DE102021102709A1 - HIGH PRESSURE PUMP - Google Patents
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Abstract
Antriebsanordnung einer Hochdruckpumpe mit einem in einer Aufnahme geführten Pumpenkolben und Hochdruckpumpe mit einer solchen Antriebsanordnung.Drive arrangement of a high-pressure pump with a pump piston guided in a receptacle and high-pressure pump with such a drive arrangement.
Description
Die Anmeldung betrifft eine Antriebsanordnung einer Hochdruckpumpe mit einem in einer Aufnahme geführten Pumpenkolben und eine Hochdruckpumpe mit einer solchen Antriebsanordnung.The application relates to a drive arrangement of a high-pressure pump with a pump piston guided in a receptacle and a high-pressure pump with such a drive arrangement.
Hochdruckpumpen können als Plungerpumpen ausgeführt sein, die beispielsweise in der Hochdruckwassertechnik bei Drücken zwischen 10 Megapascal und 400 Megapascal eingesetzt werden. Aus der
Eine Drehbewegung einer Kurbelwelle über eine Pleuelstange und einen Kreuzkopf in eine Geradbewegung umzusetzen führt zu einem Verschleiß des Kreuzkopfs. Eine Aufgabe kann darin gesehen werden, den Verschleiß zu verringern oder zu vermeiden.Converting a rotary movement of a crankshaft into a straight movement via a connecting rod and a crosshead leads to wear of the crosshead. One task can be seen as reducing or avoiding wear.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebsanordnung einer Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 und eine Hochdruckpumpe nach Anspruch 11. In den Unteransprüchen sind jeweils mögliche Ausführungsformen beschrieben.The object is achieved by a drive arrangement of a high-pressure pump according to claim 1 and a high-pressure pump according to claim 11. Possible embodiments are described in each case in the dependent claims.
Die Antriebsanordnung einer Hochdruckpumpe weist mindestens einen in einer Aufnahme geführten Pumpenkolben und eine rotierend angetriebenen Nockenwelle auf, wobei mindestens ein Nocken der Nockenwelle den Pumpenkolben in eine lineare Hubbewegung versetzt, wobei ein Hub des Pumpenkolbens mindestens 30 Millimeter beträgt.The drive arrangement of a high-pressure pump has at least one pump piston guided in a receptacle and a rotationally driven camshaft, with at least one cam of the camshaft setting the pump piston in a linear stroke motion, with a stroke of the pump piston being at least 30 millimeters.
Mit der Antriebsanordnung wird eine direkte Umsetzung der Drehbewegung der Nockenwelle in die Geradbewegung des Pumpenkolbens erreicht, statt einer indirekten Umleitung in die Geradbewegung über ein Pleuel. Gegenüber einer Antriebsanordnung mit Kurbelwelle nach dem Stand der Technik können eine Lagerschale zwischen der Kurbelwelle und dem Pleuel, das Pleuel und der Pleuelbolzen entfallen, sodass Verschleiß vermieden wird. Im Ergebnis wird eine erhebliche Reduzierung der Reibungskräfte erzielt. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad der Antriebsanordnung.With the drive arrangement, a direct conversion of the rotational movement of the camshaft into the straight movement of the pump piston is achieved instead of an indirect diversion into the straight movement via a connecting rod. Compared to a drive arrangement with a crankshaft according to the prior art, a bearing shell between the crankshaft and the connecting rod, the connecting rod and the connecting rod pin can be omitted, so that wear is avoided. As a result, a significant reduction in frictional forces is achieved. This increases the efficiency of the drive arrangement.
