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WO2000070220A1 - Hochdruck-wasserpumpe - Google Patents

Hochdruck-wasserpumpe Download PDF

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Publication number
WO2000070220A1
WO2000070220A1 PCT/DE2000/001556 DE0001556W WO0070220A1 WO 2000070220 A1 WO2000070220 A1 WO 2000070220A1 DE 0001556 W DE0001556 W DE 0001556W WO 0070220 A1 WO0070220 A1 WO 0070220A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
water pump
pressure water
secondary circuit
cylinder
Prior art date
Application number
PCT/DE2000/001556
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Krieger
Thomas Rosenbauer
Manfred MÖSER
Original Assignee
Evertz Hydrotechnik Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evertz Hydrotechnik Gmbh & Co. Kg filed Critical Evertz Hydrotechnik Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2000070220A1 publication Critical patent/WO2000070220A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B5/00—Machines or pumps with differential-surface pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • F04B9/109—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers
    • F04B9/111—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers with two mechanically connected pumping members
    • F04B9/115—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers with two mechanically connected pumping members reciprocating movement of the pumping members being obtained by two single-acting liquid motors, each acting in one direction

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure water pump with a piston which can be moved back and forth in a cylinder.
  • an oil-hydraulic controllable secondary circuit is provided for the piston drive.
  • the cylinder and the piston are accordingly to be designed in such a way that corresponding cylinder spaces for the primary circuit, namely the water to be pumped, and for the secondary circuit, namely for driving the pump with oil as the hydraulic medium, must be created.
  • the use of oil avoids the cavitation problems which exist with water and which lead to pressure or flow control valves available on the market being unusable.
  • the high-pressure water pump according to the invention separates the media used as the drive medium and water as the medium to be conveyed, so that in the piston drive area (secondary circuit) the control and regulating means known from oil hydraulics as well as commercially available fittings can be used.
  • the pump preferably has a double-acting hydraulic cylinder which is less susceptible to wear than a single-acting hydraulic cylinder.
  • a sequence controller is preferably selected as the controller for the secondary circuit.
  • a 4/2-way valve is arranged in the secondary circuit for reversing the piston or the piston movement. The main task of the secondary circuit is already achieved when the two piston surfaces that can be acted upon alternately by hydraulic oil and the piston surface that is effective during pump operation are selected to be the same size.
  • the piston preferably has an H shape in cross section, the outer piston part having annular piston surfaces on both sides, which can be acted upon alternately in corresponding annular piston chambers of the cylinder.
  • the piston In the central area, the piston has a cylindrical piston surface which can be moved back and forth in a cylindrical cylinder space. The two cylinder spaces are separated from one another by a corresponding axial offset.
  • the high-pressure water pump according to the invention has a cylinder-c-1, in which a piston 2 with an H-shaped cross section is arranged.
  • the central cylinder space 3 into which water to be pumped from the primary circuit 4 is introduced and discharged, is separated from one another by the annular cylinder space 5, which is coupled to the secondary circuit 6.
  • an n motor M which drives a variable displacement pump 7, pumps oil alternately via a 4/2-way valve 8 into the cylinder space 5 located to the left or right of the ring stamp 9 of the piston.
  • the oil is removed from a tank 10. To compensate for pressure fluctuations when switching a pressure accumulator 11 is available.
  • the secondary circuit also includes conventional valves, such as the pressure relief valve 12 and a reversing valve 13 for the variable displacement pump.
  • the water pump works as follows:
  • the regulated pressure generated in the secondary circuit 6 via the oil pump unit 16 is fed via line 17 to the ring cylinder chamber designated 5 '.
  • the piston 2 experiences a force to the right, by which it is moved in the direction of the arrow 18.
  • the water located in the cylinder space 3 is finally discharged via the line 19.
  • actuation of the switch 15 arranged on the right triggers a control pulse by means of which the directional control valve 8 is switched over.
  • the annular piston chamber 5 "is pressurized with oil through the line 20, whereby the piston 2 is returned to its starting position, water being sucked into the cylinder chamber 3 via the line 20.
  • the surface of the end face 21 is exactly as large in the exemplary embodiment like the surface 22 of the central piston part, so that the water is expelled from the cylinder chamber 3 at the pressure corresponding to the applied oil pressure.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Wasserpumpe mit einem in einem Zylinder (1) hin- und herbewegbaren Kolben (2). Erfindungsgemäß ist zum Kolbenantrieb ein ölhydraulisch regelbarer Sekundärkreislauf (6) vorgesehen.

