DE2826045A1

DE2826045A1 - Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE2826045A1
Application number: DE19782826045
Authority: DE
Inventors: Ramon Pareja
Original assignee: Lear Siegler Inc
Current assignee: Lear Siegler Inc
Priority date: 1977-12-01
Filing date: 1978-06-14
Publication date: 1979-06-13
Also published as: JPS5479804A; AU3463778A; US4184817A; CA1083421A; AU517702B2

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Firma LEAR SIEGLER, INC., 3171 South Bundy Drive, Santa Monica, California 90406 / U.S.A.

betreffend:

"Kolbenpumpe"

Mehrkolbenpumpen sind beispielsweise aus den US-PSen 3 747 478 und 4 032 263 bekannt, wobei es sich um Dreizylinderhochdruckpunpen handelt, bei denen eine mit drei Nocken versehene Welle in einem Öl gefüllten Gehäuse zum Erzeugen des Druckhubs der Kolben in einer gewünschten Reihenfolge angeordnet ist, während der Saughub der Kolben durch Rückholfedern erzeugt wird, die zwischen einem Teil, das an dem Zylindergehäuse befestigt ist, und den Kolben angeordnet sind und die die Enden der Kolben in Kontakt mit den Nocken-der Nockenwelle halten. Da diese Federn wiederholt mit einer Frequenz, die durch die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle bestimmt wird, zusammengedrückt werden und sich dann wieder ausdehnen, unterliegen sie nach einiger Zeit Ermüdungserscheinungen .

Diese bekannten Pumpen besitzen ferner Dichtungseinrichtungen zwischen den Zylinderwänden und den Kolben, um ein Lecken der zu pumpenden Flüssigkeit zwischen den Zylinderwänden und den Kolben während des Druckhubs zu verhindern. Da dort notwendigerweise Relativbewegungen zwischen den Kolben und den Dichtungen auftreten, sind diese Dichtungen der anfälligste Teil der Pumpe in bezug auf Abnutzung, so daß eine häufige Reparatur notwendig ist.

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Erfindungsgemäß sind die vorgenannten Teile, die am meisten einem Verschleiß unterworfen bzw. von einem Ausfall bedroht sind, geändert, indem einerseits die Rückholfeder vermieden wird und andererseits die Dichtungseinrichtung geändert ist, wobei die Änderung der Dichtungseinrjiichtung derart ist, daß ihre normale Lebensdauer wesentlich gegenüber derjenigen der bekannten Einrichtung vergrößert ist. Anstelle der Verwendung von Rückholfedern zur Erzeugung des Saughubes der Pumpe ist eine Jocheinrichtung vorgesehen, über die die Hin- und Herbewegung der Kolben in einer gewünschten Reihenfolge ohne die Verwendung von Rückholfedern erfolgt. Bei dieser Anordnung umgeben Rollenlager die exzentrischen Nocken auf der Nockenwelle und der äußere Laufring der Lager besitzt eine ringförmige Nut zur Aufnahme von zwei Schuhen, die einander gegenüber liegen in bezug auf den Laufring angeordnet und im wesentlichen axial mit den Kolben ausgerichtet sind. Ein im wesentlichen halbkreisförmiges Joch verbindet die beiden Schuhe und ist mechanisch mit dem Kolben gekoppelt. Wenn die Antriebswelle gedreht wird, bewegen sich die Schuhe in der Nut im äußeren Laufring des Lagers, wobei aufgrund der Exzentrizität der Nockenwelle der Kolben aufgrund des Jochs hin- und herbewegt wird. Eine in zwei Richtungen erfolgende Bewegung wird hierbei ohne Rückholfedern erzeugt.

Ferner besitzt die Pumpe für jeden 7.vlinder ein koaxiales Einlaß- und Auslaßventil eines Typs, wie es in der US-PS 4 032 263 beschriebenist, wobei diese Ventileinrichtung zwischen der Saugeinlaßöffnung und der Druckauslaßöffnung der Pumpe angeordnet ist. Während des Saughubes wird die pumpende Flüssigkeit in den Zylinder durch ein Tellerventil gesaugt und während des Druckhubes ist dieses Tellerventil geschlossen und ein Ringventil (ebenfalls Teil der Ventilanordnung) öffnet sich, damit die Flüssigkeit zur Hochdruckauslaßöffnung strömen kann. Erfindungsgemäß Pumpen können Flüssigkeiten mit einem Druck von etwa 210 kg/cm² abgeben. Aufgrund dessen werden, die Dichtungseinrichtungen um die Kolben herum relativ hohen

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Drücken ausgesetzt und müssen daher diesen Drücken über längere Betriebszeiten hinweg ohne wesentliche Abnutzung widerstehen.

Einer der wesentlichen Mangel der bekannten Pumpendichtungen besteht darin, daß bei hohen Arbeitsdrücken die Gefahr des Herauspressens besteht. Abgesehen davon ist es notwendig, daß die Dichtungen selbstschmierend sind, um die Reiburcskräfte, die normalerweise in Kolbenpumpen auftreten, zu überdauern.

