DE4209461C2 - Axialkolbenpumpe, insbesondere für Wasser-Hochdruckreiniger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenpumpe, und zwar insbesondere eine solche, die für Wasser-Hochdruckreiniger bestimmt und geeignet ist.

Die bekannte Axialkolbenpumpe, von der die Erfindung ausgeht, ist (auch) für Wasser-Hochdruckreiniger geeignet, wenngleich das dort offenbarte Kon­ zept von Blattventilen vielleicht für Wasser-Hochdruckreiniger nicht optimal sein mag (DE-A 32 01 842). Die bekannte Axialkolbenpumpe weist mehrere kreisförmig angeordnete Pumpenkolben, mehrere die Pumpenden der Pumpenkol­ ben aufnehmenden, mit den Pumpenden jeweils ein Arbeitsvolumen begrenzende Zylinder und einen einteiligen Pumpenkopf mit mehreren zueinander parallel in Richtung einer Achse verlaufenden, kreisförmig angeordneten Aufnahmen auf. Die Zylinder sind hier in den Pumpenkopf integriert und auf der den Zylin­ dern abgewandten Seite ist der Pumpenkopf durch eine gesonderte, einen Saug­ raum ausbildende Endkappe geschlossen. Die Pumpenden der Pumpenkolben sind in den Aufnahmen direkt geführt. In bzw. an den Aufnahmen sind Saugventile und Druckventile angeordnet. Jedem Pumpenkolben ist eine zweite Aufnahme zugeordnet, die parallel und in Radiusrichtung neben der den Pumpenkolben aufnehmenden Aufnahme weiter innen angeordnet ist. Die jeweils einem Pum­ penkolben zugeordneten benachbarten Aufnahmen sind über quer zur Achse ver­ laufende, von den Aufnahmen radial abgehende Querkanäle miteinander verbun­ den. Im von der Endkappe gebildeten Raum in unmittelbarer Verlängerung der einen Aufnahme ist jeweils das Druckventil angeordnet, während in der pa­ rallel dazu radial nach innen versetzt angeordneten Aufnahme ein Saugventil angeordnet ist. Die Endkappe bildet eine Fixierung für die Saugventile in den radial nach innen versetzten, parallelen Aufnahmen, die, bei abgenommener End­ kappe, von der offenen Seite nur eingesteckt sind. Die Endkappe fixiert auch die Saugventile in einem entsprechenden Ringraum.

Die die Pumpenkolben aufnehmenden Aufnahmen sind am, dem offenen Einsteckende gegenüberliegenden Ende mit einer Durchtrittsbohrung versehen (die zu dem je­ weiligen Saugventil führt), während die die Pumpenkolben nicht aufnehmenden zweiten Aufnahmen am dem Pumpenkolben zugewandten Ende geschlossen und an dem von dem Pumpenkolben abgewandten Ende offen sind (so daß von dort die Saug­ ventile eingesteckt werden können).

Bekannt ist ferner eine Axialkolbenpumpe, die für die Wasser-Hydraulik geeignet ist (US-A- 3,067,694), bei der ein einseitig offenes, topfartiges Außenge­ häuse eine plattenartige Stirnseite mit einem Sauganschluß und einem Druckan­ schluß aufweist. Vom Sauganschluß führt ein Verbindungskanal in einem spitzen Winkel zur Längsachse des Außengehäuses in eine nun wiederum axial verlaufende Sammelaufnahme. Koaxial zur Sammelaufnahme befindet sich ein Ringkanal, von dem aus sich axial in das Material der Stirnplatte des Außengehäuses hinein Aufnahmen erstrecken, die jeweils ein Druckventil aufnehmen. Über einen axial verlaufenden Verbindungskanal ist der Ringkanal mit dem Druckanschluß ver­ bunden. In das Außengehäuse eingesetzt ist ein kompliziert geformter, eben­ falls plattenartiger Einsatz, so daß der Pumpenkopf von der Stirnplatte des Außengehäuses und diesem Einsatz gebildet ist. Der Einsatz trägt für insge­ samt sieben Pumpenkolben die doppelte Anzahl axial parallel zueinander ver­ laufender Aufnahmen. Jedem Pumpenkolben sind also zwei Aufnahmen zugeordnet. Sämtliche Aufnahmen sind über einen gemeinsamen Ringkanal miteinander verbun­ den. Dieser gemeinsame Ringkanal ist mit dem Sauganschluß über den die Taumel­ scheibe enthaltenden Hohlraum im Inneren des Außengehäuses verbunden. Dabei ist der Einsatz so gestaltet, daß die Pumpenkolben abdichtend in eine Führung eintauchen und so den Ringkanal vom durch das Druckventil abgedichteten Druck­ raum trennen. Separate Saugventile sind also hier weder vorgesehen noch er­ forderlich.

