DE4445519C1 - Kolbenpumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe für ein Hoch­ druckreinigungsgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.

Bei einer bekannten Kolbenpumpe (DE 30 41 933 A1) sind die Saugventile jeweils in der axialen Verlängerung der Pumpräume angeordnet, die Druckventile sind seitlich an die Pumpräume angesetzt. Es ergibt sich zwar auf diese Weise eine kompakte Anordnung, die Kompaktheit wird aber dadurch begrenzt, daß die einen relativ großen Durchmesser aufweisenden Pumpräume in einer Reihe ne­ beneinander angeordnet sind.

Eine Kolbenpumpe der eingangs beschriebenen Art ist in der US 4 636 146 beschrieben. Auch bei dieser Kon­ struktion wird eine relativ große Kompaktheit des Auf­ baus erreicht, jedoch ergeben sich durch scharfwinkli­ ge Umlenkungen Turbulenzen und Druckverluste.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kolbenpumpe der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß einerseits ein sehr kompakter Aufbau und andererseits ein sehr strömungsgünstiger Betrieb möglich werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Kolbenpumpe der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die dreieckige Anordnung der Pumpräume führt zu einer op­ timal dichten Packung, trotzdem ist es bei einer An­ ordnung der Druckventile und der Saugventile jeweils in einer Ebene möglich, alle Pumpräume geradlinig mit den Saugventilkammern zu verbinden und nur bei einer Druckventilkammer einen abgewinkelten Strömungsweg vorzusehen, während in den anderen beiden Fällen auch der druckseitige Strömungsweg vom Pumpraum zur Druck­ ventilkammer geradlinig verläuft.

Insbesondere ist es günstig, wenn die Längsachsen der Pumpräume an den Eckpumpen eines gleichseitigen Drei­ ecks liegen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Saugleitungen in einer Ebene angeordnet sind. Diese Ebene der Saugleitungen kann insbesondere am oberen Ende der zylindrischen Pumpräume angeordnet sein, während sich die Druckventilaufnahmekammern auf der den Pumpräumen abgewandten Seite dieser Ebene be­ finden.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Druckleitung der mittleren Druckventilaufnahmekammer in die mittlere Saugleitung einmündet, die ihrerseits zwischen den Pumpräumen dieser Seite des Dreiecks hindurchtritt.

Diese Anordnung führt zu einem besonders kompakten Aufbau, insbesondere dadurch, daß die Saugleitungen nicht in allen Fällen direkt in die Pumpräume einmün­ den, sondern nur im Fall der beiden äußeren Saugventil­ aufnahmekammern. Im Falle der mittleren Saugventil­ aufnahmekammer wird die Druckleitung der mittleren Druckventilaufnahmekammer unmittelbar in die mittlere Saugleitung eingeführt, so daß auf diesem Umweg der von der Seite des Dreiecks entfernte Pumpraum erreicht wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß neben den Druckventilaufnahmekammern paral­ lel zu deren Reihenanordnung eine Sammelleitung im Pumpenkopf verläuft, die die Druckventilaufnahmekam­ mern im Bereich von deren Seitenwand und stromabwärts des Druckventils teilweise durchsetzt und somit mit diesen in Strömungsverbindung steht und daß diese Sam­ melleitung zu einem Anschluß für die an den Pumpenkopf anschließbare Flüssigkeitsableitung führt. Auf diese Weise kann man eine Sammelleitung einfach dadurch her­ stellen, daß man eine Bohrung in den Pumpenkopf ein­ führt, die tangential an den Wänden aller Druckventil­ aufnahmekammern vorbeiführt und teilweise in diese eintritt. Dies erleichtert die Herstellung und führt zu einem sehr kompakten Aufbau.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß in die Sammellei­ tung eine Chemikalienansaugleitung einmündet und/oder daß parallel zu der Sammelleitung eine mit dieser über die Chemikalienansaugleitung in Verbindung stehende Steuerleitung angeordnet ist. Diese Steuerleitung kann beispielsweise einen Druckschalter beaufschlagen oder ein Entlastungsventil aufnehmen, das beim Überschrei­ ten eines Maximaldrucks eine Sicherheitsöffnung frei­ gibt.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Sammellei­ tung, die Chemikalienansaugleitung und die Steuerleitung in einer Ebene angeordnet sind, die parallel und im Ab­ stand zu der Ebene verläuft, die durch die Längsachse der Saugventilaufnahmekammern definiert wird. Diese Ebenen sind somit seitlich gegeneinander versetzt und die ent­ sprechenden Leitungen und Kammern behindern sich nicht ge­ genseitig, wodurch ebenfalls ein kompakter Aufbau des Pum­ penkopfs erreichbar ist.

