DE4038613C3 - Mehrzylindrige Hochdruckplungerpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige, vorzugs­ weise dreizylindrige Hochdruckplungerpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sol­ che z. B. aus DE 34 04 520 A1 bekannten drei- oder mehrkolbigen Plungerpumpen sind konstruktiv aufwen­ dig und arbeiten bei Drücken im Bereich bis 1300 bar hinsichtlich des auftretenden Verschleißes der Zylinder und der Möglichkeit der Abdichtung gegen Austritt von Leckwasser zufriedenstellend. Bei höheren Drücken, insbesondere über 2000 bar, treten einerseits nach einer bestimmten Betriebsdauer Risse im Zylinder auf, und die Dichtung ist nicht mehr zufriedenstellend. Diese Nachteile treten insbesondere dadurch auf, daß infolge von elastischen Verformungen im Rhythmus der Plun­ gerhübe bei Überschreiten einer bestimmten Druck­ schwelle sich zwischen einzelnen Bauteilen, wie Pum­ penkopf und Zylinder, und an der Plungerdichtung durch die erhebliche Lastwechselwirkung der Plunger­ hübe Spielräume bilden, die sich jeweils wieder schlie­ ßen müssen und somit bei längerem Betrieb die genann­ ten Schäden hervorrufen.

Aus DE 34 06 850 C1, insbesondere deren Fig. 2, ist weiterhin eine Pumpe mit in Bezug auf den Pumpenzy­ linder senkrecht und einander gegenüberliegend ange­ ordnetem Saug- und Druckventil bekannt. Dort sind die die Ventile umgebenden Buchsen und an ihrem einen Ende die den Plunger umgebende Verteilerhülse von Ringspalten umgeben, die über eine Bohrung in der das Druckventil umgebende Buchse mit dem Druckraum hinter dem Druckventil in Verbindung stehen. Dadurch werden diese Bauteile durch einen hydrostatischen Au­ ßendruck vorgespannt. Diese Maßnahme läßt sich nicht auf die hier beschriebene Pumpe, bei der Zylinder und Ventile axial ausgerichtet sind, anwenden, da hier die Buchsen der Ventile ohne Ringspalt eingesetzt sind, was zu einer konstruktiven Vereinfachung führt. Auch diese Pumpe arbeitet nur bei Drücken bis zum Bereich von 1300 bar zufriedenstellend.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pumpe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie auch bei Drücken im Bereich von 4000 bar langfristig zufrieden­ stellend arbeitet ohne daß Schäden am Zylinder oder an der Dichtung auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufge­ führten Merkmale gelöst.

Hierbei wird davon ausgegangen, daß mehrfache Lastwechsel, die bei drei Zylindern während einer Kur­ belwellenumdrehung des Pleuelstangenantriebs dreimal auftreten, von den lastwechselgefährdeten Teilen da­ durch ferngehalten werden können, daß deren Umge­ bung mit einem Bereich etwa konstanten Drucks ver­ bunden wird. Das ist der Druckraum der miteinander in offener Verbindung stehenden Druckräume der einzel­ nen Zylinder. Dadurch, daß die Pleuelstangen der ein­ zelnen Plunger im Winkel von 120° an der Kurbelwelle des Pumpenantriebs angelenkt sind, überlappen die Druckanstiegs- und Druckabfallkurven der Plunger ein­ ander, so daß insgesamt im genannten Druckraum nur geringe Druckschwankungen bzw. Restpulsationen herrschen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Un­ teransprüchen zu entnehmen.

In der beigefügten Abbildung ist eine Ausführungs­ form einer Hochdruckplungerpumpe im Längsschnitt durch dem Pumpenkopf im Bereich eines Zylinders dar­ gestellt.

