DE3028396A1 - High pressure reciprocating pump - has inlet valves held open to give simple throughput control - Google Patents
High pressure reciprocating pump - has inlet valves held open to give simple throughput controlInfo
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Abstract
Description
Hochdruck-Kolbensumpe High pressure piston pump
Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Kolbenpumpe mit mehreren Zylindern mit Saug- und Druckventilen.The invention relates to a high-pressure piston pump with several cylinders with suction and pressure valves.
Es ist bei Hochdruck-Kolbenpumpen mit mehreren Zylindern bereits bekannt, die Pumpe in Abhängigkeit von den Betriebs- und Einsatzbedingungen der Pumpe abschaltbar zu machen. Hierzu werden sogenannte Umlaufventile verwendet, über welche eine Rückförderung des Druckmediums über eine hierzu erforderliche Rücklaufleitung erreicht wird, wobei mit zusätzlicher Geräuschbildung zu rechnen ist. Hierbei ist es außerdem bekannt, auch nur einzelne Zylinder abzuschalten.It is already known for high-pressure piston pumps with several cylinders the pump can be switched off depending on the operating and application conditions of the pump close. For this purpose, so-called circulation valves are used, via which a return delivery of the pressure medium is achieved via a return line required for this purpose, wherein additional noise is to be expected. It is also known here switch off only individual cylinders.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruck-Kolbenpumpe mit mehreren Zylinder so auszubilden, daß ohne zusätzlichen Aufwand ein sicheres und schonendes Abschalten und Wiederzuschalten der Zylinder der Kolbenpumpe ermöglicht wird.The invention is based on the object of a high-pressure piston pump with several cylinders so that a safe one without additional effort and allows the cylinder of the piston pump to be switched off and on again gently will.
Die gestellte Aufgabe wird mit einer Hochdruck-Kolbenpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Saugventile für den Umlaufbetrieb der Pumpe gesteuert zwangsöffenbar ausgebildet sind. Bei einer wEindungsgemäß ausgebildeten Kolbenpumpe sind also keine zusätzlichen Umlaufventile erforderlich, sondern das Abschalten und Zuschalten der Zylinder wird durch eine Sangsbetätigung der Saugventile der Kolbenpumpe bewirkt. Dadurch wird auch erreicht, daß während des Umlaufbetriebs der Pumpe die Ventile nicht arbeiten und somit geschont werden und kein zusätzliches Geräusch verursachen. Darüberhinaus ist kein Verbrauch von Fördermedium zu verzeichnen, wie dies bei Umlaufbetrieb mit Umlaufventilen der Fall ist.The task at hand is achieved with a high-pressure piston pump mentioned type according to the invention achieved in that the suction valves for the circulation operation the pump are designed so that they can be positively opened in a controlled manner. In the case of a correctly designed winding Piston pumps do not require additional circulation valves, but that The cylinders are switched off and on by singing the suction valves the piston pump causes. This also ensures that during the circulation operation of the pump, the valves do not work and are therefore spared and no additional ones Make noise. In addition, there is no consumption of the pumped medium. as is the case with circulation operation with circulation valves.
Durch das gesteuerte Zwangsöffnen läßt sich erreichen, daß das Abschalten und Zuschalten der Zylinder nicht zu Zeitpunkten erfolgt, in denen harte Druckspitzen oder ein schroffer Druckabfall eintritt, was zu harten Schalts-töXen führen könnte. Hierzu können erfindungsgemal die Saugventile in Abhängigkeit von der KolbensteLlllng und der KolbenbeYieglngs r'ich tung zwangsgesteuert werden. So lassen sich bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kolbenpumpe unangenehme und schädliche Schalterscheinungen dadurch vermeiden, daß die Betätigung der Saugventile ausschließlich während des Saughubs des Kolbens erfolgt. Dabei kann das Schließglied des Saugventils durch ein Abhebeglied beaufschlagt sein. Als Zwangsschaltorgan kann beispielsweise der Kolben eines pneumatischen Dauer hydraulischen Schaltzylinders dienen, dem ein in Abhängigkeit von der Pumpenkolbenbewegung betätigtes Steuerventil zugeordnet ist. Als Zwangsschaltorgan kann aber auch ein Schaltmagnet vorgesehen sein, dessen Anker direkt oder indirekt mit dem Schließglied des Saugventiles gekoppelt ist, wobei auch das Schließglied selbst als Anker des Schaltmagneten dienen kann.The controlled forced opening makes it possible to switch off and the cylinders are not switched on at times when there are hard pressure peaks or a sharp drop in pressure occurs, which could lead to severe gear-shifting kills. For this purpose, according to the invention, the suction valves can be used as a function of the piston position and the piston displacement direction is positively controlled will. Let it be unpleasant and harmful in a piston pump designed according to the invention Avoid switching phenomena by actuating the suction valves exclusively takes place during the suction stroke of the piston. The closing member of the suction valve can be acted upon by a lifting member. As a forced switching element, for example the piston of a pneumatic permanent hydraulic switching cylinder serve the one assigned as a function of the pump piston movement actuated control valve is. A switching magnet can also be provided as a forced switching element Anchor is coupled directly or indirectly to the closing element of the suction valve, the closing element itself can also serve as an armature of the switching magnet.
