EP0476450B1

EP0476450B1 - Axialkolbenpumpe, insbesondere für Wasser-Hochdruckreiniger

Info

Publication number: EP0476450B1
Application number: EP19910115052
Authority: EP
Inventors: Lothar Hartmann
Original assignee: Elektra Beckum AG
Current assignee: Elektra Beckum AG
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1991-09-06
Publication date: 1995-03-01
Anticipated expiration: 2011-09-06
Also published as: EP0476450A1; DK0476450T3; DE59104762D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenpumpe, insbesondere für Wasser-Hochdruckreiniger, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Bei der bekannten Axialkolbenpumpe, von der die Erfindung ausgeht (US - A - 2,945,444), ist in einem einseitig offenen, topfartigen Außengehäuse mittig am Boden eine Antriebswelle abgedichtet gelagert, die eine auf Wälzlagern geführte Taumelscheibe trägt. Das topfartige Außengehäuse ist auf der offenen Seite durch einen einteiligen, als Gußteil ausgeführten Pumpenkopf geschlossen, der in der Mitte ebenfalls ein Lager für die Antriebswelle bildet.
Der Pumpenkopf ist mit dem topfartigen Außengehäuse fest verschraubt, im Pumpenkopf befinden sich insgesamt zehn zueinander parallel in Richtung der Mittelachse verlaufende Aufnahmen, die alle zu beiden Stirnseiten hin offen sind. Die Aufnahmen sind kreisförmig angeordnet. In jeder der Aufnahmen befindet sich eine insgesamt auswechselbare Einheit (Cartridge), die eine im wesentlichen die volle Länge der Aufnahme ausfüllende Außenhülse, einen in der Außenhülse verschiebbar geführten Pumpenkolben und ein am Ende der Außenhülse eingebautes Druckventil aufweist. Die Außenhülse bildet einerseits eine Kolbenführung für den Pumpenkolben, andererseits einen mit dem Pumpende des Pumpenkolbens ein Arbeitsvolumen begrenzenden Zylinder.
Die Antriebsenden der Pumpenkolben liegen an der Taumelscheibe an, so daß die Pumpenkolben durch Drehung der Taumelscheibe in axialer Richtung in den Außenhülsen vor und zurück bewegt werden. Das Saugventil, das notwendigerweise zu jeder Cartridge gehört, ist jeweils in den Pumpenkolben integriert. In jedem Pumpenkolben befindet sich ein axial verlaufender, am Pumpende mündener Ansaugkanal, in dem das Saugventil angeordnet ist. Das von den Pumpenkolben angesaugte Wasser wird also hier durch den Antriebsraum der Taumelscheibe hindurch angesaugt, und zwar von einer am Mantel des Außengehäuses angeordneten Ansaugöffnung mit Innengewinde, an die eine Ansaugleitung angeschlossen werden kann. Üblicherweise ist eine solche Ansaugleitung an der Ansaugöffnung mit einem Filtereinsatz versehen. Bei hoher Förderleistung der Axialkolbenpumpe, wie es insbesondere für Wasser-Hochdruckreiniger erforderlich ist, verstopft ein solches Ansaugfilter schnell. Eine optimale Integration eines Ansaugfilters in einer Axialkolbenpumpe würde nicht nur ansaugtechnisch vorteilhaft sein, sondern auch die Herstellungskosten der Axialkolbenpumpe positiv beeinflussen.
Bei einer weiteren bekannten Axialkolbenpumpe (US - A - 3,180,277) wird das Ende des Außengehäuses von einer entsprechende Ausnehmungen aufweisenden Aufnahmescheibe gebildet. Diese Aufnahmescheibe weist als Einheiten auswechselbare Kolbenführungen in den Ausnehmungen auf, wobei je Zylinder ein Druckventil und ein Saugventil vorgesehen ist, von denen entsprechende Druckkanäle bzw. Saugkanäle abgehen. Die Ventile sind in die Kolbenführung integriert. Die Ausnehmungen zur Aufnahme der Kolbenführungen sind axialsymetrisch um die Mittelachse zur Aufnahmescheibe herum angeordnet. Die Ausnehmungen sind in der Aufnahmescheibe durchgehend, also von beiden Seiten her offen. An der den Pumpkolben gegenüberliegenden Seite der Aufnahmescheibe ist mittig eine Ansaugöffnung mit axial dort mündendem Saugraum eingeformt, die über sich radial erstreckende Saugkanäle mit den jeweiligen Ausnehmungen in Verbindung steht. Die Ausnehmungen sind stirnseitig durch einen Verschlußstopfen geschlossen und die Druckkanäle erstrecken sich in einen ringartigen Sammelraum, der mit einem gemeinsamen externen Druckanschluß verbunden ist. Über eine Filterung der ansaugenden Flüssigkeit, insbesondere des ansaugenden Wassers wird hier nichts ausgesaugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erläuterte Axialkolbenpumpe ansaugtechnisch zu optimieren, und zwar so, daß sie auch bei weniger großen Produktionsstückzahlen kostengünstig herstellbar ist.
