DE3003590A1 - HIGH PRESSURE PUMP FOR CONVEYING AN OIL / WATER EMULSION - Google Patents

Description

Titels Hochdruckpumpe zur Förderung einer Öl-Wasser-Emulsion Title high pressure pump for pumping an oil-water emulsion

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe zur Förderung einer Öl-Wasser-Emulsion, insbesondere für die Druckbeaufschlagung hydraulischer Arbeitszylinder in Bergbau-Untertagebetrieben sowie im Tunnel-, Stollen- oder Strekkenvortrieb u.dgl.The invention relates to a high-pressure pump for delivering an oil-water emulsion, in particular for the application of pressure Hydraulic working cylinder in underground mining operations as well as in tunnels, galleries or line driving etc.

In untertägigen Gewinnungsbetrieben und beim Vortrieb unterirdischer Hohlräume, wie Tunnel, Stollen, Gesteinsstrecken u.dgl., unter Verwendung von Vortriebs- oder Messerschilden muß bekanntlich eine Vielzahl hydraulischer Arbeitszylinder mit einem hydraulischen Arbeitsmedium unter Hochdruck von etwa 300 bis 500 bar von einem zentralen Pumpenaggregat versorgt werden. Zu diesem Zweck werden in untertägigen Gewinnungsbetrieben desIn underground mining operations and when driving underground cavities such as tunnels, tunnels, rock stretches and the like, using or As is known, knife shields must have a large number of hydraulic working cylinders with a hydraulic working medium are supplied under high pressure of about 300 to 500 bar from a central pump unit. To this Purpose are in underground mining operations of the

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Bergbaus bisher langsamlaufende Kolbenpumpen eingesetzt, die als Hochdruckmedium mit einer öl-Wasser-Emulsion arbeiten. Solche Kolbenpumpen weisen beträchtliche Bauabmessungen auf und sind daher in den beengten untertägigen Räumen nur schwer unterzubringen. Da häufig die zahlreichen Arbeitszylinder mit unterschiedlichen Mengen und Drücken beaufschlagt werden müssen, ergibt sich die Notwendigkeit, Mengen- und Druckregelventile, Dosierzylinder u.dgl. vorzusehen, was insgesamt zu einem erheblichen Bauaufwand führt.Mining hitherto used slow-running piston pumps as a high-pressure medium with an oil-water emulsion work. Such piston pumps have considerable overall dimensions and are therefore in the cramped underground Difficult to accommodate rooms. There are often numerous working cylinders with different amounts and pressures have to be applied, there is a need for volume and pressure control valves, dosing cylinders and the like. To be provided, which overall leads to considerable construction costs.

Beim Tunnel- oder Streckenvortrieb unter Verwendung von Vortriebs- oder MesserSchilden wurde als hydraulisches Medium bisher nur Drucköl verwendet, da die für die Förderung von Öl-Wasser-Emulsionen zur Verfügung stehenden Kolbenpumpen zu sperrig und raumaufwendig bauen und im allgemeinen in den beengten unterirdischen Räumen nur schwer unterzubringen sind. Die Verwendung von Öl als Treibmittel führt Jedoch bei Leckagen, Rohr- und Leitungsbrüchen, wie sie in dem rauhen Betrieb nicht ausgeschlossen werden können, zu einer erheblichen Verschmutzung und Gefährdung durch auslaufendes Öl.When driving tunnels or sections of the road using jacking or knife shields, hydraulic Medium previously only used pressure oil, as it is available for pumping oil-water emulsions Piston pumps too bulky and space-consuming to build and in generally difficult to accommodate in the cramped underground spaces. The use of oil as a However, propellant leads to leakages, pipe and line breaks, which cannot be ruled out in rough operation can become a significant pollution and hazard from leaking oil.

Es besteht daher seit langem insbesondere in raumbeengten Betrieben das Bedürfnis, als Hochdruckmedium eine umweltfreundliche und zudem noch billige Wasser-Öl-Emulsion zu verwenden und für die Erzeugung der erforderlichen hohen Arbeitsdrücke von 300 bis 500 bar Pumpen einzusetzen, die kompakt bauen und sich auch in raumbeengten Betriebsräumen, wie sie insbesondere in den genannten untertägigen oder unterirdischen Betrieben anzutreffen sind, einsetzen lassen, ohne daß der zur Verfügung stehende Arbeitsraum übermäßig zugestellt wird. Die Erfindung befaßt sich mit dieser Aufgabe.It has therefore long existed, particularly in confined spaces Operated the need to use an environmentally friendly and also cheap water-oil emulsion as a high-pressure medium to use and to use pumps to generate the required high working pressures of 300 to 500 bar, which are compact and can also be used in space-constrained operating rooms, such as those mentioned in particular underground or underground operations are to be found, can be used without the available Workspace is excessively blocked. The invention addresses this problem.

