DE3128737A1

DE3128737A1 - Fuehrungs- und dichtungsanordnung fuer einen kolben einer kolbenpumpe

Info

Publication number: DE3128737A1
Application number: DE19813128737
Authority: DE
Inventors: Corrado 41100 Modena Reverberi
Original assignee: Annovi Reverberi SpA
Current assignee: Annovi Reverberi SpA
Priority date: 1980-07-24
Filing date: 1981-07-21
Publication date: 1982-03-04
Also published as: IT8053423V0; US4386782A

Description

Die Erfindung betrifft eine Führungs- und Dichtungsanordnung für einen Kolben einer Tauchkolbenpumpe.

Wie an sich bekannt, weisen Pumpen dieser Art zumindest eine Kammer auf, in der sich ein Kolben hin- und herbewegt, um eine Flüssigkeit in die Kammer zu saugen und aus der Kammer zu liefern. Um sowohl eine axiale Führung des Kolbens sowie eine Dichtung zwischen der Kammer und der Aussenseite zu erhalten, werden Anordnungen verwendet, .welche einen oder mehrere Führungsringe und Dichtungselemente aufweisen, die hintereinander in einem geeigneten Sitz des Kopfes der Pumpe angeordnet und so ausgelegt sind, dass sie die oben angegebenen Zwecke erfüllen.

. . ' Bei den herkömmlichen Dichtungsanordnungen ruht ein erstes ringförmiges Dichtungselement normalerweise auf einem entsprechenden Sitz eines ersten Ringes, der in Kontakt mit einem zweiten Dichtungselement gehalten wird, das seinerseits von einem zweiten Ring getragen ist. Der erste Ring ist in der Weise geformt und dimensioniert, dass er zusammen mit den Flächen des Kolbens und des Sitzes, in dem die Anordnung untergebracht ist, zwei koaxiale ringförmige Hohlräume bildet, die miteinander über ein oder mehrere Löcher in Verbindung stehen, welche im Ring selbst ausgebildet sind. Zu dem umfangsmässig äussersten Hohlraum führt ein Loch, das den Hohlraum mit einer Zone stromaufwärts des Saugventils der Pumpe verbindet, um aus dem Hohlraum die Flüssigkeit zu saugen, die sich in dem Hohlraum sammelt, in-dem sie durch das erste Dichtungselement hindurchdringt, und sie zu der Kammer zu führen, in der sich der Kolben der Pumpe hin- und herbewegt.

Gemäss einer weiteren technischen Lösung des Problems

sind die beiden Ringe mit Teilen versehen, die axial und radial vorstehen,um ebenfalls zu ermöglichen, dass der erste Ring direkt auf dem zweiten Ring sitzt.

Die Dichtungsanordnungen, die gemäss den beiden oben angegebenen Konstruktionslösungen aufgebaut sind, besitzen einige Nachteile. Beide Anordnungen, insbesondere jedoch die zweite Anordnung, sind konstruktionsmässig ziemlich kompliziert auf Grund der Form des ersten Ringes der Anordnung. In der Tat ist dieser Ring, da er sowohl die beiden ringförmigen Hohlräume, die miteinander in Verbindung stehen, und (im Falle der zweiten technischen Lösung) die oben erwähnten vorstehenden Teile bilden muss, durch viele Oberfläche mit unterschiedlichen Durchmessern begrenzt, und somit erfordert seine Konstruktion sehr präzise mechanische Bearbeitung und kleine Arbeitstoleranzen.

Ausserdem ist die Anordnung gemäss der zuerst genannten technischen Lösung nicht sehr zufriedenstellend vom funktionellen Standpunkt aus, und zwar auf Grund der hohen Kraft, die der erste Ring auf das zweite Dichtungselement ausübt, wobei diese Kraft durch die erheblichen Drucke erzeugt wird, welche auf das erste Element wirken und von letzterem auf das zweite Element über den ersten Ring übertragen werden.

Schliesslich treten bei der Anordnung, die gemäss der zweiten Konstruktionslosung aufgebaut ist, weitere Schwierigkeiten bei der Konstruktion des Sitzes der Anordnung auf, da dieser Sitz von zumindest zwei zylindrischen Oberflächen mit unterschiedlichen Durchmessern begrenzt ist.

Aufgabe der Erfindung'ist es, eine Führungs- und Dichtungsanordnung der angegebenen Art zu schaffen,

die frei von den angegebenen Unzulänglichkeiten ist und zusätzlich zu einer sehr wirksamen Führung und Dichtung in konstruktiver Hinsicht einfach ist und keine sehr präzise mechanische Bearbeitung sowie kleine Fertigungstoleranzen erfordert.

