DE1703253A1

DE1703253A1 - Pumpenkolben,z.B.fuer wasserfoerdernde Plungerpumpen,Druckuebersetzer u.dgl.

Info

Publication number: DE1703253A1
Application number: DE19681703253
Authority: DE
Inventors: Gustav Fischer
Original assignee: WESTFALIA LUENEN GEWERKSCHAFT
Current assignee: WESTFALIA LUENEN GEWERKSCHAFT
Priority date: 1968-04-24
Filing date: 1968-04-24
Publication date: 1971-12-23
Also published as: FR1590241A; GB1221136A

Description

Patentanmeldung

der !"irma Eisenhütte Westfalia, 4628 Wethmar bei Lünen

Pumpenkolben, z.B. für wasserfOrdernde Plungerpumpen, Druckübersetzer und dergleichen.

Die Erfindung betrifft Pumpenkolben, z.B. für wasserfördernde Plungerpumpen, Druckübersetzer und dergl. mit mindestens zwei hintereinanderliegenden, in der Nähe der derzmu verdrängenden Flüssigkeit ausgesetzten Eolbenseite angeordneten Dichtungen.

Bei Vorrichtungen dieser Art besteht die Gefahr, dass bei Verschleiß der Dichtungen Druckflüssigkeit aus dem vor dem Kolben liegenden Arbeitsraum am Kolben entlang fließt und sich mit dem den Kolben schmierenden Stoff vermischt oder in einen mit einer anderen Flüssigkeit gefüllten Arbeitsraum gelangt. Die Gefahr, dass die Dichtungen verschleißen, wird dadurch vergrößert, dass Einrichtungen der genannten Art für verhältnismäßig hohe Drücke bestimmt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, mit deren Hilfe es auf einfache Weise gelingt, den schädlichen Einfluß von auf Grund von Undichtigkeit am Kolben entlang strömender Arbeitsflüssigkeit zu verhindern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich zwischen den Dichtungen ein Eing-

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kanal befindet, der durch eine Leitung mit einem drucklosen Baum verbunden ist. Die Arbeitsflüssigkeit, die die erste Dichtung passiert hat und durch die Drosselwirkung der Dichtung nur noch unter geringem Druck steht wird somit abgeführt, so dass die nächste Dichtung erhalten bleibt.

Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil bei einem Zweistrom-Druckübersetzer anwendbar. Ein Zweistrom-Druckübersetzer besteht aus einem Differentialkolben, dessen eine Kolbenfläche dem antreibenden Medium, z.B. Druckö'l, ausgesetzt ist, während die andere Kolbenfläche Druckwasser fördert. Bei einem solchen Gerät muß vermieden werden, dass Druckwasser auf Grund von Undichtigkeiten in den mit Druckö'l gefüllten Arbeitsraum gelangt. Es wurde gefunden, dass die Dichtungen zwischen den mit verschiedenen Medien gefüllten Arbeitsräumen eine wesentlich höhere Lebensdauer erreichen, wenn jeweils der Ringraum, der sich in der Nähe der einen Kolbenseite befindet, durch die Leitung mit dem an der anderen Kolbenseite liegenden Zylinderraum verbunden ist, wobei in der Leitung ein in Sichtung zum Ringraum schließendes Rückschlagventil angeordnet ist. Dringt bei dieser Vorrichtung Sruckwasser an der in diesem Augenblick im Förderhub arbeitenden Kolbenseite zwischen die Dichtungen ein, so wird es auf Grund der Leitung auf die andere Seite des Kolbens abgeleitet. Diese andere Kolbanseite ist, da sich hier der Kolben im Rückhub befindet, drucklos-oder hui; Unterdruck.

Die Erfindung kann in der Weise verwirklicht werden, dass die in der Nähe der beiden Kolbenseitel angeordneten Ringräume mit einer gemeinsamen Leitung verbunden sind, die die beiden Zylinderräume verbindet und die an den Mündungen in die Zylinderräume zur Leitung hin schließende Rückschlagventile aufweist. Bei dieser

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Ausftihrungsform ist nur eine in Längsrichtung durch den Kolben gehende Bohrung oder Leitung erforderlich. An diese Leitung sind beide zwischen den auf einander gegenüberliegenden Kolbenseiten angeordneten Ringräume angeschlossen. Ss kannedeshalb vorkommen, dass das Druckwasser von der einen Kolbenseite nicht nur an der anderen Kolbenseite austritt, sondern in den auf der letztgenannten Kolbenseite vorgesehenen Hingraum gelangt. Im allgemeinen ist diese Erscheinung unschädlich.

