EP2805050B1 - Kolbenpumpe für ein hochdruckreinigungsgerät - Google Patents

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EP2805050B1
EP2805050B1 EP12700837.3A EP12700837A EP2805050B1 EP 2805050 B1 EP2805050 B1 EP 2805050B1 EP 12700837 A EP12700837 A EP 12700837A EP 2805050 B1 EP2805050 B1 EP 2805050B1
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EP
European Patent Office
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pump
suction valve
suction
pressure
piston pump
Prior art date
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EP12700837.3A
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EP2805050A1 (de
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Robert Nathan
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Alfred Kaercher SE and Co KG
Original Assignee
Alfred Kaercher SE and Co KG
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Publication date
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/14—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B1/18—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders having self-acting distribution members, i.e. actuated by working fluid
    • F04B1/182—Check valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0421—Cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/007—Cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
    • F04B53/162—Adaptations of cylinders
    • F04B53/164—Stoffing boxes

Definitions

  • the invention relates to a piston pump for a high-pressure cleaning device having a plurality of pump chambers, in each of which a reciprocating piston dips and which are in each case via a suction valve with a suction inlet and a pressure valve with a pressure outlet in fluid communication, wherein the suction valve comprises a Saugventilschongharmetrophysics, the is sealingly engageable with a suction valve seat, and wherein the pressure valve comprises a pressure valve closing body, which is sealingly engageable with a pressure valve seat, wherein the pressure valve seat is arranged radially offset to the suction valve seat with respect to a pump longitudinal axis.
  • Such a piston pump is from the WO 2008/086950 A1 known.
  • a liquid especially water, can be pressurized and, for example, directed at a surface or object to clean the surface or object.
  • the piston pump has a plurality of pump chambers, in each of which a piston is immersed.
  • the piston is driven to a reciprocating motion. This has the consequence that the volume of the pump chamber periodically changed and thereby sucked liquid from a suction inlet via a suction valve in the pump chamber, placed in the pump chamber under pressure and then discharged through a pressure valve and a pressure outlet.
  • a supply line can be connected to the suction inlet and, for example, a pressure hose can be connected to the pressure outlet, which carries a discharge element at its free end, for example a spray nozzle or a spray lance.
  • the piston pump is subject to considerable mechanical stress during its operation, since it has to withstand liquid pressures of over 100 bar.
  • the housing of the piston pump therefore usually has a considerable material thickness. This is especially true for the area between the Saugventilsitzen and the pressure valve seats, since the pump housing is particularly heavily loaded in these areas.
  • Object of the present invention is to develop a piston pump of the type mentioned in such a way that it has an increased mechanical strength without increasing their material thickness.
  • Each pump chamber of the piston pump is associated with a Saugventilsitz and a pressure valve seat.
  • the centers of the suction valve seat and the pressure valve seat are positioned in a common cutting plane of the piston pump, the cutting plane containing the pump longitudinal axis.
  • the pressure valve seat is arranged offset in relation to the pump longitudinal axis in the circumferential direction of the piston pump to the suction valve seat in the inventive piston pump. It has been shown that the staggered arrangement of the pressure valve seat gives the piston pump an increased mechanical load-bearing capacity without the material thickness of the piston pump having to be increased for this purpose. If the material thickness remains the same, the liquid to be delivered can thus be pressurized to a higher pressure.
  • the pressure valve seat is arranged offset relative to the pump longitudinal axis by an angle of 10 ° to 40 ° to the suction valve seat.
  • an angle in the range between 20 ° and 30 °, for example 25 °, has proved to be advantageous in order to increase the mechanical load capacity of the piston pump without increasing their material thickness.
  • Relative to the pump longitudinal axis of the pressure valve seat is conveniently located in the axial direction at the same height as the Saugventilsitz.
  • the suction valve seat and the pressure valve seat are made of a plastic material.
  • the piston pump has three suction valve seats arranged uniformly distributed about the pump longitudinal axis and three pressure valve seats distributed uniformly around the pump longitudinal axis.
  • the Saugventilsitze are arranged in such an embodiment at an angular distance of 120 ° to each other and also the pressure valve seats have an angular distance of 120 ° to each other. Both the Saugventilsitze and the pressure valve seats thus form the corners of an imaginary equilateral triangle.
  • the center of the imaginary triangle of Saugventilsitze coincides with the center of the imaginary triangle of the pressure valve seats.
  • the imaginary triangle of the pressure valve seats with respect to the imaginary triangle of Saugventilsitze is arranged rotated around the piston longitudinal axis.
  • the angle of rotation is favorably 10 ° to 40 °, in particular 20 ° to 30 °, preferably 25 °.
  • the piston pump according to the invention comprises a pump block and a pump head, wherein the pump head has the suction inlet and the pressure outlet and the pump block comprises the pump chambers and receives the suction and the pressure valves, and wherein the pump head placed on a triangular edge of the pump block is, wherein the suction valves are arranged in a plan view of the pump block in the corner regions of the edge and the pressure valves are surrounded in a plan view of the pump block within the edge of a cylindrical inner wall.
