DE3709611C2

DE3709611C2 -

Info

Publication number: DE3709611C2
Application number: DE3709611A
Authority: DE
Inventors: Paul 4740 Oelde De Hammelmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-03-24
Filing date: 1987-03-24
Publication date: 1991-05-16
Also published as: DE3709611A1; GB2202596B; US4840548A; FR2612993A1; DE8717850U1; SU1554777A3; GB8806143D0; IT8812429A0; FR2612993B1; IT1220544B; ES2008799A6; GB2202596A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckplungerpumpe für Arbeitsdrücke bis oberhalb 2000 bar mit einem zentrisch angeordneten Druckventil, einem über einen oszillierenden Antrieb bewegbaren Plunger und einer den Arbeitsraum begrenzenden, ausschließlich auf dem Plunger geführten Hülse, die von einem die anzusaugende Flüssigkeit enthaltenden Saugraum umschlossen ist.

Es ist eine Hochdruckplungerpumpe der genannten Art bekannt (DE 24 45 696 B2), bei der im vorderen Bereich des Plungers ein Ringraum vorgesehen ist, der am Umfang durch eine Hülse begrenzt wird und über eine Querbohrung und eine in der Längsachse des Plungers liegende Bohrung mit dem Arbeitsraum der Pumpe verbunden ist. Hieraus ergibt sich, daß im Ringraum der Arbeitsdruck der Pumpe herrscht, und daß die Hülse, sofern die Pumpe mit einem hohen Arbeitsdruck betrieben wird, der über 2000 bar liegt, entsprechend hohen Wechselbelastungen beim Saug- und Druckhub der Pumpe ausgesetzt ist.

Es ist ferner eine Plungerpumpe bekannt (DE-OS 22 04 162), die nicht für höchste Drücke geeignet ist. Das Saugventil und das Druckventil dieser Pumpe sind im Pumpenkopf angeordnet und zwar in einer Ebene, die quer zur Längsachse des Plungers verläuft. Der Plunger dieser Pumpe wird in einem Teilbereich von einer Laufbuchse und einer Dichtbuchse umschlossen. Zwischen der Dichtbuchse und dem Gehäuse der Pumpe ist ein Ringraum vorgesehen, der über eine Bohrung und einen Kanal mit dem Arbeitsraum der Pumpe in Verbindung steht. Die den Ringraum begrenzen den Teile werden somit beim Druckhub mit dem vollen Arbeitsdruck belastet, während beim Saughub dieser Arbeitsdruck abgebaut wird, so daß die genannten Teile einer wechselnden Belastung unterworfen werden. Dieser welchselnden Belastung halten die Laufbuchse und die Dichtbuchse nicht lange stand. Auch das in das Gehäuse eingeschraubte Widerlager der Dichtbuchse wird höchsten Belastungen ausgesetzt.

Es ist weiterhin eine Stopfbuchse für eine Kolbenpumpe bekannt (DE 25 15 848 B2), bei der sich beim Saughub des Plungers der Flüssigkeitsdruck langsam abbaut, da die aus der Stopfbuchse abströmende Flüssigkeit eine Drosselbohrung durchströmen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckplungerpumpe der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sich auch bei Arbeits drücken, die größer sind als 2000 bar, eine ausreichende Abdichtung zwischen dem Plunger und der darauf schwimmend gelagerten Hülse er gibt.

Diese Aufgabe wird sowohl durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 als auch durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des nebengeordneten Patentanspruches 2 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.

Da in der zum Plunger offenen Ringkammer der Hülse scharfe Ecken vermieden werden, können auch unter der Wirkung hoher Flüssigkeitsdrücke keine Kerbspannungen auftreten. Die Anordnung der Ringkammer in der Hülse ermöglicht die Ausbildung eines Plungers mit einem konstanten Querschnitt über seine Länge.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung nach dem Patentanspruch 2 herrscht in der Bohrung und im Ringraum ein gegenüber dem Arbeitsdruck gedrosselter Druck, so daß die Dichtungsbuchse wesentlich geringeren Wechselbelastungen ausgesetzt ist und somit eine lange Lebensdauer auf weist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Hochdruckplungerpumpe im Längsschnitt, bei der die auf dem Plunger schwimmend gelagerte Hülse mit einer Stopfbuchse ausgerüstet ist und

Fig. 2 eine Hochdruckplungerpumpe im Längsschnitt mit einer dem Plunger zugeordneten, einstückigen Dichtungsbuchse aus Metall.

Der Plunger 1 wird mittels eines nicht dargestellten, oszillierenden Antriebs zwischen einem vorderen und einem hinteren Totpunkt hin- und herbewegt. Als oszillierender Antrieb kann ein Kurbeltrieb verwendet werden, der über einen Kreuzkopf den Plunger antreibt.

Auf dem Plunger ist schwimmend eine Hülse 2 gelagert, die in dem dar gestellten Ausführungsbeispiel aus den Hülsenteilen 3 und 4 besteht, die fest miteinander durch ein Schrumpfverfahren verbunden sind.

