WO2008086950A1

WO2008086950A1 - Kolbenpumpe für ein hochdruckreinigungsgerät

Info

Publication number: WO2008086950A1
Application number: PCT/EP2008/000031
Authority: WO
Inventors: Robert Nathan
Original assignee: Alfred Kärcher Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2008-07-24
Also published as: DE102007003521A1; DE102007003521B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät mit mindestens einem Pumpraum, in den ein hin und her bewegbarer Kolben eintaucht und der mit einer Saugleitung und mit einer Druckleitung verbunden ist, wobei die Kolbenpumpe einen aus Kunststoff gefertigten Pumpenblock und einen aus Kunststoff gefertigten Pumpenkopf aufweist, wobei der Pumpenblock den mindestens einen Pumpraum ausbildet und der Pumpenkopf die Druckleitung umfasst. Um die Kolbenpumpe kostengünstiger herstellen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Pumpenkopf stoffschlüssig mit dem Pumpenblock verbunden ist.

Description

Kolbenpumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät mit mindestens einem Pumpraum, in den ein hin und her bewegbarer Kolben eintaucht und der über ein Saugventil mit einer Saugleitung zum Ansaugen von Flüssigkeit und über ein Druckventil mit einer Druckleitung zum Abgeben von unter Druck gesetzter Flüssigkeit verbunden ist, wobei die Kolbenpumpe einen aus Kunststoff gefertigten Pumpenblock und einen aus Kunststoff gefertigten Pumpenkopf aufweist, wobei der Pumpenblock den mindestens einen Pumpraum ausbildet und der Pumpenkopf die Druckleitung umfasst.

Derartige Kolbenpumpen sind aus der DE 198 01 146 Cl bekannt. Mit ihrer Hilfe kann eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, angesaugt, unter Druck gesetzt und anschließend abgegeben werden. An die Druckleitung kann ein Zubehörgerät angeschlossen werden, beispielsweise ein Hochdruckschlauch, der zu einer Abgabevorrichtung führt.

In der DE 198 Ol 146 Cl wird vorgeschlagen, den Pumpenblock und den Pumpenkopf aus einem Kunststoffmaterial zu fertigen, wobei der Pumpenblock und der Pumpenkopf entlang einer ebenen Trennfläche flächig aneinander anliegen und durch Spannmittel, beispielsweise durch Schrauben, gegeneinander gespannt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbenpumpe der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass sie kostengünstiger hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird bei einer Kolbenpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Pumpenkopf stoffschlüssig mit dem Pumpenblock verbunden ist. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass zusätzliche Spannmittel, mit denen der Pumpenkopf mit dem Pumpenblock verspannt wird, entfallen können. Dadurch können nicht nur die Herstellungskosten der Kolbenpumpe reduziert werden, sondern es kann auch deren Montage vereinfacht werden. Der Pumpenkopf kann zur Montage der Kolbenpumpe auf den Pumpenblock aufgesetzt und dann stoffschlüssig mit ihm verbunden werden.

Als stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise eine Klebeverbindung zum Einsatz kommen. Eine Klebstoffschicht zwischen dem Pumpenkopf und dem Pumpenblock ermöglicht nicht nur eine mechanisch belastbare Verbindung zwischen den beiden Teilen, sondern die Klebstoffschicht kann auch als Dichtstoff für Flüssigkeiten dienen. Darüber hinaus ermöglicht die Klebeverbindung eine gleichmäßige Spannungsverteilung und Kraftübertragung. Spannungsspitzen, wie sie beispielsweise bei einer Schraubverbindung auftreten können, können vermieden werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist der Pumpenkopf mit dem Pumpenblock verschweißt. Vorzugsweise kommt eine Reibschweißung zum Einsatz. Dies ermöglicht eine besonders stark belastbare Verbindung, die auch hohen Drücken zuverlässig standhält.

Günstig ist es, wenn die Trennfläche zwischen dem Pumpenkopf und dem Pumpenblock gewölbt oder gestuft ist, wobei ein zentraler Bereich der Trenn- fläche gegenüber einem Randbereich der Trennfläche in axialer Richtung hervorsteht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bezüglich einer axialen Mittelachse der Kolbenpumpe ein zentraler Bereich des Pumpenblockes über einen Randbereich des Pumpenblockes hervorsteht und der Pumpenkopf eine komplementäre Grenzfläche aufweist mit einem axial zurückgesetzten Zentralbereich und einem gegenüber dem Zentralbereich hervorstehenden Randbereich. Es hat sich gezeigt, dass durch eine gewölbte oder gestufte Trennfläche eine besonders belastbare stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Pumpenblock und dem Pumpenkopf erzielt werden kann. Druckkräfte, die im zentralen Bereich zwischen dem Pumpenkopf und dem Pumpenblock auftreten, können durch die gewölbte Ausgestaltung der Trennfläche sicher beherrscht werden, ohne dass die im Pumptakt auftretenden, pulsierenden Druckbeaufschlagungen zu einer Beschädigung der stoffschlüssigen Verbindung führen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Pumpenkopf über eine erste und eine zweite Verbindungsnaht stoffschlüssig mit dem Pumpenblock verbunden, wobei zumindest eine der beiden Verbindungsnähte in sich geschlossen ist. Die Verbindungsnähte können beispielsweise in Form von Schweißnähten und/oder Klebenähten ausgestaltet sein. Eine großflächige stoffschlüssige Verbindung zwischen Pumpenkopf und Pumpenblock wird dadurch vermieden, und dennoch können zwischen Pumpenkopf und Pumpenblock hohe Kräfte übertragen werden.

