DE3208770C2

DE3208770C2 - Ventilanordnung für eine Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE3208770C2
Application number: DE19823208770
Authority: DE
Inventors: Christian Masch.-Bau-Ing. 6710 Frankenthal Anders
Original assignee: Balcke Duerr AG
Current assignee: Halberg Maschinenbau GmbH
Priority date: 1982-03-11
Filing date: 1982-03-11
Publication date: 1986-06-12
Also published as: DE3208770A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung für eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Horizontal-Reihenkolbenpumpe, mit einem oder mehreren Saug- und Druckventilen, welche in einer Ventilpatrone angeordnet sind. Zwecks einfacher Montage ist diese Ventilpatrone in einer Ausnehmung od.dgl. des Ventilkörpers eingesetzt. Werden derartige Ventilpatronen in Horizontal-Reihenkolbenpumpen eingesetzt, so mußte bisher die Ventilfederkraft der Ventile aufgrund des Reibungseinflusses der horizontalen Ventilachse verstärkt werden, wodurch der NPSH-Wert der Pumpe nicht unerheblich anstieg. Derart ausgebildete Kolbenpumpen mußten daher überwiegend mit Zulaufdruck betrieben werden. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß der mit statischem Druck belastete Ventilkörper eine im wesentlichen horizontal ausgerichtete Ausnehmung, bevorzugt eine Bohrung, aufweist, in welcher die mit schwellendem Druck belastete Ventilpatrone angeordnet ist. Die Achsen von Saug- und Druckventil sind im wesentlichen vertikal in der Ventilpatrone angeordnet, welche durch eine seitliche Öffnung in die genannte Ausnehmung des Ventilkörpers einschiebbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung für eine Kolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der US-PS 37 09 638 ist eine Ventilanordnung für eine Kolbenpumpe bekannt, bei welcher das Druckventil in einer mit der Längsbohrung der Ventilpatronc fluchtenden Bohrung angeordnet ist Das Saugventil ist ebenso wie die Ventilpatrone in der Ausnehmung des Ventilkörpers angeordnet Die dem Druckventil zugeordnete Anschlußöffnung befindet sich in einem Deckel, mit welchem die Ventilpatrone in dem Ventilkörper befestigt ist. Zum Auswechseln der Ventilpatrone muß also auch die entsprechende Rohrleitung abmontier! werden. Die dem Saugventil zugeordnete Anschlußöffnung befindet sich seitlich am Ventilkörper und innerhalb der VentilpaL-one erfolgt sine Umlenkung des Fördermcdiums zum Saugventil, das zwischen dem Kolbenraum und der Längsbohrung: der Ventilpatrone liegt. Die im Bereich des Saugventils vorgesehenen Bauteile sind nachteilig für die Strömung. An der Anschlußöffnung für das Saugventil ist in der Ventilpatrone eine Ringnut vorhanden, weiche die Umlenkung des Fördermediums erzwingt und einen zusätzlichen Herstellungsaufwand erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ventilanordnung der genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei einem günstigen Strömungsverlauf die Ventilpatrone in einfacher Weise montiert und ggf. ausgetauscht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Ventilanordnung weist eine einfache Konslruktion auf, wobei das Saugventil und das Druckventil voneinander getrennt angeordnet sind und eine einfache Strömur.gsführung erreicht wird. Im Bereich der Ventile treten keine zusätzlichen Umströmungen oder Umlcnkungen auf und Druckverluste können insoweit klein gehalten werden. Die jeweils in den Querbohrungen separat angeordneten Saug- und Druckventile können den Erfordernissen entsprechend massiv ausgebildet werden, insbesondere das Saugventil unempfindlich gcgen kritische Betriebszustände, und zwar insbesondere Kavitation und Ventileigenschwingungen wird. Die Anschlußöffnungen sind ebenso wie die Querbohrungen im wesentlichen senkrecht zur Längsbohrung und somit auch zur Ausnehmung des Ventilkörpers angeordnet, so daß die Ventilpatrone ohne Demontage von Rohrleitungen oder dgl. zu Wartungszwecken ausgebaut werden kann. Die Ventilanordnung kann bei einer Reihenkolbenpumpe, die mehrere Saug- und Druckventile enthält, zum Einsatz gelangen. Druckverluste innerhalb der Ventilanordnung können gering gehalten werden, wodurch günstige Werte für die Haitedruckhöhe erzielt werden. Der Ventilkörper wird im wesentlichen mit dem statischen Druck belastet, während die Ventilpittrone im wesentlichen mit dem schwellenden Druck bclastet wird. Dies ist bei hohen Förderdrücken über 200 bar von Bedeutung, zumal die Anforderungen hinsichtlich Belastbarkeit des großvolumigen Venlilkörpers verringert werden. Die Ventilanordnung weist nur

wenige Umlenkungen oder Umströmungen von Ventileinbauten und Ventilführungen auf, wodurch Druckverbote insgesamt reduziert werden.

