EP0889239A2 - Cylinder for high pressure pumps with threaded connected suction and discharge valve block - Google Patents

Cylinder for high pressure pumps with threaded connected suction and discharge valve block Download PDF

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/109—Valves; Arrangement of valves inlet and outlet valve forming one unit

Definitions

  • the invention relates to a cylinder for high pressure pumps the genus specified in the preamble of claim 1, the invention being generic from DE-30 03 869-C2 going out.
  • the solution there is particularly constructive Disadvantages due to the cylindrical passage element attached sealing body is not always reliably spring-loaded is brought into the closed position, the local one Construction for very high pressures from 1,000 bar is not suitable.
  • Hydraulically driven pumps are known, for example from US-5 092 744.
  • the cylinder for the plunger final cover is significant alternating loads exposed that require special consideration of a structural nature and especially heavy-duty screw connections necessary makes. Comparable designs also show the DE-34 04 520-C2 or U.S. 3,260,217.
  • the object of the invention is to provide a solution with of these assemblies from alternating or pulsating loads be freed with the advantage of being practical static load on these components.
  • the engagement cam in Direction of the plunger in the enlarged hole Insert element connects.
  • This insert element can be varied Take over functions. So it is possible that use with a working fluid inlet and a working fluid outlet bore is provided, the insert can in the corresponding holes with an inlet or outlet valve be equipped and even reduced an area Have diameter in the plunger piston chamber dips and a wedge ring seal on the resulting shoulder opposite the conically widening bore in the cylinder, as the invention further Refinements also provides.
  • the pressure chamber can be provided a groove with the bore in the central engagement cam Cover and / or the through hole of the insert element connect to.
  • the cylinder generally designated 1
  • the displacement sleeve still indicated carries this Reference number 6.
  • the piston space widens 3 in the direction of the end face 7 of the cylinder body 2 a slope 8 in a likewise central enlarged bore 22, which is completed by a lid 9, with a central engagement cam 10 in the enlarged bore 22 engages.
  • the cover 10 is with cover screws 11 screwed to the cylinder body 2.
  • Both the engagement cam 10 and the insert element can be seen 12 in the abutting end regions in Reduced diameter end sections to each a seal 14 is pushed such that between the a pressure chamber 15 is formed in both seals 14.
  • an inlet bore 16 for the working fluid provided an outlet 17 in the lid 9, wherein this outlet 17 in pressure with the pressure chamber 15 via the centric through hole and a groove in the Drawing is only hinted at.
  • the insert element 12 has an inlet bore and a Exit bore for the working fluid, the bore ends each with an inlet and outlet valve 18th are provided.
  • the plunger moves to the left out of the Right dead center position shown, is via the inlet 16th the working fluid is sucked in, the outlet valve 18 is closed.
  • the pressure connection of the pressure chamber 15 via the groove 23 with the outlet 17 prevails in the pressure chamber 15 the same pressure as at the outlet 17, it being is usually the working pressure.
  • the Plunger 4 moved back to the right, the working fluid from the piston chamber 3 through the bore 19 via the exhaust valve 18 pushed out when opening the valve 18 necessary pressure is reached. Now the working fluid flows to outlet 17.
  • the cover 9 can be seen correspondingly via the screws 11 are prestressed, the insert element 12 pressed against the V-belt seal.

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Abstract

The cylinder (1) has a plunger piston (4) with cylinder chamber, which increases in size conically into the cylindrical bore (21) on the side of the cylinder cover (9). The insert (12) in the bore and the central locking cam (10) on the cover engage with their end faces when in installed position. Both have reduced-diameter edge sections, and each of these carries a chamber seal (14), defining a pressure chamber (15). The pressure chamber is sealed pressure-tight relative to the plunger chamber and is subjected to the pump discharge pressure. The pressure chamber is connected via a groove to the bore.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinder für Hochdruckpumpen der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung, wobei die Erfindung gattungsgemäß von der DE-30 03 869-C2 ausgeht. Die dortige Lösung weist insbesondere konstruktive Nachteile auf, da ein beim zylindrischen Durchgangselement aufgesetzter Dichtkörper federbelastet nicht immer zuverlässig in Schließstellung gebracht wird, wobei die dortige Konstruktion für hier vorgesehene sehr hohe Drücke ab 1.000 bar nicht geeignet ist.The invention relates to a cylinder for high pressure pumps the genus specified in the preamble of claim 1, the invention being generic from DE-30 03 869-C2 going out. The solution there is particularly constructive Disadvantages due to the cylindrical passage element attached sealing body is not always reliably spring-loaded is brought into the closed position, the local one Construction for very high pressures from 1,000 bar is not suitable.

