Hydraulikblock in einer Kolben- oder Plungerpumpe

Abstract

 Gegenstand der Erfindung ist ein Hydraulikblock in einer Kolben- oder Plungerpumpe, bestehend aus einem im Pumpengehäuse abgedichtet montierten Gehäuse, in dem der Kolben bzw. Plunger, eine Dichtungsanordnung mit Hochdruckdichtung und Staubabdichtung sowie eine Ventilanordnung mit einem Saugventil und einem Druckventil angeordnet sind. Zur Vereinfachung von Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten ist erfindungsgemäß im langgestreckten Gehäuse (1) in seinem mittleren Teil eine ringförmige Scheidewand (101) ausgebildet, die den Gehäuseinnenraum unterteilt und an deren einer Seite die Dichtungsanordnung (21 bis 26) für den Kolben oder Plunger (4) sowie an deren anderer Seite die Ventilanordnung (3) mit dem Saugventil (5), einem Arbeitsraum (311), und einem den Arbeitsraum (311) über das Druckventil (6) mit einem Druckraum (314) verbindenden Strömungskanal (35) angeordnet sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Hydraulikblock für Kolben- und Plungerpumpen, insbesondere für Hochdruckpumpen, die im Bergbau, in der Chemieindustrie und in Hüttenbetrieben eingesetzt werden.

[0002] Die hydraulische Ventil- und Dichtungsgruppe von Kolbenpumpen wird in der Regel so gestaltet, daß in den einzelnen senkrechten Bohrungen im Pumpengehäuse selbständige Saug- und Druckventile und in den waagerechten Bohrungen Dichtungskörper angeordnet werden. Es gibt auch Kombinationen, bei denen in den senkrechten Bohrungen nur Druckventile und in den entsprechenden waagerechten Bohrungen nur die Saugventile und die Dichtungskörper sitzen. Außerdem sind Ausführungen bekannt, bei denen in die horizontalen Bohrungen im Pumpengehäuse Ventilkörper eingebaut sind, welche die Saug- und die Druckventile zu einer Funktionseinheit vereinigen, wobei in die entgegengesetzten Bohrungsenden Dichtungskörper eingesetzt sind.

[0003] Diese bekannten Ausführungen haben den grundsätzlichen Nachteil, daß die Überwachung, die Wartung sowie der eventuelle Austausch der Ventilbaugruppe und der Dichtung in der Regel anspruchsvolle Demontagearbeiten erfordern sowie Produktionsverluste infolge des Stillstandes der Pumpe während dieser Arbeiten zur Folge haben.

[0004] Ferner ist es aus dem DE-Gbm 6 909 118 bekannt, das Saugventil, das Druckventil und die Dichtung des Plungers in einer ungeteilten ausnehmbaren Buchse anzuordnen, die in den Pumpenkörper eingeführt wird. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß durch die Gestaltung des Druck- und des Saugventils eine Überwachung ohne Herausnahme des gesamten Ventil- und Dichtungsbauteils aus dem Pumpengehäuse nicht durchgeführt werden kann. Ferner muß bei einem Verschleiß oder einem Defekt an einer beliebigen Funktionsfläche der Ventile oder der Dichtung der gesamte Block ausgebaut werden. Ein grundsätzlicher, die Verwendung bei Hochdruckpumpen beschränkender Nachteil besteht in dem ungünstigen Verhältnis zwischen der Plungerfläche und der im Pumpenarbeitsraum für das Saugventil verfügbaren Fläche sowie der dadurch bedingte große tote Raum.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik in beträchtlichem Maße zu beseitigen.

[0006] Gegenstand der Erfindung ist ein Hydraulikblock für Kolben- und Plungerpumpen, insbesondere für Hochdruckpumpen, in dessen Gehäuse zumindest ein Plunger, eine Hochdruckdichtung, eine Staubdichtung sowie ein Saug- und das Druckventil gelagert und abgedichtet sind. Der Gehäuseinnenraum ist in seinem mittleren Teil durch eine am Gehäuse angeformte Kreisring-Scheidewand unterteilt, zu deren einer Seite die Dichtungsbaugruppe, bestehend aus mindestens einer Führungskassette für den Plunger, der in der Dichtungsbuchse gelagerten Hochdruckdichtung, der Niederdruck-Staubdichtung und einer Dichtungsmutter, und zu deren anderer Seite die Ventilbaugruppe angeordnet ist. Die Ventilbaugruppe enthält eine gemeinsame Ventilbuchse, in der ein Arbeitsraum mit einer Sitzfläche für das Schließglied eines Saugventils ausgebildet ist. Eine durch Eindrehen der Außenfläche erzeugte Ringschulter bildet einen Sitz für ein Druckventil, wobei der Arbeitsraum und der Druckraum mindestens mittels eines in der Ventilbuchse ausgebildeten Überströmkanals miteinander verbunden sind. Die Ventilbuchse ist in dem Gehäuse befestigt und durch einen Deckel gesichert. Das Saugventil ist in der Ventilbuchse in einer Führung gelagert, die gegen Verschieben in der Ventilbuchse mittels einer Sicherheitsschraube abgesichert ist. In seinem mittleren Teil ist ein Überwurfring und im anderen Endteil eine verstellbare Anschlagfläche vorgesehen, wobei zwischen der Führung und dem Überwurfring eine Innenfeder eingespannt ist.

[0007] Die Ausbildung des Hydraulikblocks als ein ausbaubares Ganzes mit einer günstigen Anordnung der Dichtung und der gemeinsamen Ventilbuchse des Saugventils und des Druckventils ermöglicht ene Inspektion und eine Funktionsüberwachung des Saugventils und des Druckventils nach einfachem Abbau des Blockdeckels. Ferner können Dichtungen unterschiedlicher Durchmesser, eine zusätzliche Staubdichtung auf einfache Weise eingebracht und die Dichtungsfunktion durch Anziehen der Dichtungsmutter eingestellt werden. Das günstige Größenverhältnis zwischen der Plungerfläche und der für das Saugventil bestimmten Fläche verringert den toten Raum im Arbeitsraum der Pumpe erheblich. Die Erfindung vereinfacht ferner die Wartung der Pumpe und, was von besonderem Vorteil ist, verringert deren Stillstand, weil das Zusammenfügen der einzelnen Elemente des Hydraulikblockinhaltes außerhalb der Pumpe und das Auswechseln des gesamten Hydraulikblocks nach dem Abbau des Deckels vorgenommen werden können.

[0008] Weitere Vorzüge und Besonderheiten eines erfindungsgemäßen Hydraulikblocks lassen sich der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels entnehmen, die schematisch einen Axialschnitt durch einen Hydraulikblock mit Plunger und Ventilen verschiedener Durchmesser in einem Blockgehäuse zeigt.

[0009] Wie aus der Zeichnung ersichtlich, enthält der Hydraulikblock einen im wesentlichen hohlen Zylinderkörper 1, dessen Innenraum in seinem mittleren Teil von einer Kreisring-Scheidewand 101 in einen Dichtungsteil 2 und einen Ventilbauteil 3 unterteilt ist. In dem unteren Dichtungsbauteil 2 sind eine Führungskassette 21 für einen Plunger 4, mindestens eine in einer Dichtungsbuchse 23 mittels Stützringen 24 eingebettete mehrstufige Hochdruckdichtung 22, eine Niederdruck-Staubdichtung 25 und eine verstellbare Dichtungsmutter 26 hintereinander angeordnet. Der Ventilteil 3 enthält eine gemeinsame Ventilbuchse 31, in deren Endteil ein Arbeitsraum 311 ausgebildet ist, in den ein radialer Saugkanal 32 ausmündet und in dem sich ein Sitz 312 befindet. Im mittleren Teil der Ventilbuchse 31 ist eine gegen Verschiebung durch eine Querschraube 34 gesicherte Führung 33 gelagert. In der Führung 33 befindet sich ein pilzförmiges Ansaug-Ventilglied 5, das an einem Endteil einen Schließkegel 51, der den Kontakt mit dem Sitz 312 sichert, in seinem mittleren Teil einen zweiteiligen Überwurfring 52 und an seinem anderen Endteil eine verstellbare Anschlagfläche 53 aufweist. Zwischen der Führung 33 und dem Überwurfring 52 ist eine Innenfeder 54 gelagert. An einer äußeren Ringschulter 313 der Ventilbuchse 31 sitzt ein ringförmiges Schließglied 6 eines Druckventils, an dessen Stirnfläche eine Außenfeder 61 angreift. Der Arbeitsraum 311 der Ventilbuchse 31 ist über die Ringschulter 313, auf der das Druckventil 6 aufsitzt, mit einem Druckraum 314 über ein System von Strömungskanälen 35 verbunden. In den Druckraum 314 mündet ein radialer Druckkanal 37.

[0010] Die Ventilbuchse 31 ist im Innenraum des Gehäuses 1 fixiert und durch einen Deckel 7 gesichert, der mit Verschlußschrauben 8 auf dem Gehäuseende fixiert ist. Das Gehäuse 1 weist an seiner Außenwand mehrere Dichtringe 9 zur gegenseitigen Abdichtung der einzelnen Hydraulikblockteile und zur Abdichtung gegen andere, nicht dargestellte Pumpenteile auf.

[0011] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellte Ausführung, sondern umfaßt verschiedene Abwandlungen und Varianten. So kann der Plunger 4 durch einen Kolben ersetzt werden und das pilzförmige Saugventilglied 5 kann als Tellerventil ausgeführt sein. Ferner kann der Arbeitsraum 311 mit dem Druckraum 314 anstatt durch ein System von Strömungskanälen durch eine zentrale Überströmbahn 35 verbunden sein.