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Es wurde nun gefunden, daß sich die seit langem ausschließlich in der ülhydraulik verwendeten schneilaufenden Radialkolbenpumpen, die mit Drehzahlen von z.B. mindestens 1500 je Minute arbeiten und sich durch kompakte Bauweise auszeichnen, für die Förderung einer Wasser-Öl-Smulsion mit den gewünschten Förderdrücken von etwa 300 bis 500 bar mit Erfolg auch im Dauerbetrieb einsetzen lassen, sofern gewisse Kriterien erfüllt sind. Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß als Hochdruckpumpe zur Förderung einer •Wasser-Öl-Emulsion eine im Grundaufbau an sich bekannte Radialkolbenpumpe verwendet wird mit der Maßgabe, daßIt has now been found that the high-speed radial piston pumps, which have long been used exclusively in oil hydraulics, who work at speeds of e.g. at least 1500 per minute and are characterized by their compact design, for the promotion of a water-oil-emulsion with The desired delivery pressures of around 300 to 500 bar can also be used successfully in continuous operation, provided that certain criteria are met. The invention accordingly consists in that as a high pressure pump for promoting a • Water-oil emulsion a radial piston pump known per se in its basic structure is used with the proviso that

a) der Durchmesser der Kolben höchstens 12 mm, vorzugsweise 6 bis 10 mm, beträgt;a) the diameter of the pistons is at most 12 mm, preferably 6 to 10 mm;

b) die im Zylinder geführte Länge der Kolben mindestens etwa dem 2 1/2fachen, vorzugsweise mindestens dem 3fachen Kolbendurohmesser, entspricht;b) the length of the pistons guided in the cylinder at least about 2 1/2 times, preferably at least 3 times the piston diameter, is equivalent to;

c) die Saugventile einen größeren Durchflußquerschnitt aufweisen als der Kolbenquerschnitt ; c) the suction valves have a larger flow cross section than the piston cross section ;

d) der ülanteil der Öl-Wasser-Emulsion unter 12^, vorzugsweise etwa 8 bis 10%, beträgt.d) the oil-water emulsion oil-water emulsion is below 12%, preferably about 8 to 10%.

Sine solche Radialkolbenpumpe kann in vorteilhafter Weise so ausgebildet werden, daß ihre Pumpenwelle mit den Wellenlagern im Inneren des Pumpen-Ansaugraumes bzw. in Flüssigkeitsverbindung hiermit angeordnet ist.Such a radial piston pump can advantageously be designed so that their pump shaft with the shaft bearings in the interior of the pump suction chamber or in Fluid connection is arranged therewith.

Die Erfindung bricht mit dem Vorurteil, daß sich schnelllaufende Radialkolbenpumpen unter Hochdruckbedingungen nicht für die Förderung von Wasser-Öl-Emulsionen eignen,The invention breaks with the prejudice that high-speed radial piston pumps under high pressure conditions not suitable for pumping water-oil emulsions,

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insbesondere dann, wenn die Pumpenwelle nebst den Wellenlagern und den auf die Kolben wirkenden Exzentern in dem die Emulsion aufnehmenden Ansaugraum umlaufen. Es hat sich aber gezeigt, daß unter den vorgenannten Voraussetzungen die Radialkolbenpumpen durchaus mit Erfolg für den genannten Zweck einsetzbar sind, obwohl der Kompressibilitätsfaktor von Wasser nur etwa halb so groß ist wie derjenige des Öls. und daher bei Betrieb der Radialkolbenpumpe mit einer Öl-Wasser-Emulsion ein anderes Lauf- und Betriebsverhalten vorliegt.especially when the pump shaft, along with the shaft bearings and the eccentrics acting on the pistons, rotate in the suction chamber that receives the emulsion. It has been shown, however, that under the aforementioned conditions, the radial piston pumps can be used successfully for the stated purpose, although the compressibility factor of water is only about half as great as that of oil. and therefore, when the radial piston pump is operated with an oil-water emulsion, the running and operating behavior is different.

Wesentlich ist zunächst, daß der Durchmesser der Kolben höchstens 12 mm, vorzugsweise 6 bis 10 mm, beträgt und daß die im Zylinder geführte Länge der Kolben mindestens etwa dem 2 i/2fachen, vorzugsweise mindestens dem ^fachen Kolbendurchmesser entspricht. Mit diesen Maßnahmen werden die inneren Leckverluste in den Zylindern unter den Ho clidruckb edingungen weitgehend herabgesetzt, da die Überdeckungszone, d.h. die im Zylinder geführte Kolbenlänge, bei vermindertem Kolbendurchmesser erhöht wird.First of all, it is essential that the diameter of the pistons is at most 12 mm, preferably 6 to 10 mm, and that the length of the pistons guided in the cylinder corresponds to at least about 2½ times, preferably at least 2 times the piston diameter. With these measures, the internal leakage losses in the cylinders under the Ho clidruckb conditions are largely reduced, since the overlap zone, ie the piston length guided in the cylinder, is increased with a reduced piston diameter.

