EP0400693A2

EP0400693A2 - High pressure pump

Info

Publication number: EP0400693A2
Application number: EP90114874A
Authority: EP
Inventors: Karl Eickmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-04-07
Filing date: 1987-04-07
Publication date: 1990-12-05
Also published as: EP0285685A1; EP0400693A3

Abstract

A high-pressure pump is disclosed for pressures of up to 4,000 bar in which the pressure generated in a hydraulic fluid by a drive device and at least one piston can be transmitted via separating diaphragms to a pressure fluid, two separating diaphragms being assigned to each piston. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Höchstdruckpumpe, insbesondere für Drucke bis zu 4000 Bar gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an ultra-high pressure pump, in particular for pressures up to 4000 bar according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Höchstdruckpumpe ist bereits aus der DE-OS 35 45 631 bekannt. Bei dieser Pumpe wird eine Membran benutzt, um einen über einen Kolben auf ein Hydraulikfluid aufgebrachten Druck auf ein Druckfluid zu übertragen, das über Einlaß- und Auslaßmittel in die bzw. aus der Pumpe gefordert wird. Abhängig von der Druckaufbaurichtung wird die Membran entweder zum Kolben hin oder in Richtung zu den Einlaß-/Auslaßmitteln verformt. Im Gegensatz zu üblichen Membranpumpen wirkt die Membran bei einer gattungsgemäßen Höchstdruckpumpe nicht als Pumporgan, sondern sie dient lediglich zur flüssigkeitsdichten Trennung des Hydraulikfluids vom Druckfluid, und ist somit beidseitig mit annähernd gleichem Druck belastet.Such a high pressure pump is already known from DE-OS 35 45 631. In this pump, a diaphragm is used to transmit a pressure applied to a hydraulic fluid via a piston to a pressure fluid which is fed into and out of the pump via inlet and outlet means. Depending on the direction of pressure build-up, the membrane is deformed either towards the piston or towards the inlet / outlet means. In contrast to conventional diaphragm pumps, the diaphragm does not act as a pumping element in a generic high-pressure pump, but rather serves only for the liquid-tight separation of the hydraulic fluid from the pressure fluid, and is therefore loaded on both sides with approximately the same pressure.

Beim Betrieb einer derartigen Höchstdruckpumpe hat es sich gezeigt, daß die maximal erreichbaren Fördermengen für viele Anwendungsfälle - z.B. Betonschneiden - nicht ausreichend sind. Man hat versucht, die Fördermenge durch Vergrößerung des Membranhubs zu erhöhen. Die sich dabei ergebenden Durchbiegungen der Membranen führten allerdings im Membranquerschnitt zu hohen inneren Spannungen, die deren Standzeit wesentlich reduzierten. Die maximalen Spannungen treten dabei bevorzugt im Mittelabschnitt der Membranfläche auf.When operating such a high pressure pump, it has been shown that the maximum achievable delivery rates for many applications - e.g. Cutting concrete - are not sufficient. Attempts have been made to increase the delivery rate by increasing the membrane stroke. The resulting deflection of the membranes, however, led to high internal stresses in the membrane cross section, which significantly reduced their service life. The maximum stresses preferably occur in the central section of the membrane surface.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Höchstdruckpumpe derart weiterzubilden, daß auch bei hohen Fördermengen eine hinreichende Standzeit der Höchstdruckpumpe gewährleistet ist.The invention has for its object to develop the generic high pressure pump such that also high delivery rates, a sufficient service life of the high-pressure pump is guaranteed.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features in the characterizing part of patent claim 1.

Durch die Maßnahme, jedem Kolben zwei Membranen zuzuordnen, können diese mit einem verhältnismäßig geringen Hub betrieben werden, so daß die entstehenden Spannungen und damit die Dauerbruchgefahr der Membranen auf ein Minimum reduzierbar ist.As a result of the measure of assigning two membranes to each piston, these can be operated with a relatively small stroke, so that the stresses that arise and thus the risk of the diaphragms breaking can be reduced to a minimum.

Durch die vorteilhafte Weiterbildung gemäß Patentanspruch 2 ist eine besonders kompakt aufgebaute Höchstdruckpumpe herstellbar. Bei einer derartigen Ausführungsform wird die Wandung zwischen der Außenkammer und dem Zylinder beidseitig durch den Außenkammerdruck und den Zylinderdruck abgestützt, so daß sich die Wandstärke minimieren läßt.Due to the advantageous development according to claim 2, a particularly compact high pressure pump can be produced. In such an embodiment, the wall between the outer chamber and the cylinder is supported on both sides by the outer chamber pressure and the cylinder pressure, so that the wall thickness can be minimized.

Die Dauerfestigkeit der Membran kann wesentlich erhöht werden, wenn gemäß einer Merkmalskombination der Patentansprüche 3 bis 7 die maximalen Auslenkungen der Membranen durch Anlageflächen begrenzt sind. Die Erhöhung der Dauerfestigkeit hat ihre Ursache darin, daß bei der Verwendung von Anlageflächen die maximale Durchbiegung der Membran bei gleichem Hub gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik verringert ist. Darüberhinaus ist durch die Ausbildung der Anlageflächen eine Schadraumminimierung möglich, die insbesondere bei hohen Fluiddrucken zum Tragen kommt.The fatigue strength of the membrane can be significantly increased if, according to a combination of features of claims 3 to 7, the maximum deflections of the membranes are limited by contact surfaces. The increase in the fatigue strength is due to the fact that the maximum deflection of the membrane is reduced with the same stroke compared to the generic state of the art when using contact surfaces. In addition, the formation of the contact surfaces makes it possible to minimize the damage space, which is particularly important at high fluid pressures.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die durch die Membran abgetrennte Innenkammer und Außenkammer jeweils über Ausnehmungen mit den Einlaß-/Auslaßmittel bzw. dem Zylinder verbunden sind, so daß die Volumina der Strömungswege gering sind.It is particularly advantageous if the inner chamber and outer chamber separated by the membrane are each connected via recesses to the inlet / outlet means or the cylinder, so that the volumes of the flow paths are small.

Eine weitere Verbesserung des Pumpenwirkungsgrades ist erzielbar, wenn gemäß den Patentansprüchen 10 bis 15 die Ausnehmungen in Form eines Ringspalts ausgebildet sind, dessen Mittenabschnitt vorteilhafterweise durch einen bewegbaren Kontrollkörper gebildet ist.A further improvement in the pump efficiency can be achieved if, according to patent claims 10 to 15, the recesses are in the form of an annular gap, the central section of which is advantageously formed by a movable control body.

Durch die vorteilhafte Weiterbildung gemäß Patentanspruch 16 wird sowohl aus der Außenkammer als auch aus der Innenkammer austretende Leckageflüssigkeit aufgefangen und einer Vermischung des Hydraulikfluids mit dem Druckfluid vorgebeugt.Due to the advantageous further development according to claim 16, leakage fluid emerging from the outer chamber as well as from the inner chamber is collected and mixing of the hydraulic fluid with the pressurized fluid is prevented.

Eine besonders kompakte Pumpenanordnung mit hoher Förderleistung erhält man, wenn gemäß den Patentansprüchen 17 bis 19 mehrere erfindungsgemäße Höchstdruckpumpen, die einer Antriebseinrichtung zugeordnet sind, durch gemeinsame Befestigungselemente zusammengefaßt sind.A particularly compact pump arrangement with a high delivery capacity is obtained if, according to patent claims 17 to 19, a plurality of high-pressure pumps according to the invention, which are assigned to a drive device, are combined by common fastening elements.

Durch die Verwendung eines Differentialkolbens lassen sich auf einfache Weise höchste Drucke realisieren.The highest pressures can be easily achieved by using a differential piston.

Nachstehend werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 Schnittdarstellungen zur Erläuterung des Wirkprinzips der erfindungsgemäßen Höchstdruckpumpe;
Fig. 4 eine Membrananordnung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Höchstdruckpumpensatzes;
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer Innenkammer der Höchstdruckpumpe aus Fig. 5;
Fig. 7 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Membranenkammer;
Fig. 8 und 9 Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Membranenkammer; und
Fig. 10 eine Prinzipskizze zur Auslegung von Anlageflächen der Innen/Außenkammer.

