DE3901058A1 - Hochdruckkolbenpumpe mit hoher saugleistung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckkolbenpumpe mit mindestens einem in einem Zylinder gleitbar gelagerten Kolben, der mit einer, mit Antriebsmitteln gekoppelten Kolbenstange verbunden ist, mit jeweils einem koaxial zur Zylinderachse angeordneten Druck- und Saugventil und einem Saugraum, dem das zu fördernde Medium durch eine Saugleitung zu­ führbar ist.

Bei Hochdruckspülpumpen werden inzwischen immer höhere Förderleistungen bei stark erhöhten Förderdrücken verlangt. Diese Pumpen sollen aus Vor­ lagebehältern gespeist werden und nach Möglichkeit ohne Vordruckpumpen arbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckkolbenpumpe der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie eine hohe Saugleistung besitzt und daß sowohl während des Saughubes als auch während des Druck­ hubes Förderflüssigkeit durch die Saugleitung dem Saugraum der Ein- oder Mehrkolbenpumpe zugeführt wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Saugven­ til im Kolben angeordnet ist, die den Antriebsmitteln zugewandte Öffnung des Zylinders in den Saugraum einmündet, die Kolbenstange sich durch den Saugraum erstreckt und ein Teil des Kolbens beim Saughub in den Saugraum eingefahren wird.

Bei der erfindungsgemäßen Ein- oder Mehrkolbenpumpe wird beim Saughub, also beim Zurücklaufen des Kolbens, durch einen verhältnismäßig kleinen schädlichen Raum im Arbeitsraum sehr schnell ein Vakuum erzeugt. Während aus dem Saugraum der Pumpe die volle Hubmenge über das geöffnete Saug­ ventil strömt, wird aufgrund der unterschiedlichen Querschnittsflächen des den Arbeitsraum begrenzenden Kolbens und der in den Saugraum ein­ tauchenden unteren Ringfläche des Kolbens, die sich aus der Differenz zwischen der Querschnittsfläche des Kolbens und der Querschnittsfläche der Kolbenstange ergibt, eine Teilmenge aus dem Saugraum genommen, während die übrige Teilmenge auf der Zuführungsseite durch die Sauglei­ tung nachgespeist wird.

Sofern die untere Ringfläche des Kolbens fünfzig Prozent der den Ar­ beitsraum begrenzenden Querschnittsfläche des Kolbens entspricht, wird beim Saughub des Kolbens bei seinem Einfahren in den Saugraum etwa die Hälfte der in den Arbeitsraum einströmenden Förderflüssigkeit aus dem Saugraum genommen, während die andere Hälfte durch die Saugleitung nach­ gespeist wird.

Beim Druckhub der Pumpe wird die volle Menge gefördert. Da beim Druck­ hub der Kolben den Saugraum verläßt und vollständig vom Zylinder aufge­ nommen wird, wird das vom Kolben wieder freigegebene Volumen des Saug­ raumes mit Förderflüssigkeit wieder ausgefüllt, die durch die Sauglei­ tung angesaugt wird. Es wird z.B. während des Druckhubes 50 Prozent der Hubmenge angesaugt und durch die Saugleitung in den Saugraum eingeführt.

Da die Förderflüssigkeit durch die Saugleitung sowohl beim Saughub als auch beim Druckhub der Pumpe in den Saugraum einströmt, ergibt sich in der Saugleitung eine Strömung mit einem geringen Ungleichförmigkeits­ grad. Diese Strömung wirkt sich auch günstig auf die Lebensdauer der in die Saugleitung eingesetzten Filter aus.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochdruckkolbenpumpe ist in der Zeichnung im Vertikalschnitt dargestellt.

Die Hochdruckkolbenpumpe, die als Ein- oder Mehrkolbenpumpe, z.B. als Dreikolbenpumpe, ausgebildet sein kann, weist ein Gehäuse 1 auf, in dem für jeden Kolben 2 ein Zylinder 3 vorgesehen ist, in dem der Kol­ ben 2 gleitbar gelagert ist. In der Zylinderwandung ist eine ringför­ mige, zum Kolben geöffnete Ausnehmung vorgesehen, in der eine Stopf­ buchse 4 vorgesehen ist, die den Kolben gegenüber der Zylinderwand flüssigkeitsdicht abdichtet. Der Kolben begrenzt mit dem Zylinder einen Arbeitsraum 5. Aus diesem Arbeitsraum wird die Förderflüssigkeit beim Druckhub des Kolbens über ein Druckventil 6 in eine Druckleitung 7 ge­ fördert, die in einem auf den Zylinder gesetzten Pumpenkopf 8 angeord­ net ist.

Das Druckventil 6 weist einen Druckventilkörper 9 auf, der durch eine Feder 10 belastet ist, durch die der Druckventilkörper beim Saughub des Kolbens auf einen Dichtungssitz 11 gedrückt wird, der im äußeren Teil des Zylinders 3 vorgesehen ist.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Saugventil 12 im mitt­ leren Bereich des Kolbens 2 angeordnet. Der Kolben ist mit einem Einsatz­ körper 13 ausgerüstet, der aus einer mit Durchflußöffnungen 14 versehe­ nen Platte 15 und aus einem mittigen, in den Innenraum 16 des Kolbens 2 sich erstreckenden Zapfen 17 besteht. Der Zapfen 17 ist von einer zylin­ drischen Schraubenfeder 18 umschlossen, die sich mit einem Ende am Saug­ ventilkörper 19 und mit dem anderen Ende an der Platte 15 abstützt.

Der Zapfen 17 weist eine in Längsrichtung sich erstreckende, durchgehende, mittige Bohrung 19 a auf.

