DE2161459A1

DE2161459A1 - Hydraulisch angetriebene doppelkolbenpumpe

Info

Publication number: DE2161459A1
Application number: DE19712161459
Authority: DE
Inventors: George Desmond Conlee
Original assignee: SLIFER MANUFACTURING CO
Current assignee: SLIFER MANUFACTURING CO
Priority date: 1971-12-10
Filing date: 1971-12-10
Publication date: 1973-06-14
Also published as: DE2161459C3; DE2161459B2

Description

Hydraulisch angetriebene Doppelkolbenpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch angetriebene, schiebergesteuerte Doppelkolbenpumpe, die als Hochdruckpumpe arbeitet und mit auf den Enden einer gemeinsamen Kolbenstange sitzenden, in getrennten koaxialen Zylindern hin- und hergehenden Pumpenkolben versehen ist, deren Beaufschlagung durch einen in einer Beaufschlagungsleitung angeordneten, gleichlaufend zur Kolbenstange hin- und hergehenden Steuerschieber erfolgt, dessen Schiebergehäuse mit den Beaufschlagungskammern der Pumpenzylinder durch gesteuerte Überströmkanäle verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in dieser Ausführung eine Doppelkolbenpumpe zu schaffen, die bei hohen Arbeitsdrucken nur mit kleinen Druckschwankungen arbeitet, nur wenige bewegliche Teile aufweist, daher leicht herstellbar ist und nur einen geringen Wartungsbedarf hat.
Diese Aufgabe wird vornehmlich dadurch gelöst, daß der die toaxialen Pumpenzylinder tragende, mittlere Zylinderblock des Pumpengehäuses zwei Überströmleitungen aufweist, die einzeln je eine der Beaufschlagungskammern der Pumpenzylinder mit je einer schiebergesteuerten Kammer des Schiebergehäuses verbinden, und daß ferner in einer zum Steuerschieber seitlich versetzt liegenden, achsparallelen Ebene drei nebeneinander liegende Steuerkanäle vorgesehen sind, die durch zugeordnete Steuernuten der Kolbenstange paarweise verbunden werden und in gesonderte Leiträume des Schiebergehäuses münden.
Die auf den Enden der Kolbenstange sitzenden Kolben sind zweckmäßig als Verbundkolben ausgebildet und je mit einem Querstift am zugeordneten Ende der Kolbenstange im Rahmen des Zylinderspiels gelenkig gelagert, wobei die an den beiden Enden der Kolbenstange befindlichen Gelenkachsen der Pumpenkolben in Umfangsrichtung zweckmäßig um 900 zueinander' versetzt liegen.
Hierdurch kommt eine koaxiale Selbstausrichtung der Kolben beim Betrieb der Pumpe zustande, die größere Toleranzen zwischen den Pumpenzylindern und den darin befindlichen Kolben zuläßt und unwirksam macht.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausführung der Hochdruckpumpe nach der Erfindung, und zwar zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht der Pumpe mit aufgesetztem Steuer- teils in Ansicht, teils im Lcingsschnitt, Fig. 2, 3 und 4 Querschnitte durch die Pumpe nach den Linien 2-2, 3-3 und 4-4 von Fig. 1, Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch den mittleren Teil Pumpe

