DE4034442A1 - Steuerung fuer hochdruck aggregat - Google Patents

Description

Bei Hochdruck-Aggregaten komprimieren die Fluide so erheblich, daß Druckspeicher eingesetzt werden müssen, um die Förder- Ungleich­ förmigkeit zu nivellieren. Diese Speicher sind teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hochdruck Aggre­ gat zu schaffen, das einen kontinuiertlichen Hochdruckstrom ohne nennenswer­ te Fluktuationen erzeugt und dadurch die Druckspeicher abschaffen kann.

Diese Aufgabe wird in der Technik nach dem Gattungsbegriff des Patent­ anspruchs 1 durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst, wäh­ rend die Unteransprüche 2 bis 7 weitere Einzelheiten der Erfindung defi­ nieren.

Die Fig. 1 bis 3 sind Längsschnitte durch Teile der Erfindung.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein Hochdruck Aggregat für Drücke von mehreren tausend Bar im Längsschnitt gezeigt. Zwischen den Endplatten 2 und 3 ist die Mittelplatte 1 mittels der Schrauben 4 fest engeklemmt. Vor der Mittelplatte befindet sich der Wasserzufluß 7, der in der Halterung 6 in zwei Zuströme aufgeteilt und von dort mittels Leitungen 11 und 12 durch die Mittelplatte zu den Hochdruck Zylindern 15 und 16 geleitet wird. Der Abfluß des Druckfluids aus den Hochdruckzylindern erfolgt in separierten Leitungen 13 und 14 wieder durch die Mittelplatte zum Abfluß 10, wobei die beiden Fluidströme in der Halterung 9 vereint werden. Zwischen der Mittelplatte und den Halterungen 6, 9 befinden sich die Ventil­ sätze, von denen der Satz 5 die Einlaßventile und der Satz 8 die Auslaßventile enthalten. In den Hochdruckzylindern reziprokieren die Hochdruck Kolben 17 und 18, die von den Mitteldruck Kolben 19 und 20, die in den Mitteldruckzylindern 25 und 26 reziprokieren, angetrieben werden. Beider­ ends der Mitteldruckkolben bilden sich in den Mitteldruck Zylindern die Mitteldruck Kammern 21 und 22, sowie die Rückzugkammern 23 und 24. Den Mitteldruck Zylindern sind die ersten Steuerungen 39 und 40 individuell zugeordnet. Sie haben dies Einlässe 41 und die Auslässe 42. Von ihnen aus führen die Leitungen 37 zu den Mitteldruck Kammern 21 und 22, sowie die Leitungen 38 zu den Rückzugkammern 23 und 24. Von den Einlässen wird das Mitteldruckfluid abwechselnd durch die beschriebenen Leitungen in die Mitteldruck und Rückzug Kammern geleitet, wodurch der Mitteldruck Kolben und der mit ihm verbundene Hochdruck Kolben zum Druckhub und zum Rückhub angetrieben wird. Das gilt für jeden der Kolbensätze. Erfin­ dungsgemäß sind die Mitteldruck Kolben mit nach rückwärts erstreckten Kolbenstangen 29, 30 versehen, an denen Hubweg-Signalgeber 41 und 32 ange­ ordnet sind. Ferner sind erfindungsgemäß Signaltaster 33 und 34 angeord­ net, die Taster 35, 36 haben, die eine Verbindung zwischen dem betreffendem Fluideinlaß 45 und dem Fluidauslaß 46 der Signaltaster 33, 34 herstellen, bzw. sie unterbrechen.

Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch eine der ersten Steuerungen. In diesem Falle durch die erste Steue­ rung 40. Die Steuerung 39 ist symmetrisch zur Steuerung 40 im Aggregat der Fig. 1 angeordnet. Man sieht in Fig. 2 die bereits genannten Zuleitun­ gen 41, die Ableitungen 42 und die Leitungen 37 und 38 der Fig. 1. Im Gehäuse 40 befindet sich axial beweglich der Umsteuerschieber 50 mit seinen Steuerflanschen 51 und 52, die abwechselnd die Verbindung 41-37, 41-38 und 38-42 oder 38-42 herstellen.