Günstig ist es, wenn zumindest eine der beiden Verbindungsnähte kreisförmig verläuft. Die kreisförmige, das heißt entlang eines Kreisumfangs verlaufende und somit rotationssymmetrische Ausgestaltung zumindest einer Verbindungs- naht ermöglicht auf kostengünstige Weise die Herstellung einer Stoff schlüssigen Verbindung beispielsweise durch Reibschweißen.

Von besonderem Vorteil im Hinblick auf die Herstellung und die mechanische Stabilität der stoffschlüssigen Verbindung ist es, wenn die beiden Verbindungsnähte konzentrisch zueinander angeordnet sind.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die beiden Verbindungsnähte konzentrisch zu einer zentralen Mittelachse der Kolbenpumpe angeordnet sind.

Auf der Mittelachse ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ein zentrales Rückschlagventil angeordnet, über das sämtliche Pumpräume mit der Druckleitung verbunden sind. Im Bereich des zentralen Rückschlagventils treten sowohl im Normalbetrieb der Kolbenpumpe als auch beim Verschließen von deren Druckleitung sehr hohe Druckkräfte auf. Es hat sich gezeigt, dass die hohen Druckkräfte durch eine konzentrische Anordnung der beiden Verbindungsnähte um das zentrale Rückschlagventil herum besonders wirkungsvoll kompensiert werden können.

Günstig ist es, wenn die erste Verbindungsnaht in axialer Richtung versetzt zur zweiten Verbindungsnaht angeordnet ist. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die erste Verbindungsnaht einen zentralen Bereich des Pumpenblockes in Umfangsrichtung umgibt und in die dem Pumpraum abgewandte Richtung vor der zweiten Verbindungsnaht angeordnet ist, die den Pumpenblock in Umfangsrichtung umgeben kann. Es kann vorgesehen sein, dass die erste Verbindungsnaht zwischen einem Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich der Kolbenpumpe angeordnet ist. Die erste Verbindungsnaht kann die beiden Druckbereiche flüssigkeitsdicht voneinander abtrennen.

Vorzugsweise umgibt die erste Verbindungsnaht einen Hochdruckbereich der Kolbenpumpe in Umfangsrichtung. Als Hochdruckbereich wird hierbei derjenige Bereich der Kolbenpumpe verstanden, in dem der hohe Druck der unter Druck gesetzten Flüssigkeit wirkt.

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Pumpenkopf und der Pumpenblock zwischen sich in ihrem zentralen Bereich eine zentrale Ventilkammer ausbilden, in der das die Pumpräume mit der Druckleitung verbindende zentrale Rückschlagventil angeordnet ist, wobei die erste Verbindungsnaht die zentrale Ventilkammer in Umfangsrichtung umgibt. In der zentralen Ventilkammer ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung ein Einsatz angeordnet, der einen Ventilsitz für das zentrale Rückschlagventil ausbildet. Die zentrale Ventilkammer kann durch eine stirnseitige Ausnehmung des Pumpenblockes und eine rückseitige Ausnehmung des Pumpenkopfes gebildet sein.

Die zweite Verbindungsnaht umgibt bei einer vorteilhaften Ausführungsform radial außenseitig einen Niederdruckbereich der Kolbenpumpe, das heißt einen Bereich der Kolbenpumpe, der dem relativ geringen Druck der in die Saugleitung eingesaugten Flüssigkeit unterliegt. Die zweite Verbindungsnaht bildet somit eine Dichtung aus, die den Niederdruckbereich der Kolbenpumpe nach außen abdichtet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist neben der ersten und/oder zweiten Verbindungsnaht ein Dichtring angeordnet. Insbesondere neben einer den Pumpenblock außenseitig umgebenden Verbindungsnaht hat sich der Einsatz eines zusätzlichen Dichtringes zur Sicherstellung einer hohen Dichtigkeit bewährt.