Wenn gewährleistet sein soll, dass das an der einen Kolbenseite zwischen die Dichtungen eindringende Druckwasser auf jeden Fall in den auf der gegenüberliegenden Kolbeneeite, gerade drucklosen Zylinderraum gelangt, können in den von den Ringräumen zur gemeinsamen Leitung führenden Verbindungsleitungen zusätzliche, zu der jeweiligen Verbindungeleitung hin öffnende Rückschlagventile angeordnet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Aueführungsbeispülen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen in schematiecher Schnittdarstellung

gezeichneten Zweistrom-Druckübertrager nach einem ersten Aueführungsbeispiel der Erfindung,

Flg. 2 einen Druckübertrager entsprechend der Fig. 1, nach einem anderen Aueführungsbeiepiel der Erfindung,

Fig. 3 ein weiteres Aueführungsbeispiel der Erfindung, wiederum am Beispiel eines Druckübertragers gemäß fig. 1 und 2 dargestellt,

Fig. 4 eine weitere, abgewandelte Ausführungemöglichkeit der Erfindung und

Fig. 5 eine nach der Erfindung ausgestaltete Plungerpumpe, wiederum in schematisierter Schnittdarstellung wiedergegeben.

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Der in Pig. 1 dargestellte Zweistrom-Druckttbersetzer ist in üblicher Weise mit einem Kolben 1 versehen, der in der Mitte bei 2 im Durchmesser vergrössert ist. In entsprechender Weise besteht der den Kolben 1 aufnehmende Zylinder 3 aus zwei im Durchmesser kleineren seitlichen und einem im Durchmesser grosseren mittleren Abschnitt. Es bilden sich daher, wie aus der Zeichnung hervorgeht, die Arbeiteräume I und II an den Stirnseiten des Kolbens 1 sowie die Arbeitsräume III und IV beiderseits des mittleren, im Durchmesser vergrösserten Kolbenteils 2.

In der Nähe der die Arbeitsräume I und II begrenzenden Stirnflächen des Kolbens 1 ist dieser mit Dichtungen 4, 5, 6 bzw. 4', 5^f, 6¹ versehen. Zwischen den Dichtungen 5 und 6 bzw. 5' und 6' weist der Kolben an seinem Aussenumfang eine Ringnut 7 bzw. 7' auf, die über eine oder mehrere radiale Verbindungsleitungen 8 bzw. 8* mit einer Längsbohrung 9, die durch den gesamten Kolben 1 hindurchgeht, in Verbindung stehen. In den Mündungen der Leitung an den beiden Kolbenstirnseiten liegt jeweils ein Rückschlagventil 10, 10*, das sich unter dem auf die Kolbenstirnseite wirkenden Druck schliesst.

Bei dem Druckübersetzer nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Arbeitsräume I und II mit Druckwasser und die Arbeitsräume III und IV mit Drucköl beaufschlagt.

Das Drucköl wird von einer Druckleitung 12 zugeführt. Ein Schaltventil 11, das die Stellungen a und b einnehmen kann, leitet das Drucköl entweder in den Arbeitsraum IV oder III, so dass sich der Druck des Öls auf die am Kolbenteil 2 befindlichen Kolbenflächen auswirken kann. Das aus dem jeweils nicht mit Drucköl beaufschlagten Arbeiteraum III oder IV verdrängte Drucköl fließt durch das Schaltventil 11 zu einer Rückflußleitung 13.

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Bei der dargestellten Stellung dee Druckübersetzers wird der Kolben insgesamt auf Grund des in den Arbeitsraum 17 einströmenden Drucköls nach links Terschoben. Dadurch wird Wasser, welches den links vom Kolben befindlichen Arbeitsraum I füllt, -verdrängt. Gleichzeitig bildet sich im Arbeitsraum II ein Unterdruck und es wird Wasser aus einem Vorratsbehälter 14 durch eine Leitung 15 und ein Rückschlagventil 16 angesaugt.

Sobald der Kolben seine linke Endetellung erreicht hat, wird das Vmntil 11 in die Stellung b gebracht, so dass sich der Kolben nunmehr nach rechte bewegt und das in den Arbeitsraum II eingesaugte Wasser unter Druck durch die Leitung 17» ein Mickschlagventil 19 und eine Verbindungsleitung 18 zur Ausgangsleitung 20 fördert. Wenn bei diesen Vorgängen Druckwasser aus dem Arbeitsraum I oder II am Kolben vorbei hinter die Dichtung

6 bzw. 6' gelangt, wird es durch die Hingnut oder den Ringraum

7 bzw. 7' an die Verbindungeleitung 8 bzw. 8* zur gemeinsamen, eine Längsbohrung bildenden Leitung 9 geleitet. Auf der Seite, auf der der Kolben das Druokwasser verdrängt, ist das Rückschlagventil 10 bzw. 10' geschlossen. Die aus der Ringnut 7 oder 7· kommende Flüssigkeit fließt daher durch die Leitung 9 sur gegenüberliegenden Kolbenstirnseite, an der das Rückschlagventil 10 oder 10* öffnet. Bei Schäden an den Dichtungen kann sich daher kein Druckwaeser aus den Räumen I oder II mit der Antriebsflüssigkeit in den Räumen III und IV vermischen.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführangebeispiel unterscheidet sich von dem vorhergehenden dadurch, dass im Kolben 1 zwei in Längsrichtung verlaufende Leitungen 9a und 9b vorhanden sind. Die Leitung 9» steht über eine oder mehrere radiale Verbindungeleitungen 8 mit der Ringnut 7 am rechten Ende des Kolbens in Ver-

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bindung und mündet an der Kolbenfläche, die den Arbeitsraum I angeordnet let. In der Mündung der Leitung 9a befindet sich das bei Druck im Arbeitsraum I schließende Rückschlagventil 10.

Die Ringnut 7* am in der Zeichnung link· befindlichen Kolbenende steht in entsprechender Welse fiber eine oder mehrere radiale Terbindungsleitungen 8' mit der Leitung 9b in Verbindung, die an der Kolbanatirnseite, die dem Arbeiteraum II zugewandt ist, mündet und hier das nach innen schließende Rückschlagventil 10 aufweist. Bei dieser Aueführungeform Icann, im Gegensatz zu derjenigen nach Pig. 1, kein Druckwasser aus der Ringnut 7 in die Ringnut 7' und umgekehrt gelangen.

Die gleiche Wirkung wie bei der Ausfühnmgsform nach Fig. 2 kann auch bei der in Pig. 3 dargestellten Anordnung erreicht werden, obwohl nur eine gemeinsame, in Längsrichtung des Kolbens 1 verlaufende Leitung 9 vorgesehen ist. Damit kein Druckwasser aus der Ringnut 7 An die Ringnut 7* und umgekehrt übertreten kann, sind die radial nach innen führenden Terbindungsleitungen 8a und 8'a mit nach innen öffnenden Rückschlagventilen 10a und 10'a versehen.

Wenn die Dichtungen nicht am Kolben sondern in der Zylinderwand angeordnet sind, wird die in Pig. 4 schematisch dargestellte Anordnung gewählt. Zwischen den in der Iahe der Kolbenenden 25 und 26 bzw. 25* und 26* vorgesehenen Dichtungen befindet sich wiederum jeweils eine Ringnut 27 bzw. 27', die in der Zylinderwand vorgesehen ist. Selbstverständlich sind die Dichtungen 25, 26 aaw. 25', 26* so angeordnet, dass die Kolbenetirnflache beim Rüokhub niemals hinter die am weitesten aussen liegende Dichtung 26 oder 26« zurückfährt.

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Die Ringnuten 27 bzw. 27' stehen über Verbindungeleitungen 28, 28' mit einer gemeinsamen Leitung 29 in Verbindung, die «n ihren Enden in die Arbeitsräume I und XI mündet. In den Mündungen der Leitung 29 liegen !Rückschlagventile 30, 30*, die sich unter dem Druck der Arbeitsflüssigkeit schließen. Wenn beispielsweise der Kolben 1 nach links geht und 'Druckwasser aus dem Arbeitsraum I verdrängt, gelangt bei einem Schaden an der Sichtung 26' Druckwasser in die Hingnut 27'· Von dort kann das Druckwasser durch die Leitung 28* zur Leitung 29 fließen, um durch das geöffnete Durchschlagventil 30 in den drucklosen Arbeitsraum II einzutreten.