Erfindungsgemäß ist der Steuerschieber mit einem rückwärtigem Fortsatz 65 versehen, der im Vergleich zum Schieberteil 50 einen geringe­ ren Durchmesser hat. Dadurch bildet sich die erste Steuerkammer 86 an den beiden unterschiedlichen Durchmessern. Von der Zuleitung 41 führt eine Verbindungsleitung 60 zum gespanntem Ventil 61 und von dessen Rück­ seite aus führt die Leitung 62 zur Steuerkammer 86. Das Ventil 61 mag durch die Feder 61 auf den Arbeits-Maximaldruck gespannt sein. Die Leitung 62 ist durch Leitung 64 zum Steuerteil 65 geführt. Das Steuerteil 65 hat eine Steuernut 66, die bei der Reziprokation des Steuerkörpers entweder zur Leitung 64 verbunden oder von ihr abgesperrt ist. Rückwärts des rückwärtigen Endes des Steuerschieberteils 65 ist die Kammer 67 gebildet, die durch Leitung 68 zu einem Niederdruckraum oder zur Atmosphäre verbun­ den ist. Der Steuerkörper 50 kann außerdem erfindungsgemäß mit Arretier- Nuten 54, 55 am Arretierteil 53 des Steuerschiebers versehen sein und eine Arretierung 56 mit Spannungsanordnung 58 kann im Gehäuse 40 ange­ ordnet sein, um entweder in die Nut 54 oder in die Nut 55 einzurasten und so den Steuerschieber 50 in seiner betreffenden Steuerhub Endlage arretieren. Die Spannvorrichtung mag eine Feder 58 sein, der Arrester eine Kugel, die in einer Lagerung 57 gehalten sein kann, die gleichzeitig die Feder führt und sichere leichte Bewegung im Gehäuse 40 sichert. Die Feder kann am Verschluß 59 gegen gelagert sein.

Vor dem Steuerschieber 50 ist erfindungsgemäß der Schubkolben 72 angeordnet, der mit seiner Kolbenstange 70 das vordere Ende des Schie­ bers 50 berühren kann. Normalerweise ist der Schubkolben durch die Spannungsvorrichtung (Feder) 71 in seine äußere Endlage gedrückt. Wenn aber durch den Anschluß 74 Schubfluid in die Kammer 73 geleitet wird, und zu der Zeit kein Druck in der Differential-Kammer 86 herrscht, wird der Schubkolben mittels der genannten Kolbenstange gegen den Schieber 50 gedrückt und schiebt den Schieber 50 in seine linke Endlage, bis er durch Treffen der Arresterteile 65-56 in seiner linken Endlage arretiert ist. Steigt der Druck in der Zuleitung über den maximalen Arbeitsdruck hinaus zum Steuerungs-Überdruck an, dann öffnet das Ventil 61 gegen die Spannungsvorrichtung 63 und leitet Überdruckfluid in die Kammer 86. Infolge der Durchmesserdifferenz der Steuerkörperteile 50 und 65 wird der Steuerschieber dann aus der Arretierung gerissen und in seine rechte Endlage gepreßt, wo der Arrester 56 dann in der Arresternut 55 arretiert und den Schieber in der rechten Endlage festhält.

Kurz vor der rechten Arretierung läuft die Steuernut 66 vor die Leitung 64 und gibt den Abfluß aus der Kammer 86 frei, so daß der Druck in der Kammer 86 absinkt und zum gegebenem späterem Zeitpunkt der Schub­ kolben 72 den Steuerschieber wieder in seine linke Endlage drücken und dort arretieren lassen kann.

Da das Aggregat der Fig. 1 bei hohem Druck arbeiten soll, entsteht hohe Kompression des Fluids. Bei Betrieb mit nur Wasser zum Beispiel um 13% bei 4000 Bar, bei Betrieb mit Wasser und Öl annähernd 30% oder mehr, wenn Toträume vorhanden sind. Für diese Prozente werden Hubwege benötigt, um das betreffende Fluid auf den End-Druck zu kompri­ mieren. Denn das Aggregat kann erst liefern, wenn das Fluid auf den Enddruck komprimiert ist.

Erfindungsgemäß wird ein kontinuierlicher Förderstrom hohen Dru­ ckes dadurch erreicht, daß der später arbeitende Kolben um den genann­ ten Kompressionshub Prozentsatz vor Ende des Druckhubs des erst arbei­ tenden Kolbens zum Druckhub eingeschaltet. Dafür werden die Signalgeber 31, 32 um den betreffenden Prozentsatz an der betreffenden Kolbenstange vorgestellt. Das kann von Hand oder automatisch mit Benutzung der Anord­ nung 82 geschehen. Siehe Fig. 3.