  • the pump head placed on a triangular edge of the pump block is, wherein the suction valves are arranged in a plan view of the pump block in the corner regions of the edge and the pressure valves are surrounded in a plan view of the pump block within the edge of a cylindrical inner wall.
  • the suction valves each have a suction valve passage closable by the suction valve closing body, and a suction valve closing spring which moves the suction valve closing body with a spring force toward the suction valve passage applied. It is advantageous if the Saugventilschaynefeder is positioned at an axial distance to the Saugventil trimlass. In such a configuration, the liquid flowing into the pump chamber can flow past the suction valve closing spring laterally, without these having to be flowed through by the liquid. This reduces flow losses in the region of the suction valve closing spring, since the flow loss exerted by the suction valve closing spring can be kept low.
  • the Saugventilsch singlefeder is arranged in a Saugventilhunt which is in flow communication via the Saugventil mallass, wherein at a distance from the Saugventil mallass into the Saugventilhunt a support arm protrudes, on which the Saugventilsch proposedfeder is supported.
  • the Saugventilsch In known piston pumps, the Saugventilsch Vietnamesefeder supported directly on the Saugventil tiplass and the liquid must flow through the Saugventilschaynefeder to get to the Saugventil trimlass. This is not necessary in a development of the invention, since the Saugventilsch widerfeder supported with its the Saugventil tiplass end facing a support arm, which projects at a distance from the Saugventil trimlass in the Saugventilbib.
  • the support arm is radially aligned relative to the piston longitudinal axis.
  • the suction valve chamber is only partially penetrated by the holding arm, that is to say the holding arm projects freely from the wall of the suction valve chamber, without reaching the diametrically opposite wall region of the suction valve chamber with its free end.
  • the holding arm projects only approximately to the middle of the suction valve chamber.
  • the holding arm forms a guide for the Saugventilschongele. This can be prevented in a structurally simple way that the SaugventilschstedAvem tilted during a lifting movement.
  • the holding arm conveniently comprises a passage opening, which is penetrated by the Saugventilschongelasticity.
  • the Saugventilsch homemade organisation may for example be designed mushroom-shaped and comprise a valve plate, which is followed by a valve stem, wherein the valve stem passes through the through hole of the support arm and is guided by the support arm.
  • a piston pump according to the invention is shown schematically, which is generally occupied by the reference numeral 10. It comprises a pump head 12 with a suction inlet 14 and a pressure outlet 16. To the suction inlet 14, a supply line can be connected, via which the piston pump 10 can be supplied under pressure to be set liquid. To the pressure outlet 16, a discharge line can be connected, by means of which the liquid pressurized by the piston pump 10 can be directed onto an object or a surface in order to clean the object or the surface.
  • the discharge line may carry at its free end a delivery member, such as a spray lance or a spray nozzle.
  • the pump head is mounted on a pump block, which comprises a total of three identically designed pump chambers, in each of which a piston is immersed.
  • a pump block which comprises a total of three identically designed pump chambers, in each of which a piston is immersed.
  • one of the pump chambers 20 is shown, in which a piston 22 protrudes.
  • Each pumping chamber 20 is associated with a suction valve 24 and a pressure valve 26. Liquid can be sucked in from the suction inlet 14 into the pumping space 20 via the suction valve 24, and the liquid pressurized in the pumping space 20 can escape from the pumping space 20 via the pressure valve 26.
  • the suction valves 24 each include a Saugventilschtown Economics 28 which is sealingly engageable with a Saugventilsitz 30.
  • the Saugventilsitz 30 surrounds a Saugventil trimlass 32.
  • About the Saugventil tiplass 32 of the pump chamber 20 is in fluid communication with a Saugventilhunt 34, which on the pump head 12 facing side of the pump block 18 in the Pump block 18 is formed.
  • a holding arm 36 protrudes into the suction valve chamber 34, which extends approximately to the middle of the suction valve chamber 34 and aligned with the suction valve 32 has a passage opening 38 aligned.
  • the Saugventilsch soharmonics 28 is designed mushroom-shaped. It comprises a valve disk 40 protruding into the pump chamber 20, to which a valve stem 42 integrally connects, which passes through the suction valve passage 32 and dips into the suction valve chamber 34.
  • the valve stem 42 passes through the passage opening 38 of the holding arm 36 and carries at its free end a spring holder 44 which is pressed onto the valve stem 42.
  • a Saugventilsch phenomenon is clamped.
  • the Saugventilsch beneficialfeder 46 is formed as a helical spring and surrounds the valve stem 42 in the region between the support arm 36 and the spring holder 44. Under the action of Saugventilsch beneficialfeder 46, the valve plate 40 of the Saugventilschong emotionss 28 is pressed against the Saugventilsitz 30.
  • the pressure valve 26 has a pressure valve closing body 48, which is pressed by a pressure valve closing spring 50 against a pressure valve seat 52.
  • the pressure valve 26 is arranged in a pressure valve chamber 54.