Von Vorteil ist es, wenn der Pumpenkopf und der Pumpenblock im Bereich von mindestens einer Verbindungsnaht, über die sie stoffschlüssig miteinander verbunden sind, eine Nut- und Federverbindung ausbilden. Vorzugsweise kommt hierbei eine ringförmige Nut zum Einsatz, die eine korrespondierende Feder formschlüssig aufnimmt. Die Nut kann beispielsweise einen V- oder U- förmigen Querschnitt aufweisen. Günstig ist es, wenn die Nutwände mehrere Stufen umfassen und die komplementär ausgestaltete Feder den Stufen entsprechende Schultern aufweist. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Pumpenkopf über eine Reibschweißung mit dem Pumpenblock verbunden ist. Bei der Herstellung der Reibschweißung kann zunächst eine erste Schulter der Feder an einer korrespondierenden Stufe der Nut zur Anlage gelangen, anschließend können Nut und Feder in ihrem Anlagebereich durch Reibung so weit erwärmt werden, dass sie schmelzen, so dass anschließend durch axiale Druckbeaufschlagung die Feder weiter in die Nut eindringen kann, bis auch eine zweite Schulter an einer korrespondierenden Stufe anliegt und durch die fortdauerende Reibschweißung aufgeschmolzen wird. Durch die Reibungswärme kann somit an beiden Stufen der Nut nacheinander die Schweißtemperatur erreicht werden, um den Pumpenkopf mit dem Pumpenblock zu verschmelzen. Günstig ist es, wenn die Nut- und Federverbindung einen Hochdruckbereich der Kolbenpumpe in Umfangsrichtung umgibt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Nut- und Federverbindung eine zentrale Ventilkammer zwischen dem Pumpenkopf und dem Pumpenblock in Umfangsrichtung umgibt, wie sie voranstehend bereits erläutert wurde.

Um die Herstellungs- und Montagekosten der Kolbenpumpe zusätzlich zu verringern, weist der Pumpenkopf bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ein erstes und zweites Kopfteil auf, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Der Pumpenkopf ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform zweiteilig ausgestaltet. Die beiden Kopfteile sind jeweils aus einem Kunststoffmaterial gefertigt und können auf konstruktiv einfache Weise stoffschlüssig miteinander verbunden werden, beispielsweise können sie miteinander verklebt oder verschweißt werden. Vorzugsweise kommt für die beiden Kopfteile und/oder für den Pumpenblock ein faserverstärktes Kunststoffmaterial zum Einsatz, insbesondere ein Kunststoffmaterial, das mit Glasfasern verstärkt ist. Beispielsweise kann als Kunststoffmaterial ein Polyamid zum Einsatz kommen. In einem ersten Fertigungsschritt können die beiden Kopfteile und der Pumpenkörper jeweils als Kunststoffformteil hergestellt werden. Die beiden Kopfteile können dann stoffschlüssig miteinander verbunden werden, wobei sie vorzugsweise Steuerungselemente der Kolbenpumpe zwischen sich aufnehmen, beispielsweise einen Injektor und/oder einen Steuerkolben, mit dessen Hilfe die Kolbenpumpe beim Verschließen der Druckleitung abgeschaltet werden kann. In einem nachfolgenden Fertigungsschritt kann der Pumpenkopf auf den Pumpenblock aufgesetzt und stoffschlüssig mit diesem verbunden werden. Günstig ist es, wenn die beiden Kopfteile zwischen sich eine Steuerkammer ausbilden, die in Strömungsrichtung der unter Druck stehenden Flüssigkeit in einem Bereich zwischen dem mindestens einen Pumpraum und der Druckleitung angeordnet ist, wobei in der Steuerkammer ein beweglicher Steuerkolben angeordnet ist, an dem ein in die Druckleitung eintauchender Injektor gehalten ist mit einer von der Druckleitung abzweigenden Injektorleitung, wobei der Steuerkolben zum Abschalten der Kolbenpumpe mit einer Schalteinrichtung zusammenwirkt und stirnseitig mit dem in der Injektorleitung herrschenden Druck und rückseitig mit dem stromaufwärts des Injektors herrschenden Druck beaufschlagt ist. Der in die Druckleitung eintauchende Injektor ist zusammen mit dem Steuerkolben in Abhängigkeit von den auf den Steuerkolben einwirkenden Drücken verschiebbar. Er weist in üblicher Weise eine Querschnittsverengung auf. Im normalen Betrieb der Kolbenpumpe wird der Injektor von der unter Druck gesetzten Flüssigkeit durchströmt. Hierbei führt die Querschnittsverengung zur Erzeugung eines Unterdruckes in der Injektorleitung. Der Unterdruck wird auf die Stirnseite des Steuerkolbens übertragen, der rückseitig mit dem stromaufwärts des Injektors herrschenden Druck beaufschlagt ist. Die somit auf den Steuerkolben einwirkende Druckdifferenz hat zur Folge, dass dieser eine definierte Stellung einnimmt, in der die Schalteinrichtung unbetätigt bleibt und somit der Antrieb der Pumpe nicht unterbrochen wird. Wird die Druckleitung an ihrem Ausgang verschlossen, beispielsweise durch Verschließen einer an die Druckleitung über einen Hochdruckschlauch angeschlossenen Abgabevorrichtung, insbesondere eines Strahlrohres oder einer Sprühlanze, so baut sich aufgrund der weiter arbeitenden Pumpe in der Druckleitung ein sehr hoher Druck auf und gleichzeitig unterbleibt eine Durchströmung des Injektors, so dass in diesem Bereich keine dynamische Druckabsenkung auftritt. Damit ergibt sich auf beiden Seiten des Steuerkolbens der- selbe Druck. Da die mit dem Druck der Injektorleitung beaufschlagte Stirnseite des Steuerkolbens größer ist als die mit dem Druck stromaufwärts des Injektors beaufschlagte Rückseite, wird der Steuerkolben bei identischen Drücken so weit verschoben, dass die Schalteinrichtung betätigt wird. Diese schaltet dann den Antrieb der Pumpe aus. Dadurch wird eine dauerhafte hohe Druckbelastung der Kolbenpumpe vermieden.