Some preferred exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with the aid of schematic figures. Show it:

1 to 3 are sectional views for explaining the principle of operation of the high-pressure pump according to the invention;
4 shows a membrane arrangement according to the prior art;
5 shows a cross section through an exemplary embodiment of a high-pressure pump set;
FIG. 6 shows a further embodiment of an inner chamber of the high-pressure pump from FIG. 5;
7 shows a sectional illustration of an exemplary embodiment of a membrane chamber;
8 and 9 are sectional views of a further exemplary embodiment of a membrane chamber; and
Fig. 10 is a schematic diagram for the design of contact surfaces of the inner / outer chamber.

Zunächst sei anhand der Fig. 1 bis 4 das der erfindungsgemäßen Höchstdruckpumpe zugrundeliegende Wirkprinzip erläutert.1 to 4, the operating principle on which the high-pressure pump according to the invention is based will be explained.

Eine Arbeitskammer 17 befindet sich in einem Gehäuse 1 und hat ein Einlaß- und ein Auslaßventil 38 und 39, wobei entsprechende Verbindungskanäle 1509 angeordnet sein können. Wichtig ist bei der einfachsten Ausführungsform gemäß Fig. 1, daß die Achse der Arbeitskammer senkrecht steht. Denn unten in der Kammer 17 soll das zu pumpende nicht schmierende oder rostverursachende Medium, z.B. Wasser, gepumpt werden. Oberhalb des Kammernteiles 17 befindet sich der Kammernteil 16, der erfindungsgemäß mit einem schmierfähigen Fluid gefüllt ist, das im Vergleich zum Fluid im Kammernteil 17 eine geringere Dichte bzw. ein geringeres spezifisches Gewicht hat. Diese Flüssigkeit des geringeren spezifischen Gewichts wird die erste Flüssigkeit oder das Hydraulikfluid genannt und die Flüssigkeit in dem Kammernteil 17 mit dem höheren spezifischen Gewicht wird die zweite Flüssigkeit oder das Druckfluid genannt. Die erste ist die schmierende, die zweite die nicht schmierende Flüssigkeit. Infolge des Unterschieds der spezifischen Gewichte der Flüssigkeiten schwimmt die erste immer oben im Kammernteil 16 auf der zweiten darunter im Kammernteil 17. Die beiden unterschiedlichen Flüssigkeiten trennen sich also immer automatisch voneinander durch ihr unterschiedliches spezifisches Gewicht.A working chamber 17 is located in a housing 1 and has an inlet and an outlet valve 38 and 39, wherein corresponding connection channels 1509 can be arranged. It is important in the simplest embodiment according to FIG. 1 that the axis of the working chamber is perpendicular. Because at the bottom of the chamber 17, the non-lubricating or rust-causing medium to be pumped, for example water, is to be pumped. Above the chamber part 17 is the chamber part 16 which, according to the invention, is filled with a lubricatable fluid which, compared to the fluid in the chamber part 17, has a lower density or a lower specific weight. This liquid of the lower specific weight is called the first liquid or the hydraulic fluid and the liquid in the chamber part 17 with the higher specific weight is called the second liquid or the pressure fluid. The first is the lubricating liquid, the second the non-lubricating liquid. As a result of the difference in the specific weights of the liquids, the first always floats at the top in the chamber part 16 and the second below it in the chamber part 17. The two different liquids therefore always automatically separate from one another by their different specific weights.

Daher kann der Betrieb des Motors oder der Pumpe in den Bereich der schmierenden, oberen, ersten Flüssigkeit im Kammernteil 16 verlagert werden. Teile 16 und 17 sind Teile einer einzigen, gemeinsamen Kammer in dieser Figur. Oberhalb des Kammernteils 16 kann daher der Pumpkolben 52 angeordnet und reziprokiert werden. Seine Reziprokations-Bewegung mag man von Hand oder motorisch betreiben. Motorisch z.B. durch die Anordnung der Umlaufwelle 12 mit einem Exzenterhubteil 13, dessen Außenfläche dann über einen im Kolben schwenkbar gelagerten Kolbenschuh 14 den Kolben treiben kann. Man drückt nun das Wasser oder ein anderes Fluid unter leichtem Vordruck durch das Einlaßventil 38 in die Kammer 17, wodurch der Kolben 15 in seine Ausgangslage zurückgedrückt wird. Stattdessen könnte man den Kolben 15 auch durch eine Gleitführung oder durch ein Federmittel in seine Ursprungslage zurückziehen.Therefore, the operation of the motor or the pump can be shifted to the area of the lubricating, upper, first liquid in the chamber part 16. Parts 16 and 17 are parts of a single, common chamber in this figure. Pump piston 52 can therefore be arranged and reciprocated above chamber part 16. One may operate his reciprocation movement by hand or by motor. Motorized e.g. by the arrangement of the revolving shaft 12 with an eccentric lifting part 13, the outer surface of which can then drive the piston via a piston shoe 14 pivotably mounted in the piston. The water or another fluid is now pressed under a slight upstream pressure through the inlet valve 38 into the chamber 17, as a result of which the piston 15 is pressed back into its starting position. Instead, the piston 15 could also be pulled back into its original position by a sliding guide or by a spring means.

In der Fig. 2 ist das gleiche System gezeigt, doch wird durch die mehreren Hubexzenter 13,23 und 24 angedeutet, daß mehrere Arbeitsaggregate hintereinander liegen und durch eine Welle 12 mit ihren Hubteilen 13,23 und 24 zeitlich nacheinander betrieben werden, d.h. eine gemeinsame Antriebseinrichtung haben. Durch den Anschluß 27 kann auch der Hubexzenterraum 25 mit Vordruckfluid gefüllt werden, das dann zeitweilig, wenn die Steuernut 26 beim Umlauf der Welle 12 die Bohrung oder den Kanal 28 im Kolbenschuh trifft, durch Nut 26, Kanal 28 und den den Kolben 15 durchdringenden Kanal 30 in die Mittelleistung 31 geleitet werden kann, um diese mit der richtigen Fluidmenge zu füllen.In Fig. 2 the same system is shown, but it is indicated by the several stroke eccentrics 13, 23 and 24 that several work units lie one behind the other and are operated in time by a shaft 12 with their stroke parts 13, 23 and 24, i.e. have a common drive device. Through the connection 27, the stroke eccentric chamber 25 can be filled with pre-pressure fluid, which then temporarily, when the control groove 26 hits the bore or the channel 28 in the piston shoe when the shaft 12 rotates, through the groove 26, channel 28 and the channel penetrating the piston 15 30 can be directed into the medium power 31 in order to fill it with the correct amount of fluid.