Hydraulisch angetriebene Pumpen sind bekannt, so beispielsweise aus der US-5 092 744. Der den Zylinder für den Plunger abschließende Deckel ist erheblichen Wechselbelastungen ausgesetzt, die besondere Rücksichtnahme baulicher Art erfordern und insbesondere hochbelastbare Verschraubungen nötig macht. Vergleichbare Konstruktionen zeigen auch die DE-34 04 520-C2 oder die US-3 260 217.Hydraulically driven pumps are known, for example from US-5 092 744. The cylinder for the plunger final cover is significant alternating loads exposed that require special consideration of a structural nature and especially heavy-duty screw connections necessary makes. Comparable designs also show the DE-34 04 520-C2 or U.S. 3,260,217.

Eine gegenüber dieser bekannten Konstruktion anders gestaltete Konstruktion zeigt eine Werbeunterlage "Ausrüstungen für Hochdruckprozesse in der Chemie" der Anmelderin. Dort wird das Arbeitsfluid zentrisch über eine Art T-förmige Ableitung geführt. Auch dort ist die T-Ableitung den wechselnden Drücken ausgesetzt. Da solche Pumpen in Druckbereichen zwischen 1.000 bar bis 15.000 bar arbeiten, müssen die Zylinderdeckel und deren Verschraubungen diese schwellenden Hochdruckbeaufschlagungen aufgrund des pulsierenden Hochdruckfluids aushalten bzw. diesen Belastungen standhalten.A different design compared to this known construction Construction shows an advertising pad "Equipments for high pressure processes in chemistry "by the applicant. There the working fluid becomes centric via a kind of T-shaped drain guided. There, too, the T derivative is changing Exposed to pressure. Because such pumps are in pressure ranges they have to work between 1,000 bar and 15,000 bar Cylinder covers and their screw connections that swell High pressure pressures due to the pulsating high pressure fluid endure or withstand these loads.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der diese Baugruppen von der Wechsel- oder pulsierenden Beanspruchung befreit werden mit dem Vorteil einer praktisch statischen Belastung dieser Bauteile.The object of the invention is to provide a solution with of these assemblies from alternating or pulsating loads be freed with the advantage of being practical static load on these components.

Mit einem Zylinder der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.With a cylinder of the type mentioned in the beginning Object according to the invention by the characterizing features of the main claim solved.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß der Deckel des Kolbenraumes einem praktisch gleichbleibenden Druck der gebildeten Druckkammer ausgesetzt ist, so daß sich die Verspannung des Deckels gegenüber dem Zylinder nur nach diesem Druck ausrichten muß. Der im Plunger-Kolbenraum auftretende wechselnde Druck liegt am Deckel nicht an.With the invention it is achieved that the cover of the piston chamber a practically constant pressure of the formed Pressure chamber is exposed, so that the tension of the cover against the cylinder only after this pressure must align. The changing one that occurs in the plunger piston chamber There is no pressure on the lid.

Vorteilhaft ist es, wenn sich an den Eingriffsnocken in Richtung auf den Plunger in der erweiterten Bohrung ein Einsatzelement anschließt. Dieses Einsatzelement kann manigfaltige Funktionen übernehmen. So ist es möglich, daß der Einsatz mit einer Arbeitsfluideinlaß- und einer Arbeitsfluidauslaßbohrung versehen ist, der Einsatz kann in den entsprechenden Bohrungen mit einem Einlaß- bzw. Auslaßventil ausgerüstet sein und selbst einen Bereich reduzierten Durchmessers aufweisen, der in den Plunger-Kolbenraum taucht und an der sich ergebenden Schulter eine Keilringdichtung gegenüber der sich konisch erweiternden Bohrung im Zylinder aufweist, wie dies die Erfindung in weiteren Ausgestaltungen ebenfalls vorsieht.It is advantageous if the engagement cam in Direction of the plunger in the enlarged hole Insert element connects. This insert element can be varied Take over functions. So it is possible that use with a working fluid inlet and a working fluid outlet bore is provided, the insert can in the corresponding holes with an inlet or outlet valve be equipped and even reduced an area Have diameter in the plunger piston chamber dips and a wedge ring seal on the resulting shoulder opposite the conically widening bore in the cylinder, as the invention further Refinements also provides.