Die Steuerung des Schaltventils oder des Schaltmagneten kann zweckmäßig mittels Kontaktgebern erfolgen, die auf der Antriebswelle der Pumpe im Hinblick auf eine bestimmte Kolbenstellung der ihnen zugeordneten Zylinder angeordnet sind. Die Zwangssteuerung des Saugventils kann auch in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung des Druckmediums durch einen im Bereich des Saugventils angeordneten Signalgeber erfolgen, der in den Steaer-oder Regelkreis des Saugventil-Zwangsschaltorgan gelegt ist. Die Zwangssteuerung kann aber auch ir Abhängigkeit von der am Saugventil herrschenden Druckgefällsrichtung vorgenonmien werden.The control of the switching valve or the switching magnet can be appropriate done by means of contactors, which are on the drive shaft of the pump in view are arranged on a specific piston position of the cylinders assigned to them. The forced control of the suction valve can also be dependent on the direction of flow of the pressure medium by a signal transmitter arranged in the area of the suction valve done, which is placed in the steaer or control circuit of the suction valve forced switching element is. The forced control can, however, also be dependent on the one prevailing at the suction valve Direction of pressure gradient can be provided.
Weitere, vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergebende Merkmale sind in Unteransprüchen aufgeführt. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.Further advantageous developments of the subject matter of the invention result Features are listed in subclaims. The following are exemplary embodiments of the subject matter of the invention explained in more detail with reference to the accompanying drawing.
Im einzelnen zeigen: Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung der Zwangssteuereinrichtung mit einem Schnitt durch den Ventilteil einer Hochdruck-Kolbenpumpe mit drei Zylindern; Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Ventilteil entlang der Linie II - ii in Fig.1; Fig. 3 eine Teilschnittdarstellung entsprechend Fig.2 von einem zweiten Ausführungsbeispiel; Fig. 4 einen Längsschnitt durch das zwangssteuerbare Saugventil einer dritten Ausführungsform; Fig. 5 eine der Fig.4 entsprechende Schnittdarstellung durch ein viertes Ausführungsbeispiel; Fig. 6 einen Schnitt durch den Saugventilbereich eines fünften Ausfuhrungsbeispiels; Fig. 7 eine der Fig.6 entsprechende Schnittdarstellung einer sechsten Ausführungsform.In detail: FIG. 1 shows a schematic overall representation of FIG Forced control device with a section through the valve part of a high-pressure piston pump with three cylinders; 2 shows a partial section through the valve part along the line II - ii in Figure 1; FIG. 3 is a partial sectional view corresponding to FIG second embodiment; 4 shows a longitudinal section through the positively controllable Suction valve of a third embodiment; FIG. 5 shows a sectional view corresponding to FIG. 4 by a fourth embodiment; Fig. 6 is a section through the suction valve area of a fifth exemplary embodiment; Fig. 7 is one of Fig. 6 corresponding sectional view of a sixth embodiment.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch das Ventilgehäuse 10 einer Hochdruck-Kolbenpumpe, die drei nebeneinander angeordnete Zylinder 11,12 und 13 mit Kolben 14 aufweist. Alle drei Zylinder 11,12,13 werden über einen gemeinsamen Saugkanal 15 mit Öl versorgt und arbeiten auf einen gemeinsamen Druckkanal 16. Jeder Zylinder ist in bekannter Weise über ein Saugventil 17 mit Schließglied 18 mit dem gemeinsamen Ansaugkanal 15 und über ein Druckventil 19 mit dem gemeinsamen Druckkanal 16 verbunden.Fig. 1 shows a section through the valve housing 10 of a high-pressure piston pump, which has three cylinders 11, 12 and 13 with piston 14 arranged next to one another. All three cylinders 11, 12, 13 are supplied with oil via a common suction channel 15 and work on a common pressure channel 16. Each cylinder is known in Way via a suction valve 17 with closing member 18 with the common suction channel 15 and connected to the common pressure channel 16 via a pressure valve 19.
