt und d,aß für ganz bestimmte
Druckverhältnisse gesorgt wird, die in dem den Külhen umgehenden Ringraum herrschen
sollen, in welchem sich; die dichtende Förderflüssigkeit befindet. Die dem Ringraum
zugeführte Flüssigkeit soll dabei unter einem konstanten Druck stehen., der kleiner
als der mittlere Förderdruck in der Pumpenkammer, aber größer, und zwar vo.rzugs#,veise
nur unerheblich
| größer, als der an dem der Pumpenkammer entgegen- |
| gesetzten Ende des Zylinders herrschende Druck ist. |
| Dadurch wird die der Erfindung zugrunde liegende |
| Aufgabe einwandfrei und, was in wirtschaftlicher |
| Hinsicht wesentlich ist, in einfacher Weise gelöst. Es |
| wird verhindert, daß Förderflüssigkeit in das Ku:rbel- |
| gehäuse der Pumpe eindringen kann und aus diesem |
| während des Ansaughubes Luft in den. Pumpen- |
| zylinder gesaugt wird. |
| Im Falle einer stationären Pumpe, in deren Kurbel- |
| gehäuse atmosphärischer Druck herrscht, genügt der |
| durch den Flüssigkeitsbehälter geschaffene übliche |
| Kopf, um dien; gewünschten Drucku;nte!rsehied auf- |
| rechtzuerhalten., während es im Falle einer in einem |
| Flugzeug verwendeten Pumpe z. B. genügt, in dem |
| Flüssigkeitsbehälter einen etwas höheren Druck als |
| im Ku,rb,elgehäuse aufrechtzuerhalten;, ganz, gleich, |
| welchen absoluten Wert der letztere Druck hat. |
| Dem den Kolben umgebenden Ringraum wird |
| erfindungsgemäß die Förd',erflüssigkeit durch eine vom |
| Pumpenförderkreis getrennte Leitung, die mit einem |
| höher als der Ringraum liegenden Vorratsheh:älter in, |
| Verbindung steht, zugeführt, um den gewünschten |
| Druck im Ringraum aufrechtzuerhalten. |
| Es ist im Rahmen, der Erfindung weiterhin möglich; |
| zwischen dem mit Förderflüssigkelit gefüllten Ring- |
| raum und dem der Pumpenkammer entgegengesetzten |
| Zvlinderend,e einen zweiten. Ringraum anzuordnen., |
| dem von außen eine, Schmierflüssigkeit unter Druck |
| zugeführt wird, der größer als der Druck der dem |
| ersten; Ringraum zugeführten Förderflüssigkeit ist. |
| Bei dieser Madifika.tion des Gegenstandes der Er- |
| dung ist es vorteilhaft, daß die sich von der Pumpen- |
karnmer zum zweitu il Riii,g.raum erstreckenden Kolbenteile einen
kleineren Durchmesser haben als der übrige Kolbenteil.
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Nähere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes gehen aus der Beschreibung
von, zwei Ausführungäbeispielen hervor, die in den Zeichnungen d,arge.tellt sind.
Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine Kolbenpumpe gemäß der Erfindung sowie die
entsprechenden Verbindungsleitungen und zugehörigen Aggregate, Fig.2 eine Kolbenpumpe
in einer abge«-andelteii Bauart, teilweise im Schnitt, mit den @erlündungsleitungen
und Vorratsbehältern für die Förder- und die Schmierflüssigkeit und Fig. 3 ein Detail
der Pumpe nach Fig. ?, nämlich den Kolben: im Pumpenzylinder.
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Wise aus Fig. 1 hervorgeht, ist das Kurbelgehäuse 1 mit einer Gewind;ei)ohrung
versehen, iii die der Pumpenkörper 2 eing°schraubt ist.
