EP0600168A1 - Positive displacement pump - Google Patents
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- EP0600168A1 EP0600168A1 EP93114457A EP93114457A EP0600168A1 EP 0600168 A1 EP0600168 A1 EP 0600168A1 EP 93114457 A EP93114457 A EP 93114457A EP 93114457 A EP93114457 A EP 93114457A EP 0600168 A1 EP0600168 A1 EP 0600168A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
- F04B11/0008—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using accumulators
- F04B11/0016—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using accumulators with a fluid spring
- F04B11/0025—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using accumulators with a fluid spring the spring fluid being in direct contact with the pumped fluid
Definitions
- the invention relates to a positive displacement pump, in particular a piston or plunger pump, with at least one displacement work space closed by a suction and a pressure valve and a pump body comprising at least one suction valve and a suction line part, e.g. B. valve head or displacement housing block, and a suction-side vibration damper designed in the manner of a wind boiler.
- a positive displacement pump in particular a piston or plunger pump
- a suction line part e.g. B. valve head or displacement housing block
- a suction-side vibration damper designed in the manner of a wind boiler.
- the risk of cavitation in the area of the suction valves during the suction stroke of the respective displacer is also significantly increased. Because under unfavorable Operating conditions, the vacuum occurring at the suction valve during the suction stroke can coincide with a pressure minimum of the aforementioned vibrations in the pump medium. The cavitation that occurs causes premature wear of the suction valves. In addition, the efficiency of the pump can be considerably reduced because the respective displacement work space in the case of cavitation is only incompletely filled with pump medium during the suction stroke.
- Vibration dampers of this type typically consist of a relatively large pressure vessel, which is connected to the suction line of the pump at a large distance from the pump and is partially filled with gas, which, due to its elasticity, makes it possible to compensate for the vibrations that otherwise occur in the pump medium on the suction side of the pumps.
- the damping effect is relatively low even in the case of large wind boilers compared to the design effort.
- the object of the invention is now to significantly reduce the design effort for the vibration damper in a positive displacement pump of the type specified.
- a sack space forming the wind boiler is arranged directly on the pump body, at least partially above a suction line part of the pump body connected to it, or is formed as part of the pump body.
- the invention is based on the general idea of arranging the vibration damper on the suction side directly on or integrated in housing parts of the pump, so that the wind boiler practically forms part of the pump and is accordingly produced together with the pump. This eliminates a significant part of the effort that would otherwise be required to install a vibration damper. In essence, the wind boiler in the invention Design only to be taken into account when designing the housing parts of the pump body once.
- the cylinders assigned to the pistons or plungers can be arranged in series in a generally known manner within a cylinder block and each communicate with bores extending transversely to the plane of the cylinder which the suction and pressure valves are arranged, these bores then communicating at their suction valve-side ends with a suction manifold in the cylinder block, and the sack space forming the wind boiler is arranged or formed next to the suction manifold on the cylinder block or a part thereof.
- the level of the pump medium in the sack space forming the air chamber is expediently regulated in order to ensure the optimal vibration-damping effect at all times.
- an air supply line on the bag space, via which air can then be supplied, which has a certain excess pressure compared to the suction pressure of the pump.
- a suction line is arranged in the bag room, the inlet opening of which is approximately at the level of the desired level of the pump medium in the bag room.
- the outlet of this suction line is connected on the suction side of the pump to an area with particularly low pressure, for example to a constriction in the suction line designed in the manner of a Venturi nozzle, so that the dynamic pressure reduction occurring in the flowing pump medium within the constriction can be exploited.
- the invention is also particularly advantageous for so-called booster pumps because the vibration damping on the suction side of the piston or plunger pump avoids transmission of these vibrations to the pressure side of the charge pump arranged on the suction side of the piston or plunger pump. Accordingly, the charge pump can easily be designed in the manner of a centrifugal pump, the turbine wheel of which serves to convey the pump medium is typically very sensitive to vibrations on the pressure side.
- the aforementioned suction line is connected with its outlet on the suction side of the charge pump, while the air supply line is connected to a compressed air source due to the relatively high pressure generated by the charge pump on the suction side of the piston or plunger pump.
- the pump shown in Fig. 1 has a cylinder block 1 with lying horizontally arranged cylinder bores, in each of which a plunger 2 operates.
- the cylinder bores open into vertical bores 3, which are connected at their lower ends to a suction manifold 4 and in the area of their upper sections are penetrated by a pressure manifold 4, which is not visible in FIG. 1 and is parallel to the suction manifold 4.
- a suction and a pressure valve 5 and 6 are housed in a generally known manner, so that during the suction stroke of the respective plunger 2 from the suction manifold 4, pump medium flows into the cylinder bore 1 assigned to the respective plunger 2 and during the subsequent pressure stroke into the Pressure manifold is displaced.
- the suction manifold 4 is connected via an opening 7 arranged in the cylinder block 1 to a sack space 8 arranged on or in the cylinder block 1, the interior of which is at least partially vertically above the Levels of the suction manifold 4 is.
- said opening 7 is preferably designed as an elongated hole which extends in the direction of the axis of the suction manifold 4 and which, according to FIG. 1, is preferably arranged in the region of the lower cross-sectional half of the suction manifold 4.
- this sack space is filled with pump medium in a lower region and with air in the upper region, so that vibrations in the pump medium are formed on the suction side of the pump-damping wind chamber.
- the level of the liquid is expediently regulated.
- a supply air line 10 covered on the outside by a filter cap 9, which is provided at its lower end projecting into the bag space 8 with a float valve 11 and a throttle 13, which is however also at a greater distance from the float valve 11. ie can be arranged further up on the supply air line 10.
- the float valve 11 is automatically closed by the pump medium as soon as its level in the bag space 8 exceeds a target level below the lower end of the supply air line 10.
- a suction line 12 is arranged in the lower part of the bag space 8, the inlet opening of which is arranged somewhat lower than the lower end of the supply air line 10 or the float valve 11.
