DE2908332A1 - Plungerpumpe mit druckabhaengig sich aendernder foerdermenge - Google Patents

Plungerpumpe mit druckabhaengig sich aendernder foerdermenge

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DE2908332A1
DE2908332A1 DE19792908332 DE2908332A DE2908332A1 DE 2908332 A1 DE2908332 A1 DE 2908332A1 DE 19792908332 DE19792908332 DE 19792908332 DE 2908332 A DE2908332 A DE 2908332A DE 2908332 A1 DE2908332 A1 DE 2908332A1
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DE19792908332
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Paul Hammelmann
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/22Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
    • F04B49/24Bypassing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B19/00Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00
    • F04B19/02Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00 having movable cylinders
    • F04B19/022Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00 having movable cylinders reciprocating cylinders

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Description

  • Plungerpumpe mit druckabhängig
  • sich ändernder Fördermenge Die Erfindung bezieht sich auf eine Plungerpumpe mit druckabhängig sich ändernder Fördermenge, mit mindestens einem Plunger, auf dem schwimmend eine den Saugventilkörper bildende, entgegen der Wirkung einer RUckstellfeder bewegbare, am vorderen Ende sich konisch verjüngende Hülse gelagert ist.
  • In der hydrodynamischen Reinigungstechnik, beim hydraulischen Strebausbau, beim Betrieb hydraulischer Pressen, in der Verfahrenstechnik als Prozeßpumpen, als Homogenisatoren o.dgl. verwendet man Hochdruckpumpen, deren Druck-Fördermengen-Verhältnis feststeht. Bei gleichbleibender Antriebsdrehzahl ist die Fördermenge gegeben.
  • Eine Xnderung der Fördermenge ist nur durch eine Änderung der Antriebsdrehzahl möglich. Die Anordnung eines Bypassventils ist daher die Regel. Uber dieses fließt die nicht benötigte Fördermenge unter Erwärmung in den Saugraum zurück.
  • Beim Zufahren von Pressen, beim Spannen von Schutzschilden gegen das Hangende, beim Rücken des Ausbaues und der Abbaumaschine im Bergbau sind Leerphasen zu überbrücken, in denen die Hubzylinder gefüllt werden müssen, wobei zunächst nur Reibungswiderstände zu überbrücken sind. Zur Erzielung kurzer Taktzeiten ist eine große Förderleistung für diese Phase notwendig.
  • Nach einem Schnellhub erfolgt der Druckaufbau bis zum geforderten Haltedruck für einen längeren Zeitraum, in dem nur geringe Fördermengen hohen Druckes verlangt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Plungerpumpe mit veränderbarer Fördermenge der eingangs genannten Art so zÇgestalten, daß mit einfachen konstruktiven Mitteln eine stufenlose Änderung der Fördermenge in Abhängigkeit vom Druck des Fördermediums erreicht wird und die maximale Leistung angenähert konstant bleibt.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Plunger am vorderen Ende mindestens eine nach vorn und zur Mantelfläche geöffnete Ausnehmung aufweist, die Hülse mit einem quer zu ihrer Längsachse verlaufenden, in den Saugraum einmündenden Kanal versehen, um ihre Längsachse drehbar auf dem Plunger gelagert und ihr ein von dem Druck in der Förderleitung beaufschlagtes Verstellmittel zugeordnet ist, über das bei einem vorgegebenen Druck der Kanal in den- Bereich der Plungerausnehmung gedreht wird und über einen Teil des Plungerhubes den Arbeitsraum mit dem Saugraum verbindet.
  • Solange der Kanal bzw. die Kanäle der Hülse versetzt zu der Ausnehmung bzw. zu den Ausnehmungen des Plungers liegen, liefert die Pumpe die maximale Fördermenge. Sofern durch eine Verdrehung der Hülse der Kanal bzw. die Kanäle in den Bereich der Ausnehmung oder der Ausnehmungen des Plungers gedreht werden, wird von der Pumpe nur eine Teilfördermenge geliefert, da sich im Arbeitsraum erst Druck aufbaut, wenn die Ausnehmungen des Plungers die Kanäle der Hülse überfahren haben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beschrieben.
  • Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Pumpengehäuse und den Pumpenkopf einer Dreiplungerpumpe, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 durch den Plunger und durch die Hülse, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 4,5 und 6 Diagramme.
  • Die in den Zeichnungen dargestellte Mehrplungerpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 und einen Pumpenkopf 3 auf. In dem Pumpenkopf ist jedem Plunger 4 ein Druckventil 5 zugeordnet, über das das Fördermedium aus dem Arbeitsraum der Pumpe in einen Sammelraum 6 einströmt, von dem es der Förderleitung zugeführt wird.
  • Auf jedem Plunger 4 ist ein Saugventilkörper schwimmend gelagert, der als Hülse 7 ausgebildet ist und am vorderen Ende eine konische Verjüngung 8 aufweist. Bei zurücklaufendem Plunger bewegt sich die Hülse 7 entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder 9, die sich einerseits an einem Anschlagring 10 der Hülse und andererseits an einem ringförmigen Dichtungsträger 11 abstützt.
