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Die
Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät
mit mindestens einem Pumpraum, in den ein hin und her bewegbarer
Kolben eintaucht und der über ein Saugventil mit einer Saugleitung
zum Ansaugen von Flüssigkeit und über ein Druckventil
mit einer Druckleitung zum Abgeben von unter Druck gesetzter Flüssigkeit
verbunden ist, wobei die Kolbenpumpe einen aus Kunststoff gefertigten
Pumpenblock und einen aus Kunststoff gefertigten Pumpenkopf aufweist,
wobei der Pumpenblock den mindestens einen Pumpraum ausbildet und
der Pumpenkopf die Druckleitung umfasst.
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Derartige
Kolbenpumpen sind aus der
DE 198
01 146 C1 bekannt. Mit ihrer Hilfe kann eine Flüssigkeit,
vorzugsweise Wasser, angesaugt, unter Druck gesetzt und anschließend
abgegeben werden. An die Druckleitung kann ein Zubehörgerät
angeschlossen werden, beispielsweise ein Hochdruckschlauch, der
zu einer Abgabevorrichtung führt.
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In
der
DE 198 01 146
C1 wird vorgeschlagen, den Pumpenblock und den Pumpenkopf
aus einem Kunststoffmaterial zu fertigen, wobei der Pumpenblock
und der Pumpenkopf entlang einer ebenen Trennfläche flächig
aneinander anliegen und durch Spannmittel, beispielsweise durch
Schrauben, gegeneinander gespannt werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbenpumpe der gattungsgemäßen
Art derart weiterzubilden, dass sie kostengünstiger hergestellt werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Kolbenpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass der Pumpenkopf stoffschlüssig mit dem
Pumpenblock verbunden ist. Eine derartige Ausgestaltung hat den
Vorteil, dass zusätzliche Spannmittel, mit denen der Pumpenkopf
mit dem Pumpenblock verspannt wird, entfallen können. Dadurch
können nicht nur die Herstellungskosten der Kolbenpumpe
reduziert werden, sondern es kann auch deren Montage vereinfacht
werden. Der Pumpenkopf kann zur Montage der Kolbenpumpe auf den Pumpenblock
aufgesetzt und dann stoffschlüssig mit ihm verbunden werden.
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Als
stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise eine Klebeverbindung
zum Einsatz kommen. Eine Klebstoffschicht zwischen dem Pumpenkopf
und dem Pumpenblock ermöglicht nicht nur eine mechanisch
belastbare Verbindung zwischen den beiden Teilen, sondern die Klebstoffschicht
kann auch als Dichtstoff für Flüssigkeiten dienen.
Darüber hinaus ermöglicht die Klebeverbindung
eine gleichmäßige Spannungsverteilung und Kraftübertragung. Spannungsspitzen,
wie sie beispielsweise bei einer Schraubverbindung auftreten können,
können vermieden werden.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kolbenpumpe ist der Pumpenkopf mit dem Pumpenblock verschweißt. Vorzugsweise
kommt eine Reibschweißung zum Einsatz. Dies ermöglicht
eine besonders stark belastbare Verbindung, die auch hohen Drücken
zuverlässig standhält.
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Günstig
ist es, wenn die Trennfläche zwischen dem Pumpenkopf und
dem Pumpenblock gewölbt oder gestuft ist, wobei ein zentraler
Bereich der Trennfläche gegenüber einem Randbereich
der Trennfläche in axialer Richtung hervorsteht. Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass bezüglich einer axialen Mittelachse
der Kolbenpumpe ein zentraler Bereich des Pumpenblockes über
einen Randbereich des Pumpenblockes hervorsteht und der Pumpenkopf
eine komplementäre Grenzfläche aufweist mit einem
axial zurückgesetzten Zentralbereich und einem gegenüber
dem Zentralbereich hervorstehenden Randbereich. Es hat sich gezeigt,
dass durch eine gewölbte oder gestufte Trennfläche
eine besonders belastbare stoffschlüssige Verbindung zwischen dem
Pumpenblock und dem Pumpenkopf erzielt werden kann. Druckkräfte,
die im zentralen Bereich zwischen dem Pumpenkopf und dem Pumpenblock
auftreten, können durch die gewölbte Ausgestaltung
der Trennfläche sicher beherrscht werden, ohne dass die im
Pumptakt auftretenden, pulsierenden Druckbeaufschlagungen zu einer
Beschädigung der stoffschlüssigen Verbindung führen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Pumpenkopf über
eine erste und eine zweite Verbindungsnaht stoffschlüssig
mit dem Pumpenblock verbunden, wobei zumindest eine der beiden Verbindungsnähte
in sich geschlossen ist. Die Verbindungsnähte können
beispielsweise in Form von Schweißnähten und/oder
Klebenähten ausgestaltet sein. Eine großflächige
stoffschlüssige Verbindung zwischen Pumpenkopf und Pumpenblock
wird dadurch vermieden, und dennoch können zwischen Pumpenkopf
und Pumpenblock hohe Kräfte übertragen werden.