- the suction line 12 opens into a constriction 14 designed in the manner of a Venturi nozzle within a suction line 15 connected to the suction manifold 4, via which the pump medium is led to the suction manifold 4.
- suction line 12 opens into the constriction 14 from above.
- the suction line 15 or the suction manifold 4 In front of and behind the constriction 14, the suction line 15 or the suction manifold 4 have a comparatively large cross section, so that during pumping operation, when the pumping medium flows through the constriction 14, in the region of the constriction 14 there is a clear dynamic pressure drop compared to the pressure in the pumping medium occurs behind the constriction 14, d. H. the pressure of the pump medium in the constriction 14 is constantly lower than the pressure of the pump medium in the suction manifold 4 during pump operation.
- the supply air line 10 and the suction line 12 interact in the following manner to regulate the level of the pump medium in the bag room 8: First of all, it is assumed that a certain negative pressure in relation to the pressure of the atmosphere occurs in the suction manifold 4 during pump operation.
- the suction line 12 opens into the constriction 14 from above, the air bubbles entrained by the suction flow of the pump medium predominantly remain in the upper cross-sectional area of the suction line 15 or the suction manifold 4, so that these air bubbles due to the relatively deep opening 7 between the suction manifold 4 and the bag space 8 only enter bag space 8 in exceptional cases and are mainly conveyed by the pump together with the pump medium to the pressure side of the pump.
- a level of the pump medium which is approximately at the level of the inlet opening of the suction line 12 is set within the bag space 8 within a very short time.
- the pump medium of the suction manifold 4 is supplied with a certain excess pressure (suction pressure), so that while pump operation in the suction manifold due to dynamic effects compared to this suction pressure, a drop in pressure may occur, the pressure in the suction manifold 4 remains above the pressure of the atmosphere .
- the supply air line 10 must be connected to a pneumatic pressure source, with which air can be supplied under a pressure which is above the pressure of the pump medium in the suction manifold 4.
- the supply air line 10 and the suction line 12 can then interact to regulate the level of the pump medium in the bag space 8 in the manner described above.
- the increased suction pressure can be generated, for example, by the pump medium flowing to the pump from a reservoir which is arranged higher than the pump. Instead, it can also be provided that the reservoir is under a certain excess pressure.
- the invention can also be implemented in a so-called booster pump, in which a charge pump 16 is arranged on the inlet side of the suction manifold 4 of a piston pump, or the like, for example, in the manner of a centrifugal pump. is working.
- a corresponding arrangement is shown schematically in FIG. 4.
- the suction line 12 opens on the inlet side of the charge pump 16 into the suction line 15.
- Compressed air is supplied via the supply air line 10, the pressure of which is slightly above the charge pressure of the charge pump 16 or above the pressure in the suction line 4.
- the level of the pump medium in the bag space 8 is thus regulated again in the manner described above. If this level is above the inlet opening of the suction line 12, it is lowered by the compressed air during pump operation until it has dropped so far that the compressed air enters the suction line 12 and can be sucked off by means of the charging pump 16.
- the throttle 13 or another limitation of the inflow of compressed air via the supply air line 10 in turn ensures that only comparatively small amounts of air can flow in, which can be easily extracted via the suction line 12 and overall the efficiency do not or only negligibly impair the pump.
- the wind chamber formed by the bag space 8 serves primarily to protect the charge pump 16 from vibrations of the piston pump generated on the suction side.
- charge pumps, or the like, for example, with a turbine wheel. promote, namely the conveyor is extremely sensitive to vibrations on the pressure side of the charge pump 16.
- the vibration damping provided according to the invention, the charge pump 16 is effectively protected and can accordingly achieve a long life.
- the compressor for the compressed air-operated vehicle brakes is typically a suitable compressed air source available, to which the supply air line 10 can be connected if necessary.
- Basically known priority control valves then ensure that the vehicle brakes are preferably supplied with compressed air and that only excess compressed air can reach the supply air line 10.
- the compressed air supply to the supply air line 10 is practically always unproblematic.
- the compressed air can also be used for pneumatically operated control elements of the pump, for example pneumatically operated feed or circulation valves and the like. It is expedient to design these control elements in such a way that the supply air line receives compressed air only during pump operation.
- the float valve 11 on the supply air line 10 can optionally be omitted. However, the arrangement of the float valve 11 is expedient in order to prevent pump medium from kicking back into the supply air line 10.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Kolben- bzw. Plungerpumpe, mit zumindest einem durch ein Saug- und ein Druckventil abgeschlossenen Verdrängerarbeitsraum und einem zumindest ein Saugventil sowie einen Saugleitungsteil umfassenden Pumpenkörper, z. B. Ventilkopf bzw. Verdrängergehäuseblock, sowie einem nach Art eines Windkessels ausgebildeten saugseitigen Schwingungsdämpfer.The invention relates to a positive displacement pump, in particular a piston or plunger pump, with at least one displacement work space closed by a suction and a pressure valve and a pump body comprising at least one suction valve and a suction line part, e.g. B. valve head or displacement housing block, and a suction-side vibration damper designed in the manner of a wind boiler.
Auch bei Verdrängerpumpen mit mehreren Kolben bzw. Plungern werden beim Pumpbetrieb zwangsläufig auf der Saugseite der Pumpen im Pumpmedium Schwingungen angeregt, weil derartige Pumpen diskontinuierlich arbeiten.Even in positive displacement pumps with several pistons or plungers, vibrations are inevitably excited in the pumping medium on the suction side of the pumps during pump operation, because such pumps work discontinuously.
