Hochdruckeinrichtung für flüssige Medien

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine Zylindereinheit (Z) einer Hochdruckpumpe für ein Fluid, insbesondere für Wasser mit einem max. Druck von größer 2000 bar, im Wesentlichen umfassend einen, durch eine Schrumpfverbindung aus mindestens zwei konzentrischen, rohrförmigen Komponenten (11, 12) mit Rillen an der Verbindungsfläche gebildeten Zylinder (1), welcher einerseits mit einem Flanschteil (2) mit einem Dichtsystem (3), in welchem ein Plunger (P) axial hin- und herbewegbar und andererseits mit einem Ventilkörper (6) lösbar verbunden ist.
Um ein nachteiliges Verschieben der Innenbuchse bei wechselnder, mechanischer Belastung im Langzeitbetrieb und eine optimale Funktion der Pumpe zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, bei der Zylindereinheit (Z) die Lagerbüchse (31) des Dichtsystems (3) und die radial äußerste Komponente (11) des Zylinders (1) am Flanschteil (2) anliegen und zwischenliegend einen Spalt (4) bilden, in welchem ein gespanntes, tellerförmiges Federmittel (5) distal an der Außenkomponente (11) des Zylinders (1) und proximal an der Außenseite der Lagerbüchse (31) zum Flanschteil (2) hingerichtet, abgestützt ist und gegenüberliegend die rohrförmigen Komponenten (11, 12) des Zylinders (1) im Bereich der Anliegefläche (14) an den Ventilkörper (6) eine metallische Verbindung (7), insbesondere eine Schweißverbindung, aufweisen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hochdruckeinrichtung für flüssige Medien.

[0002] Im Speziellen bezieht sich die Erfindung auf eine Zylindereinheit einer Hochdruckpumpe für ein Fluid mit einem Druck von größer 2000 bar, umfassend einen durch Schrumpfverbindung aus mindestens zwei konzentrischen, rohrförmigen Komponenten gebildeten Zylinder, welche einerseits mit einem Flanschteil mit einem Dichtsystem, in welchem ein Plunger axial hin- und her-bewegbar und andererseits mit einem Ventilkörper lösbar verbunden ist.

[0003] Komponenten von Hochdruckeinrichtungen, insbesondere eine Wandung eines Zylinders von Hochdruckpumpen, sind im Betrieb aufgrund eines Innendruckes von über 2000 bar beträchtlichen Zugspannungen, die gegebenenfalls instationärer Natur bzw. pulsierend wirksam sind, ausgesetzt.

[0004] Die Zugspannungen können sich dabei in Abschnitten der Zylinderwandung der Dehngrenze der Werkstoffe annähern, allenfalls jedoch ein Langzeitfließen des Materials bewirken, welches sich bei gegebener Spannung in logarithmischen Zeitmaße konstant verringert.

[0005] Es ist dem Fachmann bekannt, rohrförmige Bauteile für hohe Innendrücke mit konzentrischen, thermisch aufgeschrumpften Teilen zu versehen oder Fluid führende Rohre mit aufgeschrumpften Außenkomponenten bzw. Außenrohren zu verstärken.

[0006] Mittels eines derartigen, aus mehreren konzentrischen, durch ein Schrumpfverfahren gebildeten Rohrkörpers, ist es möglich, die Spannungen in den Teilen der Rohrwand für einen Hochdruckbetrieb derart auszubilden, dass über den Querschnitt möglichst gleiche Materialbelastungen auftreten bzw. dass die Zugspannungsspitzen im Teil, die eine plastische Verformung des Werkstoffes bewirken könnten, vermieden werden.

[0007] Zylindereinheiten bzw. Rohrkörper, hergestellt aus mindestens zwei, durch eine Aufschrumpfung eines Außenteiles gebildeten Verbundes, haben jedoch unter anderem einen Nachteil und zwar, dass die innere Komponente im Rohrverbund bei schwellender oder gegebenenfalls wechselnder Belastung axial verschoben und/oder gedehnt werden kann. Dies kann im Flanschbereich der Plungereinrichtung und/oder im Ventilkörper-Anschlussbereich zu Problemen im System einer Abdichtung des Hochdruckfluids führen.

[0008] Hier will die Erfindung den Mangel im Stand der Technik beseitigen und setzt sich zum Ziel, eine gattungsgemäße Zylindereinheit einer Hochdruckpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche im schweren Dauerbetrieb eine Dichtheit der Verbindung einer Zylindereinheit mit einem Flanschteil im Plungerbereich und einem solchen im Bereich des Ventilkörpers sicherstellt.

[0009] Dieses Ziel wird erfindungsgemäß bei einer Zylindereinheit im Wesentlichen umfassend einen, durch eine Schrumpfverbindung aus mindestens zwei konzentrischen, rohrförmigen Komponenten gebildeten Zylinder, welcher einerseits mit einem Flanschteil mit einem Dichtsystem, in welchem ein Plunger axial hin- und her-bewegbar und andererseits mit einem Ventilkörper lösbar verbunden ist, dadurch erreicht, dass an der Verbindungsfläche von Komponenten Rilllen ausgeformt sind und bei der Zylindereinheit die Lagerbüchse des Dichtsystems und die radial äußerste Komponente des Zylinders am Flanschteil anliegen und zwischenliegend einen Spalt bilden, in welchem ein gespanntes, tellerförmiges Federmittel distal an der Außenkomponente des Zylinders und proximal an der Außenseite der Lagerbüchse zum Flanschteil hingerichtet, abgestützt ist und axial gegenüberliegend die rohrförmigen Komponenten des Zylinders im Bereich der Anliegefläche an den Ventilkörper eine metallische Verbindung, insbesondere eine Schweißverbindung, aufweisen, erreicht.

