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Hochleistungskolbenpumpe
Um bei Kolbenpumpen für die geforderten Fördermengen mit möglichst kleinen Pumpenabmessungen das Auslangen zu finden, muss durch geeignete Massnahmen getrachtet werden, einen hohen volumetrischen Füllungsgrad zu erreichen. Von den hiezu bereits wiederholt angewendeten Mitteln seien die zwangläufige Betätigung der Ansaugventile mittels Steuernocken, und insoweit die zu fördernde Flüssigkeit mit dem Triebwerk der Pumpe in Berührung gebracht werden darf, die Anordnung des Ansaugventils im Kolbenboden, wodurch die Flüssigkeit dem Pumpenzylinder ohne Richtungswechsel zugeführt wird, genannt. Eine bekannte Ausführung sieht z.
B. ein im Kolbenboden angeordnetes mit dem Triebwerk ständig kraftschlüssig verbundenes Ansaugventil vor, während der Kolben nur während des Binströmvorganges- durch dasselbe Mittel-mit dem Triebwerk in kraftschlüssiger Verbindung steht. Während des übrigen Arbeitsspieles wird der Kolben bei dieser Ausführung allerdings nicht kraftschlüssig mitgeschleppt. Diese bekannte Ausführung ist für niedrige Drehzahlen geeignet. Bei höheren Drehzahlen tritt jedoch infolge der Trägheit der bewegten Massen ein Voreilen des Kolbens gegenüber dem Ventil nach Überschreiten der Hubmittellage auf, wodurch ein vorzeitiges Schliessen des Saugventils unvermeidlich wird.
Da Kolben und Saugventil bei Einleitung des Saugvorganges durch das gleiche Mittel, z. B. eine Druckfeder, bewegt werden, besteht keine Gewähr, dass Saugventil und Kolben sich gleich rasch bewegen, da der Kolben erst nach der vollen Öffnung des Saugventiles durch die Druckfeder beschleunigt wird.
Die Beschleunigung des Kolbens wird in dieser Phase nicht durch das Triebwerk gesteuert, wodurch wieder ein Voreilen des Kolbens gegen- über dem Saugventil und damit wieder eine Verringerung des freien Ventilquerschnittes zu erwarten ist.
Diese Übelstände beseitigt die Hochleistungskolbenpumpe, welche den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet. Die Erfindung besteht darin, dass durch entsprechende Massnahmen während des Saugvorganges nach Erreichung des vollen Öffnungsquerschnittes des Saugventiles Kolben und Saugventil sich nicht mehr relativ zueinander bewegen können, d. h. dass
Kolben und Saugventil in ihrer gegenseitigen
Lage zueinander gesperrt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass einerseits das Druckmittel, z.
B. eine Feder, nur auf das Saugventil und erst durch dieses mittelbar auf den Kolben wirkt, anderseits während der Öffnung des Saugventiles, also während des Voreilens des Saugventiles gegenüber dem Kolben, in einem zwischen dem
Kolben und dem Saugventil durch stufenförmige Ausbildung der beiden Teile entstehenden Raum ein Teil der zu fördernden Flüssigkeit einströmen kann und dieser Raum dann bis zum Ende des Saugvorganges abgeschlossen wird, so dass Kolben und Saugventil in ihrer gegenseitigen Lage zueinander gesperrt sind. Erst am Ende des Saugvorganges wird die zwangschlüssige Verbindung zwischen Kolben und Saugventil wieder aufgehoben. Zu diesem Zwecke sind im Kolben Bohrungen vorgesehen, durch die am Beginn des Saughubes ein Teil der zu fördernden Flüssigkeit über einen im Zylindergehäuse angeordneten Ringkanal in den Sperraum gesaugt wird.
Nach Erreichung des vollen Öffnungquerschnittes des Saugventiles, d. h. bei Beginn der Kolbenbewegung, verlassen die Bohrungen den Ringkanal, wodurch der Sperraum zwischen Kolben und Saugventil abgeschlossen wird, so dass nun Kolben und Saugventil gegeneinander fixiert sind (d. h. der Kolben hat keine Möglichkeit, seine Lage gegenüber dem Saugventil zu ändern), bis die Bohrungen die untere Zylinderkante überschleifen und die Sperrflüssigkeit wieder austreten kann bzw. durch das Bestreben des Kolbens, sich in der gleichen Richtung weiter zu bewegen, in den Triebwerksraum ausgestossen wird.
Bei dem nun folgenden Pumptakt liegt das Saugventil mit seiner Sitzfläche am Kolben an, welcher durch den Druck der Flüssigkeit im Zylinderraum auf das Saugventil gepresst wird.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Hochleistungskolbenpumpe entsprechend der Erfindung.
Fig. 2 a-f zeigen verschiedene Stellungen des Kolbens und des Saugventiles gegenüber dem Zylinder.
Mit 1 ist das Pumpengehäuse, mit 2 der Kolben, mit 4 das Saugventil, mit 3 die Druckfeder,
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mit 6 das Triebwerk, mit 5 der Ringkanal, welcher über die Bohrung 8 mit dem Saugraum in Ver- bindung steht, bezeichnet. Mit 9 ist die Eintritts- öffnung der Flüssigkeit in den Saugraum, mit 7 das Druckventil, welches den Pumpenzylinder gegenüber der Druckleitung abschliesst, be- zeichnet.
Fig. 2 a-f zeigen, wie schon erwähnt, verschiedene Bewegungsphasen von Kolben und
Ventil gegenüber dem Pumpenzylinder, u. zw.
Fig. 2 a Ansaugventil und Kolben im oberen
Totpunkt, d. h. bei Beginn der Öffnung des
Ansaugventiles, Fig. 2 b volle Öffnung des Ansaug- ventils vor Beginn der Abwärtsbewegung des
Kolbens, Fig. 2 c nach Beginn der Abwärts- bewegung des Kolbens, wobei die Bohrungen des Kolbens nicht mehr mit dem Ringkanal im
Pumpengehäuse in Verbindung stehen, Fig. 2 d das Ansaugventil im unteren Totpunkt, die Bohrungen im Kolben wurden soeben von der unteren Zylinderkante freigegeben, der Austritt der Flüssigkeit aus dem Sperraum hat begonnen, Fig. 2 e das Ansaugventil hat die Aufwärtsbewegung begonnen, der Kolben ist infolge seiner Massenträgheit dem Ansaugventil entgegengeeilt und liegt nunmehr wieder auf dem Ventilsitz auf, Fig.
2 f Kolben und Ventil bewegen sich gemeinsam aufwärts, wobei der Kolben durch den Druck der Flüssigkeit auf den Ventilsitz gepresst wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hochleistungskolbenpumpe, bei welcher die zu fördernde Flüssigkeit aus dem Antriebsgehäuse durch den Kolben in den Zylinder eintritt und bei welcher das im Boden des Kolbens angeordnete Saugventil von einer Druckfeder ständig gegen das Triebwerk gepresst wird, dadurch gekenn- zeichnet, dass während des Saugvorganges nach voller Öffnung des Ansaugventiles der Kolben in seiner Lage gegenüber dem Saugventil fixiert ist.