Ein Aspekt betrifft eine Hochdruckpumpe mit einer solchen Antriebsanordnung, wobei ein maximaler Betriebsdruck der Hochdruckpumpe mindestens 300 Megapascal beträgt, insbesondere mindestens 400 Megapascal. Es handelt sich beispielsweise um eine Höchstdruckpumpe, deren maximaler Betriebsdruck bis 600 Megapascal betragen kann. Ein maximaler Volumenstrom der Hochdruckpumpe beträgt beispielsweise mindestens 2000 Liter.One aspect relates to a high-pressure pump with such a drive arrangement, with a maximum operating pressure of the high-pressure pump being at least 300 megapascals, in particular at least 400 megapascals. It is, for example, a high-pressure pump whose maximum operating pressure can be up to 600 megapascals. A maximum volume flow of the high-pressure pump is at least 2000 liters, for example.
Die Hochdruckpumpe kann ein Gehäuse aufweisen, in dem die Aufnahme, der darin geführte Pumpenkolben und die rotierend angetriebenen Nockenwelle angeordnet sind. Der Antrieb der Nockenwelle erfolgt beispielsweise von einer Antriebswelle eines elektrischen Motors oder Verbrennungsmotors über mindestens ein Zahnrad eines Vorgeleges. An dem Gehäuse kann ein Pumpenkopf mit Kanälen zur Leitung eines Fluids befestigt sein. Zum Pumpen eines Fluids wird aus einem Saugraum bei einer Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens Fluid eingesaugt. Sobald der Pumpenkolben seinen unteren Totpunkt durchlaufen hat, bewegt sich der Pumpenkolben in die entgegengesetzte Richtung. Ein Ventil verschließt den Zugang zu dem Saugraum. Ein weiteres Ventil öffnet einen Zugang zu einem Druckraum. Durch die Bewegung des Pumpenkolbens in Richtung seines oberen Totpunkts wird das Fluid in den Druckraum gepumpt und über entsprechende Leitungen verteilt.The high-pressure pump can have a housing in which the receptacle, the pump piston guided therein and the camshaft driven in rotation are arranged. The camshaft is driven, for example, by a drive shaft of an electric motor or internal combustion engine via at least one gear wheel of a countershaft transmission. A pump head with channels for conducting a fluid can be attached to the housing. To pump a fluid, fluid is sucked in from a suction chamber during a downward movement of the pump piston. As soon as the pump piston has passed its bottom dead center, the pump piston moves in the opposite direction. A valve closes access to the suction chamber. Another valve opens access to a pressure chamber. Due to the movement of the pump piston in the direction of its top dead center, the fluid is pumped into the pressure chamber and distributed via corresponding lines.
Gemäß einer Ausführungsform der Antriebsanordnung beträgt der Hub des Pumpenkolbens mindestens 50 Millimeter, insbesondere mindestens 60 Millimeter. Beispielsweise beträgt der Hub des Pumpenkolbens zwischen 70 Millimeter und 80 Millimeter. According to one embodiment of the drive arrangement, the stroke of the pump piston is at least 50 millimeters, in particular at least 60 millimeters. For example, the stroke of the pump piston is between 70 millimeters and 80 millimeters.
Der Hub des Pumpenkolbens wird definiert als Weg zwischen dem unteren Totpunkt des Pumpenkolbens und dem oberen Totpunkt des Pumpenkolbens entlang einer Längsachse der Aufnahme des Pumpenkolbens, die auch als Zylinder bezeichnet werden kann. Bezogen auf den Nocken entspricht der Hub des Pumpenkolbens einer Differenz zwischen einer Nockenhöhe und einem Grundkreisdurchmesser des Nockens. Gemäß einer Ausführungsform ist die Nockenhöhe um mindestens 50 Prozent größer als der Grundkreisdurchmesser, insbesondere um 75 Prozent größer als der Grundkreisdurchmesser. Die Nockenhöhe kann doppelt so groß sein, wie der Grundkreisdurchmesser.The stroke of the pump piston is defined as the path between the bottom dead center of the pump piston and the top dead center of the pump piston along a longitudinal axis of the receptacle of the pump piston, which can also be referred to as a cylinder. In relation to the cam, the stroke of the pump piston corresponds to a difference between a cam height and a base circle diameter of the cam. According to one embodiment, the cam height is at least 50 percent greater than the base circle diameter, in particular 75 percent greater than the base circle diameter. The cam height can be twice as large as the base circle diameter.
