DE4200576A1 - Hochdruck-anordnungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Anordnung(en) in Hochdruck-Aggregat(en), in der einer ihr Volumen periodisch verändernden Kammer Fluid eingelassen und durch ein Druckmittel aus der Kammer heraus gedrückt wird.

Für Drücke von mehreren hundert Bar findet man ein solches Aggre­ gat zum Beispiel in der deutschen Patentschrift 23 00 569. Darin ist ein Kolbenschuh in eine Ausnehmung eingetaucht, so daß er durch die Wände der Ausnehmung am Wegfallen vom Kolben gehindert ist. Somit kann der Kolbenkopf auf der ganzen Querschnittsfläche des Kolbens den Kolbenschuh tragen und dadurch die mehreren hundert Bar zulassen. Doch ist der Kolben­ hub begrenzt, was die Leistung einschränkt.

In der Europa-OS 01 02 441 findet man in ihren Fig. 12 und 13 einen Kolbenschuh, der in die Ausnehmung eintauchende Verlängerungen aufweist, die bis zum Mittelpunkt der Schwenkverbindung zwischen Kolben und Schuh reichen. Dadurch wurde der Kolbenhub über den der genannten deutschen Patentschrift hinaus verlängert.

Doch kann auch diese Anordnung nicht für mehrere tausend Bar verwendet werden, weil bei mehreren tausend Bar Fluiddruck die Lauf­ flächen der Kolbenschuhe groß im Vergleich zum Querschnitt des Kolbens sein müssen. Der Kolben ist dann relativ dünn und bedarf einer Führung, die in der genannten Europa-Offenlegungsschrift fehlt. Zwar kann diese Offenlegungsschrift den Kolbenschuh führen, wenn dessen Achse mit der des Kolbens fluchtet. Dann aber besteht keine Querkraft. Die Querkraft tritt, wie die gegenwärtige Erfindung erkennt, erst dann auf, wenn die Achse des Kolbenschuhes von der des Kolbens weg geschwenkt ist. Dann aber hat der Kolbenschuh der Europa-Offenlegungsschrift keine Führung mehr, weil die Außenfläche des Kolbenschuhes dann von der Wand der Ausnehmung weggeschwenkt ist.

Andererseits sind Axial Booster aus zahlreichen patentamtlichen Dokumenten bekannt, die Drucke bis zu mehreren tausend Bar erzeugen. Doch mangelt es ihnen an Fördergleichmäßigkeit, weil sie mit nur zwei Kolben arbeiten.

Demnach ist die bekannte Technik noch mit Mängeln behaftet, die einer Berichtigung bedürfen und des fehlt immer noch eine mehrkolbige Pumpe mit hoher Fördergleichförmigkeit durch mindestens drei oder mehr Kolben für Drucke bis über tausend Bar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die hohe Drücke bis über tausend Bar zuläßt und die auch in Aggregaten mit mehreren Kolben verwendet werden kann, wobei der Kolben und der Kolbenschuh auch bei Anwendung in einer Einkolbenmaschine Drücke von über tausend Bar zulassen.

Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 1 gelöst und weitere Vervollkommnungen durch die gegenwärtige Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 33 beschrieben und definiert.

Die Fig. 21, 22 und 29 bis 31 bringen Tafeln, Diagramme oder Figuren zur Erfassung der Berechnungsgrundlagen oder zur Erklärung der mathematisch-geometrischen Grundlagen der Erfindung, während alle anderen der Fig. 1 bis 43 Schnitte oder Ansichten der Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Fig. 1, 2, 8, 9 und 14 sieht man in einem Gehäuse 57- 442 einen Kolbenhubantrieb 445, 446 mit der Kolbenhub-Führungsfläche 570 angeordnet, die gegen die Lauffläche 465 eines Kolbenschuhes 447 drückt, der ein Lagerbett 558 (Fig. 6, 7) für den darin schwenkbaren Kolbenkopf 448 des Kolbens 5 bildet. Der Kolben 5 ist im Zylinder 11 reziprokierbar, und diese Reziprokations-Bewegung des Kolbens im Zylinder wird durch die Kolbenhubfläche 570 angetrieben.

In den genannten Figuren und zusätzlich in den Fig. 6 und 7 findet man ein wesentliches Merkmal der Erfindung, nämlich:
daß dem Kolben 5 ein an ihm schwenkbarer Kolbenschuh 447 zugeordnet ist, ein Schwenkteil 449 des Kolbenschuhes den Kol­ benkopf 448 teilweise umgreift, Kolbenkopf und Schwenkteil erste Flächen 547, 548 mit etwa gleichen Radien 560, 460 um eine gemeinsame Mitte 546 bilden, der Schwenkteil 449 des Kolbenschuhes in beiden axialen Richtungen über die gemeinsamen Mitte hinausragt und eine äußere Fläche 468 mit einem zweiten Radius 461 um die genannte gemeinsame Mitte formt, wobei der zweite Radius größer als die Radien der ersten Flächen ist, der Kolbenschuh- Schwenkteil mindestens teilweise in einem länglichen Raum 559 des Körpers 442 plaziert ist und der Raum 559 mindestens eine innere Wandfläche 451 mit einem Abstand von der Achse des Raumes 559 bildet, der etwa dem genannten zweiten Radius des Schwenkteils des Kolbenschuhes entspricht.

Dadurch wird erfindungsgemäß erreicht, daß die Außenfläche des Kolbenschuhes, die mit dem zweiten Radius ausgebildet ist, zu allen Zeiten den gleichen Abstand von der Achse des Kolbens hat und folglich zu allen Zeiten der Schwenkbewegung des Kolbenschuhes an der inneren Wandfläche 451 des Raumes 559 geführt werden kann. Durch diese Mög­ lichkeit, die durch die Erfindung geschaffen ist, kann der Kolben dünn werden, weil der Kolbenschuh durch seine Führung an der Wandfläche 451 die Knickung des dünnen Kolbens verhindert. Durch diese Grundmaß­ nahme der Erfindung kann also der Kolben hohe Drücke zulassen und der Kolbenschuh kann ausgedehnte Lagerflächen erhalten, um den dünnen Kolben mit hoher Kraft in den Zylinder 11 zu drücken und somit Fluid mit Drücken von über tausend Bar aus dem Zylinder 11 herausfördern.

In den genannten Figuren findet man noch folgende Ausführungen der Erfindung, die der Betriebssicherheit und der Erzeugung hoher Drücke dienen; wobei diese Merkmale etwa insbesondere die folgenden sind:
daß ein Teil der äußeren Fläche 468 des Kolbenschuh-Schwenk­ teils an der genannten inneren Wandfläche 451 des Raumes 559 geführt angeordnet ist,
und, oder;
daß die genannten Radien die genannten Flächen als teilzylin­ drische oder kugelteilförmige Flächen formen und die innere Wandfläche 451 eine zylindrische ist, oder durch zwei zueinander parallele plane Flächen ersetzt ist,
und, oder;
daß der von dem Kolbenkopf 448 erstreckende Hubkolben 5 in einem Zylinder 11 reziprokierbar angeordnet ist und die Achse des Zylin­ ders mit der Achse des Raumes 559 fluchtet,
und, oder;
daß von dem Zylinder 11 bildendem Körper 57 aus eine Zylinder­ nase 454 in den Raum 559 herein erstreckt ist,
und, oder;
daß der Kolbenkopf und ein Teil des Zylinder-Körpers Sitze für zwischen ihnen angeordnete Druckfedern bilden und diese Sitze radial außerhalb der genannten Zylindernase 454 angeordnet sind,
und, oder;
daß ein Teil des Schwenkteils 449 des Kolbenschuhes 447 radial außerhalb der Zylindernase 454 an der Spitze dieser Nase vorbei in dem Raum 559 bewegbar angeordnet ist,
und, oder;
daß am Kolbenschuh von der ersten Fläche 558 aus mindestens eine konische Fläche 446 mit Winkel 469 in Axialrichtung des Kolbens 5, also von der Spitze des Kolbenkopfes weg, angeordnet ist;
und, oder; auch nach Fig. 32 bis 40;
daß der Kolbenschuh an seiner ersten Fläche 558 abgekehrtem axialem Ende in an sich bekannter Weise eine Führungsfläche 465 bildet, die einen Radius 462 um die Mitte eines Hubtriebes 444 bildet,
und, oder;
daß die Projektion der peripherialen Länge der Führungsfläche 465 etwa 75 bis 100 Prozent des Doppelten des Radius 465 des Hub­ antriebes 444 entspricht, wie in Fig. 15,
und, oder;
daß der größte Querschnitt des Kolbenkopfes mindestens fünfmal größer als der Querschnitt des Kolbens 5 ist,
und, oder;
daß die Führungsfläche 465 in Laufrichtung relativ zum Hubantrieb vorderem Ende eine relativ zur Kolbenhub-Führungsfläche 570 des Hubantriebs vorderem Ende eine Abschrägung 464 unter engem Winkel zum Aufbau eines hydrodynamischen Tragkeils formt und von etwa der Mitte der Führungsfläche aus eine auf den Kolbenkopf 448 zu gerichtete Leitung 458 durch den Kolbenschuh 447 erstreckt ist.