Bei dem zuvor erläuterten Stand der Technik sind des weiteren alle Aufnahmen zu den Pumpenkolben hin geöffnet, was für die Zugänglichkeit der Aufnahmen in der Ringanordnung einen erheblichen Platzbedarf erfordert.

Insbesondere bei einer geringen Anzahl von Pumpenkolben, beispielsweise drei Pumpenkolben, bedeutet das aus dem eingangs erläuterten, den Ausgangspunkt für die Lehre bildenden Stand der Technik bekannte Konzept mit in zwei konzentri­ schen Kreisen unterschiedlichen Radius angeordneten ersten und zweiten Aufnah­ men einen erheblichen Platzbedarf. Gleichzeitig liegen damit die Kosten relativ hoch, insbesondere wenn man hochwertige Materialien einsetzt, die allerdings wieder aus Gewichtsgründen vorzuziehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erläuterte, bekannte Axialkolbenpumpe besonders kompakt und kostengünstig zu gestalten.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist durch eine Axialkolbenpumpe mit den Merkma­ len des Anspruchs 1 gelöst. Für die Erfindung ist zunächst also ebenfalls we­ sentlich, daß im Pumpenkopf jeweils eine einem Pumpenkolben zugeordnete Auf­ nahme zu einer Seite und die andere zugeordnete Aufnahme zur gegenüberliegen­ den Seite hin (im wesentlichen) geschlossen ist. Das erlaubt eine gute Zugäng­ lichkeit der Aufnahmen, da eben nur immer die halbe Anzahl von Aufnahmen von einer Seite des Pumpenkopfes her zugänglich sein muß. Das wiederum erlaubt es, die Aufnahmen näher aneinander heranzurücken. Im Extremfall erlaubt das auch eine radiale Abstufung der Durchmesser der Aufnahmen. Von besonderer Bedeutung ist dabei für die Lehre, daß entgegen der Konzeption bei der bekannten Axial­ kolbenpumpe die jedem Pumpenkolben zugeordnete zweite Aufnahme in Umfangs­ richtung (und nicht in Radiusrichtung) neben der den Pumpenkolben aufnehmenden Aufnahme angeordnet ist. Dadurch werden, insbesondere bei einer geringen An­ zahl von Pumpenkolben, beispielsweise drei Pumpenkolben, bestehende Freiräume optimal ausgenutzt. Die erfindungsgemäße Axialkolbenpumpe baut extrem kompakt und ist dadurch besonders kostengünstig zu gestalten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Axial­ kolbenpumpe sind Gegenstand der nachgeordneten Ansprüche.

Im übrigen werden Vorteile der Erfindung und bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Schnitt den Kopfbereich einer erfindungsgemäßen Axialkolben­ pumpe,

Fig. 2 im Schnitt den Pumpenkopf aus Fig. 1 ohne Pumpenkolben und Ventile,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Pumpenkopf aus Fig. 2 entlang der Linie III-III und

Fig. 4 einen Schnitt durch den Pumpenkopf aus Fig. 2 entlang der Linie IV-IV.

