EP1577555A1 - Pumpvorrichtung für ein Fluid - Google Patents

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EP1577555A1
EP1577555A1 EP05001953A EP05001953A EP1577555A1 EP 1577555 A1 EP1577555 A1 EP 1577555A1 EP 05001953 A EP05001953 A EP 05001953A EP 05001953 A EP05001953 A EP 05001953A EP 1577555 A1 EP1577555 A1 EP 1577555A1
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EP
European Patent Office
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piston
fluid
pressure
pumping device
space
Prior art date
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EP05001953A
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English (en)
French (fr)
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EP1577555B1 (de
Inventor
Rudolf Raith
Herbert Frankl
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Sonplas GmbH
Original Assignee
Sonplas 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
    • F04B53/143—Sealing provided on the piston
    • 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
    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/12—Valves; Arrangement of valves arranged in or on pistons
    • F04B53/123—Flexible valves

Definitions

  • the invention relates to a pumping device for a fluid, in particular for a grinding fluid, with a cylinder housing, a piston element, which in the cylinder housing below Volume change of a working space for the fluid displaced is, and a piston seal between the piston element and the cylinder housing for sealing the working space is arranged.
  • the invention further relates to a Fluid grinding machine for material-removing machining with a grinding fluid and a method for conveying a Fluids, in particular a grinding fluid, with a pumping device.
  • piston pumps For generating an abrasive medium flow through the nozzle channels usually piston pumps are used in which a trained as a piston displacer in a cylinder housing is retracted, whereby one with the abrasive medium filled working space reduced and the abrasive medium with a pressure is applied.
  • piston seals on, between arranged the displacer and the cylinder housing are.
  • a piston pump, also called a cylinder pump can be used to promote abrasive abrasives is known for example from DE 2 254 660 A.
  • abrasive pumps during operation a comparatively subjected to high, continuous wear.
  • a piston pump often occurs a particularly high Wear on the piston seals and on the walls the cylinder tubes on.
  • Wear may depend on from the mode of operation to an intrusion and / or a passage of individual abrasive grains at the gap come between sealing element and cylinder tube.
  • By a steady piston movement can penetrate a grain Material removal in the form of a scratch on the inner surface of the cylinder tube cause the piston seal after can not compensate for some time.
  • This can the attack surface for the grinding fluid further increased resulting in a reduction in service life for the piston seal and the cylinder tube can lead.
  • the object of the invention is to provide a pumping device for a fluid, a fluid grinding machine for material-removing machining with a grinding fluid and a method for conveying a fluid with a pumping device, which ensure a particularly long service life of the piston seal and / or the cylinder housing.
  • a pump device is characterized that on the side facing away from the working space of the Piston seal a lock space for receiving a barrier fluid is provided, and that means for aligning the Pressure in the lock chamber to the pressure in the working space provided are.
  • a basic idea of the invention is that a Pressure difference at the piston seal at least during insertion of the piston element reduced in the cylinder housing becomes. Such a pressure difference can result in forces have the fluid or components contained therein the working space out into the area of the piston seal Press while damaging the pumping device being able to lead.
  • the piston seal thus stands on the one hand with the fluid in the working space, on the other hand with the Locking fluid in the lock chamber in contact.
  • the pressure of the barrier fluid in the lock chamber at least when inserting the piston element in the Piston housing, i. with volume reduction of the working space, to match the pressure of the fluid in the working space.
  • the pressure difference at the piston seal at least when inserting the piston element reduced in the cylinder housing and consequently a passage of fluid or its constituents on the piston seal largely prevented, in which case the piston seal in particular as a scraper for fluid or its components can work.
  • the pressure difference as far as possible between the work area and the lock room to minimize can also be provided by the Means for equalizing the pressures of a predetermined residual pressure difference is set. Since usually the pressure in the Working space and thus the pressure difference at the piston seal when retracting the piston element in the cylinder housing is considerably higher than when pulling out the piston element from the cylinder housing can increase the service life the piston seal be sufficient that the Press in the lock chamber and in the workspace only when retracting be equalized to the piston element. It can, however be provided, the pressures even when pulling out of Piston element or, if this is stopped to equalize.
  • the cylinder housing is tubular with approximately formed circular inner cross-section.
  • the cylinder housing can be of any shape be designed, which is suitable for limiting a work space is.
  • pressure in particular a fluid pressure understood become.
  • the lock space is complete filled with the barrier fluid, wherein the barrier fluid is preferred a liquid, in particular a lubricious working medium is.
  • the piston seal suitably has at least one Seal element, which preferably designed as a piston ring is.
  • Seal element which preferably designed as a piston ring is.
  • several, in particular two, Provided sealing elements are provided.
  • the blocking space at least partially provided outside of the cylinder housing.
  • the lock space in the cylinder housing is arranged. This will be a particularly compact Received pumping device.
  • a first preferred embodiment of the invention Pumping device is characterized in that in the cylinder housing on the side facing away from the working space of the Piston element is provided a locking piston element that the lock space of the piston member and the locking piston element is limited, and that the piston element for aligning the pressure in the lock chamber to the pressure in the working space is mounted floating relative to the locking piston element.
  • This embodiment can also be described as a double piston device, the piston element as a floating piston and the locking piston element be referred to as a solid piston.
  • the lock space between the piston element and the locking piston member provided. To the piston element On the one hand, the working space borders on the other hand the lock room.
  • the Piston element Due to the floating storage of the Piston element acts as a stamp, at least during insertion of the piston element in the cylinder housing a compressive force due to the pressure in the working space on the Locking space transfers and thus to equalize the pressures in serves these two rooms.
  • the piston element suitably rigid.
  • this first preferred Embodiment have the means for matching the pressure in the lock chamber to the pressure in the work area so on the piston element.
  • a particularly useful development of the double piston device is that a piston rod to move the piston element is provided and that the Locking piston element is attached to the piston rod.
  • the piston element slidably on stored the piston rod.
  • the dual piston device is further preferred further developed in that a stop is provided, the distance between the piston member and the locking piston element limited.
  • the attack can in particular serve, a maximum displacement between the piston element and the locking piston element when retracting the Piston element and the locking piston element from the cylinder housing set and thus a predetermined volume pretend in the restricted area.
  • a particularly useful embodiment of the invention is in that, in particular outside the cylinder housing a pendulum container for barrier fluid is arranged, the is in fluid communication with the lock chamber.
  • This pendulum container can serve to reduce the amount of barrier fluid in the To keep the restricted area constant. Possible losses of barrier fluid from the lock chamber during operation of the pumping device due to leaks can thus be compensated.
