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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe, insbesondere Mehrzylinder-Hochdruckkolbenpumpe,
mit einem den Zylinder und den Zylinderkopf umfassenden, in eine Bohrung des übrigen
Maschinengehäuses einsetzbaren, im Längsschnitt T-förmigen, vorzugsweise aus einem
Stück bestehenden Zylindergehäuseblock, dessen Schaft durch einen einen Plungerkolben
mit Dichtpackung enthaltenden Zylinder gebildet wird und der zusammen mit der den
Plungerkolben abdichtenden Dichtpackung und vorzugsweise mit dem vom Antrieb abkuppelbaren
Plun-erkolben als vom übrigen Maschinengehäuse leicht lösbare Einheit ausbaubar
ist und der Zu- und/ oder Ableitung für das Arbeitsmedium der Maschine über Dichtflächen
zwischen dem Zylindergehäuseblock und dem übrigen Maschinengehäuse aufweist. Die
Erfindung ist insbesondere für Pumpen zur Förderung von chemischen Flüssigkeiten
sowie von Flüssigkeiten hoher Drücke (von z. B. 40 bis 200 atü) oder hoher Temperaturen,
z. B. für Dampfkesselspeisungen, bestimmt, jedoch auch für sonstige Kolbenpumpen
geeignet.
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Besondere Sicherheitsbestimmungen verlangen, daß bei Speisepumpen
für Dampfkessel, die z. B. bei 100 bis 250' C betrieben werden, die
Abdichtungsorgane sorgfältig überwacht und gegebenenfalls regelmäßig ausgewechselt
werden können, da diese . CD
im Vergleich zu denen bei Pumpen, die mit kalten
Flüssigkeiten arbeiten, sehr stark verschlissen werden. Meist war jedoch die Erneuerung
der Ab-
dichtungsorgane durch die hohen Temperaturen sehr erschwert, die ein
Arbeiten nicht ohne weiteres zulassen. Man mußte infolgedessen vor Ausbau der Organe
die Pumpe eine Zeitlang stillsetzen, damit sie sich abkühlt, und mehrere Verrichtungen
durchführen, die lediglich der Vorbereitung zum Auswechseln der Abdichtungsorgane,
insbesondere in Form von Dichtpackungen, dienen.
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Es ist bereits bei Pumpenarten mit Kreuzkopf bekannt, zwischen dem
oder den Zylindern und dem oder den Kreuzköpfen einen Zwischenraum (Vorkammer) vorzusehen,
der es ermöglicht, die Packung durch Lösen ihrer durch den Zwischenraum zugänglich
angeordneten Stopfbuchsenbrille auszubauen. Diese praktisch überall vorfindbare
Konstruktion macht es jedoch notwendig, daß man geteilte Ab-
dichtungselemente
verwendet. Auch sind die Packungen selbst bei guter konstruktiver Anordnung des
Zwischenraumes nur umständlich und schwierig einzubringen, wie auch praktisch keine
Kontrollmöglichkeit darüber besteht, daß die erneuerten Packungen eine richtige
Lage und guten Sitz einnehmen. Die Praxis hat vielmehr gezeigt, daß sehr häufig
gerade bei neu abgedichteten Pumpen schon nach besonders kurzen Laufzeiten Störungen
an den Dichtungen auftreten, weil die sachgemäße Einbringung erschwert ist und die
Pumpe nur ungenügend abgedichtet werden kann.
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Es sind ferner Pumpen bekannt, deren Plungerkolben unter Zwischenschaltung
von Dichtpackungen in Zylindern arbeiten, die in Bohrungen der Gehäuse eingesetzt
sind und durch einen auf größeren Durchmesser abgesetzten zylindrischen Zylinderkopf
nach außen abgeschlossen werden. Der Arbeitsraum der Pumpe wird durch Ventile gesteuert,
die an Stirnflächen des Zylinderkopfes angeordnet sind. Zylinder und Zylinderkopf
sind hierbei als getrennte Teile montiert, was den Einbau und vor allem den Ausbau
erschwert. Die Anordnung der Ventile beiderseits des Plungers innerhalb des Zylinderquerschnittes
läßt auch bei großem Zylinderdurchmesser nur relativ kleine Ventile zu, die die
Kanalöffnungen zwischen dem Arbeitsraum im Zylinderkopf und den Zu- und Ableitungen
im Zylinder steuern.
