EP2805055B1

EP2805055B1 - Kolbenpumpe für ein hochdruckreinigungsgerät

Info

Publication number: EP2805055B1
Application number: EP12700838.1A
Authority: EP
Inventors: Robert Nathan
Original assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Current assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: US20140328699A1; EP2805055A1; ES2586589T3; BR112014017398A8; US9494144B2; CN104053909A; PL2805055T3; WO2013107521A1; DK2805055T3; CN104053909B; BR112014017398A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät, mit einem Pumpenblock, der mehrere Pumpräume aufweist, in die jeweils ein parallel zu einer Pumpenlängsachse hin und her bewegbarer Kolben eintaucht, und mit einem auf dem Pumpenblock aufgesetzten Pumpenkopf, der einen Saugeinlass zum Zuführen von Flüssigkeit und einen Druckauslass zum Abgeben von Flüssigkeit aufweist, wobei jeder Pumpraum über ein Saugventil mit dem Saugeinlass und über ein Druckventil mit dem Druckauslass in Strömungsverbindung steht, und mit einem den Pumpenkopf umgreifenden Spannbügel zum Verspannen des Pumpenkopfes mit dem Pumpenblock.
Mit Hilfe derartiger Kolbenpumpen kann eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, unter Druck gesetzt und über einen Druckschlauch einer Abgabevorrichtung zugeführt werden, beispielsweise einer Sprühlanze oder Sprühdüse. Dies ermöglicht es, die unter Druck gesetzte Flüssigkeit auf einen Gegenstand oder eine Fläche zu richten, um den Gegenstand bzw. die Fläche zu reinigen. Der Druck der Flüssigkeit kann deutlich mehr als 100 bar betragen. Deshalb muss die Kolbenpumpe eine beträchtliche mechanische Festigkeit aufweisen. Andererseits soll die Kolbenpumpe möglichst kostengünstig hergestellt und montiert werden können. In der DE 195 48 498 A1 wird deshalb vorgeschlagen, den Pumpenkopf aus einem Kunststoffmaterial herzustellen und mit Hilfe eines Spannelementes mit dem Pumpenblock zu verspannen. Das Spannelement ist hierbei als Haube ausgebildet mit einer Vielzahl von Stegen, die sich schräg zur Pumpenlängsachse erstrecken, sowie mit einem Anschlussrohr, in das der als Druckstutzen ausgebildete Druckauslass des Pumpenkopfes eintaucht. Außerdem umfasst das Spannelement einen Stützflansch, der an einer Stufe des Druckstutzens anliegt und von dem aus sich die Stege schräg zur Pumpenlängsachse in Richtung auf den Pumpenblock erstrecken. Das Spannelement weist somit eine aufwändige Konstruktion auf, die mit nicht unbeträchtlichen Herstellungskosten verbunden ist. Bei der Montage der Kolbenpumpe muss darauf geachtet werden, dass der Stützflansch des Spannelementes flächig auf der korrespondierenden Stufe des Druckstutzens des Pumpenkopfes aufliegt.
In der DE 195 59 336 C1 wird eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art vorgeschlagen. Bei dieser Kolbenpumpe kommt ein Spannelement zum Einsatz mit zwei U-förmigen Spannbügeln, die über ein starres Verbindungsteil miteinander verbunden sind. Das Verbindungsteil weist eine Durchgangsbohrung auf, die vom Druckstutzen durchgriffen ist. Die beiden U-förmigen Spannbügel weisen jeweils zwei Schenkel auf, die über einen Steg miteinander verbunden sind. Die Stege der Spannbügel liegen versetzt zur Pumpenlängsachse jeweils an der Stirnseite des Pumpenkopfes an.