Alle drei Saugventile 17/18 der Kolbenpumpe sind zwangs steuerbar. Zu diesem Zweck ist für jedes Saugventil 17/18 ein pneumatischer Schaltzylinder 22 mit einem Kolben 21 vorgesehen, dessen Kolbenstange 20 bis in den Bereich des Ventilschließgliedes 18 ragt, so daß sich bei einer Verstellung des Kolbens 21 des Schaltzylinders 22 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 23 das Seießglied dz 18 des zugeordneten Saugventiles 17/18 von seinem Ventilsitz i7 zwecks Abschaltens des zugehorigen Zylinders 11,12 oder 15 abheben läßt.All three suction valves 17/18 of the piston pump are positively controllable. For this purpose there is a pneumatic switching cylinder for each suction valve 17/18 22 is provided with a piston 21, the piston rod 20 of which extends into the area of the Valve closing member 18 protrudes so that when the piston 21 of the Switching cylinder 22 against the force of a return spring 23, the locking member dz 18 the associated suction valve 17/18 from its valve seat i7 for the purpose of switching off of the associated cylinder 11, 12 or 15 can lift off.
Jeder Schaltzylinder 22 wird über ein Magnetventil 24 betätigt, und zwar in AbhEngigReit von der Stellung und Bewegungsrichtung des Kolbens 14 des zugeordneten Zylinders l1,12 oder 13. Zu diesem Zweck ist jedem Magnetventil als Kontaktgeber ein z.B. berührungslos arbeitender Schalter 25 zugeordnet, der von einem mit der Antriebswelle 26 der Pumpe umlaufenden Nocken 27 beeinflußt wird. Die Schalter 25 sind über den Umfang der Antriebswelle 26 so verteilt angeordnet, daß sichergestellt ist, daß sowohl die Betätigung als auch die Entlastung der Magnetventile 24 nur während des Saughubs der Kolben 14 erfolgen kann. Die Magnetventile 24 liegen in von einem gemeinsamen Drucklufterzeuger 28 versorgten Verbindungsleitungen 29.Each switching cylinder 22 is actuated via a solenoid valve 24, and depending on the position and direction of movement of the piston 14 of the associated Cylinder l1, 12 or 13. For this purpose, each solenoid valve is used as a contactor an e.g. Drive shaft 26 of the pump rotating cam 27 is influenced. The switches 25 are arranged distributed over the circumference of the drive shaft 26 that ensures is that both the actuation and the relief of the solenoid valves 24 only the piston 14 can take place during the suction stroke. The solenoid valves 24 are in Connecting lines 29 supplied by a common compressed air generator 28.
Fig.1 zeigt nur die wichtigsten Teile der Steuereinrichtung. Nicht dargestellt ist beispielsweise ein zwischen den Schaltern 25 und den Magnetventilen 24 liegender Steuerteil, über welchen die Dauer der Erregung der Magnetventile 24 und damit die Dauer der Abschaltung der Zylinder bestimmt wird.Fig.1 shows only the most important parts of the control device. not For example, one is shown between the switches 25 and the solenoid valves 24 lying control part, via which the duration of the excitation of the solenoid valves 24 and thus the duration of the shutdown of the cylinders is determined.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zwangssteuereinrichtung, bei welcher ein auf das Saugventilglied 18 einwirkender Stößer 30 mit dem Anker 31 eines Schaltmagneten 32 verbunden ist. Bei dieser Ausführungform sind also die Schaltzylinder 22 der Ausführungsforin nach Fig.1 und 2 durch elektrisch erregbare Schaltmagnete 32 ersetzt.Fig. 3 shows a second embodiment of a forced control device, in which a pusher 30 acting on the suction valve member 18 with the armature 31 of a solenoid 32 is connected. at this embodiment The switching cylinder 22 of the embodiment according to FIGS. 1 and 2 is therefore electrically operated Excitable solenoids 32 replaced.
