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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kanalreinigung, insbesondere ein Kanalreinigungsfahrzeug, mit einem internen Antriebsmotor zum Antrieb diverser Aggregate und mit wenigstens einem in den Kanal einführbaren, am vorderen Ende mit einer Kanaldüse bestückten Räumschlauch, der mittels einer Hochdruckpumpe mit Spülwasser versorgbar ist, deren Antriebswelle zur Bewerkstelligung von Spülbetrieb mit dem internen Antriebsmotor kuppelbar ist.
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Eine Anordnung dieser Art ist in der
DE 29 29 650 A1 beschrieben. Bei dieser bekannten Anordnung ist die Hochdruckpumpe jedoch nur mit einer Geschwindigkeit antreibbar. Die Hochdruckpumpe arbeitet dabei stets mit derselben Förderleistung, die so ausgelegt sein muss, dass für die Spülung größerer Kanäle genügend Spülwasser zur Verfügung steht. Bei der Spülung von Kanälen mit kleinerem Querschnitt ergibt sich dabei jedoch ein Wasserüberschuss. Dabei besteht die Gefahr, dass von dem in den Kanal abgegebenen Wasserstrahl die im Kanal vorhandene Luft mitgerissen wird, so dass ein Unterdruck erzeugt wird, der sich über die in den Kanal einmündenden Hausanschlüsse bis in die angeschlossenen Gebäude ausbreiten kann. Es kann daher vorkommen, dass den gebäudeseitigen Kanalanschlüssen als Geruchssperren zugeordnete Siphone etc. leergesaugt werden, was zum Wegfall der Geruchssperre und in der Folge davon zu einer Geruchsbelästigung führt, was unerwünscht ist.
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Es wäre zwar denkbar, zur Reduzierung der Drehzahl der Hochdruckpumpe die Drehzahl des der Hochdruckpumpe zugeordneten Motors zu reduzieren. Dies hätte allerdings zur Folge, dass nicht nur die Drehzahl der Hochdruckpumpe reduziert würde, sondern auch aller weiteren, durch denselben Motor angetriebenen Aggregate, wie zum Beispiel der zum Aufsaugen des durch den Räumschlauch gelockerten Schlamms benötigten Vakuumpumpe etc., was den Saugbetrieb beeinträchtigen würde.
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Es wurde auch schon versucht, die effektive, im Kanal ankommende Fördermenge der Hochdruckpumpe dadurch zu begrenzen, dass der Förderstrom der Hochdruckpumpe in zwei Teilströme aufgeteilt wird, von denen einer in den der Hochdruckpumpe zugeordneten Spülwassertank zurückgeführt wird. Hierbei wird jedoch viel Energie vernichtet, was im Hinblick auf die Energiekosten unerwünscht ist.
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Es wurde ferner bereits versucht, der Hochdruckpumpe ein hydraulisches Getriebe zuzuordnen, das eine Veränderung der Antriebsgeschwindigkeit der Hochdruckpumpe ermöglicht. Ein hydraulisches Getriebe besitzt erfahrungsgemäß jedoch einen vergleichsweise schlechten Wirkungsgrad, so dass auch hier ebenfalls hohe Energieverluste auftreten, was im Hinblick auf die Energiekosten unerwünscht ist.
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Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Vermeidung der obigen Nachteile eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung so zu verbessern, dass nicht nur eine einfache Änderung der Fördermenge der Hochdruckpumpe möglich ist, sondern gleichzeitig auch ein energiesparender Betrieb gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass fluchtend zur Antriebswelle der Hochdruckpumpe mehrere, jeweils einer Antriebsgeschwindigkeit zugeordnete, frei drehbar gelagerte Antriebsräder unterschiedlichen Durchmessers angeordnet sind, die in ständiger Antriebsverbindung mit dem internen Antriebsmotor sind und mittels einer Mehrfach-Kupplungseinrichtung wahlweise mit der Antriebswelle der Hochdruckpumpe kuppelbar sind.