Die zuvor gezeigte Aufgabe ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. In die ohnehin die Zylinder tragende bzw. bildende Aufnahmescheibe wird eine der flächigen Form der Aufnahmescheibe entsprechende Ausnehmung als Saugraum eingebracht. Damit wird ein gemeinschaftlicher Saugraum für alle Zylinder geschaffen. Dieser wird nun aber besonders genutzt, nämlich durch ein großflächiges Filterelement, das den Saugraum teilt. Die Großflächigkeit des Saugraumes wird also zu einer großflächigen Filterung genutzt. Eine solche großflächige Filterung hat den Vorteil, daß das großflächige Filterelement bei hohen Förderleistungen der Axialkolbenpumpe wesentlich weniger schnell verstopft als bekannte, an kleinflächigen Ansaugöffnungen sitzende Filterelemente. Die Filterung ist in die Axialkolbenpumpe selbst integriert. Die ansaugtechnischen Vorteile werden also mit herstellungstechnisch geringem Aufwand erzielt. Insbesondere läßt sich die Axialkolbenpumpe auch bei weniger großen Produktionsstückzahlen kostengünstig herstellen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe sind Gegenstand der nachgeordneten Ansprüche.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1: in einer perspektivischen Ansicht, schematisch, ein Ausführungsbeispiel einer Axialkolbenpumpe von der Motoranschlußseite her gesehen bei entferntem Flansch und entfernter Taumelscheibe,
Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel einer Axialkolbenpumpe im Längsschnitt,
Fig. 3: eine aus Kolbenführung und Pumpenkolben gebildete Einheit, eine sogenannte Cartridge, im Längsschnitt in einem von Fig. 2 abweichenden Ausführungsbeispiel,
Fig. 4: ein Ausführungsbeispiel einer Teil-Cartridge im Längsschnitt,
Fig. 5: in schematischer Darstellung, teilweise geschnitten, ein Ausführungsbeispiel eines mit einer Bypassfunktion ausgerüsteten Druck-/Saugventils zum Einsatz bei einer Axialkolbenpumpe,
Fig. 6: in einer Fig. 3 ähnlichen Darstellung eine Axialkolbenpumpe mit einer Cartridge aus Kolbenführung, Pumpenkolben und Ventilhülse,
Fig. 7: in einer Fig. 2 ähnlichen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Axialkolbenpumpe mit einer durch die Aufnahmescheibe komplettierten Cartridge,
Fig. 8: in einer Ansicht von der Cartridge-Seite her ein Ausführungsbeispiel einer als Teil des Pumpengehäuses ausgeführten Aufnahmescheibe,
Fig. 9: die Aufnahmescheibe aus Fig. 8 in einer Ansicht von außen her,
Fig. 10: die Aufnahmescheibe aus Fig. 8 in einem Schnitt entlang der Linie 10-10 und
Fig. 11: die Aufnahmescheibe aus Fig. 8 in einem Schnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 10.

Fig. 1 und 2 sind zunächst im Zusammenhang zu betrachten.
Fig. 1 zeigt eine Axialkolbenpumpe wie sie insbesondere für Wasser-Hochdruckreiniger (20 bar bis 200 bar oder mehr) eingesetzt sind. Die Axialkolbenpumpe weist zunächst ein Außengehäuse 1 mit einer Motoranschlußseite 2 und einer Pumpenanschlußseite 3 auf. In Fig. 1 sieht man von der Motoranschlußseite 2 aus in das Außengehäuse 1.
Wie Fig. 2 zeigt, ist an der Motoranschlußseite 2 eine um die Längsachse 4 des Außengehäuses 1 drehantreibbare Taumelscheibe 5 angeordnet. In Fig. 2 ist rechts das Gehäuse 6 des zum Drehantrieb dienenden Elektromotors sowie eine Antriebswelle 7 für die Taumelscheibe 5 angedeutet.
In Fig. 1 erkennt man, daß drei parallel zur Längsachse 4 des Außengehäuses 1 in Kolbenführungen 8 angeordnete, jeweils mit einem Antriebsende 9 an der Taumelscheibe 5 anliegende Pumpenkolben 10 vorgesehen sind. Zu jeder Kolbenführung 8 und jedem Pumpenkolben 10 gehört eine am Pumpenkolben 10 angebrachte Widerlagerscheibe 11, eine zwischen der Widerlagerscheibe 11 und der Kolbenführung 8 eingesetzte Druckfeder 12, ggf. auch eine in der Kolbenführung 8 am Pumpenkolben 10 angebrachte Stützscheibe 13 sowie mindestens eine Kolbendichtung 14. Mitunter weist die Kolbenführung 8, wie hier auch, eine Gleiteinlage 15 für den Pumpenkolben 10 auf, durch die sichergestellt ist, daß die Gleitreibung des Pumpenkolben 10 in der Kolbenführung 8 sehr gering ist. Für diese Gleiteinlage 15, die an sich bekannt ist, kommt beispielsweise Polytetrafluoräthylen (PTFE) in Frage.
