DE3208037A1 - Verdraengerteil einer hochdruckpumpe - Google Patents

Verdraengerteil einer hochdruckpumpe

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DE3208037A1
DE3208037A1 DE19823208037 DE3208037A DE3208037A1 DE 3208037 A1 DE3208037 A1 DE 3208037A1 DE 19823208037 DE19823208037 DE 19823208037 DE 3208037 A DE3208037 A DE 3208037A DE 3208037 A1 DE3208037 A1 DE 3208037A1
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piston
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DE19823208037
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English (en)
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Gerd 7302 Ostfildern Wloka
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Feldmuehle AG
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Feldmuehle AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F04B53/144Adaptation of piston-rods
    • F04B53/147Mounting or detaching of piston rod
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/04Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being hot or corrosive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10Connection to driving members
    • F16J1/12Connection to driving members with piston-rods, e.g. rigid connections

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

  • Anlage zur Eingabe vom 3.3.1982
  • Verdrängerteil einer Hochdruckpumpe.
  • Die Erfindung betrifft ein Verdrängerteil einer Hochdruckpumpe für abrasive oder korrosive Flüssigkeiten, das aus einer Kolbenstange und einem an dieser mittels einer lösbaren Verbindung befestigten Kolben aus oxidkeramischem Material besteht.
  • Pumpenkolben von Hochdruckpumpen für Waschaggregate, wie sie beispielsweise in der Landwirtschaft zum Abspritzen von Ställen oder zum Reinigen von Maschinen, wie auch im Automobilsektor zum Autoreinigen eingesetzt werden, unterliegen hohen Beanspruchungen. Die Pumpen sind dabei im allgcmeinen als Kolbenpumpen ausgeführt, bei denen 2-6 Zylinder auf einer Kurbelwelle arbeiten. Sie erreichen Drücke, die zwischen 80 und 180 bar liegen. Als Reinigungsflüssigkeit werden meist scharfe Alkalien eingesetzt. Die Temperaturen der Reinigungsflüssigkeiten betragen 80 und mehr Grad C. Die bisher als Kolben eingesetzten beschichteten oder hartverchromten Stahlhülsen wurden über eine Spannschraube mit der Kolbenstange verbunden. Alternativ zu diesen Stahlhülsen hat man entsprechende Hülsen aus gesinterter Oxidkeramik eingesetzt, die analog verbunden waren. Als Metall für die Kolbenstange wurde ein nichtrostendes Material, also im allgemeinen ein hochlegierter Stahl verwandt.
  • Mit dem Einsatz einer Keramikhülse als Kolben, konnte bereits weitgehend die Anforderung an die Verschleißfestigkeit und chemische Beständigkeit des Kolbens, sowie Lebensdauer der Manschette, berücksichtigt werden. Schwierigkeiten ergaben sich jedoch durch die Befestigung dieser Keramikhülse auf der Kolbenstange. In vielen Fällen korrodierte die Schraube oder vertrug sich nicht mit dem Fördermedium, in das sie eintaucht. In allen Fällen war es erforderlich, eine Abdichtung gegenüber der Keramikhülse zu fertigen, die ausgesprochen aufwendig war.
  • Nur durch einen O-Ring mit dahinter angeordnetem Führungsring und einer Kupferscheibe konnte gewährleistet werden, daß die Abdichtung über einen längeren Zeitraum Bestand hatte. Außerdem mußten beide Stirnseiten der Keramikhülse plangeschliffen werden, um ein Zerstören des Kolbens durch beim Verspannen auftretende Biegekräfte zu vermeiden.
  • Die Anordnung des O-Rings für die Dichtung erforderte zusätzlich das Einschleifen einer Fase im Eingriffsbereich des O-Ringes in das Keramikrohr, um die Gefahr des Zerquetschens des O-Ringes bei der Montage zu verhindern. Das Zerquetschen ergab eine mangelhafte Dichtung, die zur Korrosion innerhalb des Kolbens führte, oder im Saughub den Kolben durch höheren Innendruck zerstörte. Auch durch das Anbringen der Fase wurde die Gefahr, daß ein O-Ring bei schneller Montage zerquetscht wurde, nicht völlig verhindert. Da die Kolben nach einer gewissen Arbeitszeit gelöst werden müssen, um die verschlissenen Dichtmanschetten, die auf diesem Kolben gleiten, auszuwechseln, ist es absolut erforderlich, daß die Verbindung zwischen Kolben und Kolbenstange nicht korrodieren kann, d.h., vom Fördermedium völlig getrennt sein muß.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Verbindung zwischen Kolben und Kolbenstange zu finden, die auch beim Einsatz in korrosiven und abrasiven Medien nach langer Lauf zeit lösbar ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Kombination folgender Merkmale. Der Kolben ist als zylindrischer Körper ausgeführt und mit einer Sacklochbohrung versehen. Die Sacklochbo-hrung weist eine zylindrische Ausnehmung auf, das Sackloch enthält ein Spannelement und die Kolbenstange ist mit einem Ansatz und einem Gewindestutzen versehen.
  • Oxidkeramische Materialien, wie beispielsweise Aluminiumoxid, werden entsprechend dem Aluminiumoxidgehalt der Massen bei Temperaturen oberhalb 15000C gesintert. Bei dieser Sinterung schrumpfen zunächst die als Grünkörper gefertigten Teile erheblich, d.h., im Bereich von 18 bis 23 %. Diese Schrumpfung ist in Abhängigkeit von der Gestalt der zu sinternden Materialien nicht überall völlig gleichmäßig, insbesondere dann nicht, wenn unterschiedliche Wandstärken vorhanden sind. Aus diesem Grunde ist es äußerst schwierig, ein exakt passendes Gewinde für eine Maschinenschraube in einen Oxidsinterkörper direkt einzusintern. Man muß demnach so vorgehen, daß das erforderliche Gewinde nachträglich durch Einschleifen mit diamantbestückten Schleifkörpern eingebracht, bzw.