Ferner ist es wichtig, daß der Durchmesser der Durchflußöffnung der Saugventile größer ist als der Kolbendurchmesser. Bei Verwendung von Öl als Hochdruckmedium sind die den einzelnen Zylindereinheiten zugeordneten Ventile in gewissem Umfang durch das öl gedämpft, welches einen um etwa das 2faohe größeren Kompressibilitätsfaktor aufweist als eine Öl-Wasser-Emulsion mit geringem ölanteil. Die Verwendung der genannten Emulsion kann aufgrund der härteren, stoßartigen Beanspruchungen und insbesondere aufgrund der auf die Ventile ausgeübten Schläge zu Ventilbeschädigungen führen. Je klei ner der Kolbendurchmesser gewählt wird, um so geringer ist die Gefahr der Kolbenverkantung und auch der stoß-It is also important that the diameter of the flow opening of the suction valves is larger than the piston diameter. When using oil as the high-pressure medium, the valves assigned to the individual cylinder units are dampened to a certain extent by the oil, which has a compressibility factor that is about twice as high as an oil-water emulsion with a low oil content. The use of the emulsion mentioned can lead to valve damage due to the harder, shock-like loads and in particular due to the impacts exerted on the valves. The smaller the piston diameter is selected, the lower the risk of the piston canting and also the impact

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artigen Ventilbelastung. Durch Verminderung der Rollendurchmesser einerseits und Erhöhung der Ventil-Durchflußquerschnitte andererseits gelingt es, die bei Verwendung der Emulsion als Hochdruckmedium bestehenden Schwierigkeiten zuverlässig zu beheben. Zugleich empfiehlt es sich, die den Pumpenzylindern zugeordneten Saug- und Druckventile gegenüber solchen für den Ölbetrieb durch Materialauswahl und/oder in den Abmessungen überzudimensionieren,. vorzugsweise derart, daß einerseits die Abmessungen erhöht und andererseits für die Ventilteile Werkstoffe größerer Härte und Festigkeit verwendet werden. . ·like valve loading. By reducing the roll diameter on the one hand and increasing the valve flow cross-sections on the other hand, it is possible to use the the emulsion as a high-pressure medium to reliably resolve existing difficulties. At the same time recommends it is the suction and pressure valves assigned to the pump cylinders as opposed to those for oil operation overdimensioning through the choice of materials and / or in terms of dimensions. preferably such that on the one hand the dimensions increased and on the other hand for the valve parts materials of greater hardness and Strength can be used. . ·

Der Ölanteil der Emulsion liegt zwischen 3% und 12Jo. Versuche haben ergeben, daß ein Ölanteil von 8 bis 1OJb besonders vorteilhafte Ergebnisse bringt.The oil content of the emulsion is between 3% and 12Jo. Tests have shown that an oil content of 8 to 10 Jb brings particularly advantageous results.

In weiterer Ausgestaltung der Radialkolbenpumpe werden zweckmäßig die als Kugellager ausgebildeten Wellenlager der Pumpenwelle gegenüber ölgeschmierten Kugellagern einer sonst gleichen Radialkolbenpumpe auf etwa das Doppelte dimensioniert. Bei der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe werden demgemäß die Wellenlager für mindestens die doppelte Betriebsstundenzahl ausgelegt, wie dies bei Verwendung von Öl als hydraulisches Medium notwendig wäre. Mit anderen Worten beträgt die spezifische Belastung der Wellenlager bei der mit der Emulsion arbeitenden Radialkolbenpumpe höchstens etwa die Hälfte des Belastungswertes, der bei Verwendung von Öl als hydraulische Flüssigkeit in Frage käme. Bei Verwendung von Kugellagern ist sichergestellt, daß unter den hohen Belastungen und den großen Umlaufgeschwindigkeiten der sogenannte Pitting-Effekt vermieden wird, der durch das Vibrieren der Wälzkörper aufgrund mangelnder Schmierung auftreten kann.In a further embodiment of the radial piston pump, the shaft bearings designed as ball bearings are expedient of the pump shaft compared to oil-lubricated ball bearings of an otherwise identical radial piston pump dimensioned. In the radial piston pump according to the invention, the shaft bearings are accordingly for at least designed to double the number of operating hours, as is the case when using oil as the hydraulic medium would be necessary. In other words, the specific load on the shaft bearings with the Radial piston pump working with emulsion does not exceed about half of the load value when using Oil could be used as a hydraulic fluid. When using ball bearings it is ensured that under the so-called pitting effect is avoided due to the high loads and high circulation speeds, caused by the vibration of the rolling elements due to lack of Lubrication can occur.

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Weiterhin ist es im Hinblick auf die Laufruhe der Radialkolbenpumpe unter Hochdruckbedingungen wichtig, daß die Pumpenwelle unter Betriebsbedingungen praktisch keine nennenswerte Durchbiegung erfährt. Der Wellendurchmesser sollte daher im Verhältnis zu seiner Dimensionierung bei einer nur mit Öl arbeitenden Pumpe gleicher Ausführung wenigstens etwa das 1,4fache betragen, da bei unzulässigen Durchbiegungen der Pumpenwelle auf die Kolben Querkräfte übertragen würden, die aufgrund der mangelnden Kolbenschmierung zu Kolbenfressern führen würden.Furthermore, it is with regard to the smooth running of the radial piston pump under high pressure conditions it is important that the pump shaft is practical under operating conditions does not experience any significant deflection. The shaft diameter should therefore be in relation to its dimensions in the case of a pump of the same design that only works with oil, be at least about 1.4 times, because in the case of impermissible deflections of the pump shaft the pistons would transfer transverse forces, which lead to piston seizure due to the lack of piston lubrication would.

