DE3802605C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für schnellaufende Hochdruckkolbenpumpen, insbesondere für mit einem Exzenter ausgerüstete Radialkolbenpumpen, deren Druckräume durch Dichtungsringe abgeschlossen und deren Kolben mit je einer sie gegen den Umfang des Exzenters pressenden Feder ausgerüstet sind.

Es gehören Radialkolbenpumpen zum vorbekannten Stand der Technik, wie aus der DE-PS 10 27 987 hervorgeht, deren Antriebswelle mit zwei Exzentern besetzt ist. Kolben umgeben sternförmig beide Exzenter und sind um je einen zur Antriebswelle parallelen Bolzen schwenkbar gelagert. Sie saugen über einen Ringkanal bei ihrem auf die Rotationsachse der Antriebswelle gerichteten Hub Flüssigkeit an und drücken diese nach Umkehr ihrer Hubbewegung aus der Kolbenbohrung in den zur Druckleitung führenden Ringkanal eines mitumlaufenden Drehschiebers, der beide Zylinderblöcke der Radialkolbenpumpe umschließt.

Durch die CH-PS 2 56 927 ist bereits eine Pumpe bekanntgeworden, die auch zum vorbekannten Stand der Technik gehört, deren verschiebbare Kolben von einer innerhalb des Kolbens untergebrachten Feder gegen den Umfang des Exzenters gepreßt werden. Wie der Beschreibung außerdem zu entnehmen ist, soll diese Kolbenpumpe besonders zur Verwendung als Hochdruckpumpe geeignet sein.

Weiterhin gehören zylindrische Pumpenmembranen zum vorbekannten Stand der Technik, deren Umfang mit einer Wulst versehen ist, die in einer Ausnehmung eines Pumpengehäuses liegt und hier verspannt ist. Auf sie wirkt der Pumpenkolben ein und zwingt ihrem mittleren Teil eine Hubbewegung auf, die als Druckkraft an die zu fördernde Flüssigkeit weitergegeben wird (Druckschrift "Simrit" 30D 114 5 6.84 Ra der Fa. Freudenberg, Seite 2).

Ferner sind durch den Katalog Nr. 310 "Simrit", Seite 25, der Fa. Freudenberg rohrförmig ausgebildete Faltenbälge bekannt, die an beiden Enden mit je einer Wulst versehen sind, die radial nach außen vorsteht.

Bei Radialkolbenpumpen, insbesondere wenn es sich um schnellaufende Hochdruckkolbenpumpen dieser Art handelt, läßt es sich nicht verhindern, daß Förderflüssigkeit aus dem Druckraum der Zylinder, zwischen Kolbenumfang und Dichtung hindurch, in den mit Schmieröl gefüllten Pumpenraum eindringt, in welchem die von Wälzlagern gehaltene, den Exzenter tragende Antriebswelle umläuft. Diese, wenn auch nur äußerst geringen Flüssigkeitsmengen, zersetzen im Laufe der Zeit das Schmieröl und verursachen Pumpenschäden und Störungen des Pumpenbetriebes.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abdichtung zu schaffen, die mit Sicherheit jede Vermischung der Förderflüssigkeit mit dem im Pumpenraum befindlichen Schmieröl ausschließt.

Zur Lösung dieses Problems schlägt die Erfindung vor, derartige Hochdruckkolbenpumpen mit einer rohrförmig ausgebildeten und innerhalb des den Exzenter aufnehmenden Gehäuseraumes angeordneten Abdichtung auszurüsten, die den Exzenter auf seinem ganzen Umfang umschließt und sich über die ganze Breite des Gehäuseraumes erstreckt sowie an beiden Enden je eine Wulst aufweist, die in die Eindrehung eines nicht rotierenden Pumpenteils eingreift und in dieser Eindrehung verspannt ist. Ferner besitzt die Abdichtung im Bereich eines jeden Kolbens eine Bohrung, durch die der mit dem Kolben verbundene Kolbenschuh hindurchgreift und den Bohrungsumfang der Abdichtung verspannt. Eine Abdichtung dieser Art schließt den Raum, in welchem Antriebswelle und Exzenter sowie die zugehörigen Wälzlager untergebracht sind, hermetisch von den Zylinderräumen ab, in denen sich die Pumpenkolben bewegen. Leckflüssigkeit, die zwischen Kolben und Kolbendichtung hindurchtritt, sammelt sich innerhalb des zwischen Abdichtung und Gehäuseraum vorhandenen Ringraumes an und kommt mit dem Schmieröl der Wälzlagerungen des Exzenters nicht in Berührung, so daß Vermischungen von Öl und Förderflüssigkeit ausgeschlossen sind.