Die den Antriebsenden 9 gegenüberliegenden Pumpenden 16 der Pumpenkolben 10 werden in Zylindern 17 axial verschiebbar aufgenommen, die jeweils mit den Pumpenden 16 ein Arbeitsvolumen 18 einschließen. Dieses Arbeitsvolumen 18 ist in Fig. 2 oben groß, in Fig. 2 unten ist es gerade besonders klein.
An Ein-/Auslaßöffnungen 19 der Zylinder 17 schließt sich eine Ventilanordnung an.
Zu erkennen ist, daß jede Kolbenführung 8 ein eigenständiges, zylindermantelförmiges, einen Aufnahmeraum 20 bildendes Teil ist und jeweils ein Pumpenkolben 10 zusammen mit der zugehörigen Kolbenführung 8 eine insgesamt auswechselbare Einheit 21 bildet, daß die Zylinder 17 mit ihren Ein- und Auslaßöffnungen 19 jeweils in die Einheiten 21 integriert sind, daß je Zylinder 17 ein Druck- und ein Saugventil oder ein doppelt wirkendes Druck-/Saugventil 26 vorgesehen ist, von denen bzw. von dem entsprechende Druck- bzw. Saugkanäle 27, 28 abgehen, daß die Ventile bzw. die einen Druck-/Saugventile 26 in die Einheiten 21 integriert sind und daß dazu jeweils eine Ventilhülse 22 mit der entsprechenden Kolbenführung 8 aufreißfest verbunden, insbesondere verschraubt ist und den Aufnahmeraum 20 schließt. Diese erste Alternative zeigen die Ausführungsbeispiele in den Fig. 3 und 6. Während im Aufnahmeraum 20 im Druckbetrieb ein sehr großer Querschnitt wirksam ist und damit hohe Aufreißkräfte auftreten, die dann aber über die mit der Kolbenführung 8 verschraubte Ventilhülse 22 aufgenommen werden, wirkt nach außen hin in der Aufnahmescheibe 23 nur eine relativ geringe Aufreißkraft, nämlich mit dem Querschnitt der Mündung des Druckkanals 34 im Druckraum 27'.
Man erkennt beispielsweise in Fig. 3, aber genauso auch in Fig. 6, daß die Einheiten 21 an den den Druck- bzw. Saugkanälen 27, 28 zugewandten Enden in eine quer im Außengehäuse 1 angeordnete, entsprechende Ausnehmungen aufweisende Aufnahmescheibe 23 eingesetzt sind. Die Ausnehmungen in der Aufnahmescheibe 23 zum Einsatz der Einheiten 21 mit den vorderen Rändern können auch in einem Boden eines dazu topfförmig ausgeführten Außengehäuses 1 ausgebildet sein. Dann würde die Aufnahmescheibe 23 vom Boden des Außengehäuses 1 gebildet. Sie könnte aber auch bei einem solchen topfartigen Außengehäuse 1 am Boden zusätzlich angeordnet sein.
Das in der zuvor erläuterten Alternative realisierte Konzept mit eigenständigen Cartridges, also dem Verzicht auf einen alle Pumpenkolben 10 tragenden Einsatzkörper, ist einerseits hydraulisch für die Herstellungskosten einer solchen Axialkolbenpumpe von großer Bedeutung, andererseits für Kleinserien hochwertiger Qualität beispielsweise in Edelstahl ausgeführt sehr zweckmäßig.
Das in der zweiten Alternative realisierte Cartridge-Konzept ist dadurch gekennzeichnet, daß jede Kolbenführung 8 ein eigenständiges, zylindermantelförmiges, einen Aufnahmeraum 20 bildendes Teil ist und jeweils ein Pumpenkolben 10 zusammen mit der zugehörigen Kolbenführung 8 eine insgesamt auswechselbare Einheit 21 bildet, daß die Zylinder 17 mit ihren Ein- und Auslaßöffnungen 19 jeweils in die Einheiten 21 integriert oder von einer quer im Außengehäuse 1 angeordneten, entsprechende Ausnehmungen aufweisenden Aufnahmescheibe 23 gebildet sind, daß je Zylinder 17 ein Druck- und ein Saugventil oder ein doppelt wirkendes Druck-/Saugventil 26 vorgesehen ist, von denen bzw. von dem entsprechend Druck- bzw. Saugkanäle 27, 28 abgehen. daß die Kolbenführungen 8 aufreißfest mit der Aufnahmescheibe 23 verbunden, insbesondere verschraubt und die Aufnahmeräume 20 aller Kolbenführungen 8 durch die Aufnahmescheibe 23 geschlossen sind und daß die Ventile bzw. die einen Druck-/Saugventile 26 in die Einheiten 21 integriert, nämlich in den Aufnahmeräumen 20 angeordnet sind. Dieses Konzept ist bei den Ausführungsbeispielen von Fig. 2, Fig. 4 und Fig. 7 realisiert. Hier werden die hohen Aufreißkräfte ebenfalls vom Außengehäuse 1 ferngehalten, nämlich von den mit der Aufnahmescheibe 23 aufreißfest verbundenen, insbesondere verschraubten Teil-Cartridges überwiegend aufgenommen. Insbesondere in Fig. 2 erkennt man, daß hier sinngemäß das gleiche gilt wie bei der ersten Alternative.