Die erfindungsgemäß verwendete Radialkolbenpumpe weist zweckmäßig, wie an sich bekannt, auf der durchgehenden Pumpenwelle axial hintereinander und durch Kanalplatten getrennt mehrere Kolben-Zylinder-Einheiten mit jeweils sternförmiger Anordnung der Zylinder auf, wobei die Druckbohrungen der Kolben-Zylinder-Einheiten mit Druckkanälen der Kanalplatten in Verbindung stehen. Über die Kanalplatten, werden die einzelnen Druckströme der Zylinder zusammengeführt und nach außen zu den hydraulischen Verbrauchern abgeführt.The radial piston pump used according to the invention has expediently, as is known per se, axially one behind the other on the continuous pump shaft and through channel plates separate several piston-cylinder units, each with a star-shaped arrangement of the cylinders, with the Pressure bores of the piston-cylinder units are in communication with pressure channels of the channel plates. About the Channel plates, the individual pressure flows of the cylinders are brought together and outwards to the hydraulic ones Consumers.

Um übermäßige Drucketöße bei der mit einer Öl-Wasser-Emulsion arbeitenden Radialkolbenpumpe zu vermeiden, können nach einem weiteren wesentlichen und selbständigen Merkmal der Erfindung zwischen den Kolben und den auf sie einwirkenden Exzentern der Pumpenwelle kolbenaxial wirkende Dämpfungsmittel vorgesehen werden, die vorteilhafterweise zwischen zwei Kolbenteilen der mehrteiligen Kolben eingeschaltet werden und z.B. aus Gummi, Kunststoff oder einem Werkstoff mit ähnlichen Dämpfungseigenschaften bestehen. Vorzugsweise wird die Anordnung so getroffen, daß die Kolbenteile axial gegeneinanderTo avoid excessive pressure surges when using an oil-water emulsion To avoid working radial piston pump, can after another essential and independent Feature of the invention between the piston and the eccentrics of the pump shaft acting on them piston-axially acting damping means are provided, which advantageously between two piston parts of the multi-part Pistons are switched on and are made of rubber, plastic or a material with similar damping properties, for example. Preferably the arrangement taken so that the piston parts axially against each other

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beweglich ineinandergreifen und sich über das Dämpfungsmittel gegeneinander abstützen. Dabei kann das Dämpfungsmittel aus einem, zweckmäßig ringförmigen, Dichtelement bestehen, welches beim Druckhub des Kolbens zugleich eine Kolbendichtung bewirkt.movably interlock and move over the damping means support each other. The damping means can consist of an appropriately ring-shaped sealing element exist, which at the same time causes a piston seal during the pressure stroke of the piston.

Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe kann mit besonderem Vorteil für die Versorgung der hydraulischen Arbeitszylinder eines Vortriebsschildes, insbesondere eines Messerschildes, Verwendung finden. Dabei empfiehlt es sich, mehrere solcher als Vielstrompumpen ausgebildeter Radialkolbenpumpen in raumgünstiger und platzsparender Weise über den Schildumfang verteilt anzuordnen, wobei jeder Radialkolbenpumpe eine Gruppe von Arbeitszylindern zugeordnet ist.The radial piston pump according to the invention can with particular Advantage for the supply of the hydraulic working cylinder of a propulsion shield, in particular a knife shield, find use. It is advisable to use several of these as multi-flow pumps trained radial piston pumps distributed over the circumference of the shield in a space-saving and space-saving manner to be arranged, each radial piston pump being assigned a group of working cylinders.

Im' folgenden wird als bevorzugtes Ausführungsbeispiel eine Radialkolbenpumpe näher erläutert, die sich mit besonderem Vorteil für die Förderung einer Öl-Wasser-Emulsion unter Hochdruckbedingungeri einsetzen läßt. In der Zeichnung zeigt»The following is a preferred embodiment a radial piston pump explained in more detail, which deals with can use particular advantage for the promotion of an oil-water emulsion under high pressure conditions. In the drawing shows »

Fig. 1 eine Radialkolbenpumpe sohmatisch in . Querschnitt?Fig. 1 shows a radial piston pump sohmatically in . Cross-section?

Fig. 2 die Radialkolbenpumpe nach Fig. 1 in einem perspektivischen Sprengbild}FIG. 2 shows the radial piston pump according to FIG. 1 in a perspective exploded view}

Fig. 3 und 4 zwei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kolbens.3 and 4 two embodiments of a piston according to the invention.