Erfindungsgemäß weisen die in der Montagelage stirnseitig aneinanderstoßenden Bereiche des Eingriffsnockens und des Einsatzelementes im Durchmesser reduzierte Randbereiche auf, auf die je eine Kammerdichtung unter Freilassung der Druckkammer geschoben ist.According to the invention, they face in the assembled position abutting areas of the engagement cam and the Insert element with reduced edge areas in diameter to which a chamber seal is released, leaving the Pressure chamber is pushed.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei es zweckmäßig sein kann, wenn der Deckel mit seinem zentrischen Eingriffsnocken mit einer zentrischen Auslaßbohrung für das Arbeitsfluid ausgerüstet ist, wobei das Einsatzelement mit einer gegenüber dieser zentrischen Bohrung versetzt angeordneten, aber damit wirkmäßig in Verbindung stehenden Fluidauslaßbohrung ausgerüstet ist.Further refinements of the invention result from the Subclaims, it may be appropriate if the Cover with its central engagement cam with a centric outlet bore for the working fluid is, the insert element with a compared to this centric bore offset, but effective connected fluid outlet bore is.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, die Druckkammer über eine Nut mit der Bohrung in zentrischen Eingriffsnocken des Deckels und/oder der Durchgangsbohrung des Einsatzelementes zu verbinden. In addition, the pressure chamber can be provided a groove with the bore in the central engagement cam Cover and / or the through hole of the insert element connect to.

Dadurch, daß die korrespondierenden Bohrungen zwar wirkmäßig miteinander in Verbindung stehen aber geringfügig gegeneinander versetzt sind und die Überbrückung über eine Nut in wenigstens einer der Stirnseiten erfolgt, ist eine äußerst einfache Bauweise und insbesondere Herstellungsweise möglich, auch läßt sich ein Rückschlagventil einfach unterbringen.Because the corresponding holes are effective are slightly related to each other are offset against each other and the bridging over a Groove in at least one of the end faces is one extremely simple construction and in particular manufacturing method possible, a check valve can also be easily accommodate.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur einen vereinfachten Schnitt durch den erfindungsgemäßen Zylinder im Deckelbereich.The invention is below with reference to the drawing, for example explained in more detail. This shows in the only one Figure a simplified section through the invention Cylinder in the lid area.

Der allgemein mit 1 bezeichnete Zylinder weist einen Zylinderkörper 2 auf mit einem Kolbenraum 3, in dem ein Tauchkolben (Plunger) 4 gemäß Doppelpfeil 5 verschiebbar geführt ist, die linke Position des rechts hindurchgezogenen, liniengezeichneten Plungers ist in der Figur gestrichelt angedeutet. Die noch angedeutete Verdrängerbuchse trägt das Bezugszeichen 6.The cylinder, generally designated 1, has a cylinder body 2 on with a piston chamber 3, in which a plunger (Plunger) 4 slidably guided according to double arrow 5 is the left position of the line drawn on the right Plungers is indicated by dashed lines in the figure. The displacement sleeve still indicated carries this Reference number 6.

Wie aus der Figur erkennbar, erweitert sich der Kolbenraum 3 in Richtung der Stirnseite 7 des Zylinderkörpers 2 über eine Schräge 8 in eine ebenfalls zentrische erweiterte Bohrung 22, die von einem Deckel 9 abgeschlossen ist, der mit einem zentrischen Eingriffsnocken 10 in die erweiterte Bohrung 22 eingreift. Der Deckel 10 ist mit Deckelschrauben 11 am Zylinderkörper 2 verschraubt.As can be seen from the figure, the piston space widens 3 in the direction of the end face 7 of the cylinder body 2 a slope 8 in a likewise central enlarged bore 22, which is completed by a lid 9, with a central engagement cam 10 in the enlarged bore 22 engages. The cover 10 is with cover screws 11 screwed to the cylinder body 2.

