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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Kolbenpumpe zur Hochdruckförderung eines zu fördernden Fluids.
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Aus dem Stand der Technik sind Kolbenpumpen bekannt, die z.B. in Hochdruckreinigern oder anderen Geräten Anwendung finden, insbesondere zur Erzeugung von hohen Drücken in einem Bereich von bis zu einigen 100 bar. Diese Kolbenpumpen umfassen zwei Baugruppen in der Form von druckerzeugenden und steuernden Komponenten, die in einem Gehäuse zusammengefasst sind.
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Derartige Gehäuse, insbesondere im Fall von Kolbenpumpen zur Anwendung in Hochdruckreinigern, beinhalten einen Antriebsmotor und Einrichtungen zur Erzeugung eines jeweils benötigten Pumpendruckes, Einlass- und Auslassventile, Überdruckventile und ferner Einrichtungen zur automatischen Abschaltung der Kolbenpumpe, z.B. beim Betätigen eines zugeordneten Ausschaltgriffes an einer Sprühlanze eines Hochdruckreinigers. Das Gehäuse beherbergt außerdem vielfach Einrichtungen zum Zuführen von Reinigungsmitteln und anderen Additiven.
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Um eine kostengünstige Herstellung eines entsprechenden Hochdruckreinigers zu gewährleisten, werden je nach den Anforderungen an den Förderdruck und/oder die Fördermenge der Kolbenpumpe zugeordnete Gehäuseteile entweder mit einem Kunststoffmaterial, mit einer Aluminiumlegierung und/oder mit einer Messinglegierung im Druckgussverfahren gefertigt. Die einzelnen Gehäuseteile der druckerzeugenden und der steuernden Elemente der Kolbenpumpe werden mittels Schweißverfahren oder durch Verschraubungen zusammen gefügt.
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Nachteilig am Stand der Technik ist, dass beim Zusammenfügen mehrerer Gehäuseteile zu einem Gesamtgehäuse erhöhte Anforderungen an die Fertigungsqualität der einzelnen Gehäuseteile zu stellen sind. Hiermit verbunden sind erhöhte Aufwendungen hinsichtlich der Prüfung, der Lagerhaltung und der Verwaltung. Zudem erhöhen sich die Kosten erheblich, da für jedes Gehäuseteil ein entsprechendes Werkzeug angefertigt und vorgehalten werden muss.
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Insbesondere bei Kolbenpumpen für Hochdruckreiniger besteht auf Grund der auftretenden, hohen und pulsierenden Drücke die Gefahr, dass sich z.B. entsprechende Schraubverbindungen lösen. Damit sind hohe Anforderungen an die Produktionsqualität und die Montagesicherheit im Fall von Kolbenpumpen für Hochdruckreiniger zu stellen, um einen Totalausfall durch einen übermäßigen Verschleiß an bewegten Teilen zu verhindern.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein neues Gehäuse für eine Kolbenpumpe zur Hochdruckförderung eines Fluids, insbesondere zur Verwendung in einem Hochdruckreiniger, bereitzustellen, das eine hohe Lebensdauer aufweist und das sich kosteneffizient fertigen lässt.
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Dieses Problem wird gelöst durch ein Gehäuse für eine Kolbenpumpe zur Hochdruckförderung eines zu fördernden Fluids, bei dem ein Aufnahmeraum zur Aufnahme mindestens einer Druckerzeugungseinrichtung, mindestens einer Steuereinrichtung und mindestens eines Antriebs zum Antrieb der Druckerzeugungseinrichtung vorgesehen ist.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines einzelnen Gehäuses zur Realisierung der bislang erforderlichen drei Einzelgehäuse zur Aufnahme des Pumpenkopfs, des Pumpengehäuses und des Pumpenflansches eines Hochdruckreinigers. Dieses einzelne Gehäuse ermöglicht eine Erhöhung der Produktions- und Montagesicherheit, da verschleißerhöhende Positionierfehler zwischen Einzelgehäusen nicht mehr auftreten können und die Verbindungsschrauben entfallen. Hierdurch steigt die Lebensdauer unter gleichzeitiger Senkung der Herstell-, Werkzeug-, Montage-, Lager- und Transportkosten. Im Ergebnis kann die gesamte Herstellungskette vereinfacht und beschleunigt sowie kostenoptimal gestaltet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Aufnahmeraum mindestens zwei äußere Einbauräume zum Einbau von jeweils mindestens einer Druckerzeugungseinrichtung auf, wobei zwischen den beiden äußeren Einbauräumen ein Einbauraum für den Antrieb vorgesehen ist.
