DE2531200B2 - Regelbare Kolbenpumpe mit Erosionsschutzeinsatz in der gemeinsamen Einlaß/Auslaß-Leitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art

Eine solche Kolbenpumpe ist aus dem DE-GBM 77 631 bekannt Bei dieser Konstruktion ist ein Einsatz vorgesehen, der als Drosseleinsatz die Leitung im wesentlichen verschließt und nur zwei seitliche, durch präzise zu schleifende Flächen begrenzte Kanäle frei läßt Die Drosselwirkung des Einsatzes begrenzt die Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung. Bei Pumpen dieser Art wird der Förderhub durch Freisetzen der gemeinsamen Einlaß/Auslaßleitung an der Steuerkante des Kolbens begrenzt Zu diesem Zeitpunkt strömi unter hohem Druck stehendes Medium mit hoher Geschwindigkeit in die nun als Auslaß dienende Leitung und würde in Abwesenheit eines Drosseleinsatzes durch Wirbelbildung bei höchsten Strömungsgeschwindigkeiten Blasenbildung und Kavitation erzeugen, was zur Zerstörung der Leitungswandung insbesondere im Bereich der zylinderseitigen Mündung führt

Der Drosseleinsatz der bekannten Konstruktion verhindert die Erosion sicher, weist aber wesentliche Nachteile dadurch auf, daß zu ordnungsgemäßer Funktion der Pumpe dßr Drosselquerschnitt durch Schleifen der Flächen äußerst präzise gefertigt sein muß. Ferner wird durch die Drosselung die Arbeitsgeschwindigkeit der Pumpe reduziert Ferner kann sich der Druck im Pumpenzylinder über die Drosselstrecke nur langsam abbauen, so daß im Falle einer Einspritzpumpe das schädliche Nachspritzen an den Kraftstoffnadelventilen zu befürchten ist

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne Drosselung des Leitungsquerschnittes dertn Beschädigung vermeidet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst Hierbei ist lediglich eine Trennwand vorgesehen, die die Leitung parallel zur Steuerkante des Kolbens in zwei Kanäle trennt Beim Freisetzen der Leitung durch die Steuerkante des Kolbens schießt das austretende Medium in die Leitung, kann aber nicht diese, sondern im wesentlichen nur die Trennwand beschädigen.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Gemäß Anspruch 2 ergibt sich ein Zusatzeffekt dadurch, daß der bei Freisetzen der Leitung an der Steuerkante des Kolbens mit hoher Geschwindigkeit einschießende Strömungsstrahl eine diesen bremsende Strömung zwischen den beiden Kanälen erzeugt, die zu weiterer Reduzierung der Erosionserscheinung führt Mit den Merkmalen des Anspruches 8 wird der zylinderseitige Endteil der Leitung, der besonders bruchgefährdet ist, durch Vermeidung von Spannungsbeanspruchungen entlastet. Gemäß Anspruch 9 wird diese Entlastung des zylinderseitigen Leitungsendbereiches dadurch bewirkt, daß ein Kontakt mit der Trennwand dort vollständig vermieden wird. Gemäß Anspruch 10 wird der Einsatz nur außerhalb der Leitung gehalten und gespannt, so daß Verspannungen der Leitungswandung gänzlich vermieden werden.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Teilschnitt einer Pumpe, deren gemeinsame Speise- und Ablaßleitung mit einer erfindungsgemäßen Trennwand zum Schutz gegen Erosion versehen ist, die in einer derartigen Stellung gezeigt ist, daß ihr Seitenrand im wesentlichen in der längsgerichteten Mittelebene der Leitung liegt;

Fig.2 einen Schnitt gemäß Linie H-II in Fig. 1, in welchem die Trennwand in ihrer in bezug auf den schraubenförmigen Rand richtigen Stellung gezeigt ist, wobei dessen Projektion durch die gerade Strichpunktlinie angedeutet ist;

Fig.3 eine Variante der in Fig.2 dargestellten Vorrichtung;

Fig.4 eine Einzelheit der in Fig. 1 dargestellten Pumpe, die mit der abgewandelten Ausführungsart der Trennwand gemäß Fig.3 ausgerüstet ist, wobei diese Trennwand mit einem vorteilhaften Merkmal versehen ist, mit dem die Gefahr eines Platzens der Wandung des Mantels in der Nähe der äußeren öffnung der Leitung vermieden wird;

Fig.5 eine Ausführungsvariante des Merkmales gemäß F i g. 4;

F i g. 6 eine weitere Ausführungsvariante des Merkmales gemäß F i g. 4 mit einer anderen Ausführungsart des Einsatzes;

F i g. 7 eine Draufsicht auf einen Pumpenmantel, der von einem festen Tragstück umgeben ist, welches den erfindungsgemäßen Einsatz der Fig.6 sowie eine Variante desselben, die in derselben Figur diametral entgegengesetzt gezeigt ist, festhält