Die von den beiden Kopfteilen gebildete Steuerkammer wird vom Steuerkolben in einen stromaufwärtigen und einen stromabwärtigen Bereich unterteilt. Der Injektor schließt sich in Strömungsrichtung an den Steuerkolben an und steht über einen Durchlass des Steuerkolbens mit dem stromaufwärtigen Bereich der Steuerkammer in Strömungsverbindung. Der stromabwärtige Bereich der Steuerkammer ist mit der Injektorleitung verbunden. Die Steuerkammer bildet somit eine Strömungsverbindung aus zwischen dem mindestens einen Pumpraum und der Druckleitung. Eine separate, versetzt zur Druckleitung angeordnete Steuerkammer kann dadurch entfallen.

Günstig ist es, wenn der Steuerkolben einstückig oder stoffschlüssig mit dem Injektor verbunden ist. Steuerkolben und Injektor können beispielsweise ein einteiliges Kunststoffformteil ausbilden, das vor dem Zusammenfügen der beiden Kopfteile des Pumpenkopfes in das erste oder das zweite Kopfteil eingesetzt wird.

Auf seiner dem Injektor abgewandten Rückseite kann der Steuerkolben eine Schaltstange zum Betätigen der Schalteinrichtung aufweisen. Die Schaltstange ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform einstückig oder stoffschlüssig mit dem Steuerkolben verbunden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Kopfteil eine rückseitige, das heißt dem Pumpenblock zugewandte Ausnehmung und das zweite Kopfteil eine stirnseitige, das heißt dem Pumpenblock abgewandte Ausnehmung aufweist, wobei die beiden Ausnehmungen im montierten Zustand der Kolbenpumpe die Steuerkammer definieren.

Die rückseitige Ausnehmung nimmt bei einer bevorzugten Ausführungsform den Steuerkolben auf und die frontseitige Ausnehmung ist bei einer bevorzugten Ausführungsform von der Schaltstange durchgriffen. Dies ermöglicht es, bei der Montage der Kolbenpumpe den Steuerkolben in die rückseitige Ausnehmung des ersten Kopfteiles einzusetzen, anschließend kann das erste Kopfteil auf das zweite Kopfteil aufgesetzt werden, wobei die rückseitig vom Steuerkolben abstehende Schaltstange die stirnseitige Ausnehmung und eine sich an diese anschließende Öffnung des zweiten Kopfteiles durchgreift.

Die Schaltstange ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform innerhalb der stirnseitigen Ausnehmung von einer Schraubenfeder umgeben, die den Steuerkolben mit einer Federkraft in die der stirnseitigen Ausnehmung abgewandte Richtung beaufschlagt.

Eine weitere Verminderung der Herstellungs- und Montagekosten der Kolbenpumpe kann dadurch erzielt werden, dass sich an die rückseitige Ausnehmung, dem zweiten Kopfteil abgewandt, die Druckleitung sowie, versetzt zur Druckleitung, eine Ventilkammer anschließen, wobei die Ventilkammer in Strömungsrichtung zwischen einem Chemikalienanschluss der Kolbenpumpe und der Injektorleitung angeordnet ist und ein Rückschlagventil aufnimmt. Die Ventilkammer kann beispielsweise in Form einer sich an die rückseitige Ausnehmung anschließenden Sackbohrung ausgestaltet sein, die parallel zur Druckleitung angeordnet ist. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung des ersten Kopfteiles. Während der Abgabe von unter Druck gesetzter Flüssigkeit kann unter Zuhilfenahme des in der Injektorleitung herrschenden Unterdrucks eine Chemikalie über den Chemikalienanschluss angesaugt werden. Hierbei nimmt das in der Ventilkammer angeordnete Rückschlagventil seine geöffnete Stellung ein. Die Chemikalie kann über die Injektorleitung der unter Druck gesetzten Flüssigkeit beigemischt werden. Wird eine derartige Beimischung nicht gewünscht, so kann der Chemikalienanschluss durch eine entsprechende Schließvorrichtung verschlossen werden. Dies hat dann zur Folge, dass das Rückschlagventil seine geschlossene Stellung einnimmt und dadurch die Strömungsverbindung zwischen dem Chemikalienanschluss und der Injektorleitung unterbricht.

