EP0646725A1 - Floating piston guiding for thick matter pumps - Google Patents

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EP0646725A1
EP0646725A1 EP94114818A EP94114818A EP0646725A1 EP 0646725 A1 EP0646725 A1 EP 0646725A1 EP 94114818 A EP94114818 A EP 94114818A EP 94114818 A EP94114818 A EP 94114818A EP 0646725 A1 EP0646725 A1 EP 0646725A1
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EP
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piston
guide according
annular
piston rod
piston guide
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SAXLUND GmbH
Original Assignee
SAXLUND GmbH
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Publication date
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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
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F04B53/144—Adaptation of piston-rods
    • F04B53/147—Mounting or detaching of piston rod
    • 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
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • 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
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F04B53/143—Sealing provided on the piston

Definitions

  • the invention is concerned with the piston guide in thick matter pumps, as they are used to convey viscous or almost solid materials, such as sewage sludge or thickened sewage sludge or sludge.
  • DE-A 37 42 938.8 proposes a piston pump for the above-mentioned delivery media , which enables the wear part "delivery piston” to be easily exchanged, which is done by means of two half-shells (designated 29) at the rear end of the cylinder -The bushing is arranged under tension and when loosening, make the front part of the piston (there designated 18) easily accessible.
  • This solution has proven to be susceptible to failure in tough everyday operations because the half-shells can no longer be removed after long periods of operation and regular replacement of the delivery piston is made considerably more difficult.
  • the mentioned disclosure of the prior art addresses an asymmetrical movement of the delivery piston (cf. claim 13 there), this asymmetrical movement is made possible by a pressure control device and by sensors which influence the pure axial movement of the piston.
  • piston body which has an annular shape and is movably supported in relation to the piston rod which moves it axially.
  • the piston body can perform a relative movement with respect to the piston rod by means of elastic mounting and is nevertheless securely mounted and held.
  • This combination of mounting in the axial direction and simultaneous movable mounting in the radial direction can also be referred to as "floating mounting”.
  • the elastic mounting can be doubled by providing two elastic mounting on the - seen in the radial direction - inner surface and outer surface (claim 3).
  • the inner annular surface is preferably based on two axially spaced compensating bodies, such as O-rings. Claim 5).
  • the radially outside floating bearing of a piston seal (claim 2) can be achieved by similar or the same (only different in diameter) compensating body, the axial distance can be less than the aforementioned axial distance of the internal compensating body (claim 4, claim 5) .
  • one of the ring disks can be integrally connected to a hollow cylindrical base body in such a way that after its application to the piston rod, the elastic compensating elements are arranged on it and then the annular piston body is pushed over it (claim 7).
  • a second front washer can be axially fixed against the base body (claim 8), so that the annular piston body receives its final floating bearing.
  • the unit at the front end of the piston rod is easily exchangeable by loosening the nut, removing the front washer and pulling down the floating ring body. It can then be provided with new outer seals, it can also be completely replaced. The nut and the front washer can also be replaced if they have been heavily used during operation.
  • the ring disks mentioned have an outer diameter that is slightly smaller than the diameter dimension of the radial seals provided in the piston body (claim 12), it can be ensured that there are no contacts between the ring disks and alignment tolerances and tensioning of the piston rod relative to the central axis of the cylinder the cylinder liner arise.
  • the floating bearing according to the invention is used, extensive pulling and balancing rods around the cylinder sleeve, which connect the water box to the pump head in a fixed and aligned manner, can be omitted. A slight reinforcement of the cylinder sleeve is then recommended, but not necessary.
  • the cylinder sleeve itself can then be arranged on the pump head and on the water tank without the pull rods mentioned and immovable in the axial direction, so that an essentially axial alignment can be provided; the slight deviations that still exist in such an arrangement are compensated for by the floating mounting according to the invention of the fixed - not seal-like - piston body, the (actual) seals only being provided on the piston body.
  • Figure 1 shows the front end of a piston rod 10, the central axis 100 is shown in phantom.
  • An annular piston body 5 is floatingly mounted approximately concentrically around a section of the piston rod that is only slightly set back relative to the end face. The figure is shown partly in section (upper half) and in side view (lower half).
  • FIG. 2 shows an overview of where the exemplary arrangement according to FIG. 1 is arranged in a thick matter feed pump.
  • FIG. 2 where a partially cut thick matter feed pump 30 is shown.
  • the central axis is designated 100, in it the piston rod 10 moves in a controlled manner by a hydraulic drive (not shown).
  • a hydraulic drive not shown
  • An exemplary delivery piston is drawn, which comes from the prior art.
  • FIG. 1 the example shown in FIG. 1 of a floating mounting of the delivery piston on the piston rod 10 can be used.
  • the piston runs in a cylinder liner 20, which can be a metallic sleeve of a coordinated cross-sectional dimension with a thin wall.
  • a water box 40 is arranged at the rear end of the cylinder liner 20. It contains water for the lubrication of the hard chrome-plated cylinder barrel surfaces and for cooling purposes. It is also the place where the plunger is retracted when it is to be replaced.
  • a pump head 31 into which a first valve 32 controls - the axis 101 of which is approximately perpendicular to the delivery axis 100 - the thick matter is drawn in when the piston rod 10 moves backwards with the delivery piston (the valve is inward opened) and from the thick material when closing the mentioned Valves 32 and opening a second valve 33 inclined at an angle and at an angle of approximately 45 ° from the central axis 100 (the valve axis of which is designated 102) is conveyed out in the central axis direction 100 when the piston rod 10 and the delivery piston move forward.
  • valve 32 and 33 operate in push-pull, valve 32 is open when the piston moves backward, valve 33 is open when the piston moves forward. When the piston moves forward, valve 32 is closed.
  • the opening times of the valves can be electronically coupled to the axial movement of the piston rod 10 via sensors or time controls, and the opening and closing times can also overlap slightly.
  • FIG. 2 A detail of Figure 2 - the pump head - is shown enlarged in Figure 1 .
  • the delivery piston shown in FIG. 2 is a delivery piston solution according to the prior art, in which no "floating bearing" is provided, as is achieved in the example according to FIG. 1 .
  • Figure 1 shows a cylinder piston which is arranged interchangeably at the front end of the piston rod 10 via a nut 9.
  • the piston initially consists of three basic components 5; 6, 6a; 8, wherein the component 6, 6a forms an integral part - the piston base body. It has an approximately L-shaped cross-section - above the central axis 100 - and serves to receive the annular piston body 5, the inner opening of which is slightly larger in diameter than the outer diameter of the axial section 6a of the piston base body 6, 6a.
  • the front-side mounting - corresponding to the rear axial holder 6 of the piston base body - takes over an annular disc 8, which is pressed against the base portion 6a of the piston base body by means of the nut 9.
  • Piston base body 6a having a smaller outer diameter is supported on a piston body 5.
  • Its axial side sections can be spherical, but they can also be straight if they have a small amount of play compared to the washers 6 and 8.
  • the piston body 5 is supported on its inner annular surface 5a on axially spaced O-rings 7a, 7b, which in turn are inserted in annular grooves 7c and 7d so that they still protrude a little radially in order to align with the inner ring surface 5a of the piston body 5 to get in touch.
  • the O-rings 7a and 7b can also deform differently along their circumference. This ensures that the piston body 5 can both move in a direction perpendicular to the central axis 100, which corresponds to an eccentric but parallel (straight) piston guide 10; but also an inclined displacement can be permitted, which corresponds to a stronger compression of the one O-ring 7a on one half of its circumference and a stronger compression of the O-ring 7b arranged in front on the other half of its circumference.
  • This is a non-aligned manner of driving the piston rod 10, which is slightly oblique with respect to the central axis 100.
  • the spherical shape on both axial end faces of the piston body 5 facilitates the aforementioned tilting of the piston body 5.
  • a reliable sealing of the piston body 5 on the circumferential cylinder sleeve 20 can nevertheless be achieved (it is shown in dashed lines in FIG. 1).
  • a sealing ring 2 which is shortened in its axial dimension with respect to the piston body 5, is also floatingly mounted, specifically on two exemplary O-rings 3a and 3b. They have a smaller axial distance and are inserted in grooves 3c and 3d, which lie circumferentially so deep that the ring seal 2 mentioned is also held axially on the front face of the first groove 3d and the rear face of the second groove 3c.
  • ring seal 2 can experience a tilt opposite to the annular piston body 5 in order to lie flush against the inner wall of the piston sleeve 20, although the piston body 5 is not aligned concentrically or not symmetrically to the main axis 100.
  • Two further sealing elements can be provided on the circumference of the piston body 5.
  • the piston rod 10 has a short front taper, at the front end area of which a thread 10b can be located.
  • an annular shoulder 10a is formed as a fit between the piston base body 6, 6a and the piston rod 10, on which the piston base body 6, 6a strikes from the end when it is plugged onto the piston rod 10.

