DE3238667A1 - Verdraengerteil einer kolbenpumpe - Google Patents
Verdraengerteil einer kolbenpumpeInfo
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- F04B53/144—Adaptation of piston-rods
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Description
_ ο —
Anmelder: Feldmühle Aktiengesellschaft,
Fritz-Vomfelde-Platz 4, 4ooo Düsseldorf 11
Anlage zur Eingabe vom 18.1o.1982
Pat/12.967/vB-Hx
Pat/12.967/vB-Hx
Verdrängerteil einer Kolbenpumpe.
Die Erfindung betrifft ein Verdrängerteil einer Kolbenpumpe für abrasive und/oder korrosive Flüssigkeiten,
bestehend aus einer Kolbenstange und einem an dieser mittels einer lösbaren Verbindung befestigten
Kolben aus einem oxidkeramischen Material, wobei der Kolben ein in Richtung des Kolbenbodens verlaufendes
Sackloch aufweist.
Pumpenkolben von Hochdruckpumpen für Waschaggregate, wie sie beispielsweise in der Landwirtschaft zum Abspritzen
von Ställen oder zum Reinigen von Maschinen, wie auch im Automobilsektor zum Autoreinigen eingesetzt
werden, unterliegen hohen Beanspruchungen. Die Pumpen sin-1 dabei im allgemeinen als Kolbenpumpen
ausgeführt, bei denen 2-6 Zylinder auf einer Kurbelwelle arbeiten. Sie erreichen Drücke,'die zwischen
8o und 18o bar liegen. Als Reinigungsflüssigkeit werden meist scharfe Alkalien eingesetzt. Die Temperaturen
der Reinigungsflüssigkeiten betragen 8o und mehr Grad C. Die bisher als Kolben eingesetzten beschichteten
oder hartverchromten Stählhülsen wurden über eine Spannschraube mit der Kolbenstange verbunden.
Alternativ zu diesen Stahlhülsen hat man entsprechende Hülsen aus gesinterter Oxidkeramik eingesetzt,
die analog verbunden waren. Als Metall für
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die Kolbenstange wurde ein nichtrostendes Material, also im allgemeinen ein hochlegierter Stahl verwandt.
Mit dem Einsatz einer Keramikhülse als Kolben, konnte bereits weitgehend die Anforderung an die
Verschleißfestigkeit und chemische Beständigkeit des Kolbens, sowie Lebensdauer der Manschette, berücksichtigt
werden. Schwierigkeiten ergaben sich jedoch durch die Befestigung dieser Keramikhülse auf
der Kolbenstange. In vielen Fällen korrodierte die Schraube oder vertrug sich nicht mit dem Fördermedium,,
in das sie eintaucht. In allen Fällen war es erforderlich, eine Abdichtung gegenüber der Keramikhülse
zu fertigen, die ausgesprochen aufwendig war. Nur durch einen O-Ring mit dahinter angeordnetem
Führungsring und einer Kupferscheibe konnte gewährleistet werden, daß die Abdichtung über einen längeren
Zeitraum Bestand hatte. Außerdem mußten beide Stirnseiten der Keramikhülse plangeschliffen werden,
um ein Zerstören des Kolbens durch beim Verspannen auftretende Biegekräfte zu vermeiden.
Die Anordnung des O-Rings für die Dichtung erforderte
zusätzlich das Einschleifen einer Fase im Eingriffsbereich des O-Ringes in das Keramikrohr, um die Gefahr
des Zerquetschens des O-Ringes bei der Montage zu verhindern. Das Zerquetschen ergab, eine mangelhafte
Dichtung, die zur Korrosion innerhalb des Kolbens führte oder im Saughub den Kolben durch höheren
Innendruck zerstörte. Auch durch das Anbringen der Fase wurde die Gefahr, daß ein O-Ring bei schneller
Montage zerquetscht wurde, nicht völlig verhindert. Da die Kolben nach einer gewissen Arbeitszeit
gelöst werden müssen, um die verschlissenen Dichtmanschetten, die auf diesem Kolben gleiten, auszu-
wechseln, ist es absolut erforderlich, daß die Verbindung
zwischen Kolben und Kolbenstange nicht korrodieren kann, d.h. , vom Fördermedium völlig getrennt
sein muß.
