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Zylinder-Kolbenanordnung für eine Flüssigkeitspumpe
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Die Erfindung betrifft eine Zylinder-Kolbenanordnung für eine Flüssigkeitspumpe,
insbesondere für eine Hochdruckpumpe zum Fördern heißer Flüssigkeiten, mit einem
auf einer Kolbenstange zumindest mit radialem Spiel angebrachten Kolbenkörper, der
eine an der Zylinderinnenwand anliegende und in einer Umfangsnut des Kolbenkörpers
angeordnete Dichtungsmanschette trägt und über wenigstens ein bezüglich der Manschette
saugraumseitig gelegenes, ringförmiges Führungselement an der Zylinderinnenwand
abgestützt ist, nach Patent ..., Patentanmeldung P 26 28 985.0
Die
Zylinder-Kolbenanordnung nach der Hauptanmeldung hat sich bewährt und durch die
Aufteilung von Dichtungsfunktion und Führungsfunktion nicht nur die Gefahr der Spaltextrusion
der Dichtungsmanschette ausgeschaltet, sondern gleichzeitig dazu geführt, daß eine
vom jeweiligen Anpreßdruck der Dichtlippe an die Zylinderinnenwand unabhängige Führung
des Kolbenkörpers erhalten wird, die bewirkt, daß sich der Kolbenkörper stets einwandfrei
entsprechend der Zylinderachse bewegt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Zylinder-Kolbenanordnung
nach der Hauptanmeldung insbesondere im Hinblick auf die erreichbare Lebensdauer
ohne Erhöhung des Aufwands zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das ringförmige Führungselement
radial aufweitbar ist und daß die Innenwandung des ringförmigen Führungselements
zumindest auf einem Teil seiner axialen Länge an der Dichtungsmanschette anliegt.
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Durch diese Maßnahmen wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß durch
Ausnutzung der stets vorhandenen Elastizität der Dichtungsmanschette, die beim Druckanstieg
immer von radial innen nach außen gepreßt wird, ein Nachstelleffekt bezüglich des
als Stützring ausgebildeten Führungselementes erhalten wird, so daß der niemals
ganz auszuschließende Verschleiß des Führungselements ohne Jeglichen zusätzlichen
Aufwand ausgeglichen und somit während der gesamten Lebensdauer der Zylinder-Kolbenanordnung
eine optimale Führungsfunktion gewährleistet wird.
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Vorzugsweise ist das ringförmige Führungselement in einer zumindest
im wesentlichen U-förmigen Nut angeordnet, deren Bodenwand und eine Seitenwand von
der Dichtungsmanschette
gebildet wird, während die andere Seitenwand
aus einem Wandungsteil der die Dichtungsmanschette aufnehmenden Nut besteht.
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Diese besonders einfache Ausführungsform macht zu ihrer praktischen
Realisierung lediglich das Anbringen einer Ringstufe im rückwärtigen Bereich der
Dichtungsmanschette erforderlich und gewährleistet dabei dennoch sämtliche vorstehend
geschilderten Vorteile.
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Nach einer alternativen Ausführungsform ist das ringförmige Führungselement
in einer zumindest im wesentlichen U-förmigen Nut angeordnet, deren Bodenwand etwa
Jeweils hälftig von der Dichtungsmanschette und von einer Ausnehmung im Kolbenkörper
gebildet ist.
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Dabei ist vorteilhaft, daß eine größere Freiheit in der Wahl der axialen
Länge des Jeweiligen Sützringes erhalten wird.
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Die radiale Stärke der Jeweiligen Stützringe, die beispielsweise aus
Teflon bestehen können, beträgt zweckmaßigerweise etwa ein Drittel der radialen
Stärke der Dichtungsmanschette, wobei Jedoch Abweichungen dieser Abmessungen nach
beiden Seiten Je nach Konstruktion und Einsatzgebiet möglich sind.
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Es kann auch zweckmäßig sein, zwischen der Bodenwand der die Dichtungsmanschette
aufnehmenden Nut und dem Kolbeninnenraum Entlastungsbohrungen vorzusehen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:
Figur
1 eine schematische Axialschnittansicht einer Zylinder-Kolbenanordnung mit im Querschnitt
rechteckigem Führungselement im Falle der Anwendung bei einer Hochdruck-Flüssigkeitspumpe,
und Figur 2 eine der Ausführungsform nach Figur 1 ähnliche Variante einer Zylinder-Kolbenanordnung,
bei der jedoch ein in Axialrichtung längeres Führungselement Verwendung findet.
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Figur 1 zeigt einen Abschnitt eines Zylinders 1 einer Hochdruck-Flüssigkeitspumpe,
die beispielsweise zum Fördern heißen Wassers verwendbar ist.