Wenn vermieden werden soll, dass Druckwasser aus der Ringnut 27 in die Ringnut 27* bzw. umgekehrt gelangen kann, werden die Ausführungsmöglichkeiten nach Fig. 2 und 3 sinngemäß angewandt, d.h. entweder zwei Leitungen 29 gewählt, von denen jede jeweils nur die Verbindung zwischen einer Ringnut und dem am gegenüberliegenden Kolbenende befindlichen Arbeitsraum herstellt, oder es werden in die Leitungen 28 und 28* in Richtung zum Arbeitsraum I lizw. II hin schließende Rickschlagventile eingebaut.

Die Erfindung kann auch bei Plungerpumpen angewendet werden. Sine hierfür geeignete Lösung zeigt Fig. 5. Der hin- und hergehende Plunger 21 sauft bei Bewegung nach links in üblicher Weise Arbeiteflüssigkeit in einen vor seiner Stirnfläche vorgesehenen Arbeitsraum V ein, aus der er sie bei Bewegung nach rechts wieder verdrängt. Der Plunger ist mit Hilfe einer Stopfbüchse abgedichtet. Die Stopfbüchse besteht aus einem äusseren Gehäuse 22, in den sich eine erste, äussere Hülse 22a befindet, in der eine innere Hülse 22b liegt. Die äussere Hülse 22a hält eine vorlere Dichtung

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23 in ihrer Lage, während die innere Hülse 22b eine weiter hinten liegende Dichtung 24 sichert. Zwischen den Dichtungen 25 und 24 ist in der Hülse 22a eine Ringnut 27 vorgesehen, von der ein oder mehrere radiale Kanäle 31 zu einer am Aussenumfang der Hülse 22a vorgesehenen zweiten Ringnut 32 führen. Die Ringnut 32 steht über eine oder mehrere im Gehäuse 22 vorgesehene Kanäle 33 mit der Aussenseite in Verbindung. Die beim Förderhub möglicherweise durch die Dichtung 23 hindurchgelangende Arbeitsflüssigkeit kann somit drucklos ins Freie ablaufen und hierdurch wird verhindert, dass die Dichtung 24 beschädigt wird oder dass Arbeitsflüssigkeit sich mit dem den Plunger 21 schmierenden, bei 34 zugeführten öl oder Fett vermischt.

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Claims

Patentansprüche

Pumpenkolben, z.B. für wasserfördernde Plungerpumpen, Druckübersetzer und dgl. mit mindestens zwei hintereinander liegenden, in der Nähe der der zu verdrängenden Flüssigkeit ausgesetzten Kolbenseite angeordneten Dichtungen, dadurch gekennzeichnet , dass sich zwischen den Dichtungen (5, 6; 5', 6«; 25, 26; 25', 26«) ein Ringkanal (7, 7'; 27, 27') befindet, der durch eine Leitung (9;9a, 9b; 29; 31, 32) mit einem drucklosen Raum (I oder II) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Zweistrom-Druckübersetzer (1, 2, 3) jeweils der Ringkanal bzw. die Ringnut (7, 7'; 27, 27¹)» die sich in der Nähe der einen Kolbenseite (I und II) befindet, durch die Leitung (9; 9a, 9b; 29) mit dem an der anderen Kolbenseite liegenden Zylinderraum verbunden ist, wobei in der Leitung ein in Richtung zur Ringnut schließendes Rückschlagventil (10, 10'; 30, 30') angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die in der Nähe der beiden Kolbenseiten (I, II) angeordneten Ringnuten oder -räume (7, 7¹; 27, 27*) mit einer gemeinsamen Leitung (9; 29) verbunden sind, die die beiden Zylinderräume (I, II) verbindet und die anffttindungen in die Zylinderräume zur Leitung (9; 29) hin schließende Rückschlagventile (10, 10»; 30, 30') aufweist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet , dass in den von den Ringräumen (7, 7') zur gemeinsamen Leitung (9) führenden Verbindungs-

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leitungen (8a, 8*a) zusätzliche, zu der jeweiligen Verbindungsleitung (8a, 8'a) hin öffnende Bückschlagventile (10a, 1O'a) angeordnet sind.

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