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Günstig
ist es, wenn zumindest eine der beiden Verbindungsnähte
kreisförmig verläuft. Die kreisförmige,
das heißt entlang eines Kreisumfangs verlaufende und somit
rotationssymmetrische Ausgestaltung zumindest einer Verbindungsnaht
ermöglicht auf kostengünstige Weise die Herstellung
einer stoffschlüssigen Verbindung beispielsweise durch
Reibschweißen.
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Von
besonderem Vorteil im Hinblick auf die Herstellung und die mechanische
Stabilität der stoffschlüssigen Verbindung ist
es, wenn die beiden Verbindungsnähte konzentrisch zueinander
angeordnet sind.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass die beiden Verbindungsnähte
konzentrisch zu einer zentralen Mittelachse der Kolbenpumpe angeordnet sind.
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Auf
der Mittelachse ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Kolbenpumpe ein zentrales Rückschlagventil angeordnet, über das
sämtliche Pumpräume mit der Druckleitung verbunden
sind. Im Bereich des zentralen Rückschlagventils treten
sowohl im Normalbetrieb der Kolbenpumpe als auch beim Verschließen
von deren Druckleitung sehr hohe Druckkräfte auf. Es hat
sich gezeigt, dass die hohen Druckkräfte durch eine konzentrische
Anordnung der beiden Verbindungsnähte um das zentrale Rückschlagventil
herum besonders wirkungsvoll kompensiert werden können.
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Günstig
ist es, wenn die erste Verbindungsnaht in axialer Richtung versetzt
zur zweiten Verbindungsnaht angeordnet ist. So kann beispielsweise vorgesehen
sein, dass die erste Verbindungsnaht einen zentralen Bereich des
Pumpenblockes in Umfangsrichtung umgibt und in die dem Pumpraum
abgewandte Richtung vor der zweiten Verbindungsnaht angeordnet ist,
die den Pumpenblock in Umfangsrichtung umgeben kann.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die erste Verbindungsnaht zwischen einem
Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich der Kolbenpumpe angeordnet
ist. Die erste Verbindungsnaht kann die beiden Druckbereiche flüssigkeitsdicht
voneinander abtrennen.
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Vorzugsweise
umgibt die erste Verbindungsnaht einen Hochdruckbereich der Kolbenpumpe
in Umfangsrichtung. Als Hochdruckbereich wird hierbei derjenige
Bereich der Kolbenpumpe verstanden, in dem der hohe Druck der unter
Druck gesetzten Flüssigkeit wirkt.
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Es
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Pumpenkopf und der
Pumpenblock zwischen sich in ihrem zentralen Bereich eine zentrale Ventilkammer
ausbilden, in der das die Pumpräume mit der Druckleitung
verbindende zentrale Rückschlagventil angeordnet ist, wobei
die erste Verbindungsnaht die zentrale Ventilkammer in Umfangsrichtung
umgibt. In der zentralen Ventilkammer ist bei einer bevorzugten
Ausgestaltung ein Einsatz angeordnet, der einen Ventilsitz für
das zentrale Rückschlagventil ausbildet. Die zentrale Ventilkammer kann
durch eine stirnseitige Ausnehmung des Pumpenblockes und eine rückseitige
Ausnehmung des Pumpenkopfes gebildet sein.
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Die
zweite Verbindungsnaht umgibt bei einer vorteilhaften Ausführungsform
radial außenseitig einen Niederdruckbereich der Kolbenpumpe,
das heißt einen Bereich der Kolbenpumpe, der dem relativ
geringen Druck der in die Sauglei tung eingesaugten Flüssigkeit
unterliegt. Die zweite Verbindungsnaht bildet somit eine Dichtung
aus, die den Niederdruckbereich der Kolbenpumpe nach außen
abdichtet.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform ist neben der ersten
und/oder zweiten Verbindungsnaht ein Dichtring angeordnet. Insbesondere
neben einer den Pumpenblock außenseitig umgebenden Verbindungsnaht
hat sich der Einsatz eines zusätzlichen Dichtringes zur
Sicherstellung einer hohen Dichtigkeit bewährt.
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Von
Vorteil ist es, wenn der Pumpenkopf und der Pumpenblock im Bereich
von mindestens einer Verbindungsnaht, über die sie stoffschlüssig
miteinander verbunden sind, eine Nut- und Federverbindung ausbilden.
