DE2152956A1 - Kolbenpumpe - Google Patents

Description

• "Kolbenpumpe".
• Die Erfindung betrifft eine Solbenpumpe mit zwei relativ zuneinander die Betriebsbewegungen ausführenden Pumpenteilen, nämlich einem Zylinder und einem Kolben, sowie mit einer gegenüber einem der beiden Pumpenteile in zwei Arbeltastellungen überführbaren Überströmdichtung, die in der Abdiohtatellung den Zylindersruckraum gegentiber dem Zylindersaugraum abdichtet und in der Überströmstellung eine Verbindung zwischen diesen beiden Zylinderräumen herstellt.
• Es sind Pumpen bekannt, bei denen auf dem Kolben eine Topfmanschette angebraoht ist, deren Lippe beim Saughub überströmt wird. Aus diesem Grund muß der REcken der Manschette im Durchmesser 80 viel kleiner gehalten werden, daß der erforderliche Querschnitt zum Durchfließen vorhanden ist. Bei dieser Ausführung können nur geringe Überdrücke gefahren wertien, da sonst eine zu große Verformung der Dichtlippe eintritt und diese umgestülpt oder zerstört werden kann. Außerdem verformt sich die Dichtlippe beim Überströmen nicht zentrisch sondern es entctehen am Umfang mehrere Einbuchtungen. Bei längerem Betrieb oder bei höheren Temperaturen wird die Verformung auch in kürzerer Zeit in einem gewissen Maß bleibend. Daduroh ist beim Pörderhub die Dichtheit nicht mehr voll gewährleistet, so daß die Förderleistung absinkt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenpumpe der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß bei einfachem Aufbau stets eine sichere Abdichtung bei der Abdichtstellung der Überströmdichtung gewährleistet ist.
• Dies wird bei einer Kolbenpumpe der einganga beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Überströmdichtung zwischen ihren beiden Arbeitsstellungen gegenüber den zugehörigen Pumpenteilen in Betriebsbewegungsrichtung der Pumpenteile beweglich gelagert ist, so daß eine radiale Yerformung der Überströmdichtung fUr deren Arbeitsbewegung nicht erforderlich ist.
• Bei einer einfachen AusfUhrungsform ist die Überströmdichtung zwischen zwei Anschlägen des zugehörigen Pumpenteiles beweglich gelagert, wobei ein Anschlag durch einen quer zur Betriebsbewegungsrichtung liegenden ringförmigen Ventilsitz für eine Dichtfläche der Überströmdichtung und der andere Anschlag durch ein Durchflußglied für das zu pumpende Medium gebildet ist.
• Um auf einfaohe Weise ein einwandfreies Überströmen des zu pumpenden Mediums zu erreIchen, bildet die Überströmdichtung gegenüber dem die Anschläge aufweisenden Pumpenteil mit seiner zugehörigen Umfangsfläche einen Überströmringspalt, wobei sie vorzugsweise im Bereich ihrer anderen Umfangsfläche an dem anderen Pumpenteil dichtend anliegt und hierfür ein permanent wirkender Dichtring vorgesehen ist, XX Dieser Dichtring hat gleichzeitig die Wirkung eines Reibschlußgliedes, durch welches die Überströmdichtung gegenüber den an dem Dichtring oder dergl. anliegtden Pumpenteil kraftschlüssig festgehalten wird, derart, daß die Uberströmdichtung selbsttätig ihre Arbeitsbewegung gegenüber dem anderen Pumpenteil ausführt. xx bzw. die Überströmdichtung so ausgebildet ist, dass sie diese Abdichtung selbst übernimmt.