Abstract

The technical field of the invention is solids-handling pumps. Here, the invention deals with the delivery plunger (5, 6, 6a, 8), which is arranged detachably (9) on the front end of a plunger rod (10) axially displaceable via hydraulic drive. An annular plunger body (5) is mounted on a basic plunger body (6, 6a) via elastic compensating elements (3a, 3b, 7a, 7b) in such a way that axial inclined positions and parallel displacements of the plunger rod (10) are permitted without impairing the peripheral sealing actions (2) of the plunger. <IMAGE>

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Kolbenführung in Dickstoffpumpen, wie sie zum Fördern zähflüssiger oder nahezu fester Stoffe, wie Klärschlamm oder eingedickter Klärschlamm oder Hüttenschlamm verwendet werden.The invention is concerned with the piston guide in thick matter pumps, as they are used to convey viscous or almost solid materials, such as sewage sludge or thickened sewage sludge or sludge.

Aufgrund der Festigkeit und der nur geringen Viskosität des zu fördernden Mediums werden an den Kolben erhöhte Anforderungen gestellt. Er ist in der Regel als Verschleißteil ausgestaltet, das häufig aufgrund Abnutzung ausgetauscht werden muß. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Abdichtung des meist hydraulisch hin- und herbewegten Kolbens gegenüber der Zylinder-Laufbuchse.Due to the strength and the low viscosity of the medium to be pumped, increased demands are placed on the piston. It is usually designed as a wearing part that often has to be replaced due to wear. The sealing of the mostly hydraulically reciprocating piston from the cylinder liner is of particular importance.