Gemäß einer Ausführungsform der Antriebsanordnung kann der Nocken direkt auf den Pumpenkolben wirken, wobei der Pumpenkolben im Gleitabgriff auf dem Nocken gleitet. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der Nocken über ein Kopplungsmittel auf den Pumpenkolben wirken. Ein solches Kopplungsmittel kann in der Art einer Wälzlagerverbindung ausgeführt sein. Beispielsweise ist das Kopplungsmittel zwischen der Nockenwelle und dem Pumpenkolben als Rollenschuhanordnung ausgebildet, wobei eine Rolle an dem Pumpenkolben im Rollenabgriff dem Nocken folgt.According to one embodiment of the drive arrangement, the cam can act directly on the pump piston, the pump piston sliding in sliding engagement on the cam. According to an alternative embodiment, the cam can be connected to the pump piston via a coupling means know Such a coupling means can be designed in the manner of a roller bearing connection. For example, the coupling means between the camshaft and the pump piston is designed as a roller shoe arrangement, with a roller on the pump piston following the cam in the roller follower.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Antriebsanordnung kann der Pumpenkolben mittels einer Druckfeder in Richtung der Nockenwelle vorgespannt sein. Beispielsweise ist die als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder so angeordnet, dass sie die Aufnahme zumindest teilweise umschließt. Ist der Pumpenkolben durch das Kopplungsmittel mit dem Nocken verbunden, kann auf die Druckfeder verzichtet werden.According to a further embodiment of the drive arrangement, the pump piston can be prestressed in the direction of the camshaft by means of a compression spring. For example, the compression spring designed as a helical spring is arranged in such a way that it at least partially encloses the receptacle. If the pump piston is connected to the cam by the coupling means, the compression spring can be dispensed with.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Antriebsanordnung können entlang einer Rotationsachse der Nockenwelle mehrere Nocken in verschiedenen Nockenbahnen zum Antrieb einer entsprechenden Anzahl von Pumpenkolben in einer Mehrzylinderanordnung angeordnet sein.According to a further embodiment of the drive arrangement, a plurality of cams can be arranged in different cam tracks along an axis of rotation of the camshaft in order to drive a corresponding number of pump pistons in a multi-cylinder arrangement.
Weitere Ausführungsbeispiele und Vorteile werden nachstehend anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- Fiq. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Ausführungsform einer Hochdruckpumpe mit einer Antriebsanordnung;
-
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Antriebsanordnung einer Hochdruckpumpe in perspektivischer Ansicht; -
3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Antriebsanordnung einer Hochdruckpumpe in perspektivischer Ansicht.
- figure 1 shows a schematic longitudinal section of an embodiment of a high-pressure pump with a drive arrangement;
-
2 a schematic representation of an embodiment of a drive arrangement of a high-pressure pump in a perspective view; -
3 a schematic representation of a further embodiment of a drive arrangement of a high-pressure pump in a perspective view.
In der
In der
In der
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- GehäuseHousing
- 22
- Nockenwellecamshaft
- 33
- Nocken, Steuerscheibecam, control disk
- 44
- Pumpenkolben, Plungerpump piston, plunger
- 55
- Kopplungsanordnungcoupling arrangement
- 66
- Aufnahme, Zylinderrecording, cylinder
- 77
- Pumpenkopfpump head
- 88th
- Druckfedercompression spring
- LL
- Längsachselongitudinal axis
- RR
- Rotationsachseaxis of rotation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 10125669 A1 [0002]DE 10125669 A1 [0002]
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- 2021-02-05 DE DE102021102709.8A patent/DE102021102709A1/en active Pending
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