EP3645179B1

EP3645179B1 - Hochdruckreinigungsgerät

Info

Publication number: EP3645179B1
Application number: EP17734087.4A
Authority: EP
Inventors: Andreas HÄGELE; Johannes Götz; Werner Schwab; Marius WERNER
Original assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Current assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2022-09-07
Anticipated expiration: 2037-06-29
Also published as: EP3645179A1; HUE060337T2; WO2019001720A1; CN110603109A

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochdruckreinigungsgerät mit einer Pumpe zum Fördern einer Reinigungsflüssigkeit, wobei die Pumpe mindestens eine Pumpkammer aufweist, in die ein hin und her bewegbarer Kolben eintaucht und die über ein Einlassventil und eine Saugleitung mit einem Sauganschluss und über ein Auslassventil und eine Druckleitung mit einem Druckanschluss verbunden ist, wobei in der Druckleitung ein Rückschlagventil angeordnet ist, und wobei die Pumpe ein Überströmventil aufweist, das in einer die Druckleitung stromaufwärts des Rückschlagventils mit der Saugleitung verbindenden Überströmleitung angeordnet ist und einen Überströmventilkörper aufweist, dessen Stellung relativ zu einem zugeordneten Überströmventilsitz mittels eines Stellglieds in Abhängigkeit von dem in der Druckleitung herrschenden Druck der Reinigungsflüssigkeit steuerbar ist.
Mit Hilfe eines derartigen Hochdruckreinigungsgeräts kann eine Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, unter Druck gesetzt und auf eine zu reinigende Fläche gerichtet werden. Das Hochdruckreinigungsgerät weist eine Pumpe auf, die von einem Motor, beispielsweise von einem Elektromotor oder einem Verbrennungsmotor, angetrieben werden kann und zumindest einen hin und her bewegbaren Kolben aufweist, der in eine Pumpkammer eintaucht. Unter Druck zu setzende Reinigungsflüssigkeit kann der Pumpe über eine Flüssigkeitszufuhrleitung, beispielsweise über einen Saugschlauch, zugeführt werden, und die unter Druck gesetzte Reinigungsflüssigkeit kann von der Pumpe über eine Flüssigkeitsabgabeleitung, beispielsweise über einen Hochdruckschlauch, einem verschließbaren Flüssigkeitsabgabeorgan, insbesondere einer Spritzpistole oder einer Sprühlanze, zugeführt werden.
In vielen Fällen kann der Strömungswiderstand des Flüssigkeitsabgabeorgans vom Benutzer verändert werden. Hierzu kann das Flüssigkeitsabgabeorgan beispielsweise einen Drehregler aufweisen. Zum Beenden einer Flüssigkeitsabgabe kann der Benutzer das Flüssigkeitsabgabeorgan auch vollständig verschließen. Durch eine Änderung des Strömungswiderstands des Flüssigkeitsabgabeorgans kann der Benutzer die pro Zeiteinheit abgegebene Flüssigkeitsmenge verändern. Wird der Strömungswiderstand erhöht, so verringert sich die pro Zeiteinheit abgegebene Flüssigkeitsmenge, wird der Strömungswiderstand verringert, so erhöht sich die pro Zeiteinheit abgegebene Flüssigkeitsmenge. Aufgrund der weiterlaufenden Pumpe hat eine Änderung des Strömungswiderstands des Flüssigkeitsabgabeorgans auch eine Änderung des in der Druckleitung herrschenden Druckes der Reinigungsflüssigkeit zur Folge. Je geringer der Strömungswiderstand ist, desto geringer ist auch der in der Druckleitung herrschende Druck.
In Abhängigkeit von dem in der Druckleitung stromabwärts des Rückschlagventils herrschenden Druckes wird mittels eines Überströmventils, das in einer die Druckleitung stromaufwärts des Rückschlagventils mit der Saugleitung verbindenden Überströmleitung angeordnet ist, ein Strömungsweg von dem stromaufwärts des Rückschlagventils angeordneten Bereich der Druckleitung zur Saugleitung freigegeben. Dadurch kann Reinigungsflüssigkeit von dem stromaufwärts des Rückschlagventils angeordneten Bereich der Druckleitung zur Saugleitung strömen. Das Überströmventil weist hierzu einen Überströmventilkörper auf, der in einer Schließstellung flüssigkeitsdicht an einem Überströmventilsitz anliegt und dessen Stellung relativ zu dem zugeordneten Überströmventilsitz mittels eines Stellglieds in Abhängigkeit von dem in der Druckleitung herrschenden Druck der Reinigungsflüssigkeit steuerbar ist. Somit kann der Benutzer durch Veränderung des Strömungswiderstands des Flüssigkeitsabgabeorgans die pro Zeiteinheit abgegebene Flüssigkeitsmenge einstellen, wobei überschüssige Flüssigkeit über die Überströmleitung zur Saugleitung gelangen kann.
Ein Hochdruckreinigungsgerät der eingangs genannten Art ist aus der DE 31 24 944 A1 bekannt. Beendet der Benutzer bei dem bekannten Hochdruckreinigungsgerät die Flüssigkeitsabgabe, indem er das Flüssigkeitsabgabeorgan verschließt, so gibt das Überströmventil die Strömungsverbindung zwischen dem stromaufwärts des Rückschlagventils angeordneten Bereich der Druckleitung und der Saugleitung vollständig frei und das Rückschlagventil geht in seine Schließstellung über. Dies hat zur Folge, dass der im stromabwärts des Rückschlagventils angeordneten Bereich der Druckleitung und in der Flüssigkeitsabgabeleitung herrschende Druck der Reinigungsflüssigkeit nicht abgesenkt werden kann. Will der Benutzer das Flüssigkeitsabgabeorgan anschließend wieder öffnen, so wird dies durch den hohen Druck, der in der Flüssigkeitsabgabeleitung herrscht, erschwert, da hierbei vom Benutzer ein Ventilelement des Flüssigkeitsabgabeorgans entgegen dem in der Flüssigkeitsabgabeleitung herrschenden Druck aus einer Schließstellung in eine Offenstellung bewegt werden muss.
Aus der DE 39 36 155 A1 ist ein Hochdruckreinigungsgerät bekannt, bei dem die von einer Pumpe unter Druck gesetzte Reinigungsflüssigkeit einem Ventilkörper zugeführt wird. Der Ventilkörper bildet eine Druckleitung aus, in der ein Rückschlagventil angeordnet ist. Stromaufwärts des Rückschlagventils zweigt eine Überströmleitung von der Druckleitung ab. In der Überströmleitung ist ein Überströmventil angeordnet mit einem Überströmventilkörper, dessen Stellung relativ zu einem zugeordneten Überströmventilsitz mittels eines ersten Steuerkolbens in Abhängigkeit von dem stromabwärts des Rückschlagventils in der Druckleitung herrschenden Druck steuerbar ist. Ist das Überströmventil geöffnet, so kann Reinigungsflüssigkeit von der Druckleitung über die Überströmleitung zum Einlass der Pumpe zurückgeführt werden. Ist das Überströmventil geschlossen, so kann die Reinigungsflüssigkeit über die Druckleitung zu einem Flüssigkeitsabgabeorgan geführt werden, beispielsweise zu einer Sprühlanze. Wird das Flüssigkeitsabgabeorgan verschlossen, so kann die Pumpe selbsttätig ausgeschaltet werden. Zu diesem Zweck weist das Hochdruckreinigungsgerät einen zweiten Steuerkolben auf, der auf einer Seite mit dem in der Druckleitung stromabwärts des Rückschlagventils herrschenden Druck und auf der anderen Seite mit dem in der Druckleitung stromaufwärts des Rückschlagventils herrschenden Drucks beaufschlagt wird und der über eine Schaltstange mit einem elektrischen Schalter gekoppelt ist.
Aus der DE 198 38 947 C1 ist ein Hochdruckreinigungsgerät bekannt mit einer Pumpe, an deren Auslass sich eine Druckleitung anschließt, die die Reinigungsflüssigkeit einem Abflussraum zuführt. An den Abflussraum schließt sich eine Flüssigkeitsabgabeleitung an, die an ihrem freien Ende ein Flüssigkeitsabgabeorgan trägt. In der Druckleitung ist ein Rückschlagventil angeordnet. Außerdem kommt ein Überströmventil zum Einsatz mit einem Überströmventilkörper, dessen Stellung relativ zu einem Überströmventilsitz mittels eines Steuerkolbens in Abhängigkeit von dem in der Druckleitung stromabwärts des Rückschlagventils herrschenden Druck der Reinigungsflüssigkeit steuerbar ist. Der stromabwärts des Rückschlagventils herrschende Druck der Reinigungsflüssigkeit kann dem Steuerkolben über eine Steuerleitung zugeführt werden. Der Überströmventilkörper ist starr mit einem Entlastungskolben verbunden, der in den Abflussraum eintaucht und einen Bypassraum durchgreift. Der Entlastungskolben kann zusammen mit dem Überströmventilkörper von einem starr mit dem Steuerkolben verbundenen Betätigungselement verschoben werden, so dass der Überströmventilkörper entgegen der Rückstellkraft einer Ventilfeder vom Überströmventilsitz abhebt und dadurch eine Strömungsverbindung von der Druckleitung stromaufwärts des Rückschlagventils über einen Zuflussraum und den Bypassraum zu einer Rücklaufleitung freigibt. Außerdem weist das bekannte Hochdruckreinigungsgerät ein Druckentlastungsventil auf, das bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzdrucks vom Überströmventilkörper betätigt werden kann und dadurch einen Strömungspfad freigibt, der sich von dem Bereich der Druckleitung stromabwärts des Rückschlagventils über den Abflussraum, eine Verbindungsleitung und einen Entlastungsraum zum Zuflussraum und von diesem über das geöffnete Überströmventil und den Bypassraum bis zur Rücklaufleitung erstreckt. Dies erlaubt es, den stromabwärts des Rückschlagventils in der Druckleitung, im Abflussraum und in der Flüssigkeitsabgabeleitung herrschenden Druck abzusenken, wenn der Druck den vorgegebenen Grenzdruck überschreitet, wie dies beim Verschließen des Flüssigkeitsabgabeorgans der Fall ist. Durch die Druckabsendung wird dem Benutzer das spätere erneute Öffnen des Flüssigkeitsabgabeorgans erleichtert. Zu diesem Zweck weist das Hochdruckreinigungsgerät allerdings eine konstruktiv aufwendige Ausgestaltung auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Hochdruckreinigungsgerät der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass das Öffnen eines Flüssigkeitsabgabeorgans auf konstruktiv einfachere Art erleichtert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Hochdruckreinigungsgerät mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
Wird bei dem erfindungsgemäßen Hochdruckreinigungsgerät die Abgabe von Reinigungsflüssigkeit beendet, indem ein Benutzer das Flüssigkeitsabgabeorgan vollständig schließt, so führt die damit einhergehende Druckerhöhung in der Druckleitung zum einen dazu, dass das Überströmventil die Strömungsverbindung zwischen dem stromaufwärts des Rückschlagventils angeordneten Bereich der Druckleitung und der Saugleitung freigibt, zum anderen wird über das Druckentlastungsventil ein Strömungspfad von dem Bereich der Druckleitung stromabwärts des Rückschlagventils zur Saugleitung freigegeben. Dadurch verringert sich der im Bereich der Druckleitung stromabwärts des Rückschlagventils und in der Flüssigkeitsabgabeleitung herrschende Druck der Reinigungsflüssigkeit, so dass das Flüssigkeitsabgabeorgan vom Benutzer mit geringer Betätigungskraft wieder geöffnet werden kann, wenn er die Abgabe von Reinigungsflüssigkeit anschließend wieder fortsetzen möchte.
Der Strömungspfad von dem stromabwärts des Rückschlagventils angeordneten Bereich der Druckleitung zur Saugleitung wird vom Druckentlastungsventil freigegeben, sobald der in der Druckleitung stromabwärts des Rückschlagventils herrschende Druck einen vorgegebenen Grenzdruck überschreitet. Diese Überschreitung stellt sich aufgrund des fortlaufenden Betriebs der Pumpe ein, wenn der Benutzer das Flüssigkeitsabgabeorgan vollständig schließt. Der Grenzdruck kann beispielsweise mindestens 150 bar betragen, insbesondere etwa 180 bar.
Gemäß der Erfindung weist der Strömungspfad, der von dem Druckentlastungsventil freigebbar ist, eine Steuerleitung auf, über die das Stellglied des Überströmventils mit dem stromabwärts des Rückschlagventils in der Druckleitung herrschenden Druck beaufschlagbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung weist das Hochdruckreinigungsgerät eine Steuerleitung auf, die zum einen dazu dient, das mit dem Überströmventilkörper zusammenwirkende Stellglied mit dem in der Druckleitung stromabwärts des Rückschlagventils herrschenden Druck zu beaufschlagen. Zum anderen bildet die Steuerleitung einen Abschnitt des Strömungspfades aus, über den der in der Druckleitung stromabwärts des Rückschlagventils und in der an den Druckanschluss angeschlossenen Flüssigkeitsabgabeleitung herrschende Druck der Reinigungsflüssigkeit abgesenkt werden kann, wenn der Druck der Reinigungsflüssigkeit den vorgegebenen Grenzdruck überschreitet, wie dies beim Verschließen des Flüssigkeitsabgabeorgans der Fall ist.
Günstigerweise ist die Steuerleitung, über die das Stellglied des Überströmventils mit dem stromabwärts des Rückschlagventils in der Druckleitung herrschenden Druck der Reinigungsflüssigkeit beaufschlagbar ist, über eine Druckentlastungsleitung und das Druckentlastungsventil mit der Überströmleitung verbunden. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung mündet die Druckentlastungsleitung in die Überströmleitung, so dass bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzdrucks der stromabwärts des Rückschlagventils und in der Flüssigkeitsabgabeleitung herrschende Druck über die mit der Saugleitung verbundene Überströmleitung abgesenkt werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Druckentlastungsleitung über das Druckentlastungsventil in einen stromabwärts des Überströmventils angeordneten Leitungsabschnitt der Überströmleitung einmündet. Der stromabwärts des Überströmventils angeordnete Leitungsabschnitt der Überströmleitung erstreckt sich vorzugsweise bis zur Saugleitung.
Von Vorteil ist es, wenn das Druckentlastungsventil als vormontierte Baueinheit in eine Druckentlastungsventilkammer der Pumpe einsetzbar ist. Dies erleichtert die Montage des Hochdruckreinigungsgeräts.
Die Druckentlastungsventilkammer kann beispielsweise eine Sackbohrung ausbilden, die in einen Zylinderkopf der Pumpe eingeformt ist.
Bevorzugt mündet die Druckentlastungsventilkammer in eine Stirnseite der Pumpe, die einem die Pumpe antreibenden Motor, insbesondere einem Elektromotor oder Verbrennungsmotor, abgewandt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Druckentlastungsventil eine Ventilhülse auf, die, insbesondere unter Zwischenlage von mindestens einem Dichtungselement, in die Druckentlastungsventilkammer einsetzbar ist und eine Stützfläche ausbildet für eine Druckentlastungsventilfeder, die einen Druckentlastungsventilkörper mit einer Schließkraft in Richtung auf einen Druckentlastungsventilsitz beaufschlagt.
Der Druckentlastungsventilsitz wird vorzugsweise von einem Druckentlastungsventilsitzelement ausgebildet, das unter Zwischenlage eines Dichtelements in die Druckentlastungsventilhülse einsetzbar ist.
Zum Verschließen der Druckentlastungsventilkammer kommt bevorzugt ein Verschlussstopfen zum Einsatz, der die Druckentlastungsventilkammer flüssigkeitsdicht verschließt.
Wie bereits erwähnt, ist es von Vorteil, wenn das Druckentlastungsventil einen Druckentlastungsventilkörper aufweist, der mittels einer Druckentlastungsventilfeder in eine Schließstellung vorgespannt ist, in der er an einem Druckentlastungsventilsitz flüssigkeitsdicht anliegt. Bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzdruckes kann der Druckentlastungsventilkörper entgegen der Kraft der Druckentlastungsventilfeder aus seiner Schließstellung in eine Offenstellung bewegt werden, in der er den Strömungspfad von dem stromabwärts des Rückschlagventils angeordneten Bereich der Druckleitung zur Saugleitung freigibt.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Druckentlastungsventilkörper in der Schließstellung auf seiner dem Druckentlastungsventilsitz zugewandten Seite mit dem in der Druckleitung stromabwärts des Rückschlagventils herrschenden Druck der Reinigungsflüssigkeit und auf seiner dem Druckentlastungsventilsitz abgewandten Seite mit dem in der Druckleitung stromaufwärts des Rückschlagventilsitzes herrschenden Druck und mit der Schließkraft der Druckentlastungsventilfeder beaufschlagbar ist. Bei der Abgabe von Reinigungsflüssigkeit liegt nur eine geringe Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärts des Rückschlagventils und dem stromabwärts des Rückschlagventils herrschenden Druck vor, die effektive Druckkraft, die während der Abgabe von Reinigungsflüssigkeit auf den Druckentlastungsventilkörper einwirkt, ist daher gering. Dies hat den Vorteil, dass die Druckentlastungsventilfeder nur eine verhältnismäßig geringe Schließkraft auf den Druckentlastungsventilkörper ausüben muss, um diesen bei der Abgabe von unter Druck gesetzter Reinigungsflüssigkeit zuverlässig gegen den Ventilsitz zu pressen. Die Druckentlastungsventilfeder kann daher eine verhältnismäßig geringe Baugröße aufweisen und bedarf bei ihrer Montage keiner Justierung.
Der Überströmventilkörper ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konisch ausgestaltet und mittels einer Überströmventilfeder in eine Schließstellung vorgespannt, in der er an einem Überströmventilsitz flüssigkeitsdicht anliegt. Der Überströmventilkörper kann vom Stellglied entgegen der Kraft der Überströmventilfeder in die dem Überströmventilsitz abgewandte Richtung verschoben werden, wobei er einen umso größeren Abstand zum Überströmventilsitz einnimmt, je größer der Druck der Reinigungsflüssigkeit ist, mit dem das Stellglied beaufschlagt wird. Wie bereits erwähnt, ist dieser Druck abhängig vom Strömungswiderstand des Flüssigkeitsabgabeorgans. Je größer der Strömungswiderstand ist, desto größer ist auch der auf das Stellglied einwirkende Druck der Reinigungsflüssigkeit und desto größer ist der Abstand, den der Überströmventilkörper zum Überströmventilsitz einnimmt.
Die konische Ausgestaltung des Überströmventilkörpers erlaubt es, den Durchmesser des Überströmventilsitzes verhältnismäßig groß zu wählen. Der große Ventilsitzdurchmesser ermöglicht beim Abschalten des die Pumpe antreibenden Motors ein spätes Schließen des Überströmventils. Dies erlaubt einen problemlosen Druckentlastungsvorgang, während sich die Drehzahl des Motors reduziert.
Besonders günstig ist es, wenn das Überströmventil stromabwärts des Überströmventilsitzes eine Wirbelkammer aufweist zum Verwirbeln der Reinigungsflüssigkeit. Dadurch kann im Bereich des Überströmventilsitzes eine Kavitation vermieden werden.
Das Überströmventil weist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ein hülsenförmiges Ventilsitzelement auf, das den Überströmventilsitz ausbildet und in das eine Innenhülse einsetzbar ist, die in Kombination mit dem Ventilsitzelement die Wirbelkammer ausbildet. Die Wirbelkammer ist bei einer derartigen Ausgestaltung zweiteilig ausgebildet.
Alternativ kann die Wirbelkammer auch einteilig ausgestaltet sein. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Ventilsitzelement die Wirbelkammer ausbildet.
Zur Ausgestaltung des mit dem Überströmventilkörper zusammenwirkenden Stellgliedes wurden bisher keine näheren Angaben gemacht. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Stellglied des Überströmventils als Steuerkolben ausgestaltet, der durch Beaufschlagung mit unter Druck stehender Reinigungsflüssigkeit entgegen einer federelastischen Vorspannkraft in einer Gleithülse verschiebbar gelagert ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung kommt eine Gleithülse zum Einsatz, die bei Verschleiß auf einfache Weise ausgetauscht werden kann. In der Gleithülse ist der das Stellglied ausbildende Steuerkolben verschiebbar gelagert. Bevorzugt trägt der Steuerkolben an seiner Außenseite einen Dichtring, der flüssigkeitsdicht an der Gleithülse anliegt.
Der Steuerkolben ist entgegen einer federelastischen Vorspannkraft mit unter Druck stehender Reinigungsflüssigkeit beaufschlagbar. Die Vorspannkraft ist günstigerweise einstellbar.
Günstig ist es, wenn die Pumpe eine Überströmventilkammer aufweist, in die eine das Überströmventil aufweisende Überströmeinrichtung in Form einer zumindest teilweise vormontierten Baugruppe einsetzbar ist. Dies erleichtert die Montage des Hochdruckreinigungsgeräts.
Es kann vorgesehen sein, dass die Überströmventilkammer eine Sackbohrung ausbildet, die beispielsweise in einen Zylinderkopf der Pumpe eingeformt ist. In die Sackbohrung sind bevorzugt das voranstehend erwähnte hülsenförmige Ventilsitzelement des Überströmventils sowie die Gleithülse einsetzbar, wobei die Gleithülse günstigerweise koaxial zum hülsenförmigen Ventilsitzelement ausgerichtet ist.
Von Vorteil ist es, wenn die Gleithülse einen Verschlussstopfen ausbildet, der die Überströmventilkammer verschließt und eine Durchbrechung aufweist, die von einer starr mit dem Steuerkolben verbundenen Kolbenstange durchgriffen wird.
Vorzugsweise ist die Kolbenstange einstückig mit dem Steuerkolben verbunden und bildet gemeinsam mit dem Steuerkolben ein einteiliges Bauteil aus.
Die Kolbenstange ragt aus der Überströmventilkammer heraus. Bevorzugt ist die Kolbenstange in ihrem aus der Überströmventilkammer herausragenden Bereich von einer schraubenförmigen Vorspannfeder umgeben, die sich einerseits an der Gleithülse und andererseits an einem an der Kolbenstange gehaltenen Federteller abstützt.
Die nachfolgende Beschreibung einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Figur 1:: eine schematische Seitenansicht eines Hochdruckreinigungsgeräts;
Figur 2:: eine Teilschnittansicht einer Pumpe des Hochdruckreinigungsgeräts aus Figur 1;
Figur 3:: eine vergrößerte Darstellung eines Überströmventils und eines Druckentlastungsventils der Pumpe aus Figur 2.

In der Zeichnung ist eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochdruckreinigungsgeräts schematisch dargestellt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegt. Das Hochdruckreinigungsgerät 10 weist einen Motor 12 auf, der eine Pumpe 14 antreibt und im dargestellten Ausführungsbeispiel als Elektromotor ausgestaltet ist. Die Pumpe 14 weist einen Zylinderkopf 16 auf, der mehrere Pumpkammern ausbildet, vorzugsweise drei Pumpkammern, wobei in der Zeichnung zur Erzielung einer besseren Übersicht nur eine Pumpkammer 18 schematisch dargestellt ist. In die Pumpkammer 18 taucht ein Kolben 20 ein, der vom Motor 12 zu einer hin und her gehenden Bewegung angetrieben wird. Über ein Einlassventil 22 und eine Saugleitung 24 ist die Pumpkammer 18 mit einem Sauganschluss 26 verbunden, und über ein Auslassventil 28 und eine Druckleitung 30 ist die Pumpkammer 18 mit einem Druckanschluss 32 verbunden.
An den Sauganschluss 26 kann in üblicher Weise eine an sich bekannte und deshalb zur Erzielung einer besseren Übersicht in der Zeichnung nicht dargestellte Flüssigkeitszufuhrleitung, beispielsweise ein Saugschlauch, angeschlossen werden, über den der Pumpe 14 unter Druck zu setzende Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, zugeführt werden kann. An den Druckanschluss 32 kann in üblicher Weise eine an sich bekannte und deshalb zur Erzielung einer besseren Übersicht in der Zeichnung nicht dargestellte Flüssigkeitsabgabeleitung, beispielsweise ein Hochdruckschlauch, angeschlossen werden, die an ihrem freien Ende ein Flüssigkeitsabgabeorgan mit veränderbarem Strömungswiderstand, beispielsweise eine Spritzpistole oder eine Sprühlanze, trägt. Über die Flüssigkeitsabgabeleitung kann dem Flüssigkeitsabgabeorgan Reinigungsflüssigkeit zugeführt werden, die von der Pumpe 14 unter Druck gesetzt wurde. Durch eine Veränderung des Strömungswiderstandes des Flüss sigkeitsabgabeorgans kann der Benutzer die pro Zeiteinheit abgegebene Menge an Reinigungsflüssigkeit einstellen. Außerdem hat der Benutzer die Möglichkeit, das Flüssigkeitsabgabeorgan vollständig zu verschließen, um die Abgabe von Reinigungsflüssigkeit zu beenden.
In der Druckleitung 30 ist ein Rückschlagventil 34 angeordnet. Während der Abgabe von unter Druck gesetzter Reinigungsflüssigkeit nimmt das Rückschlagventil 34 seine Offenstellung ein. Wird die Abgabe von Reinigungsflüssigkeit beendet, so kann das Rückschlagventil seine Schließstellung einnehmen.
Der Zylinderkopf 16 weist eine Überströmventilkammer 36 auf, die als Sackbohrung ausgestaltet ist und die in die dem Motor 12 abgewandte Stirnseite 38 des Zylinderkopfs 16 einmündet. Die Überströmventilkammer 36 weist einen Boden 40 auf, und in ihrem dem Boden 40 abgewandten Endbereich weist die Überströmventilkammer 36 ein Innengewinde 42 auf. Benachbart zum Boden 40 mündet in die Überströmventilkammer 36 ein erster Leitungsabschnitt 44 einer Überströmleitung 46. Der erste Leitungsabschnitt 44 verbindet einen stromaufwärts des Rückschlagventils 34 angeordneten Bereich der Druckleitung 30 mit dem dem Boden 40 benachbarten Bereich der Überströmventilkammer 36.
Benachbart zum Innengewinde 42 mündet in die Überströmventilkammer 36 eine Steuerleitung 48, die einen stromabwärts des Rückschlagventils 34 angeordneten Bereich der Druckleitung 30 mit dem dem Innengewinde 42 benachbarten Bereich der Überströmventilkammer 36 verbindet.
Im Bereich zwischen der Überströmventilkammer 36 und der Saugleitung 24 weist der Zylinderkopf 16 eine Druckentlastungsventilkammer 50 auf, die ebenfalls als Sackbohrung ausgestaltet ist und im Bereich zwischen der Überströmventilkammer 36 und der Saugleitung 24 in die Stirnseite 38 des Zylinderkopfs 16 einmündet.
Die Druckentlastungsventilkammer 50 weist einen Boden 52 auf und ist mittels eines in die Druckentlastungsventilkammer 50 eingeschraubten Verschlussstopfens 54 flüssigkeitsdicht verschlossen.
In den Boden 52 der Druckentlastungsventilkammer 50 mündet ein Drucckanal 56, über den der dem Boden 40 der Überströmventilkammer 36 benachbarte Bereich der Überströmventilkammer 36 mit der Druckentlastungsventilkammer 50 in Verbindung steht.
Dem Verschlussstopfen 54 benachbart mündet in die Druckentlastungsventilkammer 50 eine Druckentlastungsleitung 58, über die der dem Innengewinde 42 der Überströmventilkammer 36 benachbarte Bereich der Überströmventilkammer 36 mit der Druckentlastungsventilkammer 50 in Verbindung steht.
Ungefähr mittig zwischen dem Boden 52 der Druckentlastungsventilkammer 50 und dem in die Druckentlastungsventilkammer 50 einmündenden Endbereich der Druckentlastungsleitung 58 wird die Druckentlastungsventilkammer 50 von einem zweiten Leitungsabschnitt 60 der Überströmleitung 46 durchgriffen. Der zweite Leitungsabschnitt 60 verbindet die Überströmventilkammer 36 und die Druckentlastungsventilkammer 50 mit der Saugleitung 24. Der zweite Leitungsabschnitt 60 weist ein erstes Teilstück 61 und ein zweites Teilstück 63 auf. Das erste Teilstück 61 erstreckt sich von einem mittigen Bereich der Überströmventilkammer 36 bis zu einem mittigen Bereich der Druckentlastungsventilkammer 50, und das zweite Teilstück 63 erstreckt sich vom mittigen Bereich der Druckentlastungsventilkammer 50 bis zur Saugleitung 24.
Die Überströmventilkammer 36 nimmt eine Überströmeinrichtung 65 auf, die als teilweise vormontierte Baueinheit ausgestaltet und in die Überströmventilkammer 36 einsetzbar ist. Die Überströmeinrichtung 65 umfasst ein Überströmventil 62. Das Überströmventil 62 weist einen Überströmventilkörper 64 auf mit einem Konus 66, an den sich in Richtung auf die Stirnseite 38 des Zylinderkopfes 16 ein zylinderförmiger Fortsatz 68 anschließt. Der Konus 66 wird von einer Überströmventilfeder 70 gegen einen Überströmventilsitz 72 gedrückt. Die Überströmventilfeder 70 stützt sich einerseits am Boden 40 der Überströmventilkammer 36 und andererseits am Konus 66 ab.
Der Überströmventilsitz 72 wird von einem hülsenförmigen Ventilsitzelement 74 gebildet, das den Konus 66 und den zylindrischen Fortsatz 68 in Umfangsrichtung umgibt und unter Zwischenlage eines Dichtrings flüssigkeitsdicht an der Wand der Überströmventilkammer 36 anliegt. In das Ventilsitzelement 74 ist eine Innenhülse 76 eingesetzt, die in Kombination mit dem Ventilsitzelement 74 eine Wirbelkammer 78 ausbildet, welche stromabwärts des Überströmventilsitzes 72 in dem den Konus 66 in Umfangsrichtung umgebenden Ringraum angeordnet ist.
Der Überströmventilkörper 64 ist entgegen der Kraft der Überströmventilfeder 70 in der Überströmventilkammer 36 verschiebbar, so dass er ausgehend von einer Schließstellung, in der er flüssigkeitsdicht am Überströmventilsitz 72 anliegt, einen einstellbaren Abstand zum Überströmventilsitz 72 einnehmen kann.
Zur Steuerung des Überströmventilkörpers 64, das heißt zur Positionierung des Überströmventilkörpers 64 in einem gewünschten Abstand zum Überströmventilsitz 72, weist das Überströmventil 62 ein Stellglied in Form eines Steuerkolbens 80 auf, der in einer koaxial zum hülsenförmigen Ventilsitzelement 74 ausgerichteten Gleithülse 82 verschiebbar gelagert ist. Die Gleithülse 82 weist ein Außengewinde 84 auf, das mit dem Innengewinde 42 der Überströmventilkammer 36 verschraubt ist. Auf der dem Ventilsitzelement 74 abgewandten Seite des Außengewindes 84 bildet die Gleithülse 82 einen Verschlussstopfen 86 aus, der die Überströmventilkammer 36 flüssigkeitsdicht verschließt und der eine mittige Durchbrechung 88 aufweist, die von einer einstückig mit dem Steuerkolben 80 verbundenen Kolbenstange 90 durchgriffen wird. In ihrem aus der Überströmventilkammer 36 herausragenden Bereich ist die Kolbenstange 90 von einer schraubenlinienförmigen Vorspannfeder 92 umgeben, die zwischen den Verschlussstopfen 86 und einen an der Kolbenstange 90 gehaltenen Federteller 94 eingespannt ist.
Dem Außengewinde 84 benachbart weist die Gleithülse 82 eine in Umfangsrichtung umlaufende Ringnut 96 auf, an die sich eine Radialbohrung 98 anschließt. Die Steuerleitung 48 mündet in Höhe der Ringnut 96 in die Überströmventilkammer 36, so dass der Steuerkolben 80 auf seiner dem Überströmventilkörper 64 abgewandten Seite über die Steuerleitung 48, die Ringnut 96 und die Radialbohrung 98 mit dem stromabwärts des Rückschlagventils 34 in der Druckleitung 30 herrschenden Druck der Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden kann.
Auf der dem Mündungsbereich der Steuerleitung 48 diametral gegenüberliegenden Seite der Überströmventilkammer 36 steht die Überströmventilkammer 36 über die Druckentlastungsleitung 58 mit der Druckentlastungsventilkammer 50 in Verbindung.
Der Steuerkolben 80 trägt auf seiner dem Überströmventilkörper 64 zugewandten Seite einen Zapfen 100. Durch Beaufschlagung des Steuerkolbens 80 mit dem stromabwärts des Rückschlagventils 34 in der Druckleitung 30 herrschenden Druck kann der Steuerkolben 80 bei der Abgabe von unter Druck stehender Reinigungsflüssigkeit innerhalb der Gleithülse 82 in Richtung auf den Überströmventilkörper 64 verschoben werden, so dass der Zapfen 100 gegen den zylindrischen Fortsatz 68 drückt und dadurch der Überströmventilkörper 64 einen Abstand zum Überströmventilsitz 72 einnimmt. Der Abstand ist umso größer, je größer der in der Druckleitung 30 stromabwärts des Rückschlagventils 34 herrschende Druck der Reinigungsflüssigkeit ist. Dieser Druck ist wiederum vom Strömungswiderstand des Flüssigkeitsabgabeorgans abhängig.
In die Druckentlastungsventilkammer 50 ist ein Druckentlastungsventil 102 eingesetzt in Form einer vormontierbaren Baueinheit. Das Druckentlastungsventil 102 weist eine Ventilhülse 104 auf, die unter Zwischenlage eines ersten Dichtrings 106 und eines zweiten Dichtrings 108 flüssigkeitsdicht an der Wand der Druckentlastungsventilkammer 50 anliegt und innerhalb der Druckentlastungsventilkammer 50 im Bereich zwischen den beiden Dichtringen 106, 108 von einem Ringraum 110 umgeben ist. Der Ringraum 110 ist in Höhe des zweiten Leitungsabschnitts 60 der Überströmleitung 46 angeordnet. Das erste Teilstück 61 des zweiten Leitungsabschnitts 60 verbindet den zwischen dem Konus 66 und dem Steuerkolben 80 angeordneten Innenbereich 112 des Überströmventils 62 mit dem Ringraum 110 und das zweite Teilstück 63 des zweiten Leitungsabschnitts 60 verbindet den Ringraum 110 mit der Saugleitung 24.