Vorzugsweise kommt hierbei eine ringförmige Nut zum Einsatz,
die eine korrespondierende Feder formschlüssig aufnimmt.
Die Nut kann beispielsweise einen V- oder U-förmigen Querschnitt aufweisen.
Günstig ist es, wenn die Nutwände mehrere Stufen
umfassen und die komplementär ausgestaltete Feder den Stufen
entsprechende Schultern aufweist. Eine derartige Ausgestaltung ist
insbesondere dann von Vorteil, wenn der Pumpenkopf über eine
Reibschweißung mit dem Pumpenblock verbunden ist. Bei der
Herstellung der Reibschweißung kann zunächst eine
erste Schulter der Feder an einer korrespondierenden Stufe der Nut
zur Anlage gelangen, anschließend können Nut und
Feder in ihrem Anlagebereich durch Reibung so weit erwärmt
werden, dass sie schmelzen, so dass anschließend durch
axiale Druckbeaufschlagung die Feder weiter in die Nut eindringen
kann, bis auch eine zweite Schulter an einer korrespondierenden
Stufe anliegt und durch die fortdauerende Reibschweißung
aufgeschmolzen wird. Durch die Reibungswärme kann somit
an beiden Stufen der Nut nacheinander die Schweißtemperatur
erreicht werden, um den Pumpenkopf mit dem Pumpenblock zu verschmelzen.
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Günstig
ist es, wenn die Nut- und Federverbindung einen Hochdruckbereich
der Kolbenpumpe in Umfangsrichtung umgibt. Beispielsweise kann vorgesehen
sein, dass die Nut- und Federverbindung eine zentrale Ventilkammer
zwischen dem Pumpenkopf und dem Pumpenblock in Umfangsrichtung umgibt,
wie sie voranstehend bereits erläutert wurde.
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Um
die Herstellungs- und Montagekosten der Kolbenpumpe zusätzlich
zu verringern, weist der Pumpenkopf bei einer besonders bevorzugten
Ausgestaltung ein erstes und zweites Kopfteil auf, die stoffschlüssig
miteinander verbunden sind. Der Pumpenkopf ist bei einer vorteilhaften
Ausführungsform zweiteilig ausgestaltet. Die beiden Kopfteile
sind jeweils aus einem Kunststoffmaterial gefertigt und können
auf konstruktiv einfache Weise stoffschlüssig miteinander
verbunden werden, beispielsweise können sie miteinander
verklebt oder verschweißt werden. Vorzugsweise kommt für
die beiden Kopfteile und/oder für den Pumpenblock ein faserverstärktes Kunststoffmaterial
zum Einsatz, insbesondere ein Kunststoffmaterial, das mit Glasfasern
verstärkt ist. Beispielsweise kann als Kunststoffmaterial
ein Polyamid zum Einsatz kommen. In einem ersten Fertigungsschritt
können die beiden Kopfteile und der Pumpenkörper
jeweils als Kunststoffformteil hergestellt werden. Die beiden Kopfteile
können dann stoffschlüssig miteinander verbunden
werden, wobei sie vorzugsweise Steuerungselemente der Kolbenpumpe
zwischen sich aufnehmen, beispielsweise einen Injektor und/oder
einen Steuerkolben, mit dessen Hilfe die Kol benpumpe beim Verschließen
der Druckleitung abgeschaltet werden kann. In einem nachfolgenden
Fertigungsschritt kann der Pumpenkopf auf den Pumpenblock aufgesetzt
und stoffschlüssig mit diesem verbunden werden.
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Günstig
ist es, wenn die beiden Kopfteile zwischen sich eine Steuerkammer
ausbilden, die in Strömungsrichtung der unter Druck stehenden
Flüssigkeit in einem Bereich zwischen dem mindestens einen
Pumpraum und der Druckleitung angeordnet ist, wobei in der Steuerkammer
ein beweglicher Steuerkolben angeordnet ist, an dem ein in die Druckleitung eintauchender
Injektor gehalten ist mit einer von der Druckleitung abzweigenden
Injektorleitung, wobei der Steuerkolben zum Abschalten der Kolbenpumpe mit
einer Schalteinrichtung zusammenwirkt und stirnseitig mit dem in
der Injektorleitung herrschenden Druck und rückseitig mit
dem stromaufwärts des Injektors herrschenden Druck beaufschlagt
ist. Der in die Druckleitung eintauchende Injektor ist zusammen mit
dem Steuerkolben in Abhängigkeit von den auf den Steuerkolben
einwirkenden Drücken verschiebbar. Er weist in üblicher
Weise eine Querschnittsverengung auf. Im normalen Betrieb der Kolbenpumpe wird
der Injektor von der unter Druck gesetzten Flüssigkeit
durchströmt. Hierbei führt die Querschnittsverengung
zur Erzeugung eines Unterdruckes in der Injektorleitung. Der Unterdruck
wird auf die Stirnseite des Steuerkolbens übertragen, der
rückseitig mit dem stromaufwärts des Injektors
herrschenden Druck beaufschlagt ist. Die somit auf den Steuerkolben
einwirkende Druckdifferenz hat zur Folge, dass dieser eine definierte
Stellung einnimmt, in der die Schalteinrichtung unbetätigt
bleibt und somit der Antrieb der Pumpe nicht unterbrochen wird.