Im Pumpenkopf 1 ist abgedichtet durch nicht näher bezeichnete Dichtungen, z. B. einen O-Ring und einen Backring aneinanderliegend, ein als Druckhülse 2 ausge­ bildeter Zylinder gelagert. Ein Zwischenraum 4 zwi­ schen der hydrostatisch gepanzerten Druckhülse 2 und dem Pumpenkopf steht über eine hier nicht gezeichnete, gegebenenfalls durch den Pumpenkopf 1 geführte Lei­ tung mit einem Druckraum 3, der mit den Druckräumen der weiteren Zylinder über hier ebenfalls nicht gezeich­ nete Leitungen verbunden ist, in Verbindung, so daß in diesem Zwischenraum 4 unabhängig vom jeweiligen Druck im Zylinderinnenraum bei Bewegung des Plun­ gers 7 nahezu konstanter Druck herrscht, und somit die Druckhülse 2 von außen konstant hydrostatisch belastet ist.

Die Druckhülse 2 ist zwischen einem Verspannstück 5 und einem aus zwei miteinander verschrumpften Teil­ ringen 6a, 6b bestehenden Verspannstück fest einge­ spannt, wodurch eine Abdichtung gegen radialen Was­ seraustritt an beiden Enden der Druckhülse 2 erreicht wird. Die Abdichtung wird noch durch eine Abschrä­ gung der Stirnwände 2a der Druckhülse 2 verbessert, da dadurch eine metallisch verformbare Dichtung, die der Tendenz einer Spaltbildung immer wieder entgegen­ wirkt, geschaffen ist.

Das als Zentralventil ausgebildete Verspannstück 5 stellt über Leitungen 5a eine Verbindung zu einem Saugraum 9 her und hält andererseits ein in einer Aus­ nehmung 2b der Druckhülse 2 untergebrachtes Saug­ ventil 8 in seiner Lage. Das Saugventil 8 besteht aus einem nicht näher bezeichneten Ventilteller, einer Druckfeder und einem Ventilanschlagstück, das sich an einer abgeschrägten Wand der Druckhülse 2 abstützt. Das Verspannstück 5 weist weiterhin eine zentrische, zu einem Druckventil 16 führende Bohrung auf. Das Druckventil 16 besteht aus einem Federteller, einer Druckfeder und einem Anschlagteil 19, das in eine Füh­ rungshülse 15 eingeschoben ist. Die Führungshülse 15 liegt einendig als weiteres Verspannstück an dem Ver­ spannstück 5 an. Am anderen Ende wird sie durch in den Pumpenkopf 1 eingeschraubbare Zylinderschrauben 17 mittels eines Jochstücks 18 an das Verspannstück 5 an­ gedrückt. Ein den Saugraum 9, der über eine Bohrung 1a im Pumpenkopf 1 mit dem das Verspannstück 5 umge­ benden Raum verbunden ist, aufweisendes Bauteil ist ebenfalls mittels Zylinderschrauben 17 am Pumpenkopf 1 gehalten.

Eine Plungerdichtung 10 besteht aus einem in eine Ausnehmung 2c der Druckhülse 2 eingeschobenen, sich an deren Schrägwand abstützenden Anschlagstück, ei­ ner Druckfeder, einem Führungsring, drei Dichtungsla­ mellen und einem weiteren Dichtring mit Keilring. Die Plungerdichtung 10 wird durch ein um den Plunger 7 schwimmend angeordnetes, im Querschnitt rechtecki­ ges Ringstück 11 am Austritt aus dem Zwischenraum zwischen Plunger 7 und dem aus den miteinander ver­ schrumpften Teilringen 6a, 6b bestehenden Verspanns­ tück gehindert.

An dem Teilring 6b liegt außen ein weiteres Ver­ spannstück 14 am die beide gemeinsam durch Zylinder­ schrauben 17 an den Pumpenkopf 1 angepreßt werden. Das Ringstück 11 wird durch eine in das Verspannstück 14 einschraubbare Mutter fest an das aus den Teilringen 6a, 6b gebildete Verspannstück angepreßt.