Es ist günstig, wenn unterhalb der Ebene der Sammellei­ tung, der Chemikalienansaugleitung und der Steuerleitung eine parallel zu dieser Ebene verlaufende Aufnahmekammer für ein Bypass-Ventil angeordnet ist, die sowohl mit der Chemikalienansaugleitung oder der Steuerleitung als auch mit der Sammelleitung in Verbindung steht und die in eine Bypassleitung mündet, die parallel zu den Saugventilauf­ nahmekammern und in einer Reihe mit diesen im Pumpenkopf angeordnet ist. Man erhält damit eine besonders kurze By­ passleitung, die sich in den Pumpenkopf einfügt und die in einer Reihe mit den Saugventilaufnahmekammern aus dem Pum­ penkopf austritt.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Saugventil­ aufnahmekammern und gegebenenfalls die Bypassleitung in einer ebenen Dichtfläche des Pumpenkopfs enden. Auf diese Dichtfläche kann eine Flüssigkeitszufuhrleitung dichtend aufgesetzt werden, die dann die Saugventilaufnahmekammern und gegebenenfalls die Bypassleitung gemeinsam mit der Flüssigkeitszufuhr verbindet, dadurch wird also die Saug­ seite der Pumpenanordnung definiert.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Hochdruckpumpe mit Taumelscheibenantrieb;

Fig. 2 eine Ansicht des Pumpenkopfs der Hochdruck­ pumpe der Fig. 1 in einer Ansicht von unten;

Fig. 3 eine Schnittansicht des in Fig. 2 darge­ stellten Pumpenkopfs längs Linie 3-3 in Fig. 4;

Fig. 4 eine Schnittansicht des Pumpenkopfs der Fig. 2 längs Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Pumpenkopf der Fig. 2 und

Fig. 6 eine Schnittansicht des Pumpenkopfs der Fig. 2 längs Linie 6-6 in Fig. 4.

Die in Fig. 1 dargestellte Hochdruckpumpe umfaßt einen Elektromotor 1, auf dessen Motorwelle 2 eine Taumelscheibe 3 drehfest angeordnet ist.

Diese Taumelscheibe 3 wird von einem Gehäuse 4 umgeben, das stirnseitig offen ist und dort von einem Führungsteil 5 abgeschlossen wird. Dieses weist mehrere kreiszylin­ drische Kolbenführungen 6 auf, in denen Kolben 7 längsver­ schieblich geführt sind, die mit ihrem freien Ende unter dem Einfluß einer sie umgebenden Schraubenfeder 8 an der Taumelscheibe 3 anliegen. Die Kolben 7 ragen mit ihrem der Taumelscheibe 3 gegenüberliegenden Ende 9 aus dem Führungsteil 5 hervor und tauchen mit diesem Ende 9 in einen Pumpenkopf 10 ein, der außenseitig an das Führungs­ teil 5 angesetzt ist.

Dieser Pumpenkopf 10 ist in den Fig. 2 bis 6 darge­ stellt und wird anhand dieser Figuren nachstehend aus führ­ lich beschrieben.

Der Pumpenkopf 10 umfaßt ein einstückiges Gehäuse 11 mit einer ebenen Unterseite 12, die abgedichtet gegen die Außenseite des Führungsteiles 5 angelegt ist. Zur Festle­ gung des Gehäuses 11 am Führungsteil 5 weist das Gehäuse drei Arme 13 mit Schraubenöffnungen 14 auf, durch welche Schrauben hindurchgesteckt werden können, die dann in aus der Zeichnung nicht näher ersichtlicher Weise in ent­ sprechende Gewindebohrungen des Führungsteils 5 ein­ schraubbar sind.

Im Gehäuse 11 sind ausgerichtet mit den Kolbenführungen 6 kreiszylindrische Pumpräume 15 angeordnet, in welche die freien Enden 9 der Kolben 7 eintauchen. Ebenso wie die Kolbenführungen 6 sind die Pumpräume 15, von denen im dar­ gestellten Ausführungsbeispiel drei vorgesehen sind, an den Ecken eines Vielecks angeordnet, im dargestellten Aus­ führungsbeispiel an den Ecken eines gleichseitigen Drei­ ecks.

Sowohl in der Kolbenführung 6 als auch in den Pumpräumen 15 sind Aufnahmeräume 16, 17 für Dichtungen 18, 19 vorge­ sehen, so daß der Kolben 7 in dem durch die Kolbenführung 6 und den Pumpraum 15 gebildeten Zylinderraum abgedichtet verschiebbar ist.