Wird die Druckleitung an ihrem Ausgang verschlossen, beispielsweise
durch Verschließen einer an die Druckleitung über
einen Hochdruckschlauch angeschlossenen Abgabevorrichtung, insbesondere
eines Strahlrohres oder einer Sprühlanze, so baut sich
aufgrund der weiter arbeitenden Pumpe in der Druckleitung ein sehr
hoher Druck auf und gleichzeitig unterbleibt eine Durchströmung
des Injektors, so dass in diesem Bereich keine dynamische Druckabsenkung auftritt.
Damit ergibt sich auf beiden Seiten des Steuerkolbens derselbe Druck.
Da die mit dem Druck der Injektorleitung beaufschlagte Stirnseite
des Steuerkolbens größer ist als die mit dem Druck
stromaufwärts des Injektors beaufschlagte Rückseite,
wird der Steuerkolben bei identischen Drücken so weit verschoben,
dass die Schalteinrichtung betätigt wird. Diese schaltet
dann den Antrieb der Pumpe aus. Dadurch wird eine dauerhafte hohe
Druckbelastung der Kolbenpumpe vermieden.
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Die
von den beiden Kopfteilen gebildete Steuerkammer wird vom Steuerkolben
in einen stromaufwärtigen und einen stromabwärtigen
Bereich unterteilt. Der Injektor schließt sich in Strömungsrichtung
an den Steuerkolben an und steht über einen Durchlass des
Steuerkolbens mit dem stromaufwärtigen Bereich der Steuerkammer
in Strömungsverbindung. Der stromabwärtige Bereich
der Steuerkammer ist mit der Injektorleitung verbunden. Die Steuerkammer
bildet somit eine Strömungsverbindung aus zwischen dem
mindestens einen Pumpraum und der Druckleitung. Eine separate, versetzt
zur Druckleitung angeordnete Steuerkammer kann dadurch entfallen.
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Günstig
ist es, wenn der Steuerkolben einstückig oder stoffschlüssig
mit dem Injektor verbunden ist. Steuerkolben und Injektor können
beispielsweise ein einteiliges Kunststoffformteil ausbilden, das vor
dem Zusammenfügen der bei den Kopfteile des Pumpenkopfes
in das erste oder das zweite Kopfteil eingesetzt wird.
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Auf
seiner dem Injektor abgewandten Rückseite kann der Steuerkolben
eine Schaltstange zum Betätigen der Schalteinrichtung aufweisen.
Die Schaltstange ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform
einstückig oder stoffschlüssig mit dem Steuerkolben
verbunden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das erste Kopfteil eine rückseitige,
das heißt dem Pumpenblock zugewandte Ausnehmung und das
zweite Kopfteil eine stirnseitige, das heißt dem Pumpenblock
abgewandte Ausnehmung aufweist, wobei die beiden Ausnehmungen im
montierten Zustand der Kolbenpumpe die Steuerkammer definieren.
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Die
rückseitige Ausnehmung nimmt bei einer bevorzugten Ausführungsform
den Steuerkolben auf und die frontseitige Ausnehmung ist bei einer
bevorzugten Ausführungsform von der Schaltstange durchgriffen.
Dies ermöglicht es, bei der Montage der Kolbenpumpe den
Steuerkolben in die rückseitige Ausnehmung des ersten Kopfteiles
einzusetzen, anschließend kann das erste Kopfteil auf das
zweite Kopfteil aufgesetzt werden, wobei die rückseitig
vom Steuerkolben abstehende Schaltstange die stirnseitige Ausnehmung
und eine sich an diese anschließende Öffnung des
zweiten Kopfteiles durchgreift.
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Die
Schaltstange ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform
innerhalb der stirnseitigen Ausnehmung von einer Schraubenfeder
umgeben, die den Steuerkolben mit einer Federkraft in die der stirnseitigen
Ausnehmung abgewandte Richtung beaufschlagt.