In den F i g. 1 und 2 ist eine Pumpe gezeig*, die einen Mantel 11 mit einer mittleren ZyJinderbohrung 12 aufweist, in deren Innerem ein Kolben 13 bewegt wird. Die gleitende Keilverbindung, die die Drehung des Kolbens um seine Längsachse 14 sowie dessen Halterung in einer bestimmten Winkelstellung ermöglicht, ist nicht dargestellt Der Kolben 13 besitzt an seinem oberen Bereich eine seitliche Ausnehmung 15, deren Rand 16 schraubenförmig ausgebildet ist Dieser Rand befindet sich in der Bewegungszone des Kolbens, die normalerweise gegenüber der inneren öffnung 17 der gemeinsamen Speise- und Ablaßleitung 18 der Pumpe liegt Diese Leitung 18 besitzt einen konischen Teil 19, der das Einsetzen und die richtige Einstellung eines Einsatzes 20 ermöglicht und den Hauptbestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schutz gegen Erosion oder Hohlraumbildung darstellt Der Einsatz 20 besteht im wesentlichen aus einem Rohr 31, welches durch eine plattenförmige Trennwand 21 verlängert ist, die die Leitung IS in Längsrichtung teilt und auf diese Weise einen Weg 22 zur Rückführung bzw. zum Ablaß des Mediums sowie einen Weg 23 zur Zuführung bzw. Speisung dieses Mediums begrenzt Die Trennwand 21 ist in bezug auf die öffnung 17 der gemeinsamen Leitung 18 zurückgezogen, um eine Durchführung 24 zu bilden, deren Funktion in der Folge noch erläutert wird. Die optimale Breite dieser Durchführung oder zurückgelegenen Stelle 24 liegt für die Pumpe der beschriebenen Art in der Größenordnung von 0,2 bis 2 mm. Die Fig.2 zeigt die ν irkliche querliegende Stellung der Trennwand 21 in bezug auf den schraubenförmigen Rand 16, dessen Projektion (gerade Strichpunktlinie 25 in Fig.2) auf eine zur Leitung 18 lotgerechte Schnittebene zur Trennwand parallel liegt

Die Fig.3 zeigt eine Variante, die gegenüber der Vorrichtung der Fig.2 bessere Eigenschaften zum Schutz gegen Verschleiß besitzt Man sieht daß die Trennwand 21a in bezug auf den Ablaßweg 22a leicht konkav ausgeführt ist und auf ihrer konvexen Fläche eine Verstärkungsrippe 26 aufweist die sich in Längsrichtung durch den Zuführweg 23a erstreckt und sich auf der inneren Fläche der Leitung 18 abstützt Wie es die Zeichnungen deutlich zeigen, zeichnen sich die dargestellten Vorrichtungen zum Schutz gegen Kavitation und insbesondere die Vorrichtung der Fig.3 dadurch vorteilhaft aus, daß sie sich von selbst durch einfaches Einsetzen in die Leitung 18 verankern. Diese Vorrichtungen können außerdem einwandfrei ersetzt werden.

Die Funktion des Einsatzes 20, der die Vorrichtung

zum Schutz gegen Hohlraumbildung während des

Betriebes der Pumpe bildet, wird nun näher beschrieben. Der Kolben 13 führt ein Hin- und Herbewegen im S Inneren der Zylinderbohrung 12 aus, und nach einem

bekannten kennzeichnenden Merkmal dieser Art von

Pumpen ist der Kolbenhub konstant. Das Volumen des

bei jedem Zyklus verdrängten Mediums kann eingestellt werden und hängt von der Winkelstellung des Kolbens

ίο 13 in bezug auf die öffnung 17 ab. Bei jeder Aufwärtsbewegung des Kolbens kann in der Tat ein wirksamer Verdrängungshub bestimmt werden, der der Dauer entspricht währen welcher die öffnung 17 durch die seitliche Räche des Kolbens 13 vollkommen verdeckt ist Diese Dauer (und deshalb dieser wirksame Hub) ist veränderlich, weil sie von dem Zeitpunkt abhängt zu welchem der Rand 16 vor dem unteren Bereich der öffnung 17 vorbeigleitet Wie aus den vorangehenden Erläuterungen hervorgeht ist zu bemerken, daß der Kolben 13 in einer Winkelstellung dargestellt ist, welche dem größten Verdrängungshub entspricht und zwar genau im Augenblick des Beginns des Ablaßvorganges, wenn die überschüssige Menge an Medium, die vorher angesaugt wurde, durch die Ausnehmung 15 in die Leitung 18 verdrängt wird. Der Verdrängungsdruck ist wesentlich höher als der Speisedruck, wobei das Medium diesen Druck auf der Höhe der Öffnung 17 aufweist Sobald die Verbindung zwischen dem Medium, welches durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 13 verdrängt wird, und der Leitung 18 (durch die Ausnehmung 15) wiederhergestellt ist wird demzufolge der verbleibende Anteil an Medium, d. h. der Anteil, der noch nicht aus der Pumpe verdrängt wurde, zu der Leitung 18 zurückgeführt Der Druckunterschied ist jedoch so groß, daß die Geschwindigkeit des Mediumstrahles, der im wesentlichen der durch den Pfeil 30 angedeuteten Verlaufstrecke folgt in dem unteren Bereich der Leitung 18 (in Abwesenheit einer Vorrichtung zum Schutz gegen Hohlraumbildung) eine Wirbelzone bilden könnte. Bei der Ausführungsart der F i g. 1 neigen diese Wirbel dazu, sich in dem Ablaßweg 22 unterhalb der Wandung 21 zu bilden, jedoch werden sie durch die Zufuhr an von dem Weg 23 herkommendem und durch die Durchführung 24 fließendem Medium entfernt Auf diese Weise werden die Turbulenzerscheinungen, die bei bekannten Vorrichtungen sehr kurz aber gewaltig sind, am Ende eines jeden nützlichen Verdrängungshubes entstehen und eine Erosion bzw. die Bildung von Hohlräumen in dem