Neben dem zentrischen Eingriffsnocken 10 ist in der erweiterten Bohrung ein Einsatzelement 12 vorgesehen, das bereichsweise in den Kolbenraum 3 über ein verjüngtes Element eingreift und mit einer Schulter ausgerüstet ist, die mit der Erweiterungsschräge 8 einen Raum für eine Keilringdichtung 13 bildet.In addition to the central engagement cam 10 is in the expanded Bore an insert element 12 is provided, the areas into the piston chamber 3 via a tapered element engages and is equipped with a shoulder that with the extension slope 8 a space for a wedge ring seal 13 forms.

Erkennbar weist sowohl der Eingriffsnocken 10 wie das Einsatzelement 12 in den aneinanderstoßenden Endbereichen im Durchmesser reduzierte Endabschnitte auf, auf die jeweils eine Dichtung 14 geschoben ist, derart, daß zwischen den beiden Dichtungen 14 eine Druckkammer 15 gebildet wird.Both the engagement cam 10 and the insert element can be seen 12 in the abutting end regions in Reduced diameter end sections to each a seal 14 is pushed such that between the a pressure chamber 15 is formed in both seals 14.

Im Zylinderkörper 2 ist eine Einlaßbohrung 16 für das Arbeitsfluid vorgesehen, im Deckel 9 ein Auslaß 17, wobei dieser Auslaß 17 druckmäßig mit der Druckkammer 15 über die zentrische Durchgangsbohrung und eine Nut, die in der Zeichnung nur angedeutet ist, in Verbindung steht.In the cylinder body 2 is an inlet bore 16 for the working fluid provided an outlet 17 in the lid 9, wherein this outlet 17 in pressure with the pressure chamber 15 via the centric through hole and a groove in the Drawing is only hinted at.

Das Einsatzelement 12 weist eine Eintrittsbohrung und eine Austrittsbohrung für das Arbeitsfluid auf, wobei die Bohrungsenden jeweils mit einem Einlaß- bzw. Auslaßventil 18 versehen sind. The insert element 12 has an inlet bore and a Exit bore for the working fluid, the bore ends each with an inlet and outlet valve 18th are provided.

Bewegt sich der Plunger in der Figur nach links aus der dargestellten rechten Totpunktlage, wird über den Einlaß 16 das Arbeitsfluid angesaugt, das Auslaßventil 18 ist geschlossen. Durch die druckmäßige Verbindung der Druckkammer 15 über die Nut 23 mit dem Auslaß 17 herrscht in der Druckkammer 15 der gleiche Druck wie am Ausgang 17, wobei es sich in der Regel um den Arbeitsdruck handelt. Wird nun der Plunger 4 nach rechts zurückgefahren, wird das Arbeitsfluid aus dem Kolbenraum 3 durch die Bohrung 19 über das Auslaßventil 18 ausgeschoben, wenn der zum Öffnen des Ventiles 18 notwendige Druck erreicht ist. Nunmehr strömt das Arbeitsfluid zum Auslaß 17.In the figure, the plunger moves to the left out of the Right dead center position shown, is via the inlet 16th the working fluid is sucked in, the outlet valve 18 is closed. Through the pressure connection of the pressure chamber 15 via the groove 23 with the outlet 17 prevails in the pressure chamber 15 the same pressure as at the outlet 17, it being is usually the working pressure. Now the Plunger 4 moved back to the right, the working fluid from the piston chamber 3 through the bore 19 via the exhaust valve 18 pushed out when opening the valve 18 necessary pressure is reached. Now the working fluid flows to outlet 17.

Erkennbar kann der Deckel 9 über die Schrauben 11 entsprechend vorgespannt werden, dabei wird das Einsatzelement 12 gegen die Keilriemendichtung gepreßt. Hier lassen sich definierte Vorspannungen aufbauen, da der Deckel den pulsierenden Druckschwankungen nicht unterworfen ist.The cover 9 can be seen correspondingly via the screws 11 are prestressed, the insert element 12 pressed against the V-belt seal. Here you can define Build up preloads, as the cover keeps the pulsating Is not subject to pressure fluctuations.