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Eine
weitere Verminderung der Herstellungs- und Montagekosten der Kolbenpumpe
kann dadurch erzielt werden, dass sich an die rückseitige
Ausnehmung, dem zweiten Kopfteil abgewandt, die Druckleitung sowie,
versetzt zur Druckleitung, eine Ventilkammer anschließen,
wobei die Ventilkammer in Strömungsrichtung zwischen einem
Chemikalienanschluss der Kolbenpumpe und der Injektorleitung angeordnet
ist und ein Rückschlagventil aufnimmt. Die Ventilkammer
kann beispielsweise in Form einer sich an die rückseitige
Ausnehmung anschließenden Sackbohrung ausgestaltet sein,
die parallel zur Druckleitung angeordnet ist. Dies ermöglicht
eine besonders kostengünstige Herstellung des ersten Kopfteiles.
Während der Abgabe von unter Druck gesetzter Flüssigkeit
kann unter Zuhilfenahme des in der Injektorleitung herrschenden
Unterdrucks eine Chemikalie über den Chemikalienanschluss
angesaugt werden. Hierbei nimmt das in der Ventilkammer angeordnete
Rückschlagventil seine geöffnete Stellung ein.
Die Chemikalie kann über die Injektorleitung der unter
Druck gesetzten Flüssigkeit beigemischt werden. Wird eine
derartige Beimischung nicht gewünscht, so kann der Chemikalienanschluss
durch eine entsprechende Schließvorrichtung verschlossen werden.
Dies hat dann zur Folge, dass das Rückschlagventil seine
geschlossene Stellung einnimmt und dadurch die Strömungsverbindung
zwischen dem Chemikalienanschluss und der Injektorleitung unterbricht.
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Zur
Verminderung der Herstellungs- und Montagekosten des zweiten Kopfteiles
ist es von Vorteil, wenn sich an die frontseitige Ausnehmung, dem ersten Kopfteil
abgewandt, die Öffnung für die Schaltstange sowie,
versetzt zur Öffnung, eine Verbindungsleitung zur Verbindung
der Steuerkammer mit dem mindestens einen Pumpraum anschließen.
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Die
beiden Kopfteile sind bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung
zur Montage der Kolbenpumpe über eine Steckverbindung miteinander
verbindbar. Hierzu kann eines der beiden Kopfteile eine Hülse
ausbilden, die in einen Kragen des anderen Kopfteiles einführbar
ist.
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Die
nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren
Erläuterung. Es zeigen:
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1:
eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe
und
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2:
eine vergrößerte Darstellung des Teilbereichs
A aus 1.
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In 1 ist
schematisch eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 dargestellt.
Diese kann in an sich bekannter Weise auf einen in der Zeichnung nicht
dargestellten Pumpenantrieb aufgesetzt werden, beispielsweise auf
einen Taumelpumpenantrieb, wobei eine Taumelpumpe von einem Elektromotor
in Drehung versetzt werden kann. Die Kolbenpumpe 10 weist
mehrere Kolben 12 auf, die jeweils in einen Pumpraum 13 eintauchen
und vom Pumpenantrieb in üblicher Weise im Pumpraum 13 hin-
und hergehend verschoben werden können. Dadurch kann das Volumen
der Pumpräume 13 periodisch verändert werden.
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Die
Pumpräume 13 stehen über ein Saugventil 15 mit
einer Saugleitung 16 in Verbindung, über die eine
Reinigungsflüssigkeit aus einem Vorrat angesaugt werden
kann. Die Pumpräume 13 stehen außerdem
jeweils über ein Druckventil 18 und ein allen Pumpräumen 13 gemeinsames
zentrales Rückschlagventil 19 mit einer Verbindungsleitung 20 in Strömungsverbindung,
die in eine Steuerkammer 22 einmündet. An die
Steuerkammer schließt sich in Strömungsrichtung
der unter Druck gesetzten Reinigungsflüssigkeit eine Druckleitung 24 an,
die in einen Druckauslass 25 einmündet. An den
Druckauslass 25 kann in üblicher und deshalb in
der Zeichnung nicht dargestellter Weise ein beliebiges Zubehörgerät angeschlossen
werden, beispielsweise ein Hochdruckschlauch, der zu einer Abgabevorrichtung,
insbesondere zu einem Strahlrohr oder einer Sprühlanze,
führt.
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Von
der Verbindungsleitung 20 zweigt unmittelbar stromabwärts
des zentralen Rückschlagventils 19 eine Bypassleitung 27 ab,
in der ein an sich bekanntes und deshalb in der Zeichnung nur schematisch
dargestelltes Bypassventil 28 angeordnet ist. Die Bypassleitung 27 verbindet
die Verbindungsleitung 20 mit der Saugleitung 16.