Der Mittelkanal 30 führt von dem Zylinder, in dem der Kolben 15 läuft, und zwar von dessen Zylinderboden aus, zu der ebenfalls im Gehäuse 1 angeordneten Arbeitskammer 32. In ihrem Oberteil ist der Folgekolben 33 dichtend reziprokierbar gelagert. Der Kolben 15 ist der Erstkolben, während der Kolben 33 der Zweitkolben ist. Zwischen den beiden Kolben befindet sich die den Mittelkanal 31 füllende Fluidsäule 31, die die Bewegung des einen der Kolben auf den anderen Kolben überträgt. Im Beispiel der Fig. 3 ist, wenn das Aggregat als Pumpe verwendet wird, der Erstkolben 15 der Geberkolben und der Zweitkolben 33 der Folgekolben. Die Kolben können unterschiedliche Durchmesser zwecks Erzielung einer Kraftübersetzung haben. Der Erstkolben kleineren Durchmessers, aber längeren Hubs bewirkt so eine größere Kraft kürzeren Hubs des Folgekolbens oder Zweitkolbens 33. Unterhalb des Folgekolbens 33 ist die Fluid- oder Außenkammer 35 ausgebildet, in die der Folgekolben 33 ggf. eintauchen kann und die den ersten Kammernteil bildet, der mit dem ersten Fluid gefüllt ist, also mit dem schmierenden Fluid gefüllt ist, damit der Kolben 33 und dessen Einpassung in der Laufbuchse 45 nicht durch nichtschmierendes oder rostverursachendes Fluid beschädigt werden kann. Unterhalb der Außenkammer 35 befindet sich der Kammernteil oder die Innenkammer 37, die das nicht schmierende zu pumpende zweite Fluid enthält. Die Innenkammer 37 ist entsprechend wieder mit Einlaßventil 38 und Auslaßventil 39 - ggf. federbelastet - versehen. Diese Ventile sind in dieser Figur zu Sammelleitungen 41 und 42 für den Einlaß und Auslaß aller Arbeitsaggregate verbunden. Als Besonderheit ist ein Trennmittel 36 zwischen den Kammern 35 und 37 angeordnet, um Vermischen durch Planschen der ersten und der zwieten Flüssigkeit zu vermeiden. Das Trennmittel 36, das eine Scheibe sein mag, kann mit Dichtringnutmitteln 43 zur Aufnahme nicht eingezeichneter plastischer Dichtringmittel versehen sein.The central channel 30 leads from the cylinder in which the piston 15 runs, specifically from the cylinder bottom thereof, to the working chamber 32 which is likewise arranged in the housing 1. In its upper part, the follower piston 33 is sealingly and reciprocally supported. The piston 15 is the first piston, while the piston 33 is the second piston. The fluid column filling the central channel 31 is located between the two pistons 31, which transmits the movement of one of the pistons to the other piston. In the example in FIG. 3, when the unit is used as a pump, the first piston 15 is the master piston and the second piston 33 is the follower piston. The pistons can have different diameters in order to achieve a force transmission. The first piston of smaller diameter but longer strokes thus produces a greater force of shorter strokes of the follower piston or second piston 33. Below the follower piston 33, the fluid or outer chamber 35 is formed, into which the follower piston 33 can dip and which forms the first chamber part, which is filled with the first fluid, that is to say filled with the lubricating fluid, so that the piston 33 and its fit in the bushing 45 cannot be damaged by non-lubricating or rust-causing fluid. Below the outer chamber 35 is the chamber part or the inner chamber 37, which contains the non-lubricating second fluid to be pumped. The inner chamber 37 is accordingly again provided with an inlet valve 38 and an outlet valve 39 - possibly spring-loaded. These valves are connected in this figure to manifolds 41 and 42 for the inlet and outlet of all working units. As a special feature, a separating agent 36 is arranged between the chambers 35 and 37 in order to avoid mixing by splashing the first and the second liquid. The separating means 36, which may be a disk, can be provided with sealing ring groove means 43 for receiving plastic sealing ring means, not shown.

In der Fig. 3 ist die Ausführung für höchste Drucke als Pumpe und für praktisch unbegrenzte Lebensdauer gezeigt. Die Kolbenantriebsteile 12,13 usw. für den Geberteil können mit den Mitteln der hydrostatischen Aggregate des Anmelders für unbegrenzte Lebensdauer gebaut werden, weil sie kein nicht schmierendes oder Rosten verursachendes Fluid berühren. der bereits aus der Fig. 2 bekannte Trennkörper 36 hat deshalb unbegrenzte Lebensdauer, weil er keinen Belastungen ausgesetzt ist. Er schwimmt ja nur zwischen zwei Fluiden gleichen Drucks. Die Ventile und Kanäle, wie die Kammern 35 und 37, sind angeordnet und wirken sinngemäß wie in Fig. 2. Ebenso die Anschlüsse.3 shows the design for the highest pressures as a pump and for practically unlimited service life. The piston drive parts 12, 13, etc. for the transmitter part can be built with the means of the applicant's hydrostatic units for unlimited life because they do not touch any non-lubricating or rusting fluid. The separating body 36, which is already known from FIG. 2, has an unlimited service life because it has no loads is exposed. It only floats between two fluids of the same pressure. The valves and channels, like the chambers 35 and 37, are arranged and act analogously as in Fig. 2. Likewise, the connections.

Der Geberkolben 15 hat einen relativ kleinen Durchmesser im Vergleich zu dem von ihm über die Fluidsäule in dem Mittelkanal 31 angetriebenem Folgekolben 49. Dadurch wird erreicht, daß der Folgekolben 49 wegen seiner größeren Querschnittsfläche mit einer vielfachen Kraft relativ zur Kraft des Geberkolbens 15 bewegt wird, und zwar in der Figur nach unten bewegt wird. Das vordere oder untere Ende des Folgekolbens 49 mündet in die bevorzugterweise drucklose Zwischenkammer 50. Sie mag drucklos gehalten sein durch den Anschluß 51, der mit der Atmosphäre oder besser mit einer druckarmen Kammer des Aggregates verbunden sein mag. Die Besonderheiten der Fig. 3 im Vergleich zur Fig. 2 besteht darin, daß in der Fig. 3 der Folgekolben 49 auf einen Hochdruck-Pumpkolben 52 kleineren Durchmessers wirkt. Der Hochdruck-Pumpkolben 52 in der Fig. achsgleich unter dem Folgekolben 49 angeordnet und in der Laufbuchse 45 aus nicht rostendem Material dicht reziprokierbar geführt. Er taucht mit seinem vorderen, unteren Ende in die Außenkammer 35 mit dem ersten Fluid darin ein und sein rückwärtiges, oberes Ende lagert auf der Stirnfläche des Folgekolbens 49. Die übrigen Teile der Fig. 3 entsprechen im Prinzip denen der Fig. 2 und brauchen daher hier nicht noch einmal neu beschrieben werden. Durch die Anordnung des Hochdruck-Pumpkolbens 52 mit Vergleich zum Folgekolben 49 kleinem Durchmesser wird erreicht, daß der Folgekolben 49 einen großen Querschnitt hat, während der Hochdruck-Pumpkolben 52 einen kleinen Querschnitt hat. Dadurch erreicht der Hochdruck-Pumpkolben 52 einen wesentlich höheren Druck in den Kammern 35 und 37, als der Folgekolben darin erreichen könnte, weil ja infolge der Querschnittsunterschiede eine Kraftübersetzung zwischen dem Folgekolben 49 und dem Hochdruck-Pumpkolben 52 angeordnet ist. Die hydrostatische Geberstufe des Erstkolbens 15 arbeitet rationell, wenn die Aggregate und Teile nach Patentschriften des Erfinders eingebaut sind, mit 500 bis 1000 Bar Öldruck. Macht man nun den Querschnitt des Hochdruck-Pumpkolbens 52 etwa viermal kleiner, als den des Folgekolbens 49, dann hat man eine vierfache Druckübersetzung, was zur Folge hat, daß der Hochdruck-Pumpkolben 52 dann mit 2000 oder 4000 Bar arbeitet, also in den Kammernteilen 35 und 37 ein Druck von 2000 bzw. 4000 Bar erzeugt wird, wenn der Geberkolben 15 einen Druck von 500 bzw. 1000 Bar erzeugt. Andere Druckbereiche und Übersetzungen können beliebig gewählt werden, soweit die Anlage ausreichend stabil gebaut ist.The master piston 15 has a relatively small diameter in comparison to the follower piston 49 driven by it via the fluid column in the central channel 31. As a result, because of its larger cross-sectional area, the follower piston 49 is moved with a multiple force relative to the force of the master piston 15, and that is moved down in the figure. The front or lower end of the follower piston 49 opens into the preferably unpressurized intermediate chamber 50. It may be kept depressurized by the connection 51, which may be connected to the atmosphere or better to a low-pressure chamber of the unit. The special feature of FIG. 3 in comparison to FIG. 2 is that in FIG. 3 the follower piston 49 acts on a high-pressure pump piston 52 of smaller diameter. The high-pressure pump piston 52 in the FIG. Is arranged axially below the follower piston 49 and is guided in the bushing 45 from stainless material so as to be tightly reciprocable. It dips with its front, lower end into the outer chamber 35 with the first fluid in it and its rear, upper end rests on the end face of the follower piston 49. The remaining parts of FIG. 3 correspond in principle to those of FIG. 2 and therefore need will not be described again here. The arrangement of the high-pressure pump piston 52 in comparison with the follower piston 49 of small diameter ensures that the follower piston 49 has a large cross-section, while the high-pressure pump piston 52 has a small cross-section. As a result, the high-pressure pump piston 52 reaches a substantially higher pressure in the chambers 35 and 37 than the follower piston could reach therein, because a force transmission is arranged between the follower piston 49 and the high-pressure pump piston 52 due to the cross-sectional differences. The hydrostatic The sensor stage of the first piston 15 works efficiently when the units and parts are installed according to the inventor's patent specifications, with an oil pressure of 500 to 1000 bar. If you now make the cross-section of the high-pressure pump piston 52 about four times smaller than that of the follower piston 49, then you have a four-fold pressure transmission, with the result that the high-pressure pump piston 52 then operates at 2000 or 4000 bar, i.e. in the chamber parts 35 and 37 a pressure of 2000 and 4000 bar is generated when the master piston 15 generates a pressure of 500 and 1000 bar. Other pressure ranges and translations can be chosen as long as the system is sufficiently stable.