Fig. 1 zeigt, daß das Außengehäuse 1 von einem zylindermantelförmigen Rohrabschnitt gebildet und an der Pumpenanschlußseite 3 durch ein scheibenförmiges Einsatzteil geschlossen ist und daß, vorzugsweise, die Aufnahmescheibe 23 gleichzeitig das Einsatzteil bildet. Das Außengehäuse 1 kann aus einem handelsüblichen Rohrabschnitt hergestellt werden, der an der Pumpenanschlußseite 3 durch ein separates Teil entsprechender Formgebung geschlossen werden kann. Der am Rohrabschnitt an der Motoranschlußseite 2 vorgesehene Anschlußflansch läßt sich ebenfalls mit modernen Techniken am Rohrmaterial ausformen.
Zunächst soll nun weiter erläutert werden, wie die Einheiten 21 im Außengehäuse 1 fixiert werden. Zunächst kann man dazu die Einheiten 21 in die Aufnahmescheibe 23 mehr oder weniger weit einlassen. Das betrifft das Pumpende der Einheiten 21. Bei genügend weitem Einlassen in eine Aufnahmescheibe 23 bedarf es einer weiteren seitlichen Führung am anderen Ende, also im Bereich der Kolbenführungen 8 als solcher, nicht. Das zeigt z. B. Fig. 4. Man kann aber auch vorsehen, daß die Einheiten 21 im Außengehäuse 1 durch eine mit entsprechenden Öffnungen zur Aufnahme der Kolbenführungen 8 versehene, quer im Außengehäuse 1 angeordnete Positionierscheibe 24 gehalten sind. Diese Version zeigt Fig. 2 und Fig. 6. Sie ist im übrigen auch in Fig. 1 mit angedeutet. Dabei gilt, daß die Positionierscheibe 24 am Umfang und an den Öffnungen mit umlaufenden Dichtungen 25 versehen ist.
Fig. 2 und Fig. 6 machen deutlich, daß man mit der Positionierscheibe 24 ein Bauteil hat, das ebenfalls als handelsübliches, mit einfachen Bearbeitungsgängen bearbeitetes Halbzeug verfügbar ist. Diese Positionierscheibe 24 kann eine zusätzliche Funktion erfüllen, indem sie nämlich den Rohrabschnitt 1 in einen in Fig. 2 links, in Fig. 6 oben liegenden "Wasserteil" und einen in Fig. 2 rechts, in Fig. 6 unten liegenden "Ölteil" unterteilt und beide Teile gegeneinander abdichtet. Dadurch ist gewährleistet, daß man im Wasserteil ölfrei arbeiten und im Ölteil von Wassereintritt verschont werden kann.
Während Fig. 2 die Kolbenführung 8 jeder Einheit 21 noch als herstellungstechnisch kompliziertes Bauteil, möglicherweise noch als Gußteil andeutet, zeigt Fig. 4, daß die zylindermantelförmigen, die Kolbenführungen 8 bildenden Teile durch entsprechend verformte, insbesondere stufenartig aufgeweitete und/oder mit umlaufenden ringförmigen Anlageflächen versehene Rohrabschnitte gebildet sind. Moderne Umformtechnik macht es möglich, auch relativ starke Durchmessersprünge in als Halbzeug erhältlichen Rohrabschnitten nachträglich zu realisieren, wobei die damit verbundenen Werkzeugkosten ungleich niedriger sind als Werkzeugkosten für ein entsprechendes Gußteil. Damit gewinnt man eine Verringerung der durch Werkzeugkosten verursachten Herstellungskosten.
Die Zylinder 17 können in der Aufnahmescheibe 23 durch Ausnehmungen gebildet sein. Demgegenüber zeigen die Fig. 2, 3 und 4 Konstruktionen, bei denen die Zylinder 17 mit ihren Ein- und Auslaßöffnungen 19 jeweils in die Einheiten 21 integriert sind. In Fig. 3 und Fig. 4 befindet sich dabei vor dem in allen Fällen vorhandenen Stützring 29 die in allen Fällen vorhandene Kolbendichtung 14, jedoch davor noch ein Zylinderring 30. In Fig. 2 und Fig. 4 ist der Zylinderring 30 zu einem weiter außen liegenden Distanzring reduziert, im Prinzip könnte er auch ganz wegfallen, wenn man eine dann geringere Wirkung der Verschiebung des Pumpenkolbens 10 in Kauf nimmt. Ein Distanzring 31 verhindert im übrigen ein Zusammenquetschen der Kolbendichtung 14.