Abgesehen davon, daß diese Schwingungen zu einer erheblichen Beanspruchung der Leitungen bzw. Pumpenteile auf der Saugseite der Pumpe führen können, wird auch die Gefahr von Kavitation im Bereich der Saugventile beim Saughub des jeweiligen Verdrängers deutlich erhöht. Denn unter ungünstigen Betriebsbedingungen kann der beim Saughub am jeweiligen Saugventil auftretende Unterdruck zeitlich mit einem Druckminimum der vorgenannten Schwingungen im Pumpmedium zusammenfallen. Die dabei auftretende Kavitation verursacht einen vorzeitigen Verschleiß der Saugventile. Außerdem kann der Wirkungsgrad der Pumpe erheblich vermindert werden, weil sich der jeweilige Verdrängerarbeitsraum bei Kavitation nur unvollständig während des Saughubes mit Pumpenmedium füllt.In addition to the fact that these vibrations can lead to considerable stress on the lines or pump parts on the suction side of the pump, the risk of cavitation in the area of the suction valves during the suction stroke of the respective displacer is also significantly increased. Because under unfavorable Operating conditions, the vacuum occurring at the suction valve during the suction stroke can coincide with a pressure minimum of the aforementioned vibrations in the pump medium. The cavitation that occurs causes premature wear of the suction valves. In addition, the efficiency of the pump can be considerably reduced because the respective displacement work space in the case of cavitation is only incompletely filled with pump medium during the suction stroke.
Zur Vermeidung der oben aufgezeigten Schwierigkeiten ist es bekannt, saugseitig von Verdrängerpumpen Schwingungsdämpfer anzuordnen, welche nach Art eines sogenannten Windkessels ausgebildet sind. Derartige Schwingungsdämpfer bestehen typischerweise aus einem relativ großen Druckbehälter, der in einem großen Abstand von der Pumpe mit der Saugleitung der Pumpe verbunden und teilweise mit Gas gefüllt ist, welches aufgrund seiner Elastizität einen Ausgleich der anderenfalls im Pumpenmedium auf der Saugseite der Pumpen auftretenden Schwingungen ermöglicht. Jedoch ist die Dämpfungswirkung auch bei großen Windkesseln relativ gering im Vergleich zum konstruktiven Aufwand.In order to avoid the difficulties outlined above, it is known to arrange vibration dampers on the suction side of positive displacement pumps, which are designed in the manner of a so-called wind boiler. Vibration dampers of this type typically consist of a relatively large pressure vessel, which is connected to the suction line of the pump at a large distance from the pump and is partially filled with gas, which, due to its elasticity, makes it possible to compensate for the vibrations that otherwise occur in the pump medium on the suction side of the pumps. However, the damping effect is relatively low even in the case of large wind boilers compared to the design effort.
Außerdem ist es grundsätzlich bekannt, zur Dämpfung der saugseitigen Schwingungen unmittelbar an der Saugsammelleitung der Pumpe sogenannte Blasenspeicher anzuordnen, bei denen Luft in einer vom Pumpmedium beaufschlagten Blase aus Elastomermaterial eingeschlossen ist. Die Dämpfungswirkung ist jedoch ebenfalls relativ gering.In addition, in order to dampen the suction-side vibrations, it is generally known to arrange so-called bladder accumulators directly on the suction manifold of the pump, in which air is enclosed in a bladder made of elastomer material which is acted upon by the pump medium. However, the damping effect is also relatively low.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, den konstruktiven Aufwand für den Schwingungsdämpfer bei einer Verdrängerpumpe der eingangs angegebenen Art wesentlich zu vermindern.The object of the invention is now to significantly reduce the design effort for the vibration damper in a positive displacement pump of the type specified.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unmittelbar am Pumpenkörper ein den Windkessel bildender Sackraum zumindest teilweise oberhalb eines mit ihm verbundenen Saugleitungsteiles des Pumpenkörpers angeordnet bzw. als Teil des Pumpenkörpers ausgebildet ist.This object is achieved according to the invention in that a sack space forming the wind boiler is arranged directly on the pump body, at least partially above a suction line part of the pump body connected to it, or is formed as part of the pump body.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Bauart ist auch bei sehr kleinem Volumen des Windkessels eine sehr wirksame Dämpfung möglich. Dies dürfte unter anderem darauf beruhen, daß sich der Windkessel und die Saugsammelleitung der Pumpe bzw. der im Pumpenkörper aufgenommene Saugleitungsteil praktisch weglos verbinden lassen, wobei die Verbindung zwischen der Saugsammelleitung bzw. dem genannten Saugleitungsteil und dem Windkessel einen großen Querschnitt aufweisen kann und dementsprechend einen vernachlässigbaren Drosselwiderstand besitzt.Due to the design according to the invention, very effective damping is possible even with a very small volume of the wind boiler. This should be based, among other things, on the fact that the wind chamber and the suction manifold of the pump or the suction line part accommodated in the pump body can be connected practically without path, whereby the connection between the suction manifold or the mentioned suction line part and the wind chamber can have a large cross section and accordingly one has negligible throttle resistance.
Obwohl der Windkessel bei der erfindungsgemäßen Bauart nicht vom Saugstrom des Pumpenmediums durchströmt wird, wird bei der Erfindung eine ähnliche Wirkung wie bei einem durchströmten Windkessel erreicht.Although in the design according to the invention the suction flow of the pump medium does not flow through the wind boiler, an effect similar to that of a flow through the wind boiler is achieved with the invention.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den saugseitigen Schwingungsdämpfer unmittelbar an bzw. integriert in Gehäuseteilen der Pumpe anzuordnen, so daß der Windkessel praktisch einen Teil der Pumpe bildet und dementsprechend zusammen mit der Pumpe hergestellt wird. Damit entfällt ein erheblicher Teil des sonst für die Montage eines Schwingungsdämpfers notwendigen Anfwandes. Im wesentlichen braucht der Windkessel bei der erfindungsgemäßen Bauart lediglich bei der - einmaligen - Konzipierung der Gehäuseteile des Pumpenkörpers berücksichtigt zu werden.The invention is based on the general idea of arranging the vibration damper on the suction side directly on or integrated in housing parts of the pump, so that the wind boiler practically forms part of the pump and is accordingly produced together with the pump. This eliminates a significant part of the effort that would otherwise be required to install a vibration damper. In essence, the wind boiler in the invention Design only to be taken into account when designing the housing parts of the pump body once.