Gemäss der Erfindung wird eine Führungs- und Dichtungsanordnung für einen Kolben einer Tauchkolbenpumpe angegeben , die zumindest eine Kammer aufweist, in der sich der Kolben hin-und herbewegt, um Flüssigkeit anzusaugen und von dort zuführt, wobei die Dichtungsanordnung so angeordnet ist, dass sie den Kolben führt und eine Dichtung zwischen der Kammer und der Aussenseite bildet, und die sich dadurch auszeichnet, dass sie folgende Merkmale aufweist:

einen Ring, der von einer einzigen inneren Zylinderfläche mit einem Durchmesser begrenzt ist, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser eines" Sitzes ist, in dem die Anordnung .untergebracht ist, wobei der Ring einen ersten vorderen Sitz für ein erstes ringförmiges Dichtungselement aufweist, das einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt mit Innen- und Aussendurchmessern besitzt, die im wesentlichen gleich den entsprechenden Durchmessern des Ringes sind; ferner ist eine Ringnut in der inneren Zylinderfläche des Ringes ausgebildet und so angeordnet, dass sie an ein zweites ringförmiges Dichtungselement mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt angepasst ist, dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Ringes und dessen Aussendurchmesser kleiner als der Aussendurchmesser des Ringes selbst ist; ein erster ringförmiger Hohlraum ist in"der-AUssenfläche des Ringes und zwischen den Dichtungselementen ausgebildet; ein z,weiter ringförmiger Hohlraum ist in der Innenoberfläche des Ringes und zwischen den

Dichtungselementen ausgebildet; die ringförmigen Hohlräume stehen miteinander zumindest über ein im Ring ausgebildetes radiales Loch in Verbindung und der erste ringförmige Hohlraum steht mit zumindest einem Auslassloch für die Flüssigkeit in Verbindung, die sich in dem ersten Hohlraum ansammelt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend eine Ausführungsform im einzelnen lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf. die beiliegende Zeichnung erläutert, die im Schnitt ein Kopfteil einer Pumpe der Bauart mit Tauchkolben darstellt, in deren Sitz eine Führungs- und Dichtungsanordnung gemäss der Erfindung untergebracht ist.

Eine Pumpe der hier in Rede stehenden Art weist ein Kopfteil auf, von dem ein Teil in der Zeichnung mit 1 bezeichnet ist und eine Vielzahl von darin ausgebildeten Kammern 2 aufweist, in denen jeweils ein Kolben hin- und herbewegbar ist, der allgemein mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet ist und von dem nur der obere Teil in der Zeichnung dargestellt ist.

Jede Kammer 2 steht über im Kopfteil 1 selbst ausgebildete LeLtunge-n 4 und 5 mit einem Saug- bzw. ZuführungsventiL in Verbindung, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, und zwar gemäss einer herkömmlichen Anordnung bei Pumpen der angegebenen Art.

Der Kolben 3, der eine beliebige Struktur haben kann, weist im Falle der vorliegenden Ausführungsform einen Körper 6 auf, der mit einem Gleitteil· 7 versehen ist, das in einem entsprechenden Sitz 8 des Pumpengehäuses 9 unter der Wirkung eines nicht dargestellten Mechanismus mit Verbindungsstange und Kurbel· in Längsrichtung

bewegbar ist. Auf das zylindrische Oberteil des Körpers 6 ist eine Buchse oder Hülse 10 aufgekeilt, die mit dem Körper mittels Schrauben zusammengehalten ist und deren Punktion darin besteht, einen echten Kolben zu bilden und somit zumindest teilweise in die Kammer 2 einzutreten, wenn sich der Kolben 3 in seiner Aufwärtshub-Endposition befindet, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.

Die erfindungsgemässe Anordnung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet ist, hat die Funktion, dass sie sowohl als Führung für die Buchse 10 dient als auch eine Dichtung für die unter Druck in der Kammer 2 enthaltene Flüssigkeit bildet und somit verhindert, dass die Flüssigkeit aus der Kammer in den Hohlraum 14 des Pumpengehäuses dringt.

Die erfindungsgemässe Anordnung weist im wesentlichen, einen Ring 16 auf, der aus geeignetem Metall-Material besteht und so ausgelegt ist, dass er einen Gleitsitz für die zylindrische Aussenoberfläche der Buchse 10 bildet, zum Beispiel aus Bronze. Der Ring ist sowohl aussen als auch innen von einer einzigen zylindrischen Fläche 18 bzw. 19 begrenzt; dieser Ring ist in einem entsprechenden zylindrischen Sitz 20 untergebracht, der im Kopfteil 1 der Pumpe ausgebildet ist.