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In
der Steuerkammer 22 ist ein Steuerkolben 30 verschiebbar
gehalten, der von einer Ringdichtung 31 umgeben ist und über
die Ringdichtung 31 dicht an der Innenwand der Steuerkammer 22 anliegt.
Der Steuerkolben 30 ist einstückig mit einem Injektor 33 verbunden,
der in die Druckleitung 24 eintaucht und in üblicher
Weise eine Querschnittsverengung ausbildet, von der eine Injektorleitung
in Form einer Querbohrung 35 ausgeht. In Höhe
der Querbohrung 35 weist der Injektor 33 außenseitig
eine sich über den gesamten Um fang des Injektors 33 erstreckende
Ringnut auf, in die die Querbohrung 35 einmündet.
Stromabwärts der Ringnut trägt der Injektor 33 außenseitig
eine Ringdichtung 37, über die der Injektor 33 dicht
an der Innenwand der Druckleitung 24 anliegt.
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Der
Injektor 33 ist auf der der Verbindungsleitung 20 abgewandten
Stirnseite 39 des Steuerkolbens 30 angeordnet.
Auf seiner der Verbindungsleitung 20 zugewandten Rückseite 40 trägt
der Steuerkolben 30 eine parallel zum Injektor 33 und
versetzt zu diesem angeordnete Schaltstange 42, die ebenso wie
der Injektor 33 einstückig mit dem Steuerkolben 30 verbunden
ist und die eine Öffnung der Kolbenpumpe 10 in
Form einer Durchgangsbohrung 43 durchgreift. Die Schaltstange 42 steht
mit einem freien Endbereich über die Durchgangsbohrung 43 nach außen
aus der Kolbenpumpe 10 hervor. In ihrem freien Endbereich
weist die Schaltstange 42 eine Ausnehmung 44 auf,
in die ein Mitnehmer 45 eines Kipphebels 47 eingreift.
Der Kipphebel 47 ist außenseitig an der Kolbenpumpe 10 um
eine Schwenkachse 48 verschwenkbar gelagert und weist einen
Betätigungsarm 49 auf, der zum Betätigen
einer Schalteinrichtung 50 an einen Schaltstößel 52 angelegt
werden kann. Mittels der Schalteinrichtung 50 kann der Antrieb
der Kolbenpumpe 10 abgeschaltet werden. Darauf wird nachstehend
noch näher eingegangen.
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An
die Steuerkammer 22 schließt sich radial versetzt
zur Druckleitung 24 eine fluchtend zur Durchgangsbohrung 43 ausgerichtete,
im Wesentlichen zylindrische Ventilkammer 54 an, wobei
zwischen der Ventilkammer 54 und der Steuerkammer 22 eine
Stufe 55 angeordnet ist, an die der Steuerkolben 30 mit
seiner Stirnseite 39 angelegt werden kann. Die Ventilkammer 54 steht über
eine Ansaugleitung 57 mit einem Chemikalienanschluss 58 in Strömungsverbindung,
an die ein Chemikalienvorrat angeschlossen werden kann.
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Die
Ventilkammer 54 nimmt ein federbelastetes Rückschlagventil 60 auf,
das in Ansaugrichtung, das heißt in Richtung der Strömungsverbindung
vom Chemikalienanschluss 58 zur Ventilkammer 54 geöffnet
werden kann.
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Die
Ventilkammer 54 steht auf der Stirnseite 39 des
Steuerkolbens 30 mit der außenseitig am Injektor 33 angeordneten
Ringnut und dessen Querbohrung 35 in Strömungsverbindung,
und zwar auch dann, wenn der Steuerkolben 30, wie in der
Zeichnung dargestellt, an der Stufe 55 anliegt und somit seine
vordere Endstellung einnimmt. In Richtung dieser Endstellung wird
der Steuerkolben 30 von einer Schraubenfeder 62 mit
einer Rückstellkraft beaufschlagt. Die Schraubenfeder 62 umgibt
innerhalb der Steuerkammer 22 die Schaltstange 42.
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Die
Kolbenpumpe 10 umfasst einen aus einem Kunststoffmaterial,
vorzugsweise aus Glasfaser verstärktem Polyamidmaterial
gefertigten Pumpenblock 65, der die Pumpräume 13 ausbildet
und die Saugventile 15 und die Druckventile 18 aufnimmt. Außerdem
umfasst die Kolbenpumpe 10 einen ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial,
vorzugsweise aus Glasfaser verstärktem Polyamidmaterial
gefertigten Pumpenkopf 67, der die Steuerkammer 22 sowie
die Verbindungsleitung 20 und die Druckleitung 24 sowie die
Ansaugleitung 57 ausbildet und der den Steuerkolben 30,
den Injektor 33 und die Schaltstange 42 einschließlich
der diese umgebenden Schraubenfeder 62 und auch das in
der Ventilkammer 54 angeordnete Rückschlagventil 60 aufnimmt.