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Ein Kolbenkörper 2, der an seinem Außenumfang mit einer Dichtungsmanschette
3 versehen ist, befindet sich auf einem Endabschnitt 4 einer Kolbenstange 5, die
beispielsweise mittels eines exzentrischen Antriebs hin- und herbewegbar ist.
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Der Kolbenkörper 2 besitzt eine zentrische Bohrung 6, deren Durchmesser
größer ist als der Außendurchmesser einer auf dem Kolbenendabschnitt 4 angebrachten
Abstandshülse 9, so daß dieser Kolbenkörper 4 bezüglich der Kolbenstange in einem
gewissen Ausmaß radial beweglich ist.
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Die bereits erwähnte Hülse 9 legt den Abstand zwischen einer Saugventilplatte
7 und einer Begrenzungsplatte 8 fest. Die aus Saugventilplatte 7, Abstandshülse
9 und Begrenzungsplatte 8 bestehende Anordnung ist mittels einer auf das freie Ende
der Kolbenstange aufschraubbaren Mutter 10 in ihrer Lage eindeutig fixiert und gegen
die sich an der Ubergangsstelle zwischen dem Endbereich der Kolbenstange 4 und der
zum Antrieb führenden Kolbenstange 5 ergebende Schulter gespannt.
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Die Begrenzungsplatte 8 ist im Bereich ihres Außenumfangs mit einer
Mehrzahl von Durchlaßöffnungen versehen.
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Ein ringförmiges Führungselement mit besonders guten Gleit-und kleinstmöglichen
Verschleißeigenschaften ist in einer Ringabstufung 24 der Dichtungsmanschette 3
angeordnet, liegt außerdem an einer Seitenwand der Ringnut 16 zur Aufnahme der Dichtungsmanschette
3 an und erstreckt sich bis an die Zylinderinnenwand. Zwischen der Dichtlippe 14
der Manschette 3 und dem Führungselement 12 ist eine kleine Ringkammer ausgebildet,
die hinsichtlich der von der Manschette 3 erbrachten Dichtungsfunktion und der vom
Führungselement 12 erbrachten Führungsfunktion als Entkopplungskammer wirkt, so
daß sichergestellt ist, daß die Dichtungsmanschette 3 auch bei hohen Drucken nicht
in den Spalt zwischen Kolbenkörper 2 bzw. Stützring 12 und Zylinder 1 gepreßt werden
kann.
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Bei der Darstellung nach Fig. 1 befindet sich der Kolbenkörper 2 in
Anlage an der Saugventilplatte 7, d. h., daß der Saugraum 17 vom Druckraum 18 getrennt
ist und sich die Kolbenstange 4, 5 zusammen mit dem Kolbenkörper 2 in der Zeichnung
nach links bewegt.
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Da das Führungselement 12 derart dimensioniert und hinsichtlich seiner
Materialeigenschaften so gewählt ist, daß die durch das Führungselement erzeugbare
radiale Stellkraft größer ist als die zwischen der Saugventilplatte 4 und dem Kolbenkörper
2 auftretende Reibkraft, kann sichergestellt werden, daß sich der Kolbenkörper 2
auch bei gegebenenfalls vorhandenen Fluchtungsfehlern einwandfrei entsprechend der
Zylinderachse bewegt und damit keine Gefahr eines unmittelbaren Berüh-rungskontaktes
zwischen Kolbenkörper 2 und Zylinderinnenwand auftritt.
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Von besonderem Vorteil ist, daß das stützringartige Führungselement
12 seine wichtige Führungsfunktion auch dann aufrechterhalten kann, wenn an der
radial außenliegenden Fläche ein Verschleiß auftritt, da in diesem Falle die Nachstellfunktion
der Dichtungsmanschette 3 zum Tragen kommt, die bei Druckanstieg immer radial nach
außen gepreßt wird und damit gewährleistet, daß der in einem gewissen Maße radial
aufweitbare Stützring 12 seine Führungsfunktion ausüben kann, und zwar über ungewöhnlich
lange Betriebszeiten, da die Elastizität der Manschette einen relativ großen Nachstellbereich
sicherstellt.
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Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform
nach Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß das ringförmige Führungselement 12
an seiner Innenfläche nicht ausschließlich über die Dichtungsmanschette 3 abgestützt
ist, sondern etwa die Hälfte dieser Fläche auf der Ringabstufung 24 der Dichtungsmanschette
und der restliche Teil auf einer komplementär geformten Ringabstützung 13 des Kolbenkörpers
2 aufliegt. Funktionell ergeben sich im wesentlichen die gleichen Wirkungen, aber
es ist möglich, bei dieser Ausführungsform ohne Beeinträchtigung der Funktion der
Dichtungsmanschette 3 in Axialrichtung längere Stützringe 12 einzusetzen.
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Patentansprüche: