DE1528599A1

DE1528599A1 - Geraet zum Unterdrucksetzen von Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1528599A1
Application number: DE19651528599
Authority: DE
Inventors: Derek Green
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1964-02-20
Filing date: 1965-02-09
Publication date: 1969-07-24
Also published as: US3318256A; CH418271A; DE1528599B2; DE1528599C3

Description

United Kingdom Atomic Energy Authority, Patents Branch, 11-12, Charles II fcitreet, Iondon, SW1, England

Pur diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Dir. 7238/64 vom 20. Februar 1964 beansprucht

Gerät zum Unterdrucksetzen von Flüssigkeiten

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Unteraruckijetzen von Flüssigkeiten dzw. zum üDermitteln von Druck auf Flüsigkeiten.

Eine solche Einrichtung kann bei einer hydrostatischen ütraagpresse Anwendung finden, bei der ein V/erks fcück durch eine am Ende eineu Druckbehalters aitzende Preßdüse hindurchgetrieben

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oder -gepreßt wird, wobei der Flüssigkeitsdruck unmittelbar auf das Werkstück einwirkt. Der Preßdruck wird normalerweise mit Hilfe eines aus Pumpenkolben und Pumpenstiefel bestehenden System erzeugt. Da jedoch der Pumpenkolben und das Werstück nicht in unmittelbarem Kontakt miteinander stehen, und da ferner das Werkstück bei seinem Durchtritt durch die Preßdüse von der .Flüssigkeit seitlich getragen oder, gestützt wird·, wird eine Biegebeanspruchung des Werkstücks praktisch völlig vermieden, so daß auch langgestteckte schlanke Werkstücke, wie z.B. Drähte, stranggepreßt werden können. Außerdem wird, weil mit dem Werkstück zugleich ein dieses abdeckender Flüssigkeitsmantel durch die Düse hindurchgedrückt wird, der als Schmiermittel dient, und weil zwischen dem Werkstück und der Wandung des Druckbehälters keine unmittelbare Berührung besteht, auch der Reibungswiderstand beim Preßvorgang beträchtlich verringert. Die Herstellung langgestreckter schlanker Erzeugnisse wird bei einer solchen Einrichtung noch erleichtert, wenn der Druckbehälter horizontal angeordnet ist, ao daß der Preßvorgang über eine am Ende des Druckbehälters vorgesehene Preßdüse horizontal verläuft. Das aus Pumpenkolben und Pumpenstiefel bestehende System iüt vorzugsweise vertikal angeordnet und mit dem Druckbehälter über eine Leitung verbunden, wobei der Pumpenkolben bei seiner Abwätsbewegung die Flüssigkeit im Behälter unter Druck setzt. Da jedoch der auftretende hohe Druck verbietet, die Wandung des Druckbehälters oder des Pumpenstiefels durch Jurchtrittsöffnungen zu schwächen, wird es notwendig, den Pumpenkolben herauszunehmen, um die als Schmiermittel für das Werkstück verlorengegangene

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Flüssigkeit zu ersetzen. Das ist ein aufwendiger und zeitraubender Vorgangi der durch die vertikale Anordnung des Pumpenkolbens noch weiterhin kompliziert wird. Das Fehlen von Durchtrittsöffnungen in der Wandung des Pumpenstiefels macht es ferner schwierig, während des Betriebes der Einrichtung eingeschlossene .Luft von de-r Unterseite des Pumpenkolbens abzuziehen. Bei herkömmlichen Einrichtungen kann die Stopfbuchsendiohtung des Pumpenkolbens noch einen konischen Dichtungsring aufweisen, d.h. ein ringförmiges Glied, dessen Querschnitt ein rechtwinkeliges Dreieck ist. Die Basis des Dreiecks bestimmt dabei die kreiBringförmige Außenfläche des üinggliedes, mit der dieses an der Wandung dee Pumpenstiefels anliegt. Die dazu senkrechte Dreieoksseite bestimmt die dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzte ii-ingfläche. Die Dreieckshypotenuse [schließlich bestimmt eine Schrägfläche, die im Betrieb an einer ihr entsprechenden, am Pumpenkolben angeformten Sohrägflache anliegt, so daß das Ringglied bei einem die Flüssigkeit unter Druck setzenden Arbeitshub des Pumptnkolbens geggen die am Pumpenkolben angeformte üchrugfläche angepresst wird und radial nach außen expandiert zur dichten Anlage an der »'andung des Pumpenstitfels. Im nachfolgenden soll also die Bezeichnung "konischer Dichtungsring" einen -dichtungsring dieser Art bedeuten. Zu Anfang wird die Abdichtung gewährleistet durch einen O-Ring aus uummi, der bei einem drucker zeugend ein Arbeitshub dem konischen Dichtungsring vorgescnaltet ist und dazu di.mt, beim einsetzen des druckerzeuger^ en ürbeitshubs zu verhindern, daß Druckflüssigkeit hinter den mischen Dichtungsring entweicht, bevor sich dieser in radialer 3Uchtun£ genügend ausgedehnt hat, um eine hin-

