DE3541540C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckplungerpumpe mit jeweils einem koaxial zur Zylinderachse angeordneten Druck- und Saugventil und einer auf dem Plunger schwimmend gelagerten und an ihrem dem einen Sammelraum für das Druckmedium enthaltenden Pumpenkopf zugewandten Ende sich verjüngenden Hülse, wobei das Saugventil einen federbelasteten ringförmigen Saugventilkörper aufweist, der sich beim Druckhub im Be­ reich seines Außenrandes an einer ringförmigen Fläche eines Teils des Pumpenkopfes und an der vorderen Stirnfläche der Hülse abstützt.

Eine Hochdruckplungerpumpe der genannten Art ist Gegenstand der Patent­ anmeldung P 35 23 387.7. Bei dieser Ausführung ist der Pumpenkopf als einstückiger Metallblock ausgebildet, der mit einer Sammelleitung für das Druckmedium und mit mindestens einer Aussparung für das oder für die Druckventile versehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Hochdruckplunger­ pumpe der genannten Art den Pumpenkopf so zu gestalten, daß er ein ge­ ringes Gewicht aufweist und sich aus Teilen zusammensetzt, die auch bei Antriebsleistungen der Pumpe von mehr als 500 KW ohne mechanische Hub­ vorrichtungen montiert und demontiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sammelraum für das Druckmedium in einem Rohr angeordnet ist, das zum Zuführen des Druckmediums aus dem Arbeitsraum der Pumpe und zur Aufnahme eines End­ teils eines ringförmigen Druckventilhalters mit einer quer zur Längs­ achse des Rohres sich erstreckenden Bohrung versehen ist und das Rohr im Randbereich der Bohrung an einer Dichtfläche des Druckventilhalters anliegt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hoch­ druckplungerpumpe ist die beim Druckhub hydraulisch wirksame, die Ab­ dichtung gegenüber dem Rohr bewirkende Fläche des Druckventilhalters ein wenig größer als die hydraulisch wirksame Fläche des Plungers.

Die erfindungsgemäße Hochdruckplungerpumpe kann für höchste Drücke im Druckbereich von 1.000 bis 4.000 bar verwendet werden. Bei diesen Ar­ beitsdrücken treten an den hydraulisch beaufschlagten Verbindungsstel­ len der Konstruktionselemente in Abhängigkeit der vom jeweiligen Dich­ tungsdurchmesser gegebenen hydraulisch wirksamen Fläche und dem diese beaufschlagenden Betriebsdruck Kräfte auf, die auch von hochwertigsten Materialien nur bis zu einer begrenzten maximalen höchsten Beanspru­ chung beherrscht werden können. Beim Gegenstand der Erfindung können das den Sammelraum für das Druckmedium bildende Rohr, der ringförmige Druckventilhalter der ringförmige Saugventilkörper und die auf dem Plunger schwimmend gelagerte Hülse zur Vermeidung von Ermüdungsbrüchen unter den im Betrieb auftretenden wechselnden bzw. schwellenden Bela­ stungen durch das Druckmedium einer Autofrettage unterzogen werden.

Die druckbeaufschlagten Ringflächen an den Verbindungsstellen können so klein gehalten werden, daß die daraus resultierenden hydraulischen Kräfte die Stangenkräfte des Antriebes kaum überschreiten.

Durch die Verwendung eines Rohres als Sammelraum für das Druckmedium erhält der Pumpenkopf ein sehr geringes Gewicht, so daß die Montage und die Demontage der Einzelteile und auch ihre Inspektion in einfacher Weise vorgenommen werden kann.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Anhand eines Ausführungsbeispiels ist die Erfindung nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Hochdruckplungerpumpe im Vertikalschnitt,

Fig. 2 eine Teildarstellung der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1, und zwar in vergrößertem Maßstab.

Die dargestellte Hochdruckplungerpumpe weist einen Plunger 1 auf, auf dem eine Hülse 2 schwimmend mit geringem axialen Spiel gelagert ist. Zwischen dem Plunger und der Hülse bildet sich eine Gleitschicht 3. Die Hülse 2 ist im Saugraum 4 der Pumpe angeordnet, der nach außen durch das Gehäuse 5 begrenzt wird. Im Gehäuse sind Stege 6 angeordnet, die, wie sich aus der Fig. 2 ergibt, einen Kranz bilden, in dem die Hülse 2 außen geführt wird. Die Stege 6 sind im Gehäuse festgelegt.

