DE3028396A1 - Hochdruck-kolbenpumpe - Google Patents

Description

• Hochdruck-Kolbensumpe
• Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Kolbenpumpe mit mehreren Zylindern mit Saug- und Druckventilen.
• Es ist bei Hochdruck-Kolbenpumpen mit mehreren Zylindern bereits bekannt, die Pumpe in Abhängigkeit von den Betriebs- und Einsatzbedingungen der Pumpe abschaltbar zu machen. Hierzu werden sogenannte Umlaufventile verwendet, über welche eine Rückförderung des Druckmediums über eine hierzu erforderliche Rücklaufleitung erreicht wird, wobei mit zusätzlicher Geräuschbildung zu rechnen ist. Hierbei ist es außerdem bekannt, auch nur einzelne Zylinder abzuschalten.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruck-Kolbenpumpe mit mehreren Zylinder so auszubilden, daß ohne zusätzlichen Aufwand ein sicheres und schonendes Abschalten und Wiederzuschalten der Zylinder der Kolbenpumpe ermöglicht wird.
• Die gestellte Aufgabe wird mit einer Hochdruck-Kolbenpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Saugventile für den Umlaufbetrieb der Pumpe gesteuert zwangsöffenbar ausgebildet sind. Bei einer wEindungsgemäß ausgebildeten Kolbenpumpe sind also keine zusätzlichen Umlaufventile erforderlich, sondern das Abschalten und Zuschalten der Zylinder wird durch eine Sangsbetätigung der Saugventile der Kolbenpumpe bewirkt. Dadurch wird auch erreicht, daß während des Umlaufbetriebs der Pumpe die Ventile nicht arbeiten und somit geschont werden und kein zusätzliches Geräusch verursachen. Darüberhinaus ist kein Verbrauch von Fördermedium zu verzeichnen, wie dies bei Umlaufbetrieb mit Umlaufventilen der Fall ist.
• Durch das gesteuerte Zwangsöffnen läßt sich erreichen, daß das Abschalten und Zuschalten der Zylinder nicht zu Zeitpunkten erfolgt, in denen harte Druckspitzen oder ein schroffer Druckabfall eintritt, was zu harten Schalts-töXen führen könnte. Hierzu können erfindungsgemal die Saugventile in Abhängigkeit von der KolbensteLlllng und der KolbenbeYieglngs r'ich tung zwangsgesteuert werden. So lassen sich bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kolbenpumpe unangenehme und schädliche Schalterscheinungen dadurch vermeiden, daß die Betätigung der Saugventile ausschließlich während des Saughubs des Kolbens erfolgt. Dabei kann das Schließglied des Saugventils durch ein Abhebeglied beaufschlagt sein. Als Zwangsschaltorgan kann beispielsweise der Kolben eines pneumatischen Dauer hydraulischen Schaltzylinders dienen, dem ein in Abhängigkeit von der Pumpenkolbenbewegung betätigtes Steuerventil zugeordnet ist. Als Zwangsschaltorgan kann aber auch ein Schaltmagnet vorgesehen sein, dessen Anker direkt oder indirekt mit dem Schließglied des Saugventiles gekoppelt ist, wobei auch das Schließglied selbst als Anker des Schaltmagneten dienen kann.
• Die Steuerung des Schaltventils oder des Schaltmagneten kann zweckmäßig mittels Kontaktgebern erfolgen, die auf der Antriebswelle der Pumpe im Hinblick auf eine bestimmte Kolbenstellung der ihnen zugeordneten Zylinder angeordnet sind. Die Zwangssteuerung des Saugventils kann auch in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung des Druckmediums durch einen im Bereich des Saugventils angeordneten Signalgeber erfolgen, der in den Steaer-oder Regelkreis des Saugventil-Zwangsschaltorgan gelegt ist. Die Zwangssteuerung kann aber auch ir Abhängigkeit von der am Saugventil herrschenden Druckgefällsrichtung vorgenonmien werden.