Weiterhin ist vorteilhaft, daß sich aufgrund der Erfindung eine besonders kompakte Bauweise verwirklichen läßt. Denn ein hinreichendes Volumen für den Windkessel läßt sich bereits bei geringfügiger Vergrößerung gegenüber einem bisherigen Pumpenkörper verwirklichen. Hierbei ist vorteilhaft, daß zur Anordnung des Windkessels auch bei herkömmlichen Pumpen am Pumpenkörper verbleibende Freiräume genutzt werden können.Furthermore, it is advantageous that a particularly compact design can be achieved on the basis of the invention. A sufficient volume for the wind boiler can be achieved even with a slight enlargement compared to a previous pump body. It is advantageous here that for the arrangement of the air boiler, free spaces remaining on the pump body can also be used with conventional pumps.
Gemäß einer bevorzugten Bauform der Erfindung können beispielsweise bei einer Kolben- bzw. Plungerpumpe die den Kolben bzw. Plungern zugeordneten Zylinder in grundsätzlich bekannter Weise innerhalb eines Zylinderblockes in Reihe angeordnet sein und jeweils mit quer zur Ebene der Zylinder erstreckten Bohrungen kommunizieren, in bzw. an denen die Saug- und Druckventile angeordnet sind, wobei dann diese Bohrungen an ihrem saugventilseitigen Enden mit einer Saugsammelleitung im Zylinderblock kommunizieren und der den Windkessel bildende Sackraum neben der Saugsammelleitung an dem Zylinderblock bzw. einem Teil desselben angeordnet bzw. ausgebildet ist.According to a preferred design of the invention, for example in the case of a piston or plunger pump, the cylinders assigned to the pistons or plungers can be arranged in series in a generally known manner within a cylinder block and each communicate with bores extending transversely to the plane of the cylinder which the suction and pressure valves are arranged, these bores then communicating at their suction valve-side ends with a suction manifold in the cylinder block, and the sack space forming the wind boiler is arranged or formed next to the suction manifold on the cylinder block or a part thereof.
Zweckmäßigerweise wird der Pegel des Pumpmediums im den Windkessel bildenden Sackraum geregelt, um die optimale schwingungsdämpfende Wirkung ständig sicherzustellen.The level of the pump medium in the sack space forming the air chamber is expediently regulated in order to ensure the optimal vibration-damping effect at all times.
Grundsätzlich können hierzu beliebige Anordnungen vorgesehen sein.In principle, any arrangements can be provided for this.
Beispielsweise ist es möglich, den Pegel des Pumpmediums mittels eines Schwimmers zu erfassen und dann je nach Bedarf Luft in den Sackraum einzuführen bzw. aus dem Sackraum abzuführen oder die Luftmenge im Sackraum unverändert zu lassen.For example, it is possible to detect the level of the pumping medium by means of a float and then to introduce air into the bag space or to remove it from the bag space as required or to leave the amount of air in the bag space unchanged.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, am Sackraum eine Luftzuführleitung anzuordnen, über die sich dann Luft zuführen läßt, welche gegenüber dem Saugdruck der Pumpe einen gewissen Überdruck hat. Darüber hinaus ist im Sackraum eine Absaugleitung angeordnet, deren Eingangsöffnung ungefähr in Höhe des Sollpegels des Pumpmediums im Sackraum liegt. Der Ausgang dieser Absaugleitung wird auf der Saugseite der Pumpe an einem Bereich mit besonders geringem Druck, beispielsweise an einer nach Art einer Venturidüse ausgebildeten Verengung in der Saugleitung, angeschlossen, so daß die im strömenden Pumpmedium innerhalb der Verengung auftretende dynamische Druckabsenkung ausgenutzt werden kann. Aufgrund des Druckes der in den Sackraum zugeführten Luft läßt sich ein zu hoher Pegel des Pumpmediums im Sackraum beim Pumpbetrieb relativ schnell absenken. Andererseits kann der Pegel des Pumpmediums praktisch nicht unter den Sollpegel fallen, weil dann die arbeitende Pumpe selbst über die Absaugleitung die weiterhin zufließende Luft absaugt und zur Pumpendruckseite fördert. Theoretisch wird dadurch zwar der Wirkungsgrad der Pumpe verringert. In der Praxis spielt dies jedoch zumindest bei Pumpen, die druckseitig einen Druck von größenordnungsmäßig von 200 bar erzeugen, keine Rolle, zumal der Zustrom der über die Zuführleitung zugeführten Luft größenordnungsmäßig auf etwa ein Prozent des Förderstromes der Pumpe beschränkt werden kann. Derart geringe Luftmengen sind für den Wirkungsgrad der Pumpe vernachlässigbar, für eine Regelung des Pegels des Pumpmediums im Sackraum jedoch völlig ausreichend.In a particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided to arrange an air supply line on the bag space, via which air can then be supplied, which has a certain excess pressure compared to the suction pressure of the pump. In addition, a suction line is arranged in the bag room, the inlet opening of which is approximately at the level of the desired level of the pump medium in the bag room. The outlet of this suction line is connected on the suction side of the pump to an area with particularly low pressure, for example to a constriction in the suction line designed in the manner of a Venturi nozzle, so that the dynamic pressure reduction occurring in the flowing pump medium within the constriction can be exploited. Due to the pressure of the air fed into the bag space, an excessively high level of the pump medium in the bag space can be lowered relatively quickly during pump operation. On the other hand, the level of the pump medium can practically not fall below the target level, because then the working pump itself sucks the air that continues to flow in via the suction line and conveys it to the pump pressure side. In theory, this reduces the efficiency of the pump. In practice, however, this does not play a role, at least for pumps that generate a pressure of the order of 200 bar on the pressure side, especially since the inflow of the air supplied via the supply line can be limited to around one percent of the delivery flow of the pump. Such Small amounts of air are negligible for the efficiency of the pump, but are completely sufficient for regulating the level of the pump medium in the bag space.
