EP1359322A2 - Vorrichtung zur Ansteuerung von Saugventilen - Google Patents

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EP1359322A2
EP1359322A2 EP03009400A EP03009400A EP1359322A2 EP 1359322 A2 EP1359322 A2 EP 1359322A2 EP 03009400 A EP03009400 A EP 03009400A EP 03009400 A EP03009400 A EP 03009400A EP 1359322 A2 EP1359322 A2 EP 1359322A2
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EP
European Patent Office
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suction
valve
piston
pressure
switching element
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Withdrawn
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EP03009400A
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EP1359322A3 (de
Inventor
Norbert Ing. Hug
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wepuko Hydraulik & Co Pumpen- und Kompressorenfabrik Firma GmbH
Original Assignee
Wepuko Hydraulik & Co Pumpen- und Kompressorenfabrik Firma 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
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
    • F04B49/24—Bypassing
    • F04B49/243—Bypassing by keeping open the inlet valve
    • 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
    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling Suction valves of high pressure piston pumps, where the suction valves each coaxial with the pressure valves and the pump pistons are arranged. It is with high pressure piston pumps with several cylinders already known, depending on the pump can be switched off from the operating and operating conditions of the pump to make, with only individual cylinders switched off can be.
  • DE 30 28 396 A1 describes, for example High pressure piston pumps where the suction valves are operated under positive control. With some of the described High-pressure piston pumps are the stroke movement of the closing element of the suction valve each perpendicular to the direction of movement of the associated pump piston, but this is the case with high-pressure piston pumps, who work with pressures over 400 bar Breaks in the pump body can result.
  • the present invention has for its object a Device for switching the suction valves of high pressure piston pumps to propose with central valve arrangement that simple under construction and therefore not prone to wear.
  • the task is carried out with a device for controlling Suction valves of high pressure piston pumps, where the suction valve arranged coaxially to the pressure valve and the pump piston is solved according to the invention in that it is a switching element has the closing member of the suction valve under a point or at a right angle to the stroke direction of the closing element applied.
  • This type of actuation of the suction valves avoids the use of lever mechanisms with wear-prone Joints.
  • the inclined guidance of the switching element enables a linear actuation of the switching element, the Type of drive can be selected differently.
  • the switching element of the Ram of a piston of a hydraulic or pneumatic Switch cylinder The actuation mechanism is not through the pressure chamber, so that there are no sealing problems occur.
  • the closing elements of the suction valves are usually included a conical area. With such an arrangement it is advantageous if the switching element at least approximately perpendicular to the conical surface of the conical Area acts, since then the power transmission to the Closing member is optimal.
  • the device according to the invention can control the Cause suction valves.
  • the shift cylinder one operated depending on the movement of the pump piston Control valve to be assigned, whereby the switching element Depending on the position of the pump piston, the suction valve opens causes.
  • the switching element can counter the closing element open the force of a return spring.
  • the device can also operate the suction valves in both directions depending on the signals of a sensor device that the Flow rate and / or the pressure conditions in the pressure chamber recorded, actively control.
  • the pump can then be used as a metering pump deploy.
  • the control can both the opening time as well as the opening width of the valves. This allows you to determine which during the suction phase Amount of the medium is sucked. During the printing phase too much aspirated medium can be partially returned become. If a large amount is to be funded, then can the valves only after a certain number of piston strokes be opened.
  • FIG. 1 shows a pump body 10 in which a valve seat 11 is arranged.
  • a closing member 12 of a suction valve 13 is arranged on one side of the valve seat 11 .
  • a closing member 12 of a suction valve 13 is arranged on one side of the valve seat 11 .
  • Pump piston shown pump medium from a suction channel 14 be sucked in.
  • a further closing member 15 of a pressure valve 16 arranged on the opposite side of the valve seat 11 . If this valve 16 is opened, it can the pump medium through the pump piston into a pressure channel 17 be pressed.
  • Closing member 12 of the suction valve 13 with the in Fig. 2 mechanism shown against the force of a return spring 18 can be opened.
  • the pump piston then presses the medium sucked out of the suction channel 14 back into the channel 14, so that no delivery by the pump piston of pressure medium takes place.
  • the closing member 15 of the Pressure valve 16 is counter to the force of a return spring 19 openable.
  • Fig. 2 now shows how the suction valve 13 is positively controlled can be.
  • the closing member 12 Ram 20 of a piston 21 of a shift cylinder 22 acts on the closing member 12 Ram 20 of a piston 21 of a shift cylinder 22.
  • the Locking member 12 has a conical area 12.1 on, and the plunger 20 engages approximately perpendicular to the surface of the cone of area 12.1 on this.