[0010] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Rillen an der Verbindungsfläche der rohrförmigen Komponenten im Querschnitt im Wesentlichen halbkreisförmig mit einer Tiefe bis zu 2 mm ausgeformt.

[0011] Im Folgenden soll die Innovation anhand einer Zeichnung, die allenfalls nur einen Ausführungsweg der Erfindung darstellt, näher erläutert werden.

[0012] Es zeigt in Fig. 1 eine Zylindereinheit in einer Hochdruckpumpe.

[0013] Zur leichteren Zuordnung der Teile und Komponenten in der Zeichnung einer erfindungsgemäßen Zylindereinheit soll die nachfolgende Bezugszeichenliste dienen:

Z

Zylindereinheit

1

Zylinder

11

Außenkomponente des Zylinders

12

Innenkomponente des Zylinders

14

Anliegefläche an den Ventilkörper

15

Rillen an der Verbindungsfläche der Zylinderkomponente

2

Flanschteil

3

Dichtsystem für Plunger

31

Lagerbüchse

4

Spalt

5

Federmittel

6

Ventilkörper

7

Metallische (Schweiß-)Verbindung

[0014] Aus Fig.1 ist prinzipiell eine Zylindereinheit Z einer Hochdruckpumpe zu entnehmen, welche in Axrichtung einerseits mit einem Dichtsystem 3 für einen Plungerkolben P gemäß EP 0 505 352 B1 und/oder EP 1 845 290 B1 und andererseits mit einem Ventilkörper 6 lösbar verbunden ist.

[0015] Eine Zylindereinheit 1 nach der Erfindung ist mit einer Innenkomponente 12 und mindestens einer, auf dieser aufgeschrumpften, Außenkomponente 11 gebildet, wobei an der (den) Verbindungsfläche(n) der rohrförmigen Komponenten 12, 11 durch Ausnehmungen aus einer der Komponenten Rillen 15 gebildet sind.

[0016] Ein Dichtsystem 3 für einen Plungerkolben P weist in an sich bekannter Weise eine Lagerbüchse 31 auf, welche in Axrichtung von einem Flanschteil 2 abgestützt ist. Die äußerste Komponente 11 des Zylinders 1 stützt sich ebenfalls im Außenbereich am Flanschteil 2 ab und weist in radialer Richtung bis zur Lagerbüchse 31 hin eine Ausnehmung auf.

[0017] Ein Federmittel 5 in der Ausnehmung, in der Darstellung gemäß Fig. 1 eine Tellerfeder 5, stützt sich distal an der Außenkomponente 11 des Zylinders 1 ab und beaufschlagt proximal durch deren Vorspannung die Außenseite der Lagerbuchse 31, welche ihrerseits vom Flanschteil 2 axial gehalten ist.

[0018] Zwischen Federmittel 5 und der (den) innenliegenden Komponente(n) 12 des Zylinders 1 ist ein Spalt 4 zum Ventilkörper 6 hin gerichtet ausgebildet, welcher eine axiale Verschiebung derselben bis zu 0.95 mm ermöglicht und derart eine Dichtheit der Verbindung allenfalls sicherstellt.

[0019] Axial gegenüberliegend zum Dichtsystem 3 eines Plungers P, und zwar im Bereich eines Ventilkörpers 6 des Zylinders 1, sind dessen Komponenten 11, 12 miteinander metallisch verbunden bzw. verschweißt und liegen mit deren bearbeiteten Stirnflächen 14 dichtend an einer Gegenfläche am Ventilkörper 6 an.

[0020] Zur Behinderung bzw. Verhinderung einer Verschiebung der Komponenten 11, 12 eines Zylinders 1 einer Hochdruckpumpe ist, wie gefunden wurde, von Vorteil, wenn die Rillen 15 im Bereich der Verbindungsfläche im Querschnitt im Wesentlichen halbkreisförmig mit einer Tiefe von bis zu 2 mm ausgeformt sind und gegebenenfalls in Axrichtung spiralig verlaufen.

Ansprüche

1. Zylindereinheit (Z) einer Hochdruckpumpe für ein Fluid, insbesondere für Wasser mit einem max. Druck von größer 2000 bar, im Wesentlichen umfassend einen, durch eine Schrumpfverbindung aus mindestens zwei konzentrischen, rohrförmigen Komponenten (11, 12) gebildeten Zylinder (1), welcher einerseits mit einem Flanschteil (2) mit einem Dichtsystem (3), in welchem ein Plunger (P) axial hin- und her-bewegbar und andererseits mit einem Ventilkörper (6) lösbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verbindungsfläche von Komponenten Rillen ausgeformt sind und bei Zylindereinheit (Z) die Lagerbüchse (31) des Dichtsystems (3) und die radial äußerste Komponente (11) des Zylinders (1) am Flanschteil (2) anliegen und zwischenliegend einen Spalt (4) bilden, in welchem ein gespanntes, tellerförmiges Federmittel (5) distal an der Außenkomponente (11) des Zylinders (1) und proximal an der Außenseite der Lagerbüchse (31) zum Flanschteil (2) hingerichtet, abgestützt ist und axial gegenüberliegend die rohrförmigen Komponenten (11, 12) des Zylinders (1) im Bereich der Anliegefläche (14) an den Ventilkörper (6) eine metallische Verbindung (7), insbesondere eine Schweißverbindung, aufweisen.

2. Zylindereinheit (Z) nach Anspruch 1, bei welcher die Rillen (15) an der (den) Verbindungsfläche(n) der rohrförmigen Komponenten (11, 12) im Querschnitt im Wesentlichen halbkreisförmig mit einer Tiefe bis zu 2 mm ausgeformt sind.

Zeichnung