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Fluidführender Teil einer Hochdruckpumpe.
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Die Erfindung betrifft den flu.idSithrenden Teil einer Hoohdruckpumpe.
Bei den bischer bekannten und derzeit gebräuchlichen Hochdruckpumpen ist der fluidführende
Teil so konstruiert, daß Ausbau, Reparatur und Austausch schwierig und kostspielig
sind. Reparaturon an Ort und Stelle stellen ein besonderes Problem dar, weil Spezialwerkzeuge
benötigt werden und Aus-und Wiedereinbau schwierig vorzunehmen sInd.
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Die Erfindung will einen verbesserten fluidführenden Teil für eine
Hochdruckpumpe schaffen, bei dem nicht das Pumpenansaugrohr sondern eine Ventilpatrone,
die Ventilsitze und Ventile enthält, den vom Pumpenplunger insbesondere bei eiller
Kavitation erzeugten Spitzendrucken ausgesetzt ist. Dadurch sind es die weniger
kostspieligen und leichter zu ersetzenden Teile der Pumpe, die bei diesenSpitzendrucken
eventuell beschädigt werden oder versagen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiuels anhand der Zeichnungen. Darin zeigen: Fig.
1 eine Schnittansicht des fluidführenden Teils einer Hochdruckpumpe mit den erfindungsgemäßen
Verbesserungen; Fig. 2 eine Detailschnittansicht nach des der Linie 2-2 der Fig.
1,
In den Fig. ist ein Pumpenansaugblok 10 dargestell, der an einen
Pumpenkopf 12 angrezt. Am Pumpenkopft 12 ist eine Stopf büchse 14 vorgesehen, durch
die sich ein üblicher Plunger 16 hin- und herbewegt, wenn über einen typischen Zugstangekopf
17 eine Kraft ausgeübt wird. Der Zugstangekopf, von dem nur ein Teil dargentellt
ist, ist in bekannter Weise mit einer üblichen Energiequelle verbunden, um den Plunger
16 hin- und her zubewegen. Wie noch genauer erläutert ird, ist erfindungsgemäß eine
Ventilpatrone 20 in dem Pumpenansaugblok 10 derart angebracht, daß sie als eine
Einheit von dem Misaugblock entfernbar ist, so daß alle Bestandteile des Ventils
und die Ventilsitze von den übrigen Teilen unschwer weggenomen werden können, wenn
Reparaturen vorgenommen .erden und/oder Teile aus gewechselt werden sollen. Auch
die Stopfbüchse 14 ist bequem abnehmbar, so daß die Packung 15 zugänglich wird und
ersetzt oder repariert werden kann Der Ansaugblock 10 ist ortsfest angebracht und
hat einen EDinlaß 10a, durch den das zu pumpende Fluid einströmt. Der Ausaugblock
10 hat auch noch einen Auslaß 10b, durch den das mit dem Plunger 16 eingepumpte
Fluid ausgestoßen wird, wie noch näher erklärt wird. Der Einlaß 10a steht über eine
oder mehrere Öffnungen 10d mit einem Hohlraum 10c der Ventilpatrone in Verbindung.
In ähnlicher Weise ist der Auslaß 10b durch eine Öffnung 10e mit diesem Hohlraum
10c verbunden.
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An den Ansaugblock 10 schließt sich der Pumpenkopf 12 an, wobei eine
Dichtung 22 aus einem geeigneten Dichtungsmaterial zwischengefügt ist, um ein Aussickern
des Fluids zu verhindern.
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Der Ansaugblock 10 hat mehrere Schraubenlöcher 10f, in denen Jeweils
eine Schraube 23 mit einem Sechs- oder Vierkantkopf 23a aufgenommen ist, die sich
mit einem üblichen Maulschlüssel drehen läßt. Jede Schraube 23 hat an ihrem inneren
Ende ein Gewinde 23b, das sich in eine von mehreren Gewindebohrungen 12a einschrauben
läßt, die in dem Pumpenkopf 12 angebracht sind und in Zahl und Lage den Schraubenlöchern
10f des Ansaugblkes
10 entsprechen. Wenn man also die Scvhrauben
23 so weit herausdreht, daß die Gewinde 23b aus den Gewindebohrungen freikommen,
löst sich der Pumpemkopf 12 aus seiner Festlegung am Ansaugblock 10 und kann von
diesem weggezogen werden In dem Hohlraum 10c des Ansaugblocks 10 ist eine Ventilpatrone
30 angeordnet die wenigstens zwei Ventile 33 und 35 enthält.