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reichende Dichtung zu gewährleisten und beim Rücklaufhub den Eintritt von Luft zu unterbinden. Bei,der Rüokbewegung des Pumpenkolbens beim druckfreien Rücklaufhub tritt jedoch die Gefahr auf, daß der aus Gummi bestehende O-Ring beschädigt und/oder rub seiner Lage am Pumpenkolben abgehoben wird, weil nämlich der Eur Überwindung der Gleitreibung zwischen dem konischen Dichtungsring und der Wandung des Pumpenstiefele erforderliche Auflagedruok nur durch den aus Gummi bestehenden O-Ring vermittelt wird.

Gemäß der Srfindung weist eine Einrichtung zum TJnterdruckeetzen von flüssigkeiten «inen Pumpenetiefel mit zylindrischer Bohrung auf,, einen in dieser mit Spiel beweglichen Pumpenkolben, einen in der ZyliMerbohrung des Piaapenstiefelß laufenden zylindrischen Kolbe^ikörperj ferner eine Vorrichtung zur Umfangsflächendiohtung swisenen dem zylindrischen Kclbenkörper und der Zylinderbohrung des Pumpenstiefels/ eine Kupplungevorrichtung, die den Kolbenkörper vor dem Pumpenkolben hält, wenn dieser im Pumpenstiefel bewegt wird» wobei dieße Kupplungsvorrichtung eine Schlupfkennlinie bzw» ein Verlorel-Bpiel-Gharakteristikum /lost motion oharcteristio/ aufweist, bo daß der Pumpenkolben iia Pumpenstiefel relativ zum Kolbenkörper longitudinal zwischen sswei Grenzen bewegt werden kann} weiterhin einen sich vom einen Ende des Kolbenkör ρ er β zum anderen Ende erstreckenden Durchlaß, eine Dichtungsvorriohibiing, die zur Sohlleßung des genannten Durchlasses in Tätigkeit tri.tt", wenn bei einem die Flüssigkeit unter Druck' seilenden Arbeitehub dee Pumpenkolbens dieser an dem Kolbenkörper anliegt, wobei die genennte Dichtungsvorrichtung in der Weise

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außer Wirkung gesetzt wird, daß der Durchlaß offen, ist, wenn der Pumpenkolben bei seinem drucklosen Rücklauf-Leerhub vom Kolbenkörper um einen Betrag abrückt, der durch, die Schlupfkennlinie der zwischen dem Kolbenkörper und dem Pumpenkolben angeordneten Kupplungsvorrichtung bestimmt ist.

Die Erfindung sieht vor, daß beim drucklösen Rücklauleerhub, wenn Kolbenkörper und Pumpenkolben so weit voneinander abrücken, daß sich der Durchlaß öffnet, eingefangene Luft von der Unterseite des Pumpenkolbens über den genannten Durchlaß ausgetrieben wird.

Außerhalb des Pumpenstiefels kann ein Flüssigkeitsvorrats- ^! behälter zur Nachlieferung von Flüssigkeit in den von dem mit ' Spiel laufenden Pumpenkolben und der Zylinderbohrung des Pumpenstiefels gebildeten Ringraum vorgesehen werden, so daß beim

drucklosen Rücklaufhub von Pumpenkolben und Kolbenkörper Flüssig- }

keit durch den Ringspalt und den Durchlaß im Kolbenkörper hindurehtreten kann, um die Flüssigkeit im Pumpenstiefel aufzufüllen. Die Uinfangsf lächendichtung zwischen dem Kolbenkörper und der Zylinderbohrung des Pumpenstiefels kann einen konischen Dichtungsring enthalten, der zwischen einer äußeren Schrägfläche des Kolbenkörpers und einem an dem Kolbenkörper befestigten Auflagering gehalten wird, ferner einen Gummidichtungsring, der um den Auf- ι lagering in dichter Berührung mit der ZyIinderbohrung des Pumpen-Stiefels herumgelegt ist.

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Eine zum Uhterdrucksetzen von Flüssigkeiten dienende, aus einem Pumpenkolben und einem Pumpenstiefel bestellende Jüiiiriohtung nach der Erfindung, die z.B. bei einer hydrostatischen Strangpreßvorrichtung verwendbar ist, soll nunmehr anhand der die Erfindung beispielweise wiedergebenden ^eichnungpnäher beschrieben werden, und zwar zeigen die

Figuren 1, 2 und 3 — teilweise in schnittbildlicher Darstellung — Seitenansichten der aus Pumpenkolben und Kolbenkörper bestehenden Anordnung in drei Betriebssteilimgen, wobei die

Fig. 1 einen Teil der Anordnung im Schnitt wiedergibt, während die

3?ign. 2 und 3 diesen Teil in der Seitenansicht zeigen.