In der Fig. 4 ist der Trennkörper 36 der Fig. 2 und 3 durch eine eingespannte Membran 61 ersetzt. Diese ist mittels des Einsatzes 91 im Gehäuse 1 in Sitzen für ihren Bord 62 festgehalten, wobei die Schrauben 92 zur Befestigung des Halteeinsatzes 91 verwendet sein mögen. Zu beachten ist hier, daß es sich nicht um eine pumpende Membran des herkömmlichen Einsatzes, sondern um eine Fluid-Trennmembran handelt. Übliche Membrane werden als Pumpen bei den hohen Drucken, die die Erfindung äre. Als Trennmembrane für die Verhinderung der Vermischung des ersten Fluids mit dem zweiten Fluid in den Kammern 35 und 37 aber ist die Membran von beiden Enden her mit gleichen Drucken belastet. Sie trägt also keine Pumplast und ist keiner Pumpbelastung ausgesetzt. Doch ist ihr Durchmesser ausreichend groß zu wählen und ist ihre Dicke ausreichend dünn zu halten, damit sie ohne hohe innere Spannungen durchbiegen und den Auf- und Ab-Bewegungen der beiden Fluide in den Kammern 35 und 37 folgen kann. Man baut diese Membran 61 vorteilhafterweise aus Stainless-Stahl oder Carbonfiber, wenn man mit Wasser in dem Kammernteil 37 fahren will. Carbonfiber hat den Vorteil, daß man durch Wahl der Hitzen bei der Herstellung des Fibers einen hohen Auswahlbereich für den Elastizitätsmodul der Membran 61 zur Verfügung hat.4, the separating body 36 of FIGS. 2 and 3 is replaced by a clamped membrane 61. This is held by means of the insert 91 in the housing 1 in seats for its board 62, the screws 92 may be used to fasten the holding insert 91. It should be noted here that it is not a pumping membrane of conventional use, but a fluid separation membrane. Common diaphragms are used as pumps at the high pressures that the invention would be. As a separating membrane for preventing the mixing of the first fluid with the second fluid in the chambers 35 and 37, the membrane is loaded with the same pressure from both ends. It therefore does not carry any pump load and is not exposed to any pump load. However, their diameter is to be chosen sufficiently large and their thickness is to be kept sufficiently thin so that they can bend without high internal stresses and follow the up and down movements of the two fluids in the chambers 35 and 37. This membrane 61 is advantageously made of stainless steel or carbon fiber if you want to drive with water in the chamber part 37. Carbon fiber has the advantage that, by selecting the heat during the production of the fiber, a large selection range for the elastic modulus of the membrane 61 is available.

Fig. 5 überwindet ein Problem der Hochdruckpumpen mit elastischen Membranen 61. Es ist nämlich so, daß die einteilige Membran 61 das einfachst erstellbare Element ist. Dadurch alleine kann man daraus aber noch keine rationelle Hochdruckpumpe für mehrere tausend Bar bauen. Denn es müssen ja für eine ausreichende Fördergleichmäßigkeit mit akkumulatorlosem (speicherlosem) Betrieb mehrere solcher Anlagen um eine Welle herum gebaut werden. Man erhält dann Elemente mit großen Durchmessern und geringer Fördermenge, bei denen viele dicke Schrauben benötigt werden. Das Problem wird durch die Fig. 5 gelöst, indem man mehrere Membransätze axial voreinander oder hintereinander setzt, um mit der gleichen Anzahl dicker Schrauben eine größere Fördermenge zu erzielen. Entsprechend sind unter Winkeln radial um die Welle 1154 Membranpumpensätze angeordnet, von denen die Fig. 5 einen im Längsschnitt oberhalb der Welle zeigt. Auf Kolbenschuhe 541 der Geberkolben 540 wirken hier Exzenterhubscheiben 1153, während die Exzenter-Hubscheiben 13 die Kolbenschuhe eines anderen der drei, fünf oder sieben (oder mehr) um die Welle 1154 andeuten, aber nicht maßgenau und auch nicht lagengenau gezeichnet sind. Die Leitung 1150 liefert von außen her Schmierfluid unter ausreichend hohem Druck, um die hydrostatischen Lager der Kolbenschuhe und/oder des Geberkolbens 540 mit Schmierfluid zu versorgen, was durch die Leitungen 1149 in die Druckfluidtaschen gelangen kann. Die Geberkolben 540 treiben die Hubkolben 52 zum Druckhub an. In der Figur sind jedem Hubkolben 52 zwei gegenüberliegende Membranpumpen mit Membranen 61 zwischen der jeweiligen Außenkammer 35 und der Innenkammer 37 zugeordnet. Man hat auch eine gemeinsame Fluidzuleitung 1155 mit den Einlaßventilen 38.5 overcomes a problem of high-pressure pumps with elastic diaphragms 61. The fact is that the one-piece diaphragm 61 is the simplest element to be created. This alone cannot be used to build an efficient high-pressure pump for several thousand bars. After all, several such systems have to be built around a shaft in order to ensure adequate delivery uniformity with accumulator-free (memory-free) operation. Then you get elements with large diameters and small flow rate, where many thick screws are required. 5 solves the problem by placing a plurality of diaphragm sets axially in front of or behind one another in order to achieve a larger delivery rate with the same number of thick screws. Correspondingly, diaphragm pump sets are arranged radially around the shaft 1154, of which FIG. 5 shows a longitudinal section above the shaft. Here, eccentric lifting disks 1153 act on piston shoes 541 of master piston 540, while eccentric lifting disks 13 indicate the piston shoes of another of the three, five or seven (or more) around shaft 1154, but are not drawn to exact dimensions and are not drawn in position. The line 1150 supplies lubricating fluid from the outside at a sufficiently high pressure to supply the hydrostatic bearings of the piston shoes and / or the master piston 540 with lubricating fluid, which can get into the pressure fluid pockets through the lines 1149. The master piston 540 drives the reciprocating piston 52 for the pressure stroke. In the figure, each reciprocating piston 52 is assigned two opposing diaphragm pumps with diaphragms 61 between the respective outer chamber 35 and the inner chamber 37. There is also a common fluid supply line 1155 with the inlet valves 38.

Man hat auch eine gemeinsame Auslaßleitung 1157 hinter den Auslaßventilen 39. Wichtig ist erfindungsgemäß noch, daß den mehreren Membranpumpen 61 des Mehrfachmembranpumpen satzes der Figur die gemeinsamen Verbindungsschrauben 1161 bis 1164 zugeordnet sind, die am jenseitigen Ende in entsprechende Gewinde in Muttern 1165 oder einen Deckel eingreifen. Durch die Ausbildung eines Mehrfachsatzes mit gemeinsamen Schrauben wird so eine Pumpe mit großer Fördermenge und geringem Platzbedarf für die verhältnismäßig große Fördermenge geschaffen.There is also a common outlet line 1157 behind the outlet valves 39. It is still important according to the invention that the multiple diaphragm pumps 61 of the multiple diaphragm pumps sentence of the figure, the common connecting screws 1161 to 1164 are assigned, which engage at the other end in corresponding threads in nuts 1165 or a cover. The formation of a multiple set with common screws creates a pump with a large delivery rate and a small space requirement for the relatively large delivery rate.

Die erfindungsgemäße und technische Bedeutung des Aggregates der Figur besteht darin, daß die Hydraulikfluid enthaltenden Räume auf ein solches Minimum an Volumen beschränkt wurden, daß das Aggregat mehrere tausend Bar statt der einigen hundert Bar der bekannten Technik erreichen kann und ferner darin, daß der Ölraum ein kleinstes Volumen erhalten hat.The inventive and technical significance of the unit of the figure is that the spaces containing hydraulic fluid have been restricted to such a minimum volume that the unit can reach several thousand bars instead of the few hundred bars of the known technology and also that the oil space is one received the smallest volume.