Erfindungsgemäß ist eine erste Dichtung, die um den Kolben herum in jedem der Zylinder zwischen den Hoch- und Niederdruckkammern angeordnet ist, vorgesehen, die aus einer ringförmigen Topfdichtung enthaltend ein Spreizelement in Form eines O-Rings und einen Teflonabstützring besteht, wobei diese Kombination in Betriebsstellung in bezug auf den hin- und herbeweglichen Kolben durch zwei sich überlappende Metallbunde gehalten wird. Es wurde gefunden, daß diese Anordnung das Ausstoßen der flexiblen Topfdichtung verhindert, während sie ein kontrolliertes Lecken ermöglicht, um eine geeignete Schmierung der Arbeitsflächen der Dichtung sicherzustellen. Ferner sind öffnungen in einer der die Dichtung abstützenden Bunde vorgesehen, wobei diese öffnungen die Niederdruckeinlaßöffnung mit den Seiten der Zylinderwandung verbindet, um die von dem kontrollierten Lecken stammende Flüssigkeit aufzunehmen und sie dem in die Pumpenkammer während des nachfolgenden Saughubes einströmende Flüssigkeit wieder zuzuführen.

Die Dichtungseinrichtung umfaßt ferner eine zweite Anordnung, die zwischen dem ölgefüllten Gehä^use und den Zylinderköpfen angeordnet ist, um eine Verunreinigung von öl bzw. zu pumpender Flüssigkeit zu verhindern. Diese zweite Dichtungsanordnung umfaßt eine Metallhülse, die in der Nähe der Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Zylinderkopf angeordnet ist. Die Hülse ist mit einer Innenbohrung versehen, in der zwei Graphitringe und eine dazwischen

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angeordnete flexible Topfdichtung vorgesehen sind. Die Graphitringe verhindern ein Ausstoßen der Topfdichtung. Die Hülse umfaßt ferner einen zylindrischen Ansatz, der sich über einen vorbestimmten Abstand konzentrisch von dem Kolben, diesen nicht berührend, erstreckt. An dem Kolben ist ein flexibler Mantel angeordnet, der die Hülse während des gesamten Hubs des Kolbens überlappt. Auf diese Weise wird ein gewundener Weg gebildet, der eine Verunreinigung von Öl auf dem Gehäuse und zu pumpender Flüssigkeit vermeiden hilft, wobei Leckflüssigkeit in beiden Richtungen nach außen abgegeben wird.

Schließlich umfaßt die Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung eine dritte Dichtung, die zwischen der Niederdruckeinlaßöffnung der Pumpe und einer Kammer vorgesehen ist, die mit der Umgebung in Verbindung steht. Diese dritte Dichtungseinrichtung ist ebenfalls in einer der sich überlappenden Bunde angeordnet, die einen Teil der ersten Dichtungseinrichtung bilden und umfaßt eine flexible ü-förmige Topfdichtung, die von einem Teflondichtungsring abgestützt wird, der seinerseits durch eine konzentrische Anordnung eines äußeren O-Rings und eines inneren Graphitrings abgestützt wird, wobei diese letzte Kombination eine Vakuumdichtung liefert, um zu verhindern, daß Luft in die Ansaugkammer des Zylinders gelangt. Die Schmierung dieser dritten Dichtungseinrichtung erfolgt ebenfalls durch kontrolliertes Lecken der einströmenden Flüssigkeit längs der Seitenwand des Ko Jbens in der Nähe der Dichtungsteile.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Mehrzylinderpumpe zu schaffen, die einfacher in der Herstellung und in der Wartung ist.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Mehrzylinderpumpe zu schaffen, die große Volumina an Flüssigkeit unter relativ

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hoher hohem Druck abgeben kann, während trotzdem eine relativ geringe Reparaturhäufigkeit erzielt wird.

Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Dichtungsanordnung für eine derartige Hochdruckpumpe mit hohem Durchsatz zu schaffen.

Zusätzlich "st es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kopplung zwischen einer drehbaren Nockenwelle und einem Kolben zu schaffen, so daß Rückholfedern für den Kolben überflüssig werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in seitlichem Schnitt eine erfindungsgemäße Mehrkolbenpumpe.

Fig. 2 zeigt in Vorderansicht, teilweise im Schnitt die Pumpe von Figur 1.

Die in Figur 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer Mehrzylinderpumpe 10 besitzt ein gegossenes Pumpengehäuse 12 mit einem Deckel 14, der an dem Gehäuse 12 mit einer Vielzahl von Z ylinderkopfschrauben 16 mit innen sechskant befestigt ist. Zwischen der offenen Stirnseite des Gehäuses 12 und dem Deckel 14 ist eine Dichtung 18 angeordnet. Eine Bohrung 20 ist in einem schräg verlaufenden Teil 22 des Deckels 14 angeordnet und mit Innengewinde versehen, um eine Schraube 24 zum öl einfüllen aufzunehmen. Ein O-Ring 26 umgibt die Schraube 24 und arbeitet mit einer Gegenfläche an dem schräg verlaufenden Teil 22 des Deckels 14 zusammen, um die Bohrung 20 wirksam abzudichten, um ein Lecken vonöl durch die Bohrung 20 zu verhindern.

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Mit Gewinde versehene Bohrungen sind ebenfalls in der oberen und unteren Wandung des Gehäuses 12 benachbart zur rückwärtigen Wandung 28 hiervon vorgesehen und nehmen Schrauben 30 bzw. 32 zum Ablassen von Öl auf. Zwei Schrauben 30 und 32 sind vorgesehen, damit die Mehrzylinderpumpe 10 sNohl in vertikaler als auch in horizontaler Stellung arbeiten kann. Wenn sie in vertikaler Stellung arbeitet, wie in Figur 1 dargestellt ist, kann die Schraube 32 entfernt werden, damit öl aus dem Gehäuse 12 abgelassen werden kann. Wenn die Pumpe 10 horizontal angeordnet ist, kann das öl aus dem Gehäuse 12 entweder durch Entfernen der S-chraube 30 oder 32 abgelassen werden. Die Tatsache, daß die Bohrung 20 zum öl einfüllen im Deckel 14 geneigt ist, erleichtert das Füllen des Gehäuses 12 mit öl, wenn sich die Pumpe 10 in vertikaler oder horizontaler Stellung befindet.

Axial in der unteren Wandung des Gehäuses 12 sind eine zylindrische Bohrung 36 sowie eine erste und eine zweite Senkbohrung 38 bzw. 40 vorgesehen. Ein zylindrisches Lager 42 ist in der Senkbohrung 40 angeordnet. Eine Bodenplatte 44 mit einem U-förmigen Kanal 46, der einstückig damit ausgebildet ist, ist an der Bodenwandung 34 des Gehäuses 12 mit Zylinderkopfschrauben 50 mit Innensechskant befestigt, wobei ein O-Ring 48 zur Abdichtung des Kanals 46 vorgesehen ist.

In der oberen Wandung 52 des Gehäuses 12 sind eine Bohrung 54 und eine erste und zweite Senkbohrung 56 bzw. 58 vorgesehen. Die Bohrung 54 ist axial mit der Bohrung 36 in der unteren Wandung 34 des Gehäuses 12 ausgerichtet. An der Außenfläche der oberen Wandung 52 des Gehäuses 12 ist ein Zylinderkopf 60 mit Hilfe von Schrauben 62 befestigt.

Der Zylinderkopf 60 umfaßt eine Vielzahl von Axialbohrungen, die sich vertikal hierdurch erstrecken, wobei jeweils eine derartige Axialbohrung für jeweils einen Kolben der Mehrzy-

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linderpumpe vorgesehen ist. Ferner ist in dem Zylinderkopf 60 eine Vielzahl von Kanälen vorgesehen, die sich allgemein senkrecht zu den Axialbohrungen für den Zylinder erstrecken. Im einzelnen ist ein quer verlaufender Verbindungsweg 64 vorgesehen, der mit der Hochdruckauslaßöffnung 66 in der Vorderseite des Zylinderkopfes 60 (Fig. 2) in Verbindung steht. Entsprechend ist ein transversaler Kanal 68 in dem Zylinderkopf 60 angeordnet, der alle Zylinder umgibt und mit der Niederdruckeinlaßöffnung 70 in Verbindung steht. Wie durch die gestrichelten Linein 72 in Fig. 2 angedeutet ist, steht der Kanal 68 auch mit einer oberen Ansaugkammer 74 in Verbindung, die jede der Zylinderpositionen umgibt.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Pumpe 10 ferner eine andere Zelle 76, die drehbar in dem Gehäuse 12 gelagert ist. Die Nockenwelle besitzt eine Vielzahl von damit einstückig ausgebildeten zylindrischen Nocken 78, wobei jeweils ein Nocken für jeden Zylinder der Mehrzylinderpumpe 10 vorgesehen ist. Die Mittelpunkte der zylindrischen Nocken 78 sind exzentrisch in bezug auf die Achse der Nockenwelle 76 angeordnet, wobei die Richtung der Exzentrizität derart gewählt ist, daß die Pumpenkolben mit einer gewünschen Phasenverschiebung zueinander hin- und herbewegt werden. Bei einer Dreizylinderpumpe sind die Richtungen der Exzentrizität für die dreizylindrischen Nocken um 120° zueinander versetzt.

Radialbohrungen 80 und 82 sind in der rechten und linken Wandung des Gehäuses 12 angeordnet. In der Bohrung 82 ist eine Rollenlageranordnung 84 vorgesehen, die das rechte Ende der Nockenwelle 76 umgibt. Ein zylindrisches Drucklager 86 ist zwischen der Stirnfläche der Nockenwelle 76 und einem Aufnahmeeinsatz 88 für dieses Lager angeordnet, der in eine kreisförmige Öffnung in dem Gehäuse 12 eingesetzt und dort mit Hilfe eines Sprengrings 90 gehalten ist. Ein O-Ring 92 ist in einer umlaufenden Nut in dem Einsatz 88 angeordnet und liefert eine Dichtung zwischen dem Einsatz 88 und der Bohrung 82, um einen Austritt von Öl aus dem Gehäuse 12 zu verhindern.

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In ähnlicher Weise wird die Nockenwelle 86 durch einen zweiten Satz von Lagern 94 abgestützt, die in einer zylindrischen Ausnehmung in einem Wellenbund 96 angeordnet ist. Der Bund 96 ist in der Bohrung 80 in der linken Wandung des Gehäuses 12 mit Hilfe eines Sprengrings 98 befestigt. Ein O-Ring 100 ist in einer ringförmigen Ausnehmung in dem Bund 96 angeordnet, um ein Austreten von Öl aus dem Gehäuse 12 zu verhindern. Eine Axiallageranordnung 102 umgibt die Welle 76 und ist zwischen einer Innenfläche des Bundes 96 und der linken Seite des linken Nockens 76 angeordnet. Eine Wellenfeder 104 zur Ausübung einer Axialkraft ist vorgesehen, um das Axiallager 102 in Eingriff mit der Endfläche des Bundes 96 zu halten und um die rechte Stirnfläche der Welle 76 gegen die Axiallageranordnung 86 zu drücken.

Für jeden Zylinder des Zylinderkopfes 60 ist ein Kolben 106 vorgesehen, der konzentrisch in einer zylindrischen Bohrung 108 angeordnet ist. Den zylindrischen Kolben 106 umgebend und zwischen der Umfangsfläche hiervon und der zylindrischen Innenwandung der Bohrung 108 angeordnet sind eine Vielzahl von Teilen, die eine verbesserte Dichtung ergeben. An der Oberseite des Zylinderkopfes 60 ist ein entfernbarer Schraubverschluß 110 angeordnet, der eine Öffnung verschließt, durch die die verschiedenen Dichtungselemente während der Herstellung und bei einer eventuellen Reparatur der Pumpe eingesetzt werden können. Die verschiedenen verwendeten Teile, die nun beschrieben werden, werden in der Reihenfolge betrachtet, in der sie während der Herstellung eingesetzt werden.

Zunächst ist ein unterer zylindrischer Bund 112 vorgesehen, der aus einem geeigneten Metall, etwa Messing, hergestellt ist und eine ringförmige Nut in seiner unteren Innenfläche aufweist, in der ein Sprengring 114 angeordnet ist. Bevor der Sprengring 114 angeordnet wird, wird jedoch eine flexible U-förmige Topfdichtung 115 angeordnet, die vorzugsweise aus einem geeigneten Gummi hergestellt ist, wobei sie in eine obere ringförmige Aus-

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nehmung in dem zylindrischen Bund 112 eingesetzt wird. Unmittelbar unter der Dichtung 115 und sich gegen diese abstützend, ist eine Graphitführung 116 vorgesehen. Unterhalb des Führungsrings 116 und denselben in der Senkbohrung im unteren Ende des Bundes 112 abstützend ist eine konzentrische Anordnung einer Teflonhülse 118 und eines flexiblen O-Rinas 120 vorgesehen. An den Unterseiten des O-Rings 120 und der Teflonhülse 118 liegt ein Messingring 122 an. Wenn diese Teile in die Senkbohrung im unteren Teil des Bundes 112 eingesetzt sind, wird der Sprengring in der ringförmigen Nut am unteren Ende des Bundes 112 eingesetzt, um die vorgenannten Teile in fester Anordnung mit dem Bund 112 zu halten. Radiale Kanäle 124 und 126 sind durch den Bund 112 gebohrt oder in anderer Weise hergestellt, um mit der Niederdruckeinlaßkammer 160 in Verbindung zu stehen. Im oberen Ende des unteren Bundes 112 ist eine Senkbohrung mit einem grösseren Durchmesser als der Durchmesser der Axialbohrung angebracht, die durch den Bund 112 verläuft. Ein Topfdichtungsring 128 aus Teflon ist zunächst in dieser oberen Senkbohrung angeordnet, wobei auf diesem Dichtungsring 128 eine weitere Topfdichtung 130 aus Gummi angeordnet ist. Ein O-Ring 132 ist in die ringförmige Ausnehmung der flexiblen Topfdichtung 130 eingesetzt und dient zum Spreizen hiervon. Die Dichtungsanordnung wird durch einen oberen zylindrischen Bund 134 vervollständigt, der ebenfalls aus Messing besteht und einen Außendurchmesser besitzt, der nur geringfügig kleiner als der Durchmesser der Axialbohrung in dem Zylinderkopf 60 ist, so daß der zweite Bund 134 in den Zylinder eingesetzt werden kann. Die Außenfläche des oberen Bundes 134 ist auf einer vorbestimmten Länge eingeschnürt, so daß er teleskopartig in der Senkbohrung im oberen Ende des unteren zylindrischen Bundes 112 gleiten kann. Der obere Bund 134 besitzt einen Innendurchmesser, der etwas größer als der Druchmesser des Kolbens 106 ist, wobei eine Senkbohrung im unteren Ende hiervon mit einem Durchmesser angebracht ist, der größer als die hindurchführende Axialbohrung, jedoch kleiner als der Außendurchmesser im Bereich der Einschnürung ist. Der obere Bund 134 stützt sich gegen den Dichtungsring 128,

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an dessen äußerem Ende ab und umfaßt, wenigstens teilweise, die Dichtung 130 selbst.

Als nächstes folgt eine koaxiale Einlaß- und Auslaßventileinrichtung 136. Diese Ventileinrichtung 136 ist vorzugsweise gemäß der US-PS 4 032 263 ausgeführt und umfaßt ein Tellerventil 138, das normalerweise mit Hilfe einer Druckfeder eine mittlere oder axiale Leitung durch Anlage am Ventilsitz verschließt. Ein zweites Tellerventil in Form eines Rings verschließt normalerweise Öffnungen 144-144 aufgrund der Beauflagung mit einer zweiten Druckfeder 146. Weitere Einzelheiten des Aufbaus und der Arbeitsweise der koaxialen Einlaß- und Auslaßventileinrichtung können aus der genannten Patentschrift entnommen werden. Das untere Ende des Ventilgehäuses stützt sich gegen die Oberseite des Bundes 134 ab, wobei ein O-Ring 148 hier zwischen und in dichtendem Eingriff mit den Zylinderwandungen 108 angeordnet ist.

