DE2424046A1

DE2424046A1 - High pressure reciprocating plunger water pump - has oil filled sealing chamber in place of stuffing box

Info

Publication number: DE2424046A1
Application number: DE2424046A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Ing Kampmann; Helmut Dipl Ing Kampmann
Original assignee: Hauhinco Maschinenfabrik G Hausherr Jochums GmbH and Co KG
Current assignee: Hauhinco Maschinenfabrik G Hausherr Jochums GmbH and Co KG
Priority date: 1974-05-17
Filing date: 1974-05-17
Publication date: 1975-11-27

Abstract

The pump has a plunger (3) reciprocating inside a casing (2). The working chamber (6) has water inlet and discharge connections (7, 8) with automatic valves. The cylinder casing has an internally projecting annulus (11) fitting closely round the plunger with a small gap (13) between them. Below this a space (9) is formed which is filled with oil at a pressure always higher than that of the water. The oil is supplied from a pump (14) through a non return valve (16) and a pressure relief valve (15) set at slightly more than the maximum water pressure. Oil is pumped in on the plunger downstroke at a pressure above water suction pressure. On the upstroke the non return valve (16) closes and the oil pressure rises with the water pressure.

Description

Hochdruckwas serpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckwasserpumpe, insbesondere für Untertagebetriebe, mit Arbeitszylinder (oder Förderzylinder), darin geführtem Tauchkolben und Abdichtungseinrichtung zwischen Tauchkolben und Arbeitszylinderwand. High pressure water pump The invention relates to a high pressure water pump, especially for underground operations, with working cylinder (or delivery cylinder) therein guided plunger and sealing device between plunger and working cylinder wall.

Bei den (aus der Praxis) bekannten Hochdruckwasserpumpen der beschriebenen Gattung ist die Abdichtungseinrichtung eine Stopfbuchse mit entsprechenden Packungen. Das ist nachteilig. Die Packungen unterliegen erheblichem Verschleiß.In the (from practice) known high pressure water pumps of the described The type of sealing device is a stuffing box with appropriate packings. That is disadvantageous. The packs are subject to considerable wear and tear.

Der Verschleiß kann zwar in geringem Maße durch Nachziehen einer regelmäßig zur Stopfbuchse gehörenden Brille ausgeglichen werden, nichtsdestoweniger führt der Verschleiß alsbald dazu, daß die Packungen in relativ kurzen Abständen ausgewechselt werden müssen. Dieses Auswechseln bedingt Betriebsunterbrechungen und damit erhebliche Kosten. Hinzu kommt der Materialaufwand.The wear can admittedly to a small extent by tightening one regularly the gland belonging to the gland must be compensated, nevertheless leads the wear and tear soon results in the packs being replaced at relatively short intervals Need to become. This replacement causes operational interruptions and thus considerable Costs. In addition, there is the cost of materials.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Hochdruckwasserpumpe der beschriebenen Gattung die Abdichtungseinrichtung so zu gestalten, daß auf Stopfbuchsen mit entsprechenden Packungen verzichtet werden kann.The invention is based on the object of a high pressure water pump of the type described to make the sealing device so that on stuffing boxes can be dispensed with with appropriate packs.

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckwasserpumpe, insbesondere für Untertagebetriebe, mit Arbeitszylinder, darin geführtem Tauchkolben und Abdichtungseinrichtung zwischen Tauchkolben und Arbeitszylinderwand. Die Erfindung besteht darin, daß die Abdichtungseinrichtung aus einer den Tauchkolben umgebenden ölkammer besteht und die ölkainmer an einen ölsperrkreis angeschlossen ist, der einen öldruck aufweist, welcher stets größer ist als der Wasserdruck im angeschlossenen Arbeitszylinder. - Erfindungsgemäß ist also eine Stopfbuchse mit üblicher Packung nicht mehr erforderlich. Die Abdichtung wird durch den ölsperrkreis plus ö1-kammer erreicht. Die ölkammer ist funktionell mit dem Ö1-sperrkreis'integriert. Der ölsperrkreis läßt sich ohne Schwierigkeiten so ausführen und bezüglich des öldruckes steuern, daß der öldruck in der ölkammer stets etwas höher ist als der Druck im Arbeitszylinder. Auf diese Weise herrscht an der Trennstelle zwischen Wasser einerseits und öl andererseits stets ein geringes Druckgefälle in Richtung auf den Arbeitszylinder hin. Das kann zwar zur Folge haben, daß in geringem Maße öl in das Druckwasser eintritt, es kann jedoch niemals Wasser in die ölkammer bzw. in den ö1-sperrkreis eindringen. Damit ist die angestrebte Abdichtung erreicht. Die ölverluste lassen sich gering halten, indem man eine entsprechende Spaltdichtung, Kolbenringdichtung oder dergl. zwischen ölkammer und Arbeitszylinder vorsieht und das Druckgefälle von der ö1- zur Wasserseite so gering, wie zur einwandfreien Funktion erforderlich, auslegt.The invention relates to a high pressure water pump, in particular for Underground operations, with working cylinder, in it guided plunger and sealing device between plunger and working cylinder wall. The invention is that the Sealing device consists of an oil chamber surrounding the plunger and the ölkainmer is connected to an oil blocking circuit that has an oil pressure, which is always greater than the water pressure in the connected working cylinder. - According to the invention, a stuffing box with a conventional packing is no longer necessary. The seal is achieved by the oil barrier plus oil chamber. The oil chamber is functionally integrated with the Ö1 locking circuit. The oil barrier circuit can be done without Difficulties so carry out and control with regard to the oil pressure that the oil pressure always a little higher in the oil chamber is than the pressure in the working cylinder. In this way there is at the point of separation between water on the one hand and oil on the other hand always a slight pressure gradient in the direction of the working cylinder. That can although have the consequence that a small amount of oil enters the pressurized water, it can However, never water can get into the oil chamber or the oil barrier circuit. In order to the desired seal is achieved. The oil losses can be kept low, by using a corresponding gap seal, piston ring seal or the like. Between Provides oil chamber and working cylinder and the pressure gradient from the oil to the water side as low as necessary for proper function.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der Gestaltung. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die sich durch Einfachheit und Funktionssicherheit auszeichnet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die ölkammer zwischen einem Innenbund am Arbeitszylinder sowie einem - in bezug auf den Arbeitszylinder - darunter angeordneten Kolbenring am Tauchkolben gebildet ist, und daß der ölsperrkreis mit einer öldruck- und Speisepumpe mit nachgeschaltetem Rückschlagventil sowie einem öldruckbegrenzungsventil ausgerüstet ist. Hier bildet der Innenbund eine Spaltdichtung. Man kann aber auch die ölkammer zwischen zwei Kolbenringen des Tauchkolbens bilden. In diesem Falle wird man den ölsperrkreis mit einer öldruckpumpe sowie einem öldruckbegrenzungsventil und einem Vorratsbehälter mit vorgeschaltetem Rückschlagventil ausrüsten. Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung ist die ölkammer ebenfalls zwischen zwei Kolbenringen gebildet, im übrigen ist die Anordnung jedoch so getroffen, daß dem Ölsperrkreis ein Druckmittelwandler zugeordnet ist, der einerseits mit dem Arbeitszylinder (oder einer daran angeschlossenen Leitung), andererseits mit dem ölsperrkreis in Verbindung steht. Hier besitzt der ölsperrkreis zweckmäßigerweise eine blspeisepumpe mit nachgeschaltetem Rückschlagventil, die verlorengegangenes öl ergänzt.In particular, there are several possibilities within the scope of the invention the design. A preferred embodiment of the invention, distinguished by simplicity and functional reliability, is characterized in that the oil chamber between an inner collar on the working cylinder and one - with respect to the working cylinder - Underneath arranged piston ring is formed on the plunger, and that the oil barrier circuit with an oil pressure and feed pump with a downstream check valve and a oil pressure relief valve is equipped. Here the inner collar forms a gap seal. But you can also form the oil chamber between two piston rings of the plunger. In this case, the oil blocking circuit is set up with an oil pressure pump and an oil pressure relief valve and equip a storage tank with an upstream check valve. After a Another proposal of the invention is the oil chamber also between two piston rings formed, but otherwise the arrangement is so hit that a pressure medium converter is assigned to the oil barrier circuit, which is connected to the working cylinder on the one hand (or a line connected to it), on the other hand with the oil barrier circuit in Connection. Here, the oil barrier circuit expediently has a feed pump with downstream check valve that replenishes lost oil.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei einer erfindungsgemäßen Hochdruckwasserpumpe die Abdichtung unter Verzicht auf Stopfbuchse und entsprechende Packungen funktioniert. Die sonst üblichen Wartungsarbeiten für das Nachziehen von Stopfbuchsenbrillen oder das Auswechseln von Stopfbuchsen entfallen.The advantages achieved are to be seen in the fact that in an inventive High-pressure water pump the seal dispensing with stuffing box and corresponding Packs works. The usual maintenance work for retightening Stuffing box glands or changing of stuffing boxes are not necessary.

Im folgenden wird. die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung: Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Hochdruckwasserpumpe mit ölsperrkreis, Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1 und Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 1.The following will. the invention based on only one embodiment Illustrative drawing explained in more detail. It shows in a schematic representation: 1 shows an axial section through a high-pressure water pump according to the invention with an oil barrier circuit, FIG. 2 shows another embodiment of the object according to FIG. 1 and FIG. 3 shows a Another embodiment of the object of FIG. 1.

Die in den Figuren dargestellten Hochdruckwasserpumpen 1 sind insbesondere für Untertagebetriebe bestimmt. Sie besitzen in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Arbeitszylinder 2, einen darin geführten Tauchkolben 3 und eine Abdichtungseinrichtung 4 zwischen Tauchkolben 3 und Arbeitszylinderwand 5. Der Förderraum 6 des Arbeitszylinders 2 ist an eine Wassersaugleitung 7 angeschlossen und steht auf der anderen Seite mit einer Wasserdruckleitung 8 in Verbindung-. über die Wassersaugleitung 7 wird das Wasser angesogen, über die Wasserdruckleitung 8 wird es abgegeben.The high pressure water pumps 1 shown in the figures are in particular intended for underground operations. You own in their fundamental Construction of a working cylinder 2, a plunger 3 guided therein and a sealing device 4 between plunger 3 and working cylinder wall 5. The delivery chamber 6 of the working cylinder 2 is connected to a water suction line 7 and is on the other side with a water pressure line 8 in connection. via the water suction line 7 is the water is sucked in, via the water pressure line 8 it is released.

Selbstverständlich sind diesen Leitungen 7, 8 entsprechende Ventile zugeordnet, die jedoch nicht gezeichnet worden sind.Of course, these lines 7, 8 are corresponding valves assigned, but which have not been drawn.

Die Abdichtungseinrichtung 4 besteht aus einer den Tauchkolben 3 umgebenden ölkammer 9. Die ölkammer 9 ist an einem ölsperrkreis 10 angeschlossen, der einen öldruck aufweist, welcher stets größer ist als der Wasserdruck im Arbeitszylinder 2. Das läßt sich auf verschiedene Weise erreichen.The sealing device 4 consists of a piston 3 surrounding the plunger oil chamber 9. The oil chamber 9 is connected to an oil barrier circuit 10, the one Has oil pressure, which is always greater than the water pressure in the working cylinder 2. This can be achieved in a number of ways.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die ölkammer 9 zwischen einem Innenbund 11 am Arbeitszylinder 2 sowie einem in bezug auf den Förderraum 6 darunter angeordneten Kolbenring 12 am Tauchkolben 3, der als Stufenkolben ausgebildet ist, gebildet. Der Innenbund 11 bildet einen Dichtungsspalt 13. Der ölsperrkreis 10 ist ausgerüstet mit einer öldruck- und Speisepumpe 14, mit einem bldruckbegrenzungsventil 15 sowie mit einem Rückschlagventil 16. Zum Ansaugen von Wasser fährt der Tauchkolben in Richtung des Pfeiles 17 abwärts. Gleichzeitig wird in die ölkammer 9 über die Leitung 18 mit geringem Überdruck gegenüber dem Wasser im Förderraum 6 öl aus dem ölsperrkreis 10 eingespeist. Auf diese Weise wird ein Eindringen von Wasser in die ölkammer 9 vermieden. Die ölverluste zum Förderraum 6 hin lassen sich praktisch beliebig klein halten, da sich dem geringen ölpumpenüberdruck in Richtung Förderraum 6 innerhalb der Spaltdichtung 13, die an dem Innenbund 11 gebildet ist, das entgegengesetzt gerichtete Druckgefälle infolge Kolbenreibung überlagert. Der Tauchkolben 3 erreicht dann alsbald die untere Totlage, die in Fig. 1 strichpunktiert eingezeichnet worden ist. Sobald danach der Tauchkolben 3 aus der unteren Totlage hochfährt, schließt das Ventil der Wassersaugleitung 7 und der Wasserdruck baut sich auf, begrenzt durch die Einstellung eines zugeordneten Wasserdruckbegrenzungsventils. Gleichzeitig schließt hier jedoch im ölsperrkreis 10 das Rückschlagventil 16, so daß parallel zum Wasserdruck im ölsperrkreis 10 und in der ölkammer sich ein öldruck aufhaut, dessen Höhe durch das Olbegrenzungsventil 15 etwas oberhalb des maximalen Wasserdrucks begrenzt wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ändert sich das Volumen in der ölkammer 9.In the embodiment of FIG. 1, the oil chamber 9 is between a Inner collar 11 on the working cylinder 2 and one below it with respect to the delivery chamber 6 arranged piston ring 12 on plunger 3, which is designed as a stepped piston, educated. The inner collar 11 forms a sealing gap 13. The oil barrier circuit 10 is equipped with an oil pressure and feed pump 14, with a pressure relief valve 15 and with a check valve 16. The plunger moves to suck in water in the direction of arrow 17 downwards. At the same time in the oil chamber 9 via the Line 18 with a slight overpressure compared to the water in the delivery chamber 6 oil from the oil blocking circuit 10 fed. on this way becomes an intrusion of water in the oil chamber 9 avoided. Let the oil losses towards the delivery chamber 6 can be kept practically as small as desired, since the low oil pump overpressure in Direction of the delivery chamber 6 within the gap seal 13, which is formed on the inner collar 11 is, the oppositely directed pressure gradient due to piston friction is superimposed. The plunger 3 then immediately reaches the bottom dead center, which is shown in phantom in FIG. 1 has been drawn. As soon as then the plunger 3 from the bottom dead center starts up, the valve of the water suction line 7 closes and the water pressure builds up limited by the setting of an associated water pressure relief valve. At the same time, however, the check valve 16 closes in the oil barrier circuit 10, see above that parallel to the water pressure in the oil barrier circuit 10 and in the oil chamber there is an oil pressure aufhaut, the height of which through the oil limitation valve 15 is slightly above the maximum Water pressure is limited. In the embodiment of FIG. 1, this changes Volume in the oil chamber 9.

Mit der beschriebenen Arbeitsweise werden auch die Figuren 2 und 3 und wird auch die Arbeitsweise der dort dargestellten Hochdruckwasserpumpen 1 ohne weiteres verständlich.FIGS. 2 and 3 are also illustrated with the method of operation described and the operation of the high-pressure water pumps 1 shown there is also shown without further understandable.

Bei der Ausführungsform nach diesen Figuren ist die ÖL-kammer 9 zwischen zwei Kolbenringen 12 des Tauchkolbens 3 gebildet. Sie verändert also beim Hub des Tauchkolbens 3 ihr Volumen nicht.In the embodiment according to these figures, the oil chamber 9 is between two piston rings 12 of the plunger 3 are formed. So you changed the stroke of the Plunger 3 does not have its volume.

Der ölsperrkreis 10 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 2 mit einer öldruckpumpe 14 sowie einem öldruckbegrenzungsventil 15 ausgerüstet. Es handelt sich bei der öldruckpumpe 14 um eine kleine -ölkolbenpumpe, die praktisch synchron mit dem Tauchkolben 3 arbeitet. Ein Vorratsbehälter 19 für das Sperröl ist über ein Rückschlagventil 16 angeschlossen.The oil barrier circuit 10 is in the embodiment of FIG. 2 with a oil pressure pump 14 and an oil pressure relief valve 15. It deals the oil pressure pump 14 is a small oil piston pump that is practically synchronous works with the plunger 3. A reservoir 19 for the barrier oil is over a check valve 16 is connected.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die ölkammer 9 zwar in gleicher Weise gebildet, im übrigen ist jedoch der ölsperrkreis 10 mit einem Druckmittelwandler 20 ausgerüstet.In the embodiment according to FIG. 3, the oil chamber 9 is the same Way formed, but otherwise the oil barrier circuit 10 is with a pressure medium converter 20 equipped.

Dieser steht einerseits mit dem Förderraum 6 in Verbindung, andererseits mit dem ölsperrkeis 10. Der ölsperrkreis 10 weist außerdem eine ölspeisepumpe 14 auf, die verlorengegangenes Lecköl nachspeist. Zwischen der Leitung 18 und der ölspeisepumpe sowie dem öldruckbegrenzungsvnetil 15 ist ein Rückschlagventil 16 vorgesehen.This is on the one hand in connection with the conveying space 6, on the other hand with the oil barrier circuit 10. The oil barrier circuit 10 also has an oil feed pump 14 which replenishes lost leakage oil. Between the line 18 and the oil feed pump as well as the oil pressure limiting valve 15, a check valve 16 is provided.

Claims

Patent claims:

High pressure water pump, especially for underground operations, with working cylinder, therein guided plunger and sealing device between plunger and Working cylinder wall, d u r c h e k e n n n n e i c h n e t that the sealing device (4) consists of an oil chamber (9) surrounding the plunger piston (3) and the oil chamber (9) is connected to an oil blocking circuit (10) which has an oil pressure which is always greater than the water pressure in the working cylinder (2).

2. High pressure water pump according to claim 1, characterized in that that the oil chamber (9) between an inner collar (11) on the working cylinder (2) and one - with respect to the delivery chamber (6) - arranged underneath piston ring (12) on the Plunger piston (3) is formed and that the oil locking circuit (10) with an oil pressure and Feed pump (14) with downstream check valve (16) and an oil pressure relief valve (15) is equipped.

3. High pressure water pump according to claim 1, characterized in that that the oil chamber (9) is formed between two piston rings (12) of the plunger piston (3) is and that the oil blocking circuit (10) with an oil pressure pump (14) and an oil pressure relief valve (15) and a storage container (19) with an upstream check valve (16) is.

4. High pressure water pump according to claim 1, characterized in that the oil chamber (9) is formed between two piston rings (12) of the plunger piston (3) and that the oil barrier circuit (10) is assigned a pressure medium converter (20), which on the one hand with the delivery chamber (6), on the other hand with the oil barrier circuit (10) in connection.

5. High pressure water pump according to claim 4, characterized in that the oil blocking circuit (10) also has an oil feed pump (14) with a downstream check valve (16).