DE2222285A1

DE2222285A1 - Fluessigkeitsdichtung fuer eine Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE2222285A1
Application number: DE19722222285
Authority: DE
Inventors: Rasmussen Robert F; Dunn Robert H
Original assignee: Roseville Engineering Inc
Current assignee: Roseville Engineering Inc
Priority date: 1971-05-13
Filing date: 1972-05-06
Publication date: 1972-11-23
Also published as: US3747478A

Description

Roseville Engineering, Inc., Minneapolis, 2o37-*lo5th Avenue Northeast, VStA

"Flüssigkeitsdichtung für eine Hochdruckpumpe"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsdichtung für Hochdruckpumpen, die einen in einem Zylinder angeordneten, hin- und hergehenden Kolben aufweisen, wobei der Zylinder sich zwischen einer Pumpkammer und einem Kurbelgehäuse innerhalb eines Gehäuses erstreckt und die Kolbenstange zwischen einem rotierenden Teil innerhalb des Kurbelgehäuses und dem unteren Ende des Kolbens angeordnet ist.

Pumpen sind häufig so konstruiert, daß sie Flüssigkeiten fördern, welche mit dem die Pumpkammer der Pumpe bilderden Werkstoff verträglich sind, aber mit den Antriebsvorrichtungen im Kurbelge-

209848/0780

— 2 —

häuse nicht verträglich sind. Da die meisten Dichtvorrichtungen zwischen dem Kolben und der Zylinderwand in gleitendem Kontakt mit dem Kolben stehen, nutzen sich diese Dichtungen ab und können zu Flüssigkeitsleckagen Anlaß geben, bevor die Bedienungsperson der Pumpe die Undichtigkeit wahrnimmt. Bei den meisten Pumpen bedeute', das Auswechseln der den Kolben umgebenden Dichtungen nur eine geringfügige Wartungsarbeit, aber, falls Flüssigkeiten in das Kurbelgehäuse eindringen, muß die ganze Pumpe überholt und gereinigt cd-r sogar ausgewechselt werden. Es ist daher von großer Bedeutung, daß Vorrichtungen vorgesehen werden, um Leckagen der Flüssigkeit in das Kurbelgehäuse mit Sicherheit zu vermeiden.

Bei vielen bekannten Pumpen sind zusätzliche Dichtmittel zwischen der Kolbenstange oder der Verbindungsstange und dem Kurbelgehäuse vorgesehen, wobei diese Dichtmittel eine gleitende oder schleifende Fläche aufweisen, die mit: der hin- und hergehenden Kolbenstange oder einem sonstigen Stößel in Verbindung stehen. Diese schleifenden Flächen sind ebenfalls Abnutzungen unterworfen und falls sie nicht kontrolliert oder automatisch von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden, können trotzdem Leckagen auftreten. Auf diese Weise wird bei den bekannten Vorrichtungen bezüglich der Abdichtung der Pumpen, um Leckagen von Flüssigkeiten in das Kurbelgehäuse zu vermeiden, lediglich das Problem geändert, wenn zusätzliche Dichtungen oder ähnliche Einrichtungen vorgesehen werden, die periodisch ersetzt werden müssen und, falls diese periodische Kontrolle nicht erfolgt oder hinausgezögert wird, können Leckagen nicht verhindert werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsdichtung für Hochdruckpumpen, wobei ein rohrförmiges Lager abdichtend

209848/0780

■· O ■"

in einer Öffnung zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Zylinder mit der Kolbenstange angeordnet ist, wobei sich dieses rohrförmige Lager über eine wesentliche Länge koaxial zur Kolbenstange in den Zylinder hinein erstreckt und ein umgekehrt tassenförmig ausgebildetes Teil koaxial in nach unten gerichteter Anordnung am Boden des Kolbens vorgesehen ist, so daß sich das untere Ende dieses Teiles um ein wesentliches Maß unter die obere Kante des rohrförmigen Lagers erstreckt und in radialer Richtung nach außenhin davon entfernt ist. Ein Entwasserungsschlitz ist in dem Gehäuse in Verbindung mit dem Bereich um das rohrförmige Lager innerhalb des Zylinders angeordnet, so daß Flüssigkeit, welche vom äußeren Umfang des tassenförmigen Teiles nach unten fließt, durch den Entwässerungsschlitz austreten kann.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Schaffen einer verbesserten unteren Dichtung für Hochdruckpumpen, um zu verhindern, daß Flüssigkextsleckagen um den Kolben herum in das Kurbelgehäuse eintreten können.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Dichtung, die nicht hinsichtlich ihrer Wirksamkeit von gleitenden bzw. reibenden Oberflächen abhängt, um derart Leckagen zu verhindern, so daß damit ddc erfindungsgemäße Einrichtung gegenüber den bisher bekannten Vorrichtungen hirsichtlich. der Arbeitsweise wesentlich verbessert ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine Mehrfachkolbenpumpe,

209848/0780

ORIGINAL INSPECTED

-U-

2222785

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Teilschnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1 zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Dichtung und

Fig. 3 eine Ansicht entsprechend der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2.

Ein allgemein mit Io bezeichnetes Gehäuse weist ein unteres Basisteil 11 und ein oberes Kopfteil 12 auf. Das Basisteil 11 bildet ein Kurbelgehäuse 13 mit einer drehbar darin angeordneten Welle IU, die durch einen nicht dargestellten Motor oder dergl. angetrieben wird. Auf der Welle IU sind exzentrisch und auf Drehung fest Scheiben 15 angeordnet, wobei jede Scheibe 15 einem Kolbenstößel 16 zugeordnet ist. Die Kolbenstößel 16 stehen in gleitender Verbindung mit dem äußeren Umfang der Scheiben 15 und werden in Abhängigkeit der Drehbewegung der Welle IU und damit der Scheiben 15 hin- und herbewegt.

Das Basisteil 11 weist ferner eine nach oben gerichtete ringförmige öffnung auf, die so angeordnet ist, daß jeder Kolbenstößel 16 konzentrisch von dieser öffnung aufgenommen wird. Die ringförmigen öffnungen stehen mit einer langgestreckten Kammer 17 in Verbindung, die einen im wesentlichen rechtwinklig ausgebildeten Querschnitt aufweist und sich parallel zum Kurbelgehäuse 13 erstreckt. Bei der vorliegenden, dargestellten Ausführungsform, sind drei öffnungen in der oberen Wand des Basisteiles 11 und drei koaxial ausgerichtete zylindrische öffnungen in dem Kopfteil 12 vorgesehen, wobei diese öffnungen so zusammenarbeiten, daß Zylinder geschaffen werden, die sich vertikal nach oben von der Kammer 17 aus erstrecken. In der Zeichnung ist

209848/0780 ' ⁵ "

lediglich ein Zylinder 18 dargestellt, aber es ist offensichtlich, daß die vorliegende DichtanOrdnung auch in Verbindung mit Pumpen, die jede beliebige Anzahl von Zylindern aufweisen benutzt werden kann.

Eine Pumpkammer 2o und eine allgemein mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnete Ventilvorrichtung sind am oberen Ende des Zylinders 18 angeordnet und sollen im nachfolgenden nicht näher erläutert werden, da die Arbeitsweise dieser Einrichtungen bekannt ist. Innerhalb des Zylinders 18 ist hinsichtlich einer hin- und hergehenden Bewegung ein Kolben 22 vorgesehen, wobei eine diese umgebende Dichtpackung 23 angeordnet ist, die eine Hochdruckabdichtung bewirkt und Leckagen von Flüssigkeiten vom Kopfteil 12 in das Basisteil 11 verhindert. Die Packung 23 wird durch einen Rückhaltering 24 an Ort und Stelle gehalten, wobei der Rück-■haltering 24 in dem Zylinder 18 innerhalb des Kopfteiles 12 angeordnat ist und gegen die obere Fläche des Basisteiles 11 anliegt, um derart die Packung 23 und andere zugeordnete Teile der Pumpe in ihrer Stellung zu halten.

Der Kolben 22 weist eine sich axial erstreckende öffnung 3o auf, die einen Bolzen 31 aufnimmt. Die Öffnung 3o ist so ausgebildet, daß der Bolzen 31 sich nach außen durch den Boden des Kolbens um ein kleines Maß erstreckt. Ein umgekehrt tassenförmig ausgebildetes Teil 32 liegt an den Boden des Kolbens 22 an, so daß eine öffnung innerhalb dieses tassenförmigen Teiles mit der öffnung 3o im Kolben 22 fluchtet. Der Kolbenstößel 16 hat eine mit Gewinde versehene öffnung im oberen Endbereich und wird an dem unteren Ende des Bolzens 31 aufgeschraubt, um derart den

209848/0780

Kolbenstößel 16 koaxial mit dem tassenförmig ausgebildeten Teil 32 zu halten. Das tassenförmig ausgebildete Teil 32 weist einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch 33 an der unteren Endkante auf und eine Druckfeder 34 ist zwischen den Flansch 33 und die untere Oberfläche des Rückhalteringes 24 eingeschaltet, um derart die Gesamtanordnung, bestehend aus dem Kolben 22, dem tassenförmig ausgebildeten Teil 32 und dem Kolbenstößel 16 nach unten in Anlage· mit dem Umfang der zugeordneten Scheibe 15 zu beaufschlagen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Kolbenstößel 16 die Scheibe 15 so ergreifen, daß die Druckfeder 34 überflüssig ist. Bei diesen Ausführungsformen kann ebenfalls der Flansch 33 vermieden werden. Hier ist darauf hinzuweisen, daß die Ausbildung des tassenförmig ausgebildeten Teiles 32 lediglich aus Einfachheitsgründen dargestellt und daß verschiedene Ausführungsformen mit unter den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen.

Ein rohrförmiges Lager 4o ist dicht in die öffnung zwischen dem Kurbelgehäuse 13 und der Kammer 17 eingesetzt. Das Lager 4o ist weiterhin koaxial mit dem Kolbenstößel 16 ausgerichtet und nimmt den Kolbenstößel auf. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die sich koaxial durch das Lager erstreckende Bohrung einen konstanten Durchmesser auf. Das Lager erstreckt sich in vertikaler Richtung nach oben koaxial zum Kolbenstößel 16 in die Kammer 17 und um ein wesentliches Maß über die untere Kante des tassenförmig ausgebildeten Teiles 32, und zwar in allen Arbeitsstellungen dieses tassenförmig ausgebildeten Teiles 32. Das Teil des Lagers 4o, welches in der öffnung zwischen dem Kurbelgehäuse 13 und der Kammer 17 angeordnet ist, ist wesentlich breiter als der äußere Durchmesser des Teiles

209848/0780 _ ₇ _

des Lagers 4o, welches sich nach oben in die Kammer 17 erstreckt. Der äußere Durchmesser des sich in die Kammer 17 erstreckenden Teiles des Lagers 4o ist wesentlich schmaler als der innere Durchmesser des tassenförmig ausgebildeten Teiles 32, so daß die obere Kante des Lagers 4o innerhalb des tassenförmig ausgebildeten Teiles 32 angeordnet ist und daß Relativbewegungen zwischen den Teilen möglieh sind. Die Verbindung zwischen dem sich in die Kammer 17 erstreckenden, einen kleineren Durchmesser aufweisenden Teil und dem Teil, der den größeren Durchmesser aufweist, erfolgt bei dem Lager Io durch eine abgeflachte, konisch ausgebildete Fläche 41. Diese Fläche erstreckt sich nach außen über die vertikale in das Kurbelgehäuse 13 mündende Öffnung, derart daß ein sich radial nach außen erstreckender Schurz 42 gebildet wird. Dieser Schurz 42 überragt die Verbindung zwischen dem Gehäuse Io, welches die vertikale Öffnung im Kurbelgehäuse 13 definiert und dem äußeren Durchmesser des Lagers 4o. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Lager 4o fest in die vertikale Öffnung, die in dem Gehäuse Io definiert wird, eingepreßt und eine Flüssigkeitsabdichtung wird eingesetzt, um ein dichtes Anliegen des Lagers to in der durch das Gehäuse Io definierten Öffnung zu erreichen- und um damit jede Leckage auszuschalten.

Der äußere Durchmesser des Kolbenstößels 16 ist wesentlich schmaler als der innere Durchmesser des Lagers Uo mit Ausnahme des Teiles 45 im Bereich des unteren Endes des Kolbenstößels 16. Das Teil erstreckt sich in axialer Richtung vom unteren Ende des Kolbenstößels 16 um ein Maß, das etwa 2/3 der axialen Länge des Lagers 4o entspricht und weist einen äußeren Durchmesser auf, der etwas kleiner als der innere Durchmesser des Lagers 4o ist, so daß eine

- 8 209848/0780

relativ gleitende Bewegung zwischen den beiden möglich ist. Das Teil 45 des Kolbenstößels 16 weist sich axial erstreckende Nuten 46 in der Oberfläche auf, um auf diese Weise eine Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse 13 und der Kammer 17 zu schaffen, die dafür Sorge trägt, daß sich weder in dem Kurbelgehäuse 13 noch in der Kammer 17 während der Hin- und Herbewegung des Kolbens 22, des tassenförmig ausgebildeten Teiles 32 und des Kolbenstößels ein Druck aufbauen kann. Hierbei kann sowohl die äußere Oberfläche des Kolbenstößels 16 als auch die innere Oberfläche des Lagers 4o mit entsprechenden Nuten ausgerüstet sein, um derart sich in axialer Richtung erstreckende öffnungen für die Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse 13 und der Kammer 17 zu schaffen. Es können auch andere Gestaltungsmittel benutzt werden, die für einen Fachmann im Rahmen des üblichen Könnens liegen.

Auf diese Weise wird erreicht, daß jede Flüssigkeit, welche durch die Packung 23 und den Rückhaltering 24 austritt, längs der äußeren Oberfläche des tassenförmig ausgebildeten Teiles 32 fließt und in den das Lager 4o umgebenden unteren Bereich der Kammer 17 tropft. Da die obere Kante des Lagers 4o sehr wohl über der unteren Kante des tassenförmig ausgebildeten Teiles liegt, kann die längs der äußeren Oberfläche des tassenförmig ausgebildeten Teiles 32 fließende Flüssigkeit nicht die axiale Öffnung im Lager Ίο erreichen. Weiterhin stellt die dichte Anordnung des Lagers 4o in der durch das Gehäuse Io definierten öffnung und die Überlagerung des Schurzes 42 eine Anordnung dar, die Leckagen der Flüssigkeit zwischen dem Lager Uo und dem Gehäuse Io ausschaltet. Entwässerungsbohrungen oder Schütze 5o sind in dem Gehäuse Io angeordnet und erstrecken sich von der

209848/0780

-O-

untersten Fläche der Kammer 17 im Bereich der äußeren Kante des Schurzes 42 nach unten durch die Wandung des Gehäuses zur Außenseite. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Entwässerungbohrungen 5o im wesentlichen zentral in der Kammer 17 angeordnet und es ist lediglich eine Bohrung 5o an jeder Seite des Gehäuses vorgesehen, jedoch können selbstverständlich mehr oder weniger Bohrungen angeordnet werden, falls dies wünschenswert erscheint. Auf diese Weise wird erreicht, daß Flüssigkeitsleckagen durch⁰die Packung 23, die nach unten längs der äußeren Oberfläche des tassenförmig ausgebildeten Teiles 32 fließen, zur unteren Oberfläche der Kammer 17 tropfen und von dort aus dem Gehäuse Io durch die Entwässerungsbohrungen 5o abgeführt werden.