Über der koaxialen Einlaß- und Auslaßventileinrichtung 136 ist ein Einsatz 150 angeordnet, der eine Längsbohrung 152 aufweist, die mit Innengewinde versehen ist, um ein Entfernen des Einsatzes während des Wartens zu erleichtern. Bohrungen 158 und 160 verlaufen durch den Einsatz 150. Eine ringförmige Nut 162 ist auf der zylindrischen Außenfläche des Einsatzes 150 angebracht und bildet eine Seitenwandung der Ansaugkammer 74, die in der Innenfläche des Zylinderkopfes 60 ausgebildet ist.

Wie in Fig. 1 dargstellt ist, sind O-Ringe 154 und 156 zwischen dem Einlaß zu der Ventileinrichtung 136 und dem Einsatz 150, zwischen dem Einsatz 150 und den Seitenwandungen des Zylinderkopfes 60 und zwischen dem Einsatz 150 und dem Verschluß 110 vorgesehen, um ein Lecken zu verhindern.

Eine zweite Dichtungsanordnung umgibt konzentrisch einen unteren Teil des Kolbens 106 und ist allgemein im Bereich der Verbindungsteile 164 zwischen der Oberseite des Gehäuses 12

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und dem Zylinderkopf 60 vorgesehen. Eine zylindrische Hülse 166 (Fig. 2) mit einer Axialbohrung in Längsrichtung hiervon mit einem Durchmesser größer als derjenige des Kolbens 106, den sie umgibt, besitzt einen einstückig damit ausgebildeim Ansatz 168, der sich von der Hülse 166 nach außen erstreckt, wobei eine konzentrische Bohrung in dem Ansatz 168 ausgebildet ist, die sich einwärts erstreckt und einen Durchmesser aufweist, der größer als der Durchmesser der Axialbohrung 54 in der oberen Wandung des Gehäuses 12 ist. Der Ansatz 168 der z/lindrischen Hülse 166 ist daher in einer Ausnehmung 158 angeordnet, die in der oberen Wandung des Gehäuses 12 vorgesehen ist. Eine Öl undurchlässige rohrförmige U-förmige Topf dichtungl 70 ist zwischen einer ersten und einer zweiten Graphithülse 172, 174 angeordnet, die als Trägerringe für die Dichtung 170 dienen. Diese zuJebzt genannten Teile umgeben den Kolben 106 und sind in der konzentrischen Bohrung im unteren Ende des Ansatzes 168 der Hülse 166 angeordnet. Ein O-Ring 176 ist zwischen der abgefaßten Kante des Ansatzes 168 und den Seitenwandungen der Senkbohrung 58 in der oberen Wandung des Gehäuses 12 angeordnet.

In den Kolben 106 ist eine ringförmige Nut 177 angeordnet, in der ein flexibler Mantelteil 179 befestigt ist, der aus Gummi oder einem anderen äquivalenten Material bestehen kann. Der Mantelteil 179 ist bezüglich des Kolbens 106 nach außen erweitert und an seinem Boden geöffnet, so daß er wenigstens teilweise die sich aufwärts erstreckende Hülse 166 während der gesamten Bewegung des Kolbens 106 umgibt. Die sich überlappenden Teile des Mantelteils 179 und der Hülse 166 befinden sich in einer Kammer 188, die in dem Zylinderkopf 60 vorgesehen und mit einer Entleerungsöffnung 183, die in die Umgebung führt, versehen ist.

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Durch das Lager 40 in die Kammer 46, die durch die Bodenplatte 44 gebildet wird, verläuft eine untere Führungsstange 178. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Führungsstange 178 rohrförmig und mit Innengewinde versehen, in das eine Schraube 180 eingedreht ist, die einen rechteckigen Kopf 182 besitzt. Der Schaft der Schraube 180 verläuft durch eine Durchsteckbohrung im Bodenteil eines allgemein C-förmigen oder halbkreisförmigen Jochs 184 und wird gegen Drehung durch eine Nut in der Innenfläche des Jochs 184 gesichert, die mit dem rechteckigen Kopf 182 der Schraube 180 in Eingriff steht- In ähnlicher Weise verläuft eine zweite Schraube 186 durch eine Bohrung im oberen Ende des C-förmigen Jochs 184 und steht mit einer Gewindebohrung in Eingriff, die im Boden des Kolbens angeordnet ist. Die Schraube 186 besitzt ebenfalls einen rechteckigen Kopf 188, der teilweise in einer Ausnehmung an der Innenfläche des Jochs 184 in der Nähe der Bohrung sitzt, durch die Schraube 186 verläuft.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das Joch 184 allgemein halbkreisförmig und verbindet die untere Führungsstange 178 mit dem Kolben 106. Zur Versteifung kann das Joch 184 eine einstückig damit ausgebildete Rippe 190 an seiner Außenfläche aufweisen.

Die exzentrischen Nocken 178 auf der Nockenwelle 176 umgibt ein Nockenlager 192. Das Nockenlager umfaßt eine Vielzahl von Rollenlagern 194, die durch einen äußaren Laufkranz 196 gehalten sind. Der Laufkranz 196 ist mit einer ringförmigen rechteckigen Nut 198 versehen, die die rechteckigen Schraubenköpfe 182 und 188 aufnimmt. Daher tragen die Schraubenköpfe 182 und 188 austauschbare Abriebteile.