Aus der WO 2008/128591 A1 ist eine Kolbenpumpe bekannt, bei der der Pumpenkopf Zugstäbe umfasst, die den Pumpenblock in axialer Richtung übergreifen und die mit einem Pumpenantrieb lösbar verbindbar sind, wobei der Pumpenblock zwischen dem Pumpenkopf und dem Pumpenantrieb eingespannt ist. Ein separates Spannelement kann bei dieser Kolbenpumpe entfallen, stattdessen kommt ein Pumpenkopf mit einer besonderen Formgebung zum Einsatz.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sie kostengünstiger herstellbar und einfacher montierbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Kolbenpumpe der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kolbenpumpe einen einzigen U-förmigen Spannbügel aufweist, der symmetrisch zur Pumpenlängsachse ausgerichtet ist, und dass der Pumpenkopf und der Pumpenblock zwischen sich stromabwärts der Druckventile eine Druckkammer ausbilden, in der ein kolbenartiges, von mindestens einem Dichtelement umgebenes zentrales Einsatzteil angeordnet ist mit einem Durchlass, wobei stromabwärts des Durchlasses eine koaxial zur Pumpenlängsachse ausgerichtete Druckleitung angeordnet ist.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass der Pumpenkopf mit Hilfe eines einzigen U-förmigen Spannbügels mit dem Pumpenblock verspannt werden kann, ohne dass die mechanische Festigkeit der Kolbenpumpe beeinträchtigt wird, sofern der Spannbügel symmetrisch zur Pumpenlängsachse angeordnet ist und zwischen dem Pumpenblock und dem Pumpenkopf eine Druckkammer bereitgestellt wird, in der ein von mindestens einem Dichtelement umgebenes zentrales Einsatzteil nach Art eines Kolbens angeordnet ist, wobei die Druckkammer stromabwärts der Druckventile und stromaufwärts einer Druckleitung angeordnet ist, die koaxial zur Pumpenlängsachse ausgerichtet ist. Während des Betriebs der Kolbenpumpe bildet die unter Druck gesetzte Flüssigkeit in der Druckkammer stromaufwärts des Einsatzteils einen hydraulischen Stempel aus, der den Pumpenblock mit einer axial ausgerichteten Kraft beaufschlagt, die den von den Kolben auf den Pumpenblock ausgeübten Kräften und Drehmomenten entgegenwirkt, so dass der Einsatz eines einzigen U-förmigen Spannbügels ausreichend ist, um der Kolbenpumpe die erforderliche Stabilität zu verleihen.
Die Pumpenlängsachse kann einen Steg des Spannbügels mittig durchgreifen und die Schenkel des Spannbügels können symmetrisch zur Pumpenlängsachse ausgerichtet sein. Der Einsatz eines einzigen U-förmigen Spannbügels ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung und Montage der Kolbenpumpe. Zur Festlegung des Spannbügels sind lediglich zwei Verbindungselemente erforderlich, die an den freien Enden der Schenkel des Spannbügels angreifen, beispielsweise zwei Verbindungsschrauben.
Vorzugsweise sind der Pumpenkopf und/oder der Pumpenblock aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Dies ermöglicht es, die Herstellungskosten zusätzlich zu verringern.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Druckkammer drehsymmetrisch zur Pumpenlängsachse ausgebildet.
Bevorzugt ist die Druckkammer zumindest in einem Teilbereich zylindrisch ausgestaltet.
Die Kolben der Kolbenpumpe sind bei einer vorteilhaften Ausführungsform gleichmäßig um die Pumpenlängsachse verteilt und mit identischem radialen Abstand zur Pumpenlängsachse angeordnet. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Kolbenpumpe drei Pumpräume aufweist, in die jeweils ein zylindrischer Kolben eintaucht, wobei die Kolbenlängsachsen parallel zur Pumpenlängsachse ausgerichtet und an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind.
Die Anordnung der Kolben mit identischem radialen Abstand zur Pumpenlängsachse und mit gleich bleibendem Winkelabstand zueinander erleichtert es, auftretende Kräfte und Drehmomente mit Hilfe des sich während des Betriebs der Kolbenpumpe in der Druckkammer ausbildenden hydraulischen Stempels in Form der in die Druckkammer einströmenden Flüssigkeit und mit Hilfe des den Pumpenkopf in einer Mittelebene umgreifenden U-förmigen Spannbügels zu kompensieren.
Bei einer besonders kostengünstigen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Druckventile jeweils eine Druckventilfeder auf, die sich am zentralen Einsatzteil abstützt. Das zentrale Einsatzteil bildet bei einer derartigen Ausgestaltung einen Ventilhalter, an dem sich die Druckventilfedern abstützen. Die Druckventilfedern üben jeweils eine Schließkraft auf einen Schließkörper aus in Richtung auf einen Druckventilsitz.