Der Pum penkopf 67 ist zweiteilig ausgestaltet und weist
ein erstes Kopfteil 68 und ein zweites Kopfteil 69 auf,
die stoffschlüssig miteinander verbunden sind. In der dargestellten
Ausführungsform sind die beiden Kopfteile 68 und 69 miteinander
verschweißt. Das zweite Kopfteil 69 ist zwischen
dem frontseitig angeordneten ersten Kopfteil 68 und dem
Pumpenblock 65 angeordnet, es weist eine stirnseitige Ausnehmung 71 auf,
die in Umfangsrichtung von einer dem Pumpenblock 65 abgewandten
Hülse 72 begrenzt ist. In die Hülse 72 taucht
ein dem Pumpenblock 65 zugewandter Kragen 74 des
ersten Kopfteiles 68 ein. Der Kragen 74 begrenzt
in Umfangsrichtung eine rückseitige Ausnehmung 75 des
ersten Kopfteiles 68. Mit seinem freien Endbereich taucht
der Kragen 74 in eine Ringnut 77 des zweiten Kopfteiles 69 ein,
wobei die Ringnut 77 zusätzlich zum freien Endbereich
des Kragens 74 eine Ringdichtung aufnimmt.
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Die
beiden Kopfteile 68 und 69 bilden beim Zusammenfügen
zwischen sich die Steuerkammer 22 aus. In entsprechender
Weise bilden der Pumpenkopf 67 und der Pumpenblock 65 beim
Zusammenfügen zwischen sich eine zentrale Ventilkammer 80 aus,
in der ein Einsatz 81 angeordnet ist. Der Einsatz 81 ist
in Umfangsrichtung von zwei Ringdichtungen umgeben und bildet einen
Ventilsitz aus für das zentrale Rückschlagventil 19.
Letzteres ist auf einer in axialer Richtung verlaufenden Mittelachse 83 der Kolbenpumpe 10 angeordnet.
Zur Ausbildung der zentralen Ventilkammer 80 weist der
Pumpenkopf 67 rückseitig, das heißt dem
Pumpenblock 65 zugewandt, eine zentrale rückseitige
Ausnehmung 85 auf, und der Pumpenblock 65 weist
stirnseitig, also dem Pumpenkopf 67 zugewandt, eine zentrale
stirnseitige Ausnehmung 86 auf. Die beiden zentralen Ausnehmungen 85 und 87 sind
fluchtend zueinander angeordnet und rotationssymmetrisch zur Mittelachse 83 ausgebildet.
Eine vordere, den Ein satz 81 umgebende Ringdichtung 88 ist
im Bereich der zentralen rückseitigen Ausnehmung 85 angeordnet
und eine hintere, den Einsatz 81 in Umfangsrichtung umgebende Ringdichtung 89 ist
im Bereich der zentralen stirnseitigen Ausnehmung 86 angeordnet.
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Wie
bereits erläutert, ist der Pumpenblock 65 ebenfalls
aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus Glasfaser verstärktem
Polyamidmaterial gefertigt. Pumpenblock 65 und Pumpenkopf 67 sind stoffschlüssig
miteinander verbunden. In der dargestellten Ausführungsform
ist der Pumpenblock 65 über eine erste Schweißnaht
und eine zweite Schweißnaht mit dem Pumpenkopf 67 verschweißt. Die
erste Schweißnaht ist ebenso wie die zweite Schweißnaht
kreisförmig ausgebildet und in sich geschlossen. Sie verläuft
im Bereich einer Nut- und Federverbindung, die die zentrale Ventilkammer 80 in Umfangsrichtung
umgibt. Die Nut- und Federverbindung wird gebildet von einer im
Querschnitt V-förmigen Nut 91, die rückseitig
in den Pumpenkopf 67 eingeformt ist und die zentrale Ventilkammer 80 in
Umfangsrichtung umgibt, sowie von einer komplementär zur
Nut 91 ausgebildeten, im Querschnitt V-förmigen Feder 92,
die nach Art eines Kragens von der Frontseite des Pumpenblockes 65 nach
vorne absteht und formschlüssig in die Nut 91 eintaucht.
Die Nut 91 weist an ihren Wänden zwei in axialer
Richtung im Abstand zueinander angeordnete Stufen auf, die jeweils
mit einer komplementär ausgestalteten Schulter der Feder 92 korrespondiert.