Um einen besonders dichten Abschluß des Pumpeninnenraumes zu erreichen, kann jede der Bohrungen der Abdichtung im Umfangsbereich eine in eine Eindrehung der Kolbenstirnfläche oder des Kolbenschuhs eingreifende Wulst aufweisen. Ferner sollte in dem zwischen Pumpenraum und Abdichtung vorhandenen Ringraum wenigstens eine Abflußbohrung an der tiefsten Stelle des Pumpengehäuses vorhanden sein, durch die Leckflüssigkeit ins Freie abfließen kann.

Vorteilhaft ist es, wenn die Abdichtung als Rollmembrane ausgebildet ist, weil diese weitgehend wartungsfrei ist und infolge ihres geringen Verschleißes eine lange Lebensdauer besitzt, vor allem aber einen sicheren Abschluß des Gehäuseinnenraumes gewährleistet.

Bei Abdichtungen für schnellaufende Hochdruckkolbenpumpen, insbesondere für mit einem Exzenter ausgerüstete Radialkolbenpumpen, deren Druckräume durch Dichtungsringe abgeschlossen und deren Kolben mit einem Kreuzkopf verbunden sind, auf den ein rotierender Exzenter einwirkt, ist es von Vorteil, wenn man Abdichtungen vorsieht, die aus einem dünnwandigen Schlauchabschnitt bestehen. Dieser umgibt jeweils einen der Kolben mit radialem Spiel und schließt an seinem dem Kreuzkopf benachbarten Ende den zwischen Kolben und Abdichtung vorhandenen Ringraum und an seinem anderen Ende den zwischen Abdichtung und Pumpengehäuse vorhandenen Ringraum ab, die beide durch je eine eigene Bohrung mit der Atmosphäre verbunden sind. Auch auf diese Weise wird ein völliger Abschluß des mit Schmiermittel gefüllten Gehäuseinnenraumes gegenüber den Zylinderräumen der Pumpe erreicht und nicht zuletzt durch die zwischen Kolben und Abdichtung vorhandene Abflußbohrung verhindert, daß Förderflüssigkeit in den Getrieberaum eindringt. Darüber hinaus ist es aber auch Aufgabe dieser Bohrungen, durch den Kolbenhub verursachte Kompressionen innerhalb des Innenraumes der Abdichtung, aber auch auf der Umfangsseite der Abdichtung, auszuschließen und in diesen Räumen in beiden Hubdichtungen des Kolbens einen Druckausgleich sicherzustellen.

Zweckmäßigerweise ist der die Abdichtung bildende Schlauchabschnitt an beiden Enden mit einem radial vorstehenden Bund versehen, der kreuzkopfseitig nach innen in eine Nut des Kolbens oder eines Kreuzkopfteiles schließend eingreift und am entgegengesetzten Ende über den Schlauchumfang nach außen vorsteht, wo er zwischen der Führungsbüchse des Kolbens und einer den Schlauchabschnitt mit radialem Spiel umschließenden Büchse flüssigkeitsdicht verspannt ist. Für diesen Zweck besonders geeignet ist eine als Faltenbalg ausgebildete Abdichtung, weil sie nicht nur einen vollständigen Abschluß des Kolben- bzw. Zylinderraumes gegenüber dem Getrieberaum gewährleistet, sondern auch den bei schnellaufenden Radialkolbenpumpen auftretenden Kolbenbewegungen und häufigen Lastwechseln gewachsen ist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt und im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 die teilweise geschnittene Ansicht einer Radialkolbenpumpe mit federbelasteten Kolben;

Fig. 2 die erfindungsgemäße Abdichtung als Einzelheit;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 2;

Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 ist das Gehäuse der hier dargestellten Radialkolbenpumpe mit (1) bezeichnet. Mit Hilfe ihres Exzenters (2) setzt die Antriebswelle (3) die ihr vom nicht dargestellten Antriebsmotor aufgezwungene Drehbewegung in eine rechtwinklig zur Rotationsachse der Antriebswelle (3) gerichtete hin- und hergehende Bewegung um. Diese radiale Bewegung übertragen die auf dem Umfang des Exzenters (2) angeordneten beiden Wälzlager (4) auf eine Büchse (5), die auf die Kolben (6) einwirkt, welche die Antriebswelle (3) sternförmig umgeben. Jeder der Kolben (6) befindet sich in einer radialen Gehäusebohrung (7), die außen durch einen Deckel (8) abgeschlossen ist. Eine auf einem Zapfen (9) des Deckels (8) zentrierte Schraubenfeder (10), die auf dem größten Teil ihrer Länge innerhalb einer Sackbohrung (11) des Kolbens (6) liegt, drückt den Kolben (6) gegen die Umfangsfläche der Büchse (5), auf der der Kolben (6) sich mit seinem mit der Kolbenstirnfläche verschraubten Schuh (12) abstützt. Eine zwischen Deckel (8) und Führung (13) befindliche Dichtung (14) schließt den Druckraum der radialen Bohrungen (7) des Pumpengehäuses (1) ab.

Bei der Rotation der Antriebswelle (3) führt die Büchse (5) in der in der Fig. 1 dargestellten Ebene unter der Einwirkung des rotierenden Exzenters (2) eine Hubbewegung aus, deren Größe durch die doppelte Exzentrizität (e) bestimmt wird. Bei seinem nach unten gerichteten Hub saugt der Kolben (6) über den mit der Gehäusebohrung (7) des Pumpengehäuses (1) in Verbindung stehenden Kanal (15) Flüssigkeit an und drückt diese, wenn er unter der Einwirkung des Exzenters (2) seine Hubbewegung umgekehrt hat, über den mit (16) bezeichneten Kanal in eine nicht dargestellte Druckleitung. Nicht dargestellte Rückschlagventile steuern diesen Vorgang und schließen beim Saughub des Kolbens (6) den Kanal (16) und beim Druckhub den Kanal (15) der Radialkolbenpumpe ab.

In dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 umschließt eine rohrförmige Abdichtung (17) die Büchse (5). Sie erstreckt sich über die ganze Breite des Gehäuseraumes (18) und greift an ihren Enden mit je einer Wulst (19) in eine Ausnehmung des Pumpengehäuses (1) ein, in der sie mittels Sprengringen (20) fest verspannt ist. Sie trennt Exzenter (2) und Büchse (5) und die zugehörigen Wälzlager (21) von den sie umgebenden radial angeordneten Kolben (6) des Pumpengehäuses (1). Im Bereich eines jeden Kolbens (6) besitzt diese Abdichtung (17), die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Rollmembrane ausgebildet ist, eine Bohrung (22), die der Kolbenschuh (12) durchgreift, wobei er die Wulst (23) des Bohrungsumfanges fest in einer Eindrehung der Kolbenstirnfläche verspannt (Fig. 2 und 3). Infolgedessen besteht ein flüssigkeitsdichter Abschluß einerseits zwischen den Zylinderräumen (7), in denen sich die Kolben (6) bewegen und andererseits zwischen den Bauteilen (2, 21, 5), die mit der Antriebswelle (3) umlaufen und mit Schmieröl versorgt werden müssen. Leckflüssigkeit, der es gelingt die Dichtung (14) zu passieren und zwischen der Führungsbüchse (13) und dem Kolbenumfang hindurchzutreten, sammelt sich daher vor der Abdichtung (17) an und fließt im unteren Teil des Gehäuses (1) durch eine Abflußbohrung (24) nach außen ab. Jede Vermischung des Schmieröls mit der Leckflüssigkeit ist daher ausgeschlossen.

In dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 ist die den Exzenter (2) der Antriebswelle (3) umschließende Büchse (5) formschlüssig mit den einzelnen Kolben (6) der Radialkolbenpumpe verbunden und greift über je einen Kreuzkopf (25) an den einzelnen Kolben (6) an. Ein zur Antriebswelle (3) achsparalleler Bolzen (26), der eine Bohrung (27) des Bundes (28) der in diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellten Büchse (5) durchgreift und dessen Enden in Ansätzen (29) des zylindrischen Bauteils (30) liegen, übernimmt die Funktion des Kreuzkopfes (25). Kolben (6) und Bauteil (30) sind miteinander verschraubt und befinden sich beide in einer radialen Zylinderbohrung (31) des Pumpengehäuses (1). Der äußere Teil des Kolbens (6) ist von einer Dichtung (32) bzw. Büchse (33) umgeben. Letztere besitzt auf ihrer dem Druckraum abgewandten Stirnseite einen Bund (34), der mit mehreren radialen Bohrungen (35) ausgestattet ist. Daran an schließt sich die Abdichtung (36), die in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Faltenbalg besteht. Letzterer besitzt an beiden Enden je einen Bund (37), der im Bereich des Kreuzkopfes (25) zwischen dem Bauteil (30) und der unteren Kolbenstirnfläche verspannt ist und hier in den Dichtungsinnenraum hineinragt. Der am entgegengesetzten Dichtungsende befindliche Bund (37) steht dagegen nach außen über den Dichtungsumfang vor, liegt an dem Bund (34) der Büchse (33) an und ist hier zwischen Bund (34) und Büchse (39) verspannt. Er umschließt den Kolben (6) mit weitem radialem Spiel und verbindet den Innenraum der Abdichtung (36) mit den Radialbohrungen (35) des Bundes (34) und damit mit der Atmosphäre. Hubbewegungen des Kolbens (6) führen daher nicht zu einer Kompression innerhalb der Abdichtung (36) oder zur Bildung eines Vakuums beim Saughub. Dasselbe gilt für den zwischen der Abdichtung (36) und der Büchse (39) vorhandenen Ringraum, der über die Bohrung (38) mit der Atmosphäre verbunden ist.

Claims (7)

1. Abdichtung für schnellaufende Hochdruckkolbenpumpen, insbesondere für mit einem Exzenter ausgerüstete Radialkolbenpumpen, deren Druckräume durch Dichtungsringe abgeschlossen und deren Kolben mit je einer sie gegen den Umfang des Exzenters pressenden Feder ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (17) rohrförmig ausgebildet und innerhalb des den Exzenter (2) aufnehmenden Gehäuseraumes (18) der Hochdruckkolbenpumpe angeordnet ist, den Exzenter (2) auf seinem ganzen Umfang umschließt und sich über die ganze Breite des Gehäuseraumes (18) erstreckt sowie an beiden Enden je eine Wulst (19) aufweist, die in die Eindrehung eines nicht rotierenden Pumpenteiles eingreift und in dieser Eindrehung verspannt ist sowie im Bereich eines jeden Kolbens (6) mit einer Bohrung (22) versehen ist, durch die der mit dem Kolben (6) verbundene Kolbenschuh (12) hindurchgreift und den Bohrungsumfang der Abdichtung (17) verspannt.

2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Bohrungen (22) im Umfangsbereich eine in eine Eindrehung der Kolbenstirnfläche oder des Kolbenschuhs (12) eingreifende Wulst (23) aufweist.

3. Abdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von dem zwischen Pumpenraum (18) und Abdichtung (17) vorhandenen Ringraum wenigstens eine Abflußbohrung (24) ausgeht die mit der Atmosphäre verbunden ist.

4. Abdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer an und für sich bekannten Rollmembrane besteht.

5. Abdichtung für schnellaufende Hochdruckkolbenpumpen, insbesondere für mit einem Exzenter ausgerüstete Radialkolbenpumpen, deren Druckräume durch Dichtungsringe abgeschlossen und deren Kolben mit einem Kreuzkopf verbunden sind, auf den ein rotierender Exzenter einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (36) aus einem dünnwandigen Schlauchabschnitt besteht, der jeweils einen der Kolben (6) mit radialem Spiel umschließt und an seinem dem Kreuzkopf (25) benachbarten Ende den zwischen Kolben (6) und Abdichtung (36) vorhandenen Ringraum und an seinem anderen Ende den zwischen Abdichtung (36) und Pumpengehäuse (1) vorhandenen Ringraum abschließt, die beide durch je eine eigene Bohrung (35, 38) mit der Atmosphäre verbunden sind.

6. Abdichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie an beiden Enden mit einem radial verstehenden Bund (37) versehen ist, der kreuzkopfseitig nach innen in eine Nut des Kolbens (6) oder eines Kreuzkopfteiles schließend eingreift und der am entgegengesetzten Abdichtungsende über den Abdichtungsumfang nach außen vorsteht und hier zwischen der Büchse (33) des Kolbens (6) und einer die Abdichtung (36) mit radialem Spiel umschließenden Büchse (39) flüssigkeitsdicht verspannt ist.

7. Abdichtung nach den Ansprüchen 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Faltenbalg besteht.