Eine besondere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilsitz des Saugventils gegenüberliegend auf der anderen Seite der Längsbohrung ein Ventilhubfänger angeordnet ist. Hierdurch wird ein besonders kompakter Aufbau erreicht, zumal für den Ventilhubfänger kein zusätzlicher Raum erforderlich ist. Bei geöffnetem Ventil wird die Strömung weder durch den Ventilhubfänger noch durch Ventilfedern oder sonstige Ventileinbauten in beachtenswerter Weise behindert, wodurch Druckverluste noch weiter verringert werden können. Weist die Querbohrung für den Ventilhubfänger einen größeren Durchmesser auf als der Ventilsitz bzw. die Querbohrung des Saugventils, so ergeben sich Vorteile bei der Fertigung. Der Ventilsitz kann nämlich von außen durch die Querbohrung für den Ventilhubfänger eingeschoben werden.

In einer besonderen Ausführungsform ist eier Ventilhubfänger als ein massives Bauteil ausgebildet und er liegt an der Innenwand der Ausnehmung des Ventilkörpers an. Rippen, Bohrungen oder dgl. im Ventilhubfänger zum Durchlassen des Strömungsmittels sind also nicht erforderlich und ein derart ausgebildetes Ventil erweist sich als besonders unempfindlich gegen kritische Betriebszustände wie Kavitation oder Ventileigenschwingungen.

Eine besondere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das Saugventil und das Druckventil in zwei vertikalen Ebenen beabstandet angeordnet sind wobei die eine Anschlußöffnung unterhalb des Saugventils und die andere Anschlußöffnung oberhalb des Druckventils angeordnet sind. In einfacher Weise wird eine Selbsientlüftung bei gasvermischten Förderflüssigkeiten gewährleistet. Eine hohe Funktionssicherheit der Pumpe und ferner auch ein gutes Schluckvermögen wird erreicht.

In einer besonderen Ausbildung erfolgt nicht nur die Schließbewegung des Ventilkegels des Druckventils, sondern auch die Schließbewegung des Ventilkegels des Saugventils in vertikaler Richtung nach unten. Die Ventilbewegungen erfolgen in vertikaler Richtung, so daß in den Ventilführungen symmetrische Verhältnisse vorliegen und erhöhte Reibwerte weitgehend vermieden werden. Die Ventilfederkraft kann somit im Hinblick auf eine geringe Gesamthaltedruckhöhe (NPSH) klein gehalten werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand de in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In einem axialen Längsschnitt ist die Ventilanordnung eine Horizontal-Reihenkolbenpumpe mit einem Ventilkörper 2, einem Kolben 4 sowie einem Gehäuse 6, von welchem nur ein kleiner Teil zu sehen ist, dargestellt. Der Kolben 4 ist in Richtung des Doppelpfeiles 8 in horizontaler Richtung hin- und herbewegbar. Die Achse 10 des Kolbens 4 und eine Längsachse 12 einer Ventilpatrone 14 sind in einer horizontalen Ebene angeordnet. Die Ventilpatrone 14 ist in eine Ausnehmung 16 des Ventilkörpers 2 eingeschoben. Die Ausnehmung 16 ist als eine Bohrung ausgebildet und die Achse 12 der Längsbohrung 18 fluchtet mit der Achse 10 des Kolbens 4. Die Ventilpatrone 14 enthält eine Längsbohrung 18, in welche zwei Querbohrungen 20, 22, und zwar senkrecht zur Achse 12, münden. Die Querbohrungen 20, 22 sind vertikal ausgerichtet und fluchten mit Anschlußöffnungen 24, 26 des Ventilkörpers 2. An diese Anschlußöffnungen 24, 26 können in gewohnter Weise Saug- und Druckleitungen angeschlossen werden.