Während sich in Fig. 2 die Positionierscheibe 24 zwischen einem Anlageflansch an der Kolbenführung 8 und dem inneren Ende der Druckfeder 12 befindet, sich also die Druckfeder 12 auf der Positionierscheibe 24 abstützt, stützt sich die Druckfeder 12 in Fig. 4 unmittelbar an einem Anlageflansch an der Kolbenführung 8 ab, während die Positionierscheibe 24 sich an einem dagegen versetzten, zurückspringenden Anlageflansch abstützt, was durch strichpunktierte Linien angedeutet ist. Letztere Konstruktion hat einbautechnische Vorteile.
Wie weiter oben schon angesprochen worden ist, ist je Zylinder 17 ein Druck- und ein Saugventil oder ein doppelt wirkendes Druck-/Saugventil 26 vorgesehen. Im einzelnen wird das für die verschiedenen Beispiele noch näher erläutert. In allen Beispielen ist allerdings hier ein doppelt wirkendes Druck-/Saugventil 26 vorgesehen. Eine gesonderte Baueinheit in dieser Form zeigt Fig. 5, das dort dargestellte Druck-/Saugventil 26 ist aus dem Stand der Technik bekannt und handelsüblich erhältlich (US-A 4 032 263).
Während die Fig. 2, 5 und 7 eine einteilige Aufnahmescheibe 23 zeigen, zeigen die Fig. 3 und 6, daß die Aufnahmescheibe 23 dort aus zwei oder mehr Einzelscheiben besteht. In allen Fällen gilt, daß in die Aufnahmescheibe 23 bzw. in die Einzelscheiben der Aufnahmescheibe 23 bzw. zwischen den Einzelscheiben für alle Einheiten 21 gemeinsame Druckkanäle 27 bzw. Saugkanäle 28 eingearbeitet, insbesondere durch Bohrung eingebracht, bzw. Druck- bzw. Saugräume 27', 28' ausgebildet sind. Auch in diesem Zusammenhang wird deutlich, daß die Bearbeitungsvorgänge sehr einfacher Natur sind.
Fig. 3 zeigt eine als Überwurfelement ausgeführte Ventilhülse 22. Es wäre möglich, die Ventilhülse 22 zu einem flachen Abschlußdeckel degenerieren zu lassen oder auch ganz wegzulassen, wenn man gleichzeitig die Kolbenführung 8 entsprechend nach vorne verlängert. Man kommt dann zur Realisierung der zweiten Alternative wie beispielsweise in Fig. 2 gezeigt.
In Fig. 3 und Fig. 6 ist es so, daß ein Ringflansch des Druck-/Saugventils 26 zwischen der Kolbenführung 8 und der Ventilhülse 22 eingeklemmt ist und von diesem Ringflansch der Druckkanal 34 in die untere Einzelscheibe der Ventilscheibe 22 und den dort ausgebildeten Druckkanal 27' bzw. Druckraum 27' hineinragt. Gleichzeitig bildet die Ventilhülse 22 einen ringförmigen Saugkanal 35, der in der oberen Einzelscheibe der Ventilscheibe 22 im dortigen Saugkanal 28 bzw. Saugraum 28' mündet. Wie insbesondere in Fig. 6 zu erkennen ist, ist hier der Saugraum 28' großflächig ausgeführt. Hier ist nun der Saugraum 28' großflächig durch ein Filterelement 28'', nämlich hier ein über Stützpunkte im Saugraum 28' abgestütztes Filtergewebe geteilt. Damit hat man auf sehr einfache Weise eine Filterung des Ansaugwassers realisiert, die nicht verstopfungsempfindlich ist.
In den Fig. 6 und 7 werden nämlich Lamellenventile bzw. Blattventile eingesetzt, wie sie aus dem Kompressorbereich für sich bekannt sind. Es gilt in beiden Fällen, daß das Druck-/Saugventil 26 zwei im Aufnahmeraum 20 axial hintereinander auf unterschiedlichen Seiten eines Ventilträgers 32 angeordnete, zueinander winkelversetzte Blattventile 26', 26'' aufweist und ein Druckkanal 34 winkelmäßig versetzt zu einem Saugkanal 35 angeordnet ist. In Fig. 6 ist seitlich herausgezeichnet die Kontur eines solchen Blattventils 26', 26''. Man erkennt gut, wie einfach dieser Aufbau ist, ein solches Teil kann einfach aus Federblech gestanzt werden. Man erkennt weiter, daß im winkelversetzten Bereich eines Blattventils ein Freiraum zur Durchführung eines Strömungskanals zu einem weiteren Blattventil vorliegt. Das ist für den vorliegenden Anwendungsbereich kostenmäßig nahezu ideal und hydraulisch-strömungstechnisch sehr zweckmäßg. Fig. 6 zeigt in diesem Zusammenhang, daß der Druckkanal 34 abgedichtet durch einen vom Saugkanal 35 mit gebildeten Saugraum 35' geführt ist. Das gilt natürlich im Grundsatz auch bei dem anders aufgebauten, in Fig. 3 dargestellten Beispiel.