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angeordneten, jedoch um 900 gedrehten Schiebergehäuse, Fig. 6 die gleichen Teile in abgeänderten Stellungen der Pumpenkolben und des Steuerschiebers, Fig. 7 das Schiebergehäuse allein in einer zusätzlich abgeänderten Schieberstellung und Fig. 8 einen Grundriß des Schieberanschlußstutzens des Pumpengehäuses in verkleinertem Maßstab nach der Linie 8-8 von Fig. 6.
Die in Fig. 1 dargestellte Hochdruckkolbenpumpe 10 weist einen als Kolbenstangenlager dienenden , mittleren Gehäuseteil 12 auf, an dem die inneren Enden von zwei koaxial angeordneten Zylindern 14 und 16 befestigt sind. An ihren äußeren Enden sind die Zylinder durch abgestufte Deckel 20 verschlossen, die am mittleren Gehäuseteil 12 mit langen Spannschrauben 22 verspannt sind. In dem mittleren Gehäuseteil 12 ist eine Kolbenstange 24 verschiebbar gelagert, die an jedem Ende zwei Verbundkolben 26 und 28 tragt. Oberhalb der Zylinder 14 und 16 ist auf dem mittleren Gehäuseteil 12 ein achsparallel zur Kolbenstange 24 angeordnetes dchieoergehäuse 30 mit Schrauben 32 befestigt.
Die Kolbenstange 24 steuert zugleich auch zugeordnete Beaufschlagungskanäle des mittleren Gehäuseteils 12, wie sich am besten aus Fig. 5 - 8 entnehmen läßt. Hierfür weist die KolbenstanåXe 24 zwei in achsialem Abstand voneinander liegende Steuernuten 34 und 36 auf, zwischen denen sich ein Vollquerschnitt 38 von größerer Länge befindet. In diesem Bereich ist der mittlere Gehäuseteil 12 mit drei seitlich versetzt liegenden, senkrechten Steuerkanälen 40,42 und 44 versehen, die dicht neben der Mittelachse in die Lagerbohrung 46 der Kolbenstange einmünden.
Zwischen jedem der Innenkolben 26 und dem ihm zugekehrten Ende des mittleren Gehäuseteils 12 befindet sich eine Beaufschlagungskammer 48 bzw. 50. Diese Beaufschlagungskammern stehen je mit einer zugeordneten Leitung 54 bzw. 56 in Verbindung, die parallel zu den senkrechten Steuerkanälen 40, 42,44 im mittleren Gehäuseteil 12 angeordnet sind. Die senkrechten Leitungen 54 und 56 munden in stirnseitige Ringnuten 58 und 60 des mittleren Gehäuseteils 12. Das Gehäuse 30 des oberen Steuerschiebers enthält eine mittlere Längsbohrung 62, in der ein Steuerschieber 64 zwischen Anschlagschrauben 66 und 68 verschiebbar gelagert ist. Das Schiebergehäuse weist in seiner Längsmitte je eine mit Innengewinde versehene, seitliche Einlaßöffnung 70 und eine ihr gegenüber liegende Auslaßöffnung 72 Für zugeordnete Druckmittelleitungen auf. In Fig. 5 und 6 befindet sich das Gehäuse 30 des Steuerschiebers, wie bereits erwähnt, zur besseren Sichtbarmachung der Schieberkanäle in einer zu den Pumpenzylindern um 900 um die Längsachse gedrehten Stellung.
Der mittlere Steuerkanal 42 des mittleren Gehäuseteils 12 steht mit einer Bohrung 74 des Schiebergehuses 30 in Verbincung, die in die seitliche Einlaßöffnung 70 dieses Gehäuses m indet.
Die Einlaßöffnung 70 fährt in eine Einlaßkammer 7G, die irn Bev reich eines mittleren abschnittes 78 des Steuerschieber 3 liegt.
An seinen Enden weist der Steuerschieber Führungsabschnitte '0 und 32 auf, die in der Mittelstellung des Steuerschiebers nach Fig. 6 in Kammern 34 und 86 des Schiebergehäuses eintauchen.
Diese Kammern stehen durch Bohrungen 88 und 90 mit den senkrechten Steuerkanälen 40 und 44 des mittleren Gehäuseteils 12 in Verbindung. Die Leitungen 54 und 56 des mittleren Gehäuseteils 12 sind durch Bohrungen 94 und 96 des Schiebergehäuses 64 mit erweiterten Hohlräumen 98 und 100 des Schiebergehäuses verbunden, die im Bereich der mittleren Längsbohrung 62 des Schlebergehäuses liegen und mit Umfangsnuten 104 und 106 des Steuerschiebers zusammenwirken. Jede der Kammern 84 und 86 des Schiebergehäuses ist durch einen engen Umgehungskanal 108 bzw.
110 mit der seitlichen Auslaßöffnung 72 des Schiebergehäuses verbunden. Die Anschlagschrauben 66 und 68 sind an ihren inneren Enden mit/in der Längsachse des Steuerschiebers liegenden permanentmagneten 120 und 122 versehen, die den Steuerschieber in seinen Endstellungen anziehen. Die in Fig. 1 dargestellten Befestigungsschrauben 32 des Schiebergehäuses durchragten die in Fis. 5 - 7 dargestellten Schraubenlöcher 124.
Gemäß Fig. 1, 3 und 4 sind die Verbundkolben 26 und 28 an den Enden der Kolbenstange 24 mit einem Federstift 130 befestigt, der die Kolben 26 durchragtf wobei diese Federstifte jedoch um 90° zueinander in Umfangsrichtuhg versetzt liegen, um eine Anlens ung der Kolbeneinheiten bezüglich der Kolbenstange 24 in sich kreuzenden Ebenen zu erzielen, die etwaige Ausrichtungsfenler zwischen den Verbundkolben kompensiert. Dabei ist es wichtig, daß die Gelenkachsen um 90° zueinander versetzt liegen, um ungänstige Schwingungsauswirkungen auf die Kolbenstange zu vermeiden. Die inneren Kolben 28 jedes Verbundkolbens sind mit den inneren Kolben 26 durch Zwischenstücke 140 starr verbunden, die gemäß Fig. 4 einen kreuzförmigen querschnitt aufweisen. AnP den ueren Kolben 28 sind gegensinnig zusammenliegende, tellerartige Dichtungen 142 und 144 verschraubt, die den Arbeitsraum 146 von der Beaufschlagungskammer 50 und dem zwischen den beiden Kolben 26 und 28 befindlichen totraum 148 trennen. wollte entweder die im Arbeitsraum 146 befindliche Arbeitsflüssigkeit oder die in der Beaufschlagungskammer 50 befindliche Antriebsflissigkeit an einem der Kolben 26 oder 28 vorbei in den Totraum 148 gelangen, so kann sie durch eine in der Zylinderwand befindliche Lecköffnung 160 austreten, die so angeordnet ist, daß sie von keinem der beiden Kolben 26 und 28 abgedeckt werden kann.
