JP2002509225A - 高圧洗浄装置用ピストンポンプ - Google Patents

高圧洗浄装置用ピストンポンプ

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JP2002509225A
JP2002509225A JP2000540374A JP2000540374A JP2002509225A JP 2002509225 A JP2002509225 A JP 2002509225A JP 2000540374 A JP2000540374 A JP 2000540374A JP 2000540374 A JP2000540374 A JP 2000540374A JP 2002509225 A JP2002509225 A JP 2002509225A
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ベルリン,トーマス
ナタン,ロベルト
ダイス,ヨアヒム
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アルフレッド ケルハー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、入口弁と出口弁とを備えた少なくとも1つのポンプ室が設けられているポンプハウジングを有する高圧洗浄装置用ピストンポンプに関する。往復動する駆動されたピストンは、それが密封状態となるようにポンプ室に突き入っている。ポンプハウジングは、境界面で互いに隣接しているポンプブロックとポンプヘッドとを備え、ポンプ室及び接続管の両方又は一方は、密封状態となるように境界表面を貫通しており、境界表面からポンプ室及び接続管の両方又は一方まで延在する挿入体を境界表面の領域に収容している。ポンプブロックとポンプヘッドとの間に延びた位置で挿入体が固定されている。洗浄装置の全体構成を簡単化するために、本発明は、挿入体を収容する領域においてポンプ室及び接続管が塑性材料から作成されるようにしている。この塑性材料は熱軟化することができる。さらに、挿入体も塑性材料から作成されることができ、挿入体は、挿入体を収容するポンプ室又は接続管の壁に溶接によって接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、少なくとも1つのポンプ室が配設されているポンプハウジングを備
えた高圧洗浄装置用ピストンポンプに関する。該ポンプ室は、入口弁と出口弁と
密封状態(シール状態)でポンプ室内に突き入る往復動ピストンとを有し、ポン
プハウジングは、境界面で互いに密着して隣接しているポンプブロックとポンプ
ヘッドとを含んでなる。ポンプ室及び/又は接続管は、密封状態となるように境
界面を貫通し且つ境界面からポンプ室及び/又は接続管に挿入可能な挿入体を境
界面の領域に収容している。この挿入体は、挿入された状態で、ポンプ室とポン
プヘッドとの間に固定されている。
【0002】 高圧洗浄装置用ピストンポンプをさらに小型で軽量にする試みにおいて、ポン
プハウジングを合成材料から作成する発想へ向かうことが繰り返されてきた。し
かしながら、高圧ポンプを構成するときには、ポンプブロックとポンプヘッドと
の間の境界面の領域において非常に高い力が発生し得ることの結果として、困難
が生じていた。これらは、挿入体がポンプ室又は接続管に挿入され境界面の領域
においてポンプヘッドとポンプブロックとの間に締め付けられていることによっ
て引き起こされる。高圧の媒体がポンプ送りされることにより、大きな力がこれ
ら挿入体に対して軸線方向に効力を生じることがあり、従来のように構成された
ポンプの場合には、ポンプヘッドとポンプブロックを互いに締め付けることによ
ってこれらの力に適応しなくてはならない。その結果、所定のポンプ流量におい
て発生する圧力脈動によりポンプハウジングが「息継ぎ(breathing)
」するのを防止するために広範な予防措置をとることが必要となる。例えば、ポ
ンプヘッドを金属蓋で被覆しなくてはならない。
【0003】 本発明の目的は、主請求項の最初の部分に記載されている種類のピストンポン
プを、ポンプヘッドとポンプブロックの隣接領域においてこの性質の力が回避さ
れるように、設計することにある。 この目的は、挿入体と、この挿入体が収容されるポンプ室及び接続管の領域と
が、熱軟化可能な合成材料から成り、挿入体が、溶接された接合部によって、挿
入体を収容する前記ポンプ室又は前記接続管の壁に接続されている、上述したタ
イプのピストンポンプの場合に達成される。
【0004】 このように、公知の構造と対照的に、挿入体は、ポンプヘッドとポンプブロッ
クとの間に挿入体を締め付けることによってポンプ室及び接続管に固定されるの