Der Ring hat einen ringförmigen vorderen Sitz 21, der im wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweist und so angeordnet ist, dass er das Tragen eines ringförmigen Dichtungselementes 22 der Art ermöglicht, die mit einem Paar von radial verformbaren Lippen versehen ist, deren Durchmesser im wesentlichen mit denen der Flächen 18 und 19 des Ringes selbst übereinstimmen.

Ein zweites Dichtungselement von der Bauart, die im

wesentlichen U-förmigen Querschnitt besitzt, ist mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet und in einem ringförmigen Hohlraum 25 untergebracht, der in dem Ring 16 in seinem radial innen gelegenen Teil ausgebildet ist, so dass die innerste Lippe des Dichtungselementes auf der Fläche 17 der Buchse 10 ruhen wird. Das Element besteht aus einem Material, das ausreichend verformbar ist, um die Einführung des Elementes selbst in den entsprechenden Hohlraum zu ermöglichen.

Auf den Flächen 18 und 19 des Ringes 16 und zwischen den beiden Dichtungselementen 22 und 24 sind.zwei ringförmige Hohlräume ausgebildet, die mit dem Bezugszeichen 26 bzw. 27 bezeichnet sind und miteinander über zumindest ein Loch 30 in Verbindung stehen, das über geeignete Leitungen mit einer Zone stromaufwärts vom Saug- . ventil der Pumpe in Verbindung steht.

Zweckmässigerweise ist auf dem Dichtungselement 22 sitzend ein Abstandshalter 29 zwischen dem Element selbst und der Bodenfläche 31 des Sitzes 20 der Anordnung dazwischengeschaltet. Dieser Abstandshalter ist mit radialen Aussparungen oder Nuten 32 versehen.

Der Ring 16 sitzt in seinem unteren Bereich auf einer Gegenfläche 33 des Pumpengehäuses 9, und zweckmässigerweise ist zwischen dem Ring 16 und dem Sitz 20 ein Dichtungselement 34 mit kreisförmigem Querschnitt angeordnet, das in einem entsprechenden im Ring ausgebildeten Ringschlitz untergebracht ist. .

Die Wirkungsweise der Führungs-"und Dichtungsanordnung gemäss der Erfindung ist wie folgt.

Während der Hin- und Herbewegung des Kolbens 3 wird letzterer genau von der zylindrischen Führung geführt,

die von der Verbindung zwischen der äusseren Fläche 17 der Buchse 10 und der Flächen 19 des Ringes 16 gebildet wird.

Während der Zustände der Kompression der Flüssigkeit im Inneren·der Kammer 2 - derartige Druckzustände werden durch die Hin- und Herbewegung erzeugt - werden Drucke, sogar sehr hohe Drucke in der Grössenordnung von einigen hundert Bar erzeugt, so dass die Flüssigkeit die Neigung hat, in den ringförmigen Raum einzudringen, der zwischen der äusseren Fläche 17 der Buchse 10 und den entsprechenden Flächen enthalten ist, mit denen letztere verbunden ist.

Das erste ringförmige Dichtungselement 22 bildet eine erste Dichtung und verringert somit in erheblichem Masse das Eindringen; in der Tat hat der Druck der Flüssigkeit, die auf die Fläche des Ringelementes wirkt, das der Kammer 2 zugewendet ist, die Tendenz, die Lippen des Elementes gegen die Flächen 17 der Buchse 10 und des zylindrischen Sitzes 20 zu drücken. Die Flüssigkeit, die diese erste Dichtung nicht zurückhalten kann, dringt in den Raum ein, der zwischen den gekoppelten Flächen 17 der Buchse 10 und den Flächen des Ringes 16 enthalten ist, und sammelt sich in dem ringförmigen Hohlraum 27, in dem sie sich offenbar unter einem Druck befindet, der erheblich niedriger ist als der Druck der Flüssigkeit, der in der Kammer herrscht. Das zweite Dichtungselement 24 ist somit in 0 der Lage, eine Dichtung für die Flüssigkeit zu bilden, und verhindert somit ein weiteres Eindringen in Richtung des Hohlraumes 14 im Inneren der Pumpe. Dieser Effekt wird durch die Wirkung der radial innersten Lippe des Dichtungselementes erhalten, die mit einem

J5 vorgegebenen Druck gegen die Fläche 17 der Buchse 10 angedrückt ist.