Fig. 6 zeigt, daß es in der Praxis nicht immer richtig ist, konische Innenkammern 37 oberhalb von Membranen auszubilden. In der Fig. 6 hat der Kopfdeckel 1001 daher eine nach einer elastischen Linie geformte, gewölbte Anlagewand 1151, an die sich die Membran 61 mit der Kurve 1152 ohne zu hohe örtliche Spannungen innerhalb der Menmbran gut anlegen kann. In der Praxis wird man die Anlageflächen, wie in der Fig. 6, auch in der Fig. 5 ausbilden, doch kann man das schlecht zeichnen, so daß in der Fig. 5 gerade Konen gezeichnet sind.Fig. 6 shows that in practice it is not always correct to form conical inner chambers 37 above membranes. In FIG. 6, the head cover 1001 therefore has an arched abutment wall 1151 which is shaped according to an elastic line and against which the membrane 61 with the curve 1152 can rest well without excessive local stresses within the membrane. In practice, as in FIG. 6, the contact surfaces will also be formed in FIG. 5, but this is difficult to draw, so that straight cones are drawn in FIG. 5.

In Fig. 7 ist der Kopfdeckel 11 auf dem Gehäuse 1 des Aggregats befestigt. Direkt oder indirekt ist die Membran zwischen dem Gehäuse 1 und dem Kopfdeckel 11 angeordnet, wobei einerends der Membran 61 die Außenkammer 35 ausgebildet und andernends der Membran 61 die Innenkammer 37 angeordnet ist. Zur Außenkammer 35 führt der Zylinder (die Zylinder) 1535 mit dem (den) darin reziprokierbaren Hubkolben 52. Zur Innenkammer 37 führt der Einlaßkanal mit dem Einlaßventil 38 und von der Innenkammer fort ist der Auslaßkanal mit dem Auslaßventil 39 angeordnet.In Fig. 7 the head cover 11 is attached to the housing 1 of the unit. The membrane is arranged directly or indirectly between the housing 1 and the head cover 11, the outer chamber 35 being formed on one end of the membrane 61 and the inner chamber 37 being arranged on the other side of the membrane 61. The cylinder (s) 1535 with the reciprocating piston 52 reciprocable therein leads to the outer chamber 35. The inlet channel with the inlet valve 38 leads to the inner chamber 37 and the outlet channel with the outlet valve 39 is arranged away from the inner chamber.

Durch das Einlaßventil 38 wird Fluid in die Innenkammer gedrückt und diese gefüllt. Danach wird der Kolben 52 im Zylinder auf die Außenkammer 35 zu bewegt und liefert dabei Fluid unter Druck in die Außenkammer 35. Der Antrieb des Kolbens 52 kann z.B. wie in meinen parallelen Patentanmeldungen oder wie in meinen veröffentlichten Patentanmeldungen oder in anderer zweckdienlicher und geeigneter Weise erfolgen. Sobald das Fluid im Zylinder 1535 ausreichend komprimiert ist und in die Außenkammer 35 eintritt, übersteigt es den Druck in der Innenkammer 37 und drückt die Membran 61 in Richtung der Innenkammer 37, wobei sich das Volumen der Innenkammer 37 verkleinert und aus ihr Fluid über das Auslaßventil 39 geliefert wird. Dieses Fluid ist dann Druckmittel und kann aus einem nicht gezeichneten Anschluß des Aggregates entnommen werden, um die gewünschte Fluid-Druckarbeit zu leisten.Fluid is pressed into the inner chamber and filled by the inlet valve 38. Thereafter, the piston 52 is moved in the cylinder towards the outer chamber 35 and thereby delivers fluid under pressure into the outer chamber 35. The drive of the piston 52 can e.g. as in my parallel patent applications or as in my published patent applications or in any other appropriate and appropriate manner. Once the fluid in cylinder 1535 is sufficiently compressed and enters the outer chamber 35, it exceeds the pressure in the inner chamber 37 and pushes the membrane 61 toward the inner chamber 37, reducing the volume of the inner chamber 37 and out of its fluid via the exhaust valve 39 is delivered. This fluid is then pressure medium and can be removed from a connection (not shown) of the unit in order to perform the desired fluid pressure work.

Beginnt der Hubkolben 52 seinen Druckhub, dann komprimiert das Fluid im Zylinder 1535 so lange, bis der Druck in der Außenkammer 35 gleich zu dem in der Innenkammer 37 ist. Beim weiteren Fortschritt des Druckhubs komprimieren die Fluide in der Außenkammer 35 und der Innenkammer 37 so lange weiter, bis bei geschlossenem Einlaßventil 38 der Druck den Druck jenseits des Auslaßventils 39 übersteigt. Bei Übersteigen dieses Drucks öffnet sich das Auslaßventil 39 und das Fluid aus der Innenkammer 37 wird über das Auslaßventil 39 abgeliefert, bis die Innenkammer 37 entleert ist, alles Fluid gefördert ist und die Membran 61 z.B. an der Auflagefläche 1513 zum Anliegen kommt.When the piston 52 begins its pressure stroke, the fluid in the cylinder 1535 compresses until the pressure in the outer chamber 35 is equal to that in the inner chamber 37. As the pressure stroke progresses, the fluids in the outer chamber 35 and the inner chamber 37 continue to compress until the pressure exceeds the pressure beyond the outlet valve 39 when the inlet valve 38 is closed. If this pressure is exceeded, the outlet valve 39 opens and the fluid from the inner chamber 37 is delivered via the outlet valve 39 until the inner chamber 37 is emptied, all the fluid is conveyed and the membrane 61 is e.g. comes to rest on the bearing surface 1513.

Die Lage, die Form und der Abstand der Anlageflächen 1513,1514 von der in den Figuren dargestellten Neutrallage der Membrane 61 sind so bemessen und angeordnet, daß die bei der Deformation der Membrane 61 entstehenden Spannungen so gering bleiben, daß Dauerfestigkeit der Membrane 61 von z.B. wesentlich mehr als 6 Millionen Hüben erreicht wird.The position, the shape and the distance of the contact surfaces 1513, 1514 from the neutral position of the membrane 61 shown in the figures are so dimensioned and arranged that the stresses which arise during the deformation of the membrane 61 remain so low that the fatigue strength of the membrane 61, for example of significantly more than 6 million strokes are achieved.

Als Erfindungsziel soll das nicht nur bei Membranen 61 mit gummiähnlicher Elastizität, sondern auch bei Membranen aus Federstahl oder aus nicht rostendem Edelstahl erreicht werden. Das ist dann möglich, wenn die Edelstahlmembrane etwa 1mm dick oder dünner, vorzugsweise 0,2 bis 0,4 mm, ist und der Maximalabstand der Anlageflächen 1513,1514 etwa dreimal kürzer in Axialrichtung ist, als in den Figuren dargestellt. In der Figur ist der beschriebene Axialabstand übertrieben groß gezeichnet, damit man die beiden Kammern 35 und 37 in den Figuren gut erkennen kann. Bei 60 mm Durchmesser der radialen Innenkante der äußeren Einspannung der Membrane werden bei Edelstahl von etwa 1 mm Dicke etwa 1,5 mm Hub in Richtung zur Fläche und die gleiche Hublänge zur Fläche 1514 von der Neutrallage der Membrane aus gefahren, wenn man ausreichend lange Lebensdauer erhalten will.As an object of the invention, this should not only be achieved with membranes 61 with rubber-like elasticity, but also with membranes made of spring steel or stainless steel. This is possible if the stainless steel membrane is approximately 1 mm thick or thinner, preferably 0.2 to 0.4 mm, and the maximum distance between the contact surfaces 1513, 1514 is approximately three times shorter in the axial direction than shown in the figures. In the figure, the axial distance described is drawn in an exaggerated manner so that the two chambers 35 and 37 can be clearly seen in the figures. With a 60 mm diameter of the radial inner edge of the outer clamping of the membrane, stainless steel of about 1 mm thickness has a stroke of approximately 1.5 mm in the direction of the surface and the same stroke length to surface 1514 from the neutral position of the membrane, provided that the life is long enough wants to get.