Fig.4 zeigt eine Ausführungsform einer Zwangssteuereinrichtung für als Plattenventile ausgebildete Saugventile. Der Ventilsitz des Saugventiles wird durch eine im Zylindergehäuse 10' angeordnete Platte 33 gebildet, welche mehrere auf einem Kreis verteilt angeordnete Durchgangskanäle 34 aufweist, die von dem Ringflansch 35 des hülsenförmigen Schließgliedes 36 abgedeckt sind. Das Schließglied 36 läßt sich gegen die Kraft einer Rückstellfeder 37 von der den Ventilsitz bildenden Platte 33 abheben. Die Kolbenstange 20' des Kolbens 21' des pneumatischen Schaltzylinders 22' endet in einer Gabel 38, deren beide Schenkel 3811 und 38/2 jeweils in eine der Durchgangsöffnungen 34 der Platte 33 ragen. Die Kolbenstange 20' mit der Gabel 38 ist bei nicht betätigtem Schaltzylinder 22' durch eine Schraubenfeder 39, die stärker ist als die Rückstellfeder 37 des Schließgliedes 36, gegen das Schließglied gedrückt, wodurch das Schließglied 36 abgehoben ist und sein Ringflansch 35 die Durchgangsöffnungen 34 freigibt. Dadurch wird durch den Kolben 14' das aus dem Saugkanal 15' durch die Durchgangsöffnungen 34 angesaugte Öl wieder in den Saugkanal 15 zurückgefördert. Der Zylinder 13' ist somit abgeschaltet. Die Zwangsöffnung des Saugventiles 35/36 wird aufgehoben, sobald dem Schaltzylinder 22' über den Anschlußkanal 29' Druckluft zugeführt wird.4 shows an embodiment of a forced control device for suction valves designed as plate valves. The valve seat of the suction valve is formed by a plate 33 arranged in the cylinder housing 10 ', which plate contains several has through channels 34 distributed in a circle, which pass through the annular flange 35 of the sleeve-shaped closing member 36 are covered. The closing member 36 can against the force of a return spring 37 from the plate forming the valve seat 33 take off. The piston rod 20 'of the piston 21' of the pneumatic switching cylinder 22 'ends in a fork 38, the two legs 3811 and 38/2 each in a the through openings 34 of the plate 33 protrude. The piston rod 20 'with the fork 38 is when the shift cylinder 22 'is not actuated by a helical spring 39 which is stronger than the return spring 37 of the closing member 36, against the closing member pressed, whereby the closing member 36 is lifted and its annular flange 35 the Through openings 34 releases. As a result, the piston 14 'removes it from the suction channel 15 'through the through openings 34 again in the Suction channel 15 conveyed back. The cylinder 13 'is thus switched off. The forced opening of the suction valve 35/36 is canceled as soon as the switching cylinder 22 'over the connection channel 29 'compressed air is supplied.
Fig.5 zeigt die gleiche Saugventil-Bauart wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4. Das Schließglied 36 des Saugventiles bildet hier jedoch den Anker eines in den Ventiltragkörper 40 eingebauten Schaltmagneten mit einer Erregerwicklung 41 Durch Erregung der Wicklung 41 des Schaltmagneten wird das Schließglied 36 mit seinem Flansch 35 von der den Ventilsitz bildenden Platte 33 abgehoben und das Saugventil offengehalten, solange der Schaltmagnet erregt ist.5 shows the same type of suction valve as in the exemplary embodiment according to Fig. 4. The closing member 36 of the suction valve here, however, forms the anchor of a Switching magnet built into the valve support body 40 with an exciter winding 41 By energizing the winding 41 of the switching magnet, the closing element 36 is also activated its flange 35 lifted from the plate 33 forming the valve seat and the suction valve held open as long as the solenoid is energized.