  • Each pumping chamber 20 of the piston pump 10 is associated with a suction valve chamber 34 and a pressure valve chamber 54, wherein all the pressure valve chambers 54 of the piston pump 10 merge into a common central chamber 56, which is formed by the pump block 18 and the pump head 12.
  • a central insert member 58 is inserted, which is surrounded by sealing rings and having a central passage 60 which is closed by a central closing body 62.
  • the closing body 62 in combination with the central insert part, forms a central non-return valve, which is adjoined coaxially with a pump longitudinal axis 64 by a pressure line 66, via which the central chamber 56 is in flow communication with the pressure outlet 16.
  • the pump head 12 is mounted in the axial direction on the pump block 18 with the interposition of an elastically deformable element.
  • the elastically deformable element is designed as a sealing ring 68.
  • the sealing ring 68 surrounds a collar-shaped edge 70 of the pump block 18. This is in particular from FIG. 2 clear.
  • the edge 70 has the shape of an equilateral triangle with rounded corner areas.
  • the suction valves 24 are each arranged in a corner region of the edge 70. This is especially true FIG. 2 clear.
  • the edge 70 surrounds a cylindrical inner wall 72 which defines the central chamber 56 in the region of the pump block 18.
  • the pressure valves 26 are arranged in a plan view of the pump block 18 within the inner wall 72. This too will be out FIG. 2 clear.
  • each pump chamber 20 is assigned a suction valve 24 with a suction valve seat 30 and a pressure valve 26 with a pressure valve seat 52.
  • the respective pressure valve seat 52 is arranged relative to the pump longitudinal axis 64 offset both in the radial direction and in the circumferential direction of the piston pump 10 to the suction valve seat 30.
  • the radial distance of the pressure valve seat 52 to the pump longitudinal axis 64 is less than the radial distance which the Saugventilsitz 30 occupies to the pump longitudinal axis 64, and in the circumferential direction of the piston pump 10, the pressure valve seat is offset in the illustrated embodiment by an angle ⁇ of about 25 ° to Saugventilsitz 30 ,
  • the piston pump 10 has a total of three Saugventilsitze 30 and three pressure valve seats 52, wherein the Saugventilsitze 30 as well as the pressure valve seats 52 define an imaginary equilateral triangle.
  • the centers of the imaginary triangles are arranged on the pump longitudinal axis 64, the imaginary triangle of the pressure valve seats 52 but rotated by the angle ⁇ of 25 ° with respect to the imaginary triangle of Saugventilsitze 30 about the pump axis 64.
  • the pump block 18 On the pump block 18 is connected in the axial direction with respect to the pump longitudinal axis 64 made of a plastic material support plate 74 with three cylindrical, aligned in each case to a piston longitudinal axis 76 support sleeves 78.
  • the support sleeves 78 are each welded to an annular wall 80 of the pump block 18, which dips into the respective support sleeve 78 and surrounds a sealing ring 82 which rests sealingly with a sealing lip on the piston 22.
  • the support plate 74 is supported in the axial direction on a guide plate 84.
  • the guide plate 84 has three cylindrical guide sleeves, wherein in FIG. 1 a guide sleeve 86 can be seen.
  • the guide sleeves 86 form guide elements for the pistons 22 and are aligned coaxially with the respective piston longitudinal axis 76.
  • the guide plate 84 forms a convex lid which rests on a swash plate housing 88 in which a swash plate 90 is rotatably mounted about the pump longitudinal axis 64.
  • Each piston 22 is pressed by a return spring 92 against the swash plate 90.
  • the suction valve closing body 28 moves into its closed position, in which it bears in a sealing manner on the suction valve seat 30, as shown in FIGS Figures 3 . 4 and 5 is shown.
  • the liquid is then pressurized in the pump chamber 20 until the pressure valve closing body 48 lifts against the closing force of the pressure valve closing spring 50 from the pressure valve seat 52 and thus releases the flow connection between the pump chamber 20 and the central chamber 56.
  • the pressure valve closing spring 50 is supported on the central insert part 58, whose passage 60 is released from the central closing body 62, so that the pressurized liquid can flow via the pressure line 66 to the pressure outlet 16.
  • the liquid can be placed in the pump chamber 20 under a pressure of over 100 bar.
  • a relatively low material thickness of the pump block 18 made of a plastic material can withstand the high pressures of the liquid.
  • the pressure valve seats 52 as already explained above, arranged offset in the radial direction and in the circumferential direction with respect to the pump longitudinal axis 64 to the Saugventilsitzen 30.
  • the piston pump 10 is therefore characterized by a high mechanical strength and a relatively low material thickness.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät mit mehreren Pumpräumen, in die jeweils ein hin und her bewegbarer Kolben eintaucht und die jeweils über ein Saugventil mit einem Saugeinlass und über ein Druckventil mit einem Druckauslass in Strömungsverbindung stehen, wobei das Saugventil einen Saugventilschließkörper umfasst, der an einen Saugventilsitz dichtend anlegbar ist, und wobei das Druckventil einen Druckventilschließkörper umfasst, der an einen Druckventilsitz dichtend anlegbar ist, wobei der Druckventilsitz bezogen auf eine Pumpenlängsachse radial versetzt zum Saugventilsitz angeordnet ist.