In die Ventilhülse 104 des Druckentlastungsventils 102 ist ein ringförmiges, mittig durchbrochenes Druckentlastungsventilsitzelement 114 eingesetzt, das einen Druckentlastungsventilsitz 116 ausbildet. Ein Druckentlastungsventilkörper 118 wird von einer Druckentlastungsventilfeder 120 gegen den Druckentlastungsventilsitz 116 gepresst.
Im Abstand zum Druckentlastungsventilkörper 118 bildet die Ventilhülse 104 einen Stützring 122 aus, an der sich die Druckentlastungsventilfeder 120 abstützt und der von einem Führungszapfen 124 durchgriffen wird. Über den Führungszapfen 124 wird der Druckentlastungsventilkörper 118 mit der Kraft der Druckentlastungsventilfeder 120 beaufschlagt. Mit seinem dem Druckentlastungsventilkörper 118 abgewandten Ende 126 ragt der Führungszapfen 124 in einen dem Boden 52 der Druckentlastungsventilkammer 50 benachbarten Endbereich der Ventilhülse 104, der über den Druckkanal 56 und den ersten Leitungsabschnitt 44 der Überströmleitung 46 mit dem stromaufwärts des Rückschlagventils 34 in der Druckleitung 30 herrschenden Druck der Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden kann.
Über den Führungszapfen 124 kann somit der Druckentlastungsventilkörper 118 auf seiner dem Druckentlastungsventilsitz 116 abgewandten Seite mit dem stromaufwärts des Rückschlagventils 34 herrschenden Druck der Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden, und auf seiner dem Druckentlastungsventilsitz 116 zugewandten Seite kann der Druckentlastungsventilkörper 118 über die Druckentlastungsleitung 58, die Ringnut 96 und die Steuerleitung 48 mit dem stromabwärts des Rückschlagventils 34 herrschenden Druck der Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden. Während der Abgabe von Reinigungsflüssigkeit ist der Druck stromabwärts des Rückschlagventils 34 bis auf geringe Druckverluste, die die Reinigungsflüssigkeit im Bereich des Rückschlagventils 34 erleidet, identisch mit dem Druck stromaufwärts des Rückschlagventils 34 und der Druckentlastungsventilkörper 118 wird unter der Wirkung der Druckentlastungsventilfeder 120 zuverlässig gegen den Druckentlastungsventilsitz 116 gedrückt.
Wie bereits erwähnt, nimmt der Überströmventilkörper 64 bei der Abgabe von unter Druck gesetzter Reinigungsflüssigkeit einen Abstand zum Überströmventilsitz 72 ein, der von dem stromabwärts des Rückschlagventils 34 herrschenden Druck der Reinigungsflüssigkeit abhängt. Je größer der Strömungswiderstand des Flüssigkeitsabgabeorgans ist, desto größer ist auch der Druck der Reinigungsflüssigkeit, der entgegen der Vorspannkraft der Vorspannfeder 92 auf den Steuerkolben 80 einwirkt und desto größer ist der Abstand, den der Überströmventilkörper 64 zum Überströmventilsitz 72 einnimmt. Ist der Strömungswiderstand des Flüssigkeitsabgabeorgans eher gering, so ist auch der Druck der Reinigungsflüssigkeit stromabwärts des Rückschlagventils 34 eher gering, und dies wiederum hat zur Folge, dass der Überströmventilkörper 64 einen geringen Abstand zum Überströmventilsitz 72 einnimmt. Durch Änderung des Strömungswiderstands des Flüssigkeitsabgabeorgans kann somit der Abstand, den der Überströmventilkörper 64 zum Überströmventilsitz 72 einnimmt, verändert werden.
Während der Abgabe von Reinigungsflüssigkeit wird der Druckentlastungsventilkörper 118 von der Druckentlastungsventilfeder 120 zuverlässig gegen den Druckentlastungsventilsitz 116 gepresst. Hierzu reicht eine verhältnismäßig geringe Kraft der Druckentlastungsventilfeder 120 aus, da der auf der dem Druckentlastungsventilsitz 116 zugewandten Seite auf den Druckentlastungsventilkörper 118 einwirkende Druck annähernd gleich groß ist wie der auf der dem Druckentlastungsventilsitz 116 abgewandten Seite auf den Druckentlastungsventilkörper 118 einwirkende Druck.
Wird das Flüssigkeitsabgabeorgan vom Benutzer verschlossen, so erhöht sich unter der fortlaufenden Wirkung der Pumpe der stromabwärts des Rückschlagventils 34 in der Druckleitung 30 herrschende Druck der Reinigungsflüssigkeit. Dies hat zur Folge, dass der Überströmventilkörper 64 vom Steuerkolben 80 in seine zum Überströmventilsitz 72 maximal beabstandete Stellung verschoben wird, so dass der stromaufwärts des Rückschlagventils 34 herrschende Druck über die Überströmleitung 46 und das Überströmventil 62 stark abgesenkt wird, indem die unter Druck gesetzte Flüssigkeit von der Druckleitung 30 über die Überströmleitung 46 und das Überströmventil 62 zur Saugleitung 24 zurückgeführt wird. Die Pumpe 14 kann in diesem Zustand mit verhältnismäßig geringem Energieverbrauch im Kreislauf betrieben oder auch abgeschaltet werden. Der stark abfallende Druck in der Überströmleitung 46 führt zu einer starken Druckdifferenz zwischen dem Druck, der auf die dem Druckentlastungsventilsitz 116 zugewandte Seite des Druckentlastungsventilkörpers 118 einwirkt, und dem Druck, der auf die dem Druckentlastungsventilsitz 116 abgewandte Seite des Druckentlastungsventilkörpers 118 einwirkt. Bei Überschreiten eines Grenzdruckes öffnet das Druckentlastungsventil 102, indem der Druckentlastungsventilkörper 118 entgegen der Kraft der Druckentlastungsventilfeder 120 aus seiner Schließstellung in eine Offenstellung verschoben wird. Dadurch wird über die Steuerleitung 48, die Druckentlastungsleitung 58, das Druckentlastungsventil 102, eine stromabwärts des Druckentlastungsventilsitzes 116 angeordnete Querbohrung 121 der Ventilhülse 104 und den sich daran anschließenden zweiten Leitungsabschnitt 60 der Überströmleitung 46 ein Strömungspfad von dem stromabwärts des Rückschlagventils 34 angeordneten Bereich der Druckleitung 30 zur Saugleitung 24 freigegeben, so dass sich auch der stromabwärts des Rückschlagventils 34 herrschende Druck der Reinigungsflüssigkeit stark absenkt. Diese Druckabsenkung erleichtert es dem Benutzer, das Flüssigkeitsabgabeorgan zur erneuten Abgabe von Reinigungsflüssigkeit wieder zu öffnen, ohne dass er hierzu eine sehr hohe Betätigungskraft auf ein Betätigungselement des Flüssigkeitsabgabeorgans, beispielsweise einen Schwenkhebel, ausüben muss.

Claims

Hochdruckreinigungsgerät mit einer Pumpe (14) zum Fördern einer Reinigungsflüssigkeit, wobei die Pumpe (14) mindestens eine Pumpkammer (18) aufweist, in die ein hin und her bewegbarer Kolben (20) eintaucht und die über ein Einlassventil (22) und eine Saugleitung (24) mit einem Sauganschluss (26) und über ein Auslassventil (28) und eine Druckleitung (30) mit einem Druckanschluss (32) verbunden ist, wobei in der Druckleitung (30) ein Rückschlagventil (34) angeordnet ist, und wobei die Pumpe (14) ein Überströmventil (62) aufweist, das in einer die Druckleitung (30) stromaufwärts des Rückschlagventils (34) mit der Saugleitung (24) verbindenden Überströmleitung (46) angeordnet ist und einen Überströmventilkörper (64) aufweist, dessen Stellung relativ zu einem zugeordneten Überströmventilsitz (72) mittels eines Stellglieds (80) in Abhängigkeit von dem in der Druckleitung (30) herrschenden Druck der Reinigungsflüssigkeit steuerbar ist, und wobei das Hochdruckreinigungsgerät (10) ein Druckentlastungsventil (102) aufweist, über das bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzdruckes ein Strömungspfad von dem Bereich der Druckleitung (30) stromabwärts des Rückschlagventils (34) zur Saugleitung (24) freigebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungspfad eine Steuerleitung (48) aufweist, über die das Stellglied des Überströmventils (62) mit dem stromabwärts des Rückschlagventils (34) in der Druckleitung (30) herrschenden Druck beaufschlagbar ist.
Hochdruckreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerleitung (48) über eine Druckentlastungsleitung (58) und das Druckentlastungsventil (102) mit der Überströmleitung (46) verbunden ist.
Hochdruckreinigungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentlastungsleitung (58) über das Druckentlastungsventil (102) in einen stromabwärts des Überströmventils (62) angeordneten Leitungsabschnitt (60) der Überströmleitung (46) einmündet.
Hochdruckreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckentlastungsventil (102) als vormontierte Baueinheit in eine Druckentlastungsventilkammer (50) der Pumpe (14) einsetzbar ist.
Hochdruckreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckentlastungsventil (102) einen Druckentlastungsventilkörper (118) aufweist, der mittels einer Druckentlastungsventilfeder (120) in eine Schließstellung vorgespannt ist, in der er an einem Druckentlastungsventilsitz (116) flüssigkeitsdicht anliegt.
Hochdruckreinigungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckentlastungsventilkörper (118) in der Schließstellung auf seiner dem Druckentlastungsventilsitz (116) zugewandten Seite mit dem in der Druckleitung (30) stromabwärts des Rückschlagventils (34) herrschenden Druck der Reinigungsflüssigkeit und auf seiner dem Druckentlastungsventilsitz (116) abgewandten Seite mit dem in der Druckleitung (30) stromaufwärts des Rückschlagventils (34) herrschenden Druck der Reinigungsflüssigkeit und der Schließkraft der Druckentlastungsventilfeder (120) beaufschlagbar ist.
Hochdruckreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überströmventilkörper (64) einen Konus (66) ausbildet und mittels einer Überströmventilfeder (70) in eine Schließstellung vorgespannt ist, in der er an einem Überströmventilsitz (72) flüssigkeitsdicht anliegt.
Hochdruckreinigungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (62) stromabwärts des Überströmventilsitzes (72) eine Wirbelkammer (78) aufweist zum Verwirbeln der Reinigungsflüssigkeit.
Hochdruckreinigungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (62) ein hülsenförmiges Ventilsitzelement (74) aufweist, das den Überströmventilsitz (72) ausbildet und in das eine Innenhülse (76) einsetzbar ist, die in Kombination mit dem Ventilsitzelement (74) die Wirbelkammer (78) ausbildet.
Hochdruckreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied des Überströmventils (62) als Steuerkolben (80) ausgestaltet ist, der durch Beaufschlagung mit unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit entgegen einer federelastischen Vorspannkraft in einer Gleithülse (82) verschiebbar gelagert ist.
Hochdruckreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (14) eine Überströmventilkammer (36) aufweist, in die eine das Überströmventil (62) aufweisende Überströmeinrichtung (65) in Form einer teilweise vormontierten Baugruppe einsetzbar ist.