  • barrier fluid only upon retraction of the piston member from the cylinder housing to be fed from the pendulum container in the lock room, as in in this case pressure in a buffer room usually considerably is lower than when retracting the piston element and thus a supply of barrier fluid into the lock chamber with less Effort is possible.
  • Barrier fluid by means of a negative pressure, which occurs during retraction of the piston element from the working space there sets and the over the floating piston element is passed into the lock room, to initiate the lock room.
  • the pendulum container can also be used as an expansion tank be designated.
  • a pendulum container it is special advantageous that between the lock chamber and the pendulum container a check valve is arranged, which only one directed by the pendulum container in the lock chamber Pass blocking fluid flow.
  • An opposite denser barrier fluid flow into the pendulum container is By contrast, blocked by such a check valve.
  • the check valve can basically be considered as any backflow preventer be educated.
  • Double piston device is that a spring device is provided, through which the piston element opposite is spring loaded the locking piston element. Especially the spring device can the locking piston element from Press the piston element away against the stop. Such Spring device can be undesirable pressure surges in the lock chamber and diminish at the check valve.
  • An alternative, second preferred embodiment of a Pumping device is characterized in that that the piston seal arranged on the cylinder housing is, and that on the cylinder housing on one of the working space opposite side of the piston seal arranged a barrier seal is, with the lock space from the piston seal and the barrier seal is limited.
  • This embodiment in which the seal on the inner wall the cylinder housing sits, can also be used as a plunger device and the piston member then called a plunger become.
  • a plunger device are the piston seal and / or the sealing seal in particular static, i. not movable on the cylinder housing arranged.
  • the lock chamber is on the one hand by the piston seal and on the other hand limited by the barrier seal.
  • the sealing seal suitably has at least one barrier sealing element on, which is preferably designed as a piston ring.
  • a plunger device is the Sperr Hurm suitably designed as an annulus, the in the cylinder housing around the piston element runs around.
  • a plunger device can in principle also a pendulum container for barrier fluid be provided with the lock chamber, preferably via a check valve, in Fluid connection is.
  • the pendulum can also serve to compensate barrier fluid losses from the lock space.
  • a monitoring device for the amount of the lockroom located Provide barrier fluids.
  • Such a monitoring device may preferably have a pressure gauge. By such Monitoring device can be detected in particular be whether fluid flows from the working space to the blocking space, which indicates a risk to the grinding process.
  • a particularly preferred embodiment of the invention Pumping device is that the means for Adjusting the pressure in the lock chamber to the pressure in the working space
  • a pressure equalization line which on the one hand with the work space and on the other hand with the lock room connected is.
  • a pressure equalization line can especially advantageous in a plunger device.
  • the pressure equalization line runs at least partially outside the cylinder housing.
  • a pressure compensation line allows a particularly reliable Pressure equalization between the working room and the lock room at low expenditure on equipment.
  • a fluid-blocking pressure transmission element in particular, a membrane is provided.
  • a membrane is provided in the pressure equalization line.
  • stamp in the pressure equalization line also Stamp be provided.
  • a particularly advantageous embodiment of an inventive Pumping device is characterized that the fluid is a carrier fluid, in particular granular Having abrasive particles. Under a fluid can do this basically every flowable continuum can be understood.
  • the fluid is one Liquid.
  • the carrier fluid suitably has a mineral Oil on. It can be particularly magnetorheological, electrorheological and / or thixotropic properties exhibit.
  • a particularly inexpensive development of Invention is that the barrier fluid also the Carrier fluid has.
  • a fluid grinding machine according to the invention is characterized in that that at least one pumping device according to the invention is provided.
  • a fluid grinding machine according to the invention especially for inner hole grinding be provided.
  • An inventive method for conveying a fluid is performed with a pumping device according to the invention. It is characterized in that at least at Insertion of the piston element into the cylinder housing Pressure in the lock chamber matched to the pressure in the work area becomes.
  • FIG. 1 A longitudinal section through a double piston device designed pumping device is shown in Fig. 1 and 2.
  • the pumping device has a cylinder housing 15th in which a piston element 20 under volume reduction a working space 12 retractable and under increased volume of the working space 12 can be moved out.
  • Fig. 1 is the piston member 20 in the cylinder housing 15 both left side in a fully retracted position as well right side in a fully retracted position shown.
  • the working space 12 is during a filling stroke filled with abrasive fluid, which during a working stroke is discharged again.
  • Piston seal 21 On the piston element 20 is designed as a sealing ring with two guide rings Piston seal 21 is provided, which the inner surfaces of the Cylinder housing 15 seals.
  • the piston seal 21 runs while in a groove which rotates the piston member 20.
  • the pumping device further comprises a locking piston element 24 on, seen from the working space 12 from behind the piston element 20 is arranged.
  • a locking piston element 24 circumferential groove is used to seal the inner surfaces of the Cylinder housing 15 as a sealing ring with two guide rings trained piston seal 25 arranged.
  • a bolt 29 is arranged, the coaxial and central to the cylinder housing 15 to the working space 12 to extend and an extension of a piston rod 26 represents.
  • On the bolt 29 is the piston element 20 displaceable relative to the locking piston element 24th mounted, whereby the piston member 20 an axial compensation movement along the piston rod 26 in the direction of Locking piston element 24 can perform.
  • Locking space 10 is formed for receiving a barrier fluid.
  • the piston element 20 has an end cover 61 with a static sealing element, thereby preventing penetration of grinding fluid in the lock space 10 effectively prevented can be.
  • the spaces of the pumping device can also as Chambers are called.
  • This stop 28 serves to limit a displacement the piston member 20 against the locking piston element 24 with the bolt 29.
  • This the working space 12 facing stop surface corresponds to a the work space 12th opposite abutment surface on the stop 28.
  • a coil spring spring device 13 is provided which the piston member 20 from the locking piston element 24 away against the stop 28 presses.
  • a pendulum container 17th provided for receiving barrier fluid. Via lines 18, 18 ', 18' 'is the pendulum container 17 with the lock chamber 10th in fluid communication.
  • a check valve on the locking piston element 24 16 provided, which one from the lock chamber 10th in the pendulum container 17 directed barrier fluid flow blocks.
  • the check valve 16 on a ball 8 the via a trained as a helical spring check valve spring 7 pressed against the lock-space-side end of the line 18 '' becomes.
  • the check valve spring 7 is supported on its side facing away from the ball 8 on the piston element 20th from.
  • the cylinder housing 15 is on the one hand of a ring-like Connecting flange 4, also referred to as a sealing piston can be completed, in which the line 18 'runs.
  • a connecting flange 4 Through the connecting flange 4, the piston rod extends 26, for moving the piston member 20 and the locking piston member 24 firmly connected to the latter is.