  • This acute-angled one Guide of the plunger 20 to the stroke direction 23 of the closing member 12 enables operation despite the limited space of the closing member 12 while avoiding lever and Joint mechanisms.
  • the piston 21 with the plunger 20 is opposed the force of a return spring 24 can be actuated, so that in Rest position of the plunger 20, the closing member 12 is always closed is.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Saugventilen (13) von Hochdruck-Kolbenpumpen, bei denen das Saugventil (13) koaxial zum Druckventil (16) und zum Pumpenkolben angeordnet ist und die ein Schaltglied aufweist, das das Schließglied (12) des Saugventils (13) unter einem spitzen oder einem rechten Winkel zur Hubrichtung des Schließglieds (12) beaufschlagt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Saugventilen von Hochdruck-Kolbenpumpen, bei denen die Saugventile jeweils koaxial zu den Druckventilen und zu den Pumpenkolben angeordnet sind. Es ist bei Hochdruck-Kolbenpumpen mit mehreren Zylindern bereits bekannt, die Pumpe in Abhängigkeit von den Betriebs- und Einsatzbedingungen der Pumpe abschaltbar zu machen, wobei auch nur einzelne Zylinder abgeschaltet werden können. Die DE 30 28 396 A1 beschreibt beispielsweise Hochdruck-Kolbenpumpen, bei denen die Saugventile zwangsgesteuert betätigt werden. Bei einigen der beschriebenen Hochdruck-Kolbenpumpen ist dabei die Hubbewegung des Schließglieds des Saugventils jeweils senkrecht zur Bewegungsrichtung des zugehörigen Pumpenkolben angeordnet, was jedoch bei Hochdruck-Kolbenpumpen, die mit Drücken über 400 bar arbeiten, zu Brüchen des Pumpenkörpers führen kann. In der genannten Druckschrift sind auch Kolbenpumpen mit einer so genannten Zentralventilanordnung beschrieben, bei denen das Saugventil und das Druckventil koaxial zum Pumpenkolben angeordnet sind. Bei dieser Ventilanordnung ist das Pumpengehäuse beim Schalten des Pumpzylinders sehr viel geringeren Belastungen ausgesetzt als bei T-förmiger Anordnung der Saug- und Druckventile und der Pumpenkolben. Allerdings ist die Betätigung der Saugventile hier aus Platzgründen schwieriger als bei T-förmiger Anordnung der Ventile und der Pumpenkolben. In der oben genannten Druckschrift wird zum Schalten eines solchen Saugventils ein Hebelmechanismus vorgeschlagen, der jedoch insbesondere im Bereich der Gelenke sehr verschleißanfällig ist. Darüber hinaus ist der Hebelmechanismus durch den Druckraum hindurchgeführt, wodurch Dichtungsprobleme entstehen und die mechanischen Teile des Mechanismus weiteren Belastungen ausgesetzt sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schalten der Saugventile von Hochdruck-Kolbenpumpen mit Zentralventilanordnung vorzuschlagen, die einfach im Aufbau und damit verschleißunanfällig ist.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Ansteuerung von Saugventilen von Hochdruck-Kolbenpumpen, bei denen das Saugventil koaxial zum Druckventil und zum Pumpenkolben angeordnet ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sie ein Schaltglied aufweist, das das Schließglied des Saugventils unter einem spitzen oder einem rechten Winkel zur Hubrichtung des Schließglieds beaufschlagt. Diese Art der Betätigung der Saugventile vermeidet den Einsatz von Hebelmechanismen mit verschleißanfälligen Gelenken. Die schräge Führung des Schaltglieds ermöglicht eine lineare Betätigung des Schaltglieds, wobei die Art des Antriebs unterschiedlich gewählt werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Schaltglied der Stößel eines Kolbens eines hydraulischen oder pneumatischen Schaltzylinders sein. Der Betätigungsmechanismus ist nicht durch den Druckraum geführt, sodass hier auch keine Dichtungsprobleme auftreten.
Die Schließglieder der Saugventile sind in aller Regel mit einem kegelförmigen Bereich versehen. Bei einer solchen Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn das Schaltglied zumindest annähernd senkrecht auf die Kegelmantelfläche des kegelförmigen Bereichs einwirkt, da dann die Kraftübertragung auf das Schließglied optimal ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Zwangssteuerung der Saugventile bewirken. Dazu kann beispielsweise dem Schaltzylinder ein in Abhängigkeit von der Pumpenkolbenbewegung betätigtes Steuerventil zugeordnet sein, wodurch das Schaltglied je nach Stellung des Pumpenkolbens ein Öffnen des Saugventils bewirkt. Dabei kann das Schaltglied das Schließglied entgegen der Kraft einer Rückstellfeder öffnen.