In der Zeichnung sind mit 10 die mittels Sehrauben verbindbaren Teile des Pumpengehäuses, mit 11 die das Pumpengehäuse axial durchgreifende.Pumpenwelle, mit 12 die aus Kugellagern bestehenden Wellenlager, mit 13 die an der Welle befestigten Exzenter, mit 14 die sternförmigIn the drawing, 10 are connectable by means of visual robots Parts of the pump housing, with 11 representing the pump housing axially through-penetrating pump shaft, with 12 the shaft bearings consisting of ball bearings, with 13 the on the shaft attached eccentric, with 14 the star-shaped

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um die Welle 11 gruppierten Zylinderblöcke und mit 15 die von der Welle über die Exzenter angetriebenen Kolben bezeichnet, denen Kolbenfedern 16 zugeordnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist jede Kolben-Zylinder-Einheit sieben sternförmig um die Welle 11 herumgruppierte Zylinderblöcke 14 auf, deren Kolben 15 von einem gemeinsamen Exzenter 13 der Pumpenwelle angetrieben werden. Der Innenraum 17 des Pumpengehäuses 10 bildet den Ansaugraum, aus dem die Kolben 15 die Wasser-Öl-Emulsion in die Zylinderbohrungen ansaugen. Die Pumpenwelle 11 mit den Exzentern 13 und den Wellenlagern 12 sowie die Kolbenfedern 16 befinden sich daher in dem Ansaugraum und werden von der Emulsion umspült, wodurch eine gewisse KUhlwirkung erreicht wird. Das Gehäuse 10 weist eine Ansaugöffnung 19 auf, über die die Emulsion dem Ansaugraum 17 zugeführt wird.cylinder blocks grouped around shaft 11 and with 15 denotes the piston driven by the shaft via the eccentric, to which piston springs 16 are assigned. In the illustrated embodiment, each Piston-cylinder unit has seven cylinder blocks 14 grouped in a star shape around the shaft 11, their pistons 15 are driven by a common eccentric 13 of the pump shaft. The interior 17 of the pump housing 10 forms the suction space from which the pistons 15 suck the water-oil emulsion into the cylinder bores. The pump shaft 11 with the eccentrics 13 and the Shaft bearings 12 and the piston springs 16 are therefore located in the suction chamber and are washed around by the emulsion, whereby a certain cooling effect is achieved. The housing 10 has a suction opening 19 through which the emulsion is fed to the suction chamber 17.

An jedea Zylinderblock 14 ist in axialer Verlängerung zu der Zylinderbohrung 20 ein Ansaugventil 21 angeordnet, welches aus einem federbelasteten Kugel-Rückschlagventil besteht und über das bei dem durch die Kolbenfeder 16 bewirkten Saughub des zugeordneten Kolbens 15 die Emulsion aus dem Ansaugraum 17 angesaugt wird. Außerdem weist jeder Zylinderblock 14 eine mit der Zylinderbohrung 20 in Verbindung stehende Querbohrung 22 auf, die ein (nicht dargestelltes) Druckventil aufnimmt, über welches beim Druckhub des zugeordneten Kolbens 15 die Emulsion ausgestoßen wird. Die Druckventile sind zweckmäßig ebenfalls als federbelastete Kugel-Rückschlagventile ausgebildet.On each cylinder block 14 is in an axial extension to the cylinder bore 20, a suction valve 21 is arranged, which consists of a spring-loaded ball check valve and via the suction stroke of the associated piston 15 caused by the piston spring 16 the emulsion is sucked from the suction chamber 17. In addition, each cylinder block 14 has one with the cylinder bore 20 communicating transverse bore 22, which receives a (not shown) pressure valve through which the emulsion during the pressure stroke of the associated piston 15 is expelled. The pressure valves are also useful as spring-loaded ball check valves educated.

Fig. 2 zeigt, daß die Radialkolbenpumpe mit mehreren Kolben-Zylinder-Einheiten 23, 24 versehen werden kann, die auf der Pumpenwelle 11 axial dicht nebeneinander an-Fig. 2 shows that the radial piston pump can be provided with several piston-cylinder units 23, 24, which are axially close to one another on the pump shaft 11

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geordnet werden und jeweils aus einer Gruppe sternförmig um die Welle herumgruppierter, von einem gemeinsamen Wellenexzenter angetriebener Zylinder-Kolbenvorrichtungen der in Fig. 1 gezeigten Ausbildung und Anordnung bestehen. Die innenliegenden Einheiten 23 umfassen jeweils zwei nebeneinander angeordnete sternförmige Zylindergruppen; sie umfassen also zwei Gruppen mit jeweils sieben Zylinderblöcken 14, während die äußeren Einheiten 24 jeweils nur aus einer einzigen Gruppe von sieben sternförmig angeordneten Zylinderblöcken 14 bestehen. Zwischen den Einheiten 23, 24 sind Kanalplatten 25 angeordnet, welche von der Welle durchgriffen werden und an denen die Welle jeweils in einem Wellenlager 12 gelagert ist. Die Kanalplatten 25 weisen Druckkanäle auf, die mit den Querbohrungen 22 der Zylinderblöcke 14 in Verbindung stehen und über die das Hochdruckmedium abgefördert wird. Die Druckkanäle münden am Umfang der Kanalplatten bei 26; sie sind mittels einer oder mehrerer Sammelleisten 27 zusammengeschaltet, die mit den Kanalplatten durch Verschrauben verbunden werden. Die Sammelleisten 27 weisen Druckanschlüsse P auf, über welche die Hochdruckströme aus der Pumpe zu den hydraulischen Arbeitszylindern abgeführt werden.are arranged and each from a group in a star shape Cylinder-piston devices grouped around the shaft and driven by a common shaft eccentric the training and arrangement shown in Fig. 1 exist. The internal units 23 comprise two star-shaped cylinder groups arranged next to one another; so they encompass two groups each with seven cylinder blocks 14, while the outer units 24 each consist of only a single group of seven cylinder blocks 14 arranged in a star shape exist. Channel plates 25 through which the shaft extends are arranged between the units 23, 24 and on each of which the shaft is mounted in a shaft bearing 12. The channel plates 25 have pressure channels which are in communication with the transverse bores 22 of the cylinder blocks 14 and through which the high-pressure medium is promoted. The pressure channels open on the circumference of the channel plates at 26; they are means one or more busbars 27 interconnected, which are connected to the channel plates by screwing will. The collecting bars 27 have pressure connections P, via which the high pressure flows from the pump to the hydraulic working cylinders.