Um diese Dauerfestigkeit der Membrane erhalten zu können, wird erfindungsgemäß radial außerhalb der Membran 1506 der Freiraum 1515 und radial außerhalb der Membran 1520 der Freiraum 1522 angeordnet, damit die Membran in diesem Freiraum mit ihrem radial äußeren Teil bweglich ist und sich darin radial ausdehnen und zusammenziehen kann. Außerdem ist die Membran mit ihren radial äußeren Teilen zwischen planen Flächen gehalten und zwischen ihnen radial beweglich, in die Ringnuten für das Einsetzen der Dichtringe (plastischen Dichtringe) 1528,1529,1511,1512 eingearbeitet sind. Diese Planflächen 1538,1539 zum Halten der Membran befinden sich am Kopfdeckel 11 und dem Gehäuse 1 oder an den Einlagen 1507 und 1508.In order to be able to maintain this fatigue strength of the membrane, according to the invention the free space 1515 is arranged radially outside the membrane 1506 and the free space 1522 is arranged radially outside the membrane 1520 so that the membrane with its radially outer part is movable in this free space and radially expand and contract therein can. In addition, the membrane with its radially outer parts is held between flat surfaces and is radially movable between them, into which ring grooves for inserting the sealing rings (plastic sealing rings) 1528, 1529, 1511, 1512 are incorporated. These flat surfaces 1538, 1539 for holding the membrane are located on the head cover 11 and the housing 1 or on the inserts 1507 and 1508.

Da die betreffende, meistens dünne, Membran 61 in den Aggregaten der bekannten Technik bei den hohen Drucken in die Räume der Ventile 38,39 oder in den Zylinder 1552 gedrückt und dabei die Lebensdauer der Membran stark verringert würde, sind in der Erfindung vorteilhafterweise die engen Kanäle 1509 mit geringen Querschnitten angeordnet. Ihre Querschnitte sind vorteilhafterweise so eng, daß die Membranteile nicht in sie hereingequetscht werden können. Man kann die Querschnitte durch die Kanäle 1509 so eng halten, daß ihr Querschnitt nicht größer ist, als die Querschnittsoberfläche oberhalb oder unterhalb der Kanäle 1509 zu diesen quer gerichtet durch die Membran. Um trotzdem ausreichenden Durchfluß-Querschnitt durch die Kanäle 1509 zu haben, ordnet man eine entsprechende Vielzahl von Kanälen, z.B. in Teilen 1507 und 1508 an.Since the relevant, mostly thin, diaphragm 61 in the units of the known technology is pressed into the spaces of the valves 38, 39 or in the cylinder 1552 at high pressures and the life of the diaphragm is thereby greatly reduced, the narrow are advantageously in the invention Channels 1509 with small cross sections arranged. Their cross sections are advantageously so narrow that the membrane parts cannot be squeezed into them. The cross-sections through the channels 1509 can be kept so narrow that their cross-section is not greater than the cross-sectional surface above or below the channels 1509, directed transversely through the membrane. In order to have a sufficient flow cross-section through the channels 1509, a corresponding number of channels are arranged, for example in parts 1507 and 1508.

Besteht die Membran aus Kunststoff, wie z.B. Teflon, Nylon, Julicon oder dergleichen, dann drücken sich Teile der Membran bereits bei wenigen hundert Bar in die Kanäle 1509 herein und die Membran 61 wird zerstört. Außerdem neigen Kunststoffmembranen dazu, sich unter Wärme zu verformen und unter hohen Drucken drücken sie sich axial zusammen, werden also dünner, als sie ursprünglich waren und formen deshalb Wellen, so daß die ebene ursprüngliche Flachform verschwindet.Is the membrane made of plastic, e.g. Teflon, nylon, Julicon or the like, parts of the membrane press into the channels 1509 at a few hundred bar and the membrane 61 is destroyed. In addition, plastic membranes tend to deform under heat and axially compress under high pressure, so they become thinner than they were originally and therefore form waves, so that the flat original flat shape disappears.

Metallmembranen müssen dünn sein, weil sich aus früheren Patentanmeldungen des Anmelders und Erfinders aus deren mathematischen Analysen ergibt, daß dickere Membranen erheblich höhere Spannungen bei gleichen Hüben erleiden, als dünne Membranen und hohe Spannungen die Lebensdauer begrenzen. Dünne Metallmembranen würden sich aber bei mehreren tausend Bar auch in die Kanäle 1509 hereindrücken. Stücke vom Durchmesser der Kanäle 1509 werden dann aus der Membran 61 unter dem hohen Fluiddruck herausgestanzt und fallen in die Kanäle 1509. Die Membran ist dann undicht. Zwar lassen sich diese Erscheinungen dadurch vermeiden, daß man etwas weniger Druckfluid in die Außenkammer 35 leitet, den Kolben 52 also kürzere Hübe fahren läßt, so daß die obere Stirnfläche der Membran die Stirnfläche 1513 nicht berührt und damit die Kanäle 1509 nicht erreicht. Dann aber entsteht in der Innenkammer 37 toter Raum, in dem Fluid unter hohem Druck komprimiert ist und das führt dann zu Fördermengenverlust und zu Wirkungsgradverlust des Aggregates.Metal membranes must be thin, because previous patent applications by the applicant and inventor show from their mathematical analyzes that thicker membranes suffer significantly higher stresses at the same strokes than thin membranes and high stresses limit the service life. Thin metal membranes would also push into channels 1509 at several thousand bars. Pieces of the diameter of the channels 1509 are then punched out of the membrane 61 under the high fluid pressure and fall into the channels 1509. The membrane is then leaky. It is true that these phenomena can be avoided by passing a little less pressure fluid into the outer chamber 35, thus allowing the piston 52 to travel shorter strokes, so that the upper end face of the membrane does not touch the end face 1513 and thus does not reach the channels 1509. Then, however, dead space arises in the inner chamber 37, in which fluid is compressed under high pressure, and this then leads to Loss of delivery rate and loss of efficiency of the unit.

Daher wird in Fig. 8 ein wichtiges Mittel der Erfindung gezeigt, nämlich die Sicherheitsventilanordnung 1716,1720 usw. Das Pumpen-Gehäuseteil 1 ist mit einer Ausnehmung versehen, in der der Kontrollkörper 1716 axial beweglich, also reziprokierbar, angeordnet ist: Im Pumpen-Gehäuse 1 befindet sich die Ausnehmung 1714, von der aus Bohrungen 1719 zur Vorkammer 1723 gehen. Radial innerhalb der Bohrungen 1719 hat das Pumpen-Gehäuse 1die Ventilführungsfläche 1715, die eine zylindrische Fläche ist und der Führung der zylindrischen Außenfläche 1724 des Ventils 1716 dient. Am hinteren Ende des Ventils 1716 befindet sich der Stopper (z.B. Spannring) 1725, der in der Ausnehmung 1714 laufend aber nicht weiter nach unten bewegt werden kann, weil sein Weg am Boden 1761 der Ausnehmung 1714 durch Anlaufen begrenzt wird. Hinten innen befindet sich im Ventil die Bohrung 1717 zur Aufnahme einer schwachen Druckfeder 1718, die das Ventil 1716 zu Zeiten, in denen keine Gegenkräfte wirken, nach unten drückt, bis der Spannring 1725 am Boden 1761 der Ausnehmung 1714 anstößt. Unterhalb der Bohrungen 1719 ist im Pumpen-Gehäuse 1 die Vorkammer 1723 dadurch ausgebildet, daß eine konische Wand 1722 geformt ist, die sich nach unten zu radial verjüngt und in dem sehr kurzen zylindrischen Ende 1720 endet. Zur Bildung der Gegenseite der Vorkammer 1723 ist der Ventilkopf mit einer kurzen zylindrischen Fläche 1710 versehen, wobei die benachbarten Flächen 1764,1765 sich entweder passend berühren oder mit sehr engem Spalt zwischen ihnen (weniger als 0,3 mm) bemessen sind. Radial nach oben sich verjüngend, schließt sich die konische Fläche 1721 an, die schließlich in eine Hinterdrehung - ohne Bezugszeichen - übergehen kann und schließlich an der zylindrischen Außenfläche 1724 die Vorkammer 1723 geschlossen wird.An important means of the invention is therefore shown in FIG. 8, namely the safety valve arrangement 1716, 1720 etc. The pump housing part 1 is provided with a recess in which the control body 1716 is arranged to be axially movable, that is to say reciprocal: in the pump housing 1 there is the recess 1714 from which bores 1719 go to the prechamber 1723. Radially within the bores 1719, the pump housing 1 has the valve guide surface 1715, which is a cylindrical surface and serves to guide the cylindrical outer surface 1724 of the valve 1716. At the rear end of the valve 1716 there is the stopper (eg clamping ring) 1725, which can be moved continuously but not further down in the recess 1714 because its path on the bottom 1761 of the recess 1714 is limited by starting. At the rear inside is the bore 1717 in the valve for receiving a weak compression spring 1718, which presses the valve 1716 down at times when there are no opposing forces until the clamping ring 1725 abuts the bottom 1761 of the recess 1714. Below the bores 1719, the prechamber 1723 is formed in the pump housing 1 in that a conical wall 1722 is formed which tapers radially downward and ends in the very short cylindrical end 1720. To form the opposite side of the pre-chamber 1723, the valve head is provided with a short cylindrical surface 1710, the adjacent surfaces 1764, 1765 either touching appropriately or having a very narrow gap between them (less than 0.3 mm). Tapering radially upwards is followed by the conical surface 1721, which can finally change into a backward rotation - without reference numerals - and finally the prechamber 1723 is closed on the cylindrical outer surface 1724.