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Bei einer weiteren bekannten Pumpenbauart mit Kreuzkopf kann jeder
einzelne Zylindergehäuseblock mit Zylinderkopf, nachdem die Kupplung zwischen Plungerkolben
und Kreuzkopf, der bajonettartige Verschluß zwischen Zylindergehäuseblock und Maschinengehäuse
sowie die Zu- und Ableitung für das Einlaß- bzw. Auslaßventil gelöst worden ist,
zusammen mit dem zugeordneten Plungerkolben, der den Plungerkolben gegenüber dem
Zylinder abdichtenden Stopfbuchse sowie dem Ein- und Auslaßventil als Einheit aus
dem Pumpengehäuse herausgezogen werden. Ventile sowie Zu- und Ableitungen sind hierbei
am Zylinderkopf angebracht.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, bei einer
Pumpe der eingangs genannten Art den Ein- und Ausbau der Zylindereinheit weiter
zu beschleunigen, indem insbesondere beim Ausbau derselben das Lösen der Zu- und
Ableitungen und beim Zusammenbau das Verschrauben und Ab-
dichten der genannten
Leitungen mit dem Zylinderkopf vermieden und zugleich eine kompakte Bauart erzielt
werden soll.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Zylindergehäuseblock
mit einer quer zur Zylinderachse am Zylinderkopf angeordneten Dichtfläche, die auch
die Verbindungsöffnungen für die Zu- und/ oder Ableitung des Arbeitsmediums enthält,
gegen das übrige Maschinengehäuse axial abgestützt und mit diesem verflanscht ist.
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Nach außen führende Zu- und Ableitungen werden dadurch erspart. Der
Anschluß der Leitungen an den Arbeitsraum der Pumpe erfolgt bereits durch das Einsetzen
und das Verflanschen des Zylindergehäuseblockes im Maschinengehäuse, wobei eine
hohe Stabilität des Zylindergehäuseblockes und ein hoher Dichtdruck an der ebenen
Dichtfläche zwischen Zylinderkopf und Maschinengehäuse erzielbar ist. Es lassen
sich große Kanalquerschnitte bei Verwendung einfacher, die Durchtrittsbohrungen
umschließender Dichtringe und relativ kleiner Zylinderdurchmesser erzielen.
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Gleichzeitig werden der Zusammenbau der Maschine sowie das Auswechseln
der einzelnen Maschinenteile wesentlich vereinfacht und beschleunigt. Dies gilt
insbesondere dann, wenn zugleich auch der Kolben - z. B. nach Lösen von Kreuzkopf
oder von sonstigen Antriebsteilen - zusammen mit dem Zylinder ausbaubar ist.
Bei Störungen an einem Zylinder kann der zugeordnete Zylindergehäuseblock einschließlich
aller zugehörigen Teile ohne besonderen Arbeitsaufwand für das Trennen von Leitungen
und ohne wesentliche Betriebsunterbrechung ausgetauscht werden. Solche Zylinder-C,
,arehäuseblöcke können ohne weiteres als fertior D C
montierte Einheiten auf
Lager gehalten werden, so daß es zum Austausch einer solchen Einheit in der Regel
genügt, ohnehin vorhandene Absperrorgane auf der Sau- und Druckseite der Maschine
zu schließen, und das Auswechseln einer Einheit in wenigen Minuten vorgenommen werden
kann. Dieser für die Betriebssicherheit der Kolbenmaschine entscheidende
Vorgang
ist somit etwa auf den Umfang eines Radwechsels bei einem Kraftfahrzeug zurückführbar.
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Eine Reparatur oder überholung der ausgebauten Einheit kann alsdann
in Ruhe und mit Sorgfalt durchgeführt werden. Insbesondere können undichte Packungen
oder sonstige Dichtungselemente erneuert oder sonstige Reparaturarbeiten
- z. B. ein Ausbau und Nachschleifen von Ventilen oder sonstigen Steuerorganen
- vorgenommen werden, ohne daß diese Arbeiten unter dem Zeitdruck des Betriebes
stehen, der in vielen Fällen ein längeres Aussetzen der Maschine nicht zuläßt. Es
ist infolgedessen trotz des unvermeidbaren Dichtungs- oder Kolbenverschleißes ein
störungsfreier Betrieb ohne merkbare Stillstandszeiten möglich, was besonders gerade
für Kesselspeisungen oder in der chemischen Industrie infolge der Notwendigkeit
ständig weiterlaufender Verfahrensprozesse von großer Bedeutung ist.