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Hierdurch können auf einfache Art und Weise höhere Fluiddrücke erzeugt werden, da im Gehäuse problemlos zwei Druckerzeugungseinrichtungen jeweils mit ihren Steuereinrichtungen aufnehmbar sind.
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Vorzugsweise sind die beiden äußeren Einbauräume im Wesentlichen diametral und spiegelbildlich zueinander angeordnet und der Einbauraum für den Antrieb ist zumindest annähernd mittig zwischen den beiden äußeren Einbauräumen angeordnet.
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Die beiden spiegelbildlich ausgebildeten, äußeren Einbauräume sowie die mittige Anordnung des Einbauraums für den Antrieb erlauben auf einfache Art und Weise einen gegebenenfalls phasenverschobenen Antrieb der Druckerzeugungseinrichtungen mittels eines einzelnen Antriebs, z.B. eines geeigneten zentralen Exzenterantriebs.
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Bevorzugt weisen die beiden äußeren Einbauräume Längsachsen auf, die zueinander einen geringfügigen Versatz aufweisen.
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Hierdurch können Druckspitzen im Fall eines gleichphasigen Antriebs der Druckerzeugungseinrichtungen reduziert werden.
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Bevorzugt ist in jedem äußeren Einbauraum jeweils eine Druckerzeugungseinrichtung mit einer Steuereinrichtung aufnehmbar.
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Hierdurch kann im Vergleich zum Einsatz von nur einer Druckerzeugungseinrichtung mit einer zugeordneten Steuereinrichtung eine größere Fördermenge und/oder ein höherer Förderdruck bereitgestellt werden. Die Einbauräume können einschließlich aller Führungs- und Dichtflächen z.B. mit Stufenbohrern in nur einem Fertigungsschritt ausgebildet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist ein Motorflansch ausgebildet, der mindestens zwei Befestigungsglieder zur Befestigung eines Antriebsmotors aufweist.
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Hierdurch kann ein betriebsnotwendiger Antriebsmotor sicher und zuverlässig, z.B. mittels Schraubverbindungen, an das Gehäuse angeflanscht werden.
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Bevorzugt ist ein weiterer Einbauraum für eine Ventilsteuerung, insbesondere zur Steuerung eines Antriebsmotors, ausgebildet.
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Hierdurch kann eine Ventilsteuerung zum insbesondere druckabhängigen Ein- und Ausschalten eines entsprechenden Antriebsmotors mit in das Gehäuse integriert werden. Wenn der Ausgangsdruck des Fluids einen bestimmten, voreingestellten Sollwert übersteigt, kann der Antriebsmotor mittels Ventilsteuerung beispielsweise automatisiert ausgeschaltet werden.
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Bevorzugt weist das Gehäuse mindestens einen Zulaufkanal für das zu fördernde Fluid auf.
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Hierdurch kann das anzusaugende und zu fördernde Fluid auf einfache Art und Weise, z.B. mittels eine Schlauches oder dergleichen, zugeführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist im Bereich des Zulaufkanals mindestens eine Venturidüse zur Zuführung eines Additivs für das zu fördernde Fluid, insbesondere eines Reinigungsmittels, angeordnet.