Die Erfindung ist auch für sogenannte Boosterpumpen besonders vorteilhaft, weil durch die Schwingungsdämpfung auf der Saugseite der Kolben- bzw. Plungerpumpe eine Übertragung dieser Schwingungen auf die Druckseite der saugseitig der Kolben- bzw. Plungerpumpe angeordneten Ladepumpe vermieden wird. Dementsprechend kann die Ladepumpe ohne weiteres nach Art einer Kreiselpumpe ausgebildet sein, deren zur Förderung des Pumpmediums dienendes Turbinenrad typischerweise gegenüber Schwingungen auf der Druckseite sehr empfindlich ist.The invention is also particularly advantageous for so-called booster pumps because the vibration damping on the suction side of the piston or plunger pump avoids transmission of these vibrations to the pressure side of the charge pump arranged on the suction side of the piston or plunger pump. Accordingly, the charge pump can easily be designed in the manner of a centrifugal pump, the turbine wheel of which serves to convey the pump medium is typically very sensitive to vibrations on the pressure side.
Bei einer derartigen Boosterpumpe wird die vorangehend genannte Absaugleitung mit ihrem Ausgang saugseitig der Ladepumpe angeschlossen, während die Luftzuführleitung aufgrund des relativ hohen, von der Ladepumpe erzeugten Druckes auf der Saugseite der Kolben- bzw. Plungerpumpe mit einer Druckluftquelle verbunden wird.In such a booster pump, the aforementioned suction line is connected with its outlet on the suction side of the charge pump, while the air supply line is connected to a compressed air source due to the relatively high pressure generated by the charge pump on the suction side of the piston or plunger pump.
Im übrigen wird hinsichtlich vorteilhafter Merkmal der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung vorteilhafter Ausführungsformen verwiesen, welche in der Zeichnung dargestellt sind.For the rest, with regard to the advantageous feature of the invention, reference is made to the claims and the following explanation of advantageous embodiments, which are shown in the drawing.
Dabei zeigt
- Fig. 1
- einen Vertikalschnitt einer erfindungsgemäßen Pumpe, wobei die Achse eines Plungers in die Schnittebene fällt,
- Fig. 2
- eine schematisierte Ansicht entsprechend dem Pfeil II in Fig. 1, wobei der Windkessel sowie Teile einer Absaugleitung geschnitten dargestellt sind,
- Fig. 3
- Einzelheiten der Regelung des Flüssigkeitspegels im Sackraum und
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung einer Boosterpumpe mit erfindungsgemäß angeordnetem Windkessel.
- Fig. 1
- 3 shows a vertical section of a pump according to the invention, the axis of a plunger falling into the sectional plane,
- Fig. 2
- 2 shows a schematic view according to arrow II in FIG. 1, the wind boiler and parts of a suction line being shown in section,
- Fig. 3
- Details of the regulation of the liquid level in the bag space and
- Fig. 4
- is a schematic representation of a booster pump with a wind boiler arranged according to the invention.
Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe besitzt einen Zylinderblock 1 mit liegend in Reihe angeordneten Zylinderbohrungen, in denen jeweils ein Plunger 2 arbeitet. An ihren in der Fig. 1 rechten Enden münden die Zylinderbohrungen in Vertikalbohrungen 3, die an ihren unteren Enden mit einer Saugsammelleitung 4 verbunden sind und im Bereich ihrer oberen Abschnitte von einer in Fig. 1 nicht sichtbaren, zur Saugsammelleitung 4 parallelen Drucksammelleitung durchsetzt werden. In den Vertikalbohrungen 3 sind jeweils ein Saug- und ein Druckventil 5 und 6 in grundsätzlich bekannter Weise untergebracht, so daß beim Saughub des jeweiligen Plungers 2 aus der Saugsammelleitung 4 Pumpmedium in die dem jeweiligen Plunger 2 zugeordnete Zylinderbohrung 1 strömt und beim nachfolgenden Druckhub in die Drucksammelleitung verdrängt wird.The pump shown in Fig. 1 has a cylinder block 1 with lying horizontally arranged cylinder bores, in each of which a
An einem mittleren Axialabschnitt ist die Saugsammelleitung 4 über eine im Zylinderblock 1 angeordnete Öffnung 7 mit einem am bzw. im Zylinderblock 1 angeordneten Sackraum 8 verbunden, dessen Innenraum zumindest teilweise vertikal oberhalb des Niveaus der Saugsammelleitung 4 liegt. Die genannte Öffnung 7 ist gemäß Fig. 2 vorzugsweise als in Richtung der Achse der Saugsammelleitung 4 erstrecktes Langloch ausgebildet, welches gemäß Fig. 1 bevorzugt im Bereich der unteren Querschnittshälfte der Saugsammelleitung 4 angeordnet ist.At a central axial section, the
Beim Pumpbetrieb ist dieser Sackraum in einem unteren Bereich mit Pumpmedium und im oberen Bereich mit Luft gefüllt, so daß ein Schwingungen im Pumpmedium auf der Saugseite der Pumpe dämpfender Windkessel gebildet wird.During pump operation, this sack space is filled with pump medium in a lower region and with air in the upper region, so that vibrations in the pump medium are formed on the suction side of the pump-damping wind chamber.
Die Höhe des Flüssigkeitspegels wird zweckmäßigerweise geregelt.The level of the liquid is expediently regulated.
Die hierzu vorteilhaften Maßnahmen werden nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 erläutert.The advantageous measures for this are explained below with reference to FIGS. 2 and 3.