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Auch kann beim Ausbau des Zylindergehäuseblockes und bei in diesem
verbleibendem Kolben Saug- oder Druckflüssigkeit nicht aus dem Arbeitsraum der Pumpe
über das Zylinderinnere in den Zwischenraum oder die Vorkammer zwischen Kreuzkopf
und Zylinder fließen.
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Eine weitere Ausführungsform im Rahmen der Erfindung besteht ferner
darin, daß das Maschinengehäuse einen zwischen dem Zylinderkopf des Zylindergehäuseblockes
und dem Antriebsgehäuseblock axial zwischengeschalteten und den Zylinder des oder
der Zylindergehäuseblöcke umschließenden, bei Mehrzylinderpumpen den einzelnen Zylindergehäuseblöcken
gemeinsamen Zwischengehäuseblock umfaßt und daß Zylinderkopf und Zwischengehäuseblock
die Zu- und/oder Ableitungen für das Arbeitsmedium der Maschine enthalten. Die Möglichkeit
eines schnellen und sorgfältigen überholens der Maschine, insbesondere auch eines
Reinigens der Zu- und Ableitungskanäle, wird dadurch weiter verbessert und ein noch
wirtschaftlicheres Herstellen bei einfacher Austauschbarkeit ermöglicht. Zylindergehäuseblock,
Zwischengehäuseblock und Antriebsgehäuseblock liegen vorzugsweise mit planparallelen
Flächen aneinander an und sind derart miteinander verschraubt, daß der Zylindergehäuseblock
unabhängig vom Zwischengehäuseblock vom übrigen Maschinengehäuse gelöst werden kann.
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Auch kann der Ein- und Ausbau unter Umständen von weniger geübtem
Personal vorgenommen werden. Weitere Einzelheiten im Rahmen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Hierbei
zeigt F i g. 1 eine Schemadarstellung der gesamten Maschine, und zwar einer
Hochdruckkolbenpumpe, F i g. 2 einen Längsschnitt durch den den Zylinder
und Zylinderkopf umfassenden Teil der Maschine, F i g. 3 eine Ansicht auf
die Maschine gemäß F i g. 2, von links her gesehen und teilweise im Schnitt
nach Linie 3-3 der F i g. 2, und F i g. 4 eine Teildraufsicht
auf die Maschine nach Fig. 2.
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Wie F i g. 1 insgesamt zeigt, besteht die Maschine im wesentlichen
aus dem zur Lagerung einer Kurbelwelle bzw. zur Unterbringung sonstiger Antriebsteile
dienenden Antriebsgehäuseblock 10, mehreren, und zwar im Ausführungsbeispiel
drei Zylindergehäuseblöcken 11 - mit je einem Zylinder 11 a
und einem mit diesem aus einem Stück bestehenden Zylinderkopf 11 b -
sowie aus einem Zwischengehäuseblock 12, wobei die drei Gehäuseblöcke
10, 11 und 12 in der nachfolgend im einzelnen beschriebenen Weise miteinander
verbunden sind. Der z. B. auf einem festen Fundament montierte ein- oder mehrteilige
Antriebsgehäuseblock 10 dient zugleich als Maschinengestell oder Träger für
die anderen Gehäuseteile und enthält außer einer antreibenden Welle, z. B. Kurbelwelle,
eine der Anzahl der Zylinder entsprechende Anzahl je mittels einer Pleuelstange
od. dgl. hin- und hergehend angetriebener Kreuzköpfe, von denen einer in F i
g. 2 bei 13 teilweise dargestellt ist. Ein von oben her zugänglicher
Zwischenraum 14 (Vorkammer) trennt den die Kreuzköpfe aufnehmenden Teil
10 a von dem zum Anschluß der Zylindergehäuseblöcke 11 bzw. des Zwischengehäuseblockes
12 dienenden Teil 10 b des Antriebsgehäuseblockes 10.