Eine senkrecht zur Unterseite 12 angeordnete Seitenwand des Gehäuses 11 ist als ebene Dichtfläche 20 ausgebildet, auf die abgedichtet ein haubenförmiges Anschlußteil 21 aufgesetzt ist, welches zusammen mit der Dichtfläche 20 einen abgedichteten Saugraum bildet, in den eine Sauglei­ tung 22 einmündet, die ihrerseits in aus der Zeichnung nicht ersichtlicher Weise mit einer Flüssigkeitszufuhr in Verbindung steht, gegebenenfalls kann sich in der Saug­ leitung 22 auch noch ein Filter befinden.

In die Dichtfläche 20 sind in einer Reihe nebeneinander­ liegend drei zylindrische Saugventilaufnahmekammern 23 eingearbeitet, die sich an ihrem Boden 24 stufenförmig verengen und dort jeweils in eine Saugleitung 25 überge­ hen. Die drei Saugleitungen 25 der drei Saugventilauf­ nahmekammern 23 liegen in derselben Ebene wie die Saugven­ tilaufnahmekammern 23 selbst, diese Ebene schneidet die Pumpräume 15 an ihrem oberen Ende, so daß jede der Saug­ leitungen 25 in jeweils eine der drei Pumpräume 15 ein­ tritt. Die Saugleitungen 25 der beiden äußeren Saugventil­ aufnahmekammern sind dabei außerordentlich kurz ausgebil­ det, da die Pumpräume 15 unmittelbar neben dem Boden 24 der beiden äußeren Saugventilaufnahmekammern 23 angeordnet sind (Fig. 3). Die mittlere Saugleitung 25 hingegen läuft im Gehäuse zwischen den den beiden äußeren Saugventilauf­ nahmekammern 23 zugeordneten Pumpräumen 15 hindurch bis zu dem entfernt angeordneten Pumpraum.

An der Oberseite sind oberhalb der Ebene, die von den Saugleitungen 25 aufgespannt wird, in einer Reihe neben­ einanderliegend drei zylindrische Druckventilaufnahme­ kammern 26 angeordnet, und zwar so daß die durch die Längsachsen dieser Druckventilaufnahmekammern 26 aufge­ spannte Ebene parallel zu der Ebene verläuft, in der sich die beiden Pumpräume 15 befinden, die mit den beiden äuße­ ren Saugventilaufnahmekammern 23 verbunden sind. Die Druckventilaufnahmekammern 26 sind nicht genau oberhalb dieser Pumpräume 15 angeordnet, jedoch teilweise über­ lappend mit diesen. Daher können am Boden 27 der Druckven­ tilaufnahmekammern 26 parallel zu deren Längsrichtung aus­ tretende Druckleitungen 28 im Falle der beiden äußeren Druckventilaufnahmekammern 26 direkt in die geringfügig versetzt darunterliegenden Pumpräume 15 eintreten. Die am Boden 27 der mittleren Druckventilaufnahmekammer 26 aus­ tretende Druckleitung 28 jedoch mündet in die darunter verlaufende Saugleitung 25, die die mittlere Saugventil­ aufnahmekammer 23 mit dem zugeordneten Pumpraum 15 verbin­ det (Fig. 4).

In der Höhe der Seitenwände der Druckventilaufnahmekammern 26 ist parallel zu der durch diese Druckventilaufnahme­ kammern 26 aufgespannten Ebene eine Bohrung 29 in das Ge­ häuse 11 eingebracht, die tangential an allen drei Druck­ ventilaufnahmekammern 26 vorbeigeführt ist und teilweise durch deren Mantelfläche in diese eintritt, so daß alle Druckventilaufnahmekammern 26 mit dieser Bohrung 29 in Strömungsverbindung stehen (Fig. 6). Die Bohrung 29 be­ ginnt in einem Anschlußstutzen 30 des Gehäuses 11 und sie weist im Bereich dieses Anschlußstutzens 30 einen Ab­ schnitt 31 mit größerem Innendurchmesser auf. Von diesem Abschnitt 31 zweigt seitlich eine Chemikalienansaugleitung 32 ab, die ebenfalls in einem Anschlupstutzen 33 endet. Von der Chemikalienansaugleitung 32 zweigt ihrerseits eine parallel zur Bohrung 29 verlaufende Bohrung 34 ab, die in einen dem Anschlußstutzen 30 auf der anderen Seite des Ge­ häuses gegenüberliegenden Stutzen 35 einmündet und die dort einen Abschnitt 36 mit sich stufenweise vergrößerndem Innendurchmesser aufweist. Die Bohrung 29, die Chemika­ lienansaugleitung 32 und die Bohrung 34 sind in einer Ebene angeordnet, die parallel zu der von den Saugleitun­ gen 25 aufgespannten Ebene verläuft und gegenüber dieser zur Oberseite des Gehäuses 11 hin versetzt ist.

