DE2403588C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft den fluidführenden Teil einer Hochdruckpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen Hochdruckpumpen besteht das Problem, daß durch Kavitation hervorgerufene Druckspitzen auf den teuren Pumpenansaugblock einwirken, so daß dieser frühzeitig zerstört bzw. repariert werden muß.

Um diese Druckspitzen nicht auf den Pumpenansaugblock einwirken zu lassen, ist es bekannt, zwischen dem Pumpenansaugblock und dem Pumpenkopf eine Ventilplatte vorzusehen, so daß der auftretende Spitzendruck des Fluids nicht auf den Ansaugblock, sondern auf die Ventil­ platte einwirkt (US-PS 20 92 641).

Bei einer anderen Konstruktion (SW-PS 1 04 592) ist der fluidführende Teil einer Pumpe mit einer einstückig in einem Hohlraum austauschbar angeordneten Ventilpatrone versehen, die ein erstes Ventil für eine Fluidströmung von dem Einlaß zur Plungeröffnung und ein zweites Ventil für eine Fluidströmung von der Plungeröffnung zum Auslaß aufweist. Bei dieser Konstruktion besteht der Ansaugblock aus zwei getrennten, mit den entsprechenden Ventilöffnungen in Verbindung stehenden Krümmern, die im Pumpenkopf einge­ klemmt sind.

Diese bekannten Konstruktionen des fluidführenden Teils einer Hochdruckpumpe sind konstruktiv aufwendig und schwierig abzudichten.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen fluidführenden Teil einer Hochdruckpumpe derart weiterzubilden, daß er konstruktiv einfach ausgebildet und abgedichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße konstruktive Lösung ist es lediglich erforderlich, im Ansaugblock einen Hohlraum auszubilden, in den die Ventilpatrone einsetzbar ist. Die Ventilpatrone selbst ist als Modul ausgebildet und somit im Falle einer Beschädigung auf einfache Weise austauschbar. Weiter wird durch die Anordnung der Ventil­ patrone in der Aussparung, wobei sich ihre Stirnfläche gegen den Pumpenkopf abstützt, eine zuverlässige Dichtung zwischen Ansaugblock und Pumpenkopf ausgebildet.

Durch die kugelförmige Ausgestaltung der Ventilsitze und der Ventilteller wird eine maximale dichte Fläche zwischen den Ventilelementen ausgebildet.

Die Anordnung der Dichtungen an den beiden Stirnseiten der Ventilpatrone gewährleistet eine einfache und zuver­ lässige Dichtung zwischen dem Ansaugblock und dem Pumpen­ kopf.

Schließlich wird durch das Vorsehen der Leckanzeigebohrung eine einfache und zuverlässige Kontrollmöglichkeit für die Dichtung geschaffen.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht des fluidführenden Teils einer Hoch­ druckpumpe;

Fig. 2 eine Detailschnittansicht nach der Linie 2-2 der Fig. 1.

In den Figuren ist ein Pumpenansaugblock 10 dargestellt, der an einen Pumpenkopf 12 angrenzt. Am Pumpenkopf 12 ist eine Stopf­ büchse 14 vorgesehen, durch die sich ein üblicher Plunger 16 hin- und herbewegt, wenn über einen typischen Zugstangenkopf 17 eine Kraft ausgeübt wird. Der Zugstangenkopf, von dem nur ein Teil dargestellt ist, ist in bekannter Weise mit einer üb­ lichen Energiequelle verbunden, um den Plunger 16 hin- und her­ zubewegen. Wie noch genauer erläutert wird, ist erfindungsge­ mäß eine Ventilpatrone 30 in dem Pumpenansaugblock 10 derart angebracht, daß sie als eine Einheit von dem Ansaugblock ent­ fernbar ist, so daß alle Bestandteile des Ventils und die Ven­ tilsitze von den übrigen Teilen unschwer weggenommen werden können, wenn Reparaturen vorgenommen werden und/oder Teile aus­ gewechselt werden sollen. Auch die Stopfbüchse 14 ist bequem abnehmbar, so daß die Packung 15 zugänglich wird und ersetzt oder repariert werden kann.

Der Ansaugblock 10 ist ortsfest angebracht und hat einen Ein­ laß 10 a, durch den das zu pumpende Fluid einströmt. Der Ansaug­ block 10 hat auch einen Auslaß 10 b, durch den das mit dem Plunger 16 eingepumpte Fluid ausgestoßen wird, wie noch näher erklärt wird. Der Einlaß 10 a steht über eine oder mehrere Öff­ nungen 10 d mit einem Hohlraum 10 c der Ventilpatrone in Verbin­ dung. In ähnlicher Weise ist der Auslaß 10 b durch eine Öffnung 10 e mit diesem Hohlraum 10 c verbunden.