Das Hülsenteil 3 ist mit einem Anschlagbund 5 versehen, an dem ein im Querschnitt winkelförmiger Stützring 6 anliegt, der mit einer Feder 7 belastet ist, deren anderes Ende sich an einem Einsatzring 8 abstützt, durch dessen mittlere Bohrung sich der Plunger 1 erstreckt. Die Ab dichtung im Bereich dieser Bohrung erfolgt mittels Dichtungspackungen 9, die durch einen mit einem Außengewinde versehenen Druckring 10 in einer zum Plunger geöffneten Ringkammer festgelegt werden.

Die Hülse 2 stützt sich in der in der Fig. 1 dargestellten Betriebs lage an einer Wandfläche 12 des Pumpenkopfes 13 ab. Die Hülse 2 be grenzt den Arbeitsraum 14 der Hochdruckplungerpumpe, der in eine Öff nung 15 eines Druckventils 16 übergeht. Der Druckventilkörper 17 ist zentrisch angeordnet und mit einer Feder (18) belastet. Der Druck ventilkörper 17 ist in der Fig. 1 in der Verschlußstellung darge stellt.

Das Hülsenteil 4 weist eine zum Plunger geöffnete Ringkammer 19 , in der eine Stopfbuchse angeordnet ist. Diese Stopfbuchse weist einen vorderen Stützring 20 auf, der aus Bronze gefertigt werden kann, und an dem sich eine zylindrische Schraubenfeder 21 abstützt, der am anderen Ende eine Stützplatte 22 zugeordnet ist. Unter der Wirkung der Feder 21 werden die anderen Funktionsteile der Stopfbuchse unter Vorspannung gehalten. Zwischen der Stützplatte 22 und einem hinteren Stützring 23 , dem als Widerlager ein geteilter Ring 24 zugeordnet ist, ist eine Reihe von Packungsringen 25, 26 vorgesehen.

Der vordere Stützring 20 ist im vorderen Außenbereich abgerundet und legt sich gegen einen bogenförmigen Übergang von der vorderen Stirnflä che 27 zur äußeren Begrenzungsfläche 28 der Ringkammer 19. Auch der Übergang von der vorderen Stirnfläche 27 zur mittigen Bohrung des Hül senteils 4 ist bogenförmig gestaltet, damit nicht unter der Wirkung ho her Flüssigkeitsdrücke an der Hülse 2 Kerbspannungen auftreten.

Die beim Arbeitshub des Plungers 1 durch den Ringspalt zwischen dem Plunger und dem Hülsenteil (4) in die Aufnahmekammer für die Feder 21 eindringende Leckageflüssigkeit baut in dieser Kammer einen zusätzli chen Druck auf, durch den die übrigen Funktionsteile der Stopfbuchse an den Plunger gepreßt werden, so daß die Abdichtung intensiviert wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 besteht die auf dem Plun ger 1 schwimmend gelagerte Hülse 2a aus den Hülsenteilen 3a und 4a. Der Hülse ist wie bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 eine Fe der 7 zugeordnet, die bestrebt ist, die Hülse gegen die Innenfläche 12 des Pumpenkopfes 13 zu pressen. Der Hülsenteil 4a ist mit einer Ringkammer 29 ausgerüstet, die zur Seite des Plungers 1 geöffnet ist und in der eine aus Metall gefertigte, einstückige Dichtungsbuchse 30 angeordnet ist. Diese Dichtungsbuchse begrenzt mit dem Hülsenteil 4a einen Ringraum 31, von dem aus eine Bohrung 32 sich in Richtung des Plungers 1 erstreckt und in den Ringspalt zwischen dem Plunger 1 und der Dichtungsbuchse 30 einmündet. Die Leckageflüssigkeit, die vom Ar beitsraum 14 beim Druckhub des Plungers durch den Spalt zwischen dem Plunger 1 und der Hülse 2a bis in den Bereich der Bohrung 32 fließt, weist einen Druck auf, der geringer ist als der Arbeitsdruck der Pumpe. Die unter diesem geringeren Druck stehende Leckageflüssigkeit, die den Ringraum 31 gefüllt hat, verformt die Dichtungsbuchse 30 und verbes sert die Abdichtung zwischen der Hülse und dem Plunger.

Am vorderen Ende der Ringkammer 29 zur Aufnahme der Dichtungsbuchse 30 ist eine ringförmige Weichpackung 33 vorgesehen, die die vordere Stirnfläche 34 der Ringkammer 29 nach außen und nach innen hin über ragt.

Die Dichtungsbuchse 30 weist am hinteren Ende einen Ringflansch 35 auf, der als Befestigungsflansch ausgebildet und mit Durchsteckbohrungen für Befestigungsschrauben 36 versehen ist. Diese Befestigungsschrauben werden in Gewindebohrungen 37 eines auf dem Hülsenteil 4a geschraubten Ringes 38 eingeschraubt.

Aus den Fig. 1 und 2 ergibt sich, daß die Stopfbuchse oder die Dich tungsbuchse im mittleren und/oder hinteren Bereich der Hülse 2, 2a vor gesehen ist.