  • Eine derartige Kolbenpumpe ist aus der WO 2008/086950 A1 bekannt. Mit ihrer Hilfe kann eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, unter Druck gesetzt und beispielsweise auf eine Fläche oder einen Gegenstand gerichtet werden, um die Fläche bzw. den Gegenstand zu reinigen. Die Kolbenpumpe weist mehrere Pumpräume auf, in die jeweils ein Kolben eintaucht. Der Kolben wird zu einer hin und her gehenden Bewegung angetrieben. Dies hat zur Folge, dass sich das Volumen des Pumpraumes periodisch verändert und dadurch Flüssigkeit von einem Saugeinlass über ein Saugventil in den Pumpraum eingesaugt, im Pumpraum unter Druck gesetzt und anschließend über ein Druckventil und einen Druckauslass abgegeben werden kann. An den Saugeinlass kann beispielsweise eine Versorgungsleitung angeschlossen werden und an den Druckauslass kann beispielsweise ein Druckschlauch angeschlossen werden, der an seinem freien Ende ein Abgabeorgan trägt, beispielsweise eine Sprühdüse oder eine Sprühlanze.
  • Die Kolbenpumpe unterliegt während ihres Betriebs einer erheblichen mechanischen Belastung, da sie Flüssigkeitsdrücken von über 100 bar standhalten muss. Das Gehäuse der Kolbenpumpe weist daher üblicherweise eine beträchtliche Materialstärke auf. Dies gilt insbesondere für den Bereich zwischen den Saugventilsitzen und den Druckventilsitzen, da das Pumpengehäuse in diesen Bereichen besonders stark belastet wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sie ohne Erhöhung ihrer Materialstärke eine gesteigerte mechanische Belastbarkeit aufweist.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Kolbenpumpe der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Druckventilsitz bezogen auf die Pumpenlängsachse in Umfangsrichtung der Kolbenpumpe versetzt zum Saugventilsitz angeordnet ist.
  • Jedem Pumpraum der Kolbenpumpe sind ein Saugventilsitz und ein Druckventilsitz zugeordnet. Üblicherweise sind die Mittelpunkte des Saugventilsitzes und des Druckventilsitzes in einer gemeinsamen Schnittebene der Kolbenpumpe positioniert, wobei die Schnittebene die Pumpenlängsachse enthält. In Abkehr von einer derartigen Anordnung ist bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe der Druckventilsitz bezogen auf die Pumpenlängsachse in Umfangsrichtung der Kolbenpumpe versetzt zum Saugventilsitz angeordnet. Es hat sich gezeigt, dass durch die versetzte Anordnung des Druckventilsitzes die Kolbenpumpe eine gesteigerte mechanische Belastbarkeit erhält, ohne dass hierzu die Materialstärke der Kolbenpumpe erhöht werden muss. Bei gleich bleibender Materialstärke kann somit die zu fördernde Flüssigkeit unter einen höheren Druck gesetzt werden.
  • Günstig ist es, wenn der Druckventilsitz bezogen auf die Pumpenlängsachse um einen Winkel von 10° bis 40° versetzt zum Saugventilsitz angeordnet ist. Insbesondere ein Winkel im Bereich zwischen 20° und 30°, beispielsweise 25°, hat sich als vorteilhaft erwiesen, um die mechanische Belastbarkeit der Kolbenpumpe ohne Erhöhung ihrer Materialstärke zu steigern.
  • Bezogen auf die Pumpenlängsachse ist der Druckventilsitz günstigerweise in axialer Richtung auf derselben Höhe wie der Saugventilsitz angeordnet.
  • Vorteilhafterweise sind der Saugventilsitz und der Druckventilsitz aus einem Kunststoffmaterial hergestellt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Kolbenpumpe drei um die Pumpenlängsachse gleichmäßig verteilt angeordnete Saugventilsitze und drei um die Pumpenlängsachse gleichmäßig verteilt angeordnete Druckventilsitze auf. Die Saugventilsitze sind bei einer derartigen Ausgestaltung in einem Winkelabstand von 120° zueinander angeordnet und auch die Druckventilsitze weisen zueinander einen Winkelabstand von 120° auf. Sowohl die Saugventilsitze als auch die Druckventilsitze bilden somit die Eckpunkte eines gedachten gleichseitigen Dreiecks. Hierbei fällt der Mittelpunkt des gedachten Dreiecks der Saugventilsitze mit dem Mittelpunkt des gedachten Dreiecks der Druckventilsitze zusammen. Allerdings ist das gedachte Dreieck der Druckventilsitze gegenüber dem gedachten Dreieck der Saugventilsitze um die Kolbenlängsachse verdreht angeordnet. Der Drehwinkel beträgt günstigerweise 10° bis 40°, insbesondere 20° bis 30°, vorzugsweise 25°.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße Kolbenpumpe einen Pumpenblock und einen Pumpenkopf, wobei der Pumpenkopf den Saugeinlass und den Druckauslass aufweist und der Pumpenblock die Pumpräume umfasst und die Saug- und die Druckventile aufnimmt, und wobei der Pumpenkopf auf einem dreieckförmigen Rand des Pumpenblocks aufgesetzt ist, wobei die Saugventile in einer Draufsicht des Pumpenblocks in den Eckbereichen des Rands angeordnet sind und die Druckventile in einer Draufsicht des Pumpenblocks innerhalb des Rands von einer zylindrischen Innenwand umgeben sind. Eine derartige Ausgestaltung verleiht der Kolbenpumpe eine besonders hohe mechanische Belastbarkeit, ohne dass hierzu die Materialstärke der Kolbenpumpe beträchtlich vergrößert werden muss.