Im oberen Teil des Sackraumes 8 ist eine außenseitig durch eine Filterkappe 9 abgedeckte Zuluftleitung 10 angeordnet, die an ihrem unteren, in den Sackraum 8 hineinragenden Ende mit einem Schwimmerventil 11 sowie einer Drossel 13 versehen ist, welche jedoch auch in größeren Abstand vom Schwimmerventil 11, d. h. weiter oben an der Zuluftleitung 10, angeordnet sein kann. Das Schwimmerventil 11 wird von dem Pumpmedium automatisch geschlossen, sobald dessen Pegel im Sackraum 8 einen Sollpegel unterhalb des unteren Endes der Zuluftleitung 10 überschreitet.In the upper part of the
Im unteren Teil des Sackraumes 8 ist eine Absaugleitung 12 angeordnet, deren Eingangsöffnung etwas tiefer als das untere Ende der Zuluftleitung 10 bzw. des Schwimmerventiles 11 angebracht ist.A
Die Absaugleitung 12 mündet in eine nach Art einer Venturidüse ausgebildete Verengung 14 innerhalb einer an die Saugsammelleitung 4 angeschlossenen Saugleitung 15, über die das Pumpmedium zur Saugsammelleitung 4 geführt wird.The
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Absaugleitung 12 von oben in die Verengung 14 einmündet.It is preferably provided that the
Vor und hinter der Verengung 14 besitzen die Saugleitung 15 bzw. die Saugsammelleitung 4 einen vergleichsweise großen Querschnitt, so daß beim Pumpbetrieb, wenn das Pumpmedium durch die Verengung 14 strömt, im Bereich der Verengung 14 ein deutlicher dynamischer Druckabfall gegenüber dem Druck im Pumpmedium vor und hinter der Verengung 14 auftritt, d. h. der Druck des Pumpmediums in der Verengung 14 ist beim Pumpbetrieb ständig geringer als der Druck des Pumpmediums in der Saugsammelleitung 4.In front of and behind the
Die Zuluftleitung 10 sowie die Absaugleitung 12 wirken in folgender Weise zur Regelung des Pegels des Pumpmediums im Sackraum 8 zusammen:
Zunächst sei angenommen, daß beim Pumpbetrieb in der Saugsammelleitung 4 ein gewisser Unterdruck gegenüber dem Druck der Atmosphäre auftritt.The
First of all, it is assumed that a certain negative pressure in relation to the pressure of the atmosphere occurs in the
Sollte nun bei Beginn des Pumpbetriebes der Pegel des Pumpmediums im Sackraum 8 oberhalb der Eingangsöffnung der Absaugleitung 12 oder oberhalb des Schwimmerventiles 11 liegen, so wird dieser Pegel zunehmend abgesenkt, wobei gegebenenfalls zusätzliche Luft über die Zuluftleitung 10 in den Sackraum 8 einströmt.If the level of the pump medium in the
Sobald der Flüssigkeitspegel soweit abgesunken ist, daß die Einlaßöffnung der Absaugleitung 12 oberhalb des Flüssigkeitspegels liegt, wird über die Absaugleitung 12 Luft abgesogen, da der Druck an der Verengung 14 geringer ist als der Luftdruck im Sackraum 8. Die abgesogene Luft wird dann vom Saugstrom des Pumpmediums zu den Saugventilen 5 mitgeführt und zusammen mit dem Pumpmedium von der Pumpe zu deren Druckseite gefördert.As soon as the liquid level has dropped so far that the inlet opening of the
Da die Absaugleitung 12 von oben in die Verengung 14 einmündet, bleiben die vom Saugstrom des Pumpmediums mitgeschleppten Luftblasen überwiegend im oberen Querschnittsbereich der Saugleitung 15 bzw. der Saugsammelleitung 4, so daß diese Luftblasen aufgrund der relativ tief angeordneten Öffnung 7 zwischen Saugsammelleitung 4 und Sackraum 8 nur ausnahmsweise in den Sackraum 8 gelangen und überwiegend von der Pumpe zusammen mit dem Pumpmedium zur Druckseite der Pumpe gefördert werden.Since the
Durch entsprechende Bemessung der Drossel 13 wird erreicht, daß über die Zuluftleitung 10 allenfalls soviel Luft zuströmen kann, wie über die Absaugleitung 12 abgeführt wird.By appropriate dimensioning of the throttle 13 it is achieved that at most as much air can flow in via the supply air line as is discharged via the
Somit stellt sich beim Pumpbetrieb innerhalb kürzester Zeit innerhalb des Sackraumes 8 ein Pegel des Pumpmediums ein, welcher etwa in Höhe der Einlaßöffnung der Absaugleitung 12 liegt.Thus, during pump operation, a level of the pump medium which is approximately at the level of the inlet opening of the
Bei manchen Einsatzfällen wird das Pumpmedium der Saugsammelleitung 4 mit einem gewissen Überdruck (Saugdruck) zugeführt, so daß beim Pumpbetrieb zwar in der Saugsammelleitung aufgrund dynamischer Effekte gegenüber diesem Saugdruck eine Druckabsenkung auftreten kann, der Druck in der Saugsammelleitung 4 jedoch oberhalb des Druckes der Atmosphäre bleibt. In solchen Fällen muß die Zuluftleitung 10 mit einer pneumatischen Druckquelle verbunden sein, mit der Luft unter einem Druck zugeführt werden kann, welcher oberhalb des Druckes des Pumpmediums in der Saugsammelleitung 4 liegt. Damit können dann die Zuluftleitung 10 sowie die Absaugleitung 12 zur Regelung des Pegels des Pumpmediums im Sackraum 8 in der vorangehend beschriebenen Weise zusammenwirken.In some applications, the pump medium of the
Der erhöhte Saugdruck kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß das Pumpmedium von einem gegenüber der Pumpe erhöht angeordnetem Reservoir zur Pumpe strömt. Statt dessen kann auch vorgesehen sein, daß das Reservoir unter einem gewissen Überdruck steht.The increased suction pressure can be generated, for example, by the pump medium flowing to the pump from a reservoir which is arranged higher than the pump. Instead, it can also be provided that the reservoir is under a certain excess pressure.