Description

Beschreibung
Hochdruck-Wasserpumpe
Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Wasserpumpe mit einem in einem Zylinder hin- und herbewegbaren Kolben.
Bei den nach dem Stand der Technik bekannten Axial-Kolbenpumpen wird das Hydraulikmedium als Fördermittel durch die Kolbenbewegung bei zurückgehendem Kolben angesaugt bzw. bei vorwärts bewegtem Kolben aus dem Zylinderraum gedrückt. Zum Antrieb des Kolbens können nach dem Stand der Technik Pleuel, Kurbeln, Exzenter oder Taumelscheiben verwendet werden. Bei nach dem Stand der Technik bekannten Wasserpumpen besteht der Nachteil, daß wegen der geringen Schmierfähigkeit des Wassers nur langsam laufende und relativ große Pumpen zum Einsatz kommen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine geregelte Hochdruck-Wasserpumpe zu schaffen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zum Kolbenantrieb ein ölhydraulischer regelbarer Sekundärkreislauf vorgesehen ist. Der Zylinder und der Kolben sind demnach derart auszugestalten, daß entsprechende Zylinderräume für den Primärkreislauf, näm- li-ch das zu fördernde Wasser, und für den Sekundärkreislauf, nämlich zum Antrieb der Pumpe mit Öl als Hydraulikmedium, geschaffen werden müssen. Mit der Verwendung von Öl werden die bei Wasser bestehenden Kavitationsprobleme vermieden, die dazu führen, daß auf dem Markt erhältliche Druck- oder Stromregelungsventile nicht verwendbar sind. Die erfindungsgemäße Hochdruck-Wasserpumpe trennt die verwendeten Medien Öl als Antriebsmittel und Wasser als zu förderndes Mittel, so daß im Kolben-Antriebsbereich (Sekundärkreislauf) auf die aus der Ölhydraulik bekannten Steuer- und Regelungsmittel sowie inzwischen handelsüblichen Armaturen zurückgegriffen werden kann. Vorzugsweise besitzt die Pumpe einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder, der gegenüber einem einfach wirkenden Hydraulikzylinder verschleißunanfälliger ist. Als Steuerung für den Sekundärkreislauf wird bevorzugt eine Ablaufsteuerung gewählt. Zur Umsteuerung des Kolbens bzw. der Kolbenbewegung ist im Sekundärkreis ein 4/2-Wegeventil angeordnet. Die Hauptaufgabe des Sekundärkreislaufes wird bereits erreicht, wenn die beiden alternierend ölhydraulisch beaufschlagbaren Kolbenflächen und die beim Pumpbetrieb wirksame Kolbenfläche gleich groß gewählt sind.
Vorzugsweise besitzt der Kolben im Querschnitt eine H-Form, wobei der äußere Kolbenteil beidseitig ringförmige Kolbenflächen besitzt, die alternierend in entsprechenden ringförmigen Kolbenräumen des Zylinders beaufschlagbar sind. Im mittleren Bereich besitzt der Kolben eine zylinderförmige Kolbenfläche, die in einem zylindrischen Zylinderraum hin und her bewegbar ist. Die beiden Zylinderräume sind durch entsprechenden axialen Versatz voneinander getrennt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Die erfindungsgemäße Hochdruck-Wasserpumpe besitzt einen Zylin- de-c- 1, in dem ein im Querschnitt H-förmiger Kolben 2 angeordnet ist. In entsprechender Weise sind der mittlere Zylinderraum 3, in den da zu fördernde Wasser des Primärkreislaufes 4 ein- und ausgeführt wird, von dem ringförmigen Zylinderraum 5, der mit dem Sekundärkreislauf 6 gekoppelt ist, voneinander getrennt. Im Sekundärkreislauf wird über ein n Motor M, der eine Verstellpumpe 7 antreibt, Öl über einen 4/2-Wegeventil 8 alternierend in den links oder rechts von dem Ringstempel 9 des Kolbens liegenden Zylinderraum 5 gepumpt. Das Öl wird einem Tank 10 entnommen. Zur Kompensation von Druckschwankungen beim Umschalten steht ein Druckspeicher 11 zur Verfügung. Zum Sekundärkreislauf gehören noch schaltungsübliche Ventile, wie das Druckbegrenzungsventil 12 und ein Umsteuerventil 13 für die Verstellpumpe. Als Impulsgeber für die Umsteuerung des Wegeventiles 8 dient eine Steuerung 14, die mit jeweils endseitig des Zylinderraumes 5 vorgesehenen Kontaktschaltern 15 verbunden ist.
Die Wasserpumpe arbeitet folgendermaßen:
Der über die Ölpumpeinheit 16 im Sekundärkreislauf 6 erzeugte geregelte Druck wird über die Leitung 17 dem mit 5' bezeichneten Ringzylinderraum zugeführt. Hierdurch erfährt der Kolben 2 eine Kraft nach rechts, durch die er in Richtung des Pfeiles 18 bewegt wird. Durch diese Bewegung wird das in dem Zylinderraum 3 befindliche Wasser schließlich über die Leitung 19 abgeführt. Sobald der Kolben seine rechte Endstellung erreicht, wird durch Betätigung des rechts angeordneten Schalters 15 ein Steuerimpuls ausgelöst, durch den das Wegeventil 8 umgeschaltet wird. Nach der Umschaltung wird durch die Leitung 20 der Ringkolbenraum 5" mit Öl druckbeaufschlagt, wodurch der Kolben 2 in seine Ausgangslage zurückgeführt wird, wobei über die Leitung 20 Wasser in den Zylinderraum 3 angesaugt wird. Die Fläche der Stirnseite 21 ist im Ausführungsbeispiel genau so groß wie die Fläche 22 des mittleren Kolbenteiles, so daß das Wasser mit de» dem aufgebrachten Öldruck entsprechenden Druck aus dem Zylinderraum 3 ausgetrieben wird.