Im Stand der Technik wird in der DE-A 37 42 938.8 eine Kolbenpumpe für die erwähnten Fördermedien vorgeschlagen, die eine leichte Austauschbarkeit des Verschleißteiles "Förderkolben" ermöglicht, was durch zwei Halbschalen (dort mit 29 bezeichnet) geschieht, die am hinteren Ende der Zylinder-Laufbuchse verspannt angeordnet sind und bei Lösen den vorderen Teil des Kolbens (dort mit 18 bezeichnet) leicht zugänglich machen. Diese Lösung hat sich als störanfällig im harten Alltagsbetrieb erwiesen, weil die Halbschalen nach längerem Betrieb nicht mehr abnehmbar sind und ein regelmäßiger Austausch des Förderkolbens erheblich erschwert wird. Zwar ist in der erwähnten Offenbarung des Standes der Technik eine asymmetrische Bewegung des Förderkolbens angesprochen (vgl. dort Anspruch 13), allerdings wird diese asymmetrische Bewegung durch eine Drucksteuervorrichtung und durch Sensoren ermöglicht, die die reine Axialbewegung des Kolbens beeinflussen.In the prior art, DE-A 37 42 938.8 proposes a piston pump for the above-mentioned delivery media , which enables the wear part "delivery piston" to be easily exchanged, which is done by means of two half-shells (designated 29) at the rear end of the cylinder -The bushing is arranged under tension and when loosening, make the front part of the piston (there designated 18) easily accessible. This solution has proven to be susceptible to failure in tough everyday operations because the half-shells can no longer be removed after long periods of operation and regular replacement of the delivery piston is made considerably more difficult. Although the mentioned disclosure of the prior art addresses an asymmetrical movement of the delivery piston (cf. claim 13 there), this asymmetrical movement is made possible by a pressure control device and by sensors which influence the pure axial movement of the piston.

Die US 2,175,441 (Miller) zeigt Verbesserungen bei Schlammpumpen, die eine erhöhte Dichtigkeit und verbessertes Anliegen von Dichtungsringen aus abriebfestem Gummi an einer Zylinderwandung betreffen. Die radial äußeren Ringflächen (die "lips" 23, 24 bei Miller) der relativ steifen, abriebfesten Gummiringe (15, 16 bei Miller) werden durch weiche Gummiringe (17, 18, bei Miller), die radial innerhalb der steifen Ringe liegen, nach außen gegen die Zylinderwandung gedrückt. Maßnahmen zur Kompensation von Verspannung oder Fluchtungstoleranz der Kolbenstangenbewegung werden nicht vorgeschlagen.US 2,175,441 (Miller) shows improvements in slurry pumps which relate to increased tightness and improved contact of sealing rings made of abrasion-resistant rubber on a cylinder wall. The radially outer ring surfaces (the "lips" 23, 24 in Miller) of the relatively stiff, abrasion-resistant rubber rings (15, 16 in Miller) are followed by soft rubber rings (17, 18, in Miller), which lie radially inside the rigid rings pressed against the outside of the cylinder wall. activities to compensate for tension or alignment tolerance of the piston rod movement are not proposed.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Führungseigenschaften des Förderkolbens in der Zylinder-Laufbuchse zu verbessern und dabei auch Ungenauigkeiten bei der Axialbewegung des Kolbens zuzulassen, wobei gleichzeitig eine sichere Abdichtung des Kolbens gegenüber der Zylinder-Laufbuchse gewährleistet werden soll.It is an object of the present invention to improve the guiding properties of the delivery piston in the cylinder liner and also to allow inaccuracies in the axial movement of the piston, while at the same time ensuring a reliable sealing of the piston with respect to the cylinder liner.

Dies erreicht die technische Lehre des Anspruchs 1.This achieves the technical teaching of claim 1.

Sie verwendet einen Kolbenkörper, der eine ringförmige Gestalt hat und beweglich gegenüber der Kolbenstange, die ihn axialbewegt, gelagert ist. Durch elastische Lagerung kann der Kolbenkörper eine Relativbewegung gegenüber der Kolbenstange ausführen und ist gleichwohl sicher gelagert und gehalten. Diese Verknüpfung von Halterung in Axialrichtung und gleichzeitiger beweglicher Lagerung in Radialrichtung kann auch als "schwimmende Lagerung" bezeichnet werden.It uses a piston body which has an annular shape and is movably supported in relation to the piston rod which moves it axially. The piston body can perform a relative movement with respect to the piston rod by means of elastic mounting and is nevertheless securely mounted and held. This combination of mounting in the axial direction and simultaneous movable mounting in the radial direction can also be referred to as "floating mounting".

Mit dieser schwimmenden Lagerung wird erreicht, daß die Dichtung am Kolbenkörper außen dicht an der Zylinder-Laufbuchse anliegen und gleiten kann, unabhängig davon, ob die Kolbenstange sich genau in Achsrichtung hin- und herbewegt. Von der schwimmenden Lagerung wird aber nicht nur eine aus der zentrischen Achse parallelverschobene geradlinig Hin- und Herbewegung der Kolbenstange kompensiert, sondern auch eine gegenüber der Zentralachse leicht geneigte Hin- und Herbewegung. Beide Ungenauigkeiten (Verspannung und Fluchtungstoleranz) werden erfindungsgemäß ausgeglichen durch die elastisch bewegliche Lagerung des Kolbenkörpers.With this floating bearing it is achieved that the seal on the piston body can lie and slide tightly against the outside of the cylinder liner, regardless of whether the piston rod moves back and forth exactly in the axial direction. The floating bearing not only compensates for a straight forward and backward movement of the piston rod, which is displaced in parallel from the central axis, but also a back and forth movement slightly inclined with respect to the central axis. According to the invention, both inaccuracies (tension and alignment tolerance) are compensated for by the elastically movable bearing of the piston body.