In bekannter Weise muß der Kolben 5 im Zylinder 11 eine ab­ wechselnd einwärts und auswärts gerichtete Bewegung ausführen. Diese Bewe­ gung ist der Kolbenhub. In den Fig. 1, 2, 8 und 9 findet man die ebenfalls bekannte Antriebsanordnung für diesen Kolbenhub. Dazu ist im Gehäuseteil 442 eine Welle 445 gelagert, die beispielsweise über Keil 446 mindestens einen Exzenter 444 antreibt, dessen Außenfläche 570 die Kolbenhub-Füh­ rungsfläche bildet. An ihr gleitet die Lauffläche 465 (Fig. 6, 7) des Kolbenschuhes 447. Am anderen Ende formt der Kolbenschuh das Schwenk­ bett 558 zur darin schwenkbaren Lagerung des Kolbenkopfes 449 des Kolbens 5. Beim Umlauf des Exzenters 444 wird der Kolben 5 dadurch im Zylinder 11 aus- und einbewegt. Der Zylinder muß in ebenfalls bekannter Weise zu einem Fluideinlaß 410 und zu einem Fluidauslaß 411 verbunden sein. Auch ist bekannt, daß für hohe Drücke Einlaß- und Auslaß-Ventile 138 und 139 angeordnet sein sollen. Ebenso ist bekannt, daß man aus dem Zylinder 11 heraus direkt zu den Ventilen fördern kann, oder daß man zwischen dem Zylinder 11 und den Ventilen eine in einer mit dem Zylinder verbundenen Außenkammer 135 und einer zu den Ventilen verbundenen Innen­ kammer schwingende und diese voneinander trennende Membrane 58 anordnen kann. Dabei ist die Membrane 58 zwischen den Körpern 57 und 404 mittels der Schrauben 4-66 dichtend eingespannt. Diese Membrananordnung findet man auch in Fig. 5.

Fig. 1 zeigt noch, daß dem Zylinder 11 in Höhe der äußeren Totpunktlage des Kolbens 5 eine Fluid-Füll-Leitung 401 verbunden sein und dem Zylinder 11 ein Überdruck- oder Sicherheits- Ventil 402 ggf. mit Federspannung 403 verbunden sein kann. Erfindungs­ gemäß ist der Körper 57, in dem der Zylinder 11 ausgebildet ist, mit einer Zylindernase 454 zur verlängerten Führung und Abdichtung des Kol­ bens 5 versehen. Um diese Zylindernase herum kann eine Druckfeder 453 angeordnet sein, die direkt oder indirekt auf die Rückwand des Kolbenkop­ fes 448 drückt und dem Auswärtshub des Kolbens 5 dient. Im Körper oder Gehäuse 442 kann erfindungsgemäß außerdem eine Führungshülse 452 zur Bildung der inneren Wandfläche 451 angeordnet sein, an der die durch den zweiten Radius gebildete Außenfläche 450 des Kolbenschuh- Schwenkteil geführt wird. Da die Außenfläche mit dem zweiten Radius um die gleiche Mitte gebildet ist, wie der erste Radius des Kolbenkopfes und Schwenkbettes, hat jeder Punkt der Außenfläche 450 immer den glei­ chen Abstand von der gemeinsamen Mitte. Das ermöglicht die Führung des Kolbenschuhes in dem Raume 559, die bisher vor der gegenwärtigen Erfindung nicht gesichert war. Mittels Flansch 455 kann der Körper 57 im Gehäuse 442 zentriert und mittels Dichtringbett 456 abgedichtet werden.

Die Membrane 58 kann an ihrem Einspannteil von Entlastungs- oder Leckage-Sammelkanälen 61, 62 und von Dichtringbetten oder Dichtring Ringnuten 405 und 406 berührt sein.

Erfindungsgemäß ist in Fig. 1 und 2 noch gezeigt, daß von der Innenkammer 137 aus Kanäle (ohne Bezugszeichen) durch den Deckel 404 zu dessen rückwärtiger Planfläche 591 erstreckt sein können. Im Deckel 404 befinden sich Gewinde für die die Halterung 408 haltenden Schrauben 409. Die Halterung hat eine untere Planfläche und die Anschlußleitungen. Man sieht die Einlaßleitung 410 und die Auslaßleitung 411.

Erfindungsgemäß ist zwischen den beschriebenen Planflächen des Deckels 404 und der Halterung 408 des Ventilgehäuses 407 angeordnet. In ihm befinden sich das Einlaß-Ventil 148 und das Auslaß-Ventil 139, die entsprechende Dichtringbetten 412 bis 415 haben können, in die die Dicht­ mittel der Fig. 4 zur Abdichtung einlegbar sind. Der besondere Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausbildung ist, daß man die Schrauben 409 etwas lockern und dann das Ventilgehäuse 407 nach der Seite, zum Beispiel in Fig. 1 und 2 nach vorne, herausnehmen und ein neues einschieben kann, wenn die Ventile abgenutzt sind. Das ist wichtig, denn im praktischen Einsatz könnte das Abschrauben der Leitungen 410 und 411 zu Zeitverlusten und vor allem zu Verunreinigungen führen.

Fig. 2 zeigt noch die erfindungsgemäße Anordnung einer Anpreß­ kammer mit darin abgedichtet axial beweglichem Anpreßkörper 432 zur Anpressung seiner Dichtringnase 431 an der Membrane 58. Diese Ausbildung der Erfindung ist in Fig. 5 noch genauer gezeigt.

Fig. 8 zeigt, daß das Aggregat als Hydropumpe (oder Motor) für sehr hohe Drücke verwendet werden kann. Die Membrane 58 ist dann fort­ gelassen. Doch kann eine sich selbst andrückende Dichtungsanordnung für den Kolben 5 ausgebildet sein. Die Fig. 8 zeigt eine mit dem Zylinder 11 verbundene äußere Kammer 472 einen Zylinderteil 437 umgebend, wodurch der Druck in der Kammer 472 den Zylinderteil 473 etwas zusammen drückt, also den Spalt zum Kolben 5 verengt, weil der Außendurchmesser des Zylin­ derteils 473 größer als sein Innendurchmesser ist, so daß außen mehr Kraft als von innen her herrscht. Dabei ist in Fig. 8 eine axial kurze Dichtfläche (Dichtlippe) 475 zwischen einer hinteren Erweiterung 474 und einer vorderen Einlaß-Abschrägung 476 ausgebildet. Wenn der Passungs­ spalt zwischen dem Hauptteil des Zylinders 57 und dem Kolben 5 ausgelau­ fen, also erweitert ist, dichtet er weniger und so verringert sich der Druck in der Kammer 474. Der Druckunterschied am Zylinderteil 437 zwischen radial außen und innen wird dann größer und die erfindungsgemäße Anordnung schafft dann eine größere Durchmesser-Verringerung des Zylin­ derteils 473, also automatisch eine sich einstellende Abdichtung des Kolbens 5 durch den Zylinderteil 473. Die strichlierte Linie 477 soll andeuten, daß der Zylinderteil 473 auch ein Einsatz sein kann. Das ist manchmal erstrebenswert, um für die Dichtlippe 475 anderes Metall oder Material verwenden zu können, als für den Hauptzylinder 57 verwendet ist.

Fig. 9 zeigt noch, daß vom Hauptkolben 4 aus ein dünnerer Hoch­ druck-Kolben 479 in einem engeren Hochdruck-Zylinder 478 betrieben werden kann. Dann ist ein Raum 482 angeordnet, der beide mittlere Kolbenenden berührt und mittels einer Leitung 483 entlastet, damit im Raum 482 keine Kompression durch Kolbenbewegung entstehen kann.

Fig. 9 ist daher ein Aggregat für besonders hohe Drücke von mehreren tausend Bar. Damit der Zylinder 478 unter dem hohen Druck keine oder nur geringe Aufweitung des Passungs-Spaltes zum Kolben 479 erfährt, ist ein Dichtzylinder 480 in den Hauptzylinder 57 eingelassen und darin zusammengepreßt. Zum Beispiel wird der Hauptzylinder 57 mit relativ zum Innenzylinder 480 engeren Innendurchmesser ausgebildet, dann erhitzt und in heißem Zustand über den Innenzylinder 480 gesetzt. Bei der Erkaltung des Außenzylinders wird dann der Innenzylinder komprimiert, so daß er höhere Spannung enthält und der Innendurchmesser des Hochdruck- Zylinders 478 bei innerem hohem Fluiddruck weniger aufweitet.

Da bei den hohen Drücken in Aggregaten der Erfindung die Schrauben 4066 unter der Wechsellast ermüden oder altern können, also verlängern, mögen um die Membrane 58 im Laufe der Zeit enge Spalte entstehen. Diese müssen dann abgedichtet werden, und solche Abdichtung ist mit bisher bekannten Dichtungen nicht möglich. Das gleiche gilt für die Abdichtung der Leitungen durch den Deckel der Fig. 1 oder 2.

In die Dichtringnut(en) 412, 405, 406 usw. ist daher erfindungsgemäß ein Eckenstützring 427, 418, 423 eingelegt, der aus starkem Metall hergestellt ist, im Prinzip Dreiecksquerschnitt mit schwach hinterdrehten oder abgear­ beiteten Teilen so eingelegt, daß der Eckenstützring oder Eckendichtring mit mindesens je einer Linie eine Wand der Nut und die Membrane 58 berührt. Wenn die Membrane eine Spalt öffnet, folgt der Eckenring der Membrane und bleibt in Berührung mit der Membrane. Um Extrusion des weichen Dichtringmaterials der Druck-Kammer zu verhindern, sind dem anderen Ende der Dichtringnut zu dünne Haltering mit U- bzw. V-förmi­ gem Querschnitt 429, 420, 424 eingelegt, die ihrer Dünne und Flexibilität wegen den eventuellen Bewegungen der Membrane 58 folgen können. Zwischen dem betreffenden Eckenring und dem betreffenden Haltering ist der eigentliche Dichtring aus flexiblem Dichtmaterial eingelegt, wie ein Ring aus Gummi, Teflon, Jurakon, Graphit-Teflon, Carbon-Teflon, Glas-Teflon, Polimeid-Teflon oder dergleichen eingelegt.

In Fig. 5 ist wichtig, daß der Anpreßkörper 432 die Dichtringnase 431 zum Anliegen an der Membrane 58 mit Außendurchmesser "d" und Innendurchmesser "delta" formt, während der Anpreßkörper 432 den Außendurchmesser "D" hat, mit dem er dichtend in die mit dem Zylinder verbundene Anpreßkammer 440 eingesetzt ist. Der Druck von der Rückseite des Anpreßkörpers preßt die Ringnase 431 gegen die Membrane 58 und dichtet an ihr, weil außerhalb der Ringnase 431 die durch Leitung 441 mit Niederdruck verbundene Entlastungskammer 430 zwischen den Durch­ messern "D" und "d" ausgebildet ist. Diese Durchmesser-Differenz bestimmt die Anpreßkraft, mit der die Ringnase 431 gegen die Membrane 58 gepreßt wird. Zur Abdichtung des Anpreßkörpers 432 in der Anpreßkammer 440 ist wieder eine Dichtringnut 433 mit eingebautem Eckenring 434, Haltering 435 und Dichtringnut 436 angeordnet. Ebenso kann eine Kammer 438 zur Auf­ nahme einer Anpreßfeder 437 angeordnet werden. Eine Zylinderverlängerung 11′ des Zylinders 11 kann durch den Anpreßkörper 432 erstreckt sein und einen etwas weiteren Durchmesser als der eigentliche Zylinder 11 haben.

Nach den Fig. 6 und 7 sieht man die eigentlichen Teile des erfin­ dungsgemäßen Kolbenschuhes, die zum größten Teil bereits anhand ande­ rer Figuren beschrieben sind. An den seitlichen Enden werden vorteilhafter­ weise Endflächen 470 ausgebildet, damit man diese an den Führungs- Ringen 507 der Fig. 14 führen kann. Fig. 6 zeigt besonders deutlich die ersten und zweiten Radien 460 und 461 um die gemeinsame Mitte 546, während die Fig. 7 die Konen 466 axial oberhalb des Schwenkbettes mit der Schwenkbettfläche 467 zeigt. Diese Konen 466 verhindern Anstoßen der Druckfedern an Kolbenschuhteile. Fig. 7 zeigt noch, daß man an der Lauffläche 465 des Kolbenschuhes hydrodynamische Eilaufkeile 464 zum Beispiel dadurch ausbilden kann, daß man einen im Vergleich zum Laufflächenradius 462 etwas größeren Radius 463 anschleift, oder diesen mittels Lippen auf einer Welle mit Radius 463 in einfacher Weise herstellen kann. Die Breite "B" des Kolbenschuhes ist wichtig für die Führung an den Wänden 507 der Fig. 14, und sie entspricht meistens dem doppelten des zweiten Radius 461.

Fig. 10 zeigt die Verbindung der Kolben 5 und 479. Der Kolben 479 mag eine teure Welle aus Saphir oder Tungston-Carbide oder ähnlichem teurem Material sein und daher durchgehend gleichen Außendurchmesser haben, weil ein einteiliger Bund zu teuer wäre. Dann ist nach Fig. 10 ein Ring 489 mit Preßsitz um ein Ende des Kolbens 479 gebaut, zum Bei­ spiel, indem der Ring 489 engeren Innendurchmesser hat als der Außendurchmesser des Kolbens 479 ist und nach Erwärmung des Ringes 489 über das Kolbenende gelegt wird, so daß nach Erkaltung eine feste Haftung des Ringes 489 auf dem Kolben 479 entsteht. Dann kann man den Kolben 479 mittels Sicherungsring 487 und Distanzring 488 in der Ausnehmung 490 des Kolbens 5 halten.

Fig. 11 und 12 zeigen Abdichtungen des Hochdruck-Kolbens 479 mittels Lippenring 495, durch Innenfeder gespreizten Lippenring 500 und hinter den Lippen angeordnete Polymer-Stützringe 496 oder schräge Stütz­ ringe (gekonte Stützringe) 497, 498 und vordere, mit Kanälen versehene Halteringe 493 sowie Räume 492. Die genannten Kanäle 494 durchtreten die Ringe 493.

In Fig. 13 ist gezeigt, daß man die erfindungsgemäße Kolben- und Kolbenschuh-Anordnung auch in Axialkolben-Aggregaten anordnen kann. Man hat dann die folgende Ausführung, die man daran erkennt, daß der Raum 559′, der Kolben 4′, der Zylinder 11′, die Zylinder­ nase 454′ und die innere Wandfläche 451′ parallel zur Achse des Hubantriebs 503, also axial, gerichtet sind, sowie die Lauffläche 504 des Kolbenschuhes und die Kolbenhub-Führungsfläche 505 als Planflächen ausgebildet sind.

Das bisher Beschriebene zusammenfassend, sieht man insbesondere noch folgende Ausbildungen der Erfindung, die dadurch hervortreten, daß dem Zylinder 11 eine Außenkammer 135, gegebenenfalls ein Sicherheitsventil 401 und in der äußeren Totpunktlage des Kolbens 5 eine Fluidzuleitung 401 verbunden sind, wie in Fig. 1;
daß die Außenkammer 135 durch eine Membrane 58 verschlossen ist, jenseits der Membrane eine zu Einlaß- und Auslaß-Ventilen 138, 139 verbundene Innenkammer 137 in einem Körper 404 ausgebildet ist und die Membrane 58 mit ihrem radial äußeren Teil zwischen den die inneren und die äußere Kammer bildenden Körpern 57 und 404 dichtend eingespannt ist, wie z. B. in Fig. 1, 2, 5, 9;
daß der dichtenden Einspannung der Membrane 58 die Membrane berührende und in mindestens einen (oder beide) Körper 57, 404 erstreckte Dichtringebetten 405, 406 und/oder Druckent­ lastungsnuten 61, 62 eingeformt sind, sowie, nach den Fig. 3, 4, usw.;
daß in die Dichtringnuten (die Dichtringnut) Eckendichtringe 418 (ein Eckendichtring 418) mit im wesentlichen dreieckigem Quer­ schnitt, eine der Nutwände und einen Teil der Membrane 58 berüh­ rend eingesetzt sind (ist), nahe dem anderen radialem Ende der betreffenden Dichtringnut (des betreffenden Dichtringbettes) 405, 406 ein federbarer Dichtring-Haltering 442 eingesetzt ist und zwi­ schen dem betreffenden Ecken-Dichtring und dem betreffenden Halte­ ring ein die Membrane 58 abdichtender Dichtring 419 angeordnet ist, oder, wie in den Fig. 2 und 5,
daß der Zylinder 11 zu einer Anpreßkammer 440 verbunden ist, ein Anpreßkörper 432 axial in der Anpreßkammer beweglich eingepaßt ist, der Anpreßkörper eine eine Außenkammer 135 radial nach außen verschließende, in Richtung auf die Membrane 58 vorstehende und die Membrane berührende Ringnase 431 bildet, radial außerhalb der Ringnase 431 eine Niederdruckkammer 430 gebildet ist und zwischen einer Wandfläche der Anpreßkammer und einen rückwärtigem Teil des Anpreßkörpers ein Eckendicht­ ring 434 eingesetzt ist, oder;
daß die Ringnase 431 den Innendurchmesser "delta" und den Außen­ durchmesser "d", der Anpreßkörper den Außendurchmesser "D" hat, zwischen den Durchmessern "d" und "D" ein Niederdruck­ raum ausgebildet und der Außendurchmesser "D" des Körpers größer, als der Außendurchmesser "d" der Nase ist,
oder, wie zum Beispiel in den Fig. 1, 2 und 9,
daß von der Innenkammer 137 Kanäle zur rückwärtigen Endfläche 591 des Körpers 404 erstreckt sind, auf die Endfläche 591 ein die Einlaß- und Auslaß-Ventile enthaltendes Ventilgehäuse 407 gelegt und durch einen Leitungs-Anschlußkörper 408 gegen die Fläche 491 gespannt ist, während ein Lösen der Halteschrauben 409 die Entnahme und das Einsetzen des Ventilgehäuses ohne Abnehmen der Leitungen 410, 411 ermöglichende Ausführung der Körper und Schrauben angeordnet ist, bzw., nach Fig. 8,
daß eine den Kolben 5 stellenweise umgebende, axial kurze, Dicht­ lippe 475 an einem Teil 473 der Wand 57 des Zylinders 11 angeord­ net ist, oder, nach Fig. 1,
daß vom Kolben 5 eine von ihm in seiner dem Kolbenkopf abgewand­ ten Richtung ein relativ zu ihm dünnerer Kolben 479 erstreckt ist und ein beide Kolbenenden berührender Raum 482 mit einer Entlastungsleitung 483 angeordnet sind, und nach Fig. 10,
daß der dünnere Kolben 479 eine Welle mit durchgehend gleichem Außendurchmesser ist, an seinem rückwärtigem Ende ein 489 z. B. durch Preß-Sitz befestigt ist und der Ring 479 zusammen mit einem Ende des dünneren Kolbens 489 in einer Ausnehmung 486 im dickeren Kolben 5 gehalten ist.

Weitere wichtige Anordnungen der Erfindung sind noch, nach Fig. 35 bis 37,
daß die Führungsfläche 465 von in den Kolbenschuh hinein er­ streckenden Nuten 575 durchbrochen ist, wobei quer zur relativen Lauf­ richtung erstreckende Nutenteile 576 und z. B. parallel zur relativen Lauf­ richtung erstreckende Nutenteile 577 ausgebildet sind, zwischen den quer zur relativen Laufrichtung angeordneten Nutenteilen Stege 578 mit in der relativen Laufrichtung kurzen Lagerflächen 580 geformt sind, von einem der Nutenteile eine auf den Kolbenkopf 448 zu gerichtete Leitung 458 durch den Kolbenschuh 447 erstreckt ist und am in der relativen Laufrichtung hinterem Ende der Führungsfläche 465 ein die Nuten verschließender Endsteg 579 mit die Nuten ver­ schließender Lagerfläche 581 bildet, nach Fig. 14 und 17 bis 20,
daß in einem Aggregat ein Hubantrieb 445, 444 für in Zylindern 11 reziprozierbare Kolben 5 angeordnet ist, drei Zylindergruppen IIA-HC in Richtung der Achse 582 des Hubantriebs hintereinander plaziert sind, und jeder der Zylindergruppen eine individuelle zur Huban­ triebsachse 582 exzentrische Kolbenhub-Führungsfläche (570 bis 574) zugeordnet ist, wobei die Exzentrizitäten A, B und C der drei Führungsflächen winkelmäßig zueinander verdreht sind und die Laufflächen 465 der betreffenden Kolbenschuhe 447 die betreffenden Führungsflächen 570, 571, 572, 573 oder 574 des Hubantriebs 444-A, 444-B oder 444-C berühren, nach Fig. 18 und 20;
daß in jeder der drei Zylindergruppen winkelmäßig um 120 Grad zueinander versetzt, drei Zylinder 11 vorhanden sind, deren Achsen in Richtung der Achse des Hubantriebs gesehen, hintereinander liegen und die zweite exzentrische Führungsfläche des Hubantriebs zur ersten um 160 Grad versetzt, die dritte zur zweiten um 160 Grad versetzt ist und zwischen der dritten und der ersten der genannten Führungsflächen eine winkelmäßige Versetzung (Fig. 18, 20) von 40 Grad verbleibt, nach Fig. 17 und 19,
daß in jeder der drei Zylindergruppen 11-A, 11-B, 11-C je drei Zylinder angeordnet sind, wobei die drei Zylinder 1, 2, 3 der ersten Gruppe winkelmäßig um 120 Grad relativ zueinander gerichtet sind, die Zylinder 4, 5, 6 der zweiten der Gruppen im Uhrzeigersinn um vier­ zig Grad relativ zu den Zylindern 1, 2, 3 der ersten Gruppe versetzt sind und die Zylinder 7, 8, 9 der dritten Gruppe im Uhrzeigersinn relativ zu den Zylindern 4, 5, 6 der zweiten Gruppe um vierzig Grad verdreht, bzw. die relativen Winkeldifferenzen entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn liegen, und die drei Kolbenhub-Führungsflächen 570, 573, 574 senkrecht zur Kolbenhub-Antriebsachse 582 um je 120 Grad relativ zueinander versetzt sind, nach Fig. 23 und 24,
daß drei Zylindergruppen 523, 524, 525 mit je drei Zylindern axial hintereinander angeordnet sind, eine eine Steuerwelle 517 dichtend umschließende Bohrung 519 und von den Zylindern zu der Bohrung und zur Steuerwelle erstreckte Leitungen 526, 527, 528 angeordnet sind, die Steuerwelle einen Einlaßkanal und zu jeder der Zylinder­ gruppen je eine Steuermündung sowie eine die Mündungen und die Zuleitung 522 verbindende Druckfluidleitung 520 enthält, und zwei der Steuermündungen 529, 530, 531 um vierzig Grad winkelmäßig zueinander versetzt sind, während die übrigen Steuermündungen um je 160 Grad winkelmäßig zueinander versetzt gerichtet angeord­ net sind,
oder, daß nach Fig. 41,
daß eine Füllpumpe zu einem Zylinder verbunden ist, bzw. daß die Füllpumpe, gegebenenfalls über einen Druckspeicher, Fluid unter einem dem Lieferdruck des Aggregates fast gleichem Druck einem Zylinder des Aggregates über ein Rückschlagventil verbunden ist und dadurch eine Anordnung zur schnellen Füllung des betreffenden Zylinders mit vorkomprimiertem Fluid getroffen ist.