In Fig. 1 ist eine Axialkolbenpumpe gezeigt. Zu erkennen ist in Fig. 1 links angedeutet das Außengehäuse 1, in dem eine Taumelscheibe 2 auf einer Antriebs­ welle 3 angeordnet ist. Die hier beschriebene Kolbenpumpe ist insbesondere für Wasser-Hochdruckreiniger mit hohem Druck von 200 bar und mehr bestimmt und ge­ eignet.

Mehrere Pumpenkolben 4 sind vorgesehen, ebenso mehrere, die Pumpenden 5 der Pumpenkolben 4 aufnehmbare, mit den Pumpenden 5 jeweils ein Arbeitsvolumen 6 begrenzende Zylinder 7. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Pum­ penkolben 4 in Kolbenführungen 8 geführt, die am Außengehäuse 1, und zwar in einem deckelartigen Zwischenstück 9 ausgebildet sind. Mit dem Außengehäuse 1 und dem Zwischenstück 9 verschraubt ist ein einteiliger Pumpenkopf 10, der in Fig. 2 nochmals herausgezeichnet ist. Aufgrund der Lage des Schnittes erkennt man in den Fig. 1 und 2 eine Befestigungsschraube und eine Durchsteckbohrung im Pumpenkopf 10, in der Darstellung aus Fig. 3 erkennt man, daß tatsächlich im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Befestigungsschrauben und Durch­ stecköffnungen vorgesehen sind.

Der Pumpenkopf 10 weist mehrere zueinander parallel in Richtung einer Achse verlaufende Aufnahmen 11 auf. In der aus dem Stand der Technik bekannten Cartridge-Technik könnten auch im vorliegenden Fall die Zylinder 7 in die Aufnahmen 11 ganz oder zum Teil eingesetzt sein. Im vorliegenden Fall sind aber, wie gleichfalls aus dem Stand der Technik bekannt, die Zylinder 7 in den Pumpenkopf 10 integriert, sind nämlich die Pumpenden 5 der Pumpenkolben 4 in den Aufnahmen 11 über Führungselemente 12 und Dichtungspackungen 13 direkt geführt.

In den Aufnahmen 11 sind Saugventile 14 und Druckventile 15 angeordnet, die­ se befinden sich also nicht etwa in den Pumpenkolben 4, was den Aufbau im Grundsatz schon in einem ersten Schritt einfach macht.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind getrennte Saugventile 14 und Druckventile 15 eingesetzt. Die Aufnahmen 11 sind zueinander parallel in Rich­ tung einer Achse verlaufend und kreisförmig angeordnet. Jedem Pumpenkolben 4 ist eine zweite Aufnahme 11′ zugeordnet, die parallel und in Umfangsrichtung neben der den Pumpenkolben 4 aufnehmenden Aufnahme 11 angeordnet ist. In der einen Aufnahme 11 bzw. 11′ ist das Saugventil 14 und in der anderen Aufnahme 11′ bzw. 11 das Druckventil 15 angeordnet. Die jeweils einem Pumpenkolben 4 zu­ geordneten, benachbarten Aufnahmen 11, 11′ sind über quer zur Achse verlaufen­ de, von den Aufnahmen 11, 11′ radial abgehende Querkanäle 16 miteinander ver­ bunden. Die Querkanäle 16 liegen zwischen den Pumpenkolben 4 und den Venti­ len 14, 15 und vorzugsweise in ein und derselben, quer zur Achse liegende Ebene. Man erkennt diese Lage der Querkanäle 16 besonders gut bei einer Zu­ sammenschau von Fig. 2 und Fig. 3.

Durch die Querkanäle 16, die z. B. mit einfachen spanenden Verfahren, ins­ besondere durch Frästechnik, herstellbar sind, wird die Verbindung der zu­ einander gehörenden Aufnahmen 11, 11′ eines Pumpenkolbens 4 in einer Ebene hergestellt, der Arbeitsraum eines Pumpenkolbens 4 also aus der ihn eigentlich aufnehmenden Aufnahme 11 hinüber in die benachbarte Aufnahme 11′ erweitert. Auf komplizierte, kombinierte Saug-/Druck-Ventile wird folglich ebenso ver­ zichtet wie auf eine Anordnung des Saugventils im Pumpenkolben 4.

Die die Pumpenkolben 4 aufnehmenden Aufnahmen 11 sind am dem offenen Einsteck­ ende gegenüberliegenden Ende mit einer Durchtrittsbohrung versehen, während die die Pumpenkolben 4 nicht aufnehmenden zweiten Aufnahmen 11′ am dem Pumpen­ kolben 4 zugewandten Ende geschlossen und an dem von dem Pumpenkolben 4 ab­ gewandten Ende offen sind. Durch die Anordnung der zweiten Aufnahmen 11′ neben den ersten Aufnahmen 11 in Umfangsrichtung baut der Pumpenkopf 10 be­ sonders klein.

Fig. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Aufbau bei einer Axialkolbenpumpe mit drei in Kreisform angeordneten Pumpenkolben 4 und entsprechenden Aufnahmen 11, 11′.

Die Saugseite der Saugventile 14 bzw. die Druckseite der Druckventile 15 ist regelmäßig mit einer Sammelleitung verbunden. Um auch insoweit eine Möglich­ keit zu haben, es bei axial verlaufenden Aufnahmen zu belassen und die Her­ stellungstechnik nicht zu komplizieren, ist hier die Lösung realisiert, daß mindestens jeweils zwei benachbarten, aber unterschiedlichen Pumpenkolben 4 zugeordneten Aufnahmen 11′ eine ebenfalls parallel dazu in Richtung der Achse verlaufende Sammelaufnahme 17 zugeordnet ist, daß die Aufnahmen 11′ über quer zur Achse verlaufende, von den Aufnahmen 11′ radial abgehende Verbindungska­ näle 18 mit der zugeordneten Sammelaufnahme 17 verbunden sind und daß alle Verbindungskanäle 18 auf der von den Pumpenkolben 4 abgewandten Seite der je­ weiligen Ventile 15 bzw. 14 und vorzugsweise in ein und derselben quer zur Achse liegenden Ebene liegen. Im dargestellten und insoweit bevorzugten Aus­ führungsbeispiel findet sich eine gemeinsame Sammelaufnahme 17 druckseitig.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt in Kreisform angeordnete Aufnah­ men 11′, so daß alle entsprechenden unterschiedlichen Pumpenkolben 4 zuge­ ordnete Aufnahmen 11′ mit einer einzigen Sammelaufnahme 17 verbunden sind. Im Grundsatz könnte man auch vorsehen, daß beide Gruppen von Aufnahmen 11 bzw. 11′ an jeweils eine Sammelaufnahme in entsprechender Weise angeschlossen sind, wenn sich die beiden Sammelaufnahmen zwar beide mittig, jedoch in unterschied­ lichen Richtungen erstrecken würden und die Verbindungskanäle der einen Gruppe in einer anderen Ebene als die Verbindungskanäle der anderen Gruppe lägen.

Zuvor ist schon ausgeführt worden, daß im Grundsatz die Querkanäle 16 und Verbindungskanäle 18 durch Ausfräsungen gebildet werden können. Das darge­ stellte Ausführungsbeispiel zeigt dazu nun die bevorzugte Ausführung, wonach die Querkanäle 16 und ggf. auch die Verbindungskanäle 18 von den zugeordne­ ten Aufnahmen 11, 11′ abgehenden, sichelförmigen, ineinander übergehenden Ausnehmungen 19 gebildet sind. Diese mit Bogenfräsern typisch auszubildenden Ausnehmungen realisieren letztlich dann die gewünschten Querkanäle 16 bzw. Verbindungskanäle 18 auf einfache Weise.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die ersten Aufnahmen 11 am der Ein­ steckseite der Pumpenkolben 4 gegenüberliegenden Ende mit einer Durchtritts­ bohrung versehen, diese Durchtrittsbohrung wirkt als Saugkanal, da saugseitig in diesem Ausführungsbeispiel eine zentrale Sammelaufnahme nicht vorgesehen ist. Es gilt hier, daß die ersten Aufnahmen 11 (oder die zweiten Aufnahmen 11′) in Achsrichtung in einen quer zur Achse liegenden, den Aufnahmen 11′ gemeinsamen, großflächigen Saugraum 20 münden. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt diese Konzeption insbesondere in Fig. 1. Dort ist erkennbar, daß am Pumpen­ kopf 10 eine Endkappe 21 gesondert anbringbar ist, und zwar wiederum durch Be­ festigungsschrauben. Die Endkappe 21 enthält den zum Pumpenkopf 10 hin offenen Saugraum 20. Gleichzeitig enthält die Endkappe 21 aber auch einen in die Sam­ melaufnahme 17 im Pumpenkopf 10 eintauchenden Druckstutzen 22, der in der End­ kappe 21 mit einer Druckleitung 23 in Verbindung steht. Die Außenanschlüsse werden also über die Endkappe 21 im dargestellten Ausführungsbeispiel reali­ siert. Die Endkappe hat den weiteren Vorteil, daß der großflächige Saugraum 20 durch ein Filterelement 24 großflächig geteilt ist. Ein solches großflächiges Filterelement 24 hat eine gute Filterwirkung bei geringem Druckabfall und ist in die erfindungsgemäße Konstruktion besonders einfach und zweckmäßig zu inte­ grieren.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt in Fig. 1 in besonders deutlicher Weise, daß die Endkappe 21 hier noch weiter genutzt wird. Es gilt nämlich, daß die Endkappe 21 eine Fixierung für die in den Aufnahmen 11′ von der offenen Seite nur eingesteckten Ventile 15 bildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Druckventile 15 von der Endkappe 21 gehalten, die gleichzeitig das zur Stirnseite hin offene Ende der Aufnahme 11′ schließen. Die Aufnahme 11′ ist also im dargestellten Ausführungsbeispiel ausschließlich über einen Quer­ kanal 16 und einen Verbindungskanal 18 strömungstechnisch "erschlossen", an der offenen Seite jedoch durch den Träger des Druckventils 15, der seinerseits durch die Endkappe 21 in seiner Position in der Aufnahme 11′ fixiert ist, ge­ schlossen. Das ist herstellungstechnisch sehr einfach und zweckmäßig und macht die Konstruktion kostengünstig.

Insbesondere Fig. 2 und Fig. 3 machen eine weitere zweckmäßige konstruktive Lösung deutlich, die dadurch gekennzeichnet ist, daß im Pumpenkopf 10 von der den Pumpenkolben 4 zugewandten zu der gegenüberliegenden Stirnseite ein in Achsrichtung verlaufender Leckagekanal 25 ausgebildet ist und in den Saug­ raum 20 mündet. Der Leckagekanal 25 führt als zentraler Sammelkanal hinter den Dichtungspackungen 13 auftretendes Leckagewasser zurück in den Saugraum 20. Auch hier ist wieder die Axial-Kanaltechnik realisiert.

Claims (11)