In den Querbohrungen 20,22 befindet sich jeweils ein Saug-bzw. Druckventil 28 bzw. 30, so daß die zu fördernde Flüssigkeit in Richtung der Pfeile 32 die Ventilanordnung durchströmen kann. Es sei besonders hervorgehoben, daß hierbei die Flüssigkeit auf einem vergleichsweise kurzen Wege und ohne viele Umlenkungen hindurchströmen kann, wobei ein recht geringer ίο Strömungswiderstand vorhanden ist. Das Saugventil 28 ist mit seinem Ventilsitz 34 in die Querbohrung 20 eingesetzt, wobei ein ringförmiger Ansatz 36 des Ventilsitzes 34 auf einem Absatz der Querbohrung 20 aufliegt. Mittels eines Dichtringes 40 wird hierbei die Abdichtung bewirkt. Die Querbohrung 20 durchdringt die Ventilpatrone 14 vollständig, wobei auf der anderen Seite bezüglich der Längsachse 12 in dem anderen vergrößerten Teil der Querbohrung 20 der Ventilhubfänger 42 des Saugventils 28 angeordnet ist. Zwischen Ventilhubfänger 42 und Ventilkegel 44 ist eine hier nicht weiter dargestellte Druckfeder angeordnet, durch welche der Ventilkegel 44 auf den Ventilsitz 34 mit der erforderlichen Druckkraft gepreßt wird. Es sei besonders hervorgehoben, daß bei geöffnetem Saugventil 28 die Flüssigkeit praktisch ungehindert durch den Venti^palt strömen kann, wobei Druckverluste an Federn, Saugrippen oder sonstigen Ventileinbauten praktisch nicht auftreten. Hierdurch wird in maßgebender Weise ein NPSH-Gewinn erzielt. Ferner kann der Ventilhubfänger 42 massiv ausgebildet sein, so daß das Saugventil weitgehend unempfindlich gegen kritische Betriebszustände, insbesondere Kavition und Ventileigenschwingungen, ist. Der Ventilhubfänger 42 ist direkt auf der Innenwand 46 der Ausnehmung 16 des Ventilkörpers 2 abgestützt, wodurch besondere Mittel in der Ventilpatrone entbehrlich sind. Die Querbohrung 20 weist in dem Teil mit dem Ventilhubfänger 42 einen etwas größeren Durchmesser derart auf, daß der Ventilsitz 34 hindurchgeschoben werden kann und somit in einfacher Weise die Montage des Saugventils erfolgen kann. Beim Schließen des Saugventils 28 erfolgt die Schließbewegung des Ventilkegels 44 in vertikaler Richtung nach unten und das Eigengewicht unterstützt somit die Schließbewegung. Durch diese Maßnahme wird ein kleiner NPSH-Wert realisiert. Da die Achse des Saugventils in vertikaler Richtung angeordnet ist, braucht die Ventilfederung die Reibungsverhältnisse der Ventilführung nicht zu berücksichtigen.

In der Querbohrung 22 ist das Druckventil 30 angeordnet, wobei der Ventilsitz 48 auf einem Absatz 50 der Querbohrung 22 aufliegt. Ferner sind Halteelemente 52, z. B. Schrauben, vorgesehen, um den Ventilsitz und somit das gesamte Druckventil 30 in der Querbohrung 22 zu arretieren. Mittels eines Dichtringes 54 wird die Abdichtung bewirkt. Auch das Druckventil 30 ist in vertikaler Richtung angeordnet, so daß die Bewegungen des Ventilkegels in vertikaler Richtung erfolgen. Auch bei dem Druckventil sind daher bei der Dimensionierung der Ventilfederung die Reibungsverhältnisse der Ventilführung nicht zu berücksichtigen. Wie ersichtlich, liegen das Saugventil 28 und das Druckventil 30 in zwei voneinander beabstandeten Ebenen, welche senkrecht zur Längsachse 12 und somit in vertikaler Richtung sich befinden. Von maßgebender Bedeutung ist, daß das Saugventil 28 und das Druckventil 30 unabhängig voneinander in der Ventilpatrone 14 angeordnet sind und somit auch unabhängig voneinander dimensioniert werden können.

Es sei ausdrücklich hervorgehoben, daß das Druck ventil 30 am höchsten Punkt des Pumpen- bzw. des Verdrängerraumes angeordnet ist und somit in einfacher Weise die Selbstentlüftung des Pumpenraumes gewährleistet ist.

Je nach den Rand- und Einbaubedingungen können die genannten Ventile einen mehr oder weniger großen Abstand in Richtung der Längsachse 12 zueinander aufweisen und es wird dennoch insgesamt eine recht kompakt aufgebaute Ventilpatrone 14 erreicht. Zwecks Abdichtung zwischen den Anschlußöffnungen 24 und 26 ist in einer Ringnut 58 zwischen den beiden Ventilen 28 und ein Dichtring 60 angeordnet. Mit weiteren Dichtringen 62,64 wird in entsprechender Weise die Abdichtung zum Kolben 4 bzw. zum Außenraum hin erreicht. Der Ventilkörper 2 weist eine seitliche Öffnung 66i auf, durch welche die Ventilpatrone 14 in den Ventilkörper 2 eingeschoben bzw. wieder herausgezogen werden kann. Dies kann ohne Beeinträchtigung durch Rohrleitungen, welche an den Anschlußöffnungen 24, 26 angeschlossen sind, erfolgen, und ein besonders einfacher Eiinbau und Ausbau der Ventilpatrone 14 ist somit gewährleistet. Die Ventilpatrone 114 ist mittels Schrauben 68 oder dergl. mit einem Deckel 70 verbunden, welcher seinerseits über Gewindebolzen 72 mit dem Vennilkörper 2 verbunden ist. Beim Einbau bzw. zum Austausch der Ventilpatrone müss;en somit nur wenige Schraubverbindungen hergestellt bzw. gelöst werden und es ist ersichtlich, daß insgesami: mit einem geringen konstruktiven Aufwand eine wartungsfreundliche und in hohem Maße funktionssichere Anordnung geschaffen ist.