Diese weiteren und voraufgegangen beschriebenen Anordnungen der Erfindung werden insbesondere auch aus folgenden Gründen getroffen:

Die Kolbenaggregate für unter tausend Bar haben fünf bis 7 Kolben pro Kolbengruppe. Dabei werden die Kolbenschuh-Laufflächen zu klein, um Kolben gegen Drücke von mehreren tausend Bar pressen zu können. Die Erfindung hat das richtig erkannt und behebt das Problem dadurch, daß bei einem Kolben pro Kolbengruppe, wie in Fig. 15 gezeigt ist, die Projektion der Lauffläche des Kolbenschuhes dem doppelten Radius des Exzenters 444 entsprechen kann. Die Projektion hat dann die Länge L=D=513 und die Lauffläche selbst ist um pi/2mal länger, also 2mal Radius 462 (der Fig. 6) mal 1,57. Solche Länge ermöglicht hohe Trag­ kraft und damit hohen Druck im Zylinder.

Nach der Erfindung werden daher für sehr hohe Drücke maximal drei Zylinder und Kolben pro Zylindergruppe angeordnet. Das sieht man in Fig. 16. Die Kolbenschuh-Laufflächen-Projektion wird dann etwa 75mal Durchmesser "D" des Exzenters 444, also noch ausreichend lang. Näm­ lich, wenn man wieder Fig. 16 mit Fig. 6 betrachtet, 0,75mal 2mal Radius 462 des Exzenters mal 1,57.

Bei nur drei Kolben in nur drei Zylindern ist die Förderung sehr ungleichförmig. Man kann das Aggregat dann nicht ohne Druckspeicher zum Wasserstrahlschneiden verwenden. Das ist ein großer Nachteil der bekann­ ten Dreiplunger-Pumpen. Bei hohen Drücken wird die Förderungsgleichheit noch viel höher. Das sieht man aus Fig. 31, in der im berechneten Beispiel die Schwankung des Förderstroms zwischen 0,74 und 1,18 m- Meter pro Sekunde Kolbengeschwindigkeit liegt, weil bei 4000 Bar und Membranpumpe die ersten 25 Prozent des Druckhubs zur Kompression der Fluide benötigt werden. Die Kolben fördern dann erst nach 20 Grad Umdrehung des Exzenters.

Die Erfindung überwindet diese durch sie erkannten Nachteil dadurch, daß drei Zylindergruppen mit je drei Kolben axial hintereinander angeordnet werden. Das zeigen die Fig. 14, 17 bis 18, 26 bis 28, 17 bis 20 oder die Fig. 23 bis 25.

Derartige Anordnungen sind aber nicht ohne weitere Maßnahmen der Erfindung möglich. Denn einmal müssen nach Fig. 14 die Kolben­ schuhe seitlich durch Führungsringe 507 gegen axiale Verlagerung gesi­ chert werden. Jeder Kolbenschuhgruppe ist daher an einem axialen Ende ein erster Führungsring 507 und am anderen axialen Ende ein zweiter Führungsring 507 zugeordnet. Ansonsten zeigt die Fig. 14 die Lage der Lager, Exzenter und Kolben- bzw. Zylinder-Gruppen relativ zueinander.

Ein weiteres Problem, das die Erfindung erkennt, ist, daß man durch einfache Hintereinander-Anordnung dreier Kolbengruppen mit je drei Zylindern noch keine Fördergleichförmigkeit erzielen kann. Die Förder­ ungleichheit wäre dabei genau so groß wie bei den Dreiplunger-Pumpen, also wie in der linken Seite der Fig. 31.

Daher müssen zwecks Erzielung hoher Fördergleichformigkeit durch drei Zylindergruppen mit je drei Zylindern besondere weitere Erfin­ dungsmittel angewendet werden. Entweder muß man nach den Fig. 18 und 20 oder nach den Fig. 17 und 19 bauen. In Fig. 18 liegen die Achsen der Zylinder (und Kolben) genau axial hintereinander. Dann müssen nach der Erfindung die Exzenter eine besondere erfindungsgemäße winkel­ mäßige Verdrehung relativ zueinander haben. Zwischen je zwei Exzentern A und B oder B und C der Fig. 20 müssen die Winkelverdrehungen 160 Grad betragen, während die zwischen zwei Exzentern A und C nur 40 Grad betragen darf. Das ist eine Überraschung und an sich nicht ohne weiteres vorstellbar, nach der Erfindung aber erforderlich, wie die Fig. 21 und 22 zeigen werden.

Wenn man andererseits diese so unter­ schiedliche, aber einfach herstellbare, Winkelverschiebung der Exzenter der Fig. 20 nicht haben will, dann kann man die gleichen 120-Grad-Winkel­ verstellungen A, B und C der Fig. 19 verwenden, jedoch müssen dann die Zylinder 4, 5, 6 der zweiten Zylindergruppe gegenüber der ersten Zylin­ dergruppe 1, 2, 3 um je vierzig Grad in gleicher Richtung verdreht gebaut werden und in gleicher Richtung müssen dann die Zylinder 7, 8, 9 der dritten Zylindergruppe um 40 Grad relativ zur zweiten, also um achtzig Grad relativ zur ersten Zylindergruppe verdreht gebaut werden.

Außerdem müssen die Lieferleitungen der einzelnen Zylin­ der jenseits der Ventile miteinander zu einer gemeinsamen Abflußleitung verbunden werden, wie das in den Fig. 26 bis 28 gezeigt ist. Die Ein­ laßleitungen sind 5401 bis 5403, während die Abflußleitungen durch 5411 bis 5413 dargestellt sind. Die Abflußleitungen müssen, z. B. über Leitungen 543, 544 zu einer gemeinsamen Hochdruck-Abflußleitung 545, siehe Fig. 27, 28, verbunden werden, damit sich in der Abflußleitung 545 ein pulsationsarmer Hochdruck-Fluidstrom bildet.

Tafel 21 der Fig. 21 zeigt für die Fig. 17 mit 19 und 18 mit 20 den Beginn des jeweiligen Druckhubs des jeweiligen Kolbens bei dem betreffenden Umlaufwinkel "alpha" der Welle bzw. der Exzenter.

Fig. 22 zeigt dann, von welchem Winkel "alpha" bis zu welchem Winkel "alpha" die betreffenden Kolben den Druckhub ausführen.

Die Hubbewegungen der Kolben kann man aufgrund der Erfindung sehr genau berechnen und zwar nach der Fig. 29. Der Kolbenhub ist "S" und aus der betreffenden Formel leicht zu berechnen. Auch die Berechnungs­ formeln für die Kolbengeschwindigkeit "V" und die Kolben-Beschleunigung "b" sind in Fig. 29 durch die Erfindung erkannt und gezeigt. Für ein Aggregat mit "g"=18 mm, "R"=30 mm und "e"=8 mm erhält man bei 1000 Umdrehungen pro Minute die Kolbengeschwindigkeit "V" in m/s. Die Förderung ist Kolbenquerschnitt mal Kolbengeschwindigkeit "V". Dadurch ist "V" der wichtigste Wert in Fig. 30. Der Kolbenhub selbst ist nicht von der Drehzahl der Welle abhängig, sondern nur vom Drehwinkel "alpha". Die Beschleunigung braucht man für die Berechnung der Massenkräfte.

In Fig. 31 sind im linken Teil die Geschwindigkeiten der Kolben eingezeichnet und summiert, im rechten Teil zwischen 200 und 320 Grad des Umlaufwinkels "alpha" sind sie und die Summierung für die neun Kolben der Fig. 17 bis 20 gegeben.

Die Erfindung erkennt ferner, daß die Förderung nicht sofort beim Kolben-Druckhub beginnen kann, wenn hohe Drucke von z. B. 2500 bis 4000 Bar in der gemeinsamen Abflußleitung 454 der Fig. 28 herrschen. Denn die Auslaßventile können erst dann öffnen, wenn im Zylinder das Fluid auf den gleichen Druck komprimiert ist, der in der genannten gemeinsamen Abflußleitung 454 herrscht. Zum Beispiel sind 25 Prozent der Druckhub- Bewegung für die Kompression der Fluide in den Zylindern 11 und Kammern 135, 137 angenommen. Nach Fig. 30 ist das bei etwa 4-mm-Kolbenhub, also bei "alpha" etwa 20 Grad der Fall. Siehe "V" über "alpha" in Fig. 30.

Die Förderung des betreffenden Kolbens beginnt also erst, wenn der Druckhub bereits 20 Grad Alpha-Umlauf tätig war. Das sieht man in Fig. 31 und es führt dabei zu der Ungleichförmigkeit 1,18 minus 0,74=51 Prozent, also viel höherer Ungleichmäßigkeit, als bei Nieder­ druck-Betrieb. Bei den 9 Kolben zwischen 200 und 220 Grad wird bei den sonst gleichen Bedingungen die Ungleichförmigkeit immer noch 3,28 minus 2,83=0,45 zu 2,83=15,9 Prozent.

Durch die Erfindung läßt sich diese Ungleichförmigkeit mit Hilfe der Fig. 41 radikal verringern. Es wird vom Lieferanten 593 (zum Beispiel einer vom Motor 592 getriebenen Pumpe 593) ggf. über Druckspeicher 594 und Leitungen 594 ein Druckfluid-Lieferant 595 mit der Leitung 401 der Fig. 1, 41 usw. verbunden. Dadurch wird der Zylinder 11 sofort in der äußeren Totpunktlage des Kolbens 5 mit Hochdruckfluid gefüllt. Der Kolben­ hub wird dann sofort ab relativem Umlaufwinkel "alpha" ein Hochdruck­ fluid-Förderhub. Dieser ist im rechten Teil der Fig. 31 strichliert eingezeichnet und bringt die strichlierte Summierung der Fördergeschwindig­ keiten der neun Kolben zwischen Winkeln "alpha"=200 bis 320 Grad. Man sieht jetzt 3,28 minus 3,20=0,08 zu 3,20=nur noch 2,5 Prozent Ungleich­ förmigkeit des Förderstroms. Der Effekt der Erfindung ist also sehr hoch und der Förderstrom ist jetzt ausreichend uniform, um für Wasser­ strahlschneiden ohne Druckspeicher in der Förderleitung verwendet werden zu können.

In den Fig. 23 bis 25 ist das Aggregat durch einen Mitteldruck- Fluidstrom getrieben. Das Mitteldruckfluid strömt durch Leitung 534 über Leitung 520 in einer rotierenden Steuerwelle 517 über Steuermündungen 529, 530 und 531 aus den individuellen Zylindern 523 bis 525 durch die Zylin­ derkanäle 526 bis 528. Da die Zylindergruppen axial hintereinander angeordnet sind, müssen zwischen den Steuermündungen 531 und 530, sowie zwischen 530 und 529 im Sinne der Fig. 20 die Winkeldifferenzen von 160 Grad bestehen, zwischen den Steuermündungen 531 und 529 aber nur vierzig Grad. Das ist in Fig. 25 gezeigt, während Fig. 24 der Querschnitt durch die Einlaßleitung der Fig. 23 ist. Auch bei diesen Fig. 23 bis 25 müssen die Hochdruck-Abflußleitungen der individuellen Zylinder wieder zu einer gemeinsamen Hochdruck-Abflußleitung 545 im Sinne der Fig. 28 verbunden werden, um relativ gleichmäßigen Förderstrom zu erreichen. Die Steuerwelle 517 kann zum Beispiel durch einen in den Rück­ strom aus Leitungen 521 getriebenen Fluidmotor (in der Figur nicht gezeigt) angetrieben werden.

Die Fig. 32 bis 40 zeigen Alternativen für die Formge­ bund des Kolbenkopfes und des Kolbenschuhes. In Fig. 32, 33 sind Kolben­ kopf und Schwenkbetten 558 kugelteilförmig, in Fig. 35, 36 aber sind sie zylinderteilförmig. Das erkennt man, wenn man die Fig. 35 und 38, sowie 36 und 39 ansieht, die die betreffenden Teile um 90 Grad ver­ dreht sehen. Siehe die gepfeilten Schnittlinien in Fig. 36 und 39.

Fig. 34, 37 und 40 zeigen Alternativen für die Laufflächen des Kolbenschuhes. In Fig. 34 sind zwei hydrodynamische Einlaßkeile 464 angeordnet, in Fig. 40 aber nur einer und zwar in relativer Laufrichtung zur Kolbenhubfläche 570 vorne. In Fig. 37 ist die Ausführung für lang­ same Relativgeschwindigkeiten gezeigt, bei denen keine ausreichend starken hydrodynamischen Tragfelder entstehen können. Man sieht in Laufrichtung von vorne her die Einlaßnuten 557, die auch Verbindungsnuten zu den Quer­ nuten 576 sind. Zwischen den Quernuten 567 sind lagernde Tragfelder 578 ausgebildet, die aus Quernuten 576 und 576′ geschmiert sind und zwecks Verminderung von Heißlauf in relativer Laufrichtung kurz sein müssen.

Von den Laufflächen aus erstrecken sich die Bohrungen 458 durch den Kolbenschuh zum Schwenkbett 558, um den Kolbenkopf im Schwenkbett zu schmieren. Es ist zweckmäßig und auch oft erforderlich, die Innenkammer 443 im Gehäuse 442 mit Niederdruck-Schmierfluid unter einigen Atmosphären­ druck zu versehen, um Schmierung der Kolbenschuhe und Schwenkgelenke zu sichern, wenn keine Ölstufe im Zylinder 11 ausgebildet ist, der Zylin­ der 11 also mit nicht schmierendem Fluid, zum Beispiel mit Wasser, gefüllt ist. Dann ist auch die Leckage des Passungsspalts zwischen Kolben 5 und Zylinder 11 von der Innenkammer 443 des Gehäuses 442 durch eine zwi­ schengesetzte Dichtung zu trennen.

Bei im Vergleich zum Durchmesser des Exzenters großer Exzentrizität "e" wird der Kolbenhub lang und der Schwenkwinkel des Kolbenschuhes groß. Dann entstehen bei den hohen Drücken im Aggregat hohe Kraftkompo­ nenten auf die Fläche mit dem zweiten Radius und auf die innere Wand­ fläche 451 der Kammer 559. Das kann zur Abnutzung der Kolbenschuh- Außenfläche mit dem zweiten Radius 461 und zur Abnutzung der Wand­ fläche 451 führen. Um diese Abnutzung zu verhindern, kann man den Kolben­ schuh-Schwenkteil nach Fig. 42 und 43 mit einer Führungsbuchse 601, 602 umgeben. Diese ist dann durch den Schlitz 603 zweigeteilt und um den Kolbenschuh-Schwenkteil herum zwischen diesem und der Führungsfläche 451 der Kammer 559 eingesetzt. Ein Stift 604 kann angeordnet sein, um die Führungshülse gegen Verdrehung zu sichern. Der Stift 604 ragt dann etwas in den Kolbenschuh herein, wie in Fig. 43 sichtbar ist. Man sieht noch die Innenfläche 608 des Führungsrings als Kugelteilfläche mit dem Radius 608 ausgebildet, der dann etwa dem zweiten Radius 461 des Kolben­ schuhes entspricht. Die Außenfläche des Führungsringes 601-602 ist eine zylindrische Fläche 609, die einen zur Führungsfläche 451 der Kammer 559 passenden Radius hat. Im Sinne der deutschen Patentschrift 14 53 433 des Erfinders kann eine tangentiale Druckbilanzierung 605, 606, 607 plus Steuerung durch den Kolbenkopf angeordnet werden.

Wenn das Aggregat der Erfindung als Öl fördernde Hochdruck-Pumpe eingesetzt ist, läßt sich der Kolbenschuh noch betriebssicher gestalten, indem man ihm stellenweise Öldruck zwecks hydrostatischer Lagerung zu­ führt.

Wenn der betreffende Kolben 5 aber gegen Wasser oder anderes nicht schmierendes Fluid drückt, kann man aus dem Zylinder 11 kein Druckfluid für Kolbenschuh-Schmierzwecke entnehmen. Ein Kolbenschuh für hohe Drücke bedarf dann besonders dringend der Ausbildung und Dimen­ sionierung nach der gegenwärtigen Erfindung. Auch sollte dann das innere 443 des Gehäuses 442 möglichst mit Schmierfluid unter einigen Atmosphären­ druck gefüllt sein, damit die Laufflächen und Schwenkflächen des Kolbens und des Kolbenschuhes etwas geschmiert sind.

Wenn das Aggregat der Fig. 8 gegen Wasser arbeitet, soll eine Kolbenabdichtung mit Leckageableitung eingebaut werden, wie strichliert gezeigt und teilweise sinngemäß, wie in Fig. 9.

Der Raum 482 der Fig. 9 kann auch als zweite Pumpe verwendet werden, wenn man ihm Einlaß- und Auslaß-Mittel zuordnet.

Will man die erfindungsgemäßen Anordnungen zum Pumpen von Wasser mit hohem Druck verwenden, dann ist die Anordnung von Dichtringen mit flexiblen Lippen zur Kolbenabdichtung im Sinne der Fig. 11 oder 12 die einfachste Lösung. So baut die Anlage auch am kompaktesten. Doch entstehen dabei einige Probleme:

Einmal ist die Lebensdauer solcher Dichtungen bei hohen Drücken und Wasser als gefördertes Medium relativ gering. Sie halten etwa 200 plusminus 150 Stunden oder etwa 150 Kilometer plusminus 120 Kilometer Hubweg, je nach Druck und Relativgeschwindigkeiten. Außerdem entsteht dann das Problem, daß es an Schmierung des Kolbenschuhes mangelt und der Kolbenschuh mit besonderer Aufmerksamkeit nach den Einzelheiten der gegenwärtigen Erfindung gebaut werden muß, weil er sonst heißläuft oder seine Lebensdauer zu gering wird.

Die Ausführung mit Öldruckstufe unter einer Membrane, zum Bei­ spiel nach Fig. 1, ist dann baumäßig voluminöser und aufwendiger. Doch hat sie den Vorteil, daß die Lebensdauer des Aggregats dann um 30 Millionen Hübe oder zehntausend Betriebsstunden betragen kann. Natürlich nur dann, wenn die Regeln dieser Erfindung und ihres "know how" genau beachtet.

Die Aggregate können auch als Hochdruck-Pulsatoren verwendet werden, wenn man die Auslaß-Ventile 139 demontiert.

Claims (33)

1. Hochdruck-Anordnung(en) in Hochdruck-Aggregat(en), in der einer ihr Volumen periodisch verändernden Kammer Fluid eingelassen und durch ein Druckmittel aus der Kammer heraus gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erhöhung der Leistung, des Druckes, der Betriebs­ sicherheit, der Lebensdauer oder des Wirkungsgrades angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kolben 5 ein an ihm schwenkbarer Kolbenschuh 447 zugeordnet ist, ein Schwenkteil 449 des Kolbenschuhes den Kol­ benkopf 448 teilweise umgreift, Kolbenkopf und Schwenkteil erste Flächen 547, 548 mit etwa gleichen Radien 560, 460 um eine gemeinsame Mitte 546 bilden, der Schwenkteil 449 des Kolbenschuhes in beiden axialen Richtungen über die gemeinsame Mitte hinausragt und eine äußere Fläche 468 mit einem zweiten Radius 461 um die genannte gemeinsame Mitte formt, wobei der zweite Radius größer, als die Radien der ersten Flächen ist, der Kolbenschuh- Schwenkteil mindestens teilweise in einem länglichen Raum 559 eines Körpers 442 plaziert ist und der Raum 559 mindestens eine innere Wandfläche 451 mit einem Abstand von der Achse des Raumes 559 bildet, der etwa dem genannten zweiten Radius des Schwenkteils des Kolbenschuhes entspricht (Fig. 1, 2, 6, 7, 9 usw).

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der äußeren Fläche 468 des Kolbenschuh-Schwenk­ teils an der genannten inneren Wandfläche 451 des Raumes 559 geführt angeordnet ist (Fig. 1, 2, 6, 7, 9 usw.).

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Radien die genannten Flächen als teilzylin­ drische oder kugelteilförmige Flächen formen und die innere Wandfläche 451 eine zylindrische ist oder durch zwei zueinander parallele plane Flächen ersetzt ist (Fig. 1, 2, 9 usw.).

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Kolbenkopf 448 erstreckte Hubkolben 5 in einem Zylinder 11 reziprokierbar angeordnet ist und die Achse des Zylin­ ders mit der Achse des Raumes 559 fluchtet (Fig. 1, 2, 9 usw.).

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vom den Zylinder 11 bildendem Körper 57 aus eine Zylindernase 454 in den Raum 559 herein erstreckt ist (Fig. 1, 2, 9 usw.).

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenkopf und ein Teil des Zylinderkörpers Sitze für zwischen ihnen angeordnete Druckfedern bilden und diese Sitze radial außerhalb der genannten Zylindernase 454 angeordnet sind (Fig. 1, 2, 9 usw.).

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Schwenkteils 449 des Kolbenschuhes 447 radial außerhalb der Zylindernase 454 an der Spitze dieser Nase vorbei in dem Raum 559 bewegbar angeordnet ist (Fig. 1, 2, 9 usw.).

9. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Kolbenschuh von der ersten Fläche 558 aus mindestens eine konische Fläche 446 mit Winkel 469 in Axialrichtung des Kolbens 5, also von der Spitze des Kolbenkopfes weg, angeordnet ist (Fig. 1, 2, 6, 7, 9, 13).

10. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschuh am seiner ersten Fläche 558 abgekehrtem axialem Ende in an sich bekannter Weise eine Führungsfläche 465 bildet, die einen Radius 462 um die Mitte eines Hubantriebes 444 bildet (Fig. 1, 2, 6, 7, 9 usw.).

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion der peripheralen Länge der Führungsfläche 465 etwa 75 bis 100 Prozent des Doppelten des Radius 465 des Hub­ antriebes 444 entspricht (Fig. 15, 16).

12. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Querschnitt des Kolbenkopfes mindestens fünfmal größer, als der Querschnitt des Kolbens 5 ist (Fig. 1, 2, 9 usw.).

13. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche 465 in Laufrichtung relativ zum Hubantrieb vorderem Ende eine relativ zur Kolbenhub-Führungsfläche 570 des Hubantriebs vorderem Ende eine Abschrägung 464 unter engem Winkel zum Aufbau eines hydrodynamischen Tragkeils formt und von etwa der Mitte der Führungsfläche aus eine auf den Kolbenkopf 448 zu gerichtete Leitung 458 durch den Kolbenschuh 447 erstreckt ist (Fig. 6, 7).

14. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche 465 von in den Kolbenschuh hinein er­ streckten Nuten 575 durchbrochen ist, wobei quer zur relativen Lauf­ richtung erstreckte Nutenteile 576 und z. B. parallel zur relativen Lauf­ richtung erstreckte Nutenteile 577 ausgebildet sind, zwischen den quer zur relativen Laufrichtung angeordneten Nutenteile Stege 578 mit in der relativen Laufrichtung kurzen Lagerflächen 580 geformt sind, von einem der Nutenteile eine auf den Kolbenkopf 448 zu gerichtete Leitung 458 durch den Kolbenschuh 447 erstreckt ist und am in der relativen Laufrichtung hinterem Ende der Führungsfläche 465 ein die Nuten verschließender Endsteg 579 mit die Nuten ver­ schließender Lagerfläche 581 bildet (Fig. 35 bis 37).

15. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Aggregat ein Hubantrieb 445, 444 für in Zylindern 11 reziprozierbare Kolben 5 angeordnet ist, drei Zylindergruppen IIA-HC in Richtung der Achse 582 des Hubantriebs hintereinander plaziert sind, und jeder der Zylindergruppen eine individuelle zur Huban­ triebsachse 582 exzentrische Kolbenhub-Führungsfläche (570 bis 574) zugeordnet ist, wobei die Exzentrizitäten A, B und C der drei Führungsflächen winkelmäßig zueinander verdreht sind und die Laufflächen 465 der betreffenden Kolbenschuhe 447 die betreffenden Führungsflächen 570, 571, 572, 573 oder 574 des Hubantriebs 444-A, 444-B oder 444-C berühren (Fig. 14 und 17 bis 20).

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der drei Zylindergruppen winkelmäßig um 120 Grad zueinander versetzt, drei Zylinder 11 vorhanden sind, deren Achse in Richtung der Achse des Hubantriebs gesehen, hintereinander liegen und die zweite exzentrische Führungsfläche des Hubantriebs zur ersten um 160 Grad versetzt, die dritte zur zweiten um 160 Grad versetzt ist und zwischen der dritten und der ersten der genannten Führungsflächen eine winkelmäßige Versetzung von 40 Grad verbleibt (Fig. 18, 20).

17. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der drei Zylindergruppen 11-A, 11-B, 11-C je drei Zylinder angeordnet sind, wobei die drei Zylinder 1, 2, 3 der ersten Gruppe winkelmäßig um 120 Grad relativ zueinander gerichtet sind, die Zylinder 4, 5, 6 der zweiten der Gruppen im Uhrzeigersinn um vier­ zig Grad relativ zu den Zylindern 1, 2, 3 der ersten Gruppe versetzt sind und die Zylinder 7, 8, 9 der dritten Gruppe im Uhrzeigersinn relativ zu den Zylindern 4, 5, 6 der zweiten Gruppe um vierzig Grad verdreht, bzw. die relativen Winkeldifferenzen entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn liegen, und die drei Kolbenhub-Führungsflächen 570, 573, 574 senkrecht zur Kolbenhub-Antriebsachse 582 um je 120 Grad relativ zueinander versetzt sind (Fig. 17, 19).

18. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum 559′, der Kolben 4′, der Zylinder 11′, die Zylinder­ nase 454′, die innere Wandfläche 451′ parallel zur Achse des Hubantriebs 503, also axial, gerichtet sind, sowie die Lauffläche 504 des Kolbenschuhes und die Kolbenhub-Führungsfläche 505 als Planflächen ausgebildet sind (Fig. 13).

19. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß den Zylindern jenseits ihrer Auslaßventile 139 Auslaßkanäle 540, 5412, 5413 zugeordnet sind, die zu mindestens einer Verbindungs­ leitung 544 münden und in einem Endkörperteil 542 zu einer gemein­ samen Abflußleitung 545 verbunden sind (Fig. 26 bis 28).

20. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zylinder 11 eine Außenkammer 135, gegebenenfalls ein Sicherheitsventil 401 und in der äußeren Totpunktlage des Kolbens 5 eine Fluidzuleitung 401 verbunden sind (Fig. 1).

21. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkammer 135 durch eine Membrane 58 verschlossen ist, jenseits der Membrane eine zu Einlaß- und Auslaß-Ventilen 138, 139 verbundene Innenkammer 137 in einem Körper 404 ausgebildet ist und die Membrane 58 mit ihrem radial äußeren Teil zwischen den die innere und die äußere Kammer bildenden Körpern 57 und 404 dichtend eingespannt ist (Fig. 1).

22. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dichtenden Einspannung der Membrane 58 die Membrane berührende und in mindestens einen (oder beide) Körper 57, 404 erstreckte Dichtringebetten 405, 406 und/oder Druckentlas­ tungsnuten 61, 62 eingeformt sind (Fig. 1, 3, 4).

23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß in die Dichtringnuten (die Dichtringnut) Eckendichtringe 418 (ein Eckendichtring 418) mit im wesentlichem dreieckigem Quer­ schnitt, eine der Nutwände und einen Teil der Membrane 58 berüh­ rend eingesetzt sind (ist), nahe dem anderem radialem Ende der betreffenden Dichtringnut (des betreffenden Dichtringbettes) 405, 406 ein federbarer Dichtring-Haltering 442 eingesetzt ist und zwi­ schen dem betreffendem Ecken-Dichtring und dem betreffenden Halte­ ring ein die Membrane 58 abdichtender Dichtring 419 angeordnet ist (Fig. 3).

24. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder 11 zu einer Anpreßkammer 440 verbunden ist, ein Anpreßkörper 432 axial in der Anpreßkammer beweglich eingepaßt ist, der Anpreßkörper eine eine Außenkammer 135 radial nach außen verschließende, in Richtung auf die Membrane 58 vorstehende und die Membrane berührende Ringnase 431 bildet, radial außerhalb der Ringnase 431 eine Niederdruckkammer 430 gebildet ist und zwischen einer Wandfläche der Anpreßkammer und einem rückwärtigen Teil des Anpreßkörpers ein Eckendicht­ ring 434 eingesetzt ist (Fig. 2, 5).

25. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnase 431 den Innendurchmesser "delta" und den Außen­ durchmesser "d", der Anpreßkörper den Außendurchmesser "D" hat, zwischen den Durchmessern "d" und "D" ein Niederdruck­ raum ausgebildet und der Außendurchmesser "D" des Körpers größer als der Außendurchmesser "d" der Nase ist (Fig. 5).

26. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß von der Innenkammer 137 Kanäle zur rückwärtigen Endfläche 591 des Körpers 404 erstreckt sind, auf die Endfläche 591 ein die Einlaß- und Auslaß-Ventile enthaltendes Ventilgehäuse 407 gelegt und durch einen Leitungs-Anschlußkörper 408 gegen die Fläche 491 gespannt ist, während ein Lösen der Halteschrauben 409 die Entnahme und das Einsetzen des Ventilgehäuses ohne Abnehmen der Leitungen 410, 411 ermöglichende Ausführung der Körper und Schrauben angeordnet ist (Fig. 1, 2).

27. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Kolben 5 stellenweise umgebende, axial kurze, Dicht­ lippe 475 an einem Teil 473 der Wand 57 des Zylinders 11 angeord­ net ist (Fig. 8).

28. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Kolben 5 eine von ihm in seiner dem Kolbenkopf angewand­ ten Richtung ein relativ zu ihm dünnerer Kolben 479 erstreckt ist und ein beide Kolbenenden berührender Raum 482 mit einer Entlastungsleitung 483 angeordnet sind (Fig. 9).

29. Anordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnere Kolben 479 eine Welle mit durchgehend gleichem Außendurchmesser ist, an seinem rückwärtigem Ende ein 489 z. B. durch Preßsitz befestigt ist und der Ring 479 zusammen mit einem Ende des dünneren Kolbens 489 in einer Ausnehmung 486 im dickeren Kolben 5 gehalten ist (Fig. 10).

30. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Zylindergrupen 523, 524, 525 mit je drei Zylindern axial hintereinander angeordnet sind, eine eine Steuerwelle 517 dichtend umschließende Bohrung 519 und von den Zylindern zu der Bohrung und zur Steuerwelle erstreckte Leitung 526, 527, 528 angeordnet sind, die Steuerwelle einen Einlaßkanal und zu jeder der Zylinder­ gruppen je eine Steuermündung sowie eine die Mündungen und die Zuleitung 522 verbindende Druckfluidleitung 520 enthält, und zwei der Steuermündungen 529, 530, 531 um vierzig Grad winkelmäßig zueinander versetzt sind, während die übrigen Steuermündungen um je 160 Grad winkelmäßig zueinander versetzt gerichtet angeord­ net sind (Fig. 23, 24).

31. Anordnung nach Ansprüchen 15, 16, 17, 30 oder einem anderen der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Füllpumpe zu einem Zylinder verbunden ist.

32. Anordnung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllpumpe, gegebenenfalls über einen Druckspeicher, Fluid unter einem dem Lieferdruck des Aggregates fast gleichem Druck einen Zylinder des Aggregates über ein Rückschlagventil verbunden ist und dadurch eine Anordnung zur schnellen Füllung des betreffenden Zylinders mit vorkomprimiertem Fluid getroffen ist.

33. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenschuh-Schwenkgelenkteil von einem Führungsring derart umgeben ist, daß der Führungsring der Länge nach durch den Schlitz 603 in zwei Hälften 601 und 602 geteilt ist, die Innen­ fläche des Führungsrings eine Kugelteilfläche mit dem Radius 608 ist, wobei der Radius 608 dem zweiten Radius 461 des Kolben­ schuhes 477 entspricht und die Außenfläche des Führungsringes 609 eine zylindrische Fläche mit zur Führungsfläche 451 der Ausnehmung 559 passendem Durchmesser ist, der Führungsring den Mittelpunkt der ersten und zweiten Radien des Kolbenschuhes in beiden Richtungen achsparallel zum Kolben überragt und die beiden Hälften den Kolbenschuhteil mit dem zweiten Radius 461 umgreifend zwischen dem Kolbenschuh 447 und der inneren Wandfläche 451 des Raumes 559 eingesetzt ist.