Die Erfindung läßt sich auch bei einer sogenannten Boosterpumpe verwirklichen, bei der eingangsseitig der Saugsammelleitung 4 einer Kolbenpumpe eine Ladepumpe 16 angeordnet ist, welche beispielsweise nach Art einer Kreiselpumpe od.dgl. arbeitet. Eine entsprechende Anordnung ist schematisiert in Fig. 4 dargestellt.The invention can also be implemented in a so-called booster pump, in which a
Während das Pumpmedium eingangsseitig der Ladepumpe 16 nur einen sehr geringen Druck hat, stellt sich ausgangsseitig der Ladepumpe 16 auch bei Pumpbetrieb der Kolbenpumpe in der Saugsammelleitung 4 ein erhöhter hydraulischer Druck ein.While the pump medium has only a very low pressure on the inlet side of the
Im Falle einer solchen Boosterpumpe mündet die Absaugleitung 12 eingangsseitig der Ladepumpe 16 in die Saugleitung 15. Über die Zuluftleitung 10 wird Druckluft zugeführt, deren Druck etwas oberhalb des Ladedruckes der Ladepumpe 16 bzw. oberhalb des Druckes in der Saugleitung 4 liegt. Damit wird der Pegel des Pumpmediums im Sackraum 8 wieder in der vorangehend dargestellten Weise geregelt. Sollte dieser Pegel oberhalb der Eingangsöffnung der Absaugleitung 12 liegen, wird er beim Pumpbetrieb durch die Druckluft abgesenkt, bis er soweit abgesunken ist, daß die Druckluft in die Absaugleitung 12 eintreten und mittels der Ladepumpe 16 abgesogen werden kann. Durch die Drossel 13 bzw. eine sonstige Begrenzung des Zustromes der Druckluft über die Zuluftleitung 10 wird wiederum erreicht, daß insgesamt nur vergleichsweise geringe Luftmengen zuströmen können, die sich über die Absaugleitung 12 ohne weiteres absaugen lassen und insgesamt den Wirkungsgrad der Pumpe nicht bzw. nur vernachlässigbar wenig beeinträchtigen.In the case of such a booster pump, the
Im Falle der Boosterpumpe dient der vom Sackraum 8 gebildete Windkessel in erster Linie als Schutz der Ladepumpe 16 vor saugseitig erzeugten Schwingungen der Kolbenpumpe. Bei Ladepumpen, die beispielsweise mit einem Turbinenrad od.dgl. fördern, ist nämlich das Förderorgan überaus empfindlich gegenüber Schwingungen auf der Druckseite der Ladepumpe 16. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Schwingungsdämpfung wird die Ladepumpe 16 wirksam geschützt und kann dementsprechend eine lange Lebensdauer erreichen.In the case of the booster pump, the wind chamber formed by the
Pumpen der oben beschriebenen Art werden oftmals auf Fahrzeugen eingesetzt, die zur Spülung von Kanälen dienen. Bei derartigen Fahrzeugen steht typischerweise mit dem Kompressor für die druckluftbetriebenen Fahrzeugbremsen eine geeignete Druckluftquelle zur Verfügung, an die gegebenenfalls die Zuluftleitung 10 angeschlossen werden kann. Durch grundsätzlich bekannte Prioritätssteuerventile wird dann gewährleistet, daß die Fahrzeugbremsen bevorzugt mit Druckluft versorgt werden und nur überschüssige Druckluft zur Zuluftleitung 10 gelangen kann. Im Hinblick auf die geringen Luftmengen, die zur Regelung des Flüssigkeitspegels im Sackraum 8 benötigt werden, ist jedoch die Druckluftversorgung der Zuluftleitung 10 praktisch immer unproblematisch.Pumps of the type described above are often used on vehicles which are used to flush channels. In such vehicles, the compressor for the compressed air-operated vehicle brakes is typically a suitable compressed air source available, to which the
Die Druckluft kann auch für pneumatisch betätigte Steuerungsorgane der Pumpe herangezogen werden, beispielsweise pneumatisch betätigte Zulauf- oder Umlaufventile u.dgl. Hierbei ist zweckmäßig, diese Steuerungsorgane so auszubilden, daß die Zuluftleitung nur beim Pumpbetrieb Druckluft erhält.The compressed air can also be used for pneumatically operated control elements of the pump, for example pneumatically operated feed or circulation valves and the like. It is expedient to design these control elements in such a way that the supply air line receives compressed air only during pump operation.
Das Schwimmerventil 11 an der Zuluftleitung 10 kann gegebenenfalls auch entfallen. Die Anordnung des Schwimmerventiles 11 ist jedoch zweckmäßig, um in jedem Falle einen Rückschlag von Pumpmedium in die Zuluftleitung 10 zu verhindern.The
Claims (14)
dadurch gekennzeichnet,
daß unmittelbar am Pumpenkörper (1) ein den Windkessel bildender Sackraum (8) zumindest teilweise oberhalb eines mit ihm verbundenen Saugleitungsteiles (4) des Pumpenkörpers (1) angeordnet bzw. als Teil des Pumpenkörpers (1) ausgebildet ist.Displacement pump, in particular piston or plunger pump, with at least one displacement work space closed by a suction and a pressure valve and a pump body comprising at least one suction valve and a suction line part, for. B. valve head or displacement housing block, and a suction-side vibration damper designed in the manner of a wind boiler,
characterized,
that at the pump body (1) a sack space (8) forming the wind chamber is at least partially arranged above a suction line part (4) of the pump body (1) connected to it, or is designed as part of the pump body (1).