• Zur Erzielung einea einfachen und raumsparenden Aufbaues können die Anschläge durch die Endflächen einer Umfangsnut am zugehörigen Pumpenteil gebildet sein. Eine besonders sichere Funktion ist gewährleistet, wenn der Ventilsitz, vorzugsweise stumpfwinklig, konisch ausgebildet ist. Das Durchflußglied kann als Durchflußöffnung, beispielsweise einen Ringspalt aufweisen. Es ist auch möglich, daß das Durchflußglied am Umfang mit Durchflußschlitzen oder dergl. versehen ist, die vorzugsweise gleichmäßig Uber den Umfang verteilt sind. Auch die Überströmdichtung kann an ihrer, dem Durchflußglied zugewandten Seite mindestens einen Durchflußschlitz oder dergl., vorzugsweise mehrere gleiche, sich Uber den Umfang verteilte Diametralschlitze aufweisen, so da3 sich ein verhältnismäßig großr Durchfluß querschnitt ergibt.
• Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstand es besteht darin, daß die Uberströmdichtung einen formsteifen, vorzugsweise ringförmigen Dichtkörper aufweist, der praktisch keinen Verschleiß- bzw. Alterungserscheinungen unterworfen ist. Die dem Ventilsitz zugehörige Dichtfläche der Überströmdichtung kann unmittelbar durch den Dichtkörper gebildet sein, so daß auch hier praktisch kein Verschleiß gegeben und stets eine gleichbleibend gute Abdichtung gewährleistet ist. Zweckmäßig weist der Dichtkörper der Überströmdichtung eine Ringnut für die Aufnahme des Dichtringes auf, so daß dieser sicher gebalten ist.
• Es ist möglich, die Uberströmichtung gegen den Ventilsitz federzutelasten, so daß eine sehr schnelle Überführung der Uberströmdichtung in die Abdichstellung gewährleistet ist.
• Um eine Füllung des Zylinderdruckraumes beim Saughub ausschließlich aus dem Saugraum zu gewährleisten, ist in der Leitungsverbindung des Zylinderdruckraumes ein gegen eine Durchflußrichtung selbsttätig schließendes Ventil angeordnet.
• Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe kann im Prinzip auch bei anderes vorrichtungen, z.B. Ventilen, Urschließern oder dergl. angewandt werden. Inabesondere bei Ausbildung als Förderpumpe ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Zylinderdruck- un dem Zylindersaugraum eis Dichtung ausschließlich die Uberströmdichtung vorgesehen ist.
• Ist die Uberströmdichtung an dem Kolben gelagert, so ist dessen Durchflußglied zweckmäßig durch einen mit Axialschlitzen versehenen Endbund gebildet. Ist dagegen die Überströmdichtung an dem Zylinder angeordnet, so ist dessen Durchflußglied zweckmäßig durch eine mit Schrägsohlitzen versehene Schulter gebildet.
• Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe kann auch zwei durch ein Bauteil gebildete wechselseitig wirkende Kolben mit Jeweils getrennten zugehörigen Zylinderdruckräumen und vorzugsweise getrennten zugehörigen Bylindersaugräumen aufweisen. Vorteilhaft sind die beiden Zylindersaugräume durch zwei Dichtungen voneinander getrennt und vorzugsweise an eine gemeinsame Saugleitung angeschlossen.
• D"e erfindungsgemäße Uberströmdichtung Ubernimmt gleichzeitig die Funktionen eines Ventiles, so daß auf ein Ventil in der Ansaugleitung verzichtet werden kann. Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe ist insbesondere zur Förderung flUssiger Medien geeignet und hat besonders in diesem Fall eine hohe Gebrauchsdauer, da die Uberströmdichtung von beiden Seiten mit Flüssigkeit benetzt wird und sich somit zwischen der Abdichtung und der Lauffläche ein ausgeprägter hydrodynamischer SchmierSilm Mtden kann. Hierdurch ergeben sich geringe Reibkräfte und ein geringer Abrieb des Dichtungswerkstoffes.
• Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert; die Zeichnungen geben mehrere Ausführungsbeiapiele mit den für die Erfindung wesentlichen Teilen annähernd maßstabgerecht wieder. Diese Teile werden, soweit sie den Zeichnungen nicht ohne weiteres zu entnehmen sind, anhand der Zeichnungen erläutert. Es sind dargestellt in: Fig. 1 ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe im Axialschnitt in der Phase des Saughubes; Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kolbenpumpe in einer Darstellung entsprechend Fig. 1, Jedoch in der Phase des Förderhubes; Sig. 3 und Fig. 4 zwei doppelt wirkende Kolbenpumpen im Axialschnitt.
• Wie Fig. 1 zeigt, weist eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe einen Kolben 1 und einen Zylinder 2 auf, gegenüber dessen Zylinderlaufbahn 3 der Kolben 1 einen Ringspalt 4 bildet.
• Durch einen Uherströmdichtung 5 ist der Zylinder in einen Druckraum 6 und einen Saugraum 7 unterteilt, wobei in den Saugraum 7 eine Ansaugleitung 8 bildet und aus dem Druckraum 6 eine Förderleitung 9 führt, in welcher ein selbattätig schliessendes Ventil 10 angeordnet ist, welches bei Strömung in Richtung zum Druckraum 6 selbsttätig schließt und bei Strömung aus dem Druckraum 6 selbsttätig öffnet.
• Die ring- bzw. hülsenförmige Überströmungdichtung 5 greift in eine Umfangsnut 11 im Bereich des dem Druckraum 6 zugewandton Endes des Kolbens 1 ein, wobei die Endflächen 12, 13 dieser Umfangsnut 11 Anschlagflächen fUr die Überströmdichtung 5 bilden. Die Uberströmdichtung 5 weist einen formsteifen hlllsenförmigen Dichtkörrer 14 auf, der in seiner AuMenumfangsfläche mit einer Ringnutl5 versehen ist, in welche ein Dichtring 16 eingelegt ist, der an der Zylinderlaufbahn 3 diohtend anliegt. Die Innenumfangsfläche 17 des Dichtkörpers 14 liegt mit Abstand von der Bodenfläche 18 der Umfangsnut 11, so daß zwischen diesen beiden Flächen ein Ringspalt 19 gebildet ist. Die Avialerstreckung des Dichtkörpers 14 ist kleiner als die axiale Erstreckung der Umfangsnut 11, so daß die an der Zylinderlaufbahn 9 geführte Überströmdichtung 5 gegenÜber dem Kolben 1 axial in zwei Arbeitsstellungen beweglich ist. Die weiter entfernt vom Druckraum 6 liegende Endfläche 12 der Umfangsfläche 11 des Kolbens 1 ist als stumpfwinklig konischer Ventil- bzw. Dichtsitz für eine Abdichtfläche 20 des Dichtkörpers 14 ausgebildet, wobei diese Abdichtfläche 20 durch den im Querschnitt teilkreisförmig abgerundeten Ubergang zwischen der Innenumfangsfläche 17 und der zugehörigen Stirnfläche des Dichtkörpers 14 gebildet ist. Das dem Druckraum 6 zugewandte Ende des Dichtkörpers 14 ist mit Diametralschlitzen 21 versehen. Die zugehörige Fläche 13 der Umfangsnut 11 des Kolbens 1 ist durch einen Endbund 22 dieses Kolbens 1 gebildet, wobei dieser Endbund 22 mit Axiaischlitzen 23 versehen ist. Der durch die Schlitze 21, 23 bei Anlage der Überströmdichtung 5 an der Endfläche 13 gebildete Durchfluß querschnitt entspricht etwa dem Querschnitt des Ringspaltes 19.
• Bei der Ansaugbewegung des Kolbens 1 in Pfeilrichtung 24 schlägt die Uberatrömdichtung 5, die zunuchst durch die Anlage des Dichtringes 16 an der Zylinderlaufbahn 3 gegenüber dieser kraftschlüssig festgehalten wird, an der Endfläche 13 an, so daß die Abdichtfläche 20 von dem Dichtsitz 12 abgehoben ist und durch die Ansaugleitung 8 und den Saugraum 7 an der Uberströmdichtung 5 vorbei das zu pumpende Medium in den Druckraum 6 fließen kann, wobei das Ventil 10 geschlossen ist.
