DE19728040A1 - Zylinder für Hochdruckpumpen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinder für Hochdruckpumpen mit einem im Zylinder verschiebbaren Tauchkolben (Plunger) und einem den Zylinder abschließenden Deckel mit einem Ein- und/oder Auslaß für ein Arbeitsfluid.

Hydraulisch angetriebene Pumpen sind bekannt, so beispiels­ weise aus der US-5 092 744. Der den Zylinder für den Plun­ ger abschließende Deckel ist erheblichen Wechselbelastungen ausgesetzt, die besondere Rücksichtnahme baulicher Art er­ fordern und insbesondere hochbelastbare Verschraubungen nö­ tig macht.

Eine gegenüber dieser bekannten Konstruktion anders gestal­ tete Konstruktion zeigt eine Werbeunterlage "Ausrüstungen für Hochdruckprozesse in der Chemie" der Anmelderin. Dort wird das Arbeitsfluid zentrisch über eine Art T-förmige Ab­ leitung geführt. Auch dort ist die T-Ableitung den wech­ selnden Drücken ausgesetzt. Da solche Pumpen in Druckberei­ chen zwischen 1.000 bar bis 15.000 bar arbeiten, müssen die Zylinderdeckel und deren Verschraubungen diese schwellenden Hochdruckbeaufschlagungen aufgrund des pulsierenden Hoch­ druckfluids aushalten bzw. diesen Belastungen standhalten.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der diese Baugruppen von der Wechsel- oder pulsierenden Be­ anspruchung befreit werden mit dem Vorteil einer praktisch statischen Belastung dieser Bauteile.

Mit einem Zylinder der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß sich der Kolbenraum in Richtung des Deckels konisch in eine zentri­ sche, zylindrische Bohrung erweitert und daß ein am Deckel vorgesehener zentrischer Eingriffsnocken für einen Bereich dieser Bohrung unter Bildung einer Druckkammer vorgesehen ist, wobei die Druckkammer gegenüber dem Plunger-Kolbenraum druckdicht abgeschlossen und dem Pumpenauslaßdruck unter­ worfen ist.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß der Deckel des Kolben­ raumes einem praktisch gleichbleibenden Druck der gebilde­ ten Druckkammer ausgesetzt ist, so daß sich die Verspannung des Deckels gegenüber dem Zylinder nur nach diesem Druck ausrichten muß. Der im Plunger-Kolbenraum auftretende wech­ selnde Druck liegt am Deckel nicht an.

Vorteilhaft ist es, wenn sich an den Eingriffsnocken in Richtung auf den Plunger in der erweiterten Bohrung ein Einsatzelement anschließt. Dieses Einsatzelement kann man­ nigfaltige Funktionen übernehmen. So ist es möglich, daß der Einsatz mit einer Arbeitsfluideinlaß- und einer Ar­ beitsfluidauslaßbohrung versehen ist, der Einsatz kann in den entsprechenden Bohrungen mit einem Einlaß- bzw. Aus­ laßventil ausgerüstet sein und selbst einen Bereich redu­ zierten Durchmessers aufweisen, der in den Plunger-Kolben­ raum taucht und an der sich ergebenden Schulter eine Keil­ ringdichtung gegenüber der sich konisch erweiternden Boh­ rung im Zylinder aufweist, wie dies die Erfindung in weite­ ren Ausgestaltungen ebenfalls vorsieht.

Zweckmäßig weisen die in der Montagelage stirnseitig anein­ anderstoßenden Bereiche des Eingriffsnockens und des Ein­ satzelementes im Durchmesser reduzierte Randbereiche auf, auf die je eine Kammerdichtung unter Freilassung der Druck­ kammer geschoben ist.

Wie für sich gesehen an sich bekannt, weist der Deckel eine Auslaßbohrung für das Arbeitsfluid auf und der Zylinder, insbesondere in seinem Zylindermantel, eine Einlaßbohrung für das Arbeitsfluid auf, wobei diese Einlaßbohrung mit der Einlaßbohrung im Einsatzelement korrespondiert.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur einen vereinfachten Schnitt durch den erfindungsgemä­ ßen Zylinder im Deckelbereich.

Der allgemein mit 1 bezeichnete Zylinder weist einen Zylin­ derkörper 2 auf mit einem Kolbenraum 3, in dem ein Tauch­ kolben (Plunger) 4 gemäß Doppelpfeil 5 verschiebbar geführt ist, die linke Position des rechts hindurchgezogenen, li­ niengezeichneten Plungers ist in der Figur gestrichelt an­ gedeutet. Die noch angedeutete Verdrängerbuchse trägt das Bezugszeichen 6.