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Innerhalb des Pumpenkörpers 2 befinden sich übereinanderliegen.d eine
Buchse 3, welche df-"ii Pumpenzylinder bildet, ein zylindrischer Körper 4, der da
Ein.laßventil trägt, ein zweiter zvlind,rische"r IZ-örper 5, in welchem sich das
Auslaßventil befindet, und schließlich ein Verschlußstück 6, welches finit seinem
Gewinde in das obere Endie des Pumpenkörpers 2 eingeschraubt ist und die vorerwähnten
Elemente in ihrer Lage festhält. Zwischen den aufeinanderliegenden Elementen 3,
4, 5 und 6 sind Dichtung.,-ringe 7, 8 und 9 angeordnet, die eine Abdichtung sowohl
zwischen den einzelnen Elementen als auch zwischen diesen und der inneren Wandung
des Pumpenkcrpers 2 gewährleisten. Die Elemente 3, 4, 5 und 6 sind. vorzugsweise
aus einem -Metall mit dem gleichen 'Kärmeausdehnungskoeffizienten, wie ihn der Pumpenkörper
2 selbst hat, gefertigt, damit L'ndichtigkeiten oder eine Zerstörung der Dichtungsringe
vermieden werden., wenn die Temperatur der Pumpe beim Arbeiten schwankt.
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Es ist leicht ersichtlich, daß dieser Aufbau der Pumpe ein schncilles
und einfaches Zusammenbauen und auch: Auseina,ndernehmen gestattet. Die Fö.rderflüssigkeit
wird der Pumpe durch die Bohrung 10 bzw. den. Einlaßstutzen 101 (Feg. 2)
zugeführt. Der Auslaß 11 befindet sich im Verschlußstück 6. Da. Einlaßventil besteht
aus einem Kugelventil 51. Die Förderflüssigkeit wird von dem Pumpenkolben
21 durch den Einlaß 10 in die Pumpenkaminer gesaugt. Das in dem zylindrischen Körper
5 gelagerte Auslaßventil besteht gleichfalls aus einem Kugelventil 17.
Beide
Ventile 51 und 17 sind mit Anschlägen versehen, um den Hub ihrer Kugeln zu begrenzen.
Das Auslaßvzntil liegt vorteilhafterweise direkt oberhalb des Einlaßventils. Beide
Ventile sind so ausgebildet, daß die Luft, die sich vor der Inbetriebnahme der Pumpe
eventuell im Pumpenzylinder artgesammelt hat, auf natürliche Weise bestreut ist,
durch den Auslaß 11 zu entweichen.
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Gemäß der Erfindung ist eine vollständige, Trennung zwischen der Pumpenkammer
2 und dem Kurbelgehäuse 1 vorgesehen. Diese Trennung wird durch einen ringförmigen,
zwischen dem Pu.mpeiikolb.en 21 und dem unteren Teil der Buchse 3 liegenden Raum
52 erreicht, indem dieser mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter 57 mittels der Rolirleituii-
58 in Verbindung steht.
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In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel wird der ringförmige Raum
52 dadurch gebildet, daß ein Teil 22 des Pumpenkolben.. 21 einen geringeren Durchniesser
besitzt, wobei sich dieser Teil über eiere axiale Läii"ge des 1ic:llieiis 21 er.trcclct,
die iniiicle.,tzii" gleich dein Kolbenhut> ist. um eine ständige Verbindung durch
mindesten. eine Boliruiig 24 in der Buchse 3 mit der rinbförinigen Kammer 23 lierztistclleii,
in die die Verbindungsleitung 58 durch dkii Stutzen 25 einmündet.
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Der lange, sich zwischen der I'uiiil>enkaniiner utid dein Teil 22
geringeren hurchnit.s;er# erstreckende Kolbenteil gewährleistet bereits eine gute
Abdichtung. Il. @cönnn aber L'adichtigkeiten auftreten, besonders dann, we@iin dU:
Pumpe Flüssigkeit unter sehr hohem Druck fördert. Es ist leicht verständlich, rlaß
die iii den Ringraum 52 einsgetretene Flüssigkeit eher durch die durch da, Rchi-58
gebotene freie Verbindung iii den Flüssigkeitst>eliälter 57 zurückflielllt, als
z«-ischen dem untercii Teil dj-s Kolbens und der den Zylinder bildenden Buchse 3
in das Kurbelgehäuse 1 einzudringen.