An den Ansaugblock 10 schließt sich der Pumpenkopf 12 an, wo­ bei eine Dichtung 22 aus einem geeigneten Dichtungsmaterial zwischengefügt ist, um ein Aussickern des Fluids zu verhindern. Der Ansaugblock 10 hat mehrere Schraubenlöcher 10 f, in denen jeweils eine Schraube 23 mit einem Sechs- oder Vierkantkopf 23 a aufgenommen ist, die sich mit einem üblichen Maulschlüssel drehen läßt. Jede Schraube 23 hat an ihrem inneren Ende ein Gewinde 23 b, das sich in eine von mehreren Gewindebohrungen 12 a einschrauben läßt, die in dem Pumpenkopf 12 angebracht sind und in Zahl und Lage den Schraubenlöchern 10 f des Ansaug­ blockes 10 entsprechen. Wenn man also die Schrauben 23 so weit herausdreht, daß die Gewinde 23 b aus den Gewindebohrungen freikommen, löst sich der Pumpenkopf 12 aus seiner Festlegung am Ansaugblock 10 und kann von diesem weggezogen werden.

In dem Hohlraum 10 c des Ansaugblocks 10 ist eine Ventilpatrone 30 angeordnet, die eine Ventilplatte 20 und wenigstens zwei Ventile 33 und 35 enthält. Das Ventil 33 ist in einem Ventilkanal 30 a beweglich aufgenom­ men und legt sich gegen einen ringförmigen Ventilsitz 30 b, der vorzugsweise im Querschnitt kugelförmig ist und an eine ent­ sprechende Fläche des Ventils 33 angepaßt ist, so daß die Fluid­ strömung durch den Kanal 30 a gesperrt wird, wenn das Ventil 33 auf seinem Sitz aufsitzt. Das Ventil 33 kann verschieden ausgebildet sein. In der in den Zeichnungen dargestellten Form weist es einen Ventilkörper 33 a mit mehreren Führungsrippen 33 b auf, die in den Ventilkanal 30 a hineinragen. Die Rippen 33 b sind vorzugsweise in Form eines Kreuzes angeordnet und lassen Fluid zwischen sich durchströmen, so daß, wenn der Ventilkörper 33 von seinem Sitz 30 b abgehoben ist, das Fluid an dem Ventil 33 vorbeiströmen kann. Ferner hat das Ventil 33 einen Ventilschaft 33 c, auf dem eine Feder 36 aufgenommen ist, die zwischen dem Ventilkörper 33 a und einer Fläche 12 b einge­ spannt ist, die eine Einsenkung 12 c des Pumpenkopfes 12 begrenzt. Die Feder 36 ist eine verhältnismäßig schwache Feder und so bemessen, daß sie das Ventil 33 geschlossen hält, wenn der Fluiddruck zu beiden Seiten des Ventils 33 nahezu ausgeglichen ist, und verhindert, daß das Ventil 33 öffnet, bevor nicht ein bestimmter Druck sich entwickelt hat, der das Ventil 33 abhebt.

Das Ventil 35 ist fast genauso konstruiert wie das Ventil 33, ist jedoch etwas kleiner im Durchmesser. Es weist einen Ventilkörper 35 a auf, der auf einem ringförmigen Ventilsitz 30 c in einem Ventilkanal 30 d der Ventilpatrone 30 aufsitzt. Das Ventil hat in Längsrichtung sich erstreckende Führungsrip­ pen 36 b (Fig. 1 und 2), die ebenso wie die Rippen 33 b vorzugs­ weise kreuzförmig angeordnet sind und das Ventil 35 bei seiner Hin- und Herbewegung zwischen der Öffnungs- und der Schließ­ stellung in der richtigen Lage halten. Weiter hat auch das Ventil 35 einen Ventilschaft 35 c, um den eine Feder 38 angeord­ net ist, die das Ventil 35 geschlossen hält, solange nicht ein bestimmter Druck auf das Ventil einwirkt, der es abhebt.