Zur Verminderung der Herstellungs- und Montagekosten des zweiten Kopfteiles ist es von Vorteil, wenn sich an die frontseitige Ausnehmung, dem ersten Kopfteil abgewandt, die Öffnung für die Schaltstange sowie, versetzt zur Öffnung, eine Verbindungsleitung zur Verbindung der Steuerkammer mit dem mindestens einen Pumpraum anschließen.

Die beiden Kopfteile sind bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung zur Montage der Kolbenpumpe über eine Steckverbindung miteinander verbindbar. Hierzu kann eines der beiden Kopfteile eine Hülse ausbilden, die in einen Kragen des anderen Kopfteiles einführbar ist. Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Figur 1 : eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe und

Figur 2: eine vergrößerte Darstellung des Teilbereichs A aus Figur 1.

In Figur 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 dargestellt. Diese kann in an sich bekannter Weise auf einen in der Zeichnung nicht dargestellten Pumpenantrieb aufgesetzt werden, beispielsweise auf einen Taumelpumpenantrieb, wobei eine Taumelpumpe von einem Elektromotor in Drehung versetzt werden kann. Die Kolbenpumpe 10 weist mehrere Kolben 12 auf, die jeweils in einen Pumpraum 13 eintauchen und vom Pumpenantrieb in üblicher Weise im Pumpraum 13 hin- und hergehend verschoben werden können. Dadurch kann das Volumen der Pumpräume 13 periodisch verändert werden.

Die Pumpräume 13 stehen über ein Saugventil 15 mit einer Saugleitung 16 in Verbindung, über die eine Reinigungsflüssigkeit aus einem Vorrat angesaugt werden kann. Die Pumpräume 13 stehen außerdem jeweils über ein Druckventil 18 und ein allen Pumpräumen 13 gemeinsames zentrales Rückschlagventil 19 mit einer Verbindungsleitung 20 in Strömungsverbindung, die in eine Steuerkammer 22 einmündet. An die Steuerkammer schließt sich in Strömungsrichtung der unter Druck gesetzten Reinigungsflüssigkeit eine Druckleitung 24 an, die in einen Druckauslass 25 einmündet. An den Druckauslass 25 kann in üblicher und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellter Weise ein beliebiges Zubehörgerät angeschlossen werden, beispielsweise ein Hochdruckschlauch, der zu einer Abgabevorrichtung, insbesondere zu einem Strahlrohr oder einer Sprühlanze, führt.

Von der Verbindungsleitung 20 zweigt unmittelbar stromabwärts des zentralen Rückschlagventils 19 eine Bypassleitung 27 ab, in der ein an sich bekanntes und deshalb in der Zeichnung nur schematisch dargestelltes Bypassventil 28 angeordnet ist. Die Bypassleitung 27 verbindet die Verbindungsleitung 20 mit der Saugleitung 16.

In der Steuerkammer 22 ist ein Steuerkolben 30 verschiebbar gehalten, der von einer Ringdichtung 31 umgeben ist und über die Ringdichtung 31 dicht an der Innenwand der Steuerkammer 22 anliegt. Der Steuerkolben 30 ist einstückig mit einem Injektor 33 verbunden, der in die Druckleitung 24 eintaucht und in üblicher Weise eine Querschnittsverengung ausbildet, von der eine Injektorleitung in Form einer Querbohrung 35 ausgeht. In Höhe der Querbohrung 35 weist der Injektor 33 außenseitig eine sich über den gesamten Umfang des Injektors 33 erstreckende Ringnut auf, in die die Querbohrung 35 einmündet. Stromabwärts der Ringnut trägt der Injektor 33 außenseitig eine Ringdichtung 37, über die der Injektor 33 dicht an der Innenwand der Druckleitung 24 anliegt.

Der Injektor 33 ist auf der der Verbindungsleitung 20 abgewandten Stirnseite 39 des Steuerkolbens 30 angeordnet. Auf seiner der Verbindungsleitung 20 zugewandten Rückseite 40 trägt der Steuerkolben 30 eine parallel zum Injektor 33 und versetzt zu diesem angeordnete Schaltstange 42, die ebenso wie der Injektor 33 einstückig mit dem Steuerkolben 30 verbunden ist und die eine Öffnung der Kolbenpumpe 10 in Form einer Durchgangsbohrung 43 durchgreift. Die Schaltstange 42 steht mit einem freien Endbereich über die Durchgangsbohrung 43 nach außen aus der Kolbenpumpe 10 hervor. In ihrem freien Endbereich weist die Schaltstange 42 eine Ausnehmung 44 auf, in die ein Mitnehmer 45 eines Kipphebels 47 eingreift. Der Kipphebel 47 ist außenseitig an der Kolbenpumpe 10 um eine Schwenkachse 48 verschwenkbar gelagert und weist einen Betätigungsarm 49 auf, der zum Betätigen einer Schalteinrichtung 50 an einen Schaltstößel 52 angelegt werden kann. Mittels der Schalteinrichtung 50 kann der Antrieb der Kolbenpumpe 10 abgeschaltet werden. Darauf wird nachstehend noch näher eingegangen.