Die Zeichnung zeigt in dem Pumpenstiefel 3 eine auf dem Pumpenkolben 2 sitzende Stopfbuchsendichtung 1. Die Stopfbuchsendichtung besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Kolbenkörper 4, der im Pumpenstiefel gleitet und am Pumpenkolben mit Hilfe eines Sehraubboleens 5 befestigt ist. Die Uatfangsfläohendiohtung zwischen dem Kolbenkörper 4 und der Wandung de· Puapenstiefels wird herbeigeführt mit Hilfe eines O-Rings aus Gummi und eines konischen Hinterbettungsringes oder Gehrungeringes 7 aus Nylon. Der Hing 6 liegt zwischen einer Schrägfläche des Kolbenkörpers 4 undjeinem stufenförmig abgesetzten Kolbenring

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8| der mittels einer Mutter 9 an dem Kolbenkörper gehalten wird und gegen diesen mit einem zweiten O-Ring aus Gummi 10 und einen konischen Hinterbettungsring 11 abgedichtet ist. Eine axiale Bohrung, durch dit sich der Schraubbolzen bis zum Pumpenkolben hinduroll erstreckt, bildet mit den Schaft des Sohraubboliene einen ringspaltförmigen Durchlas 12, und an der Aus- »Undung dieses Durchlasses 12 am Pumpenkolben dichtet ein konischer Hinterbettungfring 15 den Durchlas ab, wenn der Kolbenkörper 4 an dem Pumpenkolben anliegt. Der Sohraubboleen 5 hat ein Kopfstück 14 mit einer Ausnehmung 15 und let so angeordnet, daß sich der Pumpenkolben 2 in axialer Richtung eum Anlegen an den Kolbenkörper oder von diesem weg bewegen kann* Wenn nicht der^Pumpenkolben 2 aa--&-eg--Kolfrankörρnr anliegt, sondern &H Kopfstüok/aes Bohraubbolaens (vgl. Flg. 2 und 3), dann bildet die Ausnehmung 15 zusammen mit dem Kolbenkörper 4 einen Durchlaß, der sich an dta ringβpaltförmigen Durchlas 12 anschließt« Der Pumpenkolben 2 und die Bohrungsweite des Pumpenstiefele 3 sind so bemessen, daß ein Ringspalt 16 entsteht, der zu einem Vorratsbehälter 17 führt.

Beim Aufbau einer hydrostatischen Strangpreßvorriohtung, von der die beschriebene Pump'enkolben- und Pumpenstiefelanordnung einen Seil darstellt, ist der Pumpenstiefel mit seiner Längsachse vertikal angeordnet, und in Pig* 1 1st der Pumpenkolben In seiner Abwärtsbewegung dargestellt, d.h., in einem die Flüssigkeit unter Druck setzenden Arbeitshub (vgl. den Pfeil A), bei dem der Pumpenkolben an dem Kalbenkörper 4 zur Anlage gebraoht wird, so daß der Kopfteil des Pumpenkolbens gegen Druckverlust abgedichtet wird.

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Pig. 2 zeigt den Pumpenkolben, wie er soeben seinen nach oben gerichteten Rücklauf begonnen hat (vgl. den Pfeil A), bei dem er wegen des Grleitwiderstandes der Stopfbuchsendichtung von der Anlage an dem Kolbenkörper 4 abgehoben wird. Die Durchlässe 15 und 12 verbinden die beiderseitigen Enden der Stopfbuchsendichtung, so daß die in der flüssigkeit etwa eingeschlossene Luft über den Ringspalt 16 zum Vorratsbehälter 17 ausgestoßen wird, wie dies durch die Pfeile B angedeutet ist.

Fig. 3 zeigt den Pumpenkolben 2, wie er seinen nach oben führenden Rücklaufhub fort—setzt (vgl. den Pfeil A), so daß die Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 17 einströmen kann (vgl. die Pfeile G). Dabei wird über die Durchlässe 12 und-15 das Innere des Pumpenstiefels auf der Druckseite der Stopfbuehüendichtung nachgefüllt, so daß sie beim Durchtritt des Werkstücks durch die Preßdüse als Schmiermittel verlorengegangene Flüssigkeitsmenge ersetzt und zugleich der beim Austreiben der Luft entstandene Leerraum wieder aufgefüllt wird. Während des nach oben führenden Rücklaufhubes wird der Gleitwideratand zwischen dem konischen Hinterbettungsring (7) und der Wandung des Pumpenstiefels überwunden, wenn das Kopfstück 14 des Schraubbolzens an dem Kolbenkörper anliegt. Die Abstützung erfolgt dabei über den Kolbenring 8 und nicht über den O-Ring 6, wie bei bekannten Jüinrich tungeh, so daß eine Beschädigung des O-Ringes vermieden wird.