  • sealing members 62 Between the connecting flange 4 and the piston rod 26 while sealing members 62 are provided.
  • a leakage connection 63 is provided.
  • the piston rod 26 with a hydraulic piston element 3 of a hydraulic cylinder 2 connected to the movement of the piston rod 26 can be acted upon with hydraulic fluid.
  • the hydraulic cylinder 2 has a hydraulic cylinder housing 5, the coaxial with the cylinder housing 15 and the piston rod 26th attached to the connecting flange 4.
  • the Piston element 20 may together with the locking piston element 24 may also be referred to as a piston pack.
  • FIGs. 3 and 4 A further embodiment of a pump device according to the invention is shown in Figs. 3 and 4.
  • This as Plunger device formed pumping device has a designed as a plunger piston member 40, the under volume reduction of a working space 32 in a cylinder housing 35, 35 'retractable and under increased volume is extendable.
  • the piston member 40 is both on the left in a fully retracted as also on the right side in a completely retracted position shown.
  • the pump device For sealing the working space 32, the pump device as a sealing ring, in particular as a rod seal or double-acting rod seal pair trained Piston seal 41 on, which on the inner wall of the cylinder housing 35, 35 'is attached.
  • a sealing ring On the work space 32nd opposite side of the piston seal 41 is on the inner wall the cylinder housing 35, 35 'further as a sealing ring, in particular as a rod seal or double-acting Rod seal pair trained locking seal 43 arranged.
  • the barrier seal 43 and the piston seal 41 are executed identical construction and material. Between the Piston seal 41 and the sealing seal 43 is approximately arranged annularly shaped blocking space 30, which with a barrier fluid can be filled.
  • the pressure in the lock chamber 30 at least when retracting the piston member 40 in the working space 32, i. at the working stroke, at the pressure in the Work room 32 are aligned.
  • Such pressure equalization can in principle by a Control device take place, in which case the pressure in the working space 32 measured and accordingly the pressure in the lock chamber 30 can be actively regulated.
  • the pressures provided a pressure equalization line 37, 37 ', with both the work space 32 and with the Locking space 30 is in communication.
  • a pressure equalization line 37, 37 ' To prevent a Passage of fluid from the working space 32 in the lock chamber 30 is in the pressure equalization line 37, 37 'as a Membrane formed, fluid-tight pressure transmission element 36 arranged.
  • During the working stroke produces the Feed of the piston element 40 a pressure in the working space 32, which transfer via the membrane to the barrier fluid is, whereby the pressure difference at the piston seal 41st is largely reduced.
  • abrasive fluid through the piston seal 41 is pressed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung für ein Fluid, insbesondere für ein Schleiffluid, mit einem Zylindergehäuse, einem Kolbenelement, das in dem Zylindergehäuse unter Volumenänderung eines Arbeitsraumes für das Fluid verschiebbar ist, und einer Kolbendichtung, die zwischen dem Kolbenelement und dem Zylindergehäuse zur Abdichtung des Arbeitsraums angeordnet ist. Bei einer solchen Pumpvorrichtung ist an der dem Arbeitsraum abgewandten Seite der Kolbendichtung ein Sperrraum zur Aufnahme eines Sperrfluids vorgesehen. Ferner sind Mittel zum Angleichen des Drucks im Sperrraum an den Druck im Arbeitsraum vorgesehen. Die Erfindung betrifft auch eine Fluidschleifmaschine und ein Verfahren zum Fördern eines Fluides. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung für ein Fluid, insbesondere für ein Schleiffluid, mit einem Zylindergehäuse, einem Kolbenelement, das in dem Zylindergehäuse unter Volumenänderung eines Arbeitsraums für das Fluid verschiebbar ist, und einer Kolbendichtung, die zwischen dem Kolbenelement und dem Zylindergehäuse zur Abdichtung des Arbeitsraums angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Fluidschleifmaschine zur materialabtragenden Bearbeitung mit einem Schleiffluid sowie ein Verfahren zum Fördern eines Fluides, insbesondere eines Schleiffluides, mit einer Pumpvorrichtung.
Aus der DE 100 15 875 C2 ist ein hydroerosives Verfahren zum Bearbeiten von Düsenkanälen in Düsenelementen für Einspritzdüsen bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird durch die Düsenkanäle ein Abrasivmedium geleitet, welches Material abträgt und die Düsenkanäle vergrößert.
Zum Erzeugen einer Abrasivmediumströmung durch die Düsenkanäle werden gewöhnlich Kolbenpumpen verwendet, bei denen ein als Kolben ausgebildeter Verdränger in ein Zylindergehäuse eingefahren wird, wodurch ein mit dem Abrasivmedium gefüllter Arbeitsraum verkleinert und das Abrasivmedium mit einem Druck beaufschlagt wird. Zur Abdichtung des abrasivmediumgefüllten Arbeitsraumes gegenüber einem Rückraum weisen derartige Kolbenpumpen Kolbendichtungen auf, die zwischen dem Verdrängerkolben und dem Zylindergehäuse angeordnet sind. Eine Kolbenpumpe, die auch als Zylinderpumpe bezeichnet werden kann, zur Förderung von abrasiven Schleifmitteln ist beispielsweise aus der DE 2 254 660 A bekannt.
Aufgrund des ständigen Kontakts mit dem abrasiven Schleiffluid sind Schleifmittelpumpen beim Betrieb einem vergleichsweise hohen, kontinuierlichen Verschleiß unterworfen. Bei einer Kolbenpumpe tritt häufig ein besonders hoher Verschleiß an den Kolbendichtungen sowie an den Wandungen der Zylinderrohre auf. Insbesondere kann es in Abhängigkeit von der Betriebsweise zu einem Eindringen und/oder einem Durchgang von einzelnen Schleifkörnern an dem Spalt zwischen Dichtelement und Zylinderrohr kommen. Durch eine stetige Kolbenbewegung kann ein eingedrungenes Korn einen Materialabtrag in Form eines Kratzers an der Innenfläche des Zylinderrohres bewirken, den die Kolbendichtung nach einiger Zeit nicht mehr ausgleichen kann. Hierdurch kann die Angriffsfläche für das Schleiffluid weiter vergrößert werden, was zu einer Standzeitverringerung für die Kolbendichtung und das Zylinderrohr führen kann. Insbesondere kann dann ein Stillsetzen der Pumpvorrichtung sowie ein aufwändiger Wechsel von Zylinderrohr und Kolbendichtung erforderlich sein, was mit erheblichen Kosten und Stillstandzeiten verbunden ist und insbesondere im Hinblick auf die Bearbeitung von Bauteilen in der Serienproduktion nachteilig ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpvorrichtung für ein Fluid, eine Fluidschleifmaschine zur materialabtragenden Bearbeitung mit einem Schleiffluid und ein Verfahren zum Fördern eines Fluides mit einer Pumpvorrichtung anzugeben, die eine besonders hohe Standzeit der Kolbendichtung und/oder des Zylindergehäuses gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Pumpvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Fluidschleifmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 13 und durch ein Verfahren zum Fördern eines Fluides mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße Pumpvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Arbeitsraum abgewandten Seite der Kolbendichtung ein Sperrraum zur Aufnahme eines Sperrfluides vorgesehen ist, und dass Mittel zum Angleichen des Drucks im Sperrraum an den Druck im Arbeitsraum vorgesehen sind.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass eine Druckdifferenz an der Kolbendichtung zumindest beim Einschieben des Kolbenelements in das Zylindergehäuse verringert wird. Eine solche Druckdifferenz kann Kräfte zur Folge haben, die das Fluid oder darin enthaltene Bestandteile aus dem Arbeitsraum hinaus in den Bereich der Kolbendichtung drücken und dabei zu einer Beschädigung der Pumpvorrichtung führen können.