An die Steuerkammer 22 schließt sich radial versetzt zur Druckleitung 24 eine fluchtend zur Durchgangsbohrung 43 ausgerichtete, im Wesentlichen zylindrische Ventilkammer 54 an, wobei zwischen der Ventilkammer 54 und der Steuerkammer 22 eine Stufe 55 angeordnet ist, an die der Steuerkolben 30 mit seiner Stirnseite 39 angelegt werden kann. Die Ventilkammer 54 steht über eine Ansaugleitung 57 mit einem Chemikalienanschluss 58 in Strömungsverbindung, an die ein Chemikalienvorrat angeschlossen werden kann.

Die Ventilkammer 54 nimmt ein federbelastetes Rückschlagventil 60 auf, das in Ansaugrichtung, das heißt in Richtung der Strömungsverbindung vom Chemikalienanschluss 58 zur Ventilkammer 54 geöffnet werden kann.

Die Ventilkammer 54 steht auf der Stirnseite 39 des Steuerkolbens 30 mit der außenseitig am Injektor 33 angeordneten Ringnut und dessen Querbohrung 35 in Strömungsverbindung, und zwar auch dann, wenn der Steuerkolben 30, wie in der Zeichnung dargestellt, an der Stufe 55 anliegt und somit seine vordere Endstellung einnimmt. In Richtung dieser Endstellung wird der Steuerkolben 30 von einer Schraubenfeder 62 mit einer Rückstell kraft beaufschlagt. Die Schraubenfeder 62 umgibt innerhalb der Steuerkammer 22 die Schaltstange 42.

Die Kolbenpumpe 10 umfasst einen aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus Glasfaser verstärktem Polyamidmaterial gefertigten Pumpenblock 65, der die Pumpräume 13 ausbildet und die Saugventile 15 und die Druckventile 18 aufnimmt. Außerdem umfasst die Kolbenpumpe 10 einen ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus Glasfaser verstärktem Polyamidmaterial gefertigten Pumpenkopf 67, der die Steuerkammer 22 sowie die Verbindungsleitung 20 und die Druckleitung 24 sowie die Ansaugleitung 57 ausbildet und der den Steuerkolben 30, den Injektor 33 und die Schaltstange 42 einschließlich der diese umgebenden Schraubenfeder 62 und auch das in der Ventilkammer 54 angeordnete Rückschlagventil 60 aufnimmt. Der Pumpenkopf 67 ist zweiteilig ausgestaltet und weist ein erstes Kopfteil 68 und ein zweites Kopfteil 69 auf, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Kopfteile 68 und 69 miteinander verschweißt. Das zweite Kopfteil 69 ist zwischen dem frontseitig angeordneten ersten Kopfteil 68 und dem Pumpenblock 65 angeordnet, es weist eine stirnseitige Ausnehmung 71 auf, die in Umfangsrichtung von einer dem Pumpenblock 65 abgewandten Hülse 72 begrenzt ist. In die Hülse 72 taucht ein dem Pumpenblock 65 zugewandter Kragen 74 des ersten Kopfteiles 68 ein. Der Kragen 74 begrenzt in Umfangsrichtung eine rückseitige Ausnehmung 75 des ersten Kopfteiles 68. Mit seinem freien Endbereich taucht der Kragen 74 in eine Ringnut 77 des zweiten Kopfteiles 69 ein, wobei die Ringnut 77 zusätzlich zum freien Endbereich des Kragens 74 eine Ringdichtung aufnimmt.

Die beiden Kopfteile 68 und 69 bilden beim Zusammenfügen zwischen sich die Steuerkammer 22 aus. In entsprechender Weise bilden der Pumpenkopf 67 und der Pumpenblock 65 beim Zusammenfügen zwischen sich eine zentrale Ventilkammer 80 aus, in der ein Einsatz 81 angeordnet ist. Der Einsatz 81 ist in Umfangsrichtung von zwei Ringdichtungen umgeben und bildet einen Ventilsitz aus für das zentrale Rückschlagventil 19. Letzteres ist auf einer in axialer Richtung verlaufenden Mittelachse 83 der Kolbenpumpe 10 angeordnet. Zur Ausbildung der zentralen Ventilkammer 80 weist der Pumpenkopf 67 rückseitig, das heißt dem Pumpenblock 65 zugewandt, eine zentrale rückseitige Ausnehmung 85 auf, und der Pumpenblock 65 weist stirnseitig, also dem Pumpenkopf 67 zugewandt, eine zentrale stirnseitige Ausnehmung 86 auf. Die beiden zentralen Ausnehmungen 85 und 87 sind fluchtend zueinander angeordnet und rotationssymmetrisch zur Mittelachse 83 ausgebildet. Eine vordere, den Einsatz 81 umgebende Ringdichtung 88 ist im Bereich der zentralen rückseitigen Ausnehmung 85 angeordnet und eine hintere, den Einsatz 81 in Umfangsrichtung umgebende Ringdichtung 89 ist im Bereich der zentralen stirnseitigen Ausnehmung 86 angeordnet.