Das zentrale Einsatzteil weist einen Durchlass auf, und stromabwärts des Durchlasses verläuft die Druckleitung. Günstigerweise bildet die Druckleitung eine Verbindung zwischen dem Durchlass des Einsatzteiles und dem Druckauslass der Kolbenpumpe aus.
Der Durchlass des zentralen Einsatzteiles ist günstigerweise koaxial zur Pumpenlängsachse ausgerichtet.
Günstig ist es, wenn das zentrale Einsatzteil einen Ventilsitz ausbildet, an den ein Schließkörper eines zentralen Rückschlagventils dichtend anlegbar ist. Das zentrale Einsatzteil kann hierzu auf seiner den Druckventilen abgewandten Vorderseite eine Ausnehmung aufweisen, die den Schließkörper des zentralen Rückschlagventils aufnimmt und führt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kolben außerhalb einer axialen Projektion des Einsatzteiles angeordnet. Unter einer axialen Projektion des Einsatzteiles wird hierbei eine Projektion des Einsatzteiles in Richtung der Pumpenlängsachse verstanden. Es hat sich herausgestellt, dass der Pumpenblock den von den Kolben ausgeübten Druckkräften und Drehmomenten besonders zuverlässig standhalten kann, wenn die Kolben außerhalb einer axialen Projektion des zentralen Einsatzteiles positioniert werden. Der Durchmesser des Einsatzteiles im Bereich eines ihn umgebenden Dichtelements, das zwischen dem Einsatzteil und der Wand der Druckkammer angeordnet ist, definiert die Fläche, mit der das Einsatzteil während des Betriebs der Kolbenpumpe auf die stromaufwärts des Einsatzteils in der Druckkammer befindliche Flüssigkeit einwirkt. Diese unter Druck befindliche Flüssigkeit bildet einen hydraulischen Stempel aus, der vom Einsatzteil gegen den Pumpenblock gepresst wird. Diese Presskraft wirkt den von den Kolben während des Betriebs der Kolbenpumpe ausgeübten Druckkräften und Drehmomenten entgegen. Eine wirkungsvolle Kompensation der Druckkräfte und Drehmomente kann durch die voranstehend erläuterte Positionierung der Kolben außerhalb der axialen Projektion des zentralen Einsatzteils erzielt werden.
Von Vorteil ist es, wenn die dem Pumpenblock zugewandte Druckfläche des zentralen Einsatzteiles mindestens dreimal so groß ist wie die in die Pumpräume eintauchenden Stirnflächen der Kolben. Als Druckfläche wird die einen Druck auf die in der Druckkammer befindliche Flüssigkeit ausübende Fläche des Einsatzteiles bezeichnet. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Kolben und das zentrale Einsatzteil kreisförmig ausgestaltet sind, wobei der Durchmesser der Druckfläche des Einsatzteiles etwa doppelt so groß ist wie der Durchmesser der Kolben.
Von Vorteil ist es, wenn die Kolbenpumpe einen koaxial zur Pumpenlängsachse ausgerichteten Druckstutzen aufweist, der einen Steg des Spannbügels mittig durchgreift. Der Spannbügel weist einen Steg auf, der die Schenkel des Spannbügels miteinander verbindet. Der Steg kann den Druckstutzen in Umfangsrichtung umgeben und sich dadurch in axialer Richtung abstützen. Zur Montage der Kolbenpumpe kann der U-förmige Spannbügel auf den Druckstutzen aufgesetzt werden. Dies erleichtert die Positionierung des Spannbügels.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Pumpenkopf in axialer Richtung mit einer elastischen Rückstellkraft beaufschlagbar ist, die der vom Spannbügel ausgeübten Spannkraft entgegengerichtet ist. Dies ermöglicht es, den Pumpenkopf während des Betriebs der Kolbenpumpe in axialer Richtung relativ zum Pumpenblock geringfügig zu bewegen entsprechend der Hubbewegung der Kolben. Dies hat zur Folge, dass sich das zentrale Einsatzteil in axialer Richtung am Pumpenkopf abstützen und bei auftretenden Druckspitzen zusammen mit dem Pumpenkopf in axialer Richtung eine Bewegung relativ zum Pumpenblock ausführen kann. Eine starre Kopplung zwischen Pumpenblock und Pumpenkopf kann durch den Einsatz der der Spannkraft entgegenwirkenden elastischen Rückstellkraft vermieden werden. Die elastische Rückstellkraft ermöglicht vielmehr eine Ausgleichsbewegung zwischen dem Pumpenblock und dem Pumpenkopf.