ではなく、挿入体をその周囲を取り囲むポンプヘッド又はポンプブロックの壁に
永久的に溶接することによって固定される。 さらに、少なくとも境界面の領域においてポンプブロック及びポンプヘッドを
軟化可能な合成材料から構成させ、溶接された接合部によって境界面で相互に接
続するようにしてもよい。その結果、挿入体が溶接された接合部によって接続管
及び/又はポンプ室に固定された結果として、ポンプヘッドとポンプブロックと
の間の隣接領域における力が低減されることを特に考慮すると、溶接された接合
部自体がポンプヘッド及びポンプブロックを永久的に相互に接続するに十分とな
ることから、それらを相互に接続するための高価なねじタイプの留め具は余分な
ものとなる。
【0005】 他の好ましい実施態様では、化学製品を吸入するために使用され且つ前記ポン
プハウジングの弁座に挿入された弁挿入体を有したコネクタをポンプハウジング
に具備させ、前記弁挿入体及び前記弁座を、少なくとも接触領域において、軟化
可能な合成材料から構成させ、溶接された接合部によってこの接触領域において
互いと接続するようにしてもよい。このように、この構造では、軟化可能な合成
材料を溶接する工程によって弁挿入体を弁座に固定することが、境界面の領域に
おいて行われるだけでなく、他の弁挿入体、この場合には化学製品を吸入するた
めの弁挿入体に対しても行われ得る。
【0006】 好ましい実施態様によれば、前記接合部の溶接が様々な方法で行われ得る。例
えば、前記溶接された接合部が超音波溶接された接合部であってもよく、突合せ
溶接された接合部であってもよく、振動工程や摩擦工程によって生成されてもよ
い。 超音波溶接された接合部の場合には、溶接された2つの部分が高周波数である
が低振幅で互いに対して動かされる。例えば、2つの部分がポンプ室又は接続管
の長手方向軸線を中心として互いに対して回転させられ、この運動の結果として
、接触点で発生した熱は、周囲壁及び挿入体の両方の合成材料が溶融するほどに
大きくなる。溶融した合成材料は混合し、それにより、それらが冷却してそれに
より固結した後に、挿入体と周囲壁との間に信頼性のある溶接された接合部を形
成する。この溶接された接合部は、挿入体がポンプ室又は接続管の挿入された位
置に永久的に固定される利点を有するだけでなく、加えて、軸線方向の力の全て
が溶接された接合部によって受けられ、これら軸線方向の力が境界面の領域でポ
ンプヘッドとポンプブロックとの間で伝達される必要はなくなる。なお、この力
の伝達は作動しているときにポンプハウジングの「息継ぎ」を招き得るものであ
る。最後に、挿入体と周囲壁との間に最適なシールが形成され、この領域では付
加的なシール手段が不要になり得る。例えば、挿入体の外周にOリングシールを
設ける必要はもはや無くなる。
【0007】 振動溶接工程の場合には、溶接される2つの部分が超音波溶接で使用されるの
と比べて相当に小さい周波数で互いに対して動かされ、この運動は溶接される2
つの部分の一方を他方に対して振動させることによって行われる。相対運動及び
それによって溶接される2つの部分の間に発生する摩擦により、熱が発生し、こ
の熱により溶接される材料の軟化が起きる。
【0008】 摩擦溶接工程の場合にも同様にして進み、多かれ少なかれ連続的な運動とそれ
から生じる摩擦熱により、溶接される2つの部分が加熱されて共に溶融する。 最後に、突合せ溶接された接合部の場合には、相互に接続される2つの部分の
接触面の領域に薄い加熱要素が挿入され、隣接する材料が溶融した後でこれら加
熱要素が除去される。次いで、溶融された材料が本質的に混合して、それによっ
て溶接された接合部を形成することができる。ポンプ室又は中ぐり穴に挿入され
た挿入体の場合には、薄い加熱要素は例えば回転円板シャッタの形態をとること
ができ、これら加熱要素は材料の加熱に続いて挿入体の内部に向かって半径方向
内側に引かれ、溶接された接合部が形成された後で挿入体から完全に引き出され
得る。
【0009】 挿入体はスリーブの形態であることが好ましい。 好ましい実施態様においては、境界面から離れたスリーブの縁を弁体のための
シール弁座の形態としてもよい。このような弁体はそのシール弁座に大きな軸線
方向の力を作用させ、これら軸線方向の力は、これらの力がそれぞれポンプハウ
ジングの他方の部分に伝達されることなく、超音波溶接された接合部を介して挿
入体から周囲壁に直接的に導かれ得る。
【0010】 スリーブが境界面を越えて突出しているシールスリーブの形態であるならば、
さらに好ましい。突出している部分は、このとき、ポンプハウジングのそれぞれ
他の部分のポンプ室又は接続管の対応する部分にそれぞれ挿入され、この結果、
境界面の領域においてシール作用を生み出すことができる。 他の好ましい実施態様では、挿入体がシール弁座に対して弁体を押し付けるば
ねのための支持台として機能するようにさせる。
【0011】 挿入体及び該挿入体を収容するポンプ室又は接続管を、挿入体が挿入されたと
きに相互に当接し且つ超音波溶接工程によって材料が熱軟化したことに続いて挿
入体がさらに挿入されるに伴って変形して相互に接合する環状肩部を有するよう
にさせる構造が特に好ましい。 よって、こうした構造では、環状肩部は挿入方向に互いに当接し、これら環状
肩部は、次いで、超音波溶接工程によって生じた2つの部分の微小運動により、
当接領域において加熱され、この領域の材料が溶融して混合する。挿入体に押し
付けられることによって、結果として、材料の最適な混合がなされ、したがって
、信頼性のある溶接された接合部が得られ、この溶接された接合部は、挿入体の
それぞれの環状肩部とポンプ室又は接続管との最初の当接点で始まって挿入体の
ほぼ全挿入深さにわたって軸線方向に延びている。
【0012】 挿入体及びポンプ室又は接続管の相互に面する壁部分に環状溝を加工すること
も可能であり、これにより、これら環状溝が溶融した材料を収容するように機能
し、さらに挿入体及び周囲壁の材料の均質な相互接合部をもたらすことも可能と
なる。 本発明の好ましい実施態様の以下の説明は、図面と共に、より詳細な説明の役
に立つであろう。
【0013】 ピストンポンプを例に用いて以下で本発明を使用する。このピストンポンプに
は、相互に平行な3つのピストンが配設されており、これらピストンが図面に示
されていない斜板によって駆動される。しかしながら、ポンプハウジングが境界
面に沿って互いに隣接している2つの部分に分割されている異なる構成のピスト
ンポンプにおいて本発明を使用することも可能であることが了解されるべきであ
る。
【0014】 図面に示されている高圧ポンプ1は、ポンプブロック3とポンプヘッド4とを
含んでなるハウジング2を備えている。ポンプブロック3及びポンプヘッド4は
平坦な境界面5に沿って互いに隣接しており、図面に示されていない例えばねじ
のような締付手段によって互いに密着して保持されている。 ポンプブロック3は、複数のポンプ室6を収容しており、その中にそれぞれ適
宜のシール8、9、10によってポンプ室6に対して密封されている円柱状ピス
トン7が突き入っている。図面に示されていない斜板によって振動式にピストン
7がポンプ室6に押し込まれ、周囲を取り囲むコイルばね11によってポンプ室
6から引っ張られて、ポンプ室6の体積が周期的に変化する。
【0015】 ポンプ室6は、境界面5を貫通している接続管12を介してポンプヘッド4に
設けられた吸込管13に接続されている。同様に、接続管14はポンプ室6から
境界面5を通ってポンプヘッド4の圧力管15まで延びており、高圧管16が圧
力管15に接続されており、高圧管16を通して公知のやり方で例えばスプレー
ランス(spray lance)といった分配装置へポンプ送りされた洗浄媒
体が移送される。
【0016】 境界面5の領域では、接続管12及び14は、境界面5の各側でそれぞれ接続
管12、14に突き入っているスリーブ状の挿入体17、18によって相互に密
封されており、それによって、周囲壁に対するシールを形成している(部分的に
は周囲の溝19に挿入されたOリングシール20によってシールを形成している
)。
【0017】 基本的には、接続管12の挿入体17は筒状のスリーブであり、ポンプ室6の
方に向いたその縁21が長手方向に変位可能な弁体22のためのシール弁座の形
態になっていて、弁体22が圧縮ばね23によって縁21に押し付けられる。こ
の配置によりポンプ室6のための吸込弁を形成している。 スリーブ状挿入体17の外側部分は、微少量だけ半径方向に延びて接続管12
の内壁26上の突出する環状肩部25に対応する複数の段部又は環状肩部24を
備えている。
【0018】 挿入体17が接続管12に押し込まれるとき、環状肩部24及び25が互いに
当接し、それによって挿入体が完全に挿入されてしまうことを防止する。この位
置にある間に、ポンプブロック3から外へ突出している挿入体17の端部面に超
音波溶接工具27が配置され、同時に、そこから付与される超音波エネルギが挿
入体17を接続管12内へ押圧して周囲を取り囲む内壁26に対して僅かに挿入
体17を振動させる。この圧力の付与及び同時に発生する周期的運動により、環
状肩部24及び25の間の接触帯域の材料は非常に高温になり、この熱でこの接
触帯域の材料を溶融させる。環状肩部24及び25の溶融した材料は混合し、超
音波溶接工具27によって及ぼされる軸線方向に向かう前進運動で挿入体17が
接続管12に徐々に深く押し込まれていき、それによって一方の内壁26の溶融
