DE2630058C2

DE2630058C2 - Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE2630058C2
Application number: DE19762630058
Authority: DE
Inventors: Josef; Griebel Heinrich; 7990 Friedrichshafen Wagner
Original assignee: 5. Wagner GmbH, 7990 Frieäridnshafen
Priority date: 1976-07-03
Filing date: 1976-07-03
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DE2630058B1

Description

Ansatz zu begrenzen, der mit dem anderen Teil zusammenwirkt, wobei der Anschlag verstellbar in Form einer auf den Ansatz der Membran aufschraubbare Mutter od. dgl ausgebildet sein kann.

Vorteilhaft ist es ferner, die zwischen der Membran und dem Pumpkolben angeordneten Stützscheiben aus mehreren Stützscheibenpaketen unterschiedlich sich zum Pumpkolben hin verkleinernden Durchmessers zu bilden oder die Stützscheiben zum Pumpkolben hin im Durchmesser stetig zu verkleinern. Die Innenwarjdung des die Slützscheiben aufnehmenden Gehäuseteils sollten dabei an deren Außendurchmesser angepaßt und die Auflagen der Stützscheiben in dem diese aufnehmenden Gehäuseteil sollten zum Pumpkolbe . hin geneigt bzw. abgerundet ausgebildet sein. Auch ist es zweckmäßig, die Stirnfläche des Pumpkolbens kegelstumpfförmig auszubilden, und die Membran auf der dem PumpkoJben gegenüberliegenden Seite mit einem vorzugsweise an dieser angeformten, der Arbeitskammer angepaßten Ansatz zu versehen.

Wird eine Hochdruckpumpe gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß die Membran sowie die Stützscheiben lose an dem Pumpkolben anliegen und mit diesem über ein bei der Saug-Hub-Bewegung wirksames begrenzt elastisch verformbares Zwischenglied verbunden und somit nicht starr an dem Pumpkolben befestigt sind, ist gewährleistet, daß die Membran und die Stützscheiben beim Druckhi b fest an dem Kolben anliegen und auch beim Saughuo immer fest gegen den Kolbenboden gezogen werden, aber dennoch können fertigungstechnische Toleranzen sowie das Setzen der Membran und der Stiitzscheiben selbsttätig ausgeglichen werden. Zerstörungen der Stützscheiben und der Membran und die dadurch bedingten Betriebsstörungen sind auf diese Weise nahezu ausgeschlossen, vielmehr wird mit hülfe der Stützscheibenpakete bzw. der sich im Durchmesser stetig ändernden Stützscheiben die Membran im Bereich der durch Toleranzen bedingten Stufe entlastet.

Das Stützscheibenpaket, das sich unmittelbar hinter der Membran befindet, weist hierbei den größten Durchmesser auf. Während der Saug- und Druckphase verformt sich dieses Paket elastisch nach hinten und nimmt einen großen Teil der Kräfte auf, indem es sich an der zugeordneten konischen Ausnehmung anlegt. Das am Kolbenboden anliegende Stützscheibenpaket hat den kleinsten Durchmesser und nimmt den restlichen Kräfteanteil auf, ebenfalls durch Anlage an der zugeordneten konischen Ausnehmung des Gehäuses. Je weiter der Kolben tiefer als die Ausnehmungen im Gehäuse liegt, um so geringer wird der auf dieses Stützscheibenpaket wirkende Kraftanteil. Ein Brechen der Stützscheiben, wie bei ähnlichen Pumpen mit Stützscheiben gleichen Durchmessers, wird also weitgehend vermieden.

Und da die äußere Kontur des Kolbenbodens nach hinten schwach konisch verlaufend ausgeführt ist, wird somit im Zusammenwirken mit den gegenläufig konischen Ausnehmungen im Gehäuse oder einem dem Gehäuse zugeordneten Einsatz den Stützscheiben und der Membran ein möglichst großer Hub gestattet, ohne daß die Stützscheiben oder die Membran kritisch beansprucht werden.

Stützscheiben und Membran behalten ihren Bewegungsrhythmus auch bei geschlossener Schlauchleitung bzw. bei gesperrter an diese angeschlossener Spritzpistole bei, so daß in der Arbeitskammer auch am Ende der Saugphase hoher Druck herrschen kann, der die Stützscheiben und die Membran insbesondere dann hoch belastet, wenn der Kolbenboden zu den konischen Ausnehmungen im Gehäuse oder dem Einsatz eine Stufe bildet. Mit Hilfe der Stützscheibenpakete ungleichen Durchmessers ist es aber möglich, die Stützscheibe im Bereich der durch Toleranzen bedingten Stufe in der erforderlichen Weise zu entlasten.