Zur Verringerung der Druckdifferenz an der Kolbendichtung wird erfindungsgemäß ein mit einem Sperrfluid zu füllender Sperrraum an der dem Arbeitsraum abgewandten Seite der Kolbendichtung vorgesehen. Die Kolbendichtung steht somit einerseits mit dem Fluid im Arbeitsraum, andererseits mit dem Sperrfluid im Sperrraum in Kontakt. Darüber hinaus werden Mittel vorgesehen, die den Druck des Sperrfluids im Sperrraum zumindest beim Einschieben des Kolbenelements in das Kolbengehäuse, d.h. bei Volumenverkleinerung des Arbeitsraums, an den Druck des Fluids im Arbeitsraum angleichen. Somit wird erfindungsgemäß die Druckdifferenz an der Kolbendichtung zumindest beim Einschieben des Kolbenelements in das Zylindergehäuse verringert und folglich ein Durchgang von Fluid oder dessen Bestandteilen an der Kolbendichtung weitestgehend verhindert, wobei dann die Kolbendichtung insbesondere als Abstreifer für Fluid oder dessen Bestandteile wirken kann. Experimente haben gezeigt, dass dies mit einer drei- bis vierfachen Verbesserung der Standzeit einhergehen kann.
Während es grundsätzlich vorteilhaft sein kann, die Druckdifferenz zwischen Arbeitsraum und Sperrraum weitestgehend zu minimieren, kann auch vorgesehen sein, dass durch die Mittel zum Angleichen der Drücke eine vorher bestimmte Restdruckdifferenz eingestellt wird. Da gewöhnlich der Druck im Arbeitsraum und somit die Druckdifferenz an der Kolbendichtung beim Einfahren des Kolbenelements in das Zylindergehäuse erheblich höher ist als beim Herausziehen des Kolbenelements aus dem Zylindergehäuse kann es zur Standzeiterhöhung der Kolbendichtung ausreichend sein, dass die Drücke im Sperrraum und im Arbeitsraum lediglich beim Einfahren des Kolbenelements angeglichen werden. Es kann jedoch vorgesehen sein, die Drücke auch beim Herausziehen des Kolbenelements oder dann, wenn dieses gestoppt ist, anzugleichen.
Bevorzugt ist das Zylindergehäuse rohrförmig mit etwa kreisförmigem Innenquerschnitt ausgebildet. Grundsätzlich kann das Zylindergehäuse jedoch mit einer beliebigen Form ausgestaltet sein, die zum Begrenzen eines Arbeitsraums geeignet ist. Im Zusammenhang mit der Erfindung kann unter dem Begriff Druck insbesondere ein Fluiddruck verstanden werden. Vorteilhafterweise wird der Sperrraum vollständig mit dem Sperrfluid befüllt, wobei das Sperrfluid bevorzugt eine Flüssigkeit, insbesondere ein schmierfähiges Arbeitsmedium ist.
Die Kolbendichtung weist geeigneterweise mindestens ein Dichtelement auf, das bevorzugt als Kolbenring ausgebildet ist. Vorteilhafterweise sind mehrere, insbesondere zwei, Dichtelemente vorgesehen.
Grundsätzlich ist es möglich, den Sperrraum zumindest teilweise außerhalb des Zylindergehäuses vorzusehen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass der Sperrraum im Zylindergehäuse angeordnet ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte Pumpvorrichtung erhalten.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Zylindergehäuse auf der dem Arbeitsraum abgewandten Seite des Kolbenelements ein Sperrkolbenelement vorgesehen ist, dass der Sperrraum von dem Kolbenelement und dem Sperrkolbenelement begrenzt wird, und dass das Kolbenelement zum Angleichen des Drucks im Sperrraum an den Druck im Arbeitsraum schwimmend gegenüber dem Sperrkolbenelement gelagert ist. Diese Ausführungsform kann auch als Doppelkolbenvorrichtung, das Kolbenelement als Schwimmkolben und das Sperrkolbenelement als Festkolben bezeichnet werden. Gemäß dieser ersten Ausführungsform ist der Sperrraum zwischen dem Kolbenelement und dem Sperrkolbenelement vorgesehen. An das Kolbenelement grenzt also einerseits der Arbeitsraum, andererseits der Sperrraum an. Durch die schwimmende Lagerung des Kolbenelements wirkt dieses als ein Stempel, der zumindest beim Einschieben des Kolbenelements in das Zylindergehäuse eine Druckkraft aufgrund des Drucks im Arbeitsraum auf den Sperrraum überträgt und somit zum Angleichen der Drücke in diesen beiden Räumen dient. Hierzu ist das Kolbenelement geeigneterweise starr ausgebildet. Gemäß dieser ersten bevorzugten Ausführungsform weisen die Mittel zum Angleichen des Drucks im Sperrraum an den Druck im Arbeitsraum also das Kolbenelement auf.
Eine besonders nützliche Weiterbildung der Doppelkolbenvorrichtung besteht darin, dass eine Kolbenstange zum Verschieben des Kolbenelements vorgesehen ist und dass das Sperrkolbenelement an der Kolbenstange befestigt ist. Vorteilhafterweise ist dabei das Kolbenelement verschiebbar an der Kolbenstange gelagert.