  • Die Saugventile weisen jeweils einen Saugventildurchlass auf, der vom Saugventilschließkörper verschließbar ist, sowie eine Saugventilschließfeder, die den Saugventilschließkörper mit einer Federkraft in Richtung auf den Saugventildurchlass beaufschlagt. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Saugventilschließfeder in einem axialen Abstand zum Saugventildurchlass positioniert ist. Die in den Pumpraum einströmende Flüssigkeit kann bei einer derartigen Ausgestaltung seitlich an der Saugventilschließfeder vorbeiströmen, ohne dass diese von der Flüssigkeit zwingend durchströmt werden muss. Dies reduziert Strömungsverluste im Bereich der Saugventilschließfeder, da der von der Saugventilschließfeder ausgeübte Strömungsverlust gering gehalten werden kann.
  • Bevorzugt ist die Saugventilschließfeder in einer Saugventilkammer angeordnet, die über den Saugventildurchlass mit einem Pumpraum in Strömungsverbindung steht, wobei im Abstand zum Saugventildurchlass in die Saugventilkammer ein Haltearm hineinragt, an dem sich die Saugventilschließfeder abstützt. Bei bekannten Kolbenpumpen stützt sich die Saugventilschließfeder unmittelbar am Saugventildurchlass ab und die Flüssigkeit muss die Saugventilschließfeder durchströmen, um zum Saugventildurchlass zu gelangen. Dies ist bei einer Weiterbildung der Erfindung nicht erforderlich, da sich die Saugventilschließfeder mit ihrem dem Saugventildurchlass zugewandten Ende an einem Haltearm abstützt, der im Abstand zum Saugventildurchlass in die Saugventilkammer hineinragt.
  • Günstigerweise ist der Haltearm bezogen auf die Kolbenlängsachse radial ausgerichtet.
  • Die Saugventilkammer wird bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vom Haltearm lediglich teilweise durchgriffen, das heißt der Haltearm steht von der Wand der Saugventilkammer frei ab, ohne mit seinem freien Ende den diametral gegenüberliegenden Wandbereich der Saugventilkammer zu erreichen.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Haltearm nur etwa bis zur Mitte der Saugventilkammer hineinragt.
  • Günstig ist es, wenn der Haltearm eine Führung ausbildet für den Saugventilschließkörper. Dadurch kann auf konstruktiv einfache Weise verhindert werden, dass der Saugventilschließkörper bei einer Hubbewegung verkantet.
  • Der Haltearm umfasst günstigerweise eine Durchgangsöffnung, die vom Saugventilschließkörper durchgriffen ist.
  • Der Saugventilschließkörper kann beispielsweise pilzförmig ausgestaltet sein und einen Ventilteller umfassen, an den sich ein Ventilschaft anschließt, wobei der Ventilschaft die Durchgangsöffnung des Haltearms durchgreift und vom Haltearm geführt ist.
  • Besonders günstig ist es, wenn die Saugventilschließfeder auf der dem Saugventildurchlass abgewandten Seite des Haltearms zwischen dem Haltearm und dem Saugventilschließkörper eingespannt ist. Bei einer derartigen Konstruktion stützt sich die Saugventilschließfeder einerseits an der dem Saugventildurchlass abgewandten Seite des Haltearms und andererseits am Saugventilschließkörper ab. Der Saugventilschließkörper kann hierzu einen Federhalter aufweisen. Günstigerweise ist der Federhalter mit einem Schaft des Saugventilschließkörpers verpresst.
  • Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine schematische Längsschnittansicht einer vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe;
    Figur 2:
    eine Draufsicht auf einen Pumpenblock der Kolbenpumpe aus Figur 1;
    Figur 3:
    eine Schnittansicht des Pumpenblockes längs der Linie 3-3 in Figur 2;
    Figur 4:
    eine Schnittansicht eines Saugventiles längs der Linie 4-4 in Figur 3; und
    Figur 5:
    eine Schnittansicht des Pumpenblockes längs der Linie 5-5 in Figur 2.