Zu beachten ist, daß das Ventil 33 eine Fluidströmung von dem Einlaß 10 a der Pumpenansaugseite zu der Einsenkung 12 c des Pum­ penkopfes gestattet, in der der Plunger 16 hin- und hergeht. Während dieser Strömung wird das Ventil 35 geschlossen gehalten. Wenn die Umkehrung erfolgt und der Plunger 16 sich zum Ansaug­ block 10 hinbewegt, kann Fluid von der Plungeröffnung 12 d und der Einsenkung 12 zum Auslaß 10 b des Ansaugblockes fließen, indem das Ventil 35 öffnet und das Ventil 33 geschlossen bleibt, um zu verhindern, daß Fluid durch den Einlaß 10 a ausfließt. Die Ventile 33 und 35 sind also Einwegventile, die die Strö­ mung in entgegengesetzter Richtung steuern.

Zwischen der Ventilpatrone 30 und dem Pumpenkopf 12 sorgt eine Dichtung 41 für eine fluidfeste Abdichtung. Die Dichtung kann Messing, ein Gummiring oder ein sonstiges geeignetes Dichtungs­ mittel sein. Dichtungen 42 und 43, die ebenfalls Messing, Gum­ miringe oder sonstige Dichtungsmittel sein können, schaffen eine Abdichtung zwischen der Ventilpatrone 30 und der Wand des Hohlraums 10 c für die Ventilpatrone im Ansaugblock 10. Die Dichtungen 41-43 können also bequem ausgetauscht werden, wenn die Ventilpatrone 30 freigelegt und zum Austausch und/oder zur Reparatur herausgenommen wird. Die Dichtungen 41-43 können alle aus Messing oder irgendeinem anderen geeigneten Dichtungs­ material sein.

Die Packung 15 in der Stopfbüchse 14 ist vorzugsweise in be­ kannter Art winkelförmig und hat zwischen den Abschnitten der winkelförmigen Packung einen Hohlring 15 a, wie dies ebenfalls bekannt ist. Der Hohlring 15 a kann aus Messing oder einem an­ deren geeigneten Material sein. Weiter werden zweckmäßig an beiden Enden der winkelförmigen Packung 15 Adapterringe 15 b und 15 c verwendet, die ebenfalls aus Messing oder einem ande­ ren brauchbaren Material sind. Auf diese Weise ist die Packung 15 in dichtender Anlage an der polierten Außenfläche des Plun­ gers 16 gehalten und diese Anlage wird noch durch eine Feder oder ein anderes elastisches Element 45 unterstützt, das zwi­ schen dem Adapterring 15 c und einer Schulter 12 e in dem Pum­ penkopf 12 eingelegt ist.

In den Bereich des Hohlringes wird durch ein Schmierloch 14 a und einen üblichen Schmiernippel 14 b Fett eingeführt. Die Stopfbüchse 14 hat auf ihrer Außenfläche ein Gewinde 14 c, das mit einem Innengewinde 12 f in einer Einsenkung 12 g des Pumpen­ kopfes 12 im Eingriff ist. Indem man diese Gewinde heraus­ schraubt, läßt sich die gesamte Stopfbüchse 14 bequem von dem Pumpenkopf 12 abnehmen. Um die Stopfbüchse 14 in dem Pumpenkopf 12 während des Betriebs festzulegen, ist vorzugsweise eine Feststellschraube 50 vorgesehen, die durch eine Öffnung 12 im Pumpenkopf 12 ragt, in ein Gewinde 12 k eingeschraubt ist und bis in eine flache Vertiefung 14 d in der Stopfbüchse reicht. Auf diese Weise ist dafür gesorgt, daß sich die Stopf­ büchse 14 nicht dreht oder mitgedreht wird, solange nicht die Feststellschraube 50 weit genug herausgeschraubt wird, um aus der Vertiefung 14 d zurückgezogen zu sein.

Um einem Maschinenwärter anzuzeigen, wenn die Dichtungen rund um die Ventilpatrone 30 lecken, ist es zweckmäßig, in dem An­ saugblock 10 eine Leckanzeigebohrung 60 vorzusehen, das bis zu einer Stelle zwischen den Dichtungen 41 und 42 reicht, so daß im Fall eines Leckens von Fluid zwischen den Dichtungen dieses äußerlich an der Austrittsöffnung 60 a des Schauloches sichtbar wird. Diese Stelle liefert dem Maschinenwärter eine Anzeige, daß die Dichtungen ersetzt werden müssen, bevor das Leck be­ denklich wird.