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Ein anderer wichtiger Vorteil der ständigen freilcii Verbindung de:
ringiorniigeii Raume, 52 mit dein Behälter 57 ergibt sich daraus, daß in dieseln
Rauen ständig ein etwas höherer Druck als ini Kurhelgehäuse 1 herrscht. Infolge
dieser Flü.sigl:eit.druckdichtung kann während des Ansaughubes keine Luft aus dein
Kurbelgehä.u.se 1 in die Pumpetikaminer ge-,atigt werdeii.
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Ein breiterer Vorteil der vollständigen Treiniuiig zwischen der Pumpenkainnier
und Kurbelgehäuse 1 ist der, daß in letzterem die \"°r@venduiig beliebiger Schinierinittel
inöglich ist, ranz gleich. von «-e@c@en-Art die Flüssigkeit i,t. die durch claPumpenaggregat
gefördert wird.
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In bestimmten Fällen ist es möglich. die besondere unabhängige Leitung
58 wegfallen zu lassen und eine ständige Verbindung zwischen der 1Ziiigl;ainmei-
23 bzw. dein ringförmigen Rauen 52 und einem Raitni oberhalb vorn bzw. vor dein
@inlahveitti151 lierzustellen. Diese vereinfachte Anordnung kann in.besondert dann
nilgewendet werden, wenn der Vorrat#-behälter 57 in unmittelbarer Nähe der Pumpe
liegt und kein merklicher Druckverlust zti befürchten ist.
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Wenn dagegen Druckverluste in der Speiseleitung 10 auftreten, z. B.
dann, wenn der Vorratsbehälter in erheblicher Entfernung von der Pumpe liegt. so
ist die Ausführung nach Fig. 1 vorzuziehen, hei der die unabhängige Leitung 58.
durch welche kein unter Druck stehender Flüssigkeitsumlauf stattfindet, mit Sicherheit
den geringen erforderlichen C herdruck im ringförmigen Raum 52 herstellt.
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Selbstverständlich ist es ini Rahinen der Erfinduiig möglich, an Stelle
eines Kolbenteiles mit geringerem Durchine:s,er eineu Teil mit erweitertem Durchmessor
im Zylinder über eine entsprechende axiale I-änge vorzusehen, um einen rinigförmigen
Raiini ähnlich dem Ringraum 52 zu erhalten: es lasen sich aller auch beide -Möglichkeiten,
falls erwünscht, miteinander kombinieren.
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Bei dein iii Fig. 1 gezeigten Beispiel beiindeii sich zwischen dein
Vorratsbehilter und dem Eimali 10 der Pumpe nacheinander folgende Aggregate: eine
Zahnradj)umpe 60 für die Vorverdichtung der L# örderflüssigkeit vor der Hauptpumpe,
ein Hahn 61 für die Handregulierung der Zuflußmenge und ein Regulator 62, der automatisch
die Zuflußmenge in Abhängigkeit von dein Druck am Auslaß 11 verändert. jedes dieser
zusä tzlicheii Aggregate kaiiii getrennt oder in beliebiger Kombination finit einer
Pumpe geinäß Fig. 1 verwendet worden.
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Aus der Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Pumpenanlage geht hervor,
daß die Zahnradpump,
e 60 während der Zeiträume, da der Hahn 61
und b:zw. oder der Regulator 62 einen Unterdruck am Puinpeneinaal; schaffen, weggelassen
werden könnte. Es ist jedoch. vorteilhafter, ständig eine Pumpe zur Druckerhöhung
angeschlossein zu haben, als eine Schaltvorrichtung vorsehen zu müssen, die unnötig
die Kostgin der Pumpenanlage erhöhe-in würde.
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Der Z.uflußregulator 62 ist im Pumpenkörper 2 in einer zweiten, parallel
zu der die Förderpumpe enthaltenden, Bohrung untergebracht und steht an seinem unteren
Ende mit dein Zuflu:ßrohr 59 durch einen radialen Durchbruch 63 mit dem Einlaß 10
und mit seinem oberen Teil durch einen anderen radialen Durchbruch 64 nnit dem Auslaß
11 der Pumpe in Verbindung.
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Bei der in den Fig. 2 und- 3 gezx@i.gten Ausführungsart ist die zuvor
beschriebene Pumpe durch. ein besonderes Merkmal vervollständigt worden, (las die
Verwendung der erlindungsgemäßen Pumpe zum Fördern von Flüssigkeiten, die gewöhnlich
ein Frussen des Kolbens im Zylinder verursachen, ermöglicht. Dieses in Fig. 3 im
einzelnen gezeigte Merkmal besteht hauptsächlich aus einem zweiten Ringraum 52a,
der in der gleichen `''eise gebildet wird wie der Ringraum 52 in Fig. 1 und der
sich. zwischen dem ersten Ringraum 52 und dem Kurbelgehäuse 1 befindet. Dei Ringraum
52a steht durch eine Bohrung 102 in dem Pumpongehäu,se 2 und eine Leitung 102 a
finit einem Schmierflüssigkeit, z. B. Öl, enthaltenden f rehälter 103 in Vorbind-ung,
der höher als der di, zu fördernd-- Flüssigkeit enthaltende Behälter 57 anigeord;net
ist, so daß der Druck im Ringraum 52a etwas höher ist als der Druck im kintgra.um
52, der mit dem Behälter 57 in Verb,indu.ng steht.
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Darüber hinaus ist zwischen dem Zvlinder und den Kcrlben.teilen 21
a und 21 b, die sich von der zweiten Ringnut 52a zur Pumpenkammer 104 e,rstre,ol:en,
ein Spielrauen vorgesehen, der größer ist als der -zwischen dem Zylinder und dem
geschmierten unteren Teil 21 c des Kolbens 21 vorgesehene Spielraum, um jegliche
Reibung Metall auf Metall in dem Teil des Kolbens zu vermeiden, der in dem Umlauf
der, zu fördernden Flüssigkeit liegt, wodurch jede Störungsgefahr vermieden wird.
Außerdem verhindert der geringe Überdruck im Ringraum 52 a jegliches Durchsickern
von Förderflüssigkeit, wie z. l', henzin, in das 01,
gestattet dagegen ein
minim.a.Lcs Auslaufen von Öl in den Benzinkreislauf.
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Bei dieser Ausführungsform verhütet der Öldruck in dein ringförmigen
Raum 52c, da.ß Luft vom Kurbelgehäuse in den Pumpenzylinder gesaugt wird, während
das zwischen dem Kolben 21 und dem Zvlind'er entweichendie Beii;zini durch den Ringraum
52, die Öffnung 101 und die Leitung 58 in den Vori-atsbelläIter 57 auslaufen kann.
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Es ist ohne weiteres .ersichtlich, d.aß die gewünschten Drücke in
den ringförmigen Räumen 52 b.zw. 52a. außer durch die Lage der Behälter 57 und 103
durch verschiedenste andere Mittel erhalten werden könnten. Bei einer in ein:ein
Flugzeug verwendeten Pumpe, bei der ein bestimmter Druck im Kurbelgehäuse beibehalten
werden kann und in der die Drücke im Ö1-und Benzintank durch andere Mittel als durch
die Schwerkraft bewirkt werden, müssen stets die gleichen Bedingungen verwirklicht
sein.
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Es ist außerdem noch festzustellen, daß die in Fig. 8 und! 9 gezeigte
Bauart die Trennung zwischen dem Benzinkreislauf und dem zwischen Kalben und Zylinder
vorgesehenen Schmiermittelkreislauf einerseits und die Trennung dieses Kolben zylinderschmiersysteins
vom Schmiersystem des ktirb,elgeli.ä,uses andererseits ermöglicht. Diese Anordnung
gestattet es im besonderen, verschiedene Schmieröle für die Schmierung des Kolbens
und des Ku,rl)e:lgeh.äuses zii verwenden. Durch Aufrechterhaltung des Druckunterschied-es
zwischen. den zwei ringförmigen Räumen. auf einem genauen Wert und durch. Wahl eines
Schmieröls für den Kolben von geeigneter Viskosität kann das Auslaufen des Öls vorher
ermittelt und auf einem bestimmten Wert gehalten werden.