• Weitere, vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergebende Merkmale sind in Unteransprüchen aufgeführt. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
• Im einzelnen zeigen: Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung der Zwangssteuereinrichtung mit einem Schnitt durch den Ventilteil einer Hochdruck-Kolbenpumpe mit drei Zylindern; Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Ventilteil entlang der Linie II - ii in Fig.1; Fig. 3 eine Teilschnittdarstellung entsprechend Fig.2 von einem zweiten Ausführungsbeispiel; Fig. 4 einen Längsschnitt durch das zwangssteuerbare Saugventil einer dritten Ausführungsform; Fig. 5 eine der Fig.4 entsprechende Schnittdarstellung durch ein viertes Ausführungsbeispiel; Fig. 6 einen Schnitt durch den Saugventilbereich eines fünften Ausfuhrungsbeispiels; Fig. 7 eine der Fig.6 entsprechende Schnittdarstellung einer sechsten Ausführungsform.
• Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch das Ventilgehäuse 10 einer Hochdruck-Kolbenpumpe, die drei nebeneinander angeordnete Zylinder 11,12 und 13 mit Kolben 14 aufweist. Alle drei Zylinder 11,12,13 werden über einen gemeinsamen Saugkanal 15 mit Öl versorgt und arbeiten auf einen gemeinsamen Druckkanal 16. Jeder Zylinder ist in bekannter Weise über ein Saugventil 17 mit Schließglied 18 mit dem gemeinsamen Ansaugkanal 15 und über ein Druckventil 19 mit dem gemeinsamen Druckkanal 16 verbunden.
• Alle drei Saugventile 17/18 der Kolbenpumpe sind zwangs steuerbar. Zu diesem Zweck ist für jedes Saugventil 17/18 ein pneumatischer Schaltzylinder 22 mit einem Kolben 21 vorgesehen, dessen Kolbenstange 20 bis in den Bereich des Ventilschließgliedes 18 ragt, so daß sich bei einer Verstellung des Kolbens 21 des Schaltzylinders 22 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 23 das Seießglied dz 18 des zugeordneten Saugventiles 17/18 von seinem Ventilsitz i7 zwecks Abschaltens des zugehorigen Zylinders 11,12 oder 15 abheben läßt.
• Jeder Schaltzylinder 22 wird über ein Magnetventil 24 betätigt, und zwar in AbhEngigReit von der Stellung und Bewegungsrichtung des Kolbens 14 des zugeordneten Zylinders l1,12 oder 13. Zu diesem Zweck ist jedem Magnetventil als Kontaktgeber ein z.B. berührungslos arbeitender Schalter 25 zugeordnet, der von einem mit der Antriebswelle 26 der Pumpe umlaufenden Nocken 27 beeinflußt wird. Die Schalter 25 sind über den Umfang der Antriebswelle 26 so verteilt angeordnet, daß sichergestellt ist, daß sowohl die Betätigung als auch die Entlastung der Magnetventile 24 nur während des Saughubs der Kolben 14 erfolgen kann. Die Magnetventile 24 liegen in von einem gemeinsamen Drucklufterzeuger 28 versorgten Verbindungsleitungen 29.
• Fig.1 zeigt nur die wichtigsten Teile der Steuereinrichtung. Nicht dargestellt ist beispielsweise ein zwischen den Schaltern 25 und den Magnetventilen 24 liegender Steuerteil, über welchen die Dauer der Erregung der Magnetventile 24 und damit die Dauer der Abschaltung der Zylinder bestimmt wird.
• Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zwangssteuereinrichtung, bei welcher ein auf das Saugventilglied 18 einwirkender Stößer 30 mit dem Anker 31 eines Schaltmagneten 32 verbunden ist. Bei dieser Ausführungform sind also die Schaltzylinder 22 der Ausführungsforin nach Fig.1 und 2 durch elektrisch erregbare Schaltmagnete 32 ersetzt.