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Axial zu jedem Kreuzkopf 13 weist der letztgenannte Teil
10 b des Antriebsgehäuseblockes eine Bohrung 15 auf, die dazu dient,
jeweils einen Zylindergehäuseblock 11 mit Zylinder 11 a und Zylinderkopf
11 b mittels einer zylindrischen Paßfläche 16
aufzunehmen. Der Zylinder
11 a weist des weiteren zwei zylindrische Paß- oder Dichtflächen
17 und 18
in Fortsetzung der zylindrischen Fläche 16 auf, auf
denen der Zwischengehäuseblock 12 mittels ent-Wrechender aufgeschoben zylindrischer
ist. Die letztgenannten Bohrungen 17 a Bohrungen und 18 a werden z. B. gemeinsam
mit den Bohrungen 15 bei am Gehäuseblock 10 angeflanschtem Zwischengehäuse
12 hergestellt. Zweckmäßig hat die Zylinderfläche 18 (bzw. 18 a) einen
etwas größeren Durchmesser als die Zylinderfläche 17 (bzw. 17 a),
um das Herausziehen des Zylindergehäuseblockes 11 aus den Bohrungen
17 a, 18 a des Zwischengehäuseblockes zu erleichtern und auch
dann ohne Schwierigkeiten zu ermöglichen, wenn sich an den Zylinderflächen Kesselstein
od. dgl. angesetzt haben sollte. Dichtungsringe 19 und 20 dichten die zylindrischen
Trennfugen gegen einen Kühlwasserraum 12 a zwischen dem Zylinder 11 a und
dem Zwischengehäuseblock 12 ab.
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Der Antriebsgehäuseblock 10 weist des weiteren eine zur Achse
der Zylinder 11 a genau senkrechte Dicht- oder Anlagefläche 21 auf, gegen
die sich das Zwischenstück 12 mit entsprechender Anlagefläche 21 a axial von außen
(d. h. mit F i g. 1 und 2 von rechts her) abstützt. Außerdem weist
jeder Zylinderkopf 11 b, der über den zugehörigen Außendurchmesser des Zylinders
beiderseits T-förmig überragt, eine zur Dichtfläche 21 planparallele Dicht- oder
Anlagefläche 22 auf, die sich von außen her in entsprechender Weise gegen eine ebenfalls
zur Zylinderachse genau senkrechte Anlagefläche 22 a anlegt.
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Der Zwischengehäuseblock 12 ist an den Gehäuseblock 10 durch
einzelne Schrauben 23 (z. B. Innensechskant-Schrauben) angeschraubt, wobei
die Köpfe 23 a der Schrauben im Zwischengehäuseblock 12 versenkt angeordnet
sind, so daß sie über die Anlagefläche 22 a nicht überstehen. Die Zylindergehäuseblöcke
11 sind ferner einzeln für sich mittels der Schrauben 24 bzw. 24 a an dem
Zwischengehäuseblock 12 befestigt.
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Im Zylinder 11 a des Zylindergehäuseblockes 11
ist jeweils
ein Plungerkolben 25 gelagert und durch
eine nach Art einer
Stopfbuchse mittels der Verschraubung26 unter Druck gesetzte Dichtpackung in Form
von Abdichtungsmanschetten 27 gegen den Zylinder 11 a abgedichtet.
Der Plunger 25 ist durch eine zum Ausgleich von Herstellungsungenauigkeiten
in Querrichtung eine Verschiebung zulassende, leicht lösbare Kupplung
28 mit dem Kreuzkopf 13 verbunden. Zu diesem Zweck weist der Plunger
25 einen Ansatz 29 mit einem Bund 30 auf, der sich gegen einen
Gleitschuh 31 abstützt, welcher auf eine in die Ringnut 32 eingesetzte
zweiteilige Muffe 33 aufgeschoben ist und dadurch radial gegen den Plunger
25
gehalten wird. Tellerfedern 34 drücken mittels der zweiteiligen Muffe
33 den Plunger 25 sowie eine in eine Bohrung des Kreuzkopfes eingeschraubte
Schraubrauffe 35 in entgegengesetzter Richtung gegen den Kreuzkopf
13.
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In dem mit dem zugeordneten Zylinder 11 a aus einem Stück bestehenden
Zylinderkopf 11 b ist das Saugventil 36 innerhalb eines eingesetzten
Ventilgehäuses 37 und ein Druckventil 38 innerhalb eines eingesetzten
Ventilgehäuses 39 angeordnet. Die Ventilgehäuse 37 und 38 sind
in eine Querbohrung 40 des Zylinderkopfes eingesetzt, wobei die Achse der Bohrung
und damit der Ventile sich in lotrechter Richtung erstreckt. Das Innere der Ventilgehäuse
steht hierbei mit dem Arbeitsraum 41 des Plungerkolbens 25 in Verbindung.