• Beim darauf folgenden Förderhub des Kolbens 1 in PfeSirichtung 25 gelangt die Überströmdichtung 5 in ihre zweite Arbeitsstellung, nämlich in die Abdichtstellung, bei welcher die Abdichtfläche 20 an dem DIchtsit 12 anliegt, so daß der Druckraum 6 gegenüber dem Saugraum 7 abgedichtet ist.
• Beim weiteren Förderhub des Kolbens 1 wird somit das zu pumpende Medium aus dem Druckraum 6 durch das sich selbsttätig öffnende Ventil 10 gefördert.
• Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 die Uberströmdichtung 5a an dem Zylinder 2a gelagert und am Kolben 1 mit dem Dichtring 16a geführt. Der Dichtsitz 12a ist durch eSne stumpfwinklig konische Endfläche einer Umfangsnut lla in der Zylinderlaufbahn 3a gebildet, wobei an der gegenüberliegenden Endfläche 13a eine den Kolben ta umgebende Schraubendruckfeder 26 abgestUtzt ist, die die Überströmdichtung 5a mit ihrer Abdichtfläche 20a gegen den Dichtsitz 12a drückt. In der Endfläche 13a sind mehrere Schrägechlitze 23a als Durchfluß schlitze vorgesehen, ebenso wie der Dichtkörper 14a am zugehörigen Ende Durchfluß- bzw. Überströmschlitze 21a aufweist. XXX Beim Saughub des Kolbens la in Pfeilrichtung 24a wird durch die Ansaugleitung 8a und den Saugraum 7a das zu pumpende Medium dann in den Druckraum 6a geleitet, wobei die Überströmdichtung 5a, entgegen der Kraft der Feder 26 von dem Dichtsitz 12a abhebt und das im Bereich der Umfangsnut lla vorgesehenen Förderleitung 9a angeordnete Ventil 10a geschlossen ist.
• Beim Förderhub des Kolbens la in Pfeilrichtung 25a ist der Druckraum 6a gegenüber dem Saugraum 7a durch die an dem Dichtsitz 12a anliegende Überströmdichtung 5a abgedichtet.
• Bei der in Bin. 3 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine doppelt wirkende Pumpe mit einem Kolbenbauteil, dessen beide Enden entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ausgebildet sind. In Fig. 3 sind deshalb fWr auch entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1, jedoch mit dem Index "b" verwendet. Der Kolben Ib wird Uber einen Exzenter 27 hin- und hergehend angetrieben, wobei abweohselnd jeweils eine Seite den Saughub und die andere Seite den Förderhub ausführt. Die bei;en Saugräume 7b sind an sxx Bei entsprechender Ausbildungsmöglichkeit genügt auch die Anbringung der Durchflußschlitze in einem der beiden Teile, sobald der erfqrderliche Durchflußquerschnitt gewährleistet ist.
• eine geainsame Saugleitung 8b angeschlossen, wobei zwischen den beiden Eintritts öffnungen der Saugleitung 8b in die beiden Saugräume 7b zwei Dichtungen 28 den Kolben lb gegenüber dem Zylinder 2b abdichten. An diese Abdichtungen 28 werden in konstruktiver Hinsicht keine besonderen Anforderungen gestellt, da ein Druckaufbau selbst bei Ausfall der Überströmdichtungen 5b in dem Raum zwischen den Abdichtungen 28 und den Überströmdichtungen 5b nicht möglich ist. Durch die Anordnung der Überströmdichtungen 5b ergibt sich, daß die Abdichtungen 28 ebenfalls während es Betriebes vom Medium beauischlagt und 80 geschmiert werden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der Raum hinter dem Dichtsitz der Überströmdichtung 3c während des gesamten Betriebes drucklos, so daß 8.a.Oh die Abdichtung des Kolbens nach außen sehr einfach gestalten läßt und gewährleistet ist, daß bei Ausfall der Überströmdichtung auch bei höheren DrUcken kein Medium nach außen dringt.
• In Fig. 4 sind für sich entsprechetde Weile die gleichen Besugezeichen wie in den vorangehenden Figuren, Jedoch mit dem Index "c" verwendet. Di doppelt wirkende Pumpe gemäß Fig. 4 entspricht der Ausbildung gemäß Fig, 2.