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Das Ventil 33 ist in einem Ventilkanal 30a beweglich aufgenommen und
legt sich gegen einen ringrörmigen Venmtilsitz 30b, der vorzusweise im Quewrsachnicht
kugelförmig ist und an eine entsprechende Fläche des Ventile 33 angepaßt ist, so
daß die Fluidströmung durch den Kanal 30a gesperrt wird, wenn das Ventil 33 auf
seinem Sitz aufsitzt. Das Ventil 33 kann verchieden ausgebildet sein In der in den
Zeichnungen dargestellten Form weist es einen Ventilkörper 33a mit mehrern Führungsrippen
33b auf, die in den Ventilkanal 30a hineinragen. Die Rippen 33b sind vorzugsweise
in der Form eines Kreuzes angeordnet und lassen Fluid zwischen sich durchströmen,
so daß, wenn der Ventilkörper 33 von seinem Sitz 30b abgehoben ist, das Fluid a
dem Ventil 33 vorbeiströmen kann. Ferner hat das Ventil 33 einen Ventilschaft 33c,
auf dem eine Feder 36 aufgenommen ist, die zwischen dem Ventilkörper 33a und einer
-Pläche 12b eingespannt ist, die eine Einsenkung 12c des Pumpenkopfes begrentz.
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Die Feder 36 ist eine verhältnismäßig schwache Feder und so bemessen,
daß sie das Ventil 33 geschlossen hält,- wenn der Fluiddruck zu beiden Seiten des
Ventils 33 nahezu ausgeglichen ist, und verhindert, daß das Ventil 33 öffnet, bevor
nicht ein bestimmter Druck sich entwickelt hat, der das Ventil 33 abhebt.
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Das Ventil 35 ist fast genauso konstruiert wie das Ventil 33, ist
jedoch etwas kleiner im Dur chmesser. Es weist einen Ventilkörper 55a auf, der auf
einem ringförmigen Ventilsitz 30c in einem Ventilkanal 30d der Ventilpatrone 30
aufsitzt.
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Das Ventil hat in Längsrichtung sich erstreckende Führungsrippen 35b
(Fig. 1 und 2)6 die ebenso wie die Rippen 33b vorzugsweise Kreuzförmig angeordnet
sind und das Ventil 35 bei seiner
Hin- und Herbewegung zwischen
der Öffnungs- und der Schlicßstellung in der richtigen Lage halten. Weiter hat auch
das Ventil 35 einen Ventilschaft 35c, uni den eine Feder 38 angeordd net ist, die
das Ventil 35 geschlossen hält, solange nicht ein bestimmter Druck auf das Ventil
einwirkt, der es abhebt.
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Zu beachten ist, daß das Ventil 33 eine Fluid strömung von dem Einlaß
10a der Pumpesaugseite zu der Einsenkung 12c des Pumpenkopfes gestattet, in der
der Plunger 16 hin- und hergeht.
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Während dieser Strömung wird das Ventil 35 geschlossen gehaltes Wenn
die Umkehrung erfolgt und der Plunger 16 sich zum Ansaugblock 10 hinbewegt, kann
Fluid von der Plungeröffnung 12d und der Einsenkung 12 sum Auslaß 10b des Ansaugblockes
fließen, indem das Ventil 35 öffnet und das Ventil 33 geschlossen bleibt, um zu
verhindern, daß Pluid durch den Einlaß 10a ausfließt.
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Die Ventile 33 und 35 sind also Einwegventile, die die Strömung in
entgegengesetzter Richtung steuern.
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Zwischen der Ventilpatrone 30 und den Pumpenkopf 12 sorgt eine Dichtung
41 für eine fluid feste Abdichtung. Die Dichtung kann Messing, ein Gummiring oder
ein sonstiges geeignetes Dichtungsmittel sein. Dichtungen 42 und 43, die ebenfalls
Messing, Gummiringe oder sonstige Dichtungsmittel sein können, schaffen eine Abdichtung
zwischen der Ventilpatrone 90 und der Wand des Hohlraums 1Oc für die Ventilpatrone
im Ansaugblock 10. Die Dichtungen 41-43 können also bequem ausgetauscht werden,
wenn die Ventilpatrone 90 freigelegt und zum Austausch und/oder zur Reparatur herausgenommen
wird. Die Dichtungen 41-43 können alle aus Messing oder irgendeinem anderen geeigneten
Dichtungsmaterial sein.