Wie aus der Figur erkennbar, erweitert sich der Kolbenraum 3 in Richtung der Stirnseite 7 des Zylinderkörpers 2 über eine Schräge 8 in eine ebenfalls zentrische erweiterte Boh­ rung, die von einem Deckel 9 abgeschlossen ist, der mit ei­ nem zentrischen Eingriffsnocken 10 in die erweiterte Boh­ rung eingreift. Der Deckel 10 ist mit Deckelschrauben 11 am Zylinderkörper 2 verschraubt.

Neben dem zentrischen Eingriffsnocken 10 ist in der erwei­ terten Bohrung ein Einsatzelement 12 vorgesehen, das be­ reichsweise in den Kolbenraum 3 über ein verjüngtes Element eingreift und mit einer Schulter ausgerüstet ist, die mit der Erweiterungsschräge 8 einen Raum für eine Keilringdich­ tung 13 bildet.

Erkennbar weist sowohl der Eingriffsnocken 10 wie das Ein­ satzelement 12 in den aneinanderstoßenden Endbereichen im Durchmesser reduzierte Endabschnitte auf, auf die jeweils eine Dichtung 14 geschoben ist, derart, daß zwischen den beiden Dichtungen 14 eine Druckkammer 15 gebildet wird.

Im Zylinderkörper 2 ist eine Einlaßbohrung 16 für das Ar­ beitsfluid vorgesehen, im Deckel 9 ein Auslaß 17, wobei dieser Auslaß 17 druckmäßig mit der Druckkammer 15 über die zentrische Durchgangsbohrung und eine Nut, die in der Zeichnung nur angedeutet ist, in Verbindung steht.

Das Einsatzelement 12 weist eine Eintrittsbohrung und eine Austrittsbohrung für das Arbeitsfluid auf, wobei die Boh­ rungsenden jeweils mit einem Einlaß- bzw. Auslaßventil 18 versehen sind.

Bewegt sich der Plunger in der Figur nach links aus der dargestellten rechten Totpunktlage, wird über den Einlaß 16 das Arbeitsfluid angesaugt, das Auslaßventil 18 ist ge­ schlossen. Durch die druckmäßige Verbindung der Druckkammer 15 mit dem Auslaß 17 herrscht in der Druckkammer 15 der gleiche Druck wie am Ausgang 17, wobei es sich in der Regel um den Arbeitsdruck handelt. Wird nun der Plunger 4 nach rechts zurückgefahren, wird das Arbeitsfluid aus dem Kol­ benraum 3 über das Auslaßventil 18 ausgeschoben, wenn der zum Öffnen des Ventiles 18 notwendige Druck erreicht ist. Nunmehr strömt das Arbeitsfluid zum Auslaß 17. Erkennbar kann der Deckel 9 über die Schrauben 11 entsprechend vor­ gespannt werden, dabei wird das Einsatzelement 12 gegen die Keilriemendichtung gepreßt. Hier lassen sich definierte Vorspannungen aufbauen, da der Deckel den pulsierenden Druckschwankungen nicht unterworfen ist.

Claims (8)

1. Zylinder für Hochdruckpumpen mit einem im Zylinder ver­ schiebbaren Tauchkolben (Plunger) und einem den Zylinder abschließenden Deckel mit einem Ein- und/oder Auslaß für ein Arbeitsfluid, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kolbenraum (3) in Richtung des Deckels (9) ko­ nisch in eine zentrisch zylindrische Bohrung erweitert und daß ein am Deckel (9) vorgesehener zentrischer Eingriffs­ nocken (10) für einen Bereich dieser Bohrung unter Bildung einer Druckkammer vorgesehen ist, wobei die Druckkammer ge­ genüber dem Plunger-Kolbenraum (3) druckdicht abgeschlossen und dem Pumpenauslaßdruck unterworfen ist.

2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Eingriffsnocken (10) in Richtung auf den Plunger (4) in der erweiterten Bohrung ein Einsatzelement (12) anschließt.

3. Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Montagelage stirnseitig aneinanderstoßenden Bereiche des Eingriffsnockens und des Einsatzelementes (12) im Durchmesser reduzierte Randbereiche aufweisen, auf die je eine Kammerdichtung (14) unter Freilassung der Druckkam­ mer (15) geschoben ist.

4. Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement (12) mit einer Arbeitsfluideinlaß- und einer Arbeitsfluidauslaßbohrung versehen ist.

5. Zylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Einsatzelement (12) die Fluideinlaß und Fluidauslaß­ bohrung (19, 20) je mit einem Einlaß- bzw. Auslaßventil aus­ gerüstet ist.

6. Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) eine Auslaßbohrung (21) aufweist.

7. Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der in der Gebrauchslage aneinanderstoßenden Stirn­ fläche des Deckeleingriffsnockens (10) und/oder des Ein­ satzelementes (12) eine die Druckkammer mit der Deckelaus­ laßbohrung verbindende Nut vorgesehen ist.

8. Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkörper (2) mit einer Einlaßbohrung (16) versehen ist, die mit der Einlaßbohrung im Einsatzelement korrespondiert.