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Dies ermöglicht eine einfache, selbstansaugende Zudosierung von Additiven und/oder Hilfsstoffen in das zu fördernde Fluid.
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Vorzugsweise weist das Gehäuse mindestens einen Ablaufkanal für das unter Hochdruck versetzte, zu fördernde Fluid auf.
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Hierdurch ist eine einfache Anbindung einer Abnahmestelle, wie z.B. einer Sprühlanze eines Hochdruckreinigers oder dergleichen, für das unter einem sehr hohen Druck von bis zu 300 bar stehende Fluid gegeben.
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Bevorzugt ist das Gehäuse mit einem Kunststoffmaterial, mit einer Aluminiumlegierung und/oder mit einer Messinglegierung gebildet.
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Hierdurch kann das Gehäuse auf einfache Art und Weise an unterschiedliche mechanische Beanspruchungen, insbesondere an den von den Druckerzeugungseinrichtungen generierten Fluiddruck, angepasst werden.
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Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Kolbenpumpe zur Hochdruckförderung eines zu fördernden Fluids, mit einem Gehäuse, das einen Aufnahmeraum zur Aufnahme mindestens einer Druckerzeugungseinrichtung, mindestens einer Steuereinrichtung und mindestens eines Antriebs zum Antrieb der Druckerzeugungseinrichtung aufweist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Vorderansicht eines Gehäuses für eine Kolbenpumpe gemäß einer Ausführungsform,
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2 eine perspektivische Rückansicht des Gehäuses von 1,
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3 einen Querschnitt durch das Gehäuse von 1 und 2, und
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4 eine schematische Schnittansicht des Gehäuses von 1 bis 3 mit zwei Druckerzeugungseinrichtungen und zugeordneten Steuereinrichtungen.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Vorderseite 28 eines beispielhaften Gehäuses 10 für eine Kolbenpumpe (98 in 4) zur Hochdruckförderung eines Fluids. Insbesondere in Abhängigkeit von einem maximal erreichbaren Förderdruck des von der Kolbenpumpe zu fördernden Fluids kann das Gehäuse 10 hierbei mit einem Kunststoffmaterial, mit einer Aluminiumlegierung und oder mit einer Messinglegierung hergestellt sein. Illustrativ umfasst das Gehäuse 10 einen Oberabschnitt 12, einen Mittelabschnitt 14 und einen Unterabschnitt 16.
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Im Oberabschnitt 12 ist ein äußerer Einbauraum 18 für eine Druckerzeugungseinrichtung (90, 94 in 4) und eine Steuereinrichtung (92, 96 in 4) vorgesehen, die zusammen – mit dem Gehäuse 10 und weiteren Komponenten – die eigentliche Kolbenpumpe (98 in 4) bilden. Diametral und spiegelbildlich zu diesem ersten äußeren Einbauraum 18 ist ein weiterer äußerer Einbauraum 20 für eine Druckerzeugungseinrichtung (90, 94 in 4) und eine Steuereinrichtung (92, 96 in 4) im Unterabschnitt 16 ausgebildet. Ein weiterer Einbauraum 22 dient zur Aufnahme von Komponenten eines Antriebs 23, der zum Antrieb der Druckerzeugungs- und Steuereinrichtungen der Kolbenpumpe dient. Die Einbauräume 18, 20, 22 bilden somit einen Aufnahmeraum 26 für die zum Betrieb der Kolbenpumpe beispielsweise notwendigen zwei Druckerzeugungseinrichtungen mit den zugeordneten Steuereinrichtungen und dem Antrieb 23.