Hinsichtlich des inneren Aufbaus der Gesamtkonstruktion gilt nun zunächst, daß die verschiedenen Scheiben 23, 24 durch zwischen ihnen koaxial im Außengehäuse 1 angeordnete Distanzhülsen 36 in ihrem axialen Abstand voneinander und gegenüber den Enden fixiert sind. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, einen das Außengehäuse 1 bildenden Rohrabschnitt einer mit modernen Methoden durchführbaren Verformung auszusetzen, so daß dann die Lage einer oder mehrerer Scheiben 23, 24 im Rohrabschnitt durch durch Verformung des Rohrabschnittes gewonnene, innen umlaufende, ringförmige Anlageflächen fixiert ist. Das wäre eine weitere herstellungstechnische Vereinfachung.
In Fig. 2 gilt, daß die verschiedenen, im Außengehäuse 1 eingebauten Teile an der Pumpenanschlußseite 3 und/oder an der Motoranschlußseite 2 in axialer Richtung durch einen Seegerring 37 in einer Umfangsnut des Rohrabschnittes 1 fixiert sind. Die Fixierung durch einen Seegerring 37 ist deshalb möglich, weil die axial auftretenden Aufreißkräfte aus den eingangs erläuterten Gründen insgesamt relativ gering sind.
In den Zeichnungen ist nicht dargestellt, daß man von der dort gezeigten Unterteilung auch abweichen könnte. Man könnte nämlich die Saugventile und die Druckventile auf einander gegenüberliegenden Seiten anordnen. Das könnte man beispielsweise dadurch realisieren, daß in jedem Pumpenkolben 10 ein axial verlaufender, am Pumpende 16 mündender Einlaßkanal mit einem darin angeordneten Saugventil ausgebildet ist und daß die Ventilanordnung an der Pumpenanschlußseite nur Druckventile aufweist. Ein Einleiten der angesaugten Flüssigkeit von der Seite der Pumpenkolben, also von der Motoranschlußseite her, hätte den zusätzlichen Vorteil, daß im Ölraum Kühlbereiche entstehen, die zu einer Kühlung des dort enthaltenen Schmieröls führen.
Aus Fig. 5 ist in einer andeutungsweisen Darstellung ersichtlich, daß man ein Druck-/Saugventil 26 auch zu einer Art Bypassventil mit Unloaderfunktion umgestalten kann, dadurch nämlich, daß man auch im Druckbetrieb bzw. ab Beginn des Druckbetriebes in geeigneter Weise den Saugabschnitt des Druck-/Saugventils 26 weniger oder mehr öffnet. Man kann dabei dann gesteuert in Bypasschaltung allein durch die Beeinflussung des Druck-/Saugventils 26 bzw. der Druck-/Saugventile 26 aller Pumpenkolben eine Förderung im Kreislauf realisieren, wie sie für Unloader gefordert wird. In Fig. 5 erkennt man dabei einen in die Ventilscheibe 32 eintretenden Stempel 39, der eine Ventilplatte 40 des Saugteils des Druck-/Saugventils 26 extern mechanisch beeinflußt, so daß die Ventilplatte 40 auch in voll vorgeschobener Stellung nicht vollständig schließt. Wie und in welchem Maße der Stempel 39 extern gesteuert wird, kann hier dahingestellt bleiben, angedeutet ist das nur durch den Richtungspfeil.
In Fig. 2 ist angedeutet, daß, zwecks öllosen oder ölarmen Betriebs, die Taumelscheibe 5 eine Gleitbeschichtung 38 oder Gleitauflage aus PTFE od. dgl. trägt.
Die Reduzierung der Aufreißkräfte einer Axialkolbenpumpe der zuvor erläuterten Konstruktionen hat zur Folge, daß die Kolbenführungen 8, die Ventilhülsen 22 und etwaige Innenteile aus Metall, das Außengehäuse 1 und/oder die Aufnahmescheibe 23 und/oder die Positionierscheibe 24 jedoch aus Metall oder aus Kunststoff bestehen können (Figs. 3, 6). Bei dem in den Fig. 2 und 7 dargestellten Beispiel könnte man eher daran denken, das Außengehäuse aus Kunststoff und alle innen eingebauten, größeren Teile aus Metall, beispielsweise aus Aluminium herzustellen.
Die Konstruktion aus Fig. 7, bietet in niedrigeren Druckdereichen, also beispielsweise bei Hobby-Hochdruckreinigungseinrichtungen im Bereich bis zu 100 bar sogar die Möglichkeit, vollständig in Kunststoff zu arbeiten, also auch die Kolbenführungen 8 aus Kunststoff herzustellen. Dann, wenn dies in der Aufnahmescheibe 23 möglicherweise zu örtlich überhöhten Drücken führen sollte, könnte man an entsprechenden Stellen auch Metalleinlagen, beispielsweise in Metall ausgeführte Kanäle verwirklichen.