  • nachbearbeitet wird. Ein derart aufwendiges Verfahren ist jedoch für einen solchen einfachen Körper, wie ihn ein Pumpenkolben darstellt, aus Preisgründen nicht realisierbar. Der Stand der Technik sah daher vor, aus Keramik Rohre zu sintern, die an beiden Stirnseiten geschliffen wurden und mittels eines Bolzens auf die Kolbenstange aufgeschraubt werden konnten. Der Nachteil dieser Konstruktion besteht in der komplizierten Abdichtung, ohne die ein Lösen des Kolbens nicht möglich ist. Ferner war es erforderlich beide Stirnflächen planzuschleifen.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, den Kolben so auszubilden, daß die Stoßstelle Keramik/ Metall, also der Bereich, in dem der Kolben in die Kolbenstange übergeht, außerhalb des Pumpraumes liegt und damit von vornherein das Problem des Eintretens von Förderflüssigkeit vermieden wird, da der Kolben auf der gegenüberliegenden Seite,die in die Förderflüssigkeit eintaucht, eine geschlossene Kreisfläche aufweist. Das im Sackloch des Kolbens befindliche Spannelement ist gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ein Drahtgewindeeinsatz. Diese unter dem Namen Heli-Coil einem Warenzeichen der Firma Böllhoff + Co. bekannten Gewindeeinsätze ermöglichen eine feste Schraubverbindung, auch wenn das in der Keramik vorhandene, also beim Sintervorgang gebildete Gewinde größere Ungenauigkeiten aufweist, die es nicht gestatten würden, direkt eine Maschinenschraube einzusetzen.
  • Durch die Anordnung einer zylindrischen Aussenkung im Sackloch des Kolbens, die zweckmäßig geschliffen ist, wird ein Paßsitz zwischen Kolbenstange und Kolben erreicht, d.h., der Kolben ist auf der Kolbenstange zentriert.
  • Die Verbindung zwischen Kolben und Kolbenstange kann durch das Einbringen von Spannscheiben in das Sackloch des Kolbens erfolgen, wobei der Gewindestutzen der Kolbenstange dann in die Scheiben eingedreht wird und so die Spannscheiben spreitzt und gegen die Sacklochwandung preßt. Als Spannscheiben werden dabei sogenannte Ringspannscheiben - eingetragenes Warenzeichen der Ringspam Albrecht Maurer K.G. -eingesetzt. Diese Befestigungsmöglich ist zwar äußerst preisgünstig, setzt jedoch bei der Montage ein erhebliches Einführungsvermögen voraus, um nicht durch Aufbringen zu hoher Kräfte das Sackloch des Kolbens zu sprengen.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht daher vor, daß in das Sackloch eine Mutter eingebracht wird. Die Mutter ist dabei zweckmäßig durch Federringe im Sackloch arretiert, wobei das Sackloch vorteilhaft die Form eines Innenvielkants aufweist. Als Mutter kann dabei eine ganz normale Sechskantmutter eingesetzt werden, wobei dann das Sackloch in Form eines Innensechskantes ausgeführt ist. Eine besondere Genauigkeit an die Ausführung des Innenvielkantes ist dabei nicht zu stellen. Es kann sogar ein erhebliches Spiel zwischen Mutter und Innenvielkant bestehen. Wichtig ist nur, daß die Mutter in dem Sackloch gehalten wird und nicht zur öffnung hin austreten kann. Das wird durch eine Ringnut erreicht, in die ein Federring eingesetzt werden kann, so daß die Mutter beim Anziehen des Kolbens auf der Kolbenstange gegen den Federring gedrückt wird und damit fest aufliegt. Das Einbringen der Ringnut geschieht dabei im Grünzustand des Kolbens, d.h., vor dem Sintern, weil auch hieran keine große Genauigkeitsanforderungen gestellt werden müssen. Gegenüber den bisher bekannten röhrenförmigen Kolben aus Oxidkeramik, ergibt sich damit schon der bearbeitungstechnische Fortschritt, daß nur noch eine Stirnfläche geschliffen werden muß, nämlich die Stirnfläche, die an der Kolbenstange anliegt, d.h., daß mit der Verbesserung des Produktes noch zusätzlich eine Arbeitsersparnis erreicht wird.
  • Die Kolbenstange selbst ist zweckmäßig mit einem Ansatz versehen, an den sich ein Gewindestutzen anschließt. Der Ansatz ist in diesem Falle ebenfalls als Passung ausgeführt und greift in die Ausnehmung des Sackloches des Kolbens ein, um die Führung zu bilden. Der Gewindestutzen wird dabei gleichzeitig in den Drahtgewindeeinsatz des Kolbens, bzw. in die in das Sackloch eingebrachte Mutter eingeschraubt.
  • Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt einen Kolben mit eingebachtem Drahtgewindeeinsatz, Fig. 3 einen Kolben mit eingesetzter Mutter gemäß der Erfindung, Fig. 2 die erfindungsgemäße Kolbenstange, Fig. 4 einen Schnitt durch Figur 3 und Fig. 5 ein Verdrängerteil, d.h. einen Kolben und eine Kolbenstange gemäß dem Stand der Technik.
  • Die Kolbenstange 1 weist einen Ansatz 4 auf, der zur Druckverteilung einen Ausgleichsring lo trägt.
  • Der auf dem Ansatz 4 angeordnete Gewindestutzen 5 kann in den Drahtgewindeeinsatz 7 des Kolbens 2 eingeschraubt werden. Dabei übergreift die Aussenkung 6 den Ansatz 4, wodurch der Kolben 2 zentriert wird. Statt des Drahtgewindeeinsatzes 7 kann, wie Fig. 3 zeigt, eine Mutter 8 im Sackloch 3 des Kolbens 2 angeordnet sein, wobei die Mutter 8 durch zwei in Ringnuten 11 gelagerte Federringe 9 gehalten wird.

