DE4038613A1 - Mehrzylindrige hochdruckplungerpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige, vorzugsweise dreizylindrige Hochdruckplungerpumpe mit mehreren, nebenein­ ander angeordneten, die Plunger aufnehmenden Zylindern in einem Pumpenkopf. Jedem Zylinder zugeordnet sind ein einem Saugraum vorgeschaltetes Saugventil und ein einem Druckraum vorge­ schaltetes Druckventil, wobei jeder Plunger von einem Zylinder umgeben ist.

Solche bekannten drei- oder mehrkolbige Plungerpumpen arbeiten bei Drücken im Bereich bis 1300 bar hinsichtlich des auftre­ tenden Verschleißes der Zylinder und der Möglichkeit der Abdichtung gegen Austritt von Leckwasser zufriedenstellend. Bei höheren Drücken, insbesondere über 2000 bar, treten einer­ seits nach einer bestimmten Betriebsdauer Risse im Zylinder auf, und die Dichtung ist nicht mehr zufriedenstellend.

Diese Nachteile treten insbesondere dadurch auf, daß infolge von elastischen Verformungen im Rhythmus der Plungerhübe bei Überschreiten einer bestimmten Druckschwelle sich zwischen einzelnen Bauteilen, wie Pumpenkopf und Zylinder, und an der Plungerdichtung durch die erhebliche Lastwechselwirkung der Plungerhübe Spielräume bilden, die sich jeweils wieder schließen müssen und somit bei längerem Betrieb die genannten Schäden hervorrufen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Pumpe so auszubilden, daß sie auch bei Drücken bis in den Bereich von 4000 bar lang­ fristig zufriedenstellend arbeitet, ohne daß Schäden am Zylinder oder an der Dichtung auftreten.

Die zur Lösung der gestellten Aufgabe notwendigen, wesentlichen Merkmale der Erfindung sind im Patentanspruch 1 genannt. Die Unteransprüche nennen Ausführungsarten der Erfindung. Die Erfindung geht dabei davon aus, daß mehrfache Lastwechsel, die bei drei Zylindern während einer Kurbelwellenumdrehung des Pleuelstangenantriebs dreimal auftreten, von den lastwechsel­ gefährdeten Teilen dadurch ferngehalten werden können, daß deren Umgebung mit einem Bereich etwa konstanten Druckes verbunden wird. Das ist der Druckraum der miteinander in offener Verbindung stehenden Druckräume der einzelnen Zylinder. Dadurch, daß die Pleuelstangen der einzelnen Plunger im Winkel von 1200 an der Kurbelwelle des Pumpenantriebs angelenkt sind, überlappen die Druckanstiegs- und Druckabfallkurven der Plunger einander, so daß insgesamt im genannten Druckraum nur geringe Druckschwankungen bzw. Restpulsationen herrschen.

Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der neuen Pumpe im Längsschnitt durch den Pumpenkopf im Bereich eines Zylinders. Im Pumpenkopf 1 ist, angedichtet durch nicht näher bezeichnete Dichtungen, z. B. einem O-Ring und einem Backring aneinander­ liegend, der als Druckhülse 2 ausgebildete Zylinder gelagert. Der Zwischenraum 4 zwischen der hydrostatisch gepanzerten Druckhülse 2 und dem Pumpenkopf 1 steht über eine hier nicht gezeichnete, gegebenenfalls durch den Pumpenkopf geführte Leitung mit dem Druckraum 3, der mit den Druckräumen der weiteren Zylinder über hier ebenfalls nicht gezeichnete Leitungen verbunden ist, in Verbindung, so daß in diesem Zwischenraum 4, unabhängig vom jeweiligen Druck im Zylinder­ innenraum, bei Bewegung des Plungers 7 nahezu konstanter Druck herrscht, und somit die Druckhülse 2 von außen konstant hydro­ statisch belastet ist.

Die Druckhülse 2 ist zwischen den Verspannstücken 5 und 6 (6a, 6b) fest eingespannt, wodurch eine Abdichtung gegen radialen Wasseraustritt an beiden Enden der Druckhülse 2 erreicht wird. Die Abdichtung wird noch durch die Abschrägung der Stirnwände 2a der Druckhülse 2 verbessert, da dadurch eine metallisch verformbare Dichtung, die der Tendenz einer Spalt­ bildung immer wieder entgegenwirkt, geschaffen ist.

Das als Zentralventil ausgebildete Verspannstück 5 stellt über Leitungen 5a die Verbindung zum Saugraum 9 her und hält andererseits das in einer Ausnehmung 2b der Druckhülse 2 untergebrachte Saugventil 8 in seiner Lage. Das Saugventil 8 besteht aus nicht näher bezeichnetem Ventilteller, Druckfeder und Ventilanschlagstück, das sich an einer abgeschrägten Wand der Druckhülse abstützt. Das Verspannstück 5 weist weiterhin eine zentrische, zum Druckventil 16 führende Bohrung auf. Das Druckventil 16 besteht aus dem eigentlichen Ventil, einem Federteller, der Druckfeder und einem Anschlagteil 19, das in eine Führungshülse 15 eingeschoben ist. Die Führungshülse 15 liegt einendig als weiteres Verspannstück an dem Verspannstück 5 an. Am anderen Ende wird sie durch in den Pumpenkopf 1 einschraubbare Zylinderschrauben 17 mittels eines Jochstücks 18 an die Führungshülse 15 angedrückt. Der über eine Bohrung 1a im Pumpenkopf mit dem Verspannstück 5 verbundene Saugraum 9 ist ebenfalls mittels Zylinderschrauben 17 am Pumpenkopf 1 gehalten.