Der Abschnitt 36 der Bohrung 34 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich über eine kurze Bohrung 37 mit der Bohrung 29 verbunden.

Unterhalb der Ebene, die durch die Bohrung 29, die Chemi­ kalienansaugleitung 32 und die Bohrung 34 aufgespannt wird, verläuft quer zur Längsrichtung der Bohrungen 29 und 34 eine sich stufenförmig verengende Sacklochbohrung 38, die an ihrem Boden 39 in eine seitlich gegenüber der Längsachse der Sacklochbohrung 38 versetzte Bohrung 40 übergeht, die ihrerseits neben den Saugventilaufnahme­ kammern 23 in derselben Ebene angeordnet ist und in der Dichtfläche 20 endet (Fig. 3).

In die Saugventilaufnahmekammern 23 ist ein jeweils in der Zeichnung nicht dargestelltes Saugventil eingesetzt, welches die jeweiligen Pumpräume zum Anschlußteil 21 hin öffnet, sobald der Kolben in dem Pumpraum aus diesem her­ ausgezogen wird. In die Druckventilaufnahmekammern 26 ist jeweils ein Druckventil eingesetzt, welches den jeweiligen Pumpraum zu der Bohrung 29 hin öffnet, wenn der Kolben in den Pumpraum eingeschoben wird. Auch diese Druckventile sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

In den Abschnitt 31 der Bohrung 29 wird ein in der Zeich­ nung nicht dargestellter Injektor eingesetzt, der im Be­ reich der abzweigenden Chemikalienabsaugleitung 32 durch eine Querschnittsverengung einen Unterdruck erzeugt, wenn die Bohrung 29 flüssigkeitsdurchströmt ist. Dies führt in herkömmlicher Weise zur Ansaugung einer Chemikalie aus einem Chemikalienvorrat, der an den Anschlußstutzen 33 über eine geeignete Leitung angeschlossen werden kann.

Dieser Unterdruck führt auch dazu, daß in dem erweiterten Abschnitt 36 der Bohrung 34 eine Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Bohrung 34 und in der Bohrung 37 auf­ tritt. Durch ein in den erweiterten Abschnitt 36 einge­ setztes Steuerelement, beispielsweise einen abgedichtet verschiebbaren Kolben kann in Abhängigkeit von dieser Druckdifferenz beispielsweise ein Schalter betätigt wer­ den, der den Elektromotor 1 abschaltet, wenn diese Druck­ differenz entfällt, wenn also die als Druck- oder Sammel­ leitung wirkende Bohrung 29 nicht mehr flüssigkeitsdurch­ strömt ist.

Die stufenförmige Sacklochbohrung 38 steht ihrerseits mit der Chemikalienansaugleitung 32 oder der Bohrung 34 einer­ seits und mit der Bohrung 29 andererseits an ihrem Umfang in Strömungsverbindung, so daß bei einem Flüssigkeitsstrom in der Bohrung 29 eine Druckdifferenz zur Verfügung steht, die ohne eine solche Flüssigkeitsströmung entfällt. Ein an sich bekanntes in der Zeichnung nicht dargestelltes Stell­ element in der Sacklochbohrung reagiert auf diese Druck­ differenz und öffnet einen Durchgang zur Bohrung 40, so­ bald keine Strömung mehr in der Bohrung 29 und damit auch keine Druckdifferenz festgestellt wird, dadurch kann die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit über die Bohrung 40 wieder zur Saugseite des Pumpenkopfs geführt werden, es handelt sich hiermit also um eine Bypassleitung.

Der beschriebene Pumpenkopf 10 ist außerordentlich kompakt aufgebaut und nimmt eine Vielzahl von Funktionselementen und Verbindungen in sich auf, die für den Betrieb einer Hochdruckpumpe mit Bypass, Chemikalienansaugung und Druck­ abschaltung notwendig sind. All diese Elemente werden auf kleinstem Raum untergebracht und können im Pumpenkopf so vormontiert werden, daß dieser als fertige Baueinheit auf das Antriebselement aufgesetzt werden kann, in diesem Falle auf das Führungsteil 5. Auch die Anschlüsse an die Flüssigkeitszufuhr und die Flüssigkeitsabfuhr sowie die Chemikalienansaugung sind in einfachster Weise herstell­ bar, beispielsweise kann das mit der Flüssigkeitszufuhr verbundene Anschlußteil 21 einfach durch Schrauben 41 dichtend gegen die Dichtfläche 20 gedrückt werden, die in Gewindebohrungen 42 in der Dichtfläche 20 eingeschraubt werden.