Die Fig.6 und 7 zeigen Ausführungsbeispiele einer Zwangssteuereinrichtung für Pumpen, bei denen Saugventil und Druckventil hintereinander in Richtung der Kolbenachse angeordnet sind. Das kegelformige Schließglied 42 des Saugvexltlls ist mit einem Schaft 43 versehen, an welchem eine Schließfeder 44 des Ventils angreift. Beim 44usfUhrungsbeispiel nach Fig. 6 wirkt auf den schaft 43 mit seinem einen Ende ein um eine Achse 45 versohwexfXar gelagerter Hebel 46 ein, dessen anderes Ende von der einen Seite unter dem Einfluß einer Vorspannfeder 47 und von der anderen Seite unter dem Einfluß der Kolbenstange 48 des Kolbens 49 eines pneumatischen Schaltzylinders 50 steht. Bei entlüftetem Schaltzylinder 50 bewirkt die Vorspannfeder 47 eine Schwenkbewegung des Hebels 46 im Uhrzeigersinne, wodurch das Schließglied 42 des Saugventils abgehoben und damit der zugehörige Pumpenzylinder abgeschaltet wird. Bei Druckluftzufuhr in den Schaltzylinder 50 über eine Verbindungsleitung 51 erfolgt dagegen eine Rückstellung des Schwenlrhebels 46 im Gegenuhrzeigersinne, wodurch das Saugventil 42 durch seine Schließfeder 44 wieder geschlossen wird.FIGS. 6 and 7 show exemplary embodiments of a forced control device for pumps with suction valve and pressure valve one behind the other in the direction of the Piston axis are arranged. The conical closing member 42 of the Saugvexltlls is provided with a shaft 43 on which a closing spring 44 of the valve engages. In the example shown in FIG. 6, one end of the shaft 43 acts on the shaft a lever 46 mounted about an axis 45 versohwexfXar, the other end of which from one side under the influence of a biasing spring 47 and from the other page under the influence of the piston rod 48 of the piston 49 of a pneumatic switching cylinder 50 stands. When the switching cylinder 50 is vented, the pretensioning spring 47 causes a pivoting movement of the lever 46 in a clockwise direction, whereby the closing member 42 of the suction valve is lifted and thus the associated pump cylinder is switched off. With compressed air supply in on the other hand, the shift cylinder 50 is reset via a connecting line 51 of the Schwenlrhebels 46 counterclockwise, whereby the suction valve 42 through its Closing spring 44 is closed again.
Fig.7 zeigt eine Ausführungsform mit einem Schaltmagneten 52, dessen Anker 53 bei Erregung des Schaltmagneten gegen die Kraft einer Rückstellfeder 54 gegen den Schaft 43 des Saugventiles bewegt wird, so daß das Schließglied 42 abgehoben wird und über die Dauer der Erregung des Schaltmagneten 52 abgehoben bleibt.7 shows an embodiment with a switching magnet 52, whose Armature 53 when the switching magnet is excited against the force of a return spring 54 is moved against the shaft 43 of the suction valve, so that the closing member 42 is lifted and remains lifted for the duration of the energization of the solenoid 52.
Bei allen Ausführungsbeispielen erfolgt die Zwangsbetätigung der Saugventile über Schaltventile oder Schaltmagnete. Sie könnte ebenso durch beliebige andere mechanische, pneumatische, hydraulische oder elektrische Betätigungselemente erfolgen. Die Steuerung der Schaltventile oder der Schaltmagnëe kann bei allen Auführungsbeispielen über Signalgeber in Form von berührungslosen Schaltern wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erfolgen. Die Steuerung kann aber auch durch andere Signalgeber mechanischer, elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Art erfolgen, zum Beispiel auch durch Fühler 55, die im Bereich der Saugventile angeordnet sind und mit denen die Durchflußrichtung des Druckmediums am Saugventil feststellbar ist. In Fig.7 ist ein solcher Fühler 55 schematisch angedeutet.In all exemplary embodiments, the suction valves are forced to operate via switching valves or switching magnets. It could also be through any other mechanical, pneumatic, hydraulic or electrical actuating elements take place. The control of the switching valves or the switching solenoids can be done in all examples via signal transmitter in the form of non-contact switches like the Embodiment according to FIG. 1 take place. The control can also be done by others Signal transmitters are mechanical, electrical, pneumatic or hydraulic, for example also by sensors 55 which are arranged in the area of the suction valves and with which the direction of flow of the pressure medium can be determined at the suction valve is. Such a sensor 55 is indicated schematically in FIG.
Die Steuerung kann aber auch durch einen im Saugbereich des Saugventiles angeordneten Fühler 55 und durch einen zusätzlichen, in einem Druckkanal des Steuergehäuses der Pumpe angeordneten Fühler 57 beeinflußt werden. Die beiden Fühler 55 und 57 erlauben in diesem Falle die Feststellung einer Druckdifferenz. In jedem Falle wird die Steuerschaltung so ausgelegt, daß eine Zwangsöffnung eines Saugventils 42 und die Aufhebung der Zwangsöffnung Jeweils während des Saughubs des Kolbens des zugeordneten Zylinders erfolgt.The control can, however, also be carried out by a device in the suction area of the suction valve arranged sensor 55 and by an additional, in a pressure channel of the control housing The sensor 57 arranged in the pump can be influenced. The two sensors 55 and 57 allow a pressure difference to be determined in this case. In any case, will the control circuit designed so that a forced opening of a suction valve 42 and the cancellation of the positive opening in each case during the suction stroke of the piston of the associated Cylinder takes place.
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |