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Hochdruckwas serpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckwasserpumpe,
insbesondere für Untertagebetriebe, mit Arbeitszylinder (oder Förderzylinder), darin
geführtem Tauchkolben und Abdichtungseinrichtung zwischen Tauchkolben und Arbeitszylinderwand.
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Bei den (aus der Praxis) bekannten Hochdruckwasserpumpen der beschriebenen
Gattung ist die Abdichtungseinrichtung eine Stopfbuchse mit entsprechenden Packungen.
Das ist nachteilig. Die Packungen unterliegen erheblichem Verschleiß.
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Der Verschleiß kann zwar in geringem Maße durch Nachziehen einer regelmäßig
zur Stopfbuchse gehörenden Brille ausgeglichen werden, nichtsdestoweniger führt
der Verschleiß alsbald dazu, daß die Packungen in relativ kurzen Abständen ausgewechselt
werden müssen. Dieses Auswechseln bedingt Betriebsunterbrechungen und damit erhebliche
Kosten. Hinzu kommt der Materialaufwand.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Hochdruckwasserpumpe
der beschriebenen Gattung die Abdichtungseinrichtung so zu gestalten, daß auf Stopfbuchsen
mit entsprechenden Packungen verzichtet werden kann.
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Die Erfindung betrifft eine Hochdruckwasserpumpe, insbesondere für
Untertagebetriebe, mit Arbeitszylinder, darin geführtem Tauchkolben und Abdichtungseinrichtung
zwischen Tauchkolben und Arbeitszylinderwand. Die Erfindung besteht darin, daß die
Abdichtungseinrichtung aus einer den Tauchkolben umgebenden ölkammer besteht und
die ölkainmer an einen ölsperrkreis angeschlossen ist, der einen öldruck aufweist,
welcher stets größer ist als der Wasserdruck im angeschlossenen Arbeitszylinder.
- Erfindungsgemäß ist also eine Stopfbuchse mit üblicher Packung nicht mehr erforderlich.
Die Abdichtung wird durch den ölsperrkreis plus ö1-kammer erreicht. Die ölkammer
ist funktionell mit dem Ö1-sperrkreis'integriert. Der ölsperrkreis läßt sich ohne
Schwierigkeiten so ausführen und bezüglich des öldruckes steuern, daß der öldruck
in der ölkammer stets etwas höher
ist als der Druck im Arbeitszylinder.
Auf diese Weise herrscht an der Trennstelle zwischen Wasser einerseits und öl andererseits
stets ein geringes Druckgefälle in Richtung auf den Arbeitszylinder hin. Das kann
zwar zur Folge haben, daß in geringem Maße öl in das Druckwasser eintritt, es kann
jedoch niemals Wasser in die ölkammer bzw. in den ö1-sperrkreis eindringen. Damit
ist die angestrebte Abdichtung erreicht. Die ölverluste lassen sich gering halten,
indem man eine entsprechende Spaltdichtung, Kolbenringdichtung oder dergl. zwischen
ölkammer und Arbeitszylinder vorsieht und das Druckgefälle von der ö1- zur Wasserseite
so gering, wie zur einwandfreien Funktion erforderlich, auslegt.
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Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten
der Gestaltung. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die sich durch Einfachheit
und Funktionssicherheit auszeichnet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die ölkammer
zwischen einem Innenbund am Arbeitszylinder sowie einem - in bezug auf den Arbeitszylinder
- darunter angeordneten Kolbenring am Tauchkolben gebildet ist, und daß der ölsperrkreis
mit einer öldruck- und Speisepumpe mit nachgeschaltetem Rückschlagventil sowie einem
öldruckbegrenzungsventil ausgerüstet ist. Hier bildet der Innenbund eine Spaltdichtung.
Man kann aber auch die ölkammer zwischen zwei Kolbenringen des Tauchkolbens bilden.
In diesem Falle wird man den ölsperrkreis mit einer öldruckpumpe sowie einem öldruckbegrenzungsventil
und einem Vorratsbehälter mit vorgeschaltetem Rückschlagventil ausrüsten. Nach einem
anderen Vorschlag der Erfindung ist die ölkammer ebenfalls zwischen zwei Kolbenringen
gebildet, im übrigen ist die Anordnung jedoch
so getroffen, daß
dem Ölsperrkreis ein Druckmittelwandler zugeordnet ist, der einerseits mit dem Arbeitszylinder
(oder einer daran angeschlossenen Leitung), andererseits mit dem ölsperrkreis in
Verbindung steht. Hier besitzt der ölsperrkreis zweckmäßigerweise eine blspeisepumpe
mit nachgeschaltetem Rückschlagventil, die verlorengegangenes öl ergänzt.
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Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei einer erfindungsgemäßen
Hochdruckwasserpumpe die Abdichtung unter Verzicht auf Stopfbuchse und entsprechende
Packungen funktioniert. Die sonst üblichen Wartungsarbeiten für das Nachziehen von
Stopfbuchsenbrillen oder das Auswechseln von Stopfbuchsen entfallen.
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Im folgenden wird. die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Hochdruckwasserpumpe mit ölsperrkreis,
Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1 und Fig. 3 eine
weitere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 1.
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Die in den Figuren dargestellten Hochdruckwasserpumpen 1 sind insbesondere
für Untertagebetriebe bestimmt. Sie besitzen
in ihrem grundsätzlichen
Aufbau einen Arbeitszylinder 2, einen darin geführten Tauchkolben 3 und eine Abdichtungseinrichtung
4 zwischen Tauchkolben 3 und Arbeitszylinderwand 5. Der Förderraum 6 des Arbeitszylinders
2 ist an eine Wassersaugleitung 7 angeschlossen und steht auf der anderen Seite
mit einer Wasserdruckleitung 8 in Verbindung-. über die Wassersaugleitung 7 wird
das Wasser angesogen, über die Wasserdruckleitung 8 wird es abgegeben.
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Selbstverständlich sind diesen Leitungen 7, 8 entsprechende Ventile
zugeordnet, die jedoch nicht gezeichnet worden sind.
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Die Abdichtungseinrichtung 4 besteht aus einer den Tauchkolben 3 umgebenden
ölkammer 9. Die ölkammer 9 ist an einem ölsperrkreis 10 angeschlossen, der einen
öldruck aufweist, welcher stets größer ist als der Wasserdruck im Arbeitszylinder
2. Das läßt sich auf verschiedene Weise erreichen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die ölkammer 9 zwischen einem
Innenbund 11 am Arbeitszylinder 2 sowie einem in bezug auf den Förderraum 6 darunter
angeordneten Kolbenring 12 am Tauchkolben 3, der als Stufenkolben ausgebildet ist,
gebildet. Der Innenbund 11 bildet einen Dichtungsspalt 13. Der ölsperrkreis 10 ist
ausgerüstet mit einer öldruck- und Speisepumpe 14, mit einem bldruckbegrenzungsventil
15 sowie mit einem Rückschlagventil 16. Zum Ansaugen von Wasser fährt der Tauchkolben
in Richtung des Pfeiles 17 abwärts. Gleichzeitig wird in die ölkammer 9 über die
Leitung 18 mit geringem Überdruck gegenüber dem Wasser im Förderraum 6 öl aus dem
ölsperrkreis 10 eingespeist. Auf
diese Weise wird ein Eindringen
von Wasser in die ölkammer 9 vermieden. Die ölverluste zum Förderraum 6 hin lassen
sich praktisch beliebig klein halten, da sich dem geringen ölpumpenüberdruck in
Richtung Förderraum 6 innerhalb der Spaltdichtung 13, die an dem Innenbund 11 gebildet
ist, das entgegengesetzt gerichtete Druckgefälle infolge Kolbenreibung überlagert.
Der Tauchkolben 3 erreicht dann alsbald die untere Totlage, die in Fig. 1 strichpunktiert
eingezeichnet worden ist. Sobald danach der Tauchkolben 3 aus der unteren Totlage
hochfährt, schließt das Ventil der Wassersaugleitung 7 und der Wasserdruck baut
sich auf, begrenzt durch die Einstellung eines zugeordneten Wasserdruckbegrenzungsventils.
Gleichzeitig schließt hier jedoch im ölsperrkreis 10 das Rückschlagventil 16, so
daß parallel zum Wasserdruck im ölsperrkreis 10 und in der ölkammer sich ein öldruck
aufhaut, dessen Höhe durch das Olbegrenzungsventil 15 etwas oberhalb des maximalen
Wasserdrucks begrenzt wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ändert sich das
Volumen in der ölkammer 9.
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Mit der beschriebenen Arbeitsweise werden auch die Figuren 2 und 3
und wird auch die Arbeitsweise der dort dargestellten Hochdruckwasserpumpen 1 ohne
weiteres verständlich.
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Bei der Ausführungsform nach diesen Figuren ist die ÖL-kammer 9 zwischen
zwei Kolbenringen 12 des Tauchkolbens 3 gebildet. Sie verändert also beim Hub des
Tauchkolbens 3 ihr Volumen nicht.
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Der ölsperrkreis 10 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 2 mit einer
öldruckpumpe 14 sowie einem öldruckbegrenzungsventil 15 ausgerüstet. Es handelt
sich bei der öldruckpumpe 14 um eine kleine -ölkolbenpumpe, die praktisch synchron
mit dem Tauchkolben 3 arbeitet. Ein Vorratsbehälter 19 für das Sperröl ist über
ein Rückschlagventil 16 angeschlossen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die ölkammer 9 zwar in gleicher
Weise gebildet, im übrigen ist jedoch der ölsperrkreis 10 mit einem Druckmittelwandler
20 ausgerüstet.
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Dieser steht einerseits mit dem Förderraum 6 in Verbindung, andererseits
mit dem ölsperrkeis 10. Der ölsperrkreis 10 weist außerdem eine ölspeisepumpe 14
auf, die verlorengegangenes Lecköl nachspeist. Zwischen der Leitung 18 und der ölspeisepumpe
sowie dem öldruckbegrenzungsvnetil 15 ist ein Rückschlagventil 16 vorgesehen.