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Jeder der Nocken 78 auf der Nockenwelle 76 ist mit einer entsprechenden Anordnung eines mit einer Nut versehenen Nockenlagers und zugeordneten Abnutzungaäbiften und Jochs versehen, die mit allen Kolben der Mehrkolbenpumpe 10 zusammenarbeiten .

Wenn die Nockenwelle 76 im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, werden die Kolben 106 auf einer geraden Linie ntt einer gewünschten Phasenverschiebung infolge der gemeinsamen Wirkung der Nocken 78, der Nockenlager 192, der Jochs 184 und der Schraubenköpfe 182 und 188 hin- und herbewegt. Die Kolben 106 werden zwangsweise hin- und herbewegt, wobei aufgrund der Jochs 184 mit den zugehörigen Nockenlagerungen 192 keine Kolbenrückholfedern notwendig sind, die allgemein bei bekannten Pumpen verwendet werden.

Zur guten Schmierung ist das Gehäuse 12 teilweise mit einem geeigneten Schmieröl gefüllt. Aufgrund der Größe der Bohrung 36 und der Senkbohrung 38 in der unteren Wandung des Gehäuses 12 in bezug auf den Durchmesser der Führungsstange 178 erreicht das Schmieröl das Lager 40 und gelangt zwischen diesem und der Führungsstange 178 hindurch in die in der Bodenplatte 144 gebildete Ausnehmung, wodurch eine gute Schmierung dieser miteinander in Eingriff stehenden Teile sichergestellt wird.

Schmieröl gelangt auch durch die Bohrung 54 in der oberen Wandung des Gehäuses 12 und längs des Kolbens 106 zur Dichtung 170, um diese zu schmieren. Die Dichtung 170 begrenzt jedoch wirksam den Öldurchgang nach oben. Das Zusammenwirken der inneren Seitenwände des Ansatzes 168 der Hülse 166 und der Graphitdichtungsringe 172 und 174 verhindert ein Ausstoßen der TopSLchtung längs des Kolbens 106, wodurch eine längere Lebensdauer der Topfdichtung 170 sichergestellt wird. Mit der Zeit wird jedoch

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die Topfdichtung 170 einem Verschleiß ausgesetzt, so daß kleine Mengen an Schmieröl über die Dichtung und über das obere Ende der Hülse 166 austreten können. Der Mantel 179 verhindert jedoch wirksam eine weitere Aufwärtsbewegung des leckenden Schmieröls, das zum Boden der Kammer 181 abgeleitet und durch die Abfüllöffnung 183 abgeführt wird.

Während des Abwärts- oder Saughubes eines Kolbens 106 wird das zu pumpende Fluid durch die Einlaßöffnung 70, in die Kammer 68 und durch den Kanal 72 zur Ansaugkammer 74 der Pumpe angesaugt. Dieses einströmende Fluid fließt durch die Leitungen 158 und 160 und wirkt der Feder 140 des Tellerventils 138 entgegen, um dieses zu offen, so daß das Fluid in die Pumpenkammer gesaugt wird. Wenn diese Kammer gefüllt ist und der Aufwärts- oder Druckhub des Kolbens stattfindet, bewirkt der vergrößerte Druck in der Pumpenkammer ein Schließen des Tellerventils 138, so daß kein Rückfluß durch die Einlaßöffnung 70 stattfindet. Der durch das Fluid während des Druckhubs ausgeübte Druck bewirkt ein Öffnen des ringförmigen Tellerelementes 142 des koaxialen Einlaß- und Auslaßventils 136, so daß das Fluid unter Druck durch die öffnungen 144 des Ventils und in die Hochdruckkammer 64 gelangt, die mit der Pumpenauslaßöffnung 66 in Verbindung steht. Während eines nachfolgenden Saughubes schließt sich der ringförmige Teller 142, während sich der Teller 138 öffnet, um erneut die Pumpenkammer zu füllen und den Zyklus zu wiederholen.

Die durch die Wände der einheitlichen koaxialen Einlaß- und Auslassventileinrichtung definierte Pumpenkammer wird gegenüber der Niederdruckeinlaßkammer 68 durch die Topfichtung 130 wirksam abgedichtet. Während eines Druckhubs des Kdbe ns wird die Dichtung 130 einem relativ hohen Druck, beispielsweise 210 kg/cm² ausgesetzt und würde einer Abnutzung und einem Ausstoßen unterworfen, was jedoch durch die Anwesenheit des Dichtungsring 128 aus Teflon verhindert wird, der gegen die Unter-

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seite der Topfdichtung 130 anliegt. Ferner werden die Topfdichtung 130 und der Teflon 128 in ihrer Stellung um den Kolben 106 durch die einander überlappenden Bunde 134 und 112 gehalten. Die flexible Topfdicht ung 130 aus Gummi wird jedoch durch das gepumpte Fluid geschmiert. IrgendeineLeckflüssigkeit aus der Pumpenkammer über die Dichtung 130 führt direkt in die Niederdruckansaugschleife aufgrund der Radialbohrungen 124 und 126 in dem unteren Bund 112.