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zwischen dem Pumpenkopf und dem Pumpenblock ein elastisch verformbares Element angeordnet ist. Der Pumpenkopf kann bei der Montage der Kolbenpumpe unter Zwischenlage des elastisch verformbaren Elements auf den Pumpenblock aufgesetzt werden. Mit Hilfe des Spannbügels kann dann der Pumpenkopf mit dem Pumpenblock verspannt werden. Während des Betriebs der Kolbenpumpe erlaubt das elastisch verformbare Element, das zwischen dem Pumpenkopf und dem Pumpenblock angeordnet ist, geringfügige axiale Ausgleichsbewegungen des Pumpenkopfes, ohne dass die mechanische Stabilität der Kolbenpumpe beeinträchtigt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das elastisch verformbare Element als Dichtring ausgestaltet, der zwischen dem Pumpenkopf und dem Pumpenblock angeordnet ist.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Kolbenpumpe eine Kolbenführungseinrichtung auf, auf die der Pumpenblock aufgesetzt ist, wobei der Pumpenblock mittels des Spannbügels zwischen den Pumpenkopf und die Kolbenführungseinrichtung eingespannt ist. Mittels der Kolbenführungseinrichtung können die Kolben in axialer Richtung geführt werden. Die Kolbenführungseinrichtung kann hierzu Führungshülsen aufweisen, die jeweils einen Kolben in Umfangsrichtung umgeben.
Bevorzugt ist der Spannbügel mit der Kolbenführungseinrichtung lösbar verbunden, vorzugsweise verschraubt. Die Kolbenführungseinrichtung bildet bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung ein Widerlager für den Spannbügel aus, der den Pumpenkopf und den Pumpenblock umgreift und mit der Kolbenführungseinrichtung verspannt.
Zum Antrieb der Kolben weist die Kolbenpumpe bei einer vorteilhaften Ausführungsform eine Taumelscheibe auf, mit der die Kolben zusammenwirken und die in einem Taumelscheibengehäuse angeordnet ist, wobei die Kolbenführungseinrichtung auf das Taumelscheibengehäuse aufgesetzt ist.
Bevorzugt weist die Kolbenführungseinrichtung einen Führungsschild auf, der einen Deckel ausbildet für das Taumelscheibengehäuse, sowie einen Stützschild, der mittels des Spannbügels zwischen den Führungsschild und den Pumpenblock eingespannt ist und der die Kolben in Umfangsrichtung umgebende Dichtelemente in axialer Richtung abstützt. Die Kolbenführungseinrichtung ist bei einer derartigen Ausführungsform zweiteilig ausgebildet und umfasst einen Führungsschild und einen darauf aufsetzbaren Stützschild. Der Führungsschild bildet einen Deckel für das Taumelscheibengehäuse aus und umfasst Führungsglieder, beispielsweise Führungshülsen, die die Kolben in axialer Richtung führen.
Bevorzugt ist der Spannbügel mit dem Führungsschild verschraubt.
Um ein unbeabsichtigtes Austreten von unter Druck gesetzter Flüssigkeit aus den Pumpräumen zu vermeiden, sind die Kolben jeweils von einem Dichtelement umgeben. Die Dichtelemente stützen sich in axialer Richtung am Stützschild der Kolbenführungseinrichtung ab. Der Stützschild kann hierzu die Kolben umgebende Stützringe aufweisen, die jeweils ein Dichtelement in axialer Richtung abstützen. Sämtliche Stützringe können einstückig miteinander verbunden sein. Dies erleichtert die Montage der Kolbenpumpe.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Figur 1:: eine erste Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe;
Figur 2:: eine zweite Seitenansicht der in Figur 1 dargestellten Kolbenpumpe;
Figur 3:: eine Schnittansicht der Kolbenpumpe längs der Linie 3-3 in Figur 2 und
Figur 4:: eine vergrößerte Teilschnittansicht der Kolbenpumpe im Bereich eines Pumpenblocks, auf den ein Pumpenkopf aufgesetzt ist.

In der Zeichnung ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe dargestellt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegt ist. Wie aus Figur 3 deutlich wird, weist die Kolbenpumpe 10 eine Taumelscheibe 12 auf, die in einem Taumelscheibengehäuse 14 angeordnet ist und über ein nur schematisch dargestelltes, dem Fachmann an sich bekanntes Getriebe 16 von einem Antriebsmotor, beispielsweise einem Elektromotor (nicht dargestellt) um eine Pumpenlängsachse 18 in Drehung versetzt werden kann.
An der Taumelscheibe 12 liegen insgesamt drei identisch ausgestaltete Kolben an, wobei in der Zeichnung ein Kolben 20 in einem Längsschnitt dargestellt ist. Sämtliche Kolben sind mit ihrer Kolbenlängsachse 24 parallel zur Pumpenlängsachse 18 ausgerichtet. Die Kolben 20 der Kolbenpumpe 10 sind um die Pumpenlängsachse 18 gleichmäßig verteilt angeordnet und weisen jeweils denselben radialen Abstand zur Pumpenlängsachse 18 auf.
Auf das Taumelscheibengehäuse 14 ist eine zweiteilige Kolbenführungseinrichtung 26 aufgesetzt, die einen Führungsschild 28 und einen Stützschild 30 umfasst. Der Führungsschild 28 bildet einen Deckel für das Taumelscheibengehäuse 14 aus und ist konvex nach außen gekrümmt. Er umfasst Führungsglieder in Form von Führungshülsen 32, die jeweils von einem Kolben 20 durchgriffen werden und den Kolben 20 in axialer Richtung führen.
Auf den Führungsschild 28 ist der Stützschild 30 aufgesetzt. Dieser weist Stützringe 34 auf, die jeweils einen Kolben 20 in Umfangsrichtung umgeben und einstückig miteinander verbunden sind. Die Stützringe 34 stützen jeweils einen Dichtring 36 in axialer Richtung ab, der einen Kolben 20 in Umfangsrichtung umgibt und mit einer Dichtlippe an diesem Kolben anliegt.
Die Kolben 20 der Kolbenpumpe 10 tauchen jeweils in einen Pumpraum 38 eines Pumpenblocks 40 ein, der auf den Stützschild 30 aufgesetzt ist. Die Pumpräume 38 weisen jeweils einen Eingang 42 und einen Ausgang 44 auf. Am Eingang 42 ist ein Saugventil 46 angeordnet und der Ausgang 44 ist über eine in Figur 3 gestrichelt dargestellte Ausgangsleitung 48 mit einem Druckventil 50 verbunden.
Auf den Pumpenblock 40 ist ein Pumpenkopf 52 aufgesetzt, der ebenso wie der Pumpenblock 40 und der Stützschild 30 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. Der Pumpenkopf 52 weist einen Saugeinlass 54 auf, an den sich eine Saugleitung 56 anschließt, die mit den Pumpräumen 38 in Strömungsverbindung steht. Somit kann sämtlichen Pumpräumen 38 über den Saugeinlass 54 und die Saugleitung 56 unter Druck zu setzende Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, zugeführt werden.
Der Pumpenblock 40 und der Pumpenkopf 52 bilden zwischen sich eine zentrale Druckkammer 58 aus, in der ein nach Art eines Kolbens ausgebildetes zentrales Einsatzteil 60 angeordnet ist. Die zentrale Druckkammer 58 ist in ihrem das Einsatzteil 60 aufnehmenden Bereich ebenso wie das zentrale Einsatzteil 60 drehsymmetrisch zur Pumpenlängsachse 18 ausgebildet. Das Einsatzteil 60 weist in Längsrichtung ungefähr mittig eine radial nach innen gerichtete Stufe 61 auf, so dass der in den Pumpenblock 40 eintauchende Bereich des zentralen Einsatzteils 60 einen größeren Außendurchmesser aufweist als der in den Pumpenkopf 52 eintauchende Bereich des Einsatzteils 60. Im Bereich des Pumpenblocks 40 ist das zentrale Einsatzteil 60 in Umfangsrichtung von einem ersten Dichtring 62 umgeben und im Bereich des Pumpenkopfes 52 ist das zentrale Einsatzteil 60 in Umfangsrichtung von einem zweiten Dichtring 64 umgeben. Die beiden Dichtringe 62, 64 sind jeweils in einer Ringnut des zentralen Einsatzteiles 60 angeordnet und dichten das zentrale Einsatzteil 60 gegenüber der Wand der Druckkammer 58 ab. Im Bereich seiner Stufe 61 stützt sich das zentrale Einsatzteil 60 in axialer Richtung am Pumpenkopf 52 ab.