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Eine
zweite Schweißnaht ist in axialer Richtung versetzt zu
der im Bereich der Nut- und Federverbindung 91, 92 angeordneten
ersten Schweißnaht im Bereich des Außenumfanges
des Pumpenblockes 65 angeordnet. Der Pumpen block 65 weist
hierzu außenseitig eine Schrägfläche 94 auf,
an der der Pumpenkopf 67 mit einem rückseitigen
Kragen 95 formschlüssig anliegt. An die Schrägfläche 94 und
den rückseitigen Kragen 95 schließt sich
innenseitig ein äußerer Dichtring 97 an,
der den Bereich zwischen dem Pumpenblock 65 und dem Pumpenkopf 67 zusätzlich
abdichtet und den Pumpenblock 65 in Umfangsrichtung umgibt.
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Wie
insbesondere aus 1 deutlich wird, ist die Trennfläche
zwischen dem Pumpenkopf 67 und dem Pumpenblock 65 gewölbt,
indem ein zentraler Bereich der Trennfläche, nämlich
der Bereich der Trennfläche in Höhe der zentralen
Ventilkammer 80, gegenüber einem Randbereich der
Trennfläche, nämlich dem Bereich zwischen der
Schrägfläche 94 und dem rückseitigen
Kragen 95 in axialer Richtung hervorsteht. Die erste Schweißnaht,
die im Bereich der Nut- und Federverbindung 91, 92 angeordnet
ist, ist konzentrisch zu der im Bereich der Schrägfläche 94 und
des rückseitigen Kragens 95 angeordneten zweiten
Schweißnaht angeordnet, und beide Schweißnähte
sind konzentrisch zur Mittelachse 83 der Kolbenpumpe 10 ausgerichtet.
Die im Bereich der Nut- und Federverbindung 91, 92 angeordnete erste
Schweißnaht umgibt einen Hochdruckbereich der Kolbenpumpe 10,
nämlich den Bereich der zentralen Ventilkammer 80,
die mit dem Druck der von den Kolben 12 geförderten
Flüssigkeit beaufschlagt ist. Die zweite Schweißnaht,
die im Bereich der Schrägfläche 94 und
des rückseitigen Kragens 95 angeordnet ist, umgibt
einen Niederdruckbereich der Kolbenpumpe 10, nämlich
einen Bereich, in dem der relativ geringe Druck der in die Saugleitung 16 eingesaugten
Flüssigkeit herrscht.
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Die
beiden Schweißnähte bilden Verbindungsnähte
aus, über die der Pumpenblock 65 stoffschlüssig
mit dem Pumpenkopf 67 verbunden ist. Die axial versetzte
Anordnung der beiden Schweißnähte zueinander ermöglicht
eine mechanisch belastbare Verbindung zwischen dem Pumpenblock 65 und
dem Pumpenkopf 67, ohne dass zusätzliche Spannmittel, beispielsweise
Schrauben, zum Einsatz kommen müssen. Die Herstellung und
Montage der Kolbenpumpe 10 gestaltet sich daher verhältnismäßig
einfach. Sowohl der Pumpenblock 65 als auch der Pumpenkopf 67 sind
aus einem Kunststoffmaterial gefertigt und können beispielsweise
durch eine Reibverschweißung kostengünstig stoffschlüssig
miteinander verbunden werden. Der Pumpenkopf 67 ist wiederum
aus zwei Kunststoffformteilen gefertigt, nämlich aus dem
ersten Kopfteil 68 und dem zweiten Kopfteil 69,
die ebenfalls durch eine Reibschweißung kostengünstig
stoffschlüssig miteinander verbunden werden können.
Der Steuerkolben 30, der Injektor 33 und die Schaltstange 42 bilden
ein einstückiges Bauteil aus Kunststoff aus, das vor dem
Verschweißen des ersten Kopfteiles 68 mit dem
zweiten Kopfteil 69 in die rückseitige Ausnehmung 75 des
ersten Kopfteiles 68 eingesetzt werden kann. Die Schaltstange 42 wird
dann zusammen mit dem Kragen 74 derart ausgerichtet, dass
die Schaltstange 42 die Durchgangsbohrung 43 durchgreifen
und der Kragen 74 in die Hülse 72 eintauchen
kann, nachdem zuvor die Schraubenfeder 62 auf die Schaltstange 42 aufgesetzt
und in einem allerersten Montageschritt das Rückschlagventil 60 in
die Ventilkammer 54 eingesetzt wurde.
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Die
erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 zeichnet
sich somit durch eine kostengünstige Herstellung und eine
einfache Montage aus.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19801146
C1 [0002, 0003]