- Io -

Die Flüssigkeit, die sich in dem ringförmigen Hohlraum 27 sammelt, läuft durch das Loch 28.'in den Hohlraum 26, von wo sie sofort durch das Loch 30 gesaugt wird, um wieder in die Kammer 2 der Pumpe gebracht zu werden.

Somit ist klar, dass die oben beschriebene Führungsund Dichtungsanordnung eine sehr wirksame Funktion ausübt, und zwar sowohl hinsichtlich der Führung des oberen Endes des Kolbens 3 als auch hinsichtlich der Dichtung für die Flüssigkeit der Kammer 2, gleichzeitig ist sie in konstruktiver Hinsicht sehr einfach und weist einen einzigen Ring 16 auf, der mit erheblicher Präzision und bei sehr geringen Herstellungskosten hergestellt werden kann.

In der Tat ist die Führungswirkung gut, und zwar auf Grund der beträchtlichen Länge der Führung, die von der Fläche 19 des Ringes 16 gebildet ist. Die Dichtungswirkung ist ebenfalls sehr gut, einerseits wegen der Anwesenheit von zwei Dichtungselementen> die hintereinander vorgesehen und so angeordnet sind, dass sie widerstandsfähig gegenüber Drucken mit sehr unterschiedlichen Werten sind, zum anderen, weil das zweite Dichtungselement 24 mit einer vorgegebenen radialen Schrumpfung montiert werden! kann,die völlig unabhängig von der Kraft ist, die von den Drucken der Flüssigkeit ausgeübt wird, welche auf dcis andere Dichtungselement 22 wirken.

Claims

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Dr. rer.nat. DIETER LOUIS .;...:. '.-.': '..'.:.

Dlpl.-Phys. CLAUS PÖHLAU Dlpl.-Ing. FRANZ LOHRENTZ DlDl.-PhyiWOLFGANG SEGETH

KESSLERPLATZ 1 21 215/6

NÜRNBERG 20

Annovi Reverberi S.p.A. Via Martin Luther King 3

1-41100 Modenä
Italien

Führungs- und Dichtungsanordnung für einen Kolben einer Kolbenpumpe

Ansprüche

1J Führungs- und Dichtungsanordnung für einen Kolben einer Kolbenpumpe, mit mindestens einer Kammer, in der sich der Kolben hin- und herbewegt/ um Flüssigkeit-in. die Kammer zu saugen und sie aus der Kammer zuzuführen, wobei die Dichtungsanordnung zur Führung des Kolbens ausgelegt ist und eine Dichtung zwischen der Kammer und dem Aussenraum bildet, gekennzeichnet durch einen Ring (16), der von einer einzigen inneren zylindrischen Fläche (19) begrenzt ist, deren Durchmesser im wesentlichen gleich'dem Durehmesser eines Sitzes ist, in dem die Anordnung (13) untergebrac ht ist, wobei der Ring (16) einen ersten vorderen Sitz (21) für ein erstes ringförmiges Dichtungselement (22) mit im wesentlichen C-förmigem Querschnitt und mit Innen- und Aussen-

durchmessern besitzt, die im wesentlichen gleich den entsprechenden Durchmessern des Ringes (16) sind,

durch eine ringförmige Nut, die in der inneren Zylinderfläche (19) des Ringes (16) ausgebildet und so angeordnet ist, dass sie an ein zweites ringförmiges Dichtungselement (24) mit im wesentlichen ü-förmigem Querschnitt angepasst ist, dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Ringes (16) und dessen Aussendurchmesser kleiner als der Aussendurchmesser des Ringes (16) selbst ist,

durch einen ersten ringförmigen Hohlraum (26), der in der Aussenflache des Ringes (16) und zwischen den beiden Dichtungselementen (22, '24) ausgebildet ist, und durch einen zweiten ringförmigen Hohlraum (27), der in der inneren Fläche des Ringes (16) und zwischen den beiden Dichtungselementen (22, 24) ausgebildet ist, wobei die ringförmigen Hohlräume (26, 27) miteinander über zumindest ein im Ring (16) ausgebildetes radiales Loch (28) in Verbindung stehen und wobei der erste ringförmige Hohlraum (26) zumindest mit einem Auslassloch (30) für die Flüssigkeit in Verbindung steht, die sich in dem ersten Hohlraum (26) sammelt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Höhlräume (26, 27) im wesentlichen in derselben Ebene orthogonal zur Achse des Ringes (16) angeordnet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem ersten ringförmigen Dichtungselement (22) ein Abstandshalter (29) sitzt, der zwischen dem Dichtungselement (22) selbst und einer Gegenfläche (33) angeordnet ist.