Der Begriff oxidkeramische Materialien oder Oxidkeramik im Sinne der vorliegenden Erfindung, ist die
Kurzbezeichnung für Keramik der reinen Oxide, Oxidverbindungen und Oxidgemische, soweit sie nahezu
SiO2~frei sind, wobei dieser Begriff als Abgrenzung
gegen die herkömmliche Silikatkeramik dient. Insbesondere sind unter diesem Begriff Sinterprodukte aus
den Oxiden von Aluminium, Beryllium, Magnesium, Zirkonium und Thoriun, sowie dem Spinell', also MgO :
Al2O-. zu verstehen. Der Begriff umfaßt ferner die
Titanate und das Uranoxid, sowie die Oxide der seltenen Erden und auch einige Schwermetalloxide, wobei
alle diese Materialien in hoher Reinheit verwendet werden. Der Begriff hohe Reinheit schließt jedoch
nicht aus, daß bestimmte Prozentsätze mehrerer Oxide miteinander vermischt und dann gesintert werden.
Oxidkeramische Materialien, wie beispielsweise Aluminiumoxid,
werden entsprechend dem Aluminiumoxidgehalt der Massen bei Temperaturen oberhalb 15oo°C
gesintert. Bei dieser Sinterung schrumpfen zunächst die als Grünkörper gefertigten Teile erheblich, d.h.,
im Bereich von 18 bis 23 %. Diese Schrumpfung ist " in Abhängigkeit von der Gestalt der zu sinternden
Materialien nicht überall völlig gleichmäßig, insbesondere dann nicht, wenn unterschiedliche Wandstärken
vorhanden sind. Aus diesem Grunde ist es äußerst schwierig, ein exakt passendes Gewinde für eine Maschinenschraube
in einen Oxidsinterkörper direkt einzusintern. Man muß demnach so vorgehen, daß das erforderliche
Gewinde nachträglich durch Einschleifen mit
diamantbestückten Schleifkörpern eingebracht, bzw.
nachbearbeitet wird. Ein derart aufwendiges Verfahren ist jedoch für einen solchen einfachen Körper,
wie ihn ein Pumpenkolben darstellt, aus Preisgründen nicht realisierbar. Der Stand der Technik sah daher
vor, aus Keramik Rohre zu sintern, die an beiden Stirnseiten geschliffen wurden und mittels eines
Bolzens auf die Kolbenstange aufgeschraubt werden konnten. Der Nachteil dieser Konstruktion besteht
in der komplizierten Abdichtung, ohne die ein Lösen des Kolbens nicht möglich ist. Ferner war es erforderlich,
beide Stirnflächen planzuschleifen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Verbindung zwischen Kolben und Kolbenstange zu finden,
die auch beim Einsatz in korrosiven und abrasiven Medien nach langer Laufzeit lösbar ist und die
Schleifarbeit bei der Kolbenherstellung zu reduzieren.
Die Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:
Das Sackloch wird von einer den Mantel des Kolbens durchdringenden Ausnehmung geschnitten, in diese
Ausnehmung ist ein Gewindestück eingebracht, der Kolbenkopf wird von einem Adapter erfaßt, der mittels
einer Schraubverbindung, die durch das Sackloch in das Gewindestück eingreift, an ihm befestigt und
mit der Kolbenstange gekuppelt ist.
Durch die Erfindung ergeben sich eine Vielzahl von
Vorteilen. Zunächst wird die Zahl der nach dem Sintervorgang des Kolbens zu bearbeitenden Flächen
auf zwei reduziert, d.h., nur noch die Mantelfläche und die Stirnfläche des Kolbenkopfes müssen bearbeitet
werden. Das Sackloch, sowie auch die Ausnehmung,
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"~ D —
werden im Grünzustand in den Kolben eingebracht und bedürfen, wie auch der Kolbenboden, keiner Nachbearbeitung
nach dem Sintervorgang. Die Toleranzen von Sackloch und Ausnehmung sind also relativ groß, weil die
erforderliche Fassung, also das Ausr/ichten des Kolbens erst am Adapter erfolgt. Eine bevorzugte Ausgestaltung
der Erfindung sieht vor, daß der Adapter den Kolbenkopf zentrierend umfaßt. Es handelt sich
also um eine Außenzentrierung des Kolbens, bei dem für die Gewindeelemente genügend Spiel bleibt, ohne
daß dadurch die Genauigkeit der Zentrierung verloren geht.