so Endbereich der Wandung 21 hervorrufen können, ausgeschlossen oder durch die Zufuhr von Mdium aus dem Weg 23 mindestens wesentlich verringert

Die Ausführungsart der F i g. 4 ist der vergenannten Ausführungsart ziemlich ähnlich, jedoch liegt der Unterschied darin, daß der Einsatz mit einer seitlich eingezogenen Stelle 40 endet die an dem Endbereich der Trennwand vorgesehen ist Das Festziehen des Einsatzes wird trotzdem wie im vorherbeschriebenen Fall in der Speise- und Ablaßleitung 18 mit Ausnahme

der Zone, die deren innerer öffnung 17 nahe leigt vorgenommen.

Im Gegensatz dazu ermöglichen die Ausführungsarten der Fig.5 bis 7 die Befestigung des Einsatzes in einem äußeren Stück um den Mantel 11 herum, wobei ein Spielraum zwischen dem Einsatz und der Wandung der Speise- und Ablaßleitung besteht Ein äußeres festes Stück 42 hat die Form einer ringförmigen Krone, die um den Mantel 11 herum aneeordet ist. und das Medium

füllt insgesamt den dazwischenliegenden ringförmigen Raum 46 aus. In F i g. 5 erstreckt sich die seitlich eingezogene Stelle 40a über die gesamte Länge der Trennwand, und das Medium kann durch mehrere Löcher 49 in den Raum 46 fließen. Die F i g. 6 und 7 zeigen eine Ausführungsvariante der Erfindung mit einem Einsatz, welcher eine abgewandelte, von dem Einsatz der Fig.2 abgeleitete Form besitzt. Das Medium fließt durch eine gekrümmte Leitung 45 ein, um den Raum 46 auszufüllen. Selbstverständlich steht die Trennwand 21 nicht in enger Berührung mit der inneren Wandung der Leitung 18, da das Festziehen und Zentrieren des Einsatzes auf der Höhe des äußeren festen Stückes 42 vorgenommen wird, ähnlich wie es in Fig.5 dargestellt ist. Das Festziehen und Zentrieren kann durch einen äußeren Ansatz 47 des Einsatzes, welcher mit einer abgeflachten Stelle 48 des Stückes 42 zusammenwirkt, verbessert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Kolbenpumpe konstanten Hubes und regelbarer Förderleistung mit einem drehbaren Regelkolben, der eine gemeinsame Einlaß/Auslaß-Leitung in der Zylinderwand mit dem Hubraum beim Ansaugen an seiner Stirnfläche und bei Förderende an einer schraubenförmigen Steuerkante in Verbindung setzt, sowie mit einem zur Vermeidung der Erosion der Leitung in dieser angeordneten Einsatz, ι ο dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (20) mit einer im wesentlichen zur Steuerkante (16) ausgerichteten dünnen Wand (21) versehen ist, die die Leitung (18) im wesentlichen bis zu ihrem zylinderseitigen Ende (17) in zwei Kanäle (22, 23) is trennt

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Durchführung (24) zwischen dem Zuführweg <23) und dem Rückführweg (22) im Innern der Leitung (18) in der Nähe von deren öffnung (17) zur Zylinderbohrung (12) vorgesehen ist

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des inneren Stirnrades der Trennwand (21) in bezug auf die in die Bohrung mündende Öffnung der gemeinsamen Leitung (18) zurückgezogen ist

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (21) auswechselbar ist

5. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (21) quer zur Leitungsachse gekrümmt ist

6. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (21) mit wenigstens einer Verstärkungsrippe (26) versehen ist, die sich im Innern des Zuführweges (23) auf wenigstens einem Teil der Länge dieses Weges in Längsrichtung erstreckt

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zurückgezogene Bereich des inneren Stirnrades gegenüber der öffnung (17) der Leitung (18) um 0,2 bis 2 mm zurückgezogen ist

8. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (20) so ausgebildet ist, daß durch seine Anbringung in der gemeinsamen Leitung im wesentlichen keine Beanspruchung derselben in der Nähe deren innerer Öffnung hervorgerufen wird.

9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (21) wenigstens in ihrer der Öffnung (17) am nächsten liegenden Zone (40, 4OaJ schmaler ist als der Leitungsdurchmesser.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannen bzw. das Festziehen und Zentrieren des Einsatzes (20) wenigstens teilweise auf einem äußeren, in bezug auf den Mantel (11) feststehenden Stück (42) vorgenommen wird.

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