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Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche άτ£indungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination ■— in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1 J Einrichtung zum TJnterdrucksetzen von Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch einen Pumpenstiefel mit zylindrischer Bohrung, einen in dieser mit Spiel beweglichen Pumpenkolben, einen in der Zylinderbohrung des Pumpenstiefels laufenden zylindrischen Kolbenkörper, eine Vorrichtung zur tlmfangsflächendichtung zwischen dem zylindrischen Kolbenkörper und der Zylinderbohrung des Pumpenstiefels, eine Kupplungsvorrichtung, die den Kolbenkörper vor dem Pumpenkolben hält, wenn dieser im Pumpenstiefel bewegt wird, wobei diese Kupplungsvorrichtung eine Scidupfkennlinie aufweist, so daß der Pumpenkolben im Pumpenstiefel relativ zum Kolbenkörper longitudinal zwischen zwei Grenzen bewegt werden kann; weiterhin durch einen sich vom einen Ende des Kolbenkörpers zu dessen anderem -rinde erstreckenden Durchlaß, eine Dichtungavorrichtung, die zur Schließung des genannten Durchlasses in Tätigkeit tritt, wenn bei einem die Flüssigkeit unter Druck setzenden Arbeitshub des Pumpenkolbens dieser an dem Kolbenkörper anliegt, wobei die genannte Dichtungsvorrichtung in der Weise außer Wirkung gesetzt wird, daß der DurchlaiS offen ist,

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wenn der Pumpenkolben bei seinem drucklosen Rücklauf-Leerhub vom KoIt)enkörper um einen Betrag abrückt, der durch die Schlupfkennlinie der zwisohen den Kolbenkörper und dem Pumpenkolben angeordneten Kupplungsvorrichtung bestimmt ist.
2. Vorrichtung zum Unterdrucksetaen von Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Kolbenkörper (4) mit einer vom einen zum anderen ünde reichenden Bohrung versehen ist und daß die Kupplungsvorrichtung zwischen dem zylind- > risohen Kolbenkörper und dem Pumpenkolben aus einem von diesem getragenen Bolzen besteht, der die Bohrung des zylindrischen Kolbenkörpers durchsetzt und deesen aus dem Pumpenkolben herausragende Schaftlänge größer als die l'iefe des zylindrischen Kolbenkörpers, daß ferner der genannte, Eich vom einen zum anderen Ende des IColbenkörpers erstreckende Durchlaß (12) aus dem zwischen der Bohrung des zylindrischen Kolbenkorpers und dem ihr gegenüber einen geringeren Außendurchmesser aufweisenden Bolze-.schaft gebildeten Ringraum bestellt; daß schließliol" die bereits genannte Dichtungsvorrichtung das -^nde der Bohrung des Kolber cöipers abdichtet, indem sie sich &egen das Dnde des Pumpenkolbens dicht anlegt, wenn dieser bei einem die Flüssigkeit 'nter Druck setzenden Arbeitshub L'nde an dem des Kojbenkörpers anlief' ,
3. Vorrichtung zvaa Uiit erdruck set ζ en von Flüssigkeiten nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet uurch einen Flüssigkeitsvorrats behälter außerhalb des Pumpenstiefels zur Nachlieferung von Flüs-

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sigkeiten in den Ringraum, der zwischen dem mit Spiel laufenden Pumpenkolben und der Zylinderbohrung des Pumpenstiefels gebildet wird, so daß beim drucklosen J*ücklaufhub von Pumpenkolben und Kolbenkörper Flüssigkeit durch den Ringspalt und den Durchlaß im Kolbenkörper hindurchtreten kann, um die Flüssigkeit im Pumpenstiefel aufzufüllen.
4. Vorrichtung zum Unterdrucksetzen von Flüssigkeiten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Uinfangsflächendichtung zwischen dem zylindrischen Kolbenkörper und der Zylinderbohrung des Punrpenstiefels einen konischen Dichtungsring (7) aufweist, der zwischen einer äußeren öchrägflache an dem Kolbenkörper und einem an diesem befestigten Auflagering (8) gehalten wird, wobei um den Auflagering in dichter Berührung mit der Zylinderbohrung des Pumpenstiefels ein Gummidichtungsring herumgelegt ist.

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