Die Ansaugeinlaßschleife ist gegenüber der Kammer 181, die sich auf atmosphärischem Druck befindet, durch die Dichtungseinrichtung mit der U-förmigen Topfichtung 115, dem Graphitführungsring 116, der Teflonhülse 118 und dem konzentrischen O-Ring 120 sowie dem Messingring 122 wirksam abgedichtet, wobei alle diese Teile in der Senkbohrung des unteren Bundes 112 mit Hilfe des Sprengrings 114 gehalten sind. Die Topfdichtung 115 wird durch das zu pumpende Fluid wirksam geschmjsrt, das mit der Dichtung 115 über die radialen Bohrungen 124 und 126 in Verbindung treten kann. Irgendwelche Flüssigkeit, die schließlich über die untere Dichtungsanordnung leckt, tritt in die Kammer 181 ein und aus dieser über die Austrittsöffnung 183 aus. Der Mantel 179, der die Hülse 166 überlappt, verhindert den Durchgang des zu pumpenden Fluids längs des Kdbens 106 über die Dichtungseinr^ichtung mit der Topfdichtung 170 und den Dichtungsträgerringen 172 und 174, so daß das Schmieröl in dem Gehäuse 12 nicht verunreinigt wird.

Erfindungsgemäße Mehrzylinderpumpen können Fluids mit relativ hohen Drücken über lange Zeiträume hinweg nur mit Nennverschleiß abgeben, so daß Überholungen in sehr viel geringerer Zahl als bei bekannten Pumpen durchgeführt werden müssen. Ferner sei darauf hingewiesen, daß nur durch eine geringe Änderung die Antriebseinrichtung dazu verwendet werden kann , eine zweite Gruppe von Pumpenkolben zu betreiben. Durch Entfernen der Bodenplatte 44 kann ein Zylinderkopf identisch zu

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dem Vorbeschriebenen an der unteren Wandung 34 des Gehäuses 12 angeordnet werden, wobei die Schraubenkqfe 182 mit dem zusätzlichen Satz von Kolben verbunden werden können, die dann durch die Bohrung 36 anstelle der unteren Führungsstangen 178 verlaufen. Bei einer derartigen Anordnung wird die Dich-tung 42 in der Senkbohrung 40 durch eine Dichtungsanordnung ersetzt, die identisch zu derjenigen ist, die in der Senkbohrung 58 der oberen Wandung des Gehäuses 12 angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine zweite Reihe von Kolben mit entgegengesetzter Phase zu der oberen REihe, die in den Abbildungen dargestellt ist, betrieben werden.

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Claims

Patentansprüche

1./ Mehrzylinderpumpe mit einer Nockenwelle, die drehbar in einem öl enthaltenden Pumpengehäuse gelagert ist und eine Vielzahl von zylindrischen, insbesondere einstückig hierauf ausgebildeten Nocken aufweist, wobei der Mittelpunkt der zylindrischen Nocken gegenüber der Rotationachse der Nockenwelle versetzt ist, mit einer Zylinderkopfgehäuse, das eine Vielzahl von Kolbenkammern aufweist und an dem Pumpengehäuse befestigt ist, wobei eine Vielzahl von Kolben in den Kolbenkammern und einheitliche Einlaß- und Auslaßventileinrichtungen in jeder Kolbenkammer zwischen einer Niederdruck-Einlaßöffnung und einer Hochdruck-Auslaßöffnung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Nockenlagern (192) konzentrisch um die zylindrischen Nocken (78) auf der Nockenwelle (76) angeordnet sind, wobei die Nockenlager (192) einen äußeren Laufring mit einer ringförmigen Nut (198) in der Außenfläche hiervon aufweisen, wobei eine Vielzahl von Jochs (184) vorgesehen sind, die wenigstens teilweise die Nockenlager (192) mit Abstand umfassen und hiermit gekoppelte Nockenfolgeeinrichtungen aufweisen, wobei die Nockenfolgeeinrichtungen (182, 186) in den ringförmigen Nuten (198) der Nockenlager (192) angeordnet sind, während Mittel zum Koppeln der Jochs (184) einzeln an die Vielzahl der Kolben (106) vorgesehen sind, so daß dann, wenn die Nockenwelle (76) gedreht wird, die einzelnen Kolben (106) auf einer gerade Linie in den Kolbenkammern hin- und herbewegt werden.

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2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Jochs (184) im allgemeinen C-förmig sind und eine transversale Öffnung in der Nähe ihres offenen Endes aufweisen.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Nockenfolgemittel jeweils einen rechteckigen Block (182,188) umfassen, der eine Oberfläche besitzt, die in gleitendem Eingriff mit der ringförmigen Nut (198) in dem äußaren Laufring

(196) des Nockenlagers (192) steht, sowie einen Stift (180,186) aufweisen, der sich von der Fläche des rechteckigen Blocks (182,188) auswärts erstreckt, die der Fläche gegenüberliegt, die in gleitendem Eingriff mit der ringförmigen Nut (198) steht, wobei der Stift (180,186) sich durch die Öffnung in dem C-förmigen Joch (184) erstreckt.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurchgekennzeichnet, daß das Joch (184) an den jeweiligen Kolben (106) mit Hilfe des Stiftes (180,186) gekoppelt ist.

5. Pumpe mit einer Nockenwelle, die drehbar in einem öl enthaltenden Gehäuse angeordnet ist, einem Zylinderkopfgehäuse mit wenigstens einer Kdbenkammer, das an dem Pumpengehäuse befestigt ist, mit einem in der Kolbenkammer angeordneten Kolben, Mitteln zum Koppeln der Kurbelwelle mit dem Kolben zum hin- und herbewegen von diesem und mit einer Einlaß- und Auslaßventileinrichtung in der Kolbenkammer zwischen einer Niederdruckeinlaßöffnung und einer Hochdruckauslaßöffnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet

a) eine erste Dichtungseinrichtung in dem Zylinderkopfgehäuse (60) benachbart der Einlaß- und Auslaßventileinrichtung angeordnet ist, die konzentrisch einen ersten Teil des Kolbens (106) während seines gesamten Hubs umgibt, wobei die erste Dichtungseinrichtung

1. einen ersten zylindrischen Bund (134) umfaßt, der sich gegen die Einlaß- und Auslaßventileinrichtung

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abstützt, eine Axialbohrung mit einem Durchmesser, größer als der Durchmesser des ersten Teils des Kolbens (106), eine Senkbohrung, die in einem Ende hiervon angeoKhet und sich um eine vorbestimmte Strecke einwärts erstreckt, mit einem Durchmesser größer als die Axialbohrung und einen zylindrischen Flansch aufweist, der einstückig mit dem äußeren Ende hiervon ausgebildet ist und einen Durchmesser größer als derjenige der Senkbohrung ausgebildet ist, um eine Schulter zu bilden

2. einen zweiten zylindrischen Bund (112), der eine Axialbohrung mit einem Durchmesser aufweist, um einen Gleitsitz in bezug auf den ersten Teil des Kolbens (106) zu liefern, wobei eine Senkbohrung an einem Ende hiervon angebracht ist und sich um einen Abstand einwärts erstreckt, der größer als die Länge des ersten zylindrischen Bundes (134) und von einem Durchmesser geringfügig größer als der Durchmesser des ersten zylindrischen Bundes (134) ist, so daß der erste Bund (134) in diese Senkbohrung des zweiten Bundes (112) mit einem Ende bis zu der Schulter hineinpaßt, während eine erste Senkbohrung im äußeren Ende des zweiten Bundes (112) sich einwärts um eine vorbestimmte Strecke erstreckt und einen Durchmesser größer als derjenige der Axialbohrung aufweist, sowie eine zweite Senkbohrung in dem äußeren Ende des zweiten Bundes (112) vorgesehen ist, die sich weniger weit als die erste Senkbohrung an der Außenseite des Bundes (112) einwärts erstreckt,

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3. eine erste flexible zylindrische U-förmige Topfdichtung in der Senkbohrung des ersten Bundes (134),

4. ein erster U-förmiger Topfdichtungsring in der ersten Senkbohrung an einem Ende des zweiten Bundes (112), der sich gegen die erste U-förmige Topfdichtung abstützt,

5. eine zweite flexible zylindrische U-förmige Topfdichtung in der ersten Senkbohrung in dem anderen Ende des zweiten Bundes (112),

6. ein zweiter U-förmiger Topfdichtungsring in der zweiten Senkbohrung in dem anderen Ende des zweiten Bundes (112) vorgesehen sind, der sich gegen die zweite U-förmige Topfdichtung abstützt.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dxchtungsexnrxchtung ferner wenigstens eine Öffnung aufweist, die sich radial durch den zweiten zylindrischen Bund

(112) erstreckt und mit der zweiten flexiblen zylindrischen U-förmigen Topfdichtung und der NiederdruckeinlaßöfEfiung in Verbindung steht.

7. Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Dichtungseinrichtung konzentrisch um einen zweiten Teil des Kolbens (106) im Bereich der Verbindung zwischen dem Pumpengehäuse (12) und dem Zylinderkopfgehäuse (60) angeordnet ist, wobei die zweite Dxchtungsexnrxchtung

a) eine zylindrische Hülse einer axialen Längsbohrung mit einem Durchmesser größer als der Durchmesser des zweiten Teils des Kolbens (106) und einem einstückig

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damit ausgebildeten Ansatz (168), der sich von der Hülse auswärts erstreckt, wobei eine konzentrische Bohrung in dem Ansatz,sich einwärts erstreckt und einen Durchmesser größer als der Durchmesser der Axialbohrung aufweist, wobei der Ansatz in einer Ausnehmung in der Wandung des Pumpengehäuses (12) angeordnet ist und sich gegen das Zylinderkopfgehäuse (60) abstützt,

b) eine Öl undurchlässige schlauchförmige U-förmige Topfdichtung, die den zweiten Teil des Kolbens (106) umfaßt und in der konzentrischen Bohrung in dem Ansatz (168) angeordnet ist, und

c) erste und zweite U-förmige Topfdichtungsringe aufweist, die den zweiten Teil des Kolbens (106) umfassen und auf beiden Seiten U-förmigen Dichtung in Anlage an diese in der konzentrischen Bohrung in dem Ansatz angeordnet sind.

8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kolben ein Mantel (179) an einer Stelle in dem Zylinderkopfgehäuse in der Nähe des Endes Hülse (166) gegenüber dem Ansatz (168) angeordnet ist und wenigstens teilweise die Hülse während des gesamten Hubes des Kolbens umgibt.