Beim Einlaßhub drückt das Vordruckfluid, das aus dem Einlaßventil 38 kommt (in Fig. 8 sind die Ventile nicht eingezeichnet) die Membran 61 nach unten, wobei sie an der Stirnfläche 1514 zum Anliegen kommen mag. Damit sie nicht in den Zylinder eindrückt und beschädigt wird, mag oberhalb des Kolbens 52 die Sammelkammer 35 angeordnet sein, von der aus sich dann kleine Bohrungen nach oben zur Außenkammer 35 erstrecken, deren Durchmesser so klein ist, daß die Membran 61 bei dem geringen Vordruck nicht in sie eindringen kann. Die Innenkammer 37 ist jetzt voll mit Fluid gefüllt und die Membran 61 liegt mit ihrer unteren Stirnfläche im Idealfall an Fläche 1514 an.During the inlet stroke, the pre-pressure fluid coming from the inlet valve 38 (the valves are not shown in FIG. 8) presses the membrane 61 downwards, which may come to rest on the end face 1514. So that it is not pressed into the cylinder and damaged, the collecting chamber 35 may be arranged above the piston 52, from which small bores then extend upwards to the outer chamber 35, the diameter of which is so small that the diaphragm 61 at the low admission pressure cannot penetrate it. The inner chamber 37 is now completely filled with fluid and the membrane 61 is ideally in contact with surface 1514 with its lower end face.

Beim Einlaßhub hat die Feder 1718 den Ventilkörper 1716 der oberen Stirnfläche der Membran 1704 folgend, nach unten gedrückt, bis der Spannring 1718 an der Bodenfläche der Ausnehmung 1714 zum Anliegen kam. Dabei bewegt sich die Schrägfläche 1721 so weit nach unten, daß sich um sie herum relativ zum Pumpen-Gehäuse 1 ein weiterer Ringspalt öffnet, durch den das Einlaßfluid unter seinem geringen Vordruck die Innenkammer 37 bequem und ohne großen Strömungswiderstand füllen kann. Nunmehr beginnt der Pumphub, indem der Kolben 52 nach oben läuft und Fluid in die Außenkammer 35 hereindrückt. Dieses Fluid drückt die Membran 61 nach oben, wodurch Druckmittel durch die Öffnung zwischen der Schrägfläche 1721 und dem Pumpen-Gehäuse 1 nach oben durch die Vorkammer 1723 und die Bohrungen 1719 hindurch in die Ausnehmung 1714 und von ihr aus durch das (in Fig. 8,9 nicht eingezeichnete) Auslaßventil 39 aus der Innenkammer der Pumpe herausströmt. Dabei drückt die Membran 61 den Kontrollkörper (das Ventil) 1716 nach oben, bis er beim Ende des Pumphubs seine obere Lage, wie in Fig. 8, erreicht. Alles Fluid ist aus der Innenkammer 37 herausgedrückt. Für die letzten Tröpfchen, die aus der Innenkammer 37 gefördert werden sollen, mag man den Ringspalt 1772 zwischen den Flächen 1720 im Durchmesser bis zu 0,3 mm (oder weniger) weit ausbilden.During the inlet stroke, the spring 1718 pressed the valve body 1716 downward following the upper end face of the membrane 1704 until the clamping ring 1718 came to rest on the bottom surface of the recess 1714. The inclined surface 1721 moves so far down that a further annular gap opens around it relative to the pump housing 1, through which the inlet fluid can fill the inner chamber 37 comfortably and without great flow resistance under its low admission pressure. The pump stroke now begins, in which the piston 52 runs upward and presses fluid into the outer chamber 35. This fluid pushes the membrane 61 upwards, whereby pressure medium through the opening between the inclined surface 1721 and the pump housing 1 upwards through the prechamber 1723 and the bores 1719 into the recess 1714 and from there through the (in FIG. 8 , 9, not shown) Exhaust valve 39 flows out of the inner chamber of the pump. The membrane 61 presses the control body (the valve) 1716 upwards until it reaches its upper position at the end of the pump stroke, as in FIG. 8. All fluid is pressed out of the inner chamber 37. For the last droplets that are to be conveyed out of the inner chamber 37, the annular gap 1772 between the surfaces 1720 can be formed to a diameter of up to 0.3 mm (or less).

Es ist leicht einzusehen, daß bei der Ausbildung nach Fig. 8 nicht einmal Kunststoff-Membranen durch Bohrungen oder Spalte beschädigt werden können und auch, daß die Anordnung nach dieser Figur betriebssicher funktioniert, was sie auch bisher in der Praxis, bei praktischen Testen, tut.It is easy to see that, in the embodiment according to FIG. 8, not even plastic membranes can be damaged by bores or gaps and also that the arrangement according to this figure functions reliably, which it has also done in practice in practical tests .

Vorteilhafterweise können mehrere Membranen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein und arbeiten auf eine gemeinsame Sammelleitung. Dadurch kann die Fördermenge der Pumpe entsprechend der Anzahl der Membrane gleicher Abmessungen vervielfacht werden.Advantageously, several membranes can be arranged in a common housing and work on a common manifold. This means that the pump delivery rate can be multiplied according to the number of diaphragms of the same dimensions.