Die elastische Lagerung kann verdoppelt werden indem zwei elastische Lagerungen an der - in Radialrichtung gesehen - Innenfläche und Außenfläche vorgesehen werden (Anspruch 3). Die innere ringförmige Fläche stützt sich dabei bevorzugt auf zwei axial beabstandete Ausgleichskörper, wie O-Ringe (Anspruch 4, Anspruch 5). Die radial außerhalb angeordnete schwimmende Lagerung einer Kolbendichtung (Anspruch 2) kann durch ähnliche oder dieselben (nur hinsichtlich des Durchmessers unterschiedlichen) Ausgleichskörper erreicht werden, deren axialer Abstand geringer sein kann, als der vorerwähnte axiale Abstand der innenliegenden Ausgleichskörper (Anspruch 4, Anspruch 5).The elastic mounting can be doubled by providing two elastic mounting on the - seen in the radial direction - inner surface and outer surface (claim 3). The inner annular surface is preferably based on two axially spaced compensating bodies, such as O-rings. Claim 5). The radially outside floating bearing of a piston seal (claim 2) can be achieved by similar or the same (only different in diameter) compensating body, the axial distance can be less than the aforementioned axial distance of the internal compensating body (claim 4, claim 5) .

Die Halterung des schwimmend gelagerten Kolbenkörpers in Axrichtung wird durch zwei Ringscheiben ermöglicht, die einen festen axialen Abstand voneinander haben (Anspruch 6).The mounting of the floating piston body in the axial direction is made possible by two washers, which have a fixed axial distance from each other (claim 6).

Zur Vereinfachung der Montage von stirnseitig kann eine der Ringscheiben integral mit einem hohlzylindrischen Grundkörper so verbunden sein, daß nach dessen Aufbringung auf die Kolbenstange die elastischen Ausgleichselemente auf ihm angeordnet werden und danach der ringförmige Kolbenkörper darüber geschoben wird (Anspruch 7). Mittels einer Mutter kann eine zweite vordere Ringscheibe axial gegen den Grundkörper fixiert werden (Anspruch 8), so daß der ringförmige Kolbenkörper seine endgültige schwimmende Lagerung erhält.To simplify the assembly from the end, one of the ring disks can be integrally connected to a hollow cylindrical base body in such a way that after its application to the piston rod, the elastic compensating elements are arranged on it and then the annular piston body is pushed over it (claim 7). By means of a nut, a second front washer can be axially fixed against the base body (claim 8), so that the annular piston body receives its final floating bearing.

Die Einheit am Vorderende der Kolbenstange ist leicht austauschbar durch Lösen der Mutter, durch Abnehmen der Front-Ringscheibe und durch Herunterziehen des schwimmend gelagerten Ringkörpers. Er kann dann mit neuen äußeren Dichtungen versehen werden, er kann auch vollständig ausgetauscht werden. Ebenfalls ausgetauscht werden können Mutter und vordere Ringscheibe, falls diese durch den Betrieb stark in Anspruch genommen worden sind.The unit at the front end of the piston rod is easily exchangeable by loosening the nut, removing the front washer and pulling down the floating ring body. It can then be provided with new outer seals, it can also be completely replaced. The nut and the front washer can also be replaced if they have been heavily used during operation.

Wenn die erwähnten Ringscheiben einen Außendurchmesser haben, der geringfügig kleiner ist als das Durchmesser-Maß der im Kolbenkörper vorgesehenen Radialdichtungen (Anspruch 12), kann sichergestellt werden, daß bei Fluchtungs- und Verspannungstoleranzen der Kolbenstange gegenüber der Zentralachse des Zylinders keine Berührungen zwischen den Ringscheiben und der Zylinder-Laufbuchse entstehen.If the ring disks mentioned have an outer diameter that is slightly smaller than the diameter dimension of the radial seals provided in the piston body (claim 12), it can be ensured that there are no contacts between the ring disks and alignment tolerances and tensioning of the piston rod relative to the central axis of the cylinder the cylinder liner arise.

Im Kolbenkörper können weitere umfängliche Dichtungen vorgesehen werden.Further circumferential seals can be provided in the piston body.

Wird die schwimmende Lagerung gemäß der Erfindung eingesetzt, so können umfängliche Zug- und Symmetrierstangen um die Zylinderhülse herum, die den Wasserkasten mit dem Pumpenkopf fest und ausgerichtet miteinander verbinden, entfallen. Eine geringfügige Verstärkung der Zylinderhülse ist dann empfehlenswert, nicht aber notwendig. Die Zylinderhülse selbst kann am Pumpenkopf und an dem Wasserkasten ohne die erwähnten Zugstangen dann fest und in Achsrichtung unbeweglich angeordnet werden, so daß eine im wesentlichen axiale Ausrichtung vorgesehen werden kann; die geringen Abweichungen, die bei einer solchen Anordnung noch bestehen, werden durch die erfindungsgemäße schwimmende Lagerung des festen - nicht dichtungsartigen - Kolbenskörper kompensiert, wobei erst auf dem Kolbenkörper die (eigentlichen) Dichtungen vorgesehen werden.If the floating bearing according to the invention is used, extensive pulling and balancing rods around the cylinder sleeve, which connect the water box to the pump head in a fixed and aligned manner, can be omitted. A slight reinforcement of the cylinder sleeve is then recommended, but not necessary. The cylinder sleeve itself can then be arranged on the pump head and on the water tank without the pull rods mentioned and immovable in the axial direction, so that an essentially axial alignment can be provided; the slight deviations that still exist in such an arrangement are compensated for by the floating mounting according to the invention of the fixed - not seal-like - piston body, the (actual) seals only being provided on the piston body.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll das Verständnis der Erfindung vertieft werden.Based on an execution example , the understanding of the invention should be deepened.