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Die Packung 15 in der Stopfbüchse 14 ist vorzugsweise in bekannter
Art winkelförmig und hat zwischen den Abschnitten der winkelförmigen Packung einen
Hohlring 15a, wie dies ebenfalls bekannt ist. Der Hohlring 15a kann aus Messing
oder einem anzieren geeigneten Material sein. Weiter werden zweckmäßig an beiden
Enden der winkelförmigen Packung 15 Adapterringe 15b
und 15c verwendet,
die ebenfalls aus Messing oder einem anderen brauchbaren Material sind. Auf diese
Weise ist die Packung 15 in dichtender Anlage an der polierten Außenfläche des Plungers
16 gehalten und diese Anlage wird noch durch eine Feder oder ein anderes elastisches
Element 45 unterstützt, das zwischen dem Ädapterring 15c und einer Schulter 12a
in dem Pumpenkopf 12 eingelegt ist.
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In den Bereich des Hohlringes wird durch ein Schmierloch 14a und einen
üblichen Schmiernippel 14b Pett eingeführt. Die Stopfbüchse 14 hat auf ihrer Außenfläche
ein Gewinde 14c, das mit einem Innengewinde 12f in einer Einsenkung 12g des Pumpenkopfes
12 im Eingriff ist. Indem man diese Gewinde herausschraubt, läßt sich die gesamte
Stopfbückse 14 bequem von dem Pumpenkopf -12 abnehmen. Um die Stopfbüchse 14 In
dem Pumpenkopf 12 während des 3etriebs'festzulegen, ist vorzugsweise eine Feststellschraube
50 vorgesehen, die durch eine Öffnung 12h im Pumpenkopf 12 ragt, in ein Gewinde
12k eingeschraubt ist und bis in eine flache Vertiefung 14d in der Stopfbüchse reicht.
Auf diese Weise ist dafür gesorgt, daß sich die Stopfbüchse 14 nicht dreht oder
mitgedreht wird, solange nicht die Feststellschraube 50 weit genug herausgeschraubt
wird, um aus der Vertiefung -14d zurückgezogen zu sein.
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Um einem Maschinenwärter anzuzeigen, wenn die Dichtungen rund um die
Ventilpatrone 30 lecken, ist es zweckmäßig, in dem Ansaugblock 10 ein Schauloch
60 vorzusehen, das bis zu einer Stelle zwischen den Dichtungen 40 und 42 reicht,
so daß im Pall eines Beckens von Fluid zwischen den Dichtungen dieses äußerlich
an der Austrittsöffnung 60a des Schauloches sichtbar wird. Diese Stelle liefert
dem Maschinenwärter eine Anzeige, daß die Dichtungen ersetzt werden müssen, bevor
das Leck bedenklich wird. f Im Gebrauch des erfindungsgemäßen fluidführenden Teiles
der Hochdruckpumpe wird ein Plunger 16 mit einem-üblichen Zugstangenkopf
17
verbunden, wie dies in Fig.1 angedeutet ist, und der Zugstangenkopf 17 wird an eine
herkömmliche Kraftniaschine ange.schlossen, um den Plunger iii bekannter Weise in
dem Pumpennkopf 12 hin- und herzabewegen. Die Ansaugöffnung, d.i. der Einlaß 10a
wird in bekannter Weise an eine abzupumpende Fluidmenge angeschlossen und die Auslaßöffnung
wird mit einem Rohr oder einem Behälter verbunden, von dem das abgepumpte pluid
aufgenommen wird.
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Wenn der Plunger 16 sich von dem Ansaugblock 10 wegbewegt, findet
der Saughub statt und das Fluid wird in die Plungeröffnung 12d eingesaugt, wobei
es durch das offene Ventil 33 von dem Einlaß 10a zu der Einsenkung 12c und der Plungeröffnung
12d strömt. Währenddessen wird das Ventil 35 durch die Kraft der Peder 38 und durch
den reduzierten Druck in der Einsekung 12c, der unter dem Fluiddruck auf der anderen
Seite des Ventils 35 liegt, geschlossen gehalten. Im Pumphub bewegt sich der Plunger
16 zum Ansaugblock 10 hin und drückt dabei das Fluid durch das Ventil 35 und den
Auslaß 10b heraus. Währenddessen ist das Ventil 33 geschlossen. Wie man sieht, arbeitet
also der fluidführende Teil der Pumpe der Fig.1 und 2 in üblicher Weise, indem er
während des Saughubes Pluid einsaugt und das Pluid während des Pumphubes ausstößt.
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Wenn es wünschenswert oder notwendig wird, irgendeinen Teil der Ventilpatrone
30 oder die zwischengelegten Dichtungen auszutauschen oder zu reparieren, kann die
gesamte Ventilpatrone auf einfache Weise freigelegt werden, indem man die Schrauben
23 löst, so daß sich der Pumpenkopf 12 vom Ansaugblock 10 wegnehmen läßt. Dann betätigt
man den Plunger 16 so, daß er sich vom Ansaugblock 10 entfernt. Dabei nimmt er den
Pumpenkopf 12 mit und legt die Ventilpatrone 30 frei. Die Ventilpatrone 30 kann
mit ihren Dichtungen als Einheit weggenommen und insgesamt durch eine Ersatzventilpatrone
30 und die Dichtungen ersetzt werden, was an Ort und Stelle geschehen kann. Wenn
dagegen nicht ohne weiteres ein Ersatz zur Verfügung steht, könnon
die
abgenutzten Teile repariert oder mit üblicher Ausrürastung teilweise ersetzt werden.
Die reparierte oder ausgetauschte Ventilpatrone 30 wird dann wieder in den Hohlraum
10c eingeschoben und der Pumrjenkopf 12 kann wieder an den Ansaugblock angesetzt
werden. Wenn dann die Schrauben 23 wieder eingeschraubt werden, wie in Fig.1 dargestellt,
ist die Pumpe wieder zum Gebrauch bereit. Die Demontage und der Zusammenbau können
also mit einem Schraubenschlüssel üblicher Größe von gewöhnlicher Art vorgenommen
werden, mit dem man die Schrauben 23 herausdrehen kann Spezialwerkzeuge sind dafür
nicht erforderlich.
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Auch die Packung 15 und alle zugehörigen Teile können auf einfache
Weise gleichzeitig erneuert oder repariert werden. Die gesamte StopfbücKse 14 läßt
sich vom Pumpenkopf 12 abnehmen, indem man die Feststellschraube 50 herausdreht
und dann die Stopfbüchse 14 vom Pumpenkopf abschraubt. Dabei wird die ganze Bohrung
der Stopfbüchse 14 zugänglich, so daß die Packung 15, die Adaptenringe 15b und 15c
und der Hohlring 15a weggenommen und durch neue Teile ersetzt bzw. repariert werden
können, wenn dies erforderlich ist. Der Wiederzusammenbau wird in umgekehrter Reihenfolge
durchgeführt, indem einfach die Stopfbüchse 14 in die in Fig.1 gezeigte Lage eingeschraubt
wird und dann die Feststellschraube 50 so weit hineingedreht wird, daß sie die Stopfbüchse
arretiert, wie in Fig.1 gezeigt. Auch hierfür sind keine Spezialwerkzeuge nötig.
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Sollte während des Pumpens eine Kavitation auftreten, verursacht das
Vorhandensein von Luft neben der Flüssigkeit eine größere Plungergeschwindigkeit
vor dem Auftreffen auf der Flüssigkeit. Demzufolge werden höhere Spitzendruche in
der Gegend von 1400 kg/cm² und darüber entwickelt, die bischer unmittelbar auf das
Pumpenansaugrohr wirksam wurden. In der erfindungsgemäßen Konstruktion treten die
Spitzendrucke an der Ventilpatrone 20 und der Pumpenpackung 15 auf, so daß, wenn
diese Spitzendrucke hoch genug werden, um einen Bruch zu verursachen, dieser Bruch
in
den verhältnismäßig billigen Teilen, nämlich der Ventilpatrone 20 und/oder der Packung
15, erfolgt und nicht in dem~sehr kostspieligen Ansaugblock 10.
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Zu bemerken ist noch, daß der Pumpenkopf 12 und die Stopfbüchse 14
in einem Stück ausgeführt sein können. In diesem Pall sind zum Austausch der Packung
15 die Schrauben 23 aus den Gewindebohrungen 12a herauszuschrauben, um die Packung
freizulegen. Ein abnehmbarer Sprengring (nicht gezeigt) könnte anstelle der Schulter
12e verwendet werden, um die Feder 45 und die Packung 15 herauszunehmen und auswechseln
zu können.
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Gegenüber dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind im Rahmen der
Erfindung Abänderungen in der Größe und Porm, sowie in den Materialien und den Konstruktionseinzelheiten
möglich.