Die Vorrichtung kann die Saugventile auch in beide Richtungen in Abhängigkeit der Signale einer Sensoreinrichtung, die die Durchflussmenge und/oder die Druckverhältnisse im Druckraum erfasst, aktiv ansteuern. Die Pumpe lässt sich dann als Dosierpumpe einsetzen. Die Steuerung kann dabei sowohl den Öffnungszeitpunkt als auch die Öffnungsweite der Ventile bestimmen. Dadurch kann während der Saugphase bestimmt werden, welche Menge des Mediums angesaugt wird. Während der Druckphase kann zu viel angesaugtes Medium teilweise wieder zurückgeleitet werden. Soll eine große Menge gefördert werden, so können die Ventile auch erst nach einer gewissen Anzahl von Kolbenhüben geöffnet werden.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
einen Querschnitt durch eine Saug- und Druckventilanordnung einer Hochdruck-Kolbenpumpe;
Fig. 2
eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts der Saugventil- und Druckventilanordnung aus Fig. 1 mit einem Betätigungsmechanismus für das Saugventil.
Fig. 1 zeigt einen Pumpenkörper 10, in dem ein Ventilsitz 11 angeordnet ist. Auf der einen Seite des Ventilsitzes 11 ist ein Schließglied 12 eines Saugventils 13 angeordnet. Bei Öffnen des Saugventils 13 kann durch die Bewegung des hier nicht dargestellten Pumpenkolbens Pumpmedium aus einem Saugkanal 14 angesaugt werden. Auf der gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzes 11 ist ein weiteres Schließglied 15 eines Druckventils 16 angeordnet. Wird dieses Ventil 16 geöffnet, so kann das Pumpenmedium durch den Pumpenkolben in einen Druckkanal 17 gedrückt werden.
Soll der Pumpenkolben abgeschaltet werden, so kann das Schließglied 12 des Saugventils 13 zwangsweise mit dem in Fig. 2 gezeigten Mechanismus entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 18 geöffnet werden. Der Pumpenkolben drückt dann das aus dem Saugkanal 14 angesaugte Medium wieder zurück in den Kanal 14, sodass durch den Pumpenkolben keine Förderung von Druckmedium stattfindet. Auch das Schließglied 15 des Druckventils 16 ist entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 öffenbar.
Fig. 2 zeigt nun, wie das Saugventil 13 zwangsgesteuert geöffnet werden kann. Hierzu wirkt auf das Schließglied 12 der Stößel 20 eines Kolbens 21 eines Schaltzylinders 22 ein. Das Schließglied 12 weist dabei einen kegelförmigen Bereich 12.1 auf, und der Stößel 20 greift ungefähr senkrecht zur Kegelmantelfläche des Bereichs 12.1 an dieser an. Diese spitzwinklige Führung des Stößels 20 zur Hubrichtung 23 des Schließglieds 12 ermöglicht trotz der beengten Platzverhältnisse eine Betätigung des Schließglieds 12 unter Vermeidung von Hebel- und Gelenkmechanismen. Der Kolben 21 mit dem Stößel 20 ist entgegen der Kraft einer Rückholfeder 24 betätigbar, sodass in Ruhestellung des Stößels 20 das Schließglied 12 stets geschlossen ist.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Ansteuerung von Saugventilen (13) von Hochdruck-Kolbenpumpen, bei denen das Saugventil (13) koaxial zum Druckventil (16) und zum Pumpenkolben angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Schaltglied (20) aufweist, das das Schließglied (12) des Saugventils (13) unter einem spitzen oder einem rechten Winkel zur Hubrichtung des Schließglieds (12) beaufschlagt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließglied (12) einen kegelförmigen Bereich (12.1) aufweist und das Schaltglied (20) zumindest annähernd senkrecht auf die Kegelmantelfläche des kegelförmigen Bereichs (12.1) einwirkt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied (20) der Stößel eines Kolbens (21) eines hydraulischen oder pneumatischen Schaltzylinders (22) ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Zwangssteuerung der Saugventile (13) bewirkt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schaltzylinder (20) ein in Abhängigkeit von der Pumpenkolbenbewegung betätigtes Steuerventil zugeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied (20) das Schließglied (12) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (18) öffnet.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Saugventile (13) in beiden Richtungen in Abhängigkeit der Signale eine Sensoreinrichtung, die die Durchflussmenge und/oder die Druckverhältnisse im Druckraum erfasst, aktiv ansteuert.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie den Öffnungszeitpunkt und die Öffnungsweite der Saugventile (13) steuert.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie während der Druckphase einen Teil des angesaugten Mediums wieder zurückleitet wird, sofern die angesaugte Menge des Mediums die benötigte Menge übersteigt.
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