Figur 1 zeigt das vordere Ende einer Kolbenstange 10, deren Zentralachse 100 strichpunktiert dargestellt ist. Etwa konzentrisch um einen gegenüber der Stirnseite nur leicht zurückgesetzten Abschnitt der Kolbenstange ist ein ringförmiger Kolbenkörper 5 schwimmend gelagert. Die Figur ist teilweise im Schnitt (obere Hälfte) und in Seitenansicht (untere Hälfte) gezeigt. Figure 1 shows the front end of a piston rod 10, the central axis 100 is shown in phantom. An annular piston body 5 is floatingly mounted approximately concentrically around a section of the piston rod that is only slightly set back relative to the end face. The figure is shown partly in section (upper half) and in side view (lower half).

Figur 2 zeigt eine Übersicht, wo in einer Dickstoff-Förderpumpe die beispielhafte Anordnung gemäß Figur 1 angeordnet ist. FIG. 2 shows an overview of where the exemplary arrangement according to FIG. 1 is arranged in a thick matter feed pump.

Zur Übersicht soll zunächst auf Figur 2 Bezug genommen werden, wo eine teilweise geschnittene Dickstoff-Förderpumpe 30 gezeigt wird. Die Zentralachse ist mit 100 bezeichnet, in ihr bewegt sich die Kolbenstange 10 gesteuert durch einen - nicht dargestellten - Hydraulikantrieb. Am vorderen Ende der Kolbenstange 10 ist ein beispielhafter Förderkolben eingezeichnet, der dem Stand der Technik entstammt. Demgegenüber kann das in Figur 1 gezeigte Beispiel einer schwimmenden Lagerung des Förderkolbens an der Kolbenstange 10 eingesetzt werden. Der Kolben läuft in einer Zylinder-Laufbuchse 20, die eine metallische Hülse von einem abgestimmten Querschnittsmaß mit dünner Wandung sein kann. Am hinteren Ende der Zylinder-Laufbuchse 20 ist ein Wasserkasten 40 angeordnet. Er enthält Wasser zur Schmierung der hartverchromten Förderzylinder-Laufflächen und zu Kühlungszwecken. Er ist auch diejenige Stelle, in die der Föderkolben zurückgezogen wird, wenn er ausgetauscht werden soll.For an overview, reference should first be made to FIG. 2 , where a partially cut thick matter feed pump 30 is shown. The central axis is designated 100, in it the piston rod 10 moves in a controlled manner by a hydraulic drive (not shown). At the front end of the piston rod 10, an exemplary delivery piston is drawn, which comes from the prior art. In contrast, the example shown in FIG. 1 of a floating mounting of the delivery piston on the piston rod 10 can be used. The piston runs in a cylinder liner 20, which can be a metallic sleeve of a coordinated cross-sectional dimension with a thin wall. A water box 40 is arranged at the rear end of the cylinder liner 20. It contains water for the lubrication of the hard chrome-plated cylinder barrel surfaces and for cooling purposes. It is also the place where the plunger is retracted when it is to be replaced.

Am vorderen Ende der Zylinder-Laufbuchse 20 ist der Pumpenkopf 31 angeordnet, in den über ein erstes Ventil 32 gesteuert - dessen Achse 101 etwa senkrecht zur Förderachse 100 liegt - der Dickstoff bei Rückwärtsbewegung der Kolbenstange 10 mit Förderkolben hereingezogen wird (das Ventil ist nach innen geöffnet) und aus dem Dickstoff bei Schließen des erwähnten Ventiles 32 und Öffnen eines demgegenüber schräg und in einem Winkel von etwa 45° aus der Zentralachse 100 geneigten zweiten Ventiles 33 (dessen Ventilachse mit 102 bezeichnet ist) in Zentralachsrichtung 100 bei Vorwärtbewegung der Kolbenstange 10 und des Förderkolbens herausgefördert wird. Am linken Bildrand ist nahe dem zweiten Ventil 33 ein Flanschanschluß in Zentralachs-Richtung angeordnet, der an eine Förder-Rohrleitung angeflanscht wird. Die Ventile 32 und 33 arbeiten im Gegentakt, Ventil 32 ist geöffnet, wenn sich der Kolben nach rückwärts bewegt, Ventil 33 ist geöffnet, wenn sich der Kolben nach vorwärts bewegt. Bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens ist Ventil 32 geschlossen. Die Öffnungszeiten der Ventile können elektronisch über Sensoren ober Zeitsteuerungen mit der Axialbewegung der Kolbenstange 10 verkoppelt sein, die Öffnungs- und Schließzeiten können sich auch geringfügig überlappen.At the front end of the cylinder liner 20 there is a pump head 31, into which a first valve 32 controls - the axis 101 of which is approximately perpendicular to the delivery axis 100 - the thick matter is drawn in when the piston rod 10 moves backwards with the delivery piston (the valve is inward opened) and from the thick material when closing the mentioned Valves 32 and opening a second valve 33 inclined at an angle and at an angle of approximately 45 ° from the central axis 100 (the valve axis of which is designated 102) is conveyed out in the central axis direction 100 when the piston rod 10 and the delivery piston move forward. On the left edge of the picture, near the second valve 33, there is a flange connection in the central axis direction, which is flanged to a delivery pipeline. Valves 32 and 33 operate in push-pull, valve 32 is open when the piston moves backward, valve 33 is open when the piston moves forward. When the piston moves forward, valve 32 is closed. The opening times of the valves can be electronically coupled to the axial movement of the piston rod 10 via sensors or time controls, and the opening and closing times can also overlap slightly.

Ein Detail der Figur 2 - der Pumpenkopf - ist in Figur 1 vergrößert dargestellt. Dabei ist zu bemerken, daß der in Figur 2 eingezeichnet Förderkolben eine Förderkolben-Lösung gemäß dem Stand der Technik ist, bei der keine "schwimmende Lagerung" vorgesehen ist, wie sie aber in dem Beispiel gemäß Figur 1 erreicht wird.A detail of Figure 2 - the pump head - is shown enlarged in Figure 1 . It should be noted that the delivery piston shown in FIG. 2 is a delivery piston solution according to the prior art, in which no "floating bearing" is provided, as is achieved in the example according to FIG. 1 .

Figur 1 zeigt einen Zylinderkolben, der am vorderen Ende der Kolbenstange 10 über eine Mutter 9 austauschbar angeordnet ist. Der Kolben besteht zunächst aus drei Grundkomponenten 5; 6, 6a; 8, wobei die Komponente 6, 6a ein integrales Teil - den Kolben-Grundkörper - bildet. Er hat im Querschnitt - oberhalb der Zentralachse 100 - etwa L-förmige Gestalt und dient zur nach rückwärts abstützenden Aufnahme des ringförmigen Kolbenkörpers 5, dessen innere Öffnung im Durchmesser etwas größer ist, als der äußere Durchmesser des axialen Abschnitts 6a des Kolben-Grundkörpers 6, 6a. Die vorderseitige Lagerung - entsprechend der rückwärtigen axialen Halterung 6 des Kolben-Grundkörpers - übernimmt eine Ringscheibe 8, die mittels der Mutter 9 an den Basisabschnitt 6a des Kolben-Grundkörpers angepreßt wird. In der so gebildeten ringförmigen Ausnehmung zwischen den beiden Ringscheiben 6, 8 und dem dagegen einen geringeren Außendurchmesser aufweisenden Kolben-Grundkörper 6a ist ein Kolbenkörper 5 gehaltert. Seine axialen Seitenabschnitte können ballig ausgeformt sein, sie können aber auch gerade gestaltet sein, wenn sie ein geringes Spiel gegenüber den Ringscheiben 6 und 8 erhalten. Figure 1 shows a cylinder piston which is arranged interchangeably at the front end of the piston rod 10 via a nut 9. The piston initially consists of three basic components 5; 6, 6a; 8, wherein the component 6, 6a forms an integral part - the piston base body. It has an approximately L-shaped cross-section - above the central axis 100 - and serves to receive the annular piston body 5, the inner opening of which is slightly larger in diameter than the outer diameter of the axial section 6a of the piston base body 6, 6a. The front-side mounting - corresponding to the rear axial holder 6 of the piston base body - takes over an annular disc 8, which is pressed against the base portion 6a of the piston base body by means of the nut 9. In the thus formed annular recess between the two washers 6, 8 and the one against it Piston base body 6a having a smaller outer diameter is supported on a piston body 5. Its axial side sections can be spherical, but they can also be straight if they have a small amount of play compared to the washers 6 and 8.

Der Kolbenkörper 5 ist an seiner Innen-Ringfläche 5a auf axialbeabstandeten O-Ringen 7a, 7b abgestützt, die ihrerseits in ringförmige Nuten 7c und 7d so eingelegt sind, daß sie noch ein wenig radial hervorstehen, um mit der erwähnten inneren Ringfläche 5a des Kolbenkörpers 5 in Kontakt zu treten.The piston body 5 is supported on its inner annular surface 5a on axially spaced O-rings 7a, 7b, which in turn are inserted in annular grooves 7c and 7d so that they still protrude a little radially in order to align with the inner ring surface 5a of the piston body 5 to get in touch.

Nachdem die O-Ringe 7a und 7b vollumfänglich elastisch ausgebildet sind, können sie sich auch unterschiedlich entlang ihrem Umfang verformen. Damit wird erreicht, daß der Kolbenkörper 5 sich sowohl in eine Richtung senkrecht zur Zentralachse 100 verlagern kann, was einer außermittigen aber parallelen (geraden) Kolbenführung 10 entspricht; aber auch eine Schrägverlagerung kann zugelassen werden, die in einer stärkeren Kompression des einen O-Ringes 7a auf der einen Hälfte seines Umfanges und einer stärkeren Kompression des davor angeordneten O-Ringes 7b auf der anderen Hälfte seines Umfanges entspricht. Dies ist eine nichtfluchtende, gegenüber der Zentralachse 100 leicht schräge Antriebsweise der Kolbenstange 10. Die ballige Ausformung an beiden axialen Stirnseiten des Kolbenkörpers 5 erleichtert die zuletzt erwähnte Verkippung des Kolbenkörpers 5.After the O-rings 7a and 7b are fully elastic, they can also deform differently along their circumference. This ensures that the piston body 5 can both move in a direction perpendicular to the central axis 100, which corresponds to an eccentric but parallel (straight) piston guide 10; but also an inclined displacement can be permitted, which corresponds to a stronger compression of the one O-ring 7a on one half of its circumference and a stronger compression of the O-ring 7b arranged in front on the other half of its circumference. This is a non-aligned manner of driving the piston rod 10, which is slightly oblique with respect to the central axis 100. The spherical shape on both axial end faces of the piston body 5 facilitates the aforementioned tilting of the piston body 5.