Die in den Fig. 3 und 6 dargestellten Beispiele bieten in besonderem Maße zweckmäßige Voraussetzungen für eine Ausführung aus korrosionsfesten Materialien. Die stark druckbelasteten bzw. Aufreißkräfte aufnehmenden Teile könnte man aus nichtrostendem Stahl herstellen, die weniger stark druckbelasteten Teile könnten aus Kunststoff hergestellt werden.
Fig. 7 zeigt, daß den Saugkanälen 28 bzw. dem gemeinsamen Saugkanal oder Saugraum 28' eine Saugstromumleitung 41 vorgeordnet ist und daß die Saugstromumleitung 41 einen in den der Taumelscheibe 5 zugewandten Ölraum ragenden Leitungsabschnitt 42 aufweist. Insbesondere gilt hier, daß der in den der Taumel scheibe 5 zugewandten Ölraum ragende Leitungsabschnitt 42 als Koaxialrohr ausgeführt ist. Diese Saugstromumleitung 41 hat einen Kühleffekt ähnlich wie bei den Pumpenkolben mit durchgeführten Saugleitungen, die weiter oben als Alternative geschildert worden sind. Dadurch, daß das angesaugte Wasser in einer Art Kühlpatrone durch den Ölraum geführt wird, wird das dort befindliche Öl in hinreichendem Maße gekühlt.
In Fig. 7 erkennt man im übrigen noch eine andere Art der Führung der Druck-und Saugkanäle 34, 35, die hier nämlich nicht koaxial verlaufend angeordnet sind, wie bei den Voll-Cartridge-Systemen erforderlich, sondern einfach nebeneinander in der Aufnahmescheibe 23 liegen. Das korrespondiert besonders zweckmäßig zu den weiter oben erläuterten, hier eingesetzten Blattventilen 26', 26'' an einem Ventilträger 32.
In den Fig. 6 und 7 erkennt man im übrigen, daß die Hochdruck-Kolbendichtung 14 auf der Rückseite durch einen Stützring 29 abgestützt ist, der seinerseits am Innenumfang der Kolbenführung 8 durch einen in einer Nut eingesetzten Bohrungsring 43 gehalten ist. Zwischen der Öl-Kolbendichtung 14 und dem Stützring 29 befindet sich ein Leckölraum 44, von dem ein Leckölkanal 45 wieder zurück in den Ölraum führt, so daß hindurchgezogenes Schmieröl wieder in den Ölraum zurückkehren kann.
Die Fig. 8 bis 11 zeigen nun, daß die Aufnahmescheibe 23 mit den Aufnahmen 23' für die Einheiten 21 und den Druck- bzw. Saugkanälen 27, 28 bzw. den Druck- bzw. Saugräumen 27', 28' als ein einziges großes Formteil ausgeführt ist. Dabei kommt hier hinzu, daß dieses Formteil das Boden- und Abschlußteil für das Außengehäuse 1 insgesamt bildet. Dabei ist hier die Aufnahmescheibe 23 mit nach außen abragenden Flanschansätzen 46 mit Bohrungen 47 für Spann- und Verbindungsschrauben versehen. Dieses Teil kann, entsprechende Druckverhältnisse vorausgesetzt, wegen der eingangs erläuterten Zusammenhänge sogar aus Kunststoff ausgeführt sein, ist im dargestellten Beispiel allerdings aus Metall (Aluminium-Druckguß oder Messing-Formteil).
Wesentlich ist für das dargestellte große Formteil, daß sich ein sehr klar strukturierter, einfacher Aufbau zeigt, in dem die Druck- und Saugkanäle 27, 28 sehr kurz und in wenig zugspannungsempfindlichen Bereichen geführt sind. Mit drei Aufnahmen 23' für drei Einheiten 21, einem herstellungstechnischen, funktionstechnischen und kostenmäßigen Optimum, gilt dabei, daß die Aufnahmen 23' axialsymmetrisch um die Mittelachse der Aufnahmescheibe 23 herum gruppiert sind, daß an der von der Einsatzseite der Einheiten 21 abgewandten Seite mittig eine Auslaßöffnung 19 mit dort axial mündendem Druckraum 27' (Sammelraum) eingeformt ist, daß dieser Druckraum 27' über drei radial abgehende, sichelförmige Druckkanäle 27 mit den Aufnahmen 23' in Verbindung steht und daß an den Böden der Aufnahme 23' unterhalb der seitlich mündenden Druckkanäle 27 axiale und hier ebenfalls sichelförmige Saugkanäle 28 münden, die dann ihrerseits an der schon erwähnten Stirnseite in Form von Einlaßöffnungen 19 austreten. Man kann diese Zusammenhänge anhand der Fig. 8 bis 11 leicht verfolgen. Insbesondere anhand von Fig. 11 erkennt man, wie genial einfach die Gestaltung der verschiedenen ausgeformten Bereiche ist. Insbesondere kommt es dabei darauf an, daß wegen der Kreisform bzw. Bogenform der verschiedenen Bereiche und Kanäle die auftretenden Kräfte optimal in das Material hinein abgeleitet werden.