Fig. 10 zeigt einen Querschnitt um den radial äußeren Teil eines mit Radien " " um die Kreislinien "P" doppelt gebogenen Membran-Elements in radial zehnfacher und axial hundertfacher Vergrößerung. Diese Vergrößerung ist gewählt, um die Spannungen infolge Längsänderungen direkt sehen zu können. Gezeichnet ist strichliert die Mittelfaser des Elements gleicher Dicke "t", sowie die obere und die untere Außenfaser, die ausgezogene Linien sind. Der Hubweg ist "f". Unten sieht man in waagrechten strichlierten Linien das Element im ungespannten Zustand. Legt man von einer Kreislinie, die in der Figur als Punkt "P" erscheint, einen Strahl durch das Element, und zeichnet die senkrechte durch den Schnittpunkt des Strahles mit der Mittelfaser des Elements, dann sieht man unten drei übereinanderliegende Punkte, die als Punkt, Kreis und Doppelkreis dargestellt sind. Bei der Durchbiegung des Elements (der Membran) erreichen diese Punkte die darüber dargestellten Punkte: Punkt, Kreis und Doppelkreis, wenn man annimmt, daß die Mittelfaser genau senkrecht über dem Ursprungspunkt liegt. Man sieht, daß infolge der Dicke des Elements, die Punkte der Außenfaser weit, um die Längen " Lo" und " Li" nach rechts und links verlagert sind. Um die Längen sind also die Außenfaserpunkte radial nach innen oder außen verlagert und erzeugen entsprechende Spannungen innerhalb des Elements. Wäre das Element unendlich dünn, dann würden diese Längsänderungen, Radialverlagerungen, nicht auftreten und das Element würde dann lediglich den Spannungen in radialer und peripherialer Richtung der Mittelfaser unterliegen. Sollte diese Spannungen überall etwa annähernd gleich sein, könnte man annehmen, daß das Element von radial außen nach innen verhältnismäßig zum Radius verdickt werden müßte, um überall gleiche Querschnitte gegen Radialzug zu haben. Diese Verdickung ist durch strichlierte Linien angedeutet. Nach bisheriger Erfahrung kann man das Membranelement gleichmäßig dick halten, wenn es auf dem inneren Drittel des Radius plan gehalten wird und wenn der Kontrollkörper 1716 der Fig. 8 in die Pumpe, die Innenkammer begrenzend und die Anlaufwand für die Membran bildend, eingebaut ist. Metallmembranen von 0,2 bis 0,4 mm Dicke halten dann gute Lebensdauer durch.10 shows a cross section around the radially outer part of a membrane element which is bent twice with radii "" around the circular lines "P" in a radial magnification of ten times and one hundred times axially. This enlargement is chosen in order to be able to see the stresses due to longitudinal changes directly. The middle fiber of the element of the same thickness "t" is drawn in dashed lines, as are the upper and lower outer fibers, which are solid lines. The stroke is "f". Below you can see the element in unstressed condition in horizontal dashed lines. If you put a ray through the element from a circular line, which appears in the figure as point "P", and draw the vertical line through the point of intersection of the ray with the central fiber of the element, then you see three superimposed points below, Circle and double circle are shown. When the element (the membrane) bends, these points reach the points shown above: point, circle and double circle, assuming that the central fiber is exactly perpendicular to the point of origin. It can be seen that, due to the thickness of the element, the points of the outer fiber are shifted far to the right and left by the lengths "Lo" and "Li". The outer fiber points are thus displaced radially inwards or outwards and generate corresponding stresses within the Elements. If the element were infinitely thin, these longitudinal changes, radial displacements, would not occur and the element would then only be subject to the stresses in the radial and peripheral direction of the middle fiber. Should these tensions be approximately the same everywhere, one could assume that the element would have to be thickened from the outside radially inward relative to the radius in order to have the same cross-sections against radial tension everywhere. This thickening is indicated by dashed lines. According to previous experience, the membrane element can be kept uniformly thick if it is kept flat on the inner third of the radius and if the control body 1716 of FIG. 8 is installed in the pump, delimiting the inner chamber and forming the run-up wall for the membrane. Metal membranes with a thickness of 0.2 to 0.4 mm then have a long service life.

Bei allen Ausführungsarten der Erfindung sollten bei Metall-Elementen (Stainless-Stahl, gehärtet; VEW-Stahl, Aluminiumbronzen usw.) die radialen Änderungen etwa 0,3% des Ursprungsdurchmessers nicht überschreiten und bei Teflon 0,9% möglichst nicht überschreiten. Bei Teflon oder anderen Kunststoffelementen oder Membranen muß man damit rechnen, daß der hohe Druck die Dicken dieser Elemente zusammendrückt, so daß sie Wellen bilden, weil sie sich infolge der Einspannung nicht radial ausdehnen können.In all embodiments of the invention, the radial changes in metal elements (stainless steel, hardened; VEW steel, aluminum bronzes, etc.) should not exceed about 0.3% of the original diameter and, if possible, should not exceed 0.9% in the case of Teflon. With Teflon or other plastic elements or membranes, one must expect that the high pressure compresses the thicknesses of these elements, so that they form waves because they cannot expand radially due to the clamping.

Claims

1.High pressure pump with at least one piston movable in a cylinder, which can be actuated by a drive device for all pistons, the maximum pressure generated by the differential piston in a hydraulic fluid being transferable to a pressure fluid via a separating membrane mounted in the pump housing, which chamber in an outer chamber, which is connected to the cylinder, and an inner chamber, to which inlet and outlet means for supplying and discharging the pressure medium are assigned, characterized in that two separating membranes (61) are assigned to each differential piston (52, 540; 52, 49) are.

2. Ultra-high pressure pump according to claim 1, characterized in that the membranes (61) are arranged substantially parallel to the axis of the piston (52,540; 52,49).

3. Ultra-high pressure pump according to claim 2, characterized in that the membranes (61) are arranged diametrically opposite one another at a distance from the differential piston (52,540; 52,49).

4. Ultra-high pressure pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the inner chamber (37) and / or the outer chamber (39) a contact surface (1513, 1514) is formed, on which the membrane (61) in its maximum deflection is present.

5. Ultra-high pressure pump according to claim 3, characterized in that the contact surface (1513, 1514) is adapted to minimize stress to the bending of the membrane (61) which occurs with a free deflection.

6. Ultra-high pressure pump according to claim 4 or 5, characterized in that the membrane (61) with its central portion is supported flat on the contact surface (1513, 1514).

7. Ultra-high pressure pump according to claim 6, characterized in that the diameter of the central section is preferably 1/3 of the membrane diameter.

8. Ultra-high pressure pump according to one of claims 1 to 7, characterized in that the inner chamber (37) and / or the outer chamber (35) via channels (1509) formed in the respective contact surface (1513, 1514) with the inlet and outlet means ( 38,39) or the cylinder (1535) are connected.

9. Ultra-high pressure pump according to claim 8, characterized in that the channels (1509) preferably have a clear width in the size of the membrane wall thickness.

10. Ultra-high pressure pump according to claim 8 or 9, characterized in that the inner chamber (37) via at least one annular gap (1772) with the inlet and outlet means (38,39) is connected.

11. Ultra-high pressure pump according to claim 10, characterized in that the annular gap (1772) preferably has a clear width of less than 0.3 mm.

12. High-pressure pump according to claim 10 or 11, characterized in that the central portion of the contact surface (1513, 1514) delimited by the annular gap (1772) through the end face of a in the region of the contact surface (1513, 1514) in the pump housing (1) and in the direction to the diaphragm (61) movable control body (1716) is formed, through which the clear width of the annular gap (1772) can be increased when the pressure fluid is sucked into the inner chamber (37).

13. Ultra-high pressure pump according to claim 12, characterized in that the control body has an adjoining the end face cylindrical outer peripheral edge (1765) which forms the annular gap (1772) with a radially spaced inner peripheral side (1864) of the pump housing.

14. High pressure pump according to claim 12 or 13, characterized in that a in the closing direction to the outer peripheral edge (1765) of the control body (1716) adjoining jacket section (1721) is radially tapered and with an adjacent, radially outwardly widening peripheral section (1722) of the pump housing (1) forms a prechamber (1723).

15. Ultra-high pressure pump according to one of claims 12 to 14, characterized in that the control body (1726) can be moved by prestressing into its opening position which increases the annular gap (1772).

16. Ultra-high pressure pump according to one of claims 12 to 15, characterized in that the lifting movement of the Control body (1726) is limited by stops (1725.1761).

17. Ultra-high pressure pump according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane (61) is clamped with a radially outer ring section between flat surfaces (1538, 1539) of the pump housing (1), in which annular grooves are formed on both sides of the membrane (61) are.

18. Ultra-high pressure pump according to one of the preceding claims, characterized in that to increase the flow rate, several ultra-high pressure pumps by means of common fastening elements (27; 1161-1163, 1165) to form an axially successive pump set with a common drive device (12, 13, 23, 24; 1154, 1153) are summarized, a common collecting line (1157) being provided for discharging the pressure fluid.

19. Ultra-high pressure pump according to claim 17, characterized in that a plurality of pump sets assigned to a common drive device (12, 13, 23, 24; 1154, 1153) are combined in parallel lying side by side.

20. Ultra-high pressure pump according to claim 18 or 19, characterized in that the individual pump sets can be controlled by the drive device (12, 13, 23, 24; 1154, 1153) in such a way that those in the common fastening elements (27; 1161-1163, 1165 ) occurring voltages are minimal.

21. Ultra-high pressure pump according to one of the preceding claims, characterized in that the piston is a differential piston (52,540; 52,49) which is arranged in a stepped cylinder.