  • In der Zeichnung ist schematisch eine vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe dargestellt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegt ist. Sie umfasst einen Pumpenkopf 12 mit einem Saugeinlass 14 und einem Druckauslass 16. An den Saugeinlass 14 kann eine Versorgungsleitung angeschlossen werden, über die der Kolbenpumpe 10 unter Druck zu setzende Flüssigkeit zugeführt werden kann. An den Druckauslass 16 kann eine Abgabeleitung angeschlossen werden, über die die von der Kolbenpumpe 10 unter Druck gesetzte Flüssigkeit auf einen Gegenstand oder eine Fläche gerichtet werden kann, um den Gegenstand bzw. die Fläche zu reinigen. Die Abgabeleitung kann an ihrem freien Ende ein Abgabeorgan tragen, beispielsweise eine Sprühlanze oder eine Sprühdüse.
  • Der Pumpenkopf ist auf einen Pumpenblock aufgesetzt, der insgesamt drei identisch ausgebildete Pumpräume umfasst, in die jeweils ein Kolben eintaucht. In den Figuren 1, 3, 4 und 5 ist einer der Pumpräume 20 dargestellt, in den ein Kolben 22 hineinragt. Jedem Pumpraum 20 ist ein Saugventil 24 und ein Druckventil 26 zugeordnet. Über das Saugventil 24 kann Flüssigkeit vom Saugeinlass 14 in den Pumpraum 20 eingesaugt werden und über das Druckventil 26 kann die im Pumpraum 20 unter Druck gesetzte Flüssigkeit aus dem Pumpraum 20 entweichen.
  • Die Saugventile 24 umfassen jeweils einen Saugventilschließkörper 28, der an einen Saugventilsitz 30 dichtend anlegbar ist. Der Saugventilsitz 30 umgibt einen Saugventildurchlass 32. Über den Saugventildurchlass 32 steht der Pumpraum 20 mit einer Saugventilkammer 34 in Strömungsverbindung, die auf der dem Pumpenkopf 12 zugewandten Seite des Pumpenblockes 18 in den Pumpenblock 18 eingeformt ist. In einem axialen Abstand zum Saugventildurchlass 32 ragt in die Saugventilkammer 34 ein Haltearm 36 hinein, der sich bis etwa zur Mitte der Saugventilkammer 34 erstreckt und der fluchtend zum Saugventildurchlass 32 ausgerichtet eine Durchgangsöffnung 38 aufweist.
  • Der Saugventilschließkörper 28 ist pilzförmig ausgestaltet. Er umfasst einen in den Pumpraum 20 hineinragenden Ventilteller 40, an den sich einstückig ein Ventilschaft 42 anschließt, der den Saugventildurchlass 32 durchgreift und in die Saugventilkammer 34 eintaucht. Der Ventilschaft 42 durchgreift die Durchgangsöffnung 38 des Haltearms 36 und trägt an seinem freien Ende einen Federhalter 44, der auf den Ventilschaft 42 aufgepresst ist. Zwischen dem Federhalter 44 und dem Haltearm 36 ist eine Saugventilschließfeder 46 eingespannt. Die Saugventilschließfeder 46 ist als Schraubenfeder ausgebildet und umgibt den Ventilschaft 42 im Bereich zwischen dem Haltearm 36 und dem Federhalter 44. Unter der Wirkung der Saugventilschließfeder 46 wird der Ventilteller 40 des Saugventilschließkörpers 28 gegen den Saugventilsitz 30 gepresst.
  • Das Druckventil 26 weist einen Druckventilschließkörper 48 auf, der von einer Druckventilschließfeder 50 gegen einen Druckventilsitz 52 gepresst wird. Das Druckventil 26 ist in einer Druckventilkammer 54 angeordnet. Jedem Pumpraum 20 der Kolbenpumpe 10 ist eine Saugventilkammer 34 und eine Druckventilkammer 54 zugeordnet, wobei sämtliche Druckventilkammern 54 der Kolbenpumpe 10 in eine gemeinsame Zentralkammer 56 übergehen, die vom Pumpenblock 18 und dem Pumpenkopf 12 gebildet wird. In die Zentralkammer 56 ist ein zentrales Einsatzteil 58 eingesetzt, das von Dichtringen umgeben ist und einen zentralen Durchlass 60 aufweist, der von einem zentralen Schließkörper 62 verschließbar ist. Der Schließkörper 62 bildet in Kombination mit dem zentralen Einsatzteil ein zentrales Rückschlagventil aus, an das sich koaxial zu einer Pumpenlängsachse 64 ausgerichtet eine Druckleitung 66 anschließt, über die die Zentralkammer 56 mit dem Druckauslass 16 in Strömungsverbindung steht.
  • Der Pumpenkopf 12 ist in axialer Richtung auf den Pumpenblock 18 aufgesetzt unter Zwischenlage eines elastisch verformbaren Elements. In der dargestellten Ausführungsform ist das elastisch verformbare Element als Dichtring 68 ausgestaltet. Der Dichtring 68 umgibt einen kragenförmigen Rand 70 des Pumpenblockes 18. Dies wird insbesondere aus Figur 2 deutlich. Der Rand 70 weist die Form eines gleichseitigen Dreiecks mit abgerundeten Eckbereichen auf. Bezogen auf eine Draufsicht des Pumpenblockes 18 sind die Saugventile 24 jeweils in einem Eckbereich des Rands 70 angeordnet. Dies wird insbesondere aus Figur 2 deutlich. Der Rand 70 umgibt eine zylindrische Innenwand 72, die im Bereich des Pumpenblockes 18 die Zentralkammer 56 definiert. Die Druckventile 26 sind in einer Draufsicht des Pumpenblockes 18 innerhalb der Innenwand 72 angeordnet. Auch dies wird aus Figur 2 deutlich.