• Fig.4 zeigt eine Ausführungsform einer Zwangssteuereinrichtung für als Plattenventile ausgebildete Saugventile. Der Ventilsitz des Saugventiles wird durch eine im Zylindergehäuse 10' angeordnete Platte 33 gebildet, welche mehrere auf einem Kreis verteilt angeordnete Durchgangskanäle 34 aufweist, die von dem Ringflansch 35 des hülsenförmigen Schließgliedes 36 abgedeckt sind. Das Schließglied 36 läßt sich gegen die Kraft einer Rückstellfeder 37 von der den Ventilsitz bildenden Platte 33 abheben. Die Kolbenstange 20' des Kolbens 21' des pneumatischen Schaltzylinders 22' endet in einer Gabel 38, deren beide Schenkel 3811 und 38/2 jeweils in eine der Durchgangsöffnungen 34 der Platte 33 ragen. Die Kolbenstange 20' mit der Gabel 38 ist bei nicht betätigtem Schaltzylinder 22' durch eine Schraubenfeder 39, die stärker ist als die Rückstellfeder 37 des Schließgliedes 36, gegen das Schließglied gedrückt, wodurch das Schließglied 36 abgehoben ist und sein Ringflansch 35 die Durchgangsöffnungen 34 freigibt. Dadurch wird durch den Kolben 14' das aus dem Saugkanal 15' durch die Durchgangsöffnungen 34 angesaugte Öl wieder in den Saugkanal 15 zurückgefördert. Der Zylinder 13' ist somit abgeschaltet. Die Zwangsöffnung des Saugventiles 35/36 wird aufgehoben, sobald dem Schaltzylinder 22' über den Anschlußkanal 29' Druckluft zugeführt wird.
• Fig.5 zeigt die gleiche Saugventil-Bauart wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4. Das Schließglied 36 des Saugventiles bildet hier jedoch den Anker eines in den Ventiltragkörper 40 eingebauten Schaltmagneten mit einer Erregerwicklung 41 Durch Erregung der Wicklung 41 des Schaltmagneten wird das Schließglied 36 mit seinem Flansch 35 von der den Ventilsitz bildenden Platte 33 abgehoben und das Saugventil offengehalten, solange der Schaltmagnet erregt ist.
• Die Fig.6 und 7 zeigen Ausführungsbeispiele einer Zwangssteuereinrichtung für Pumpen, bei denen Saugventil und Druckventil hintereinander in Richtung der Kolbenachse angeordnet sind. Das kegelformige Schließglied 42 des Saugvexltlls ist mit einem Schaft 43 versehen, an welchem eine Schließfeder 44 des Ventils angreift. Beim 44usfUhrungsbeispiel nach Fig. 6 wirkt auf den schaft 43 mit seinem einen Ende ein um eine Achse 45 versohwexfXar gelagerter Hebel 46 ein, dessen anderes Ende von der einen Seite unter dem Einfluß einer Vorspannfeder 47 und von der anderen Seite unter dem Einfluß der Kolbenstange 48 des Kolbens 49 eines pneumatischen Schaltzylinders 50 steht. Bei entlüftetem Schaltzylinder 50 bewirkt die Vorspannfeder 47 eine Schwenkbewegung des Hebels 46 im Uhrzeigersinne, wodurch das Schließglied 42 des Saugventils abgehoben und damit der zugehörige Pumpenzylinder abgeschaltet wird. Bei Druckluftzufuhr in den Schaltzylinder 50 über eine Verbindungsleitung 51 erfolgt dagegen eine Rückstellung des Schwenlrhebels 46 im Gegenuhrzeigersinne, wodurch das Saugventil 42 durch seine Schließfeder 44 wieder geschlossen wird.
• Fig.7 zeigt eine Ausführungsform mit einem Schaltmagneten 52, dessen Anker 53 bei Erregung des Schaltmagneten gegen die Kraft einer Rückstellfeder 54 gegen den Schaft 43 des Saugventiles bewegt wird, so daß das Schließglied 42 abgehoben wird und über die Dauer der Erregung des Schaltmagneten 52 abgehoben bleibt.
• Bei allen Ausführungsbeispielen erfolgt die Zwangsbetätigung der Saugventile über Schaltventile oder Schaltmagnete. Sie könnte ebenso durch beliebige andere mechanische, pneumatische, hydraulische oder elektrische Betätigungselemente erfolgen. Die Steuerung der Schaltventile oder der Schaltmagnëe kann bei allen Auführungsbeispielen über Signalgeber in Form von berührungslosen Schaltern wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erfolgen. Die Steuerung kann aber auch durch andere Signalgeber mechanischer, elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Art erfolgen, zum Beispiel auch durch Fühler 55, die im Bereich der Saugventile angeordnet sind und mit denen die Durchflußrichtung des Druckmediums am Saugventil feststellbar ist. In Fig.7 ist ein solcher Fühler 55 schematisch angedeutet.