Um die vorstehend beschriebene Radialkolbenpumpe unter Hochdruckbedingungen, d.h. bei Förderdrücken von 300 bis 500 bar, mit einer Wasser-ül-Emulsion, deren Ölanteil unter Λ2.% und vorzugsweise bei etwa 8 bis 10$ liegt, betreiben zu können, sind folgende Maßnahmen zu treffen:In order to be able to operate the radial piston pump described above under high pressure conditions, ie at delivery pressures of 300 to 500 bar, with a water-oil emulsion, the oil content of which is below Λ2.% And preferably about 8 to 10 $, the following measures must be taken :

Der Durchmesser der Kolben 15 beträgt höchstens 12 mm, vorzugsweise 6 bis 10 mm. Die in den Zylinderbohrungen geführte Länge der Kolben 15 entspricht etwa mindestensThe diameter of the piston 15 is at most 12 mm, preferably 6 to 10 mm. The ones in the cylinder bores guided length of the piston 15 corresponds approximately to at least

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dem 2 1/2fachen, vorzugsweise mindestens dem 3fachen Durchmesser der Kolben 15. Die Saugventile 21, über . welche die Emulsion aus dem Ansaugraum 17 angesaugt wird, weisen zweckmäßig einen größeren Durchflußquerschnitt auf als die Durchflußquerschnitte der in den Druckbohrungen 22 liegenden Druckventile, wobei aber die Durchflußquerschnitte der Saugventile größer sind als der Kolbendurchmesser.2 1/2 times, preferably at least 3 times the diameter of the piston 15. The suction valves 21, about . which the emulsion is sucked in from the suction chamber 17 expediently have a larger flow cross-section on than the flow cross-sections of the pressure valves located in the pressure bores 22, but the flow cross-sections of the suction valves are larger than the piston diameter.

Außerdem sind die aus den Kugellagern bestehenden Wellenlager 12, wie oben erwähnt, gegenüber ölgeschmierten Kugellagern auf etwa das Doppelte dimensioniert, während die Pumpenwelle wenigstens etwa den 1,4fachen Durchmesser der Welle einer Ölpumpe gleicher Bauart und Leistung aufweist.In addition, the shaft bearings 12 consisting of the ball bearings are, as mentioned above, oil-lubricated in relation to them Ball bearings are about twice the size, while the pump shaft is at least about 1.4 times the diameter the shaft of an oil pump of the same type and performance.

Es besteht die Möglichkeit, in dem Kraftweg zwischen den Kolben und den auf. sie einwirkenden Exzentern der Pumpenwelle kolbenaxial wirkende Dämpfungsmittel vorzusehen, um übermäßig harte Stöße, wie sie sich unter Hochdruckbedingungen bei einer Wasser-Öl-Emulsion ergeben können, zu vermeiden. Ferner empfiehlt es sich, für die den Pumpenzylindern zugeordneten Saug- und Druckventile Werkstoffe mit erhöhten Festigkeits- und Härteeigenschaften zu verwenden oder aber die Teile dieser Ventile gegenüber den Ventilteilen einer mit Öl arbeitenden Pumpe gleicher Ausbildung und Auslegung stärker zu dimensionieren. There is a possibility in the force path between the piston and the on. they acting eccentrics of the pump shaft Provide axially acting damping means to absorb excessively hard impacts such as those encountered under high pressure conditions with a water-oil emulsion. It is also recommended for the pump cylinders assigned suction and pressure valves Materials with increased strength and hardness properties to use or the parts of these valves opposite the valve parts of a pump working with oil with the same training and design.

Gemäß Fig. 3 sind die Kolben 15 mehrteilig ausgebildet, wobei zwischen den ineinandergreifenden und axial gegeneinander geführten Kolbenteilen 15' und 15" ein Dämpfungsmittel 28 aus einem unter der Kolbenkraft verformbaren Werkstoff, z.B. Gummi, Kunststoff u.dgl.,According to FIG. 3, the pistons 15 are constructed in several parts, being between the interlocking and axially against each other guided piston parts 15 'and 15 "a damping means 28 made of a material that is deformable under the piston force, e.g. rubber, plastic, etc.,

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eingeschaltet ist. Das Dämpfungsmittel 28 besteht hier aus einer Scheibe, die sich am Boden der das Kolbenteil 15' aufnehmenden axialen Ausnehmung des Kolbenteils 15" abstützt. Am Boden ist zugleich ein kleiner Ausweichraum 29 angeordnet, in den sich die Dämpfungsscheibe beim Druckhub des Kolbens hineinverformen kann. Das Kolbenteil 15¹ weist einen mit dem Exzenter 13 der Pumpenwelle 11 zusammenwirkenden balligen Kopf 30 auf. Beide Kolbenteile 15', 15" werden z.B. mittels einer Nut-Sprengring-Verbindung 31 mit dem erforderlichen axialen Spiel verbunden.is switched on. The damping means 28 here consists of a disc which is supported on the bottom of the axial recess of the piston part 15 ″ that receives the piston part 15 ' Piston part 15 ¹ has a spherical head 30 cooperating with eccentric 13 of pump shaft 11. Both piston parts 15 ', 15 "are connected, for example, by means of a groove-snap ring connection 31 with the required axial play.

Bei der Ausführung nach Fig. J»^weist das mit dem Kopf versehene Kolbenteil 15¹ einen verjüngten axialen Fortsatz 32 auf, der in eine axiale Ausnehmung 33 des anderen Kolbenteils 15" einfaßt und hier mittels einer Nut-Sprengring-Verbindung 31 unter Belassung eines axialen Bewegungsspiels gesichert ist. Eine ringförmige Dämpfungsscheibe 28* umgreift den Fortsatz 32 und stützt sich einerseits an einer Schulter 34 des Kolbent.eils 15' und andererseits an der Stirnfläche 35 des Kolbenteils 15" ab. Beim Kolben-Druckhub wird der Hing 23· in Axialrichtung gequetscht, wobei er sich radial verformt und dadurch ein den Kolben gegenüber der Zylinderwand abdichtendes Dichtel©ment bildet.In the embodiment according to FIG. J »^ the piston part 15 ¹ provided with the head has a tapered axial extension 32 which engages in an axial recess 33 of the other piston part 15 ″ and here by means of a groove-snap ring connection 31 leaving one An annular damping disk 28 * surrounds the extension 32 and is supported on the one hand on a shoulder 34 of the piston part 15 'and on the other hand on the end face 35 of the piston part 15 ″. During the piston pressure stroke, the ring 23 is squeezed in the axial direction, deforming it radially and thereby forming a sealing element which seals the piston against the cylinder wall.

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Claims (12)

