Vorrichtung zur Ansteuerung von Saugventilen

Abstract

 Eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Saugventilen (13) von Hochdruck-Kolbenpumpen, bei denen das Saugventil (13) koaxial zum Druckventil (16) und zum Pumpenkolben angeordnet ist und die ein Schaltglied aufweist, das das Schließglied (12) des Saugventils (13) unter einem spitzen oder einem rechten Winkel zur Hubrichtung des Schließglieds (12) beaufschlagt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Saugventilen von Hochdruck-Kolbenpumpen, bei denen die Saugventile jeweils koaxial zu den Druckventilen und zu den Pumpenkolben angeordnet sind. Es ist bei Hochdruck-Kolbenpumpen mit mehreren Zylindern bereits bekannt, die Pumpe in Abhängigkeit von den Betriebs- und Einsatzbedingungen der Pumpe abschaltbar zu machen, wobei auch nur einzelne Zylinder abgeschaltet werden können. Die DE 30 28 396 A1 beschreibt beispielsweise Hochdruck-Kolbenpumpen, bei denen die Saugventile zwangsgesteuert betätigt werden. Bei einigen der beschriebenen Hochdruck-Kolbenpumpen ist dabei die Hubbewegung des Schließglieds des Saugventils jeweils senkrecht zur Bewegungsrichtung des zugehörigen Pumpenkolben angeordnet, was jedoch bei Hochdruck-Kolbenpumpen, die mit Drücken über 400 bar arbeiten, zu Brüchen des Pumpenkörpers führen kann. In der genannten Druckschrift sind auch Kolbenpumpen mit einer so genannten Zentralventilanordnung beschrieben, bei denen das Saugventil und das Druckventil koaxial zum Pumpenkolben angeordnet sind. Bei dieser Ventilanordnung ist das Pumpengehäuse beim Schalten des Pumpzylinders sehr viel geringeren Belastungen ausgesetzt als bei T-förmiger Anordnung der Saug- und Druckventile und der Pumpenkolben. Allerdings ist die Betätigung der Saugventile hier aus Platzgründen schwieriger als bei T-förmiger Anordnung der Ventile und der Pumpenkolben. In der oben genannten Druckschrift wird zum Schalten eines solchen Saugventils ein Hebelmechanismus vorgeschlagen, der jedoch insbesondere im Bereich der Gelenke sehr verschleißanfällig ist. Darüber hinaus ist der Hebelmechanismus durch den Druckraum hindurchgeführt, wodurch Dichtungsprobleme entstehen und die mechanischen Teile des Mechanismus weiteren Belastungen ausgesetzt sind.

[0002] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schalten der Saugventile von Hochdruck-Kolbenpumpen mit Zentralventilanordnung vorzuschlagen, die einfach im Aufbau und damit verschleißunanfällig ist.

[0003] Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Ansteuerung von Saugventilen von Hochdruck-Kolbenpumpen, bei denen das Saugventil koaxial zum Druckventil und zum Pumpenkolben angeordnet ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sie ein Schaltglied aufweist, das das Schließglied des Saugventils unter einem spitzen oder einem rechten Winkel zur Hubrichtung des Schließglieds beaufschlagt. Diese Art der Betätigung der Saugventile vermeidet den Einsatz von Hebelmechanismen mit verschleißanfälligen Gelenken. Die schräge Führung des Schaltglieds ermöglicht eine lineare Betätigung des Schaltglieds, wobei die Art des Antriebs unterschiedlich gewählt werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Schaltglied der Stößel eines Kolbens eines hydraulischen oder pneumatischen Schaltzylinders sein. Der Betätigungsmechanismus ist nicht durch den Druckraum geführt, sodass hier auch keine Dichtungsprobleme auftreten.

[0004] Die Schließglieder der Saugventile sind in aller Regel mit einem kegelförmigen Bereich versehen. Bei einer solchen Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn das Schaltglied zumindest annähernd senkrecht auf die Kegelmantelfläche des kegelförmigen Bereichs einwirkt, da dann die Kraftübertragung auf das Schließglied optimal ist.

[0005] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Zwangssteuerung der Saugventile bewirken. Dazu kann beispielsweise dem Schaltzylinder ein in Abhängigkeit von der Pumpenkolbenbewegung betätigtes Steuerventil zugeordnet sein, wodurch das Schaltglied je nach Stellung des Pumpenkolbens ein Öffnen des Saugventils bewirkt. Dabei kann das Schaltglied das Schließglied entgegen der Kraft einer Rückstellfeder öffnen.

[0006] Die Vorrichtung kann die Saugventile auch in beide Richtungen in Abhängigkeit der Signale einer Sensoreinrichtung, die die Durchflussmenge und/oder die Druckverhältnisse im Druckraum erfasst, aktiv ansteuern. Die Pumpe lässt sich dann als Dosierpumpe einsetzen. Die Steuerung kann dabei sowohl den Öffnungszeitpunkt als auch die Öffnungsweite der Ventile bestimmen. Dadurch kann während der Saugphase bestimmt werden, welche Menge des Mediums angesaugt wird. Während der Druckphase kann zu viel angesaugtes Medium teilweise wieder zurückgeleitet werden. Soll eine große Menge gefördert werden, so können die Ventile auch erst nach einer gewissen Anzahl von Kolbenhüben geöffnet werden.

[0007] Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.

[0008] Es zeigen:

Fig. 1

einen Querschnitt durch eine Saug- und Druckventilanordnung einer Hochdruck-Kolbenpumpe;

Fig. 2

eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts der Saugventil- und Druckventilanordnung aus Fig. 1 mit einem Betätigungsmechanismus für das Saugventil.

[0009] Fig. 1 zeigt einen Pumpenkörper 10, in dem ein Ventilsitz 11 angeordnet ist. Auf der einen Seite des Ventilsitzes 11 ist ein Schließglied 12 eines Saugventils 13 angeordnet. Bei Öffnen des Saugventils 13 kann durch die Bewegung des hier nicht dargestellten Pumpenkolbens Pumpmedium aus einem Saugkanal 14 angesaugt werden. Auf der gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzes 11 ist ein weiteres Schließglied 15 eines Druckventils 16 angeordnet. Wird dieses Ventil 16 geöffnet, so kann das Pumpenmedium durch den Pumpenkolben in einen Druckkanal 17 gedrückt werden.

[0010] Soll der Pumpenkolben abgeschaltet werden, so kann das Schließglied 12 des Saugventils 13 zwangsweise mit dem in Fig. 2 gezeigten Mechanismus entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 18 geöffnet werden. Der Pumpenkolben drückt dann das aus dem Saugkanal 14 angesaugte Medium wieder zurück in den Kanal 14, sodass durch den Pumpenkolben keine Förderung von Druckmedium stattfindet. Auch das Schließglied 15 des Druckventils 16 ist entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 öffenbar.

[0011] Fig. 2 zeigt nun, wie das Saugventil 13 zwangsgesteuert geöffnet werden kann. Hierzu wirkt auf das Schließglied 12 der Stößel 20 eines Kolbens 21 eines Schaltzylinders 22 ein. Das Schließglied 12 weist dabei einen kegelförmigen Bereich 12.1 auf, und der Stößel 20 greift ungefähr senkrecht zur Kegelmantelfläche des Bereichs 12.1 an dieser an. Diese spitzwinklige Führung des Stößels 20 zur Hubrichtung 23 des Schließglieds 12 ermöglicht trotz der beengten Platzverhältnisse eine Betätigung des Schließglieds 12 unter Vermeidung von Hebel- und Gelenkmechanismen. Der Kolben 21 mit dem Stößel 20 ist entgegen der Kraft einer Rückholfeder 24 betätigbar, sodass in Ruhestellung des Stößels 20 das Schließglied 12 stets geschlossen ist.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Ansteuerung von Saugventilen (13) von Hochdruck-Kolbenpumpen, bei denen das Saugventil (13) koaxial zum Druckventil (16) und zum Pumpenkolben angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Schaltglied (20) aufweist, das das Schließglied (12) des Saugventils (13) unter einem spitzen oder einem rechten Winkel zur Hubrichtung des Schließglieds (12) beaufschlagt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließglied (12) einen kegelförmigen Bereich (12.1) aufweist und das Schaltglied (20) zumindest annähernd senkrecht auf die Kegelmantelfläche des kegelförmigen Bereichs (12.1) einwirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied (20) der Stößel eines Kolbens (21) eines hydraulischen oder pneumatischen Schaltzylinders (22) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Zwangssteuerung der Saugventile (13) bewirkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schaltzylinder (20) ein in Abhängigkeit von der Pumpenkolbenbewegung betätigtes Steuerventil zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied (20) das Schließglied (12) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (18) öffnet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Saugventile (13) in beiden Richtungen in Abhängigkeit der Signale eine Sensoreinrichtung, die die Durchflussmenge und/oder die Druckverhältnisse im Druckraum erfasst, aktiv ansteuert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie den Öffnungszeitpunkt und die Öffnungsweite der Saugventile (13) steuert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie während der Druckphase einen Teil des angesaugten Mediums wieder zurückleitet wird, sofern die angesaugte Menge des Mediums die benötigte Menge übersteigt.

Zeichnung