DE69512979T2

DE69512979T2 - Flüssigkeitspumpe

Info

Publication number: DE69512979T2
Application number: DE69512979T
Authority: DE
Inventors: James J. Handzel
Original assignee: Graco Inc
Current assignee: Graco Minnesota Inc
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 2000-02-03
Anticipated expiration: 2015-08-31
Also published as: NO953344D0; CN1070581C; JPH0874745A; EP0699838A1; KR960008046A; DE69512979D1; KR100338201B1; CN1131235A; US5456583A; EP0699838B1; TW318531U

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Flüssigkeitspumpen. Insbesondere betrifft sie eine verbesserte Flüssigkeitspumpenkonstruktion, um vorbeugende Wartung und Reparaturen der Pumpe zu erleichtern, insbesondere am Betriebsort.
Flüssigkeitspumpen des diese Erfindung betreffenden Typs werden typischerweise in der Industrie genutzt, wo die Pumpe an einem Ort angebracht sein kann, wo der Zugang beschränkt ist, oder wo es wichtig ist, vorbeugende Wartungsarbeiten oder Reparaturen durchzuführen, ohne die Pumpe vom Betriebsort körperlich zu entfernen. Es besteht der Wunsch, vorbeugende Wartungs- oder Reparaturarbeiten in der kürzestmöglichen Zeit durchzuführen zu können, um eine minimale Unterbrechung des industriellen Vorgangs vorzusehen, dem die Pumpe zugeordnet ist.
Flüssigkeitspumpen des hierin offenbarten allgemeinen Typs sind Kolbenpumpen, die einen in einem Zylinder hin- und hergehenden Kolben aufweisen, wobei der Kolben über eine Kolben- oder Hubstange mit einer externen Antriebsquelle verbunden ist. Der Zylinder besitzt typischerweise ein unteres Einlaßventil und einen oberen Auslaßdurchgang, und der Kolben besitzt ein Kolbenventil, um selektiv das Innere des Zylinders in zwei Räume zu unterteilen. Der untere Abschnitt des Zylinders ist in einen Flüssigkeitsbehälter eingetaucht, wobei sich das Einlaßventil unterhalb des Flüssigkeitspegels in dem Behälter befindet. Während des Saughubs wird der Kolben in dem Zylinder angehoben, wobei sich das Kolbenventil schließt und das Einlaßventil öffnet, um hierdurch Flüssigkeit in den Zylinder unter den Kolben zu saugen und Flüssigkeit durch den Auslaßdurchgang über dem Zylinder auszuwerfen. Während des Druckhubs wird der Kolben in dem Zylinder nach unten gedrückt, wobei sich das Einlaßventil schließt und das Kolbenventil öffnet, um hierdurch Flüssigkeit im unteren Abschnitt des Zylinders unter dem Kolben unter Druck zu setzen, damit sie durch das Kolbenventil in den oberen Abschnitt des Zylinders über den Kolben und durch den Auslaßdurchgang nach außen fließt.
Die Dokumente US-A-3279376, US-A-521 161 l, US-A-3405606, DE-A- 22 14 446, US-A-4089626, FR-A-740396 und FR-A-1572908 offenbaren verschiedene Pumpen des oben diskutierten allgemeinen Typs.
Die einer Abnutzung unterliegenden Bauteile der Pumpe sind leicht erkennbar, und es sind diese Teile, die von Zeit zu Zeit eine vorbeugende Wartung und Reparatur erfordern. Beispielsweise unterliegen die Dichtungen und Stopfbüchsen des Kolbens, der Zylinder, das Kolbenventil und das Einlaßventil alle einer relativ starken Abnutzung. Der Bedarf nach periodischer, vorbeugender Wartung dieser Teile ist vorhersehbar, und der Bedarf nach einer gelegentlichen Reparatur ist abzuwarten. Daher besteht der Wunsch, die Pumpe derart auszugestalten, daß diese Teile schnell zugänglich gemacht werden können, ohne daß wesentliche Teile der Pumpe zum Erhalt dieses Zugangs demontiert werden müssen.
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pumpenkonstruktion anzugeben, die einen schnellen und effizienten Zugang zu diesen Bauteilen gestattet, insbesondere ohne die gesamte Pumpe entfernen und demontieren zu müssen, um vorbeugende Wartungs- und Reparaturarbeiten durchzuführen, und ohne die gesamte Pumpe aus ihrer Halterung oder Anwendung entfernen zu müssen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pumpe anzugeben, bei der die abnutzungsintensiven Teile vom Unterende der Pumpe entfernt werden können, ohne die Pumpe von ihrer Antriebsquelle zu trennen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe anzugeben, die einen einstückigen Zylinder, eine untere Einlaßventilkammer, einen Kolben- und Kolbenventilanordnung, sowie Kolbendichtungen und Stopfbüchsen aufweist, die zur Wartung und Reparatur leicht zugänglich sind. Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Kolben-Flüssigkeitspumpenvorrichtung angegeben, umfassend:
a) ein Pumpengehäuse (32);
b) eine hin- und herbewegliche Kolbenstange (40), die sich entlang einer Achse durch das Pumpengehäuse erstreckt;
c) einen Zylinder (34), der an dem Pumpengehäuse angebracht und konzentrisch um die Kolbenstange herum angeordnet ist;
d) ein Einlaßgehäuse (36), das am Unterende des Zylinders (34) angebracht ist und eine Durchgangspassage aufweist;
e) einen Kolben (46), der an der Kolbenstange angebracht ist und entlang der Achse eine Durchgangspassage aufweist;
f) eine Kolbendichtungs- und Stopfbüchsenanordnung (50), die den Kolben umgibt;
g) ein Einlaßkugelventil (38, 54, 52), das an dem Einlaßgehäuse angebracht ist, um eine Fluidverbindung zu der Kolbenpassage zu ermöglichen; und
h) ein Auslaßkugelventil (48, 47), das zwischen dem Kolben und der Kolbenstange angeordnet ist, um eine Fluidverbindung zwischen der Kolbenpassage und einem Auslaßdurchgang (44) zu ermöglichen, wobei der Zylinder und das Pumpengehäuse, das Einlaßgehäuse und der Zylinder sowie der Kolben und die Kolbenstange alle durch eine Gewindeanbringung angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß
das Einlaßkugelventil und das Einlaßgehäuse durch eine Gewindeanbringung angebracht sind und das Auslaßkugelventil zwischen dem Kolben und der Kolbenstange durch eine Gewindeanbringung angeordnet ist, und daß
der Auslaßdurchgang in dem Pumpengehäuse angeordnet ist, um einen Zugang zu den Teilen b) bis h) zu erleichtern, ohne das Pumpengehäuse zu bewegen.
In einer bevorzugten Ausführung umfaßt die vorliegende Erfindung eine Kolbenpumpe, die einen einstückigen, entfernbaren Zylinder mit einer separat entfernbaren Einlaßventilkammer besitzt, wobei der Kolben und das Kolbenventil von der Kolbenhubstange abschraubbar sind, und wobei die Kolbendichtungen und Stopfbüchsen von dem Kolben abschraubbar sind, wobei alle vorstehenden Komponenten von der Pumpe entfernt werden können, ohne die Montageposition der Pumpe zu stören oder die Pumpe vom Betriebsort entfernen zu müssen. Das Kolbenrückschlagventil und das Einlaßrückschlagventil können bei Entfernung der Einlaßventilkammer und des Kolbens beide gewartet werden. Alle diese Komponenten sind vom Unterende der Pumpe her entfernbar und zugänglich, ohne die Kolbenhubstange zu entfernen oder diese von der Antriebsquelle zu trennen.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung und der Ansprüche unter Bezug auf die Zeichnungen ersichtlich, von denen:
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Flüssigkeitspumpe;
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Pumpe; und
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Pumpe mit Darstellung der hierin beschriebenen vorteilhaften Merkmale.
Zuerst zu Fig. 1. Dort ist im Querschnitt eine herkömmliche Pumpe gezeigt, mit Darstellung von Merkmalen, welche die Montage und die Demontage abnutzungsintensiver Teile in der Pumpe betreffen. Die Pumpe 10 besitzt ein Zylindergehäuse 12, das an einem Halteträger 14 angebracht ist. Der Halteträger 14 kann an einem Antriebsmotor angebracht sein, der an einer Wand- oder Bodenmontagebasis angebracht ist. Ein Auslaßdurchgang 16 ist am Zylindergehäuse 12 angebracht und bildet einen Zugang zum Inneren des Zylinders. Eine Einlaßkammer 18 ist an das Unterende des Zylindergehäuses 12 angeschraubt, um eine Einlaßventilanordnung 20 und ist festgeschraubt, um eine Zylinderbuchse 17 innerhalb des Zylindergehäuses 12 zu verklemmen. Die Zylinderbuchse 17 sitzt notwendigerweise sehr dicht