Die Doppelkolbenvorrichtung wird bevorzugterweise ferner dadurch weitergebildet, dass ein Anschlag vorgesehen ist, der den Abstand zwischen dem Kolbenelement und dem Sperrkolbenelement begrenzt. Der Anschlag kann insbesondere dazu dienen, einen maximalen Verschiebeweg zwischen dem Kolbenelement und dem Sperrkolbenelements beim Zurückziehen des Kolbenelements und des Sperrkolbenelement aus dem Zylindergehäuse einzustellen und somit ein vorher bestimmtes Volumen im Sperrraum vorzugeben.
Eine besonders brauchbare Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass insbesondere außerhalb des Zylindergehäuses ein Pendelbehälter für Sperrfluid angeordnet ist, der mit dem Sperrraum in Fluidverbindung steht. Dieser Pendelbehälter kann dazu dienen, die Menge des Sperrfluides im Sperrraum konstant zu halten. Mögliche Verluste von Sperrfluid aus dem Sperrraum beim Betrieb der Pumpvorrichtung aufgrund von Leckagen können somit ausgeglichen werden. Insbesondere kann es vorgesehen sein, Sperrfluid lediglich beim Zurückziehen des Kolbenelements aus dem Zylindergehäuse vom Pendelbehälter in den Sperrraum zuzuführen, da in diesem Fall der Druck im Sperrraum gewöhnlich wesentlich geringer ist als beim Einfahren des Kolbenelements und somit ein Zuführen von Sperrfluid in den Sperrraum mit geringerem Aufwand möglich ist. Insbesondere ist es möglich, das Sperrfluid mittels eines Unterdruckes, der sich beim Zurückziehen des Kolbenelements aus dem Arbeitsraum dort einstellt und der über das schwimmend gelagerte Kolbenelement in den Sperrraum weitergegeben wird, in den Sperrraum einzuleiten. Der Pendelbehälter kann auch als Ausgleichsbehälter bezeichnet werden.
Sofern ein Pendelbehälter vorgesehen ist, ist es besonders vorteilhaft, dass zwischen dem Sperrraum und dem Pendelbehälter ein Rückschlagventil angeordnet ist, welches lediglich einen von dem Pendelbehälter in den Sperrraum gerichteten Sperrfluidstrom passieren lässt. Ein entgegengesetzt gerichter Sperrfluidstrom in den Pendelbehälter wird durch ein solches Rückschlagventil hingegen gesperrt. Da aufgrund der schwimmenden Lagerung des Kolbenelementes ein in den Pendelbehälter gerichteter Sperrfluidstrom eine Volumenvergrößerung des Arbeitsraums auf Kosten einer Volumenverkleinerung des Sperrraums zur Folge hat, stellt ein Sperrfluidstrom in den Pendelbehälter für die Fluidmenge im Arbeitsraum einen Fehlstrom dar. Das Auftreten eines solchem Fehlstroms kann durch das Rückschlagventil weitestgehend verhindert werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn mit der Pumpeinrichtung ein konstanter Fluidvolumenstrom erzeugt werden soll und hierzu die Kolbenstange mit dem Sperrkolbenelement mit konstanter Geschwindigkeit in das Zylindergehäuse eingefahren wird. Das Rückschlagventil kann grundsätzlich als ein beliebiger Rückflussverhinderer ausgebildet sein.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Doppelkolbenvorrichtung besteht darin, dass eine Federeinrichtung vorgesehen ist, durch welche das Kolbenelement gegenüber dem Sperrkolbenelement federbelastet ist. Insbesondere kann die Federeinrichtung das Sperrkolbenelement vom Kolbenelement weg gegen den Anschlag drücken. Eine solche Federeinrichtung kann unerwünschte Druckstöße im Sperrraum und am Rückschlagventil vermindern.
Eine alternative, zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbendichtung am Zylindergehäuse angeordnet ist, und dass am Zylindergehäuse auf einer dem Arbeitsraum abgewandten Seite der Kolbendichtung eine Sperrdichtung angeordnet ist, wobei der Sperrraum von der Kolbendichtung und der Sperrdichtung begrenzt wird.
Diese Ausführungsform, bei dem die Abdichtung an der Innenwand des Zylindergehäuses sitzt, kann auch als Plungervorrichtung und das Kolbenelement dann als Plungerkolben bezeichnet werden. Bei einer derartigen Plungervorrichtung sind die Kolbendichtung und/oder die Sperrdichtung insbesondere statisch, d.h. nicht beweglich am Zylindergehäuse angeordnet. Gemäß dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform wird der Sperrraum einerseits von der Kolbendichtung und andererseits von der Sperrdichtung begrenzt. Die Sperrdichtung weist geeigneterweise mindestens ein Sperrdichtelement auf, das bevorzugt als Kolbenring ausgebildet ist. Vorteilhafterweise sind mehrere, insbesondere zwei Sperrdichtelement vorgesehen. Bei einer Plungervorrichtung ist der Sperrräum geeigneterweise als Ringraum ausgebildet, der im Zylindergehäuse um das Kolbenelement herum verläuft.
Bei einer Plungervorrichtung kann grundsätzlich ebenfalls ein Pendelbehälter für Sperrfluid vorgesehen sein, der mit dem Sperrraum, bevorzugt über ein Rückschlagventil, in Fluidverbindung steht. Dabei kann der Pendelbehälter auch dazu dienen, Sperrfluidverluste aus dem Sperrraum auszugleichen. Insbesondere dann, wenn kein Pendelbehälter vorgesehen ist, kann es vorteilhaft sein, eine Überwachungseinrichtung für die Menge des im Sperrraum befindlichen Sperrfluids vorzusehen. Eine solche Überwachungseinrichtung kann bevorzugt einen Druckmesser aufweisen. Durch eine solche Überwachungseinrichtung kann insbesondere festgestellt werden, ob dem Sperrraum Fluid aus dem Arbeitsraum zufließt, was auf eine Gefährdung des Schleifprozesses hindeutet.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung besteht darin, dass die Mittel zum Angleichen des Drucks im Sperrraum an den Druck im Arbeitsraum eine Druckausgleichsleitung aufweisen, welche einerseits mit dem Arbeitsraum und andererseits mit dem Sperrraum verbunden ist. Eine solche Druckausgleichsleitung kann insbesondere bei einer Plungervorrichtung vorteilhaft sein. Geeigneterweise verläuft die Druckausgleichsleitung zumindest teilweise außerhalb des Zylindergehäuses. Eine Druckausgleichsleitung ermöglicht einen besonders zuverlässigen Druckausgleich zwischen dem Arbeitsraum und dem Sperrraum bei geringem apparativen Aufwand.
Um eine Durchmischung des Fluides mit dem Sperrfluid zu vermeiden ist es besonders bevorzugt, dass in der Druckausgleichsrichtung ein fluidsperrendes Druckübertragungselement, insbesondere eine Membran, vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann in der Druckausgleichsleitung auch ein Stempel vorgesehen sein.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Trägerfluid mit insbesondere körnigen Abrasivpartikeln aufweist. Unter einem Fluid kann dabei grundsätzlich jedes fließfähige Kontinuum verstanden werden. Geeigneterweise handelt es sich bei dem Fluid um eine Flüssigkeit. Das Trägerfluid weist geeigneterweise ein mineralisches Öl auf. Es kann insbesondere magnetorheologische, elektrorheologische und/oder thixotrope Eigenschaften aufweisen. Eine besonders kostengünstige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das Sperrfluid ebenfalls das Trägerfluid aufweist.
Eine erfindungsgemäße Fluidschleifmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erfindungsgemäße Pumpeinrichtung vorgesehen ist. Eine erfindungsgemäße Fluidschleifmaschine kann insbesondere zum Innenlochschleifen vorgesehen sein.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Fördern eines Fluides wird mit einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung durchgeführt. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest beim Einschieben des Kolbenelements in das Zylindergehäuse der Druck im Sperrraum an den Druck im Arbeitsraum angeglichen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben, die schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen in den Zeichnungen:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße, hydraulisch vorgesteuerte Pumpvorrichtung, die als Doppelkolbenvorrichtung ausgebildet ist;
Fig. 2
eine Detailansicht der Pumpvorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 3
einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpvorrichtung, die als Plungervorrichtung ausgebildet ist; und
Fig. 4
eine Detailansicht der Pumpvorrichtung aus Fig. 3.
Ein Längsschnitt durch eine als Doppelkolbenvorrichtung ausgestaltete Pumpvorrichtung ist in Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Pumpvorrichtung weist ein Zylindergehäuse 15 auf, in dem ein Kolbenelement 20 unter Volumenverkleinerung eines Arbeitsraumes 12 einfahrbar und unter Volumenvergrößerung des Arbeitsraums 12 herausfahrbar ist. In Fig. 1 ist das Kolbenelement 20 im Zylindergehäuse 15 sowohl linksseitig in einer vollständig zurückgezogenen Position als auch rechtsseitig in einer vollständig eingefahrenen Position dargestellt. Der Arbeitsraum 12 wird während eines Füllhubes mit Schleiffluid befüllt, welches während eines Arbeitshubes wieder abgegeben wird. Am Kolbenelement 20 ist eine als Dichtring mit zwei Führungsringen ausgebildete Kolbendichtung 21 vorgesehen, welche die Innenflächen des Zylindergehäuses 15 abdichtet. Die Kolbendichtung 21 verläuft dabei in einer Nut, die das Kolbenelement 20 umläuft.
Die Pumpvorrichtung weist ferner ein Sperrkolbenelement 24 auf, das vom Arbeitsraum 12 aus gesehen hinter dem Kolbenelement 20 angeordnet ist. In einer das Sperrkolbenelement 24 umlaufenden Nut ist zur Abdichtung der Innenflächen des Zylindergehäuses 15 eine als Dichtring mit zwei Führungsringen ausgebildete Sperrkolbendichtung 25 angeordnet. Am Sperrkolbenelement 24 ist ein Bolzen 29 angeordnet, der sich koaxial und mittig zum Zylindergehäuse 15 auf den Arbeitsraum 12 zu erstreckt und eine Verlängerung einer Kolbenstange 26 darstellt. An dem Bolzen 29 ist das Kolbenelement 20 verschiebbar gegenüber dem Sperrkolbenelement 24 gelagert, wodurch das Kolbenelement 20 eine axiale Ausgleichsbewegung entlang der Kolbenstange 26 in Richtung des Sperrkolbenelementes 24 durchführen kann. Zwischen dem Sperrkolbenelement 24 und dem Kolbenelement 20 ist ein Sperrraum 10 zur Aufnahme eines Sperrfluids ausgebildet. Das Kolbenelement 20 weist eine stirnseitige Abdeckung 61 mit einem statischen Dichtelement auf, wodurch ein Eindringen von Schleiffluid in den Sperrraum 10 wirksam verhindert werden kann. Die Räume der Pumpvorrichtung können auch als Kammern bezeichnet werden.
An seinem dem Arbeitsraum 12 zugewandten Ende weist der Bolzen 29 einen als Schraubenmutter ausgebildeten Anschlag 28 auf. Dieser Anschlag 28 dient zur Begrenzung eines Verschiebeweges des Kolbenelements 20 gegenüber dem Sperrkolbenelement 24 mit dem Bolzen 29. Hierzu umfasst das Kolbenelement 20 den Anschlag 28 klauenartig, wobei am Kolbenelement 20 eine dem Arbeitsraum 12 zugewandte Anschlagfläche ausgebildet wird. Diese dem Arbeitsraum 12 zugewandte Anschlagfläche korrespondiert mit einer dem Arbeitsraum 12 abgewandten Anschlagfläche am Anschlag 28. Zwischen dem Sperrkolbenelement 24 und dem Kolbenelement 20 ist eine als Schraubenfeder ausgebildete Federeinrichtung 13 vorgesehen, welche das Kolbenelement 20 vom Sperrkolbenelement 24 weg gegen den Anschlag 28 drückt.
Außerhalb des Zylindergehäuses 15 ist ein Pendelbehälter 17 zur Aufnahme von Sperrfluid vorgesehen. Über Leitungen 18, 18', 18'' steht der Pendelbehälter 17 mit dem Sperrraum 10 in Fluidverbindung. Die Leitung 18" ist dabei als Bohrung ausgebildet, die parallel zur Längsachse des Zylindergehäuses 15 durch das Sperrkolbenelement 24 hindurch verläuft. In der Leitung 18'' ist am Sperrkolbenelement 24 ein Rückschlagventil 16 vorgesehen, welches einen vom Sperrraum 10 in den Pendelbehälter 17 gerichteten Sperrfluidstrom sperrt. Hierzu weist das Rückschlagventil 16 eine Kugel 8 auf, die über eine als Schraubenfeder ausgebildete Rückschlagventilfeder 7 gegen das sperrraumseitige Ende der Leitung 18'' gedrückt wird. Die Rückschlagventilfeder 7 stützt sich dabei auf ihrer der Kugel 8 abgewandten Seite am Kolbenelement 20 ab.
Das Zylindergehäuse 15 wird einerseits von einem ringartigen Verbindungsflansch 4, der auch als Dichtkolben bezeichnet werden kann, abgeschlossen, in dem die Leitung 18' verläuft. Durch den Verbindungsflansch 4 verläuft die Kolbenstange 26, die zum Verschieben des Kolbenelements 20 und des Sperrkolbenelements 24 fest mit Letzterem verbunden ist. Zwischen dem Verbindungsflansch 4 und der Kolbenstange 26 sind dabei Abdichtelemente 62 vorgesehen. Ferner ist im Verbindungsflansch 4 ein Leckageanschluss 63 vorgesehen. Auf ihrer dem Arbeitsraum 12 abgewandten Seite ist die Kolbenstange 26 mit einem Hydraulikkolbenelement 3 eines Hydraulikzylinders 2 verbunden, der zur Bewegung der Kolbenstange 26 mit Hydraulikfluid beaufschlagbar ist. Der Hydraulikzylinder 2 weist ein Hydraulikzylindergehäuse 5 auf, das koaxial zum Zylindergehäuse 15 und zur Kolbenstange 26 am Verbindungsflansch 4 angebracht ist.
Beim Betrieb der Pumpvorrichtung wird der Hydraulikzylinder 2 betätigt und die Kolbenstange 26 mit dem Sperrkolbenelement 24 in das Zylindergehäuse 15 eingefahren. In dem mit Sperrfluid befüllten Sperrraum 10 bildet sich dabei ein Druckpolster, auf dem das Kolbenelement 20 aufschwimmt und aufgrund der Inkompressibilität des Sperrfluids ebenfalls in das Zylindergehäuse 15 hinein verschoben wird. Ein Ausfließen von Sperrfluid aus dem Sperrraum 10 über die Leitungen 18, 18', 18" wird dabei durch das Rückschlagventil 16 verhindert. Da das Rückschlagventil 16 im vorliegenden Ausführungsbeispiel am Sperrkolbenelement 24 angeordnet ist, kann beim Einfahren des Sperrkolbenelements 24 in das Zylindergehäuse 15 Sperrfluid aus dem Pendelbehälter 17 über die Leitungen 18, 18' auf der dem Arbeitsraum 12 abgewandten Seite des Sperrkolbenelements 24 in das Zylindergehäuse 15 einströmen.
Beim Einschieben des Sperrkolbenelements 24 in den Arbeitsraum 12 wirkt das am Bolzen 29 verschiebbar gelagerte Kolbenelement 20 als Stempel, der den Druck im Arbeitsraum 12 an den Sperrraum 10 überträgt. Somit wird der Druck im Sperrraum 10 an den Druck im Arbeitsraum 12 angeglichen, mit der Folge, dass an der Kolbendichtung 21 allenfalls eine geringe Druckdifferenz besteht und somit kein Fluid aus dem Arbeitsraum 12 hinaus an der Kolbendichtung 21 vorbei strömen kann.
Beim Zurückziehen des Sperrkolbenelements 24 aus dem Arbeitsraum 12 fährt das Kolbenelement 20 reibungsbedingt und/oder aufgrund eines Unterdrucks im Arbeitsraum 12 gegen den Anschlag 28. Sofern beim Einschieben des Sperrkolbenelements 24 und des Kolbenelements 20 in den Arbeitsraum 12 ein Sperrfluidverlust im Sperrraum 10 aufgetreten ist, wird dieses verlorene Sperrfluid beim Zurückziehen durch Sperrfluid ersetzt, welches über das Rückschlagventil 16 in den Sperrraum 10 einströmt.
Beim Arbeitstakt, d.h. beim Einschieben des Sperrkolbenelements 24, wird also über eine hydraulische Ansteuerung im Hydraulikzylinder 2 ein Druck aufgebaut, der auf das Schleiffluid im Arbeitsraum 12 übertragen wird. Der Druck wirkt auf das Kolbenelement 20 und drückt dieses gegen das im Sperrraum 10 befindliche Sperrfluidvolumen, welches dadurch ebenfalls mit Druck beaufschlagt wird. Der sich im Sperrraum 10, d.h. im Zwischenraum einstellende Druck ist aufgrund der gleichen wirksamen Fläche gleich dem Druck, der im Arbeitsraum 12 herrscht. Somit wird an der Front- und Rückseite des Kolbenelements 20 ein Druckgleichgewicht hergestellt, wodurch weitestgehend verhindert werden kann, dass das Schleiffluid in die Kolbendichtung 21 gedrückt wird. Beim Füllhub, d.h. beim Zurückziehen des Sperrkolbenelements 24 aus dem Arbeitsraum 12 gelangt Sperrfluid vom Pendelbehälter 17 über das Rückschlagventil 16 in der Rückseite des Sperrkolbenelements 24 in den Sperrraum 10, so dass dieser Sperrraum 10 vor jedem Arbeitstakt neu befüllt wird. Ein Verschleiß der Kolbendichtung 21 kann an einer Änderung des Füllstandes im Pendelbehälter 17 sowie an einer Trübung des Sperrfluides frühzeitig erkannt werden. Das Kolbenelement 20 kann zusammen mit dem Sperrkolbenelement 24 auch als Kolbenpaket bezeichnet werden.
Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung ist in Fig. 3 und 4 dargestellt. Diese als Plungervorrichtung ausgebildete Pumpvorrichtung weist ein als Plungerkolben ausgebildetes Kolbenelement 40 auf, das unter Volumenverkleinerung eines Arbeitsraums 32 in ein Zylindergehäuse 35, 35' einfahrbar und unter Volumenvergrößerung ausfahrbar ist. In Fig. 3 ist das Kolbenelement 40 sowohl linksseitig in einer vollständig zurückgezogenen als auch rechtsseitig in einer vollständig eingefahrenen Posiition dargestellt.
Zur Abdichtung des Arbeitsraums 32 weist die Pumpvorrichtung eine als Dichtring, insbesondere als Stangendichtung oder beidseitig wirkendes Stangendichtungspaar ausgebildete Kolbendichtung 41 auf, die an der Innenwand des Zylindergehäuses 35, 35' befestigt ist. Auf der dem Arbeitsraum 32 abgewandten Seite der Kolbendichtung 41 ist an der Innnenwand des Zylindergehäuses 35, 35' ferner eine als Dichtring, insbesondere als Stangendichtung oder beidseitig wirkendes Stangendichtungspaar ausgebildete Sperrdichtung 43 angeordnet. Die Sperrdichtung 43 und die Kolbendichtung 41 sind dabei bau- und materialgleich ausgeführt. Zwischen der Kolbendichtung 41 und der Sperrdichtung 43 ist ein in etwa ringförmig ausgebildeter Sperrraum 30 angeordnet, der mit einem Sperrfluid befüllbar ist. Zur Verringerung einer Druckdifferenz über die Kolbendichtung 41 und somit zur Verminderung eines Durchgangs von Fluid aus dem Arbeitsraum 32 an der Kolbendichtung 41 vorbei kann der Druck im Sperrraum 30 zumindest beim Einfahren des Kolbenelements 40 in den Arbeitsraum 32, d.h. beim Arbeitshub, an den Druck im Arbeitsraum 32 angeglichen werden.