Zweckmäßig ist dabei der Adapter mit einem Gewindezapfen versehen, der durch das Sackloch in das Gewindestück
eingeschraubt ist. Das Gewindestück selbst besteht zweckmäßig aus einem einfachen Stück Rundstahl,
das senkrecht zu seiner Längsausdehnung durchbohrt und mit Gewinde versehen ist. Statt eines
Rundstahles kann auch jeder beliebige Profilstahl eingesetzt werden, der analog eine Gewindebohrung
aufweist. Von Bedeutung ist lediglich, daß der Gewindezapfen des Adapters im Sackloch genügend Spiel
hat und daß das Gewindestück in der Ausnehmung genügend Spiel hat, um eine Befestigung zu ermöglichen
.
Selbstverständlich ist es auch möglich, statt eines Gewindezapfens, der fest mit dem Adapter verbunden
ist, den Adapter mit einer Bohrung auszuführen und durch diese eine Maschinenschraube in das Gewindestück
einzudrehen. In jedem Fall ist der Adapter jedoch mit der Kolbenstange zu verbinden, was zweckmäßig
durch Auf- oder Einstecken der Kolbenstange auf, bzw. in den Adapter erfolgt; jedoch ist es auch
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möglich, diese Verbindung als Schraubverbindung vorzusehen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt einen Kolben, der über einen Adapter
mit Gewindezapfen mit der Kolbenstange verbunden ist,
die Fig. 2 einen mittels einer Maschinenschraube am Adapter befestigten Kolben.
Der Kolben 2 aus gesinterter Oxidkeramik weist im Bereich des Kolbenbodens 3 eine Fase 17 auf, an die
sich der Mantel 6 des Kolbens 2 anschließt. Vom Kolbenkopf 4 erstreckt sich ein Sackloch 5 in Richtung
des Kolbenbodens 3, das im Grünzustand des Kolbens 2 eingebracht wurde, ohne daß sich nach dem
Sinterverfahren eine Bearbeitungsstufe anschloß. Dieses Sackloch 5 wird senkrecht von der Ausnehmung
7 geschnitten, die ebenfalls durch einen Bohrvorgang im Gründzustand des Kolbens 2 eingebracht wurde.
In dieser Ausnehmung 7 liegt das Gewindestück 8, ein beidseitig angefastes Stück Rundstahl, das
mittig mit einer Gewindebohrung 18 versehen wurde. Der Gewindezapfen Io, der Teil des Adapters 9 ist,
ist in die Gewindebohrung 18 des GewindeStückes 8 eingedreht und verbindet dadurch den Kolben 2 mit
dem Adapter 9. Der Adapter 9 seinerseits ist auf der dem Gewindezapfen Io gegenüberliegenden Seite
mit einem Gewindeansatz 11 versehen, auf den die Kolbenstange 1 aufgeschraubt wird. Eine alternative
Lösung ist in der Fig. 2 dargestellt, wo statt des GewindeZapfens Io eine Maschinenschraube 12 einge-
setzt wird, die die Bohrung 13 im Adapter 9 durchdringt und in das Gewindestück 8 eingreift. An die
Bohrung 13 schließt sich eine Aussenkung 14 an, die den Kopf der Maschinenschraube 12 aufnimmt. Der
Adapter 9 ist mit einem Ansatz 16 versehen, auf den die als Rohr ausgeführte Kolbenstange 1 aufgeschoben
und mittels eines Kerbstiftes 15 befestigt ist.
Leerseite
Claims (3)
1. Verdrängerteil einer Kolbenpumpe für abrasive und/oder korrosive Flüssigkeiten, bestehend aus
einer Kolbenstange und einem an dieser mittels einer lösbaren Verbindung befestigten Kolben aus
oxidkeramischem Material, wobei der Kolben ein in Richtung des Kolbenbodens verlaufendes Sackloch
aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
das Sackloch (5) wird von einer den Mantel (6) des Kolbens (2) durchdringenden Ausnehmung (7)
geschnitten, in diese Ausnehmung (7) ist ein Gewindestück (8) eingebracht^ der Kolbenkopf (4)
wird von einem Adapter (9) erfaßt, der mittels einer Schraubverbindung, die durch das Sackloch
(5) in das Gewindestück (8) eingreift, an ihm befestigt ist und mit der Kolbenstange gekuppelt
ist. .
2. Verdrängerteil nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
. zeichnet, daß der Adapter (9) den Kolbenkopf (4) zentrierend umfaßt.
3. Verdrängerteil nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (9) mit
einem Gewindezapfen (lo) versehen ist, der durch das Sackloch (5) in das Gewindestück (8)"geschraubt
. ist.
Priority Applications (6)
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