Während der Saug- und Druckphase verformen sich somit die Stützscheiben und nehmen einen großen Teil

ίο der Kräfte auf, indem sie sich an die konischen Ausnehmungen anlegen. Der Pumpkolben und das Gegenlager werden daher nur mit Teilkräften belastet. Und durch das vorgesehene elastische Zwischenglied wird das gesamte System sowohl beim Saughub als auch beim Druckhub elastisch gestaltet und das Fließen der Stützscheiben wird selbsttätig ausgeglichen, so daß Überbeanspruchungen und dadurch bedingte Schaden nahezu ausgeschlossen und ein störungsfreier Betrieb gewährleistet sind.

Nachfolgend ist die gemäß der Erfindung ausgebildete Hochdruckpumpe in einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel im einzelnen erläutert.

Die im Axialschnitt dargestellte und mit I bezeichnete Hochdruckpumpe dient zur Förderung von Flüssigkeiten, insbesondere Farbe, aus einem Behälter 2 in eine Schlauchleitung J, an die eine Spritzpistole angeschlossen werden kann, und besteht im wesentlichen aus einer zwischen den Gehäuseieilen Il und 12 fest eingespannten Folienmembran 14, die durch einen Pumpkolben 20 in oszillierende Bewegung versetzt wird. Zum Antrieb des Pumpkolbens 20 ist ein nur teilweise dargestellter Antriebsmotor 21 vorgesehen, auf dessen Abiriebswelle 22 ein Exzenter 23 angeordnet ist, der über einen in den

IS Pumpkolben 20 eingeschraubten Kolbenteller 24 auf diesen einwirkt.

Beim Saughub der Membran 14 wird das zu fördernde Medium über die Saugleitung 15 sowie das in diese eingesetzte Einlaßventil 16 aus dem Behälter 2 in die Arbeitskammer 19 der Hochdruckpumpe 1 eingesaugt und beim Druckhub aus dieser über die Druckleitung 17 sowie das Auslaßventil 18 ausgestoßen. Der Saughub wird hierbei durch eine Druckfeder 25 bewerkstelligt, die sich an den Kolbenleller 24 und einem in das Gehäuseteil 12 eingesetzten Einsatz 13 abstützt, während beim Druckhub der Kolbenteller 24 an dem Exzenter 23 anliegt und durch diesen der Pumpkolben 20 und die mit diesem verbundene Membran 14 in die Arbeitskammer 19 gedrückt wird.

Um die auf die Membran 14 einwirkenden Kräfte abzustützen, sind zwischen dieser und dem Pumpkolben 20 Stützscheiben in Form von Stützscheibenpaketen 34 und 35 vorgesehen, die in ihrem Durchmesser zum Pumpkolben 20 hin verkleinert sind. Der Einsatz 13 ist zur Aufnahme der Stützscheibenpakete 34 und 35 mit Absätzen 36 und 37 ausgestattet, die zum Pumpkolben 20 geneigt verlaufen, so daß sich die Stützscheiben gut an diesen anlegen können und da auch die Stirnfläche 38 des Pumpkolbens 20 kegelstumpfförmig ausgebildet ist, sich des weiteren auch ein großer Kolbenhub ergibt, ohne daß die Membran 14 und die Stützscheiben 34 und 35 kritisch beansprucht werden.

Die Membran 14 ist bei der Hochdruckpumpe 1 nicht starr an dem Pumpkolben 20 befestigt, sondern sie liegt lose an diesem an und ist über ein bei der Saug-Hub-Bewegung wirksames begrenzt elastisch verformbares Zwischenglied mit diesem verbunden, durch das die Membran 14 sowie die Stützscheiben 34

und 35 immer fest gegen den Pumpkolben 20 gedrückt werden, so daß fertigungstechnische Maßtoleranzen und vor allem das Setzen der Membran 14 sowie der Stützscheiben 34,35 selbsttätig ausgeglichen werden.

Um dies zu bewerkstelligen, ist an der Membran 14 ein in den als Hohlkörper ausgebildeten Pumpkolben 20 ragender mit Gewinde 28 versehener Ansatz 27 angeformt, auf den eine Mutter 29 aufgeschraubt ist. Und an der Mutter 29 sowie einem in den Pumpkolben 20 eingesetzten, mit einer Bohrung 30 versehenen Einsatz 26 stützt sich eine Feder 32 als elastisch verformbares Zwischenglied ab. An dem Einsatz 26 ist des weiteren ein hülsenartiger Vorsprung 31 angebracht, der als Anschlag mit der Mutter 29 zusammenwirkt.