Das Einsatzteil 60 weist fluchtend zur Pumpenlängsachse 18 einen Durchlass 66 auf und stromaufwärts des Durchlasses 66 münden die Ausgangsleitungen 48 der Pumpräume 38 in die Druckkammer 58. In der Druckkammer 58 sind jeweils einer Ausgangsleitung 48 zugeordnet insgesamt drei Druckventile angeordnet, wobei in der Zeichnung das Druckventil 50 erkennbar ist. Die Druckventile 50 sind identisch ausgebildet und umfassen jeweils einen Druckventilschließkörper 72, der von einer Druckventilfeder 74 gegen die in die Druckkammer 58 einmündende Mündungsöffnung einer Ausgangsleitung 48 gedrückt wird. Die Druckventilfedern 74 stützen sich einerseits am jeweiligen Druckventilschließkörper 72 und andererseits am zentralen Einsatzteil 60 ab.
Auf seiner dem Pumpenkopf 52 zugewandten Vorderseite 78 weist das Einsatzteil 60 eine koaxial zur Pumpenlängsachse 18 ausgerichtete, drehsymmetrische Ausnehmung 80 auf, in der ein Schließkörper 82 eines zentralen Rückschlagventils 84 angeordnet ist. Der Schließkörper 82 kann mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten, dem Fachmann an sich bekannten Schließfeder in axialer Richtung gegen das Einsatzteil 60 gedrückt werden und dadurch den Durchlass 66 des Einsatzteils 60 verschließen.
An die Druckkammer 58 schließt sich im Pumpenkopf 52 eine koaxial zur Pumpenlängsachse 18 ausgerichtete Druckleitung 86 an, die die Druckkammer 58 mit einem Druckauslass 88 verbindet.
Unmittelbar stromabwärts des zentralen Rückschlagventils 84 zweigt von der Druckleitung 86 eine Bypassleitung 90 ab, in der ein an sich bekanntes und deshalb in der Zeichnung nur schematisch dargestelltes Bypassventil 92 angeordnet ist. Die Bypassleitung 90 verbindet die Druckleitung 86 mit der Saugleitung 56.
In die Druckleitung 86 ist in üblicher Weise ein Injektor 94 eingesetzt, der eine Verengung des Strömungsquerschnitts der Druckleitung 86 ausbildet. An der Stelle des engsten Strömungsquerschnitts zweigt von der Druckleitung 86 eine erste Zweigleitung 96 ab, über die der Bereich des engsten Strömungsquerschnitts der Druckleitung 86 mit einer drehsymmetrischen, parallel zur Pumpenlängsachse 18 ausgerichteten Steuerkammer 98 verbunden ist, in der ein Steuerkolben 100 parallel zur Pumpenlängsachse 18 verschiebbar gehalten ist. An den Steuerkolben 100 schließt sich der ersten Zweigleitung 96 abgewandt ein Schaltstößel 104 an, der eine Öffnung des Pumpenkopfes 52 durchgreift. Mit seinem freien Ende wirkt der Schaltstößel 104 mit einer an sich bekannten und deshalb in der Zeichnung zur Erzielung einer besseren Übersicht nicht dargestellten Schalteinrichtung zusammen zum Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors der Kolbenpumpe 10.
In Höhe des Schaltstößels 104 verläuft von der Steuerkammer 98 zur Druckleitung 86 eine zweite Zweigleitung 108, die stromaufwärts des Injektors 94 in die Druckleitung 86 einmündet.
In den dem Schaltstößel 104 abgewandten Bereich der Steuerkammer 98 mündet ein Anschlussnippel 110, an den eine Chemikalienleitung angeschlossen werden kann, um der den Injektor 94 durchströmenden, unter Druck gesetzten Flüssigkeit eine Reinigungschemikalie beizumischen.