  • Wie bereits erwähnt, ist jedem Pumpraum 20 ein Saugventil 24 mit einem Saugventilsitz 30 und ein Druckventil 26 mit einem Druckventilsitz 52 zugeordnet. Wie insbesondere aus Figur 2 deutlich wird, ist der jeweilige Druckventilsitz 52 bezogen auf die Pumpenlängsachse 64 sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung der Kolbenpumpe 10 versetzt zum Saugventilsitz 30 angeordnet. Der radiale Abstand des Druckventilsitzes 52 zur Pumpenlängsachse 64 ist geringer als der radiale Abstand, den der Saugventilsitz 30 zur Pumpenlängsachse 64 einnimmt, und in Umfangsrichtung der Kolbenpumpe 10 ist der Druckventilsitz in der dargestellten Ausführungsform um einen Winkel α von etwa 25° zum Saugventilsitz 30 versetzt.
  • Die Kolbenpumpe 10 weist insgesamt drei Saugventilsitze 30 und drei Druckventilsitze 52 auf, wobei die Saugventilsitze 30 ebenso wie die Druckventilsitze 52 ein gedachtes gleichseitiges Dreieck definieren. Die Mittelpunkte der gedachten Dreiecke sind auf der Pumpenlängsachse 64 angeordnet, das gedachte Dreieck der Druckventilsitze 52 ist aber um den Winkel α von 25° gegenüber dem gedachten Dreieck der Saugventilsitze 30 um die Pumpenlängsachse 64 gedreht.
  • An den Pumpenblock 18 schließt sich in axialer Richtung bezogen auf die Pumpenlängsachse 64 ein aus einem Kunststoffmaterial gefertigtes Stützschild 74 an mit drei zylindrischen, jeweils fluchtend zu einer Kolbenlängsachse 76 ausgerichteten Stützhülsen 78. Die Stützhülsen 78 sind jeweils mit einer Ringwand 80 des Pumpenblockes 18 verschweißt, die in die jeweilige Stützhülse 78 eintaucht und einen Dichtring 82 umgibt, der mit einer Dichtlippe am Kolben 22 dichtend anliegt.
  • Der Stützschild 74 stützt sich in axialer Richtung an einem Führungsschild 84 ab. Der Führungsschild 84 weist drei zylindrische Führungshülsen auf, wobei in Figur 1 eine Führungshülse 86 erkennbar ist. Die Führungshülsen 86 bilden Führungselemente für die Kolben 22 aus und sind koaxial zur jeweiligen Kolbenlängsachse 76 ausgerichtet. Der Führungsschild 84 bildet einen konvex ausgebildeten Deckel, der auf einem Taumelscheibengehäuse 88 aufsitzt, in dem eine Taumelscheibe 90 um die Pumpenlängsachse 64 drehbar gelagert ist. Jeder Kolben 22 wird von einer Rückstellfeder 92 gegen die Taumelscheibe 90 gepresst. Dies ermöglicht es, durch eine Drehbewegung der Taumelscheibe 90 die Kolben 22 in axialer Richtung bezogen auf die Pumpenlängsachse 64 hin und her zu bewegen, so dass die Volumina der Pumpräume 20 periodisch geändert werden. Der Antrieb der Taumelscheibe 90 erfolgt in üblicher Weise mittels eines an sich bekannten und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebsmotors, beispielsweise eines Elektromotors, der über ein in Figur 1 nur schematisch dargestelltes Getriebe 94 mit der Taumelscheibe 90 gekoppelt ist.
  • Bewegt sich der Kolben 22 in die dem Pumpenkopf 12 abgewandte Richtung nach hinten, so wird Flüssigkeit vom Saugeinlass 14 über die Saugventilkammer 34 und den Saugventildurchlass 32 in den Pumpraum 20 eingesaugt, wobei der Saugventilschließkörper 28 entgegen der Wirkung der Saugventilschließfeder 46 vom Saugventilsitz 30 abhebt und den Saugventildurchlass 32 freigibt. Die Flüssigkeit kann hierbei innerhalb der Saugventilkammer 34 seitlich an der Saugventilschließfeder 46 vorbeiströmen und unterliegt daher in der Saugventilkammer 34 nur geringen Strömungsverlusten.