Erfindungsgemäß wird von dem Abfluß 44 des linken Signaltasters 33 eine Fluidleitung 88 zum Schubkolben Einlaß 74 des rechten Steuerblocks 40 gesetzt und eine weitere Fluidleitung 87 führt vom Auslaß 46 des rech­ ten Signaltasters 34 zum Schubkolbeneinlaß 74 des linken Steuerblocks 39. Die Einlässe 43 und 45 werden zu einem Fluidlieferanten verbunden. Der Druck dabei kann meistens gering sein, jedenfalls Mitteldruck nicht überschreiten.

Der Signalgeber 31 schaltet so die Linksbewegung des Steuerschiebers 50 im rechtem Steuerblock 40 ein, während der Signalgeber 32 die spiegel­ bildliche Bewegung des Steuerschiebers 50 des linken Steuerblocks 39 einlei­ tet. Diese eben beschriebenen Bewegungen schalten die Zuflüsse 41 zu den Leitungen 37, also zum Druckhubzylinder 21 oder 22 und leiten so den Druckhub des betreffenden Kolbensatzes ein. Erreicht der betreffende Kolben die Druckhubendlage, indem er an den Zylinderboden anstößt, dann steigt der Druck im betreffendem Druckzylinder 21 oder 22 über dessen maximalen Arbeitsdruck zum Überdruck an. Dieser herrscht dann auch im betreffendem Einfluß 41, pflanzt sich durch die betreffende Leitung 60 zum Ventil 61 und öffnet dieses gegen die auf den maximalen Arbeits­ druck eingestellte Spannung oder Federung 61. Durch diese Öffnung des Ventils 61 erreicht der Weberdruck die Kammer 86 und zwingt den Schieber 50 in seine entgegengesetzte Endlage, so daß die Verbindung 41-38 zu 23 oder 24 entsteht und so der Betreffende Kolbensatz seinen Rückhub beginnt und durchführt. Erreicht der andere Kolben den beschriebenen Hub­ wegprozentsatz vor dem Druckhubende, dann leitet der betreffende Signalge­ ber 31 oder 32 über den Signalabnehmer 33 oder 34 den Beginn des Druck­ hubes des betreffenden Kolbensatzes ein, indem der betreffende Schubkolben 72 den betreffenden Schieber 50 wieder in seine andere Endlage schiebt.

Da die Erfindung noch näher in den jetzigen und späteren Patentan­ sprüchen beschrieben ist, sollen die Patentansprüche mit als Teil der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung gelten.

Claims (7)

1. Hochdruck-Aggregat, insbesondere Hochdruckpumpe für sehr hohe Drucke, in dem Mitteldruck Kolben Hochdruck Kolben zum Druckhub antrei­ ben, die nacheinander Druckfluid in eine Lieferleitung pressen, nach P 40 06 470.0, dadurch gekennzeichnet, daß den Kolben 19, 20, gegf. an Kolbenstangen 29, 30, Signalgeber 31, 32 zugeordnet sind, die vor Ende des Druckhubs des zuerst arbeitenden Kolbens den Druckhub des anschließende arbeitenden Kolbens über Signal­ abnehmer 33, 34 auf einen Steuerschieber (50) wirken und dessen Umsteu­ erung von Fluidleitung zur Rückzugkammer auf Druckfluidleitung zur Druckhub­ kammer 21 oder 22 einschalten.

2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umsteuerschieber 50 ein Schubkolben 72 zugeordnet ist.

3. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schieber 50 eine Differentialschubkammer 86 zugeordnet ist, die von der Zuleitung über ein den maximalen Arbeitsdruck überschreitendes Überdruckventil 61, den Schieber 50 in die andere Endlage schiebend, gespeist wird.

4. Aggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialschubkammer einem dickerem Teil 50 und einem dünnerem Teil 65 des Umsteuerschiebers zugeordnet ist.

5. Aggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entlastungsvorrichtung 64, 66 der Kammer 86 zugeordnet ist.

6. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalabnehmer Auslaß 46 des Signalnehmers 34 durch eine Fluidleitung 87 zum Schubkolben Einlaß 74 des jenseitigen Umsteuer­ blocks 39 verbunden ist und eine Fluidleitung 88 den Auslaß 44 des Signalnehmers 33 mit dem Schubkolben Einlaß 74 des anderen Umsteuerblocks 40 verbindet.

7. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Figuren gezeigte oder in der Beschreibung beschriebene Mittel angeordnet sind, oder Mittel angeordnet sind, die der Erfü­ llung der Aufgabe der Erfindung dienen.