した材料と、他方の挿入体17の溶融した材料とが、接触帯域において完全に混
合した状態になる。
【0019】 このように、挿入体17が例えば1〜5mmといった所定の量だけ接続管12
に押し込まれ、それによって、この経路の長さ部分に溶接された接合部が生じる
。この溶接された接合部は、材料が冷却した後には、挿入体17を接続管12に
動かぬように固定するだけでなく、周囲を取り囲む内壁26に対して側面全体で
挿入体17を密封するのである。
【0020】 溶接工程が行われる前の挿入体17の状態が図2に示されている一方、溶接工
程の終了後の挿入体17の状態が図3に示されている。一方の挿入体の材料と他
方の内壁26の材料が溶接された接合部を形成するように混合した領域は、単に
挿入体又は内壁のいずれかを示すことによって、非常に簡略的にしか示されてい
ない。実際には、各材料は、接触帯域では完全に混合され、それによって挿入体
と内壁の両方に属するものとなっている。
【0021】 弁体22によって挿入体17に作用する大きな軸線方向の力は、この溶接され
た接合部を介してもっぱらポンプブロック3の内壁に振り向けられるのに対して
、これらの軸線方向の力がポンプヘッド4に加えられることはない。 同様に、挿入体18は、境界面5の領域で接続管14を橋架するスリーブ状コ
ネクタの形態となり、ポンプブロック3及びポンプヘッド4の両方においてOリ
ングシールによって接続管14の内壁に対して密封される。
【0022】 この挿入体18が接続管14のポンプブロック端部に押し込まれ、挿入体17
と同様にして超音波溶接工程によってそこに溶接される。溶接された接合部の結
果として信頼性のあるシールが既に存在することから、挿入体18のポンプブロ
ック端部においてOリングシールを全く不要にすることも可能である。 図示されている実施態様では、ポンプブロック端部においてシール弁座30に
対して弁体29を押し付ける圧縮ばね28がポンプ室6に向いたスリーブ状挿入
体18の端部に支持されている。この配置によりポンプ室6のための圧力弁を形
成し、さらに、この配置により、軸線方向の大きな力はスリーブ状挿入体18に
加えられるようになる。また、このような軸線方向の力は全て溶接された接合部
を介してポンプブロック3に与えられ、この場合にも、軸線方向の力がポンプヘ
ッド4に伝達されることはない。
【0023】 全体として、特別な軸線方向の安全措置の必要なしにポンプヘッド4をポンプ
ブロック3に接続する可能性が提供され、全体の構成がかなり簡単化される。詳
細には、その結果、溶接された接合部によってポンプヘッド4とポンプブロック
3とを接続することも可能になる。例えば、挿入体をポンプブロックに接続する
ために使用される材料と同様にして、ポンプブロック3とポンプヘッド4の各々
が相互に接合され得る軟化可能な合成材料から構成されてもよい。
【0024】 説明及び図示された実施態様では、挿入体をポンプブロックに接続することが
超音波溶接工程によって行われたが、改変した実施態様では、この接続が、他の
タイプの溶接工程、詳細には、突合せ溶接工程や振動溶接工程や摩擦溶接工程に
よって行われてもよい。 説明された接続技術は、ポンプハウジングの他の部分に対して適用可能である
。例えば、この接続技術は、弁挿入体31をポンプヘッド4の弁座32に固定す
るために適用することができ、この弁挿入体が化学製品吸入管に嵌合する。この
挿入体31は、少なくともこれが弁座32に接触している領域においては、弁座
自体と同じように軟化可能な合成材料から構成されており、2つの部分が溶接さ
れた接合部によって互いと永久的に接続され得るようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 高圧洗浄装置用ピストンポンプの長手方向断面図である。
【図2】 超音波溶接工具が所定の位置に配置された溶接作業を行う前のポンプブロック
の拡大詳細断面図である。
【図3】 超音波溶接作業が行われた後に超音波溶接工具が除去されたことを除いて図2
と類似の図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ナタン,ロベルト ドイツ連邦共和国,デー−71522 バック ナンク,プライデルシャイマー シュトラ ーセ 8 (72)発明者 ダイス,ヨアヒム ドイツ連邦共和国,デー−71549 アウエ ンバルト,ビーゼンシュトラーセ 11 Fターム(参考) 3H071 AA01 BB04 CC25 CC31 CC33 CC34 DD06 DD12 DD32 DD38 DD51 DD89 4E067 BF00 BG00 EB00