dadurch gekennzeichnet,
daß am bzw. im Pumpenkörper bzw. Ventilkopf oder Verdrängergehäuseblock (1) eine mehrere Saugventile (5) eingangsseitig verbindende Saugsammelleitung (4) angeordnet und mit dem Sackraum (8) über zumindest eine seitliche Öffnung (7) verbunden ist.Positive displacement pump according to claim 1,
characterized,
that a suction manifold (4) connecting a plurality of suction valves (5) on the input side is arranged on or in the pump body or valve head or displacement housing block (1) and is connected to the bag space (8) via at least one lateral opening (7).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Saugsammelleitung (4) horizontal angeordnet ist.Positive displacement pump according to claim 1 or 2,
characterized,
that the suction manifold (4) is arranged horizontally.
dadurch gekennzeichnet,
daß eine einzige Öffnung (7) zur Verbindung zwischen Saugsammelleitung (4) und Sackraum (8) an einem axial mittleren Abschnitt der Saugsammelleitung (4) angeordnet ist.Positive displacement pump according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that a single opening (7) for connecting the suction manifold (4) and the bag space (8) is arranged on an axially central portion of the suction manifold (4).
dadurch gekennzeichnet,
daß den Kolben bzw. Plungern (2) zugeordnete Zylinder bzw. Zylinderbohrungen innerhalb eines Zylinderblockes (1) in Reihe angeordnet sind,
daß quer zur Ebene der Zylinder bzw. Zylinderbohrungen mit jeweils einem Zylinder bzw. einer Zylinderbohrung kommunizierende Bohrungen vorhanden sind, in bzw. an denen die Saug- und Druckventile (5,6) angeordnet sind, daß diese Bohrungen mit einer Saugsammelleitung (4) im Zylinderblock (1) kommunizieren, und
daß der den Windkessel bildende Sackraum (8) neben der Saugsammelleitung (4) angeordnet ist.Positive displacement pump according to one of claims 1 to 4,
characterized,
that cylinders or cylinder bores assigned to the pistons or plungers (2) are arranged in series within a cylinder block (1),
that transversely to the plane of the cylinder or cylinder bores, each with a cylinder or a cylinder bore communicating bores are present, in or on which the suction and pressure valves (5, 6) are arranged, that these bores with a suction manifold (4) in Communicate cylinder block (1), and
that the sack space (8) forming the wind boiler is arranged next to the suction manifold (4).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (7) bzw. Öffnungen an einem vertikal unteren Querschnittsbereich der Saugsammelleitung (4) angeordnet sind.Positive displacement pump according to one of claims 3 to 5,
characterized,
that the opening (7) or openings are arranged on a vertically lower cross-sectional area of the suction manifold (4).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Höhe des Pegels des vom Sackraum (8) aufgenommenen Pumpmediums regelbar ist.Displacement pump according to one of Claims 1 to 6,
characterized,
that the level of the pump medium received by the bag space (8) can be regulated.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sackraum (8) eine Belüftungsleitung (10) mit einem Schwimmerventil besitzt, welches so angeordnet bzw. ausgebildet ist, daß es vom Pumpmedium im Sackraum (8) bei Überschreitung eines Sollpegels geschlossen wird und bei Unterschreitung des Sollpegels bzw. bei Unterdruck im Sackraum (8) zu öffnen vermag.Positive displacement pump according to claim 7,
characterized,
that the sack space (8) has a ventilation line (10) with a float valve, which is arranged or designed so that it is closed by the pump medium in the sack space (8) when a target level is exceeded and when the target level is undershot or underpressure in the sack space (8) can open.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sackraum (8) mit einer Absaugleitung (12) versehen ist, deren Eingangsöffnung etwa in Höhe des Sollpegels angeordnet ist.Positive displacement pump according to claim 7 or 8,
characterized,
that the bag space (8) is provided with a suction line (12), the inlet opening of which is arranged approximately at the level of the desired level.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Absaugleitung im Bereich einer Verengung (14) der Saugleitung (15) in dieselbe einmündet, derart, daß beim Pumpbetrieb an der Verengung (14) auftretender Unterdruck relativ zum Druck im Sackraum (8) zur Absaugung von Luft nutzbar ist.Positive displacement pump according to claim 9,
characterized,
that the suction line opens into the area of a constriction (14) of the suction line (15) in such a way that the vacuum occurring at the constriction (14) during pump operation can be used to extract air relative to the pressure in the bag space (8).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Absaugleitung (12) eingangsseitig einer Ladepumpe (16) angeschlossen ist, die ihrerseits eingangsseitig der Verdrängerpumpe angeordnet ist.Positive displacement pump according to claim 9,
characterized,
that the suction line (12) on the input side of a charge pump (16) is connected, which in turn is arranged on the input side of the positive displacement pump.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Belüftungsleitung (10) mit einer Druckluftquelle verbindbar ist, deren Druck oberhalb des Druckes des Pumpmediums im Sackraum (8) liegt.Displacement pump according to one of Claims 7 to 11,
characterized,
that the ventilation line (10) can be connected to a compressed air source, the pressure of which is above the pressure of the pump medium in the bag space (8).
dadurch gekennzeichnet,
daß an bzw. in der Belüftungsleitung (10) eine Drossel (13) angeordnet ist, welche den zuführbaren Luftstrom entsprechend dem möglichen Absaugstrom in der Absaugleitung (12) begrenzt.Displacement pump according to one of Claims 7 to 12,
characterized,
that a throttle (13) is arranged on or in the ventilation line (10), which limits the air flow that can be supplied in accordance with the possible suction flow in the suction line (12).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindung (7) zwischen Sackraum (8) und Saugleitungsteil (4) einen großen Querschnitt - z.B. in ähnlicher Größenordnung wie der Querschnitt des Saugleitungsteiles - aufweist.Displacement pump according to one of Claims 1 to 13,
characterized,
that the connection (7) between the sack space (8) and the suction line part (4) has a large cross section - for example of a similar size to the cross section of the suction line part.
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