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Der Antrieb 23 umfasst als wesentliche Komponenten einen angedeuteten Exzenterantrieb 24, der von einem zugeordneten Antriebsmotor in Rotation versetzt wird. Im Bereich der Vorderseite 28 des Gehäuses 10 ist im Mittelabschnitt 14 ein kreisringförmiger Motorflansch 30 mit exemplarisch vier Befestigungsöffnungen 32 bis 38 für nicht dargestellte Befestigungsglieder, wie z.B. Bolzen oder Schrauben, zur Lagefixierung des Antriebsmotors am Gehäuse 10 ausgebildet. Der Exzenterantrieb 24 wird mittels des zugeordneten Antriebsmotors zum Betrieb der Druckerzeugungseinrichtungen und der zugehörigen Steuereinrichtungen in Rotation versetzt. Ein wesentlicher Vorteil des Gehäuses 10 liegt darin, dass mittels des Exzenterantriebs 24 zwei Druckerzeugungseinrichtungen mit den zugeordneten Steuereinrichtungen gleichzeitig antreibbar sind.
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Am Oberabschnitt 12 des Gehäuses 10 befindet sich ein weiterer Einbauraum 40 zur Aufnahme einer elektromechanischen Ventilsteuerung 42. Mithilfe dieser Ventilsteuerung 42 kann beispielsweise der Antriebsmotor abgeschaltet werden, wenn ein vorgegebener Solldruck des zu fördernden Fluids erreicht oder überschritten ist.
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Im Unterabschnitt 16 sind ferner ein Zulaufkanal 44 und ein Ablaufkanal 46 für das zu fördernde Fluid vorgesehen. Die Strömungsrichtung des zu fördernden Fluids ist illustrativ mit zwei großen Pfeilen angedeutet. Dementsprechend wird das zu fördernde Fluid über den Zulaufkanal 44 angesaugt und gelangt über den Ablaufkanal 46 an eine Abnahmestelle, wie zum Beispiel eine Sprühlanze eines Hochdruckreinigers. Sowohl der Zulaufkanal 44 als auch der Ablaufkanal 46 sind integral zum Gehäuse 10 ausgebildet, wodurch sich der Fertigungsaufwand weiter reduziert.
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Am Ablaufkanal 46 ist darüber hinaus eine Venturidüse 48 ausgebildet, die zur Zuführung eines Additivs für das zu fördernde Fluid, insbesondere eines Reinigungsmittels oder dergleichen, dient. Das optionale Additiv gelangt hierbei in Richtung eines kleinen Pfeils 50 in den Ablaufkanal 46.
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2 zeigt eine Rückseite 60 des Gehäuses 10 von 1, die im Wesentlichen plan ausgebildet ist. 2 verdeutlicht eine beispielhafte Anordnung der Venturidüse 48 auf der Rückseite 60 des Gehäuses 10 im Bereich des Unterabschnitts 16 am Ablaufkanal 46.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der im Mittelabschnitt 14 des Gehäuses 10 lokalisierte Einbauraum 22 mit dem darin angeordneten Exzenterantrieb 24 von einem ringförmigen, insbesondere kreisringförmigen, inneren Flansch 62 umgeben, an dem mehrere radial nach außen gerichtete Stege 64 zur Versteifung ausgebildet sind, die mit einem ringförmigen, insbesondere kreisringförmigen, äußeren Flansch 66 verbunden sind, der wiederum illustrativ konzentrisch zum inneren Flansch 62 und bündig zu diesem ausgebildet ist. Die Befestigungsöffnungen 32 bis 38 durchsetzen das Gehäuse 10 vollständig.