• Die Steuerung kann aber auch durch einen im Saugbereich des Saugventiles angeordneten Fühler 55 und durch einen zusätzlichen, in einem Druckkanal des Steuergehäuses der Pumpe angeordneten Fühler 57 beeinflußt werden. Die beiden Fühler 55 und 57 erlauben in diesem Falle die Feststellung einer Druckdifferenz. In jedem Falle wird die Steuerschaltung so ausgelegt, daß eine Zwangsöffnung eines Saugventils 42 und die Aufhebung der Zwangsöffnung Jeweils während des Saughubs des Kolbens des zugeordneten Zylinders erfolgt.

Claims (11)

1. Patentansprüche : 1 S Hochdruck-Kolbenpumpe mit mehreren Zylindern mit Saug- und Druckventilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugventile (18,36,42) für Umlauibetrieb der Pumpe gesteuert zwangsöffenbar ausgebildet sind.
2. 2. Hochdruck-Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugventile (18,36,42) in Abhängigkeit von der Kolbenstellung und der Kolbenbewegungsrichtung zwangsöffenbar ausgebildet sind.
3. 3. Hochdruck-Kolbenpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (18,36,42) des Saugventils durch ein Abhebeglied (20,38,46) beaufschlagbar ist, das mit dem Kolben (21,21',49) eines pneumatischen oder hydraulischen Schaltzylinders (22,22',50) als Zwangsschaltorgan verbunden ist, dem ein in Abhängigkeit von der Pumpenkolbenbewegung betätigtes Steuerventil (24) zugeordnet ist.
4. 4. Hochdruck-Kolbenpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (18,42) des Saugventils direkt oder indirekt mit dem Anker (31,55) eines in Abhängigkeit von der Pumpenkolbenbewegung elektrisch erregbaren Schaltmagneten (32,52) als Zwangsschaltorgan gekoppelt ist.
5. 5. Hochdruck-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (26) der Pumpe mit mindestens einem, jeweils einem der Zylinder (11-13) zugeordneten im Hinblick auf eine bestimmte Kolbenstellung angeordneten Kontaktgeber (25) zur Steuerung des Schaltventils (24) oder des Schaltmagneten (32,41,52) versehen ist.
6. 6. Hochdruck-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des zwangs steuerbaren Saugventils ein in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung des Druckmediums am Saugventil ansprechender Signalgeber (55) angeordnet ist, der in den Steuer- oder Regelkreis des Saugventil-Zwangsschaltorganes (22,32,41,50,52) gelegt ist.
7. 7. Hochdruck-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des zwangs steuerbaren Saugventils ein auf die Druckgefällsrichtung am Saugventil ansprechendes Meßorgan (55,57) angeordnet ist, das in den Steuer-oder Regelkreis des Saugventil-Zwangsschaltorganes gelegt ist.
8. 8. Hochdruck-Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das auf das Schließglied (18,36,42) des Saugventils einwirkende Abhebeglied (20,46) gegen die Kraft einer Rückstellfeder (23,47) bewegbar angeordnet ist.
9. 9. Hochdruck-Kolbenpumpe nach einem der Anspruche 1 bis 8, mit Plattenventilen als Saugventilen, dadurch gekennzeichnet, daß das Abhebeglied in einer Gabel (38) endet, deren Schenkelenden (38/1, 38/2) den Randbereich der Ventilplatte (Flansch 35) beaufschlagen.
10. 10. Hochdruck-Kolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelschenkel (38/1, 38/2) durch Ansaugbohrungen (Durchgangsöffnungen 34) des Ventilsitzes (Platte 33) hindurchgeführt sind.
11. 11. Hochdruck-Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (36) des Saugventils selbst den Schaltmagnetanker bildet (Fig.5).