Wie bereits erläutert, ist der Pumpenblock 65 ebenfalls aus einem Kunststoff- material, vorzugsweise aus Glasfaser verstärktem Polyamidmaterial gefertigt. Pumpenblock 65 und Pumpenkopf 67 sind stoffschlüssig miteinander verbunden. In der dargestellten Ausführungsform ist der Pumpenblock 65 über eine erste Schweißnaht und eine zweite Schweißnaht mit dem Pumpenkopf 67 verschweißt. Die erste Schweißnaht ist ebenso wie die zweite Schweißnaht kreisförmig ausgebildet und in sich geschlossen. Sie verläuft im Bereich einer Nut- und Federverbindung, die die zentrale Ventilkammer 80 in Umfangsrichtung umgibt. Die Nut- und Federverbindung wird gebildet von einer im Querschnitt V-förmigen Nut 91, die rückseitig in den Pumpenkopf 67 eingeformt ist und die zentrale Ventilkammer 80 in Umfangsrichtung umgibt, sowie von einer komplementär zur Nut 91 ausgebildeten, im Querschnitt V-förmigen Feder 92, die nach Art eines Kragens von der Frontseite des Pumpenblockes 65 nach vorne absteht und formschlüssig in die Nut 91 eintaucht. Die Nut 91 weist an ihren Wänden zwei in axialer Richtung im Abstand zueinander angeordnete Stufen auf, die jeweils mit einer komplementär ausgestalteten Schulter der Feder 92 korrespondiert.

Eine zweite Schweißnaht ist in axialer Richtung versetzt zu der im Bereich der Nut- und Federverbindung 91, 92 angeordneten ersten Schweißnaht im Bereich des Außenumfanges des Pumpenblockes 65 angeordnet. Der Pumpenblock 65 weist hierzu außenseitig eine Schrägfläche 94 auf, an der der Pumpenkopf 67 mit einem rückseitigen Kragen 95 formschlüssig anliegt. An die Schrägfläche 94 und den rückseitigen Kragen 95 schließt sich innenseitig ein äußerer Dichtring 97 an, der den Bereich zwischen dem Pumpenblock 65 und dem Pumpenkopf 67 zusätzlich abdichtet und den Pumpenblock 65 in Umfangsrichtung umgibt.

Wie insbesondere aus Figur 1 deutlich wird, ist die Trennfläche zwischen dem Pumpenkopf 67 und dem Pumpenblock 65 gewölbt, indem ein zentraler Bereich der Trennfläche, nämlich der Bereich der Trennfläche in Höhe der zentralen Ventilkammer 80, gegenüber einem Randbereich der Trennfläche, nämlich dem Bereich zwischen der Schrägfläche 94 und dem rückseitigen Kragen 95 in axialer Richtung hervorsteht. Die erste Schweißnaht, die im Bereich der Nut- und Federverbindung 91, 92 angeordnet ist, ist konzentrisch zu der im Bereich der Schrägfläche 94 und des rückseitigen Kragens 95 angeordneten zweiten Schweißnaht angeordnet, und beide Schweißnähte sind konzentrisch zur Mittelachse 83 der Kolbenpumpe 10 ausgerichtet. Die im Bereich der Nut- und Federverbindung 91, 92 angeordnete erste Schweißnaht umgibt einen Hochdruckbereich der Kolbenpumpe 10, nämlich den Bereich der zentralen Ventilkammer 80, die mit dem Druck der von den Kolben 12 geförderten Flüssigkeit beaufschlagt ist. Die zweite Schweißnaht, die im Bereich der Schrägfläche 94 und des rückseitigen Kragens 95 angeordnet ist, umgibt einen Niederdruckbereich der Kolbenpumpe 10, nämlich einen Bereich, in dem der relativ geringe Druck der in die Saugleitung 16 eingesaugten Flüssigkeit herrscht.

Die beiden Schweißnähte bilden Verbindungsnähte aus, über die der Pumpenblock 65 stoffschlüssig mit dem Pumpenkopf 67 verbunden ist. Die axial versetzte Anordnung der beiden Schweißnähte zueinander ermöglicht eine mechanisch belastbare Verbindung zwischen dem Pumpenblock 65 und dem Pumpenkopf 67, ohne dass zusätzliche Spannmittel, beispielsweise Schrauben, zum Einsatz kommen müssen. Die Herstellung und Montage der Kolbenpumpe 10 gestaltet sich daher verhältnismäßig einfach. Sowohl der Pumpenblock 65 als auch der Pumpenkopf 67 sind aus einem Kunststoffmaterial gefertigt und können beispielsweise durch eine Reibverschweißung kostengünstig stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Der Pumpenkopf 67 ist wiederum aus zwei Kunststoffformteilen gefertigt, nämlich aus dem ersten Kopfteil 68 und dem zweiten Kopfteil 69, die ebenfalls durch eine Reibschweißung kostengünstig stoffschlüssig miteinander verbunden werden können. Der Steuerkolben 30, der Injektor 33 und die Schaltstange 42 bilden ein einstückiges Bauteil aus Kunststoff aus, das vor dem Verschweißen des ersten Kopfteiles 68 mit dem zweiten Kopfteil 69 in die rückseitige Ausnehmung 75 des ersten Kopftei- les 68 eingesetzt werden kann. Die Schaltstange 42 wird dann zusammen mit dem Kragen 74 derart ausgerichtet, dass die Schaltstange 42 die Durchgangsbohrung 43 durchgreifen und der Kragen 74 in die Hülse 72 eintauchen kann, nachdem zuvor die Schraubenfeder 62 auf die Schaltstange 42 aufgesetzt und in einem allerersten Montageschritt das Rückschlagventil 60 in die Ventilkammer 54 eingesetzt wurde.