auf der Innenoberfläch des Zylindergehäuses 12. Eine Einlaßsperrkugel 19 ist in einer Kammer zwischen einem Sitz 13 und einem Kugelanschlag 15 beweglich. Ein Kolben 22 ist an einer Kolbenstange 24 festgeschraubt, und eine Kolbensperrkugel 23 ist innerhalb einer Passage im Ende der Kolbenstange 24 aufgenommen. Ein Bolzen 25 ist in die Kolbenstange 24 am Boden der Passage eingeschraubt, um einen einstellbaren Anschlag für die Bewegungsbegrenzung der Sperrkugel 23 vorzusehen. Die Kolbendichtungs- und Stopfbüchsenanordnung 26 ist zwischen einer Außenschulter 11 des Kolbens 22 und einem Abstandshalter 27 eingeklemmt, der sich gegen das Unterende der Kolbenstange 24 abstützt.
Eine Entfernung des Kolbens 22, der Kolbensperrkugel 23, der Dichtungs- und Stopfbüchsenanordnung 26 und der Zylinderbuchse 17 erfordert die Entfernung und die Demontage der Pumpe 10. Beispielsweise können der Kolben 22, die Dichtungs- und Stopfbüchsenanordnung 26 und die Kolbensperrkugel 23 nur entfernt werden, indem man die Kolbenstange 24 durch den Boden des Zylindergehäuses 12 entfernt. Die Zylinderbuchse 17 kann nur entfernt und ersetzt werden, indem man die gesamte Pumpe 10 demontiert, so daß ein Ausdrückstempel durch die Oberöffnung des Zylindergehäuses 12 eingesetzt werden kann und die Buchse 17 durch die Bodenöffnung des Zylindergehäuses 12 herausgedrückt werden kann. Diese Arbeiten sind größere Wartungsarbeiten, welche während der Wartungsabschaltzeit die Pumpe vollständig stillegen.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer Pumpe 30, die gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Ein Pumpengehäuse 32 kann an einem Antriebsmotor oder an einer anderen geeigneten Montagebasis befestigt sein. Ein Zylinder 34 ist an einem Pumpengehäuse 32 angeschraubt, und ein Einlaßgehäuse 36 ist an den Zylinder 34 angeschraubt. Eine Einlaßkugelsitzanordnung 38 ist an das Einlaßgehäuse 36 angeschraubt. Eine Kolbenstange 40 erstreckt sich vom Pumpengehäuse 32 nach oben und ist mit einer geeigneten hin- und hergehenden Antriebsquelle verbindbar.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht der Pumpe 30. Eine innere Zylinderkammer 42 ist in dem Raum zwischen der Kolbenstange 40 und dem Pumpengehäuse 32 und dem Zylinder 34 gebildet, und die Kammer 42 kommuniziert mit einer Auslaßpassage zu einem Auslaßdurchgang 44. Der Zylinder 34 ist bevorzugt aus einem Material wie etwa rostfreiem Stahl hergestellt, wobei die Innenfläche zur Führung eines Kolbens 46 maschinell geglättet ist. Bevorzugt umgibt ein O-Ring 35 das Oberende des Zylinders 34 zum Dichteingriff gegenüber dem Pumpengehäuse 32. Das Unterende des Zylinders 34 ist in ein Einlaßgehäuse 36 eingeschraubt, und bevorzugt umgibt ein O-Ring 37 das Oberende des Zylinders 34 zum Dichteingriff gegenüber dem Einlaßgehäuse 36.
Ein Kolben 46 ist an einem Kugelventilgehäuse 48 angeschraubt, und ein Kugelventilgehäuse 48 ist an das Ende der Kolbenstange 40 angeschraubt. Eine Kolbendichtungs- und Stopfbüchsenanordnung 50 ist zwischen einer Außenschulter des Kolbens 46 und dem Kugelventilgehäuse 48 eingeklemmt. Eine Kolbensperrkugel 47 ist zwischen dem Kolben 46 und dem Ende der Kolbenstange 40 aufgenommen, um eine Pas sage 49, die das Unterende des Kolbens 46 mit dem Inneren des Kugelventilgehäuses 48 verbindet, selektiv zu öffnen und zu schließen. Vier Stege 45 erstrecken sich vom Kolben 46 nach oben, um die Sperrkugel 47 aufzunehmen, wobei Abstände zwischen jeweiligen Stegen 45 einen Flüssigkeitsfluß dazwischen ermöglichen. Zumindest eine Querpassage 51 verbindet das Innere des Kugelventilgehäuses 48 mit der Kammer 42. Daher ist ein Flüssigkeitsfluß durch die Kolbenpassage 49 und die Querpassagen 51 möglich, wenn die Sperrkugel 47 von ihrem Sitz am Kolben 46 angehoben wird.