Eine solche Druckangleichung kann grundsätzlich durch eine Regeleinrichtung erfolgen, wobei dann der Druck im Arbeitsraum 32 gemessen und dementsprechend der Druck im Sperrraum 30 aktiv geregelt werden kann.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist zum Angleichen der Drücke jedoch eine Druckausgleichsleitung 37, 37' vorgesehen, die sowohl mit dem Arbeitsraum 32 als auch mit dem Sperrraum 30 in Verbindung steht. Zum Verhindern eines Durchgangs von Fluid aus dem Arbeitsraum 32 in den Sperrraum 30 ist in der Druckausgleichsleitung 37, 37' ein als Membran ausgebildetes, fluiddichtes Druckübertragungselement 36 angeordnet. Während des Arbeitshubes erzeugt der Vorschub des Kolbenelementes 40 einen Druck im Arbeitsraum 32, der über die Membran auf das Sperrfluid übertragen wird, wodurch die Druckdifferenz an der Kolbendichtung 41 weitestgehend reduziert wird. Somit kann weitestgehend ausgeschlossen werden, dass Schleiffluid über die Kolbendichtung 41 gedrückt wird.
Seitens der Sperrdichtung 43 wird das Zylindergehäuse 35, 35' von einem Verbindungsflansch 54 abgeschlossen, durch den das Kolbenelement 40 hindurchtritt. Auf der dem Zylindergehäuse 35, 35' abgewandten Seite ist am Verbindungsflansch 54 ein Hydraulikzylinder 52 mit einem Hydraulikzylindergehäuse 55 angeordnet. In dem Hydraulikzylindergehäuse 55 ist ein Hydraulikkolbenelement 53 angeordnet, das mit dem als Plungerkolben ausgebildeten Kolbenelement 40 verbunden ist. Auf der dem Sperrraum 30 abgewandten Seite der Sperrdichtung 43 ist im Verbindungsflansch 54 ein Leckageanschluss 51 vorgesehen. Vom Arbeitsraum 12 aus gesehen vor der Kolbendichtung 41 ist am Zylindergehäuse 35' ein Abstreifer 50 vorgesehen, der das Kolbenelement 40 ringförmig umgibt. Darüber hinaus sind im Verbindungsflansch 54 als Stangendichtungen ausgeführte, rückwärtige Abdichtelemente 49 zur Führung des Kolbenelements 40 vorgesehen.

Claims (14)

  1. Pumpvorrichtung für ein Fluid, insbesondere für ein Schleiffluid, mit
    einem Zylindergehäuse (15, 35),
    einem Kolbenelement (20, 40), das in dem Zylindergehäuse (15, 35) unter Volumenänderung eines Arbeitsraums (12, 32) für das Fluid verschiebbar ist, und
    einer Kolbendichtung (21, 41) die zwischen dem Kolbenelement (20, 40) und dem Zylindergehäuse (15, 35) zur Abdichtung des Arbeitsraums (12, 32) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an der dem Arbeitsraum (12, 32) abgewandten Seite der Kolbendichtung (21, 41) ein Sperrraum (10, 30) zur Aufnahme eines Sperrfluides vorgesehen ist, und
    dass Mittel zum Angleichen des Drucks im Sperrraum (10, 30) an den Druck im Arbeitsraum (12, 32) vorgesehen sind.
  2. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrraum (10, 30) im Zylindergehäuse (15, 35) angeordnet ist.
  3. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Zylindergehäuse (15) auf der dem Arbeitsraum (12) abgewandten. Seite des Kolbenelements (20) ein Sperrkolbenelement (24) vorgesehen ist,
    dass der Sperrraum (10) von dem Kolbenelement (20) und dem Sperrkolbenelement (24) begrenzt wird, und
    dass das Kolbenelement (20) zum Angleichen des Drucks im Sperrraum (10) an den Druck im Arbeitsraum (12) schwimmend gegenüber dem Sperrkolbenelement (24) gelagert ist.
  4. Pumpvorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Kolbenstange (26) zum Verschieben des Kolbenelements (20) vorgesehen ist und
    dass das Sperrkolbenelement (24) an der Kolbenstange (26) befestigt ist.
  5. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlag (28) vorgesehen ist, der den Abstand zwischen dem Kolbenelement (20) und dem Sperrkolbenelement (24) begrenzt.
  6. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere außerhalb des Zylindergehäuses (15) ein Pendelbehälter (17) für Sperrfluid angeordnet
    ist, der mit dem Sperrraum (10) in Fluidverbindung steht.
  7. Pumpvorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sperrraum (10) und dem Pendelbehälter (17) insbesondere am Sperrkolbenelement (24) ein Rückschlagventil (16) angeordnet ist, welches lediglich einen vom Pendelbehälter (17) in den Sperrraum (10) gerichteten Sperrfluidstrom passieren lässt.
  8. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Federeinrichtung (13) vorgesehen ist, durch welche das Kolbenelement (20) gegenüber dem Sperrkolbenelement (24) federbelastet ist.
  9. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kolbendichtung (41) am Zylindergehäuse (35) angeordnet ist, und
    dass am Zylindergehäuse (35) auf einer dem Arbeitsraum (32) abgewandten Seite der Kolbendichtung (41) eine Sperrdichtung (43) angeordnet ist, wobei der Sperrraum (30) von der Kolbendichtung (41) und der Sperrdichtung (43) begrenzt wird.
  10. Pumpvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Angleichen des Drucks im Sperrraum (30) an den Druck im Arbeitsraum (32) eine Druckausgleichsleitung (37, 37') aufweisen, welche einerseits mit dem Arbeitsraum (32) und andererseits mit dem Sperrraum (30) verbunden ist.
  11. Pumpvorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckausgleichsleitung (37, 37') ein fluidsperrendes Druckübertragungselement (36), insbesondere eine Membran, vorgesehen ist.
  12. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Trägerfluid mit Abrasivpartikeln aufweist und dass das Sperrfluid ebenfalls das Trägerfluid aufweist.
  13. Fluidschleifmaschine zur materialabtragenden Bearbeitung mit einem Schleiffluid,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Pumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 vorgesehen ist.
  14. Verfahren zum Fördern eines Fluides, insbesondere eines Schleiffluides, mit einer Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet , dass zumindest beim Einschieben des Kolbenelements (20, 40) in das Zylindergehäuse (15, 35) der Druck im Sperrraum (10, 30) an den Druck im Arbeitsraum (12, 32) angeglichen wird.
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