Die obere Gehäuseöffnung wird durch einen Gehäusedeckel 7 verschlossen, der mit Stehbolzen 8 ausgerüstet ist, die mit ihren Gewindeteilen sich durch Bohrungen eines oder mehrerer Jochteile 9 erstrecken. Zwischen dem Jochteil 9 und dem Deckel 7 ist ein Rohr 10 eingespannt, wobei ein Teil des Rohres von einer Ausnehmung 11 des Jochteiles 9 aufgenommen wird. Die Verspannung und Festlegung des Rohres 10 erfolgt mittels auf die Stehbolzen geschraubter Muttern 12. In dem Rohr 10 ist der Sammel­ raum 13 für das von dem Plungerl aus dem Arbeitsraum 14 der Pumpe ge­ förderte Druckmedium angeordnet. Die Zuführung des Druckmediums in den Sammelraum 13 erfolgt über eine quer zur Längsachse 15 des Rohres 10 sich erstreckende Bohrung 16. In diese Bohrung 16 ragt das als Hülse 17 ausgebildete Endteil eines Druckventilhalters 18, wobei die Hülse mit der Bohrungsfläche des Rohres einen ringförmigen Strömungskanal bildet und die Hülse 17 Überströmbohrungen 19 aufweist.

Der Druckventilhalter 18 ist mit dem ringförmigen Saugventilkörper 20 in einer Aussparung des Gehäusedeckels 7 gelagert.

Am Ende der Hülse 17 ist ein Niederhalter 21 festgelegt, an dem sich die dem Druckventilkörper 22 zugeordnete Feder 23 abstützt. Der Druck­ ventilkörper 22 ist am vorderen Ende mit Führungsstegen 24 ausgerüstet, die, wie sich aus der Fig. 3 ergibt, einen Kranz bilden. Diese Führungs­ stege weisen vom Druckmedium beaufschlagte, abgeschrägte Steuerflächen 25 auf. Durch diese Steuerflächen wird dem Druckventilkörper 22 mit Hilfe des das Ventil durchströmenden Druckmediums während des Druckhu­ bes eine Drehbewegung aufgezwungen. Hierdurch erfolgt eine Selbstglät­ tung der beiden Dichtflächen des Druckventils, so daß die Sitzfläche im Druckventilhalter die hohe Flächenpressung des Druckventilkörpers aufnehmen kann.

Der Druckventilhalter ist im mittleren Bereich mit einem Bund 26 ausge­ rüstet, dessen obere Begrenzungsfläche mit der oberen Begrenzungsfläche des Deckels 7 fluchtet und die Dichtfläche gegenüber dem Rohr 10 bil­ det. Das Rohr 10 ist im Randbereich der Bohrung 16 abgeflacht und liegt an der Dichtfläche des Druckventilhalters an. Im Bereich der Dichtflä­ che des Druckventilhalters ist eine mit einem Dichtungsring 27 verse­ hene Verankerungsnut vorgesehen. An der unteren Begrenzungsfläche des Bundes 26 stützt sich die Feder 29 ab, die dem Saugventilkörper 20 zu­ geordnet.

Im Bereich der unteren Begrenzungsfläche des Bundes 26 ist eine Veran­ kerungsnut für einen Dichtungsring 28 vorgesehen. Dieser Dichtungsring 28 begrenzt nach außen die beim Druckhub hydraulisch wirksame Fläche des Druckventilhalters, durch die die Anpreßkraft zwischen dem Druck­ ventilhalter und dem Rohr 10 bestimmt wird.

Die Stirnfläche des Plungers multipliziert mit dem Arbeitsdruck ergibt die wirkende Stangenkraft. Die im Dichtungsbereich zwischen dem Druck­ ventilhalter und dem Rohr 10 erzielten Abdichtkräfte liegen ein wenig höher als diese Stangenkraft.

Beim Saughub mit zurücklaufendem Plunger bewegt sich der Saugventilkör­ per 20 in die Öffnungsstellung, so daß das zu fördernde Medium aus dem Saugraum 4 in den durch den Innenraum der Hülse 2 gebildeten Arbeits­ raum der Pumpe einströmen kann.

Der obere Hülsenmund 30 stützt sich im Druckhub am Saugventilkörper 20 ab. Der druckdichte Verschluß zwischen den genannten Teilen entsteht durch die resultierenden hydraulischen Kräfte am Hülsenmund 30 sowie die hydraulische Gegenkraft, mit welcher der Saugventilkörper auf seine Dichtungsfläche 31 gepreßt wird.

Die Stege 6 zur Außenführung der Hülse 2 sind beim Aufbau der Hoch­ druckplungerpumpe auf geländegängigen Fahrzeugen und bei der Verwendung der Pumpe im Untertagebetrieb sowie auf Schiffen zweckmäßig, da in die­ sen Fällen die Längsachse der Pumpe von der Lotrechten abweicht, so daß sowohl die Schwerkraft als auch die Beschleunigungskräfte auf die Hülse 2 einwirken und den im Dichtspalt zwischen dem Plunger und der Hülse sich aus dem Fördermedium bildenden Film, welcher den Plunger und die Hülse voneinander trennt, beeinträchtigen. Bei solchen Einsatzfällen empfiehlt sich die Anordnung der Führungsstege 6, die den zusätzlichen Zweck erfüllt, die Strömung des Mediums auf dem Weg zum Saugventil gleichzurichten.