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Das Saugventil 36 steuert den Saugkanal 42, der mittels einer
öffnung 43 an der Dichtfläche 22 des Zylinderkopfes ausmündet und über diese öffnung
mit dem Saugkanal 44 im Zwischenstück 12 in Verbindung steht. Diese öffnung 43 ist
hierbei ringsum durch einen Dichtring 45 abgedichtet.
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Des weiteren führt das Druckventil 38 über Bohrungen im Ventilgehäuse
39 zu einem Ringkanal 46, der über eine Bohrung 47 ebenfalls an der Dichtfläche
22 des Zylinderkopfes ausmündet und mit einem Druckkanal 48 für das geförderte Medium
in Verbindung steht. Die Ausmündung der Bohrung 47 in der Dichtfläche 22 ist hierbei
wieder ringsum durch einen Dichtring 49 abgedichtet. Der Druckkanal 48, welcher
in der Regel kleineren Querschnitt als die Saugleitung 44 hat, ist, ebenso wie diese,
quer zur Achsrichtung der Zylinder 11 a im Zwischengehäuseblock 12 angeordnet,
wobei sich, wie insbesondere die F i g. 3 zeigt, die Saugleitung 44 und die
Druckleitung 48 über die ganze Reihe der einzelnen Pumpenzylinder 11 a erstrecken.
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Aus Gründen der Zugänglichkeit sind hierbei die Schrauben 24 axial
von außen (d. h. in F i g. 2 von rechts her) eingesehraubt, während
die Schrauben 24 a auf der Oberseite der Maschine, insbesondere wegen der von oben
her zugänglichen Querbohrung 40, von der axialen Innenseite des Zwischengehäuseblockes
12 her eingeführt sind.
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Mit der Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: Durch den nach oben
offenen Zwischenraum im Gehäuseblock ist die Kupplung von oben her gut zugänglich,
so daß der Plunger vom Kreuzkopf ohne Schwierigkeiten getrennt werden kann.
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Wie ersichtlich, kann darüber hinaus jeder einzelne Zylindergehäuseblock
mit Zylinderkopf für sich nach Lösen der entsprechenden Schrauben sowie nach Lösen
der Kupplung zusammen mit dem zugeordneten Plunger, dessen Dichtung und den Ventilen
als Einheit herausgezogen und gegebenenfalls gegen eine Ersatzeinheit ausgetauscht
werden. Die nach Art einer Stopfbuchse ausgebildete Dichtung des Plungers kann alsdann
aus der ausgebauten Einheit nach Entfernen des Plungerkolbens herausgenommen und
gegen eine neue Dichtpackung ausgewechselt werden. Die Ventile können nachgeschliffen
oder durch neue ersetzt werden. Ebenso ist eine Erneuerung oder Ausbesserung des
Plungers möglich. Ferner liegen die Dichtringe des Zylinders und des Zwischengehäuseblockes
nach außen offen, so daß sie ebenfalls ohne weiteres ausgewechselt werden können.
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Ein weiterer besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Bauart besteht
ferner darin, daß sie in einfacher Weise in der Trennfuge zwischen den Dichtflächen
des Zwischengehäuseblockes und des Zylindergehäuseblockes die Zwischenschaltung
einer rmgförmigen Heiz- oder Kühlplatte erlaubt, die von den Zu- und Ableitungskanälen
des Arbeitsmediums durchsetzt wird und den Zylinder ringförmig umgibt. Die Platte
kann elektrisch, durch Flüssigkeiten oder auf beliebige andere geeignete Weise,
z. B. mittels eines Heiz- oder Kühlmantels, beheizt bzw. gekühlt werden. Eine solche
Heizplatte ist vor allem bei Arbeitsmedien von Bedeutung, die - wie z. B.
Teer - bei normalen Temperaturen zähflüssig oder gar fest sind. Die Heizung
oder - in anderen Fällen - Kühlung durch eine solche Heiz- oder Kühlplatte
ist ferner auch deswegen besonders wirksam, weil sie sich in unmittelbarer Nähe
des Arbeitsraumes der Pumpe bzw. der Ventile befindet und vom Medium unmittelbar
beaufschlagt wird. Der Zylinder des Zylindergehäuseblockes und der Kolben sind bei
Verwendung solcher Platten in der Regel entsprechend der Plattenhöhe länger auszuführen.