Claims

Patentansprüche
1. Hochdruck-Wasserpumpe mit einem in einem Zylinder (1) hin- und herbewegbaren Kolben (2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zum Kolbenantrieb ein ölhydraulischer regelbarer
Sekundärkreislauf (6) vorgesehen ist.
2. Hochdruck-Wasserpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder (1, 2) .
3. Hochdruck-Wasserpumpe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Sekundärsteuerung, vorzugsweise eine Ablaufsteuerung im Sekundärkreislauf (6).
4. Hochdruck-Wasserpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärkreis (6) ein 4/2-Wegeventil (8) zum Umsteuern des Kolbens (2) vorgesehen ist.
5. Hochdruck-Wasserpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden alternierend ölhy- draulisch beaufschlagbaren Kolbenflächen (21) und die beim Pumpbetrieb wirksame Kolbenfläche (22) gleich groß sind.
6.— Hochdruck-Wasserpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) im Querschnitt H-förmig mit äußeren ringförmigen Kolbenflächen (21) und inneren zylinderförmigen Kolbenflächen (22), der äußere Zylinderraum (5) ringförmig und der innere Zylinderraum (3) zylindrisch ausgebildet sind.
PCT/DE2000/001556 1999-05-18 2000-05-12 Hochdruck-wasserpumpe WO2000070220A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19922636.9 1999-05-18
DE1999122636 DE19922636A1 (de) 1999-05-18 1999-05-18 Hochdruck-Wasserpumpe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000070220A1 true WO2000070220A1 (de) 2000-11-23

Family

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