Bei der Wahl der Länge des Rohres 10, damit es gleichzeitig als Druck­ kompensationsbehälter dient, kommt es auf verschiedene Parameter an, die abhängig sind von der Durchflußmenge, der Anzahl der Kolben, dem Druck und der Drehzahl der Kurbelwelle. Als grobe Faustregel kann gel­ ten ein Überstand nach rechts und links um jeweils eine halbe Länge des Pumpenkopfes, so daß sich insgesamt eine Verdoppelung der Breite ergibt, wobei unterstellt wird, daß auch der Teil des Rohres, welcher rein optisch als Pumpenkopf sich darstellt, infolge seiner Rohrform auch die Eigenschaft eines Kompensators miterfüllt.

• Bezugszeichen  1 Plunger
   2 Hülse
   3 Gleitschicht
   4 Saugraum
   5 Gehäuse
   6 Steg
   7 Gehäusedeckel
   8 Stehbolzen
   9 Jochteil
  10 Rohr
  11 Ausnehmung
  12 Mutter
  13 Sammelraum
  14 Arbeitsraum
  15 Längsachse
  16 Bohrung
  17 Hülse
  18 Druckventilhalter
  19 Überströmbohrung
  20 Saugventilkörper
  21 Niederhalter
  22 Druckventilkörper
  23 Feder
  24 Führungssteg
  25 Steuerfläche
  26 Bund
  27 Dichtungsring
  28 Dichtungsring
  29 Feder
  30 Hülsenmund
  31 Dichtungsfläche

Claims (11)

1. Hochdruckplungerpumpe mit jeweils einem koaxial zur Zylinderachse angeordneten Druck- und Saugventil und einer auf dem Plunger schwim­ mend gelagerten und an ihrem dem einen Sammelraum für das Druckmedium enthaltenden Pumpenkopf zugewandten Ende sich verjüngenden Hülse, wo­ bei das Saugventil einen federbelasteten, ringförmigen Saugventilkör­ per aufweist, der sich beim Druckhub im Bereich seines Außenrandes an einer ringförmigen Fläche eines Teils des Pumpenkopfes und an der vor­ deren Stirnfläche der Hülse abstützt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sammelraum (13) für das Druckmedium in einem Rohr (10) angeordnet ist, das zum Zuführen des Druckmediums aus dem Ar­ beitsraum (14) der Pumpe und zur Aufnahme eines Endteils eines ringför­ migen Druckventilhalters (18) mit einer quer zur Längsachse (15) des Rohres sich erstreckenden Bohrung (16) versehen ist und das Rohr im Randbereich der Bohrung an einer Dichtfläche des Druckventilhalters anliegt.

2. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugventilkörper (20) und der Druckventilhalter (18) in einem Ge­ häusedeckel (7) gelagert sind und zwischen dem Gehäusedeckel und einem oder mehreren Jochteilen (9) das Rohr (10) mittels Stehbolzen (8) und Muttern (12) eingespannt ist.

3. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Endteil des Druckventilhalters (18) als Hülse (17) ausgebildet ist, die mit der Bohrungsfläche des Rohres (10) einen ringförmigen Strömungskanal bildet und die Hülse (17) Überströmbohrungen (19) auf­ weist.

4. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Hülsenende ein Niederhalter (21) vorgesehen ist, an dem sich die dem Druckventilkörper (22) zugeordnete Feder (23) abstützt.

5. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckventilkörper (22) am vorderen Ende Führungsstege (24) auf­ weist, die mit vom Druckmedium beaufschlagten, abgeschrägten Steuerflä­ chen (25) versehen sind.

6. Hochdruckplungerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Rohr (10) im Randbereich der Bohrung (16) abgeflacht ist und an einer Dichtfläche des Druckventilhalters anliegt.

7. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckventilhalter (18) im mittleren Bereich mit einem in eine ent­ sprechende Aussparung des Gehäusedeckels (7) eingreifenden Bund (26) ausgerüstet ist, dessen obere Begrenzungsfläche mit der oberen Begren­ zungsfläche des Deckels fluchtet und die Dichtfläche gegenüber dem Rohr (10) bildet und daß sich an der unteren Begrenzungsfläche des Bundes (26) die dem Saugventilkörper zugeordnete Feder (29) abstützt.

8. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der unteren Begrenzungsfläche des Bundes (26) eine Veranke­ rungsnut für einen Dichtring (28) vorgesehen ist, der die beim Druck­ hub hydraulisch wirksame Fläche des Druckventilhalters (18) nach außen begrenzt.

9. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Druckhub hydraulisch wirksame, die Abdichtung gegenüber dem Rohr (10) bewirkende Fläche des Druckventilhalters (18) ein wenig grö­ ßer ist als die hydraulisch wirksame Fläche des Plungers.

10. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (10) einen Druckkompensationsbehälter bildet.

11. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (10) einen Überstand nach rechts und links um jeweils eine halbe Länge des Pumpenkopfes aufweist.