1. Axialkolbenpumpe, insbesondere für Wasser-Hochdruckreiniger, mit mehreren kreisförmig angeordneten Pumpenkolben (4), mehreren die Pumpenden (5) der Pumpenkolben (4) aufnehmenden, mit den Pumpenden (5) jeweils ein Arbeits­ volumen (6) begrenzenden Zylinder (7) und einem einteiligen Pumpenkopf (10) mit mehreren zueinander parallel in Richtung einer Achse verlaufenden,kreis­ förmig angeordneten Aufnahmen (11), wobei die Zylinder (7) in die Aufnahmen (11) ganz oder zum Teil eingesetzt oder in den Pumpenkopf (10) integriert und die Pumpenden (5) der Pumpenkolben (4) in den Aufnahmen (11) direkt geführt sind und wobei in den Aufnahmen (11) Saugventile (14) und Druckventile (15) angeordnet sind, bei der jedem Pumpenkolben (4) eine zweite Aufnahme (11′) zugeordnet und parallel und in Umfangsrichtung neben der den Pumpenkolben (4) aufnehmenden Aufnahme (11) angeordnet ist, wobei in der einen Aufnahme (11 bzw. 11′) das Saugventil (14) und in der anderen Aufnahme (11′ bzw. 11) das Druckventil (15) angeordnet ist, bei der die jeweils einem Pumpenkolben (4) zugeordneten, benachbarten Aufnahmen (11, 11′) über quer zur Achse ver­ laufende, von den Aufnahmen (11, 11′) radial abgehende Querkanäle (16) mit­ einander verbunden sind, die zwischen Pumpenkolben (4) und Ventilen (14, 15) liegen, bei der die die Pumpenkolben (4) aufnehmenden ersten Aufnahmen (11) am dem offenen Einsteckende gegenüberliegenden Ende mit einer Durchtrittsbohrung versehen sind und bei der die die Pumpenkolben (4) nicht aufnehmenden zwei­ ten Aufnahmen (11′) am dem Pumpenkolben (4) zugewandten Ende geschlossen und an dem von dem Pumpenkolben (4) abgewandten Ende offen sind.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens jeweils zwei benachbarten, aber unterschiedlichen Pumpenkolben (4) zugeordneten Auf­ nahmen (11′) eine ebenfalls parallel dazu in Richtung der Achse verlaufende Sammelaufnahme (17) zugeordnet ist, daß die Aufnahmen (11′) über quer zur Achse verlaufende, von den Aufnahmen (11′) radial abgehende Verbindungska­ näle (18) mit der zugeordneten Sammelaufnahme (17) verbunden sind und daß alle Verbindungskanäle (18) auf der von den Pumpenkolben (4) abgewandten Seite der jeweiligen Ventile (15 bzw. 14) und vorzugsweise in ein und derselben quer zur Achse liegenden Ebene liegen.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle entspre­ chenden unterschiedlichen Pumpenkolben (4) zugeordneten Aufnahmen (11′) mit einer einzigen Sammelaufnahme (17) verbunden sind.

4. Kolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (11′) kreisförmig mit der Sammelaufnahme (17) in der Mitte angeordnet sind.

5. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkanäle (16) und ggf. auch die Verbindungskanäle (18) von von den zugeordneten Aufnahmen (11, 11′) abgehenden, sichelförmigen, ineinander übergehenden Ausnehmungen (19) gebildet sind.

6. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Aufnahmen (11) (oder die zweiten Aufnahmen 11′) in Achsrich­ tung in einen quer zur Achse liegenden, den Aufnahmen (11′) gemeinsamen, großflächigen Saugraum (20) münden.

7. Kolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugraum (20) in einer gesonderten, an dem Pumpenkopf (10) anbringbaren Endkappe (21) ausgebildet ist.

8. Kolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugraum (20) großflächig durch ein Filterelement (24), insbesondere eine Filterge­ webematte, unterteilt ist.

9. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Pumpenkopf (10) eine Endkappe (21) anbringbar ist und daß die End­ kappe (21) eine Fixierung für in den Aufnahmen (11′) von der offenen Seite nur eingesteckte Ventile (15 bzw. 14) bildet.

10. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpenkopf (10) von der den Pumpenkolben (4) zugewandten zu der gegen­ überliegenden Stirnseite ein in Achsrichtung verlaufender Leckagekanal (25) ausgebildet ist und, vorzugsweise, in den Saugraum (20) mündet.

11. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Querkanäle (16) in ein und derselben, quer zur Achse liegende Ebene liegen.