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つのポンプ室が配設されたポンプハウジングを
    備え、該ポンプ室が入口弁と出口弁と密封状態となるように前記ポンプ室内に突
    き入る往復動ピストンとを有し、該ポンプハウジングが境界面において互いと密
    着して隣接しているポンプブロックとポンプヘッドとを含んでなり、前記ポンプ
    室及び前記接続管の両方又は一方が、密封状態となるように前記境界面を貫通し
    且つ該境界面から前記ポンプ室及び前記接続管の両方又は一方に挿入可能な挿入
    体を境界面領域に収容しており、前記挿入体が、挿入された状態で、前記ポンプ
    ブロックと前記ポンプヘッドとの間に固定されている、高圧洗浄装置用ピストン
    ポンプであって、 前記挿入体(17、18)と、該挿入体(17、18)が収容される前記ポン
    プ室(6)及び前記接続管(12、14)の領域とが、熱軟化可能な合成材料か
    らなり、前記挿入体(17、18)は、溶接された接合部によって、該挿入体が
    収容される前記ポンプ室(6)又は前記接続管(12、14)の壁に接続されて
    いることを特徴とする高圧洗浄装置用ピストンポンプ。
  2. 【請求項2】 前記ポンプブロック(3)及び前記ポンプヘッド(4)は、
    少なくとも前記境界面の領域において熱軟化可能な合成材料から成り、溶接され
    た接合部によって前記境界面で互いと接続されていることを特徴とする、請求項
    1に記載の高圧洗浄装置用ピストンポンプ。
  3. 【請求項3】 前記ポンプハウジング(2)は、化学製品を吸入するために
    使用され且つ前記ポンプハウジング(2)の弁座(32)に着座する弁挿入体(
    31)を有したコネクタを備え、前記弁挿入体(31)及び前記弁座(32)は
    、少なくとも接触領域において、軟化可能な合成材料から成り、溶接された接合
    部によって前記接触領域において互いと接続されていることを特徴とする、請求
    項1又は請求項2に記載の高圧洗浄装置用ピストンポンプ。
  4. 【請求項4】 前記溶接された接合部が超音波溶接された接合部であること
    を特徴とする、請求項1から請求項3までの何れか一項に記載の高圧洗浄装置用
    ピストンポンプ。
  5. 【請求項5】 前記溶接された接合部が振動溶接工程によって形成されるこ
    とを特徴とする、請求項1から請求項3までの何れか一項に記載の高圧洗浄装置
    用ピストンポンプ。
  6. 【請求項6】 前記溶接された接合部が摩擦溶接工程によって形成される異
    を特徴とする、請求項1から請求項3までの何れか一項に記載の高圧洗浄装置用
    ピストンポンプ。
  7. 【請求項7】 前記溶接された接合部が突合せ溶接された接合部であること
    を特徴とする、請求項1から請求項3までの何れか一項に記載の高圧洗浄装置用
    ピストンポンプ。
  8. 【請求項8】 前記挿入体(17、18)がスリーブであることを特徴とす
    る、請求項1から請求項7までの何れか一項に記載の高圧洗浄装置用ピストンポ
    ンプ。
  9. 【請求項9】 前記境界面(5)から離れた前記スリーブの縁(21)が弁
    体(22)のためのシール弁座の形態であることを特徴とする、請求項8に記載
    の高圧洗浄装置用ピストンポンプ。
  10. 【請求項10】 前記スリーブが前記境界面を越えて突出しているシールス
    リーブの形態であることを特徴とする、請求項8に記載の高圧洗浄装置用ピスト
    ンポンプ。
  11. 【請求項11】 前記挿入体(14)がシール弁座(30)に対して弁体(
    29)を押し付けるばね(28)のための支持台として機能することを特徴とす
    る、請求項1から請求項10までの何れか一項に記載の高圧洗浄装置用ピストン
    ポンプ。
  12. 【請求項12】 前記挿入体(17、18)及び該挿入体を収容する前記ポ
    ンプ室(6)又は前記接続管(12、14)は、前記挿入体(17、18)が挿
    入されたときに相互に当接し且つ前記溶接工程によって材料が熱軟化したことに
    続いて前記挿入体(17、18)がさらに挿入されるに伴って変形して相互に接
    合する環状肩部(24又は25)を有していることを特徴とする、請求項1から
    請求項11までの何れか一項に記載の高圧洗浄装置用ピストンポンプ。
JP2000540374A 1998-01-14 1998-12-01 高圧洗浄装置用ピストンポンプ Pending JP2002509225A (ja)

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