Die Dichtungs- und Stopfbüchsenanordnung 50 ist bevorzugt aus einer gestapelten Anordnung ringförmiger Komponenten gebildet. Ein vorstehendes Stopfbüchsenelement 57, bevorzugt aus rostfreiem Stahl hergestellt, stützt sich gegen den Unterrand des Kugelventilgehäuses 48 ab. Ein vertieftes Stopfbüchsenelement 59, bevorzugt aus rostfreiem Stahl hergestellt, stützt sich gegen eine untere Schulter des Kolbens 46 ab. Eine gestapelte Anordnung abwechselnder Schichten von Kunststoffdichtungen 58 und Lederpackungen 60 ist zwischen den vorstehenden und vertieften Stopfbüchsenelementen 57 und 59 eingeklemmt. Jede der Kunststoffdichtungen 58 und der Lederpackungen 60 hat einen V-förmigen Querschnitt, und die Unterseite des vorstehenden Stopfbüchsenelements 57 und die Oberseite des vertieften Stopfbüchsenelements 59 sind jeweils zum Eingriff mit dem V-förmigen Querschnitt komplementär geformt.
Eine Einlaßsperrkugel 52 ist in einer Kammer 53 bewegbar, die zwischen einem Sitz 54 und einem Kugelanschlag 56 gebildet ist. Der Kugelanschlag 56 ist bevorzugt durch Guß und maschinelle Bearbeitung mehrer radialer Rippen im Einlaßgehäuse 36 ausgebildet, wobei sich jede Rippe ausreichend weit nach innen erstreckt, um innerhalb der Kammer 53 eine Sperrkugel 52 aufzunehmen, während er einen freien Flüssigkeitsfluß von dem unteren Einlaß 39 an der Sperrkugel 52 vorbei ermöglicht, indem er durch die Räume zwischen den verschiedenen radialen Rippen hindurchfließt, welche den Kugelanschlag 56 bilden. Bevorzugt ist das Einlaßgehäuse 36, wie auch die Einlaßkugelsitzanordnung 38 aus rostfreiem Stahl hergestellt.
Die Einlaßkugelsitzanordnung 38 ist an das Einlaßgehäuse 36 angeschraubt, und ein 0-Ring 41 ist dicht zwischen dem Oberrand der Kugelsitzanordnung 38 und dem Einlaßgehäuse 36 aufgenommen. Der Sitz 54 ist bevorzugt aus Wolframcarbid hergestellt, das überragende Abnutzungseigenschaften hat. Der Einlaß 39 kann ein Gewinde aufweisen, um eine Siebanordnung oder eine andere Einlaßanordnung aufzunehmen, in Abhängigkeit von der jeweiligen Anordnung oder Betriebsortkonfiguration der Pumpe 30.
Während des Saughubs des Kolbens 46 wird die Sperrkugel 52 von ihrem Sitz 54 angehoben, und es wird Flüssigkeit in die Kammern 52 und 42 im Bereich innerhalb und unter dem Kolben 46 angesaugt. Die Sperrkugel 47 liegt an ihrem Sitz am Kolben 46 an. Flüssigkeit im oberen Abschnitt der Zylinderkammer 42 (über dem Kolben 46) wird durch den Auslaßdurchgang 44 hinausgedrückt. Während des Hubs des Kolbens 46 liegt die Sperrkugel 52 am Sitz 54 an, und die Sperrkugel 47 wird von ihrem Sitz angehoben. Es wird Flüssigkeit von dem unteren Abschnitt der Zylinderkammer 42 durch die Passage 49 im Kolben 46 in den oberen Abschnitt der Zylinderkammer 42 durch die Querpassagen 51 überführt.
Die Sperrkugel 52 und der Sitz 54 können zur Wartung entfernt werden, indem man die Einlaßkugelsitzanordnung 38 abschraubt. Der Kolben 46 kann zur Wartung entfernt werden, indem man den Zylinder 34 abschraubt und dann den Kolben 46 von dem Kugelventilgehäuse 48 abschraubt; die Dichtungs- und Stopfbüchsenanordnung 50 kann jederzeit zur Wartung entfernt werden. Die Sperrkugel 47 kann ebenfalls zur Wartung entfernt werden, indem man den Kolben 46 vom Unterende des Kugelventilgehäuses 48 abschraubt. Der Zylinder 34 kann zur Wartung entfernt werden, indem man ihn vom Einlaßgehäuse 36 abschraubt. Anzumerken ist, daß alle vorstehenden Bauteile zur Wartung entfernt werden können, ohne das Pumpengehäuse 32 von seiner Motor- und Montagebasis zu demontieren und ohne die Kolbenstange 40 von ihrer hin- und hergehenden Antriebsquelle zu trennen. Daher kann die Wartung und Reparatur aller vorstehenden Bauteile durchgeführt werden, während die Pumpe 30 am Betriebsort verbleibt und mit ihrer Antriebsquelle und mit den Flüssigkeitsabgabeleitungen, die mit dem Auslaßdurchgang 44 verbunden sind, verbunden bleibt.
Die vorstehende Beschreibung erfolgte lediglich als Beispiel, und für den Fachmann ist ersichtlich, daß Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Kolben-Flüssigkeitspumpenvorrichtung, umfassend:

a) ein Pumpengehäuse (32);

b) eine hin- und herbewegliche Kolbenstange (40), die sich entlang einer Achse durch das Pumpengehäuse erstreckt;

c) einen Zylinder (34), der an dem Pumpengehäuse angebracht und konzentrisch um die Kolbenstange herum angeordnet ist;

d) ein Einlaßgehäuse (36), das am Unterende des Zylinders (34) angebracht ist und eine Durchgangspassage aufweist;

e) einen Kolben (46), der an der Kolbenstange angebracht ist und entlang der Achse eine Durchgangspassage aufweist;

f) eine Kolbendichtungs- und Stopfbüchsenanordnung (50), die den Kolben umgibt;

g) ein Einlaßkugelventil (38, 54, 52), das an dem Einlaßgehäuse angebracht ist, um eine Fluidverbindung zu der Kolbenpassage zu ermöglichen; und

h) ein Auslaßkugelventil (48, 47), das zwischen dem Kolben und der Kolbenstange angeordnet ist, um eine Fluidverbindung zwischen der Kolbenpassage und einem Auslaßdurchgang (44) zu ermöglichen, wobei der Zylinder und das Pumpengehäuse, das Einlaßgehäuse und der Zylinder sowie der Kolben und die Kolbenstange alle durch eine Gewindeanbringung angebracht sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Einlaßkugelventil und das Einlaßgehäuse durch eine Gewindeanbringung angebracht sind und das Auslaßkugelventil zwischen dem Kolben und der Kolbenstange durch eine Gewindeanbringung angeordnet ist, und daß

der Auslaßdurchgang in dem Pumpengehäuse angeordnet ist, um einen Zugang zu den Teilen b) bis h) zu erleichtern, ohne das Pumpengehäuse zu bewegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem Einlaßgehäuse (36) eine Einlaßsperrkugel (52) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Einlaßgehäuse ferner ein Kugelanschlagmittel (56) aufweist, um die Bewegung der Einlaßsperrkugel (52) entlang der Achse zu begrenzen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zylinder (34) eine aus rostfreiem Stahl hergestellte, einstückige Konstruktion aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in dem Auslaßkugelventil (48) eine Kolbensperrkugel (47) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Kolben (46) ferner eine Mehrzahl hochstehender Stege (45) aufweist, die zur Aufnahme der Kolbensperrkugel (47) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kolbendichtungs- und Stopfbüchsenanordnung (50) eine gestapelte Anordnung abwechselnder Lederpackungen (60) und Kunststoffdichtungen (58) aufweist, die zwischen einer oberen (57) und einer unteren (59) Stopfbüchse aufgenommen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei sowohl die Lederpackung (60) als auch die Kunststoffdichtungen (58) einen V-förmigen Querschnitt haben und wobei die oberen (57) und unteren (59) Stopfbüchsen jeweils komplementäre Querschnitte zum Eingriff mit dem V-förmigen Querschnitt aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die oberen (57) und unteren (59) Stopfbüchsen jeweils aus rostfreiem Stahlmaterial hergestellt sind.