Ein Zwischenraum 13 zwischen dem Ringstück 11 und einer Ausnehmung im Verspannstück 14 ist über eine Leitung 14a und eine nicht dargestellte weitere Leitung mit dem unter Vordruck stehenden Saugraum 9 verbun­ den. Dadurch wird eine Rückleitung etwaigen Leckwas­ sers in den Saugraum 9 und damit eine Abdichtung des Plungers 7 erreicht, zumal sich auch in der Ringmutter 12 noch weitere Dichtungsteile 20 befinden. Die Ring­ mutter 12 weist Querbohrungen 12a zur Ableitung von Leckwasser in den Zwischenraum 13 auf. Der Plunger 7 weist an seinem äußeren Ende ein Verbindungsteil zu einer Pleuelstange auf.

Claims (8)

1. Hochdruckplungerpumpe mit mehreren die Plunger (7) aufnehmenden Zylindern in einem Pumpenkopf und jedem Zylinder axial hintereinander zugeordnet ein einem Saugraum (9) nachgeschaltetes Saugventil (8) und ein einem Druckraum (3) vorgeschaltetes Druckventil (16),
wobei jeder Plunger (7) von einem als axial verspannte, im Pumpenkopf (1) gelagerte Druckhülse (2) ausgebildeten Zylinder umgeben ist,
wobei ein als Zentralventil ausgebildetes Verspannstück (5), das das Saugventil (8) in seiner Lage hält, durch eine Führungshülse (15), die das Druckventil (16) zentrisch zum Plunger (7) in sich aufnimmt, an die Druckhülse (2) andrückbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume aller Zylinder in offener Verbindung stehen und dieser gemeinsame Druckraum (3) über je eine Leitung mit jedem Zwischenraum (4) zwischen der Innenwand jedes Pumpenkopfes (1) und der Außenwand der an ihrem äußeren Ende gegenüber dem Pumpenkopf (1) abgedichteten Druckhülse (2) verbunden ist, wobei die jeweilige Druckhülse (2) mit dem als Zentralventil ausgebildeten Verbindungsstück (5) und der dieses verspannenden Führungshülse (15), die zusammen koaxial im Pumpenkopf (1) aufgenommen sind, über an beiden Stirnseiten des Pumpenkopfes (1) verspannte Verspannstücke (6a, 6b; Jochstück 18) axial verspannt ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verbindungsleitung im Pumpenkopfgehäuse zwischen dem Druckraum (3) und jedem Zwischen­ raum (4).

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stirnwände (2a) der zwischen den axialen Verspannstücken (5; 6a, 6b) angeordneten Druckhülse (2) nach außen um einen Winkel im Bereich von 5° abgeschrägt sind.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckhülse (2) einendig eine Aus­ nehmung (2b) zur Aufnahme des Saugventils (8) zentrisch zur Plungerachse aufweist und durch das als Zentralventil ausgebildete, am Saugventil (8) an­ liegende Verspannstück (5) seiner Lage gehalten und über Leitungen (5a, 1a) mit einem Saugraum (9) verbunden ist.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckhülse (2) an dem dem Saugventil (8) gegenüberliegenden Ende eine Ausnehmung (2c) zur Aufnahme eines Teils einer Plungerdichtung (10) aufweist, deren weitere Teile in einem im Zwischenraum zwischen dem Plunger (7) und der Innenwand des als Ringstück ausgebildeten Verspannstücks (6a, 6b) liegen.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Verspannstück aus aneinanderge­ schrumpften Teilringen (6a, 6b) besteht.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Plunger (7) eine durch ein um diesem herum schwimmend gelager­ tes Ringstück (11) in ihrer Lage gehaltene Plunger­ dichtung (10) aufweist, wobei das Ringstück (11) durch eine Ringmutter (12) in einem am Verspanns­ tück (6a, 6b) anliegenden zylindrischen, zusätzli­ chen Verspannstück (14) axial verspannt ist.

8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Zwischenraum (13) zwischen der Au­ ßenwand des Ringstücks (11) und einer Ausneh­ mung im zusätzlichen Verspannstück (14) über Lei­ tungen (14a) mit dem Saugraum (9) in Verbindung steht.