  • In der Fig. 1 ist auf der linken Seite die Hülse 7 (Saugventilkörper) in der Öffnungsstellung aufgezeigt, in der das Fördermedium aus dem Saugraum 12 in den Innenraum der Hülse 7 einströmt. Bei nach vorn laufendem Plunger wird aufgrund des vorderen konisch sich verjüngenden Endes 8 die Hülse 7 auf die innenliegende Begrenzungsfläche 13 des Pumpenkopfes gepreßt und ist somit gegenüber dem Saugraum 12 abgedichtet. Während des weiteren Vorwärtshubs des Plungers bildet der Innenraum der Hülse 7 den Arbeitsraum der Pumpe.
  • Bei der dargestellten Dreiplungerpumpe ist jede Hülse 7 mit zwei quer zur Längsachse der Hülse sich erstreckenden Kanälen 14 ausgerüstet, die diametral einander gegenüberliegen.
  • Jeder Plunger 4 ist ferner mit zwei um 1800 versetzten Ausnehmungen 15 ausgestattet. Aus der Fig. 1 ergibt sich, daß sich diese Ausnehmungen über einen Bereich erstrecken, der 75 % des Plungerhubes entspricht.
  • Die Plunger sind an den Kreuzköpfen so fixiert, daß die Lagen dieser Ausenehmungen bei allen drei Plungern übereinstimmen.
  • In der in den Fig. 1 und 2 aufgezeigten Stellung der Hülsen 7 gegenüber den Plungern 4 werden beim Plungerhub die Kanäle 14 nur von zylindrischen Teilen der Plunger berfahren, so daß die Kanäle während des gesamten Plunger bes verschlossen bleiben, d.h. keine Verbindung zwischen dem Arbeitsraum der Pumpe und dem Saugraum herstellen.
  • Der vorlaufende Plunger erzeugt in den Kanälen an den Übertrittsstellen zwischen der Hülsenwand und dem Plunger eine Schleppströmung, die die Drosselwirkung des Spaltes zwischen dem Plunger und der darauf schwimmend gelagerten Hülse dichtend unterstützt. In dieser Hülsenstellung wird die maximale Fördermenge von der Pumpe geliefert.
  • Die Hülsen 7 sind mit Mitnehmern 16 versehen, die in eine Ausfräsung 17 des Dichtungsträgers 11 ragen.
  • Hierdurch ist die Hülse 7 mit dem zugeordneten Dichtungsträger 11 gekoppelt. Jeder ringförmige Dichtungsträger 11 ist mit einer Verzahnung 18 ausgerüstet.
  • Diese Verzahnung 18 greift in eine Zahnstange 19 ein, die als Reglerstange ausgebildet ist. Die Lage der Verzahnung 18 stimmt mit der Lage der Ausfräsung 17 überein.
  • Die Zahnstange 19 wird an der einen Stirnfläche 20 mit einer Feder 21 belastet, die über eine Schraube 22 einstellbar ist. Das gegenüberliegende Ende 23 der Zahnstange 19, das keine Verzahnung aufweist, ist in einem Gehäuse 24 gleitbar gelagert und wird im Bereich eines Gehäuseendes von einer gehäusefesten Dichtung 25 umschlossen. Die Kammer 26 des Gehäuses ist über eine Leitung 27 mit dem Sammelraum 6 des Pumpenkopfes verbunden, so daß die Stirnfläche 28 mit dem Druck des Fördermediums beaufschlagt wird.
  • Steigt durch die Erhöhung des Widerstandes beim Verbraucher der Druck im Sammelraum 6 auf einen Wert, daß die Reglerstange 19 entgegen der Kraft der Feder 21 bewegt wird, so wird diese Bewegung der Reglerstange über die Verzahnung der Dichtungsträger 11 auf die Hülsen 7 übertragen. Da die Plunger nicht drehbar angeordnet sind, werden die Kanäle 14 der Hülsen in den Bewegungsbereich der Ausnehmungen 15 gedreht, so daß für den Anfangsbereich des Hubes die Kanäle nicht abgedeckt sind und eine Verbindung zwischen dem Arbeitsraum der Pumpe und dem Saugraum herstellen. Ein Druckaufbau im Arbeitsraum der Pumpe, der durch den Innenraum der Hülse 7 gebildet wird, findet erst statt, wenn die Steuerkante 29 der Ausnehmung 15 die Kanäle 14 überfahren hat, so daß die geschlossene Mantelfläche des Plungers die Kanäle verschließt. Mit steigendem Druck wird die Feder 21 weiter gespannt, die Reglerstange 19 bewegt und die Hülsen 7 werden gedreht, bis die geringstmögliche Fördermenge erreicht ist und das Überströmventil 30 der Pumpe anspricht.
  • In der Fig. 4 ist die Fördermenge schaubildlich dargestellt,und zwar als Fördermenge pro Plunger und Hub in Abhängigkeit vom Druck, so daß das Diagramm den Energieverbrauch darstellt. Man sieht, daß bei 25 % des optimalen Förderdruckes die maximale Fördermenge und bei maximalem Druck die geringste Fördermenge gefördert wird.
  • Ein ähnliche Aussage ist der Fig. 5 zu entnehmen.
  • In der Fig. 6 ist der Druckverlauf dargestellt. Die sich ergebenden Spitzen werden durch einen vorgespannten Druckausgleicher 31 gedämpft.
  • Bei der Anordnung einer genügend großen Schwungmasse zwischen dem Antriebsmotor und der Plungerpumpe reduziert sich die erforderliche Antriebsleistung im Vergleich zu konventionellen Pumpen um 50 bis 75 %.
  • Neben der Energieeinsparung werden die Energievorratshaltung (Querschnitt der Zuführungsleitungen) sowie das Gewicht der Antriebsmaschinen und deren Schaltaggregate (Schütze) entsprechend günstig beeinflußt. Das Gewicht wird geringer.
  • Bezugszeichen 1 Mehrplungerpumpe 2 Pumpengehäuse 3 Pumpenkopf 4 Plunger 5 Druckventil 6 Sammelraum 7 Hülse 8 konische Verjüngung 9 Rückstellfeder 10 Anschlagring 11 Dichtungsträger 12 Saugraum 13 Fläche 14 Kanal 15 Ausnehmung 16 Mitnehmer 17 Ausfräsung 18 Verzahnung 19 Zahnstange 20 Stirnfläche 21 Feder 22 Schraube 23 Ende 24 Gehäuse 25 Dichtung 26 Kammer 27 Leitung 28 Stirnfläche 29 Steuerkante 30 Überströmventil 31 Druckausgleicher