Die vorstehend erläuterte Flüssigkeitsdichtung bewirkt, daß Flüssigkeit, welche durch die Hochdruckpackung einer Pumpe austreten kann, nicht in den Antriebsmechanismus des Kurbelgehäuses eintreten kann. Die Abdichteinrichtung benötigt keinerlei miteinander gleitend in Verbindung stehende Teile und dadurch ist die Abdichtung nicht durch Abrieb- oder Abnutzung beeinträchtigt. Da die Abnutzung von Teilen die Wirksamkeit der Dichtung nicht beeinträchtigt, ist die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Dichtung wesentlich gegenüber den bisher bekannten Dichtungen verbessert. Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß die Unterhaltungskosten und die Einbaukosten der vorliegenden Abdichtung wes^ ' lieh gegenüber den bisher bekannten Abdichtungen gesenkt werden können.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind demgegenüber Abänderungen möglich, ohne den Grumdredanken der Erfindung zu ver-

^lassen# , Patentansprüche:

2 O 9 H 4'ri /T) 7 8 O

Claims

Patentansprüche:

FlüssiglCLtsdichtung für Hochdruckpumpen mit einem hin- und herbewegten, innerhalb eines Zylinders angeordneten Kolben, wobei der Zylinder sich zwischen einer Pumpkammer und einem Kurbelgehäuse innerhalb eines Gehäuses erstreckt und ein Kolbenstößel zwischen rotierenden Teilen in dem Kurbelgehäuse und dem unteren Ende des Kolbens vorgesehen ist, gekennzeichnet durch;

a) ein rohrförmiges Lager (4o), das abgedichtet in dem Gehäuse (lo) koaxial mit dem Kolbenstößel (16) zwischen dem unteren Ende des Zylinders (18) und dem Kurbelgehäuse (13) angeordnet ist und sich nach oben in eine Kammer (17) erstreckt, wobei wenigstens ein Teil der inneren öffnung des Lasers (4o) als Lager für den Kolbenstößel (16) wirkt,

b) wenigstens ein Entwässerungsschlitz (5o) innerhalb des Gehäuses (lo), der in Verbindung mit dem unteren Ende der Kammer (17) steht und sich nach außerhalb des Gehäuses (lo) öffnet und

c) ein im wesentlichen umgekehrt tassenförmig ausgebildetes Teil (32), das am unteren Ende des Kolbens (22) koaxial sich aber nach außen erstreckend um den Kolbenstößel (16) und den sich nach oben erstreckenden Bereich des Lagers (Uo) angeordnet ist und sich nach unten bis unterhalb des oberen Endes des Lagers (4o) in allen Arbeitsstellungen des Kolbens (22) erstreckt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (Uc) einen sich radial nach außen erstreckenden

2098A8/Ü780 -11-

Schurz (12) aufweist, der die Verbindung zwischen dem Lager und dem Kurbelgehäuse (13) übergreift.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das tassenförmig ausgebildete Teil (32) einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch (33) besitzt, der an der äußeren Oberfläche des Teiles (32) angeordnet ist und als Lager für eine Druckfeder (34) dient, die den Kolben (22) in dem Zylinder (18) nach unten beaufschlagt.
4. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (22), das tassenförmig ausgebildete Teil (32) und der Kolbenstößel (16) durch einen sich axial erstreckenden Bolzen (31) zu einer Einheit zusammengefaßt sind.
5. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Pumpe eine Vielzahl von Kolben (22) und Zylindern (18) aufweist, ein·" sich quer erstreckende öffnung im Basisteil (11) vorgesehen ist, die in Verbindung mit den Zylindern steht und jeweils das untere Ende des Zylinders bildet und ein Paar von Schlitzen (5o) an jeder Seite des Gehäuses (lo) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil des Kolbenstößels (16) im Bereich des unteren Endes desselben einen äußeren Durchmesser aufweist, der etwas schmaler als der innere Durchmesser des Lagers (4o) ist, wobei der verbleibende Bereich des Kolbenstößels (16) wesentlich schmaler ist und die axiale Länge des einen

209848/0780 -12-

größeren Durchmesser aufweisenden Teiles kleiner als die axiale Länge des Lagers (4o) ist, so daß die Lagerfläche zwischen dem Kolbenstößel (16) und dem Lager (4o) kleiner als die allgemeine koaxiale ist.

Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolbenstößel (16) an seinem äußeren Umfang sich axial erstreckende Nuten (46) im Bereich seines unteren Endes aufweist, um damit eine Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse (13) und dem unteren Teil der Kammer (17) herzustellen.

209848/078 0