Der Innenraum 16 des Kolbens ist im vorderen, vor dem Saugventil 12 liegenden Bereich mit einer sich nach außen wölbenden Innenkontur 20 versehen, die in einen Dichtungssitz 21 des Saugventilkörpers übergeht, der durch eine Buchse 22 gebildet wird, die in den Kolben eingesetzt ist.

Der Kolben 2 ist mit einer Kolbenstange 23 einstückig. Diese Kolben­ stange erstreckt sich durch einen Saugraum 24 und ist an ihrem freien Ende mit Antriebsmitteln gekoppelt, die in dem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt sind. Die Öffnung 25 des Zylinders 3, die den Antriebs­ mitteln zugewandt ist, mündet in den Saugraum 24 ein.

Im Übergangsbereich zwischen der Kolbenstange und dem Kolben sind Ka­ näle 26 vorgesehen, die den zwischen der Kolbenstange und dem Saugven­ til 12 liegenden Innenraum 27 des Kolbens mit dem Saugraum verbinden.

Beim Saughub des Kolbens, d.h. bei der Bewegung des Kolbens von der dargestellten Endstellung in die andere Endstellung, fährt der Kolben mit seinem unteren Ende in den Saugraum 24 ein. Die Ringfläche 28, die sich aus der Differenz der Querschnittsfläche des Kolbens und der Quer­ schnittsfläche der Kolbenstange 23 ergibt, bestimmt ein Volumen, das das untere Ende des Kolbens im Saugraum 24 einnimmt, wobei die Förder­ flüssigkeit aus diesem Volumen durch die Kanäle 26, den Innenraum 27, das geöffnete Ventil 12 in den Arbeitsraum 5 eingeführt wird. Die weitere Teilmenge, die benötigt wird, um den Arbeitsraum 5 zu füllen, wird an der Zuführseite der Pumpe über eine Saugleitung 29 angesaugt und in den Arbeitsraum 5 eingeführt.

Beim Druckhub wird der Kolben in die Endstellung zurückgefahren, die in der Zeichnung dargestellt ist. Das Volumen, das der in den Zylinder vollständig einfahrende Kolben im Saugraum 24 freigibt, wird über die Saugleitung 29 mit Förderflüssigkeit gefüllt, so daß in der Saugleitung sowohl beim Saughub als auch beim Druckhub eine Flüssigkeitsströmung in der gleichen Richtung stattfindet.

Je größer die Anzahl der Kolben der Pumpe ist, um so geringer ist der Ungleichförmigkeitsgrad der Saugströmung in der Saugleitung 29.

In der dargestellten Pumpe weisen der Saugventilkörper 19 und der Druck­ ventilkörper 9 gleiche Abmessungen auf.

Trotz einer hohen Förderleistung und einer großen Saugleistung zeich­ net sich die Hochdruckkolbenpumpe durch eine kleine Bauweise aus.

Bezugszeichen:

 1 Gehäuse
 2 Kolben
 3 Zylinder
 4 Stopfbuchse
 5 Arbeitsraum
 6 Druckventil
 7 Druckleitung
 8 Pumpenkopf
 9 Druckventilkörper
10 Feder
11 Dichtungssitz
12 Saugventil
13 Einsatzkörper
14 Durchflußöffnung
15 Platte
16 Innenraum
17 Zapfen
18 Schraubenfeder
19 Saugventilkörper,
19 a Bohrung
20 Innenkontur
21 Dichtungssitz
22 Buchse
23 Kolbenstange
24 Saugraum
25 Öffnung
26 Kanal
27 Innenraum
28 Ringfläche
29 Saugleitung

Claims (8)

1. Hochdruckkolbenpumpe mit mindestens einem in einem Zylinder gleit­ bar gelagerten Kolben, der mit einer, mit Antriebsmitteln gekoppelten Kolbenstange verbunden ist, mit jeweils einem koaxial zur Zylinderachse angeordneten Druck- und Saugventil und einem Saugraum, dem das zu för­ dernde Medium durch eine Saugleitung zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugventil (12) im Kolben (2) angeordnet ist, die den Antriebsmitteln zugewandte Öffnung (25) des Zylinders (3) in den Saugraum (24) einmündet, die Kolbenstange (23) sich durch den Saugraum (24) erstreckt und ein Teil des Kolbens beim Saughub in den Saugraum eingefahren wird.

2. Hochdruckkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugventil (12) im mittleren Bereich des Kolbens (2) vorgesehen ist.

3. Hochdruckkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) einen Einsatzkörper (13) aufweist, der aus einer mit Durchflußöffnungen (14) versehenen Platte (15) und einem mittigen, in den Innenraum (16) des Kolbens (2) sich erstreckenden Zapfen (17) be­ steht, der von einer zylindrischen Schraubenfeder (18) umschlossen ist, die sich mit einem Ende am Saugventilkörper (19) und mit dem anderen Ende an der Platte (15) abstützt.

4. Hochdruckkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (17) eine in Längsrichtung sich erstreckende, durchgehende, mittige Bohrung (19 a) aufweist.

5. Hochdruckkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (16) des Kolbens im vorderen vor dem Saugventil (12) liegenden Bereich von einer sich nach außen wölbenden Innenkontur (20) in den Dichtungssitz (21) des Saugventilkörpers übergeht, der durch eine in den Kolben eingesetzte Buchse (22) gebildet wird.

6. Hochdruckkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich zwischen der Kolbenstange (23) und dem Kolben Kanäle (26) vorgesehen sind, die den zwischen der Kolbenstange und dem Saugventil liegenden Innenraum (27) des Kolbens mit dem Saugraum verbinden.

7. Hochdruckkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Saugventilkörper (19) und der Druckventilkörper (9) gleiche Abmessungen aufweisen.

8. Hochdruckkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Kolbenstange (23) der halben Querschnittsfläche des Kolbens (2) entspricht.