Claims (7)

  1. Patentansprüche Plungerpumpe mit druckabhängig sich ändernder Fördermenge, mit mindestens einem Plunger, auf dem schwimmend eine den Saugventilkörper bildende, entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder bewegbare, am vorderen Ende sich konisch verjüngende Hülse gelagert ist, d a d u r c h gek e n n z e i c h ne t , daß der Plunger (4) am vorderen Ende mindestens eine nach vorn und zur Mantelflache geöffnete Ausnehmung(15) aufweist, die Hülse (7) mit mindestens einem quer zu ihrer Längsachse verlaufenden, in den Saugraum (12) einmündenden Kanal (14) versehen, um ihre Längsachse drehbar auf dem Plunger gelagert und ihr ein von dem Druck in der Förderleitung beaufschlagtes Verstdlmittel (19) zugeordnet ist, über das bei einem vorgegebenen Druck der Kanal in den Bereich der Plungerausnehmung gedreht wird und über einen Teil des Plungerhubes den Arbeitsraum mit dem Saugraum verbindet.
  2. 2. Plungerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plunger (4) am vorderen Ende mit zwei um 1800 versetzten Ausnehmungen (15) ausgerüstet ist und die schwimmend auf dem Plunger gelagerte Hülse (7) zwei diametral gegenüberliegende Kanäle tal4) aufweist.
  3. 3. Plungerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (15) sich über einen Bereich erstrecken, der 75 % des Plungerhubes entsmpricht.
  4. 4. Plungerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem hinteren Ende der Hülse (7) ein ringförmiger, mit der Hülse gekoppelter Dichtungsträger (11) zugeordnet ist, der eine Verzahnung (18) aufweist, die mit einer Zahnstange (19) kämmt.
  5. 5. Plungerpumpe nach Anspruch 4, dadurchgekennzeichnet, daß die Hülse (7) mit einem Mitnehmer (16-) ausgestattet ist, der in eine Ausfräsung (17) des Dichtungsträgers (11) eingreift.
  6. 6. Plungerpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (19) als Reglerstange ausgebildet, an der einen Stirnfläche mit einer einstellbaren Feder (21) belastet und an der gegenüberliegenden Stirnfläche mit dem Druck des Fördermediums beaufschlagt ist.
  7. 7. Plungerpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Druck des Fördermediums beaufschlagte Ende der Zahnstange (19) gleitbar in einem Gehäuse gelagert und die Gehäusekammer über eine Leitung (27) mit dem Sammelraum (6) im Pumpenkopf verbunden ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4202631A1 (de) * 1992-01-30 1993-08-05 Hydromatik Gmbh Axialkolbenmaschine, insbesondere hydropumpe der schiefscheibenbauart oder der schraegachsenbauart, deren durchsatzvolumen durch eine einstellvorrichtung einstellbar ist
DE102009038462A1 (de) * 2009-08-21 2011-03-03 Dürr Systems GmbH Taumelkolbenpumpe zur Dosierung eines Beschichtungsmittels

Cited By (4)

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DE102009038462A8 (de) * 2009-08-21 2011-06-01 Dürr Systems GmbH Taumelkolbenpumpe zur Dosierung eines Beschichtungsmittels
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