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 zeichnet sich somit durch eine kostengünstige Herstellung und eine einfache Montage aus.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Kolbenpumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät mit mindestens einem Pumpraum, in den ein hin und her bewegbarer Kolben eintaucht und der über ein Saugventil mit einer Saugleitung zum Ansaugen von Flüssigkeit und über ein Druckventil mit einer Druckleitung zum Abgeben von unter Druck gesetzter Flüssigkeit verbunden ist, wobei die Kolbenpumpe einen aus Kunststoff gefertigten Pumpenblock und einen aus Kunststoff gefertigten Pumpenkopf aufweist, wobei der Pumpenblock den mindestens einen Pumpraum ausbildet und der Pumpenkopf die Druckleitung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkopf (67) stoffschlüssig mit dem Pumpenblock (65) verbunden ist.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkopf (67) mit dem Pumpenblock (65) verschweißt ist.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennfläche zwischen dem Pumpenkopf (67) und dem Pumpenblock (65) gewölbt oder gestuft ist, wobei ein zentraler Bereich der Trennfläche gegenüber einem Randbereich der Trennfläche in axialer Richtung hervorsteht.

4. Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkopf (67) über eine erste und eine zweite Verbindungsnaht (91, 92; 94, 95) stoffschlüssig mit dem Pumpenblock (65) verbunden ist, wobei mindestens eine der Verbindungsnähte in sich geschlossen ist.

5. Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Verbindungsnähte (91, 92; 94, 95) kreisförmig verläuft.

6. Kolbenpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verbindungsnähte (91, 92; 94, 95) konzentrisch zueinander angeordnet sind.

7. Kolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verbindungsnähte (91, 92; 94, 95) konzentrisch zu einer axialen Mittelachse (83) der Kolbenpumpe (10) angeordnet sind.

8. Kolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Mittelachse (83) ein zentrales Rückschlagventil (19) angeordnet ist, über das sämtliche Pumpräume (13) mit der Druckleitung (24) verbunden sind.

9. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungsnaht (91, 92) in axialer Richtung versetzt zur zweiten Verbindungsnaht (94, 95) angeordnet ist.

10. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungsnaht (91, 92) zwischen einem Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich der Kolbenpumpe (10) angeordnet ist.

11. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungsnaht (91, 92) einen Hochdruckbereich der Kolbenpumpe (10) in Umgangsrichtung umgibt.

12. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verbindungsnaht (94, 95) einen Niederdruckbereich der Kolbenpumpe (10) in Umfangsrichtung umgibt.

13. Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkopf (67) und der Pumpenblock (65) im Bereich von mindestens einer Verbindungsnaht (91, 92), über die sie stoffschlüssig miteinander verbunden sind, eine Nut- und Federverbindung ausbilden.

14. Kolbenpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut- und Federverbindung einen Hochdruckbereich der Kolbenpumpe (10) in Umfangsrichtung umgibt.

15. Kolbenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkopf (67) ein erstes Kopfteil (68) und ein zweites Kopfteil (69) aufweist, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

16. Kolbenpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kopfteile (68, 69) zwischen sich eine Steuerkammer (22) ausbilden, die in Strömungsrichtung der unter Druck stehenden Flüssigkeit in einem Bereich zwischen dem mindestens einen Pumpraum (13) und der Druckleitung (24) angeordnet ist, wobei in der Steuerkammer (22) ein beweglicher Steuerkolben (30) angeordnet ist, an dem ein in die Druckleitung (24) eintauchender Injektor (33) gehalten ist mit einer von der Druckleitung (24) abzweigenden Injektorleitung (35), wobei der Steuerkolben (30) zum Abschalten der Kolbenpumpe (10) mit einer Schalteinrichtung (50) zusammenwirkt und stirnseitig mit dem in der Injektorleitung (35) herrschenden Druck und rückseitig mit dem stromaufwärts des Injektors (33) herrschenden Druck beaufschlagt ist.

17. Kolbenpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (30) einstückig oder stoffschlüssig mit dem Injektor (33) verbunden ist.

18. Kolbenpumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (30) auf seiner dem Injektor (33) abgewandten Seite einstückig oder stoffschlüssig mit einer Schaltstange (42) verbunden ist.