Die Plungerdichtung 10 besteht aus einem in eine Ausnehmung 2c der Druckhülse 2 eingeschobenen, sich an deren Schrägwand abstützenden Anschlagstück, einer Druckfeder, einem Führungs­ ring, drei Dichtungslamellen und einem weiteren Dichtring mit Keilring. Diese Dichtung wird durch das um den Plunger 7 schwimmend angeordnete, im Querschnitt rechteckige Ringstück 11 am Austritt aus dem Zwischenraum zwischen Plunger 7 und dem aus den miteinander verschrumpften Teilringen 6a, 6b bestehende Verspannstück 6 gehindert.

An dem Verspannstück 6b liegt außen ein weiteres Verspannstück 14 an. Beide Verspannstücke 6, 14 werden durch Zylinder­ schrauben 17 an den Pumpenkopf 1 angepreßt. Das Ringstück 11 wird durch eine in das Verspannstück 14 einschraubbare Mutter fest an das Verspannstück 6a, 6b angepreßt.

Der Zwischenraum 13 zwischen dem Ringstück 11 und einer Ausnehmung im Verspannstück 14 ist über eine Leitung 14a und eine nicht dargestellte weitere Leitung mit dem unter Vordruck stehenden Saugraum 9 verbunden. Dadurch wird eine Rückleitung etwaigen Leckwassers in den Saugraum 9 erreicht und damit eine Abdichtung des Plungers 7, zumal sich auch in der Ringmutter 12 noch weitere Dichtungsteile 20 befinden. Die Ringmutter 12 weist Querbohrungen 12a zur Ableitung von Leckwasser in den Zwischenraum 13 auf. Der Plunger 7 weist an seinem äußeren Ende das Verbindungsteil 21 zur Pleuelstange auf.

Claims (10)

1. Mehrzylindrige Hochdruckplungerpumpe mit mehreren, die Plunger aufnehmenden Zylindern in einen Pumpenkopf, und jedem Zylinder zugeordnet ein einem Saugraum vorgeschal­ tetes Saugventil und ein einem Druckraum vorgeschaltetes Druckventil, wobei jeder Plunger von einem Zylinder umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder als Druckhülse (2) im Pumpenkopf (1) gelagert und axial verspannt ist und die miteinander in offener Verbindung stehenden Druckräume (3) aller Zylinder über eine Leitung mit dem Zwischenraum (4) zwischen der Innenwand des Pumpenkopfes (1) und der Außenwand der Druckhülse (2) verbunden sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verbindungsleitung im Pumpenkopfgehäuse zwischen dem Druckraum (3) und dem Zwischenraum (4).

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülsenwand (2a) an den senkrecht zur Achse des Plungers (9) ausgerichteten Anlagewänden (5a, 6a) ihrer axialen Verspannstücke (5, 6) nach außen im Winkel im Bereich von 50 abgeschrägt ist.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckhülse (2) einendig eine Ausnehmung (26) zur Aufnahme des Saugventils (8) zentrisch zur Plungerachse aufweist und durch das als Zentralventil ausgebildete, am Saugventil (8) anliegende Verspannstück (5) in seiner Lage gehalten und über Leitungen (5a, 1a) mit einem Saugraum verbunden ist.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckhülse (2) an dem dem Saugventil (8) gegenüberliegenden Ende eine Ausnehmung (2c) zur Aufnahme eines Teils der Plungerdichtung (10) aufweist, deren weitere Teile in einer im Zwischenraum zwischen dem Plunger (7) und der Innenwand des als Ringstück ausgebildeten Verspannstückes (6) liegen.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspannstück (6) aus aneinandergeschrumpften Teilringen (6a, 6b) besteht.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Plungerdichtung (10) durch ein um den Plunger (7) herum schwimmend gelagertes Ringstück (11) in ihrer Lage gehalten ist, wobei dieses Ringstück (11) durch eine Ringmutter (12) in einem am Verspannstück (6) anliegenden zylindrischen, zusätzlichen Verspannstück (14) axial verspannt ist.

8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zwischenraum (13) zwischen der Außenwand des Ringstücks (11) und einer Ausnehmung im zusätzlichen Verspannstück (14) über Leitungen (14a) mit dem Saugraum (9) der Pumpe in Verbindung steht.

9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das als Zentralventil ausgebildete Verspannstück (5) an der Saugseite der Druckhülse (2) durch eine als Verspannstück wirkende Führungshülse (15), die das Druckventil (16) zentrisch zum Plunger (7) in sich aufnimmt, mittels eines von Zylinderschrauben (17) am Pumpenkopf (1) gehaltenen Jochstücks (18) an die Druckhülse (2) andrückbar ist.

10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckhülse (2) hydrostatisch gepanzert ist.