Obgleich in der Zeichnung die Ventilanordnung jeweils nur ein einziges Saugventil 28 und Druckventil 30 aufweist, erfolgt hierdurch keine Einschränkung auf eine derartige Ausführungsform. Vielmehr liegen im Rahmen dieser Erfindung auch Ventilanordnungen mit mehreren Saug- und Druckventilen.

Bezugszeichenliste

2 Veniilkörper

4 Kolben

6 Gehäuse

8 Doppelpfeil

10 Achse von

12 horizontale Längsachse

14 Ventilpatrone

16 Ausnehmung

18 horizontale Längsbohrung 20,22 vertikale Querbohrung 24,26 Anschlußöffnung

28 Saugventil

29 Achse von

30 Druckventil

31 Achse von

32 Pfeil

34 Ventilsitz von

36 Ansatz von

38 Absatz von

40 Dichtring

42 Ventilhubfänger

44 Ventilkegel

46 Innenwand

48 Ventilsitz von

50 Absatz

52 Halteelement

54 Dichtring

56 Ventilkegel von

58 Ringnut

60 Dichtring

62,64 weitere Dichtringe

66 seitliche öffnung

68 Schraube

70 Deckel

72 Gewindebolzen

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ventilanordnung für eine Kolbenpumpe mit einer Ventilpatrone, weiche in einer Ausnehmung eines Ventilkörpers angeordnet ist, und mit einem Saug- und einem Druckventil, deren Achsen in zueinander parallelen Ebenen liegen und welche mit einer Längsbohrung der Ventilpatrone in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet,
daß die parallel zur Ausnehmung (16) angeordnete Längsbohrung (18) unmittelbar mit dem Kolbenraum in Verbindung steht

und daß in der Ventilpatrone (14) für das Saug- und das Druckventil (28, 30) im wesentlichen senkrecht zur Achse (12) der Längsbohrung (18) jeweils eine Querbohrung (20, 22) angeordnet ist, an welche sich Anschlußöffnungen (24, 26) im Ventilkörper (2) anschließen.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, wobei das Saug- und das Druckventil vertikal angeordnet sind und die Schließbewegung des Ventilkegels des Druckventils in vertikaler Richtung nach unten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließbewegung des Ventilkegels (44) des Saugventils (28) in vertikaler Richtung nach unten erfolgt.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilsitz (34) des Saugventils (28) gegenüberliegend auf der anderen Seite der Längsbohrung (18) ein Ventilhubfänger (42) angeordnet ist.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung für den Ventilhubfänger (42) einen größeren Durchmesser aufweist als der Ventilsitz (34). welcher mit einem Ansatz (36) auf einem Absatz (38) der Querbohrung (20) aufliegt.

5. Ventilanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilhubfänger (42) als ein massives Bauteil ausgebildet ist und an der Innenwand (46) der Ausnehmung (16) des Ventilkörpers (2) anliegt.

6. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugventil (28) und das Druckventil (30) in zwei vertikalen Ebenen beabstandet angeordnet sind, wobei die Anschlußöffnung (24) unterhalb des Saugventils (28) und die Anschlußöffnung (26) oberhalb des Druckventils (30) angeordnet sind.

7. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilpatrone (14) in ihrer Außenfläche eine Ringnut (58) mit einem Dichtring (60) oder dgl. aufweist, mittels welchem die Abdichtung zwischen den Anschlußöffnungen (24,26) der Saug- bzw. Druckseite erfolgt.

8. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (30) mit dem Ventilsitz (48) auf einem Absatz (50) der radial nach außen in die Ventilpatrone (14) eingebrachten Querbohrung (22) aufliegt und mittels Halteelementen (42) in der Querbohrung (22) befestigt ist.

9. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (22) mit dem Druckventil (30) vertikal über der Längsbohrung angeordnet ist.

10. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (10) des Kolbens (4) und die Längsachse (12) der Ventilpatrone (14) und/oder deren Längsbohrung (18) miteinander fluchten.