Bei allen erwähnten Schrägführungen und Fluchtungsfehlern kann gleichwohl eine sichere Abdichtung des Kolbenkörpers 5 an der umfänglichen Zylinderhülse 20 erreicht werden (sie ist in Figur 1 gestrichelt dargestellt). Dazu wird ein in seiner axialen Abmessung gegenüber dem Kolbenkörper 5 verkürzter Dichtungsring 2 ebenfalls schwimmend gelagert, und zwar auf zwei beispielhaften O-Ringen 3a und 3b. Sie haben einen geringeren axialen Abstand und sind in Nuten 3c und 3d eingelegt, die umfänglich so tief liegen, daß die erwähnte Ringdichtung 2 auch axial an der vorderen Stirnseite der ersten Nut 3d und der rückwärtigen Stirnseite der zweiten Nut 3c gehaltert ist. Die Ringdichtung 2 kann so eine dem ringförmigen Kolbenkörper 5 entgegengerichtete Verkippung erfahren, um fluchtend an der Innenwand der Kolbenhülse 20 anzuliegen, obwohl der Kolbenkörper 5 nicht konzentrisch oder nicht symmetrisch zur Hauptachse 100 ausgerichtet ist.With all the inclined guides and misalignments mentioned, a reliable sealing of the piston body 5 on the circumferential cylinder sleeve 20 can nevertheless be achieved (it is shown in dashed lines in FIG. 1). For this purpose, a sealing ring 2, which is shortened in its axial dimension with respect to the piston body 5, is also floatingly mounted, specifically on two exemplary O-rings 3a and 3b. They have a smaller axial distance and are inserted in grooves 3c and 3d, which lie circumferentially so deep that the ring seal 2 mentioned is also held axially on the front face of the first groove 3d and the rear face of the second groove 3c. The In this way, ring seal 2 can experience a tilt opposite to the annular piston body 5 in order to lie flush against the inner wall of the piston sleeve 20, although the piston body 5 is not aligned concentrically or not symmetrically to the main axis 100.

Zwei weitere Dichtungselemente (Vordichtung 1 und rückwärtige Nachdichtung 4) können am Umfang des Kolbenkörpers 5 vorgesehen sein.Two further sealing elements (pre-seal 1 and rear post-seal 4) can be provided on the circumference of the piston body 5.

Erwähnt werden soll noch die Montage des mehrteiligen Kolbens 5, 6, 6a und 8 mit den elastisch lagernden Ausgleichskörpern 7a, 7b, 3a, 3b.The assembly of the multi-part piston 5, 6, 6a and 8 with the elastically supported compensating bodies 7a, 7b, 3a, 3b should also be mentioned.

Dazu weist die Kolbenstange 10 eine vordere kurze Verjüngung auf, an deren stirnseitigen Endbereich sich ein Gewinde 10b befinden kann. Mittels dieser Verjüngung entsteht als Passung zwischen Kolben-Grundkörper 6,6a und Kolbenstange 10 ein ringförmiger Absatz 10a, an dem der Kolben-Grundkörper 6, 6a von stirnseitig anschlägt, wenn er auf die Kolbenstange 10 aufgesteckt wird. Nach Aufstecken, Einbringen der inneren Ausgleichsringe 7a und 7b in die mit ihnen korrespondierenden Ringnuten 7c und 7d kann der ringförmige Kolbenkörper 5 auf den Grundkörper aufgesteckt werden. Stirnseitig wird der Kolben-Grundkörper 5 von der danach ebenfalls auf den verjüngten vorderen Abschnitt der Kolbenstange 10 aufzusteckenden Ringscheibe 8 in Axrichtung festgelegt.For this purpose, the piston rod 10 has a short front taper, at the front end area of which a thread 10b can be located. By means of this taper, an annular shoulder 10a is formed as a fit between the piston base body 6, 6a and the piston rod 10, on which the piston base body 6, 6a strikes from the end when it is plugged onto the piston rod 10. After inserting, inserting the inner compensating rings 7a and 7b into the corresponding annular grooves 7c and 7d, the annular piston body 5 can be pushed onto the base body. At the end, the piston base body 5 is fixed in the axial direction by the annular disk 8, which is then also to be plugged onto the tapered front section of the piston rod 10.

Claims (13)