Claims (7)

Zylinder (1) für Hochdruckpumpen mit einem im Zylinder (1) verschiebbaren Tauchkolben (Plunger) (4) und einem den Zylinder abschließenden Deckel (9) sowie mit einem Ein - und/oder Auslaß (16/17) für das Arbeitsfluid, wobei der Kolbenraum (3) des Tauchkolbens auf seiner dem Deckel (9) zugewandten Seite in eine zentrische zylindrische Bohrung (22) größeren Durchmessers übergeht mit einem Einsatzelement (12) in dieser Bohrung und einem zentrischen Eingriffsnocken (10) am Deckel (9),
dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kolbenraum (3) konisch in die zylindrische Bohrung (22) erweitert, daß das Einsatzelement (12) und der am Deckel vorgesehene zentrische Eingriffsnocken (10) in der Montagelage stirnseitig aneinanderstoßen und daß das Einsatzelement (12) und der Eingriffsnocken (10) aufeinander zugerichtete, im Durchmesser reduzierte Randbereiche aufweisen, auf die je eine Kammerdichtung (14) unter Freilassung einer Druckkammer (15) geschoben ist, wobei die Druckkammer (15) gegenüber dem Plunger-Kolbenraum (3) druckdicht abgeschlossen und dem Pumpenauslaßdruck unterworfen ist. Cylinder (1) for high pressure pumps with a plunger (4) which is displaceable in the cylinder (1) and a cover (9) which closes the cylinder, and with an inlet and / or outlet (16/17) for the working fluid, the Piston chamber (3) of the plunger on its side facing the cover (9) merges into a central cylindrical bore (22) of larger diameter with an insert element (12) in this bore and a central engagement cam (10) on the cover (9),
characterized, that the piston chamber (3) widens conically into the cylindrical bore (22), that the insert element (12) and the central engagement cam (10) provided on the cover abut one another in the assembly position and that the insert element (12) and the engagement cam (10) have mutually facing, reduced-diameter edge regions, onto each of which a chamber seal (14) is pushed, leaving a pressure chamber (15) free, the pressure chamber (15) being sealed off from the plunger piston space (3) and being subjected to the pump outlet pressure. Zylinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Deckel (9) mit seinem zentrischen Eingriffsnocken (10) mit einer zentrischen Auslaßbohrung (17) für das Arbeitsfluid ausgerüstet ist, wobei das Einsatzelement (12) mit einer gegenüber dieser zentrischen Bohrung (21) versetzt angeordneten, aber damit wirkmäßig in Verbindung stehenden Fluidauslaßbohrung (19) ausgerüstet ist.Cylinder according to claim 1,
characterized,
that the cover (9) with its central engagement cam (10) is equipped with a central outlet bore (17) for the working fluid, the insert element (12) having an offset relative to this central bore (21), but being effectively connected therewith Fluid outlet bore (19) is equipped. Zylinder nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckkammer (15) über eine Nut (23) mit der Bohrung (21) verbunden ist.Cylinder according to claim 1 or 2,
characterized,
that the pressure chamber (15) is connected to the bore (21) via a groove (23). Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einsatzelement (12) mit einer Arbeitsfluideinlaß-(20) und der Arbeitsfluidauslaßbohrung (19) versehen ist.Cylinder according to one of the preceding claims,
characterized,
that the insert element (12) is provided with a working fluid inlet (20) and the working fluid outlet bore (19). Zylinder nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Einsatzelement (12) die Fluideinlaß- und Fluidauslaßbohrung (19,20) je mit einem Einlaß- bzw. Auslaßventil ausgerüstet ist. Cylinder according to claim 4,
characterized,
that in the insert element (12) the fluid inlet and fluid outlet bore (19, 20) is each equipped with an inlet or outlet valve. Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der in der Gebrauchslage aneinanderstoßenden Stirnfläche des Deckeleingriffsnockens (10) und/oder des Einsatzelementes (12) mit der die Druckkammer mit der Deckelauslaßbohrung (21) verbindenden Nut (23) ausgerüstet sind.Cylinder according to one of the preceding claims,
characterized,
that in the abutting face of the cover engagement cam (10) and / or the insert element (12) in the position of use are equipped with the groove (23) connecting the pressure chamber with the cover outlet bore (21). Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinderkörper (2) mit einer Einlaßbohrung (16) versehen ist, die mit der Einlaßbohrung (20) im Einsatzelement (12) korrespondiert.Cylinder according to one of the preceding claims,
characterized,
that the cylinder body (2) is provided with an inlet bore (16) which corresponds to the inlet bore (20) in the insert element (12).
EP98106673A 1997-07-01 1998-04-11 Cylinder for high pressure pumps with threaded connected suction and discharge valve block Withdrawn EP0889239A3 (en)

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