Wie insbesondere aus den Figuren 1 und 2 deutlich wird, umfasst die Kolbenpumpe 10 ein einziges Spannelement in Form eines U-förmigen Spannbügels 112, der zwei identisch ausgebildete, schräg zur Pumpenlängsachse 18 ausgerichtete und symmetrisch zur Pumpenlängsachse 18 angeordnete Schenkel 114, 116 und einen bogenförmigen, die Schenkel 114, 116 miteinander verbindenden Steg 118 aufweist. Der Steg 118 liegt an einer dem Pumpenblock 40 abgewandten Stirnfläche 120 des Pumpenkopfes 52 flächig an und wird mittig von einem Druckstutzen 122 durchgriffen, der einen Endbereich der Druckleitung 86 definiert.
Der Spannbügel 112 umgreift den Pumpenkopf 52, den Pumpenblock 40 sowie den Stützschild 30. Dies wird aus den Figuren 1 und 2 deutlich. Die freien Enden der Schenkel 114, 116 sind jeweils mit Hilfe einer Spannschraube 124 bzw. 126 mit einer radial nach außen gerichteten Schraubaufnahme des Führungsschildes 28 verschraubt. Mit Hilfe des Spannbügels 112 wird somit der Pumpenkopf 52 mit einer axial ausgerichteten Spannkraft beaufschlagt und der Pumpenblock 40 sowie der Stützschild 30 sind zwischen den Pumpenkopf 52 und den Führungsschild 28 eingespannt.
Das Aufsetzen des Pumpenkopfes 52 auf den Pumpenblock 40 erfolgt unter Zwischenlage eines elastisch verformbaren Elements in Form eines elastischen Dichtringes 134. Wie aus Figur 4 deutlich wird, ist der elastische Dichtring 134 zwischen einem kragenartigen Vorsprung 136 des Pumpenkopfes 52 und einer korrespondierenden Stützfläche 138 des Pumpenblocks 40 angeordnet. Der elastische Dichtring 134 verhindert eine starre Verbindung zwischen dem Pumpenkopf 52 und dem Pumpenblock 40. Der elastische Dichtring 134 übt eine elastische Rückstellkraft aus, die der vom Spannbügel 112 ausgeübten Spannkraft entgegengerichtet ist.
Wird die Kolbenpumpe 10 in Betrieb gesetzt, so rotiert die Taumelscheibe 12 um die Pumpenlängsachse 18 und die an der Taumelscheibe 12 anliegenden Kolben 20 werden zu einer reziprozierenden Bewegung angetrieben, so dass die Volumina der Pumpräume 38 periodisch verändert werden. Dadurch kann über den Saugeinlass 54 Flüssigkeit in die Pumpräume 38 eingesaugt und über die Ausgangsleitungen 48, die Druckkammer 58, den zentralen Durchlass 66 des Einsatzteiles 60, die Druckleitung 86 und den Druckauslass 88 abgegeben werden. Während des Betriebs der Kolbenpumpe 10 ist die Druckkammer 58 stromaufwärts des Einsatzteiles 60 mit unter Druck stehender Flüssigkeit gefüllt. Diese Flüssigkeit wirkt als hydraulischer Druckstempel, der den Pumpenblock 40 mit einer Kraft beaufschlagt, die den von den Kolben 20 ausgeübten Druckkräften und Drehmomenten entgegenwirkt. Die axial ausgerichteten Kräfte werden letztlich von dem U-förmigen Spannbügel 112 abgefangen. Hierbei können auftretende Druckspitzen zu einer Relativbewegung zwischen dem Pumpenkopf 52 und dem Pumpenblock 40 führen, da sich das zentrale Einsatzteil 60 mit seiner Stufe 61 am Pumpenkopf 52 abstützt und daher den Pumpenkopf 52 mit einer Druckkraft beaufschlagen kann. Der zwischen dem Pumpenkopf 52 und dem Pumpenblock 40 angeordnete elastische Dichtring 134 ermöglicht derartige Ausgleichsbewegungen entgegen der Wirkung der vom Spannbügel 112 ausgeübten Spannkraft.
Die Kolbenpumpe 10 zeichnet sich durch relativ geringe Herstellungskosten und eine einfache Montage aus. Zur Montage können das Taumelscheibengehäuse 14, das Führungsschild 28, das Stützschild 30, der Pumpenblock 40 und der Pumpenkopf 52 aufeinander gesetzt und anschließend mittels des Spannbügels 112 miteinander verspannt werden. Zur Positionierung kann der Spannbügel 112 auf den Druckstutzen 122 aufgesetzt werden, der somit eine einfache Positionierung des Spannbügels 112 erlaubt.

