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Title:
ULTRAHIGH PRESSURE PLUNGER PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1991/010830
Kind Code:
A1
Abstract:
The aim of the invention is to design an ultrahigh pressure plunger pump with a pressure valve and a suction valve (4, 5), each of which is arranged coaxially with the cylinder axis (3) and has a sleeve (7) floatingly mounted on the plunger (6) and abutting at the end nearer the pump head (2) on an insert body (12) provided with a valve seat surface for the suction valve body (29) and with suction channels (27), so that at working pressures in the maximum range of 2000 to 4000 bar the material of the sleeve (7) and of the insert body (12) in the transition region between the sleeve (7) and the insert body (12) is subjected to relatively low stresses. To this end, the sliding bushing (9) for the plunger (6) extends to the end of the sleeve (7) nearer the pump head (2). The front face of the sliding bushing rests against the insert body (12). In the flow channel bounded by the sliding bushing (9) and the insert body (12), an abutting surface or abutting joint is arranged between the insert body (12) and the sealing sleeve (15) overlapping the sleeve (7). The ultrahigh pressure plunger pump is used in hydrodynamic cutting and cleaning equipment which operates mainly with pressurized water, and as a process pump in the chemical industry.

More Like This:
JPH11218070PISTON PUMP
Inventors:
Barnowski, Ulrich (Am Ruthenfeld 19, Oelde, D-4740, DE)
Application Number:
PCT/DE1991/000020
Publication Date:
July 25, 1991
Filing Date:
January 11, 1991
Export Citation:
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Assignee:
PAUL HAMMELMANN MASCHINENFABRIK GMBH (Postfach 33 09, Oelde, D-4740, DE)
Barnowski, Ulrich (Am Ruthenfeld 19, Oelde, D-4740, DE)
International Classes:
F04B19/02; F04B53/16; (IPC1-7): F04B19/02; F04B21/08
Foreign References:
US4174194A
US3659967A
FR1576912A
US3801234A
US3891356A
US3114326A
Attorney, Agent or Firm:
Stracke, Alexander (J�llenbecker Stracke 164, Postfach 56 05, Bielefeld, D-33613, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Höchstdruckplungerpumpe mit jeweils einem koaxial zur Zylinderachse angeordneten Druck und Saugventil und einer auf dem Plunger schwimmend gelagerten und an ihrem dem Plungerkopf zugewandten Ende sich an einem mit einer Ventilsitzfläche für den Saugventilkörper und mit Saugkanälen versehenen Einsatzkörper abstützenden Hülse, wobei die Hülse mit einer Gleitbuchse ausgerüstet und das Saugventil als Plattenventil ausgebil¬ det ist, dessen als Ring gestalteter Saugventilkörper federbelastet ist und sich an der Ventilsitzfläche, von der die Saugkanäle ausgehen, des im Pumpenkopf festgelegten Einsatzkörpers abstützt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gleitbuchse (9) für den Plunger (6) sich bis zu dem dem Pumpenkopf (2) zugewandten Ende der Hülse (7) erstreckt, mit ihrer Stirnfläche an dem Einsatzkör¬ per (12) anliegt und in dem von der Gleitbuchse und dem Einsatzkörper begrenzten Strömungskanal eine die Stoßfläche bzw. Stoßfuge zwischen dem Einsatzkörper (12) und der Hülse (7) überlappende Dichtungshülse (15) angeordnet ist.
2. Höchstdruckplungerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungshülse (15) konisch verlaufende Stirnflächen aufweist und der in den Einsatzkörper (12) ragende Teil der Dichtungshülse (15) von einer von der Stoßfläche ausgehenden Ausnehmung aufgenommen wird, die sich an der der Hülse (7) abgewandten Seite zu einem Durchström¬ kanal (18) kleineren Durchmessers konisch verjüngt.
3. Höchstdruckplungerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Flächenverhältnis der entsprechenden Durchmesser D und d ca. 1 : 0,9 ist.
4. Höchstdruckplungerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkopf (2) zweiteilig aufgebaut ist und zwischen den Teilen (21,22) eine rechtwinklig zur Zylinder achse (3) sich erstreckende Trennungsebene (24) vorgesehen ist.
5. Höchstdruckplungerpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Gehäuse (1) zugewandte Teil (22) des Pumpenkopfes (2) eine Auflagefläche (25) für einen Ringflansch (26) des Einsatzkörpers (12) aufweist.
6. Höchstdruckplungerpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugkanäle (27) sich von der Ventilsitzfläche (28) bis zur unteren Begrenzungsfläche des Ringflansches (26) erstrecken und einmünden in einen durch den Einsatzkörper (12) und den Teil (22) des Pumpenkopfes (2) begrenzten Ringkanal (30).
7. Höchstdruckplungerpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von der Auflagefläche (25) sich mindestens ein Leckagekanal (31) zum Saugraum (32) erstreckt.
8. Höchstdruckplungerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) und die Gleitbuchse (9) einstückig ausgebildet ist.
Description:
Höchstdruckplungerpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Höchstdruckplungerpumpe mit jeweils einem koaxial zur Zylinderachse angeordneten Druck- und Saugventil und einer auf dem Plunger schwimmend gelagerten und an ihrem dem Pumpenkopf zugewandten Ende sich an einem mit einer Ventilsitzfläche für den Saug- ventilkörper und mit Saugkanälen versehenen Einsatzkörper abstützenden Hülse, wobei die Hülse mit einer Gleitbuchse ausgerüstet und das Saug¬ ventil als Plattenventil ausgebildet ist, dessen als Ring gestalteter Saugventilkörper federbelastet ist und sich an der Ventilsitzfläche, von der die Saugkanäle ausgehen, des im Pumpenkopf festgelegten Einsatz- körpers abstützt.