[0012] Zur Überprüfung eines der Segmente des Ventilbauteils 3 werden nicht dargestellte Anschläge zur Arretierung des Hydraulikblocks im Pumpengehäuse sowie die Verschlußschrauben 8 gelockert und der Deckel 7 entfernt. Bei Feststellung eines Defektes kann die Ventilbuchse 31 mit dem Saugventil 5 und dem Druckventil 6 herausgeschoben werden, ohne in den Dichtungsbauteil 2 einzugreifen. Analog verläuft die Demontage.

[0013] Bei Reparaturen des Dichtungsbauteils 2 oder zum Auswechseln des gesamten Hydraulikblocks wird das Außenende des Plungers 4 von dem nicht dargestellten Kreuzkopf gelöst, die Anschläge gelockert, und das gesamte Gehäuse 1 wird aus der Pumpenbohrung herausgezogen. Nach Lösen der Dichtungsmutter 26 kann der Austausch eines beliebigen Segmentes des Dichtungsbauteils 2 ohne Eingriff in das Ventilbauteil 3 vorgenommen und der gesamte Hydraulikblock in die entsprechende Bohrung im Pumpengehäuse wieder eingeschoben werden.

[0014] Der Hydraulikblock kann bei allen Hochdruck-Kolben- bzw. -Plungerpumpen überall dort eingesetzt werden, wo minimale Stillstandzeiten der Pumpen bei Defekten gefordert werden. Besonders geeignet ist der erfindungsgemäße Hydraulikblock für Pumpen, bei denen die Druck- und Leistungskennziffern nach dem Arbeitsprozeß geändert werden müssen, wie z. B. bei hydraulischen Bergbauaggregaten.

Ansprüche

1. Hydraulikblock in einer Kolben- oder Plungerpumpe, bestehend aus einem im Pumpengehäuse abgedichtet montierten Gehäuse, in dem der Kolben bzw. Plunger, eine Dichtungsanordnung mit Hochdruckdichtung und Staubabdichtung sowie eine Ventilanordnung mit einem Saugventil und einem Druckventil angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß im langgestreckten Gehäuse (1) in seinem mittleren Teil eine ringförmige Scheidewand (101) ausgebildet ist, die den Gehäuseinnenraum unterteilt und an deren einer Seite die Dichtungsanordnung (21 bis 26) für den Kolben oder Plunger (4) sowie an deren anderer Seite die Ventilanordnung (3) mit dem Saugventil (5), einem Arbeitsraum (311), und einem den Arbeitsraum (311) über das Druckventil (6) mit einem Druckraum (314) verbindenden Strömungskanal (35) angeordnet sind.

2. Hydraulikblock nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtungsanordnung (2) als Baugruppe hintereinander eine den Endabschnitt des Kolbens oder Plungers (4) umgebende Führungskassette (21), eine die Hochdruckdichtung (22) aufnehmende Dichtungsbuchse (23), die Niederdruck-Staubdichtung (25) und eine in das zylindrische Gehäuse (1) endseitig eingeschraubte Dichtungsmutter (26) umfaßt.

3. Hydraulikblock nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilanordnung (3) als Baugruppe eine den Arbeitsraum (311) enthaltende Ventilbuchse (31) mit einem Sitz (312) für ein federbelastetes Schließglied (51) des Saugventils (5) und eine an der Ventilbuchse (31) ausgebildete Auflage (313) für ein federbelastetes Schließglied des Druckventils (6) aufweist.

4. Hydraulikblock nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der den Arbeitsraum (311) mit dem Druckraum (314) verbindende Strömungskanal (35) im wesentlichen axial verlaufend in der Ventilbuchse (31) ausgebildet ist und in der Auflage (313) ausmündet.

5. Hydraulikblock nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der die Ventilbaugruppe (3) aufnehmende Teil des Gehäuses (1) stirnseitig durch einen lösbar befestigten Deckel (7) abgeschlossen ist.

6. Hydraulikblock nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der bolzenförmige Ventilschaft des teller- oder pilzförmigen Saugventils (5) in einer in der Ventilbuchse (31) lösbar fixierten Führungsbuchse (33) geführt ist, die eine Abstützung für die Feder (54) des Saugventils (5) bildet, und daß am Ventilschaft ein Ring (52) als Abstützung für das andere Ende der Feder (54) sowie ein verstellbarer Endanschlag (53) angeordnet sind.

7. Hydraulikblock nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auflage (313) als radialer Teil einer Ringschulter der Ventilbuchse (31) ausgebildet ist und daß das Schließglied des Druckventils ein von einer Schließfeder (61) gegen die Auflage (313) gedrückter Ring mit einem inneren Führungsansatz ist.

Zeichnung