Claims

Kolbenpumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät, mit einem Pumpenblock (40), der mehrere Pumpräume (38) aufweist, in die jeweils ein parallel zu einer Pumpenlängsachse (18) hin und her bewegbarer Kolben (20) eintaucht, und mit einem auf den Pumpenblock (40) aufgesetzten Pumpenkopf (52), der einen Saugeinlass (54) zum Zuführen von Flüssigkeit und einen Druckauslass (88) zum Abgeben von Flüssigkeit aufweist, wobei jeder Pumpraum (38) über ein Saugventil (46) mit dem Saugeinlass (54) und über ein Druckventil (50) mit dem Druckauslass (88) in Strömungsverbindung steht, und mit einem den Pumpenkopf (52) umgreifenden Spannbügel (112) zum Verspannen des Pumpenkopfes (52) mit dem Pumpenblock (40), dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (10) einen einzigen U-förmigen Spannbügel (112) aufweist, der symmetrisch zur Pumpenlängsachse (18) ausgerichtet ist, und dass der Pumpenkopf (52) und der Pumpenblock (40) zwischen sich stromabwärts der Druckventile (50) eine Druckkammer (58) ausbilden, in der ein kolbenartiges, von mindestens einem Dichtelement (62, 64) umgebenes zentrales Einsatzteil (60) angeordnet ist mit einem Durchlass (66), wobei stromabwärts des Durchlasses (66) eine koaxial zur Pumpenlängsachse (18) ausgerichtete Druckleitung (86) angeordnet ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (58) drehsymmetrisch zur Pumpenlängsachse (18) ausgebildet ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (20) um die Pumpenlängsachse (18) gleichmäßig verteilt und mit identischem radialen Abstand zur Pumpenlängsachse (18) angeordnet sind.
Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckventile (50) jeweils eine Druckventilfeder (74) aufweisen, die sich am zentralen Einsatzteil (60) abstützt.
Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Einsatzteil (60) einen Ventilsitz ausbildet, an den ein Schließkörper (82) eines zentralen Rückschlagventils (84) dichtend anlegbar ist.
Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (20) außerhalb einer axialen Projektion des zentralen Einsatzteils (60) angeordnet sind.
Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Pumpenblock (40) zugewandte Druckfläche des zentralen Einsatzteils (60) mindestens dreimal so groß ist wie die in die Pumpräume (38) eintauchenden Stirnflächen der Kolben (20).
Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (10) einen koaxial zur Pumpenlängsachse (18) ausgerichteten Druckstutzen (122) aufweist, der einen Steg (118) des Spannbügels (112) mittig durchgreift.
Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkopf (52) in axialer Richtung mit einer elastischen Rückstellkraft beaufschlagbar ist, die der vom Spannbügel (112) ausgeübten Spannkraft entgegengerichtet ist.
Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pumpenkopf (52) und dem Pumpenblock (40) ein elastisch verformbares Element angeordnet ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare Element als Dichtring (134) ausgestaltet ist.
Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (10) eine Kolbenführungseinrichtung (26) aufweist, auf die der Pumpenblock (40) aufgesetzt ist, wobei der Pumpenblock (40) mittels des Spannbügels (112) zwischen den Pumpenkopf (52) und die Kolbenführungseinrichtung (26) eingespannt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbügel (112) mit der Kolbenführungseinrichtung (26) lösbar verbunden ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (10) eine Taumelscheibe (12) aufweist, mit der die Kolben (20) zusammenwirken und die in einem Taumelscheibengehäuse (14) angeordnet ist, wobei die Kolbenführungseinrichtung (26) auf das Taumelscheibengehäuse (14) aufgesetzt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenführungseinrichtung (26) einen Führungsschild (28) aufweist, der einen Deckel ausbildet für das Taumelscheibengehäuse (14), sowie einen Stützschild (30), der mittels des Spannbügels (112) zwischen den Führungsschild (28) und den Pumpenblock (40) eingespannt ist und der die Kolben (20) in Umfangsrichtung umgebende Dichtelemente (36) in axialer Richtung abstützt.