Es ist eine Höchstdruckplungerpumpe dieser Art bekannt (US-PS 4 174 194), bei der die Hülse an der dem Pumpenkopf zugewandten Ende sich innen kon- nisch verjüngt und sich die Gleitbuchse für den Plunger nur über den zylindrischen Teil der Hülse erstreckt.

Diese Ausführung ist bis zu Arbeitsdrücken von ca. 1.000 bar zu verwenden. Bei höheren Arbeitsdrücken wird die auf der Stirnfläche der Gleitbuchse wirkende hydraulische Kraft so groß, daß diese die Haftkraft zwischen Gleitbuchse und Hülse überwindet und diese gegeneinander verschoben wer¬ den, was zu Störungen führt.

Ebenfalls kann Preßmedium zwischen Gleitbuchse und Hülse gelangen, so daß

die Gleitbuchse auf den Plunger gepreßt wird, was ebenfalls zu Aus¬ fällen führt.

Ferner ist eine hohe Flächenpressung zwischen dem Stirnende der Hülse und dem Einsatzkörper erforderlich, damit eine metallische Abdichtung zustande kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Höchstdruckplungerpumpe der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie bei höchsten, im Druckbereich von 2.000 bis 4.000 bar liegenden Arbeitsdrücken im Über¬ gangsbereich von der Hülse zum Einsatzkörper mit einer relativ gerin- gen Beanspruchung des Werkstoffes der Hülse und des Einsatzkörpers arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gleitbuchse für den Plunger sich bis zu dem dem Pumpenkopf zugewandten Ende der Hülse erstreckt, mit ihrer Stirnfläche an dem Einsatzkörper anliegt und in dem von der Gleitbuchse und dem Einsatzkörper begrenzten Strö¬ mungskanal eine die Stoßfläche zwischen dem Einsatzkörper und der Hülse überlappende Dichtungshülse angeordnet ist.

Durch die Anordnung der Dichtungshülse wird die Flächenpressung im Be¬ reich der Stoßfläche zwischen dem Einsatzkörper und der den Plunger umschließenden Hülse sehr gering, da der Druck des Fördermediums nur auf einer kleinen Ringfläche der Gleitbuchse in Richtung der Stoßfläche wirkt. Sofern diese Dichtungshülse nicht vorhanden ist, werden selbst bei der Verwendung von Stählen höchster Qualität bei den genannten hohen Arbeitsdrücken die Festigkeitsgrenzen der Werkstoffe schnell erreicht, da für das Abdichten an der Stoßfläche eine sehr hohe Flächenpressung benötigt wird.

Ebenfalls konnten Hülse und Gleitbuchse als eine Einheit gefertigt wer¬ den, falls ein Material gefunden wird, welches die Dauerwechselfestig¬ keit der Hülse und die Gleit- und Notlaufeigenschaft der Gleitbuchse gemeinsam besitzt.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird die Beanspruchung der genannten Bauteile erheblich vermindert. Je nach der Gestaltung der Dichtungshülse und der Wahl ihrer Wandungsdicke können die Beanspru¬ chungen z.B. um die Hälfte herabgesetzt werden.

Die Dichtungshülse bewirkt ferner, daß durch die Fuge zwischen dem Stirnende der den Plunger umschließenden Hülse und dem Einsatzkörper kein Druckmedium austreten kann, so daß der Verschleiß der genannten, die Anschlagfuge begrenzenden Bauteile durch austretendes Druckmedium verhindert wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen darge¬ stellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Höchstdruckplungerpumpe im Längsschnitt und Fig. 2 eine TeilVergrößerung aus der Fig. 1.

Die in der Fig. 1 dargestellte Höchstdruckplungerpumpe besteht im we¬ sentlichen aus einem Pumpengehäuse 1, einem mit dem Pumpengehäuse ver¬ bundenen Pumpenkopf 2, einem koaxial zur Zylinderachse 3 angeordneten Saugventil 4 und Druckventil 5 sowie einer Schwimmend auf dem Plunger 6 gelagerten Hülse 7, in deren zylindrischer Bohrung 8 eine Gleitbuchse g angeordnet ist. In dieser Gleitbuchse bewegt sich der Plunger 6 hin und her.

Die Gleitbuchse 9 erstreckt sich über die gesamte Länge der Hülse 7. In dem Bewegungsbereich des Plungers 6 weist die Gleitbuchse einen Innendurchmesser D auf, während der Innendurchmesser der Gleitbuchse im Bereich des Hülsenendes, das dem Pumpenkopf zugewandt ist, d beträgt.

Das Flächenverhältnis der entsprechenden Durchmesser von D und d ist ca. 1 : 0,9. Am Übergang der Gleitbuchse von dem Innendurchmesser D zum Innendurchmesser d ergibt sich eine hydraulisch wirksame Fläche 10, auf der beim Förderhub der Arbeitsdruck des Fördermediums lastet, so daß die Gleitbuchse 9 mit einer hierdurch erzielten Kraft auf die Stoßfläche 11 eines Einsatzkörpers 12 gepreßt wird. Diese Stoßfläche 11 begrenzt mit der Stirnfläche 13 der Gleitbuchse 9 und der Stirnfläche 14 der Hülse 7 eine Stoßfuge, die durch eine in den von der Gleitbuchse 9 und dem Einsatzkörper 12 begrenzten Strömungskanal eingesetzte Dichtungshülse 15 überlappt wird.

Die Dichtungshülse 15 weist konisch verlaufende Stirnflächen 16,17 auf. Der in den Einsatzkörper 12 ragende Teil der Dichtungshülse 15 wird von einer von der Stoßfläche 11 ausgehenden Ausnehmung aufgenommen, die sich an der der Hülse 7 abgewandten Seite zu einem Durchströmkanal 18 kleine- ren Durchmessers konisch verjüngt.

Um die Funktion der Dichtungshülse 15 sicherzustellen, werden die Winkel im Einsatzkörper 12 und der Dichtungshülse 15 so ausgeführt, daß bei der Position 19 die erste ringförmige Berührung zwischen der Dichtungshülse 15 und dem Einsatzkörper 12 stattfindet. Weiterhin werden die Durchmes- ser der Gleitbuchse 9 und der Dichtungshülse 15 so gestaltet, daß bei der Position 20 eine ringförmige Abdichtung stattfindet.

Aus der Fig. 1 ergibt sich, daß der Pumpenkopf 2 aus den Teilen 21 und 22 besteht, die untereinander durch Schrauben 23 und mit dem Gehäuse 1 verbunden sind. Zwischen den Teilen 21 und 22 ist eine rechtwinklig zur Zylinderachse 3 sich erstreckende Trennungsebene 24 vorgesehen.

Der dem Gehäuse 1 zugewandte Teil 22 des Pumpenkopfes 2 weist eine Auf¬ lagefläche 25 für einen Ringflansch 26 des Einsatzkörpers 12 auf.

Der Einsatzkörper 12 ist mit Saugkanälen 27 versehen, die sich von einer Ventilsitzfläche 28 des plattenförmigen Säugvent lkörpers 29 bis

zur unteren Begrenzungsfläche des Ringflansches 26 erstrecken und in einen durch den Einsatzkörper 12 und dem dem Gehäuse 1 zugewandten Teil 22 des Pumpenkopfes 2 begrenzten Ringkanal 30 einmünden.

Von der Auflagefläche 25 des Teiles 22 erstreckt sich mindestens ein Leckagekanal 31 zum Saugraum 32.

Beim Saughub des Plungers 6 wird im zylindrischen Arbeitsraum 8 der Pumpe ein Unterdruck erzeugt, so daß das Fördermedium aus dem Saug¬ raum 32 durch die Saugkanäle 27 bei abgehobenem Saugventilkörper 29 in den Arbeitsraum der Pumpe strömen kann. Beim Druckhub verschließt der Saugventilkörper unter Federwirkung die Saugkanäle 27. Das Förder¬ medium strömt durch den Kanal 18 zum Druckventil 5, hebt den Ventil- körper 33 vom Ventilsitz ab und gelangt in den zum Verbraucher führen¬ den Kanal 34.

32 Saugraum

33 Ventilkörper

34 Kanal