Claims (5)

  1. Anlage zur Eingabe vom 3.3.1982 Patentansprüche.
    Verdrängerteil einer Hochdruckpumpe für abrasive und/oder korrosive Flüssigkeiten, bestehend aus einer Kolbenstange und einem an dieser mittels einer lösbaren Verbindung befestigten Kolben aus Oxidkeramischem Material, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: Der Kolben (2) ist als zylindrischer Körper mit einem Sackloch (3) ausgeführt, das Sackloch (3) weist eine zylindrische Aussenkung (6) auf und enthält ein Spannelement (7, 8), die Kolbenstange (1) ist mit einem Ansatz (4) und einem Gewindestutzen (5) versehen.
  2. 2. Verdrängerteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement ein Drahtgewindeeinsatz (7) ist.
  3. 3. Verdrängerteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement eine Mutter (8) ist.
  4. 4. Verdrängerteil nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (8) durch mindestens einen Federring (9) in dem Sackloch (3) arretiert ist.
  5. 5. Verdrängerteil nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sackloch (3) die Form eines Innenvielkants aufweist.
DE19823208037 1982-03-05 1982-03-05 Verdraengerteil einer hochdruckpumpe Withdrawn DE3208037A1 (de)

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DE8383102063T DE3363676D1 (en) 1982-03-05 1983-03-03 Positive displacement member of a piston pump
DE8383110152T DE3360288D1 (en) 1982-03-05 1983-03-03 Positive displacement member of a piston pump
AT83102063T ATE20122T1 (de) 1982-03-05 1983-03-03 Verdraengerteil einer kolbenpumpe.
EP83110152A EP0103906B1 (de) 1982-03-05 1983-03-03 Verdrängerteil einer Kolbenpumpe
EP83102063A EP0088952B1 (de) 1982-03-05 1983-03-03 Verdrängerteil einer Kolbenpumpe
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4108105A1 (de) * 1991-03-13 1992-09-17 Kaercher Gmbh & Co Alfred Kolben fuer die pumpe eines hochdruckreinigungsgeraetes
CN106089688A (zh) * 2016-08-22 2016-11-09 天津市精诚高压泵制造有限责任公司 高压泵柱塞

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1701511U (de) * 1955-01-13 1955-06-30 Helmut Kessler Kolben fuer saug- und druckpumpen.
DE2939284A1 (de) * 1979-09-28 1981-04-02 Feldmühle AG, 4000 Düsseldorf Verfahren zum herstellen von kolben aus gesinterter oxidkeramik

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