Selbstverständlich gilt für das zuletzt erläuterte Beispiel, daß die hier angedeutete Zuordnung von Druckkanal 27 und Saugkanal 28 auch genau umgekehrt getroffen werden konnte, wenn sich das als zweckmäßig erweisen sollte.

Claims

Axialkolbenpumpe, insbesondere für Wasser-Hochdruckreiniger, mit einem Außengehäuse (1) mit mindestens zwei parallel zur Längsachse (4) des Außengehäuses (1) in Kolbenführungen (8) angeordneten, jeweils mit einem Antriebsende (9) an einer Taumelscheibe (5) anliegenden Pumpenkolben (10), mit die gegenüberliegenden Pumpenden (16) der Pumpenkolben (10) axial verschiebbar aufnehmenden Zylindern (17), die jeweils mit den Pumpenden (16) ein Arbeitsvolumen (18) einschließen, und mit einer an Ein- und Auslaßöffnungen (19) der Zylinder (17) anschließenden Ventilanordnung, wobei je Zylinder (17) ein Druck- und ein Saugventil oder ein doppelt wirkendes Druck-/Saugventil (26) vorgesehen ist, von denen bzw. von dem entsprechende Druck- bzw. Saugkanäle (17, 28) abgehen, wobei die Zylinder (17) an den den Druck- bzw. Saugkanälen (27, 28) zugewandten Enden in eine quer im Außengehäuse (1) angeordnete, entsprechende, vorzugsweise kreisrunde Ausnehmungen (23') aufweisende Aufnahmescheibe (23) eingesetzt sind oder die Zylinder (17) von einer quer im Außengehäuse (1) angeordneten, entsprechende, vorzugsweise kreisrunde Ausnehmungen (23') aufweisenden Aufnahmescheibe (23) gebildet sind und wobei vorzugsweise jeweils ein Pumpenkolben (10) zusammen mit der zugehörigen Kolbenführung (8) eine insgesamt auswechselbare Einheit (21) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufnahmescheibe (23) mindestens ein Saugraum (28') ausgebildet ist, der sich über einen wesentlichen Teil des Querschnitts der Aufnahmescheibe (23) erstreckt, und daß der Saugraum (28') entsprechend großflächig durch ein Filterelement (28''), insbesondere ein Filtergewebe, geteilt ist.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (28'') im Saugraum (28') über verteilte Stützpunkte großflächig abgestützt ist.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Aufnahmescheibe (23) für alle Zylinder (17) gemeinsame Druckkanäle (27) bzw. Saugkanäle (28) eingearbeitet und darin gegebenenfalls auch ein gemeinsamer Druckraum (27') ausgebildet ist.
Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmescheibe (23) aus zwei oder mehr Einzelscheiben besteht und Saugraum (28'), Druckraum (27'), Druckkanäle (27) und Saugkanäle (28) in Einzelscheiben der Aufnahmescheibe (23) bzw. zwischen den Einzelscheiben eingearbeitet bzw. ausgebildet sind.
Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Saugkanälen (28) bzw. dem gemeinsamen Saugkanal oder Saugraum (28') eine Saugstromumleitung (41) vorgeordnet ist und daß die Saugstromumleitung (41) einen in den der Taumelscheibe (5) zugewandten Ölraum ragenden Leitungsabschnitt (42) aufweist.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in den der Taumelscheibe (5) zugewandten Ölraum ragende Leitungsabschnitt (42) als Koaxialrohr ausgeführt ist.
Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmescheibe (23) mit den Ausnehmungen (23') und den Druck-bzw. Saugkanälen (27, 28) bzw. mit gemeinsamen Druck- bzw. Saugräumen (27', 28') als ein großes Formteil ausgeführt ist, daß mindestens zwei Ausnehmungen (23') vorgesehen und axialsymmetrisch um die Mittelachse der Aufnahmescheibe (23) herum angeordnet sind, daß an der von der Einsatzseite der Ausnehmungen (23') abgewandten Seite mittig eine Auslaßöffnung (19) mit axial dort mündendem Druckraum (27') eingeformt ist, daß der Druckraum (27') über radial abgehende Druckkanäle (27) mit den Ausnehmungen (23) in Verbindung steht und daß an den Böden der Ausnehmungen (23') unterhalb der Druckkanäle (27) axiale Saugkanäle (28) münden, die an der der Einsatzseite der Ausnehmungen (23') gegenüberliegenden Seite in Einlaßöffnungen (19) münden.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmescheibe (23) einen Boden- und Abschlußteil bzw. Einsatzteil des Außengehäuses (1) bildet.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß drei Ausnehmungen (23') vorgesehen und axial symmetrisch um die Mittelachse der Aufnahmescheibe (23) herum angeordnet sind.
Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkanäle (27) und/oder Saugkanäle (28) sichelförmig gestaltet sind.