  • Bewegt sich der Kolben 22 anschließend in die dem Pumpenkopf 12 zugewandte Richtung nach vorne, so geht der Saugventilschließkörper 28 in seine Schließstellung über, in der er am Saugventilsitz 30 dichtend anliegt, wie dies in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellt ist. Die Flüssigkeit wird daraufhin im Pumpraum 20 soweit unter Druck gesetzt bis der Druckventilschließkörper 48 entgegen der Schließkraft der Druckventilschließfeder 50 vom Druckventilsitz 52 abhebt und damit die Strömungsverbindung zwischen dem Pumpraum 20 und der Zentralkammer 56 freigibt. Die Druckventilschließfeder 50 stützt sich am zentralen Einsatzteil 58 ab, dessen Durchlass 60 vom zentralen Schließkörper 62 freigegeben wird, so dass die unter Druck gesetzte Flüssigkeit über die Druckleitung 66 zum Druckauslass 16 strömen kann.
  • Die Flüssigkeit kann im Pumpraum 20 unter einem Druck von über 100 bar gesetzt werden. Trotz einer verhältnismäßig geringen Materialstärke kann der aus einem Kunststoffmaterial gefertigte Pumpenblock 18 den hohen Drücken der Flüssigkeit standhalten. Hierzu sind die Druckventilsitze 52, wie voranstehend bereits erläutert, in radialer Richtung und in Umfangsrichtung bezogen auf die Pumpenlängsachse 64 versetzt zu den Saugventilsitzen 30 angeordnet. Die Kolbenpumpe 10 zeichnet sich daher durch eine hohe mechanische Belastbarkeit und eine verhältnismäßig geringe Materialstärke aus.

Claims (10)

  1. Kolbenpumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät, mit mehreren Pumpräumen (20), in die jeweils ein hin und her bewegbarer Kolben (22) eintaucht und die jeweils über ein Saugventil (24) mit einem Saugeinlass (14) und über ein Druckventil (26) mit einem Druckauslass (16) in Strömungsverbindung stehen, wobei das Saugventil (24) einen Saugventilschließkörper (28) umfasst, der an einen Saugventilsitz (30) dichtend anlegbar ist, und wobei das Druckventil (26) einen Druckventilschließkörper (48) umfasst, der an einen Druckventilsitz (52) dichtend anlegbar ist, wobei der Druckventilsitz (52) und der Saugventilsitz (30) unterschiedliche radiale Abstände zu einer Pumpenlängsachse (64) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckventilsitz (52) bezogen auf die Pumpenlängsachse (64) in Umfangsrichtung der Kolbenpumpe (10) versetzt zum Saugventilsitz (30) angeordnet ist.
  2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckventilsitz (52) bezogen auf die Pumpenlängsachse (64) um einen Winkel von 10° bis 40° versetzt zum Saugventilsitz (30) angeordnet ist.
  3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckventilsitz (52) bezogen auf die Pumpenlängsachse (64) in axialer Richtung auf derselben Höhe wie der Saugventilsitz (30) angeordnet ist.
  4. Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (10) drei um die Pumpenlängsachse (64) gleichmäßig verteilt angeordnete Saugventilsitze (30) und drei um die Pumpenlängsachse (64) gleichmäßig verteilte angeordnete Druckventilsitze (52) aufweist.
  5. Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (10) einen Pumpenblock (18) und einen Pumpenkopf (12) umfasst, wobei der Pumpenkopf (12) den Saugeinlass (14) und den Druckauslass (16) aufweist und wobei der Pumpenblock (18) die Pumpräume (20) umfasst und die Saug- und Druckventile (24, 26) aufnimmt, und wobei der Pumpenkopf (12) auf einen dreieckförmigen Rand (70) des Pumpenblockes (18) aufgesetzt ist, wobei die Saugventile (24) in einer Draufsicht des Pumpenblockes (18) in den Eckbereichen des Rands (70) angeordnet sind und die Druckventile (26) in einer Draufsicht des Pumpenblockes (18) innerhalb des Rands (70) von einer zylindrischen Innenwand (72) umgeben sind.
  6. Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugventile (24) jeweils einen Saugventildurchlass (32) umfassen, der vom Saugventilschließkörper (28) verschließbar ist, sowie eine Saugventilschließfeder (46), die den Saugventilschließkörper (28) mit einer Federkraft in Richtung auf den Saugventildurchlass (32) beaufschlagt, wobei die Saugventilschließfeder (46) in einem axialen Abstand zum Saugventildurchlass (32) positioniert ist.
  7. Kolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugventilschließfeder (46) in einer Saugventilkammer (34) angeordnet ist, die über den Saugventildurchlass (32) mit einem Pumpraum (20) in Strömungsverbindung steht, wobei in einem axialen Abstand zum Saugventildurchlass (32) in die Saugventilkammer (34) ein Haltearm (36) hineinragt, an dem sich die Saugventilschließfeder (46) abstützt.
  8. Kolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (36) eine Führung ausbildet für den Saugventilschließkörper (28).
  9. Kolbenpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (36) eine Durchgangsöffnung (38) aufweist, die vom Saugventilschließkörper (28) durchgriffen ist.
  10. Kolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugventilschließfeder (46) auf der dem Saugventildurchlass (32) abgewandten Seite des Haltearms (36) zwischen dem Haltearm und dem Saugventilschließkörper (28) eingespannt ist.
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