Die Hülse 2, 2a wird von der anzusaugenden Flüssigkeit umspült, die in dem Saugraum 39 vorhanden ist.

Bewegt sich der Plunger vom vorderen Totpunkt in Richtung auf den hin teren Totpunkt, so bildet sich im Arbeitsraum 14 ein Unterdruck, so daß unter dem im Saugraum herrschenden Vordruck die Hülse 2, 2a entge gen der Wirkung der Feder 7 vom Pumpenkopf weg bewegt wird. Hierdurch wird die vordere Öffnung der Hülse freigegeben, so daß Flüssigkeit aus dem Saugraum 39 in den Arbeitsraum 14 einströmen kann. Beim Druckhub des Plungers nimmt die Hülse 2, 2a die Stellung ein, die in den Fig. 1 und 2 aufgezeigt ist, in der die Hülse mit ihrer vorderen Stirnfläche an der Fläche 12 des Pumpenkopfes 13 anliegt.

Die beim Druckhub des Plungers erzeugte Wärme wird über die Hülse 2, 2a in die die Hülse außen umspülende Flüssigkeit abgeleitet.

Bezugszeichen

1 Plunger
2 Hülse
2a Hülse
3 Hülsenteil
4 Hülsenteil,
4a Hülsenteil
5 Anschlagbund
6 Stützring
7 Feder
8 Einsatzring
9 Dichtungspackung
10 Druckring
11
12 Wandfläche
13 Pumpenkopf
14 Arbeitsraum
15 Öffnung
16 Druckventil
17 Druckventilkörper
18 Feder
19 Ringkammer
20 Stützring
21 Schraubenfeder
22 Stützplatte
23 Stützring
24 Ring
25 Packungsring
26 Packungsring
27 Stirnfläche
28 Begrenzungsfläche
29 Ringkammer
30 Dichtungsbuchse
31 Ringraum
32 Bohrung
33 Weichpackung
34 Stirnfläche
35 Ringflansch
36 Befestigungsschrauben
37 Gewindebohrung
38 Ring
39 Saugraum

Claims

1. Hochdruckplungerpumpe für Arbeitsdrücke bis oberhalb 2000 bar mit einem zentrisch angeordneten Druckventil, einem über einen oszillierenden Antrieb bewegbaren Plunger und einer den Arbeitsraum begrenzenden, ausschließlich auf dem Plunger geführten Hülse, die von einem die anzu saugende Flüssigkeit enthaltenden Saugraum umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zum Plunger (1) offenen Ringkammer (19) der Hülse (2) eine sich am Plunger abstützende Stopfbuchse angeordnet ist, daß der Übergang von der vorderen Stirnfläche (27) der die Stopfbuchse aufnehmenden Ringkammer (19) zur äußeren Begrenzungsfläche (28) und der Übergang von der vorderen Stirn fläche (27) zur mittigen Bohrung des Hülsenteils (4) bogenförmig aus gebildet sind, und daß am vorderen Ende der Ringkammer (19) ein im vorderen Bereich abgerundeter und am bogenförmigen Übergang anliegender Stützring (20) für eine die Stopfbuchse unter Vorspannung haltende Feder (21) vorgesehen ist.

2. Hochdruckplungerpumpe für Arbeitsdrücke bis oberhalb 2000 bar mit einem zentrisch angeordneten Druckventil, einem über einen oszillierenden Antrieb bewegbaren Plunger und einer den Arbeitsraum begrenzenden, ausschließlich auf dem Plunger geführten Hülse, die von einem die anzu saugende Flüssigkeit enthaltenden Saugraum umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zum Plunger offenen Ringkammer (29) der Hülse (2a) eine aus Metall gefertigte ein stückige Dichtungsbuchse (30) angeordnet ist, die sich am Plunger abstützt und die eine zum Plunger sich erstreckende Bohrung (32) aufweist und mit der Hülse einen Ringraum (31) begrenzt, der mit Leckage flüssigkeit gefüllt und mit dem in Bereich der Bohrung (32) wirkenden Druck beaufschlagt ist, daß der Übergang von der vorderen Stirnfläche der Ringkammer zu deren äußeren Begrenzungsfläche (28) bogenförmig aus gebildet ist, und daß am vorderen Ende der Ringkammer (29) zur Aufnahme der Dichtungsbuchse (30) eine die Dichtungsbuchse gegenüber der vorderen Stirnfläche (34) abdichtende ringförmige Weichpackung (33) vorge sehen ist.

3. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Ringkammer (19, 29) angeordnete Stopfbuchse oder Dichtungsbuchse im mittleren und/oder hinteren Bereich der Hülse (2, 2a) vorgesehen ist.

4. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsbuchse (30) am hinteren Ende einen Ringflansch (35) mit Durchsteckbohrungen für Befestigungsschrauben (36) aufweist, die in Gewindebohrungen (37) eines auf die Hülse geschraubten Ringes (38) eingeschraubt sind.