Claims (11)

1. Kolbenpumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät mit einem Pumpenkopf, in dem mehrere zylindrische Pumpräume mit ihren Längsachsen an den Eckpunk­ ten eines Dreiecks angeordnet sind, die jeweils über ein Saugventil mit einer gemeinsamen Flüs­ sigkeitszufuhr und über ein Druckventil mit ei­ ner gemeinsamen Flüssigkeitsableitung in Verbin­ dung stehen, wobei die Saugventile und die Druckventile jeweils in zylindrische Saug- be­ ziehungsweise Druckventilaufnahmekammern einge­ setzt sind, die in einer Reihe nebeneinander und in senkrecht aufeinander stehenden Ebenen ange­ ordnet sind, wobei die Druckventilaufnahmekam­ mern über parallel zu deren Längsachse verlau­ fende Druckleitungen mit den Pumpräumen oder den Saugleitungen verbunden sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zylindrischen Pumpräume (15) mit ihren Längsachsen parallel zu den Längsach­ sen der Druckventilaufnahmekammern (26) angeord­ net sind, daß die Saugventilaufnahmekammern (23) über parallel zu deren Längsachse verlaufende, gegebenenfalls unterschiedlich lange Saugleitun­ gen (25) mit den Pumpräumen (15) verbunden sind und daß die Reihe der Druckventilaufnahmekammern (26) parallel zu einer Seite des Dreiecks der Längsachsen der drei Pumpräume (15) derart an­ geordnet ist, daß die koaxial aus den beiden äu­ ßeren Druckventilaufnahmekammern (26) austreten­ den Druckleitungen (28) in die Pumpräume (15) dieser Seite des Dreiecks einmünden.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Längsachsen der drei Pumpräume (15) auf einem gleichseitigen Dreieck lie­ gen.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Saugleitungen (25) in ei­ ner Ebene angeordnet sind.

4. Kolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ebene der Saugleitungen (25) am oberen Ende der zylindrischen Pumpräume (15) angeordnet ist und daß sich die Druckventilauf­ nahmekammern (26) auf der den Pumpräumen (15) abgewandten Seite dieser Ebene befinden.

5. Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck­ leitung (28) der mittleren Druckventilaufnahme­ kammer (26) in die mittlere Saugleitung (25) einmündet, die ihrerseits zwischen den Pumpräu­ men (15) dieser Seite des gleichseitigen Drei­ ecks hindurchtritt.

6. Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Druckventilaufnahmekammern (26) parallel zu de­ ren Reihenanordnung eine Sammelleitung (29) im Pumpenkopf (10) verläuft, die die Druckventi­ laufnahmekammern (26) im Bereich von deren Sei­ tenwand und stromabwärts des Druckventils teil­ weise durchsetzt und somit mit diesen in Strö­ mungsverbindung steht, und daß die Sammelleitung (29) zu einem Anschluß (30) für die an den Pum­ penkopf (10) anschließbare Flüssigkeitsableitung führt.

7. Kolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in die Sammelleitung (29) eine Che­ mieansaugleitung (32) einmündet.

8. Kolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß parallel zu der Sammelleitung (29) eine mit dieser über die Chemieansaugleitung (32) in Verbindung stehende Steuerleitung (34) angeordnet ist.

9. Kolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sammelleitung (29), die Che­ mieansaugleitung (32) und die Steuerleitung (34) in einer Ebene angeordnet sind, die parallel und im Abstand zu der Ebene verläuft, die durch die Längsachsen der Saugventilaufnahmekammern (23) definiert wird.

10. Kolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß unterhalb der Ebene der Sammellei­ tung (29), der Chemieansaugleitung (32) und der Steuerleitung (34) eine parallel zu dieser ver­ laufende Aufnahmekammer (38) für ein Bypass-Ventil angeordnet ist, die mit der Che­ mieansaugleitung (32) oder der Steuerleitung (34) und der Sammelleitung (29) in Verbindung steht und die in eine Bypassleitung (40) mündet, die parallel zu den Saugventilaufnahmekammern (23) und in einer Reihe mit diesen im Pumpenkopf (10) angeordnet ist.

11. Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Saug­ ventilaufnahmekammern (23) und gegebenenfalls die Bypassleitung (40) in einer ebenen Dichtflä­ che (20) des Pumpenkopfs (10) enden.