Bei der Saughubbewegung wird somit durch die auf den Kolbenteller 24 einwirkende Druckfeder 25 der Pumpkolben 20 an den Exzenter 23 gedruckt und diese Verstcllbewegung des Pumpkolbcns 20 wird über die Feder 32 als elastisches Zwischenglied über die Mutter 29 und den Ansatz 27 auf die Membran 14 übertragen. Durch die Feder 32 werden dabei Maßungenauigkeiten und vor allem das unvermeidbare durch den ständigen Belastungswechsel hervorgerufene Setzen der Stützscheiben 34 und 35, durch das eine Stufe zwischen der Stirnfläche 38 des Pumpkolbens 20 und den Absätzen 36, 37 hervorgerufen wird, selbsttätig ausgeglichen, so daß eine vorzeitige Zerstörung der Slützscheiben 34, 35 und der Membran 14 entgegengewirkt wird. Die Feder 32 ist jedoch nur begrenzt elastisch verformbar, da siel der Vorsprung 31 nach Überwindung des Zwischenrau mcs zwischen diesem und der Mutter 29 an dieser anlcg und die Membran 14 in diesem Fall zwangläufig vor dem Pumpkolbcn 20 mitgenommen wird.

U"ι den Totraum in der Arbeitskammer 19 gering zi halten, ist an der Membran 14-ein in diese ragendci Ansatz 33 angeformt. In der rechten Hälfte dei Zeichnung ist die Membran 14 in einer Stcllunf

ίο dargestellt, in der in der Arbeitskammer 19 noch Druci herrscht. Die Membran 14 und die Stützscheiben 34,3i liegen somit an der Stirnfläche 38 des Pumpkolbcns 2( und den Ansätzen 36 und 37 des Einsatzes 13 an, bei dei in der linken Hälfte gewählten Darstellung dagegen is der Druck in der Arbeitskammer 19 bereits abgebaut.

Durch die Unterstützung der Membran 14 durch di< im Durchmesser unterschiedlich bemessenen Stütz scheibenpakele 34 und 35 — selbstverständlich könnet zu dem gleichen Zweck auch Stützscheiben mit siel stetig verkleinerndem Durchmesser vorgesehen wer den — , und durch die Verbindung der Membran 14 mi dem Pumpkolben 20 über das bei der Saughubbewe gung wirksame begrenzt elastisch verformbare al Feder 32 ausgebildete Zwischenglied wird somit da Betriebsverhalten der Hochdruckpumpe 1 günsti) beeinflußt, so daß ein störungsfreier Betrieb über einei langen Zeitraum und auch eine vielseitige Verwendbar keit gewährleistet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochdruckpumpe zur Förderung von Flüssigkeiten, insbesondere Farben, mit einer an ihrem äußeren Umfang zwischen zwei den Pumpenzylinder bildenden Bauteilen eingespannten Folienmembran, auf die ein oszillierend antreibbarer Pumpkolben über Stützscheiben einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14) sowie die Stützscheiben (34,35) lose an dem Pumpkolben (20) anliegen und mit diesem über ein bei der Saug-Hub-Bewegung wirksames begrenzt elastisch verformbares Zwischenglied (32) verbunden sind.

2. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14) mit einem zentrisch in den als Hohlkörper ausgebildeten Pumpkolben (20) eingreifenden Ansatz (27) versehen ist, an dem ein Anschlag (Mutter 29) angebracht ist. und daß zwischen dem Pumpkolben (Einsatz 30) und dem Anschlag (29) eine Druckfeder (32) als elastisch verformbares Zwischenglied eingesetzt ist.

3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubbewegung des elastisch verformbaren Zwischengliedes (32) mittels eines unmittelbar an dem Pumpkolben (20) bzw. einem in diesen eingesetzten Einsatz (30) oder dem mit der Membran (14) verbundenen Anschlag (29) angeformten axialgerichteten Ansatz (31) begrenzt ist.

4. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der der Membran (14) zugeordnete Anschlag (29), an dem sich das elastisch verformbare Zwischeng'ied (32) abstützt, verstellbar in Form einer auf den Ansatz (27) der Membran (14) aufschraubbare Mutter od. dgl. ausgebildet ist.

5. Hochdruckpumpe nach eintni der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Membran (14) und dem Pumpkolben (20) angeordneten Stützscheiben (34, 35) aus mehreren Stützscheibenpaketen unterschiedlichen sich zum Pumpkolben (20) hin verkleinernden Durchmessers gebildet oder daß die Stützscheiben (34, 35) zum Pumpkolben (20) hin im Durchmesser stetig verkleinert sind.

6. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung (Absatz 36, 37) des die Stützscheiben (34, 35) aufnehmenden Gehäuseteils (13) an deren Außendurchmesser angepaßt ist.

7. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagen (36, 37) der Stützscheiben (34, 35) in dem diese aufnehmenden Gehäuseteil (13) zum Pumpkolben (20) hin geneigt bzw. abgerundet ausgebildet sind.

8. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (38) des Pumpkolbens (20) kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

9. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membren (14) auf der dem Pumpkolben (20) gegenüberliegenden Seite mit einem vorzugsweise an dieser angeformien, der Arbeitskammer (19) angepaßten Ansatz (33) versehen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckpumpe zur Förderung von Flüssigkeiten, insbesondere Farben, mit einer an ihrem äußeren Umfang zwischen zwei den Pumpenzylinder bildenden Bauteilen eingespannten Folienmembran, auf die ein oszillierend antreibbarer Pumpkolben über Stützscheiben einwirkt.

Bei den bisher bekanntgewordenen Membranpumpen dieser Art ist die Membran, deren Bewegung durch Abrollen, Walken oder Dehnen erfolgt, im Bereich der

ίο Antriebsfläche unmittelbar an dem Pumpkolben oder einem Stößel zwischen diesem und einer planen Scheibe gehalten. Die mit solchen Pumpen erzielbaren Drücke sind durch die Festigkeit des Membranwerkstoffes bestimmt und betragen nur etwa 40 bar. Auch stellen sich diese Pumpen in ihrer aufgenommenen Leistung nicht selbsttätig auf die abgegebene Leistung ein, so daß deren Anwendungsbereich begrenzt ist.

Um Membranpumpe auch als Hochdruckpumpen verwenden zu können, ist durch die DT-OS 21 58 861 eine Ausgestaltung bekanntgeworden, deren Kolben auf der der Membran zugekehrten Seite verjüngt ausgebildet ist. Im gleichen Bereich ist der Zylinder nach außen erweitert, so daß ein Hohlraum geschaffen ist, der mit konischen Ansätzen versehen einen Raum zur Aufnahme von Stützscheiben bildet. Durch die Bewegungen des Kolbens wird die Membran, die an diesem mittels einer Schraube befestigt ist, mitgenommen und stützt sich dabei an den Stützscheibcn ab.

Bei dieser bekannten Ausführung sind die Stützseheiben in ihrem Durchmesser alle gleich groß bemessen. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß sich die Stützscheiben durch den ständigen Lastwechsel setzen, d. h. zusammengedrückt werden. Und da in Achsrichtung die Stellung des Kolbens zum Zylinder, insbesondere deren konische Ansätze zueinander, großen Toleranzen unterworfen ist, bildet sich hierbei nach kurzer Zeit eine Stufe zwischen dem Ansatz des Kolbens und der Erweiterung des Zylinders. Durch diese Stufe werden die Stützscheiben abgeknickt. Dies führt wiederum zur Zerstörung der Membran, so daß derartig ausgebildete Pumpen oftmals schon nach kurzer Zeit außer Betrieb gesetzt werden müssen.

Es isi demnach Aufgabe der Erfindung, eine Hochdruckpumpe der vorgenannten Art zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist. Vor allem soll hierbei erreicht werden, daß die Stützscheiben auch bei einem sehr hohen Förderdruck nicht brechen und daß somit eine lange störungsfreie Betriebsdauer gewährleistet ist. Des weiteren sollen Fertigungstoleranzen am Kolben und Zylinder sowie das unvermeidbare Setzen der Stützscheiben selbsttätig ausgeglichen und dadurch bedingte Beschädigungen vermieden werden.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Membran sowie die Stützscheiben lose an dem Pumpkolben anliegen und mit diesem über ein bei der Saug-Hub-Bewegung wirksames begrenzt elastisch verformbares Zwischenglied verbunden sind.

Zweckmäßig ist es hierbei, die Membran mit einem zentrischen in den als Hohlkörper ausgebildeten Pumpkolben eingreifenden Ansatz zu versehen, an dem ein Anschlag angebracht ist, und zwischen dem Pumpkolben und dem Anschlag eine Druckfeder als elastisch verformbares Zwischenglied einzusetzen.

Angebracht ist es des weiteren, die Hubbewegung des elastisch verformbaren Zwischengliedes mittels eines unmittelbar an dem Pumpkolben bzw. einem in diesen eingesetzten Einsatz oder dem mit der Membran verbundenen Anschlag angeformten axialgerichteten