Claims (19)

A n s p r ü c h e

1. Kolbenpumpe mit zwei relativ zueinander die Betriebabewegungen ausführenden Pumpenteilen, nämlich einem Zylinder und einem Kolben, sowie mit einer gegenüber einem der beiden Pumpenteile in zwei Arbeitsstellungen überführbaren Überströmdichtung, die in der Abdichtstellung den Zyiinderdruck raum gegenüber dem Zylindersaugraum abdichtet und in der Überströmstellung eine Verbindung zwischen diesen beiden Zylinderräumen herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Uberströmdichtung (5 bzw. 5a bzw. 5b bzw. 5c) zwischen ihren beiden Arbeitsstellungen gegenüber dem zugehörigen Pumpenteil (1 bzw. 2a bzw. lb bzw. 2c ) in 3etriebsbewegungsrichtung (Pfeil 24, 25) der beiden Pumpenteile beweglich gelagert ist.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmdichtung (5) zwischen zwei Anschlägen (12, 13) des zugehörigen Pumpenteiles (1) bewaglich gelagert ist und daß ein Anschlag durch einen quer zur Betriebsbewegungsrichtung (Pfeil 24, 25) liegenden, ringförmigen Ventilsitz (12) für eine Dichtfläche (20) der Überströmdichtung (5) und vorzugsweise der andere Anschlag durch ein Durchflußglied (22) für das zu pumpende Medium gebildet ist.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmdichtung (5) gegenüber dem die Anschläge (12, 13) aufweisenden Pumpenteil (1) mit seiner zugehörigen Umfangsfläche (17) einen Überströmringspalt (19) bildet und vorzugsweise im Bereich ihrer anderen Umfangsfläche an dem anderen Pumpenteil (2) dichtend anliegt.

4. Kolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Uberströmdichtung (5) mit einem Dichtring (16) permanent an dem anderen Pumpenteil (2) dichtend anliegt.

5. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge durch die Endflächen (12, 13) einer Umfangsnut (11) am zugehörigen Pumpenteil (1) gebildet sind.

6. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (12), vorzugsweise stumpfwinklig konisch ausgebildet ist.

7. Kolbenpumpe nach einem der Ansprilche 2 bis dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ventilsitz (12) zugehörige Fläche (20) der Uberströmdiohtung (5) im Querschnitt konvex gekrümmt ist.

8. Kolbenzpumpe nach einem der AnsprUche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußglied (22) am Umfang mit Durchflußschlitzen (23) oder dergl. versehen ist, die vorzugsweise gleichmäßig Uber den Umfang verteilt sind.

9. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmdichtung (5) an ihrer dem i)urchflußglied (22) zugewandten Seite mindestens einen Durch flußschlitz oder dergl., vorzugsweise mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Diametralschlitze (21) aufweist.

b0. Kolbenpumpe nech einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmdichtung (5) einen forasteifen, vorzugsweise ringförmigen Dichtkörper (14) aufweist.

11. Kolbenpumpe nach Anspruch '0, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ventilsitz (12) zugehörige Dichtfläche (20) der Uberströmdichtung (5) unmittelbar durch den Dichtkörper (14) gebildet ist.

12. Kolbenpumpe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (14) der Überströmdichtung (5) eine Ringnut (15) für die Aufnahme des Dichtringes (16) aufweist.

13. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß dic Überströmdichtung (5a) gegen den Ventilsitz (12a), vorzugsweise mit einer um den Kolben (la) angeordneten beider (26) federbelastet ist.

14. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprilche, dadurch gekennzeichnet, baß in der Leitungsverbindung (9) des Zylinderdruckraumes (6) eir, gegen eine Durchflußrichtung selbsttätig schliessendes Ventil (10) angeordnet ist.

15. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zylinderdruck und dem Zylindersaugraum als Dichtung ausschließlich die Überströmdichtung (5) vorgesehen ist.

16. tolbenpumne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmdichtung (5) an dem Kolben (1) gelagert ist, d dessen Durchflußglied (22) vorzugsweise durch einen mit Axialschlitzen (23) versehenen Endbund (22) gebildet ist.

17. Kolbenpumpe nach einen der Anspruche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Uberströmdichtung (5a) an dem Zylinder (2a) angeordnet ist, dessen Durchflußglied vorzugswetse durch eine mit Schrägschlitzen (23a) versehene Schulter (13a) gebildet ist.

18. Kolbenpumpe nach einem de vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (2) durch einen Bautell (1b bzw. lc) gebildete, wechselseitig arbeitende Kolbenmit jeweils getrennte zugehörigen Zylinderdruckräumen (6b) und vorzugsweise getrennten zugehörigen Zylindersaugräumen (7b) aufweist.

19. Kolbenpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylindersaugräume (7b) durch zwei Dichtungen (28 bzw. 28c) voneinander getrennt und vorzugsweise an eine gemeinsame Saugleitung (8b bzw. 8c) angeschlossen sitid.

L e e r s e i t e