Die Zylinderdeckel 20 sind gemaß Fig. 1 mit abgefederten Auslaß- und Einlaßventiilen 170 und 172 versehen, die in den Arbeitsraum 146 munden und zweckmäßig 80 ausgebildet sind, daß eine mit hohem Druck arbeitende Beinigungsvorrichtung od.dergl.
angeschlossen werden kann.
Für den Betrieb der Hochdruckpumpe wird eine hydraulische.
Antriebspumpe an den Einlaß 70 des Steuerventils 30 und mit einem Auslaß an die Auslaßöffnung 72 des Steuerventils ange-.
schlossen. Außerdem werden die Aus daß und Einlaßventile 170 und 177 der Arbeitsräume 146 der Hochdruckpumpe mit entsprechenden Arbeitsleitungen verbunden.
Die Arbeitsweise ist am besten aus Fig. 5, 6 und 7 zu entnehmen. Bewegt sich die Kolbenstange 24 aus der in Fig. 5 dargestellten lage nach rechts, so strömt die in der Beaufschlagungskammer 48 befindliche Flüssigkeit unterem Druck des linken Kolbens 26 durch die Leitung 54 (s.Fig.8) in den erweiterten Hohlraum 98 des Schiebergehäuses 30 und von dort iber die Umfangsnnut 104 in die Auslaßöffnung 72 des Schiebergehäuses, wie dies durch die Pfeile 180 in Fig. 5 kenntlich gemacht ist. Gleichzeitig wird Öl in den rechten Beaufschlagungsraum 50 durch die Bohrung 96 des Schiebergehäuses 30 gefördert, wobei es aus der seitlichen Einlaßöffnung 70 des Schiebergehäuses über den erweiterten Hohlraum 100 hinter den mittleren abschnitt 78 des Steuerschiebers in den Bereich seiner Umfangsnut 106 gelangt. 3efinden sich die Kolben der Hochdruckpgmpe in der Mitte ihres Hubweges zwischen den beiderseitigen Endstellungen, so verschließt der mittlere Teil 38 der Kolbenstange 24 die senkrechten Steuerkanäle 40, 42 und 44.
In der Stellung nach Fig. 6 sind die Verbundkolben der Hochdruckpuinpe vollständig nach rechts bewegt worden, wobei die senkrechten Steuerkanäle 40 und 42 durch den von der Umfgansnut 34 des Pumpenkolbens gebildeten Leitraum 186 verbunden sind, so das die die dem Steuerschieber zugeführte Druckflïssigkeit aus der seitliclle-l Einlaßöffnung 70 durch den senkrechten Steuerkanal 42 und wieder zurück durch den senkrechten Steuerkanal 40 und die Bohrung 88 in die Kammer 84 des Schiebergehäuses fließen kann, wo die Beaufschlagungsflüssigkeit gegen den Führungsabschnitt 0 des Steuerschiebers 64 drückt, wie dies durch die Pfeile 190 in Fig. 6 kenntlich gemacht ist. Der Steuerschieber 64 bewegt sich daher nach rechts und schließt die Verbindung zwischen der Bohrung 96 des Schiebergehäuses und demsenkreohten Steuerkanal 44 im mittleren reil 12 des Pumpengehäuses. Der Steuerschieber bewegt sich dann weiter nach rechts in seine dortige Anschlagstellung gemäß Fig. 7, wobei die Verbindung zwischen der Bohrung 94 der Schiebergehäuses und seiner seitlichen Einlaßöffnung 70 über den erweiterten Hohlraum 98 des Schiebergehäuses und die Umfangsnut 104 des Steuerschiebers geöffnet wird.
Dabei steht dann die Leitung 56 des Pumpengehäuses mit der Bohrung 96 des Schiebergehäuses in Verbindung, so daß die Druckflüssigkeit aus der rechtsseitigen Beaufschlagungskammer 50 des Pumpengehäuses zur seitlichen Auslaßöffnung 72 des Schiebergehäuses strömen kann. Bei der anschließenden Bewegung der Pumpenkolben nach links laufen die umgekehrten Vorgänge in ähnlicher Weise ab, wobei die Steuernut 36 der Kolbenstange 24 der Pumpenkolben die senkrechten Steuerkanäle 42 und 44 des Pumpengehäuses verbindet, so daß der Steuerschieber 64 wieder in seine linke Endstellung nach Fig. 5 zurückkehrt.
Der Steuerschieber 64 wird bei seiner Hin- und Herbewegung durch Druckflüssigkeit abgebremst, die durch die engen Umgehungskanäle 108 und 110 in Richtung der in Fig. 6 eingezeichneten Pfeile strömt1 und in seinen jeweiligen Endste1ungen wird er von den Permanentmagneteil 120 bzw. 122 festgehalten, so daß er keiner Prallwirkung unterliegt.
Die schwenkbare Lgerung der Pumpenkolben an den Enden der Kolbens tange 214 mittels der Federstifte 130 und deren Anordnung in sich kreuzenden Ebenen macht Ungenauigkeiten in der Lagerung der Pumpenkolben unwirksam und hat vornehmilch zur Folge, dai3 die Kolbenstange der Pumpenkolben mit ihren Steuernuten 34 und 36 in beiden ßewegungsrichtungen mit einer sehr verläßlichen und genauen Steuerwirkung arbeiten kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulisch angetriebene Doppelkolbenpumpe mit auf den Enden einer gemeinsamen Kolbenstange sitzenden, in getrennten koaxialen Zylindern hin- und hergehenden Pumpenkolben, deren ßeaufschlagung durch einen in einer Beaufschlagungsleitung angeordneten, gleichlaufend zur Kolbenstange hin- und hergehenden Steuerschieber vermittelt ist, dessen Schiebergehäuse auf dem als Kolbenstangenlager dienenden,mittleren Zylinderblock des Pumpengehäuses abnehmbar befestigt und mit den Beaufschlagungskammern der Pumpenzylinder durch gesteuerte Uberströmkanäle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der die koaxialen Pumpenzylinder (14,16) tragende, mittlere Zylinderblock (12) des Pumpengehäuses zwei überströmleitungen (54,56) aufweist, die einzeln je eine der Beaufschlagungskammern (48,50) der Pumpenzylinder mit je einer schiebergesteuerten Kammer (98,100) des Schiebergehäuses (30) verbinden, und daß ferner in einer zum Steuerschieber (64) seitlich versetzt liegenden, achsparallelen Ebene drei nebeneinander liegende Steuerkanäle (40,42,44; 74,88,90) vorgesehen sind, durch zugeordnete Steuernuten (34,36) der ESolbenstange (24) paarweise verbunden werden und in gesonderte Leiträume (70,84,86) des Schiebergehäuses (30) mänden.

2. Doppelkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, david die Kolben (26,93) mit dem zugeordneten Ende der Kolbenstange (24) durch einen @@erstift (130) gelenkig verbunden sind.

3. Doppelkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den beiden Enden der Kolbenstange (24) angeordneten, als hnlenkachsen dienenden Querstifte (130) in Umfangsrichtung der Kolbens tange um 90° zueinander versetzt liegen.

4. Doppelkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da;3 das Gehause (30) des Steuerschiebers (64) an jedem Hubende des Steuerschiebers einen als Endanschlag dienenden Magnetanschlag (120,122) aufweist.

5. Doppelkolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da die Anschlagmagnete (120,122) für den Schieberschieber (64) an den inneren Enden von in das Schiebergehäuse (30) eingeschraubten Anschlagschrauben (66,68) sitzen.

6. Doppelkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Jberströmleitungen (54,56) in einer zur Achse der Kolbenstange (24) seitenversetzten, zur Achse des Steuerschiebers (64) jedoch zentrisch angeordneten Axialebene liegen.

7. Doppelkolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet d von den drei in einer parallelen Ebene nebeneinander liegenden Steuerkanälen (40,42,44;74,88,90) der mittlere Steuerkanal (42,83) in aie seitliche Einlaßöffnung (70) des Schiebergehäuses (30) mändet und die beiden anderen Steuerkanäle (40,74) 44,90) mit an den Enden des Steuerschiebers (64) befindlichen Kamrnerli (84,86) des Schiebergehäuses (30) in Verbindung stehen.

8. Doppelkolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß das Schiebergehäuse (30) die beiden Endkammern (84,86) verbindende Umgehungskanäle (108,110) enthält.

9. Doppelkolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Enden der Kolbenstange (24) sitzenden Kolben je durch zwei starr verbundene Verbundkolben (26,28) gebildet sind.

10. Doppelkolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß der äußere EXnzelkolben (28) jedes Verbundkolbens (26,28) zwei mit ihren Böden einander zugekehrte, mit ihren axialen Flanschen jedoch entgegengesetzt gerichtete Tellerdichtungen (142,144) trägt.

L e e r s e i t e