Im Gebrauch des erfindungsgemäßen fluidführenden Teiles der Hochdruckpumpe wird ein Plunger 16 mit einem üblichen Zugstan­ genkopf 17 verbunden, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, und der Zugstangenkopf 17 wird an eine herkömmliche Kraftmaschine angeschlossen, um den Plunger in bekannter Weise in dem Pumpen­ kopf 12 hin- und herzubewegen. Die Ansaugöffnung, d. i. der Einlaß 10 a wird in bekannter Weise an eine abzupumpende Fluid­ menge angeschlossen und die Auslaßöffnung wird mit einem Rohr oder einem Behälter verbunden, von dem das abgepumpte Fluid aufgenommen wird.

Wenn der Plunger 16 sich von dem Ansaugblock 10 wegbewegt, fin­ det der Saughub statt und das Fluid wird in die Plungeröffnung 12 d eingesaugt, wobei es durch das offene Ventil 33 von dem Einlaß 10 a zu der Einsenkung 12 c und der Plungeröffnung 12 d strömt. Währenddessen wird das Ventil 35 durch die Kraft der Feder 38 und durch den reduzierten Druck in der Einsenkung 12 c, der unter dem Fluiddruck auf der anderen Seite des Ventils 35 liegt, geschlossen gehalten. Im Pumphub bewegt sich der Plunger 16 zum Ansaugblock 10 hin und drückt dabei das Fluid durch das Ventil 35 und den Auslaß 10 b heraus. Währenddessen ist das Ven­ til 33 geschlossen. Wie man sieht, arbeitet also der fluidfüh­ rende Teil der Pumpe der Fig. 1 und 2 in üblicher Weise, indem er während des Saughubes Fluid einsaugt und das Fluid während des Pumphubes ausstößt.

Wenn es wünschenswert oder notwendig wird, irgendeinen Teil der Ventilpatrone 30 oder die zwischengelegten Dichtungen aus­ zutauschen oder zu reparieren, kann die gesamte Ventilpatrone auf einfache Weise freigelegt werden, indem man die Schrauben 23 löst, so daß sich der Pumpenkopf 12 vom Ansaugblock 10 weg­ nehmen läßt. Dann betätigt man den Plunger 16 so, daß er sich vom Ansaugblock 10 entfernt. Dabei nimmt er den Pumpenkopf 12 mit und legt die Ventilpatrone 30 frei. Die Ventilpatrone 30 kann mit ihren Dichtungen als Einheit weggenommen und insge­ samt durch eine Ersatzventilpatrone 30 und die Dichtungen er­ setzt werden, was an Ort und Stelle geschehen kann. Wenn da­ gegen nicht ohne weiteres ein Ersatz zur Verfügung steht, kön­ nen die abgenutzten Teile repariert oder mit üblicher Ausrü­ stung teilweise ersetzt werden. Die reparierte oder ausgetausch­ te Ventilpatrone 30 wird dann wieder in den Hohlraum 10 c einge­ schoben und der Pumpenkopf 12 kann wieder an den Ansaugblock angesetzt werden. Wenn dann die Schrauben 23 wieder einge­ schraubt werden, wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Pumpe wie­ der zum Gebrauch bereit. Die Demontage und der Zusammenbau können also mit einem Schraubenschlüssel üblicher Größe von gewöhnlicher Art vorgenommen werden, mit dem man die Schrau­ ben 23 herausdrehen kann. Spezialwerkzeuge sind dafür nicht er­ forderlich.

Auch die Packung 15 und alle zugehörigen Teile können auf ein­ fache Weise gleichzeitig erneuert oder repariert werden. Die gesamte Stopfbüchse 14 läßt sich vom Pumpenkopf 12 abnehmen, indem man die Feststellschraube 50 herausdreht und dann die Stopfbüchse 14 vom Pumpenkopf abschraubt. Dabei wird die ganze Bohrung der Stopfbüchse 14 zugänglich, so daß die Packung 15, die Adapterringe 15 b und 15 c und der Hohlring 15 a weggenommen und durch neue Teile ersetzt bzw. repariert werden können, wenn dies erforderlich ist. Der Wiederzusammenbau wird in umgekehr­ ter Reihenfolge durchgeführt, indem einfach die Stopfbüchse 14 in die in Fig. 1 gezeigte Lage eingeschraubt wird und dann die Feststellschraube 50 so weit hineingedreht wird, daß sie die Stopfbüchse arretiert, wie in Fig. 1 gezeigt. Auch hierfür sind keine Spezialwerkzeuge nötig.