Axial-Kolbenführung in Feststoff- oder Dickstoff-Pumpen (30) mit einer - einen ringförmigen Kolbenkörper (5) vorderseitig tragenden - Kolbenstange (10), wobei der Kolbenkörper (5) auf seiner inneren Ringfläche (5a) elastisch gegenüber der Kolbenstange (10) gelagert (7;7a,7b) ist.Axial piston guide in solid or thick matter pumps (30) with a piston rod (10) carrying an annular piston body (5) on the front, the piston body (5) on its inner annular surface (5a) being elastic relative to the piston rod (10) stored (7; 7a, 7b). Axial-Kolbenführung nach Anspruch 1, bei der eine Dichtung (2) zur Kolbenkörper-Führungshülse (20) (auch) elastisch gelagert (3;3a,3b) ist, jedoch auf der äußeren Ringfläche (5b) des ringförmigen Kolbenkörpers (5).Axial piston guide according to Claim 1, in which a seal (2) to the piston body guide sleeve (20) is (also) elastically mounted (3; 3a, 3b), but on the outer annular surface (5b) of the annular piston body (5). Kolbenführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste und/oder zweite elastische Lagerung (3,7) mittels axial beabstandeter Ausgleichskörper (7;7a,7b; 3;3a,3b) ausgeführt ist.Piston guide according to one of the preceding claims, in which the first and / or second elastic mounting (3, 7) is designed by means of axially spaced compensating bodies (7; 7a, 7b; 3; 3a, 3b). Kolbenführung nach Anspruch 3, bei der die axiale Beabstandung der an der inneren (5a) und der äußeren (5b) Ringfläche angeordneten Ausgleichskörper (3,7) unterschiedlich ist, insbesondere der Axial-Abstand der innenliegenden Ausgleichskörper (7a,7b) größer ist.Piston guide according to Claim 3, in which the axial spacing of the compensating bodies (3, 7) arranged on the inner (5a) and the outer (5b) ring surface is different, in particular the axial spacing of the internal compensating bodies (7a, 7b) is greater. Kolbenführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die elastische Lagerung bzw. die axial beabstandeten Ausgleichskörper (7;3) toroidförmige O-Ringe (7a,7b;3a,3b) sind.Piston guide according to one of the preceding claims, in which the elastic mounting or the axially spaced compensating bodies (7; 3) are toroidal O-rings (7a, 7b; 3a, 3b). Kolbenführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Halterung des Kolbenkörpers (5) in Axialrichtung mittels zweier ringscheibenartiger Halteelemente (6,8) erfolgt.Piston guide according to one of the preceding claims, in which the piston body (5) is held in the axial direction by means of two annular disk-like holding elements (6, 8). Kolbenführung nach Anspruch 6, bei der die von dem Frontende der Kolbenstange (10) abgewandte Scheibe (6) mit einem ringförmigen Grundkörper (6a) integral verbunden ist, der auf eine entsprechende Passung (10a) am Frontende der Kolbenstange (10) aufgesteckt ist und einen größeren (Außen-) Durchmesser aufweist, als die Kolbenstange (10).Piston guide according to Claim 6, in which the disk (6) facing away from the front end of the piston rod (10) is integrally connected to an annular base body (6a) which is fitted onto a corresponding fit (10a) at the front end of the piston rod (10) and has a larger (outer) diameter than the piston rod (10). Kolbenführung nach Anspruch 6 oder 7, bei der eine bzw. die zweite Scheibe (8) mittels einer Mutter (9), die auf einen stirnendig auf der Kolbenstange (10) angebrachtes Gewinde (10b) aufschraubbar ist, an den Grundkörper (6a) des aufsteckbaren Halters (6) axial fest andrückbar ist, um den Kolbenkörper (5) zwischen beiden Scheiben (6,8) axial zu halten.Piston guide according to claim 6 or 7, in which one or the second disc (8) by means of a nut (9) which can be screwed onto a thread (10b) attached to the end of the piston rod (10) on the base body (6a) of the attachable holder (6) can be axially firmly pressed in order to hold the piston body (5) axially between the two disks (6, 8). Kolbenführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die elastische Lagerung oder die Ausgleichskörper (3a,3b;7a,7b) in Ringnuten (7c,7d;3c,3d) angeordnet sind, insbesondere für die innenliegende elastische Lagerung mit etwas weniger als der Hälfte ihrer Querschnittsabmessung aus den entsprechenden Nuten (7c,7d) hervorstehen und für die äußere elastische Lagerung gegenüber der äußeren Ringfläche (5b) vertieft sind.Piston guide according to one of the preceding claims, in which the elastic mounting or the compensating bodies (3a, 3b; 7a, 7b) are arranged in ring grooves (7c, 7d; 3c, 3d), in particular for the internal elastic mounting with a little less than half their cross-sectional dimensions protrude from the corresponding grooves (7c, 7d) and are recessed for the outer elastic mounting relative to the outer ring surface (5b). Kolbenführung nach Anspruch 9, bei der über den äußeren Ausgleichskörpern (3a,3b) eine ringförmige Dichtung (2) so anbringbar ist, daß sie (2) wenigstens teilweise noch über die äußere Ringfläche (5b) des Kolbenkörpers (5) radial heraussteht.Piston guide according to Claim 9, in which an annular seal (2) can be fitted over the outer compensating bodies (3a, 3b) in such a way that it (2) at least partially still protrudes radially beyond the outer annular surface (5b) of the piston body (5). Führung nach Anspruch 7, bei der die Passung (10a) am vorderen Bereich der Kolbenstange (10) eine stufige Durchmesserreduktion (10a) ist und der aufsteckbare Grundkörper (6a) eine ebensolche stufige Druchmesserreduktion (6b) in seinem vorderen Teilbereich aufweist, um eng anliegend vom Stirnbereich der Kolbenstange (10) auf diese aufgesteckt zu werden und mittels der Mutter (9) bzw. der zusätzlichen Scheibe (8) paßgenau und im wesentlichen konzentrisch befestigt zu werden.Guide according to claim 7, in which the fit (10a) at the front region of the piston rod (10) is a stepped reduction in diameter (10a) and the plug-on base body (6a) has an equally stepped reduction in diameter (6b) in its front section to fit snugly from the end region of the piston rod (10) to be plugged onto it and to be fastened with a precise fit and essentially concentrically by means of the nut (9) or the additional disk (8). Kolbenführung nach Anspruch 6 bis 11, bei der die radiale Abmessung der Scheibe(n) (6,8) etwas geringer ist, als das radiale Maß der äußeren Ringfläche (5b) des ringförmigen Kolbenkörpers (5).Piston guide according to Claims 6 to 11, in which the radial dimension of the disc (s) (6, 8) is somewhat less than the radial dimension of the outer annular surface (5b) of the annular piston body (5). Kolbenführung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der der Kolbenkörper (5) zwischen einer Dichtung (2) und der Kolbenstange (10) schwimmend gelagert ist.Piston guide according to one of claims 1 to 12, in which the piston body (5) is floating between a seal (2) and the piston rod (10).
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