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS D I PL.-1 N G. BUSCHHOFF DlPL.-ING. HENNICKE DlPL.-ING. VOLLBACHD I PL.-1 N G. BUSCHHOFF DlPL.-ING. HENNICKE DlPL.-ING. VOLLBACH KAISER-WILHELM-RING 24KAISER WILHELM RING 24 5000 KÖLN 15000 COLOGNE 1 Rog.-Nr.Rog no. Gw 7870GW 7870 bitte angebenplease specify KÖLN, den 22. 1.1980COLOGNE, January 22nd, 1980 vo/wowhere / where Aktenz.iFile i Anm.: Gewerkschaft Bisenhütte Westfalie 4670 LünenNote: Bisenhütte Westfalie union 4670 Lünen Titel: Hochdruckpumpe zur Förderung einer Öl-Wasser-Emulsion Title: High-pressure pump for pumping an oil-water emulsion Ansprüche :Expectations : M<JHochdruckpumpe zur Förderung einer öl-Wasser-Emulsion, insbesondere für die Druckbeaufschlagung hydraulischer Arbeitszylinder in Bergbau-Untertagebetrieben sowie im Tunnel-, Stollen- oder Streckenvortrieb u.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer an sich bekannten Radialkolbenpumpe besteht mit der Maßgabe, daßM <J high pressure pump for pumping an oil-water emulsion, especially for the pressurization of hydraulic working cylinders in underground mining operations as well as in Tunnel, tunnel or road heading and the like., Characterized in that it consists of a known radial piston pump exists with the proviso that a) der Durchmesser der Kolben (15) höchstens 12 mm, vorzugsweise 6 bis 10 mm, beträgt;a) the diameter of the pistons (15) is at most 12 mm, preferably 6 to 10 mm; b) die im Zylinder (20) geführte Länge der Kolben (15) mindestens etwa dem 2 1/2fachen, vor-b) the length of the pistons (15) guided in the cylinder (20) is at least about 2 1/2 times the length of the 1 3 η 0 ψ / 0 7.7 BAD ORIGINAL1 3 η 0 ψ / 0 7. 7 BAD ORIGINAL Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia Gw 7870Westfalia Ironworks Union Gw 7870 zugsweise mindestens dem 3fachen Kolbendurchmesser, entspricht;preferably at least 3 times the piston diameter; c) die Saugventile (21) einen größeren Durchflußquerschnitt aufweisen als der Kolbenquerschnitt; c) the suction valves (21) have a larger flow area have than the piston cross-section; d) der Ölanteil der Öl-Wasser-Emulsion unter 12%, vorzugsweise etwa 8 bis 10%_t beträgt.d) the oil content of the oil-water emulsion is below 12%, preferably about 8 to 10% _t . 2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (11) mit den Wellenlagern (12) im Inneren des Pumpen-Ansaugraumes (17) bzw. in Flüssigkeitsverbindung hiermit angeordnet ist.2. Pump according to claim 1, characterized in that the pump shaft (11) with the shaft bearings (12) inside the pump suction chamber (17) or is arranged in fluid communication therewith. 3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kugellager ausgebildeten Wellenlager (12) gegenüber ölgeschmierten Kugellagern auf etwa das Doppelte dimensioniert sind.3. Pump according to claim 2, characterized in that the designed as ball bearings Shaft bearings (12) are about twice as large as oil-lubricated ball bearings. 4* Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (11) wenigstens etwa den 1,4fachen Durchmesser der Welle einer Ölpumpe gleicher Bauart und Leistung aufweist.4 * Pump according to one of claims 1 to 3 »characterized in that the pump shaft (11) has at least about 1.4 times the diameter of the shaft of an oil pump of the same design and power. 5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d ur c h gekennzeichnet, daß die den Pumpenzylindern (20) zugeordneten Saug- und Druckventile gegenüber solchen für Ölbetrieb durch Materialauswahl und/oder in ihren Abmessungen überdimensioniert sind.5. Pump according to one of claims 1 to 4, d a d ur c h characterized in that the suction and pressure valves assigned to the pump cylinders (20) are opposite to such are overdimensioned for oil operation due to the choice of materials and / or their dimensions. 6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie in bekannter Weise auf der durchgehenden Pumpenwelle (11) axial hintereinander und durch Kanalplatten (25) getrennt mehrere KoI-6. Pump according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that they are axially behind one another in a known manner on the continuous pump shaft (11) and separated by channel plates (25) several KoI- 130032/0277130032/0277 Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia Gw 7870Westfalia Ironworks Union Gw 7870 -fat-.-fat-. ben-Zylinder-Einhelten (23, 24) mit jeweils sternförmiger Anordnung der Kolben (15) aufweist, wobei die Druckbohrungen (22) der Kolben-Zylinder-Einheiten mit Druckkanälen der Kanalplatten in Verbindung stehen.ben-cylinder units (23, 24) each with a star-shaped Arrangement of the piston (15), wherein the pressure bores (22) of the piston-cylinder units with pressure channels the channel plates are in communication. 7. Pumpe, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftweg zwischen den Kolben (15) und auf sie einwirkenden Exzentern (13) der Pumpenwelle (11) kolbenaxial wirkende Dämpfungsmittel (28, 28·) vorgesehen sind.7. Pump, in particular according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that that in the force path between the piston (15) and the eccentrics (13) of the pump shaft (11) acting on them piston-axially acting damping means (28, 28 ·) are provided. 8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (15) mehrteilig ausgebildet sind und wenigstens zwischen zwei Kolbenteilen (15¹, 15") das Dämpfungsmittel (28, 28«) eingeschaltet ist.8. Pump according to claim 7, characterized in that the pistons (15) are constructed in several parts and the damping means (28, 28 «) is switched on ^{at least between two piston parts (15 1, 15").} 9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmittel aus Gummi, Kunststoff u.dgl. besteht.9. Pump according to claim 8, characterized in that that the damping means consists of rubber, plastic and the like. 10. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbenteile (15'» 15") axial gegeneinander beweglich ineinandergreifen und sich über das Dämpfungsmittel (28, 28^f) gegeneinander abstützen.10. Pump according to claim 8, characterized in that the two piston parts (15 '»15") interlock axially movably against one another and are supported against one another via the damping means (28, 28 ^f ). 11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmittel aus einem zugleich eine Kolbendichtung bewirkenden Dichtelement (28¹) besteht.11. Pump according to claim 10, characterized in that the damping means consists of a sealing element (28 ¹ ) which at the same time effects a piston seal. 12. Verwendung von Radialkolbenpumpen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 für die Beaufschlagung der12. Use of radial piston pumps according to one or more of claims 1 to 11 for the application of the 130032/0277130032/0277 Gewerkschaft Eisenhütte WestfaJLia Gw 7870WestfaJLia Ironworks Union GW 7870 hydraulischen Arbeitszylinder eines Vortriebsschildes, insbesondere eines Messerschildes, wobei mehrere als Vielstrompunipen ausgebildete Radialkolbenpumpen über den Schildumfang verteilt angeordnet sind und jeder Radialkolbenpumpe eine Gruppe von Arbeitezylindern zugeordnet ist.hydraulic working cylinder of a propulsion shield, in particular a knife shield, with several as Radial piston pumps formed by multiple stream unipen are arranged distributed around the circumference of the shield and each radial piston pump is assigned a group of working cylinders is. 130032/0277130032/0277