Sollte während des Pumpens eine Kavitation auftreten, verursacht das Vorhandensein von Luft neben der Flüssigkeit eine größe­ re Plungergeschwindigkeit vor dem Auftreffen auf der Flüssig­ keit. Demzufolge werden höhere Spitzendrucke in der Gegend von 1400 kg/cm² und darüber entwickelt, die bisher unmittelbar auf das Pumpenansaugrohr wirksam wurden. In der erfindungsgemäßen Konstruktion treten die Spitzendrucke an der Ventilpatrone 20 und der Pumpenpackung 15 auf, so daß, wenn diese Spitzendrucke hoch genug werden, um einen Bruch zu verursachen, dieser Bruch in den verhältnismäßig billigen Teilen, nämlich der Ventilpatro­ ne 20 und/oder der Packung 15, erfolgt und nicht in dem sehr kostspieligen Ansaugblock 10.

Zu bemerken ist noch, daß der Pumpenkopf 12 und die Stopfbüch­ se 14 in einem Stück ausgeführt sein können. In diesem Fall sind zum Austausch der Packung 15 die Schrauben 23 aus den Ge­ windebohrungen 12 a herauszuschrauben, um die Packung freizule­ gen. Ein abnehmbarer Sprengring (nicht gezeigt) könnte anstelle der Schulter 12 e verwendet werden, um die Feder 45 und die Packung 15 herauszunehmen und auswechseln zu können.

Claims (5)

1. Fluidführender Teil einer Hochdruckpumpe mit

• - einem Ansaugblock (10) mit einem Einlaß (10 a) zum Ansaugen des Fluids und einem Auslaß (10 b) zum Ausstoßen des Fluids,
  - einem Pumpenkopf (12), der senkrecht angrenzend an dem Ansaugblock (10) befestigt ist und in dem eine Plungeröffnung (12 d) ausgebildet ist,
  - einer lösbaren Verbindung zwischen dem Pumpenkopf (12) und dem Ansaugblock (10),
  - einem Plunger (16), der in der Plungeröffnung (12 d) des Pumpenkopfes (12) hin- und herbewegbar aufge­ nommen ist,
  - einer einstückig in einem Hohlraum (10 c), der mit dem Einlaß (10 a), dem Auslaß (10 b) und der Plunger­ öffnung (12 d) in Verbindung steht, und an der Grenzfläche zwischen dem Ansaugblock (10) und der Plungeröffnung (12 d) angeordnet ist, größer als die Plungeröffnung (12 d) ist und die Plunger­ öffnung (12 d) umgibt, austauschbar angeordneten Ventilpatrone (30) mit einem ersten Ventil (33) für eine Fluidströmung von dem Einlaß (10 a) zur Plungeröffnung (12 d) bei einer Bewegung des Plungers (16) von dem Ansaugblock (10) weg und einem zweiten Ventil (35) für eine Fluid­ strömung von der Plungeröffnung (12 d) zum Auslaß (10 b) bei einer Bewegung des Plungers (16) zu dem Ansaugblock (10) hin, wobei das erste und zweite Ventil (33, 35) Ventilschäfte (33 c) aufweisen, die vollständig in der Ventil­ patrone (30) liegen, Seite an Seite und parallel zur Achse des Plungers (16) angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Hohlraum (10 c) für die Ventilpatrone (30) im Ansaugblock (10) angeordnet ist,
  - daß die Ventilpatrone (30) allgemein oval ausge­ bildet ist und sich über die Tiefe des Hohlraums (10 c) hinaus erstreckt, und
  - daß eine ovale Dichtung (41) in einer Nut in der Ventilpatrone (30), die Plungeröffnung (12 d) umgebend, zur Schaffung einer Dichtung zwischen dem Pumpenkopf (12) und der Ventilpatrone (30) angeordnet ist.

2. Fluidführender Teil einer Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Ventil (33, 35) kugel­ förmige Ventilsitze (30 b, 30 c) und Ventilkörper (33 a, 35 a) aufweisen, und die Ventilschäfte (33 c, 35 c) mit Führungsrippen (33 b, 35 b) versehen sind.

3. Fluidführender Teil einer Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß eine zweite kreisförmige Dichtung (43) zwischen der Ventilpatrone (30) und dem Ansaugblock (10) um den Einlaß (10 a) und eine dritte kreisförmige Dichtung (42) zwischen der Ventilpatrone (30) und dem Ansaugblock (10) um den Auslaß (10 b) angeordnet ist.

4. Fluidführender Teil einer Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Leckanzeigebohrung (60) zwischen dem Ansaugblock (10) und dem Pumpenkopf (12) sich durch den Ansaugblock (10) erstreckt und Fluid aus seiner Öffnung (60 a) an der Außenseite des Ansaugblocks (10) aussickern läßt, wenn eine der Dichtungen (41, 42, 43) leckt.