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3 illustriert einen Längsschnitt durch das Gehäuse 10 von 1 und 2 zur Verdeutlichung des Zulaufkanals 44, des Ablaufkanals 46, der Befestigungsöffnungen 32 bis 38, die das Gehäuse 10 vollständig durchsetzen, sowie des im Einbauraum 22 positionierten Exzenterantriebs 24. Das zu fördernde Fluid gelangt über den Zulaufkanal 44 in das Gehäuse 10 hinein und über den Ablaufkanal 46 aus diesem wieder heraus, wie mit den großen Pfeilen von 1 und 2 angedeutet, wobei ein Additiv erforderlichenfalls mittels der Venturidüse 48 im Bereich des Ablaufkanals 46 zu dosierbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weisen Längsachsen 70, 72 der beiden diametral und spiegelbildlich zu einer Mittelachse 73 des Flansches 62 zueinander im Gehäuse 10 angeordneten Einbauräume 18, 20 einen geringfügigen horizontalen Versatz 74 zueinander auf, d.h. die Längsachsen 70, 72 verlaufen geringfügig parallel beabstandet zueinander. Hierdurch werden bei einem phasengleichen Antrieb der zwei Druckerzeugungseinrichtungen (90, 94 in 4) mittels des Exzenterantriebs 24 Druckspitzen vermieden, da entsprechende Pumpenkolben der Druckerzeugungseinrichtungen (90, 94 in 4) ihren jeweiligen oberen Totpunkt zeitversetzt erreichen. Alternativ kann dieser Versatz 74 entfallen bzw. Null sein, so dass beide Längsachsen 70, 72 auf einer gemeinsamen Längsachse 76 liegen bzw. mit dieser zusammenfallen. Die Mittelachse 73 verläuft hierbei stets senkrecht zu den Längsachsen 70, 72 bzw. der gemeinsamen Längsachse 76.
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Die beiden Einbauräume 18, 20 sind vorzugsweise jeweils verjüngend, z.B. mit einer Stufenbohrung 78, 80 gebildet. Hierdurch lassen sich die Einbauräume 18, 20 fertigungstechnisch auf einfache Art und Weise in nur einem Fertigungsschritt, z.B. mit Hilfe eines Stufenbohrers, gleichzeitig herstellen, wobei sich zudem eine aufwändige Nachbearbeitung von Führungs- und Dichtflächen mittels spanender Verfahren in der Regel erübrigt.
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4 zeigt das Gehäuse 10 von 1 bis 3 mit zwei beispielhaften Druckerzeugungseinrichtungen 90, 94 und jeweils zugeordneten, beispielhaften Steuereinrichtungen 92, 96. Illustrativ ist im äußeren Einbauraum 18 eine Druckerzeugungseinrichtung 90 mit ihrer zugeordneten Steuereinrichtung 92 aufgenommen und im Einbauraum 20 ist eine weitere Druckerzeugungseinrichtung 94 mit ihrer zugeordneten Steuerungseinrichtung 96 aufgenommen.
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Die Druckerzeugungs- und Steuereinrichtungen 90, 94 bzw. 92, 96 sind jeweils im Wesentlichen koaxial-linear zueinander ausgestaltet und in der Art einer Kolbenpumpe zur Erzeugung hoher Förderdrücke im Bereich bis hin zu einigen 100 bar aufgebaut. Alternativ kann das Gehäuse 10 zur Aufnahme von mehr als zwei Druckerzeugungs- und Steuereinrichtungen ausgebildet sein.
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Die beiden Druckerzeugungs- und Steuereinrichtungen 90, 94 bzw. 92, 96 bilden zusammen mit dem Exzenterantrieb 24 des Antriebs 23 und weiteren Bestandteilen eine äußerst leistungsstarke, modulare Kolbenpumpe 98 zur Hochdruckförderung des Fluids mit einem zugleich räumlich sehr kompakten Aufbau. Darüber hinaus erfolgt der Antrieb der beiden Druckerzeugungs- und Steuereinrichtungen 90, 94 und 92, 96 in vorteilhafter Weise mit dem nur einen Exzenterantrieb 24, wodurch sich der Aufbau der Kolbenpumpe 98 zur Hochdruckförderung eines Fluids beträchtlich vereinfacht. Hierbei können wie oben beschrieben mehr als zwei Druckerzeugungs- und Steuereinrichtungen im Gehäuse 10 zusammengefasst und mittels des Exzenterantriebs 24 des Antriebs 23 angetrieben werden.