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Hiermit werden die Nachteile der bekannten Anordnungen vollständig vermieden. Die vorgeschlagenen Maßnahmen ermöglichen in vorteilhafter Weise einen Betrieb der Hochdruckpumpe mit verschiedenen Geschwindigkeiten bei konstanter Drehzahl des Antriebsmotors. Außerdem ist die Beibehaltung einer mechanischen Drehmomentübertragung sowie einer funkenschlagfreien Kupplung sichergestellt, was eine hohe Sicherheit und einfache Bauweise sowie einen guten Wirkungsgrad gewährleistet und damit nur vergleichsweise geringe Energieverluste verursacht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Zweckmäßig ist die Hochdruckpumpe wahlweise mit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten antreibbar, wobei zwei nebeneinander angeordnete Antriebsräder mit unterschiedlichem Durchmesser genügen. Mit zwei Antriebsgeschwindigkeiten lassen sich die Bedürfnisse der Praxis abdecken. Gleichzeitig ergibt sich dabei eine kompakte Bauweise, was insbesondere bei Kanalreinigungsfahrzeugen sehr erwünscht ist, bei denen die Hochdruckpumpe zwischen den Tanks und dem Fahrerhaus angeordnet ist.
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Eine weitere, besonders zu bevorzugende Ausgestaltung der übergeordneten Maßnahmen kann darin bestehen, dass die Mehrfachkupplungseinrichtung eine mit der Antriebswelle der Hochdruckpumpe fluchtende, drehschlüssig hiermit verbundene Verlängerungsbüchse aufweist, auf der die Antriebsräder frei drehbar gelagert sind und die mit wenigstens einem zwischen zwei Antriebsrädern platzierten Flansch versehen ist, der mit voneinander abgewandten Ringkammern versehen ist, die jeweils einen alternativ mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Druckraum enthalten, der von einem zugeordneten, axial verschiebbaren, drehschlüsig mit der Verlängerungsbüchse verbundenen Ringkolben verschlossen ist, wobei jeder Ringkolben mit einer dem jeweils benachbarten Antriebsrad zugeordneten Kupplungsfläche versehen und hiermit durch Druckbeaufschlagung bzw. Entlastung des zugeordneten Druckraums mit einer zugeordneten Kupplungsfläche des benachbarten Antriebsrads in und außer Kontakt bringbar ist. Diese Maßnahmen ergeben in vorteilhafter Weise eine mittels eines Druckmittels betätigbare, als mechanische Kupplung ausgebildete, schaltbare Mehrfachkupplung, durch die die Antriebsräder alternativ aktivierbar bzw. passivierbar sind. Die genannten Maßnahmen ergeben daher eine besonders einfache, zuverlässig und sichere Bauweise.
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Vorteilhaft kann zumindest ein Antriebsrad, vorzugsweise das größere Antriebsrad, als zum benachbarten Antriebsrad hin offene Trommel ausgebildet sein, in der der die Druckräume enthaltende Flansch platziert ist. Hierdurch lässt sich die Kompaktheit der Bauweise noch verstärken. Außerdem wird hierdurch die freie Biegelänge der Antriebswelle bzw. der hiermit verbundenen Verlängerungsbüchse soweit wie möglich begrenzt.
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Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, dass den Druckräumen ein in der Verlängerungsbüchse angeordnetes, stationäres Zylinderelement zugeordnet ist, das zwei axiale Eingänge und zwei mit jeweils mit einem Eingang kommunizierende, gegeneinander abgedichtete Umfangsnuten aufweist, mit denen zum jeweils zugeordneten Druckraum führende Radialbohrungen der Verlängerungsbüchse kommunizieren. Diese Maßnahmen ergeben in vorteilhafter Weise einen in die Verlängerungsbüchse integrierten Drehverteiler für das Druckmittel, was sich ebenfalls vorteilhaft auf die Kompaktheit der Bauweise auswirkt. Als Druckmittel kann zweckmäßig Luft Verwendung finden, was die Bauweise sehr vereinfacht, da dabei nur eine Zuleitung benötigt wird und auf eine Rückführleitung verzichtet werden kann.
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Vorteilhaft ist den Eingängen des Drehverteilers eine Schalteinrichtung vorgeordnet, mittels welcher die Eingänge wahlweise mit einer Druckmittelquelle verbindbar sind. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache Schaltmöglichkeit.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergerodneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
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In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines Kanalreinigungsfahrzeugs,
- 2 eine Draufsicht auf den vorderen Bereich des Kanalreinigungsfahrzeugs gemäß 1 mit teilweise entferntem Abfuhrbehälter und
- 3 einen Schnitt durch die der Hochdruckpumpe der Anordnung gemäß 1 zugeordnete Doppelschaltkupplung.
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Aus der 1 ergibt sich ein Kanal 1 mit einem nach oben geführten Schacht 2 und mehreren, einmündenden Hausanschlüssen 3 sowie ein Kanalreinigungsfahrzeug 4 zur Reinigung des Kanals 1. Das Kanalreinigungsfahrzeug 4 enthält eine fahrbare, mit einem in 2 schematisch angedeuteten Fahrzeugmotor 5 versehene Chassis 6 und einen hierauf aufgenommenen Aufbau in Form einer Kanalreinigungsvorrichtung. Diese enthält einen fassförmigen Schlammabfuhrbehälter 7, der mit einem rückwärtigen Deckel versehen und zum Entleeren vorne hochschwenkbar auf der Chassis 6 angeordnet ist. Der Schlammabfuhrbehälter 7 ist in einer zugeordneten Mulde eines ihn untergreifenden und mit zwei ihn flanierenden Seitenkästen versehenen Spülwassertanks 8 angeordnet. Anstelle eines einteiligen Spülwassertanks könnten selbstverständlich auch zwei seitliche Spülwassertanks vorgesehen sein, die den fassförmigen Schlammabfuhrbehälter teilweise untergreifen.
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Auf dem Schlammabfuhrbehälter 7 ist eine liegende Haspel 9 angeordnet, die als Aufnahmevorrichtung für einen lediglich durch seine Mittellinie angedeuteten, an den Schlammabfuhrbehälter 7, der evakuierbar ist, angeschlossenen Saugschlauch 10 bildet. Dieser ist über einen ebenfalls auf dem Schlammabfuhrbehälter 7 aufgenommenen bzw. hieran angebrachten, vorzugsweise teleskopierbaren und um eine senkrechte Achse schwenkbaren Ausleger 11 geführt. Zum Evakuieren des Schlammabführbehälters 7 dient eine hier nicht näher dargestellte, zweckmäßig mittels des Fahrzeugmotors 5 antreibbare Vakuumpumpe.
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Der Aufbau der Chassis 6 enthält ferner eine hier am Ausleger 11 angebrachte Haspel 12 zur Aufnahme eines ebenfalls nur durch seine Mittellinie angedeuteten Spülschlauchs 13. Dieser ist am vorderen Ende mit einer Kanaldüse 14 bestückt und mittels einer auf der Chassis 6 aufgenommenen Hochdruckpumpe 15 mit unter hohem Druck stehendem Spülwasser versorgbar. Die Hochdruckpumpe 15 ist durch eine Saugleitung 16 mit dem Spülwassertank 8 verbunden. Dieser kann Frischwasser oder, sofern der Aufbau über eine Wasseraufbereitungseinrichtung verfügt, recycletes Wasser enthalten.
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Zur Reinigung des Kanals 1 wird der mit der Kanaldüse 14 versehene Spülschlauch 13 in den Kanal 1 eingeführt und mittels der Hochdruckpumpe 15 mit Spülwasser beaufschlagt. Gleichzeitig wird auch der Saugschlauch 10 in den Kanal abgesenkt und mit Saugzug beaufschlagt. Hierdurch werden die vom Spülwasser gelockerten und weggeschwemmten Verunreinigungen aufgesaugt und in den Schlammabfuhrbehälter 7 eingebracht.
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Die Hochdruckpumpe 15 wird, wie die oben bereits erwähnte, dem Schlammabfuhrbehälter 7 zugeordnete Evakuierpumpe mittels des Fahrzeugsmotors 5, der hier als interner Motor der gesamten Kanalreinigungsvorrichtung fungiert, angetrieben. Dies ist im dargestellten Beispiel durch eine in 2 gezeigte, vom Motor 5 abgehende Zapfwelle 17 angedeutet, durch die hier ein der Hochdruckpumpe 15 zugeordnetes Riemen-Vorgelege 18 antreibbar ist. Dieses enthält eine mittels eines Lagerbocks 19 auf der Chassis 6 gelagerte Trommel 20, die hier mit mehreren Keilriemennuten 21 versehen ist. Von der Trommel 20 führen mehrere Keilriemen 22 zu einer auf der Antriebswelle 23 der Hochdruckpumpe 15 angeordneten, am besten aus 1 ersichtlichen Riemenscheibenanordnung 24. Die Hochdruckpumpe 15 liegt, wie schon erwähnt, saugseitig am Spülwassertank 8 und ist druckseitig mit dem Spülschlauch 13 verbunden.
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Die Hochdruckpumpe 15 ist mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten antreibbar. Hierdurch ist es möglich, den von der Kanaldüse 14 abgegebenen Strahl so zu dosieren, dass auch bei Kanälen mit vergleichsweise kleinem Querschnitt in diesen kein Unterdruck entsteht, der über die Hausanschlüsse 3 bis in die angeschlossenen Gebäude durchschlagen und die als Geruchssperre vorgesehenen Siphone leersaugen könnte. Die Kanaldüse 14 ist so ausgebildet, dass nach vorne und schräg nach hinten gestrahlt wird, wie durch die Strahlen 14a, 14b angedeutet ist. Der nach vorne gerichtete Strahl 14a fungiert als Reinigungsstrahl, durch den die im Kanal 1 vorhandenen Ablagerungen gelockert werden. Die schräg nach hinten gerichteten Strahlen 14b bewirken den Vortrieb der Kanalreinigungsdüse 4 und des Spülschlauchs 10 durch Rückstoßwirkung.
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Im dargestellten Beispiel ist die Hochdruckpumpe 15 mit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten antreibbar, denen unterschiedliche Fördermengen zugeordnet sind. Dabei bleibt der erzeugte Wasserdruck gleich. Die höhere Geschwindigkeit wird bei der Reinigung von Kanälen mit vergleichsweise großem lichtem Querschnitt benutzt, die kleinere Geschwindigkeit bei der Reinigung von Kanälen mit vergleichsweise kleinem lichtem Querschnitt. Dementsprechend enthält die Riemenscheibenanordnung 24 im dargestellten Beispiel zwei als Riemenscheiben ausgebildete Antriebsräder 25, 26, deren Durchmesser unterschiedlich ist. Im Bereich der vorgeordneten Trommel 20 können ebenfalls unterschiedliche Durchmesser vorgesehen sein. Im dargestellten Beispiel besitzt die Trommel 20 auf ihrer ganzen Länge denselben Durchmesser. Das Verhältnis der Durchmesser der Antriebsräder 25, 26 kann im Bereich von 1:2 bis 1:3 liegen und vorzugsweise 1:2,5 betragen. Das den kleineren Durchmesser aufweisende Antriebsrad 25 ist zweckmäßig breiter als das benachbarte, dem größeren Durchmesser zugeordnete Antriebsrad 26. Dementsprechend sind dem Antriebsrad 25 im selben Verhältnis mehr Keilriemen 22 zugeordnet als dem benachbarten Antriebsrad 26.
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Das Breitenverhältnis bzw. das Verhältnis der Riemenzahl liegt im Bereich von 4:1 und beträgt vorzugsweise 2:2.
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Die Antriebsräder 25, 26 der Riemenscheibenanordnung 24 sind frei drehbar gelagert und in ständiger Antriebsverbindung mit dem Motor 5. Das der jeweils gewünschten Antriebsgeschwindigkeit der Hochdruckpumpe 15 zugeordnete Antriebsrad 25 bzw. 26 ist dabei mit der Antriebswelle 23 der Hochdruckpumpe 15 gekuppelt und umgekehrt. Hierzu ist die in 3 gezeigte Doppelschaltkupplung 27 vorgesehen, durch welche die Antriebsräder 25,26 alternativ mit der Antriebswelle 23 kuppelbar sind. Die Doppelschaltkupplung 27 enthält eine mit der Antriebswelle 23 der Hochdruckpumpe 15 fluchtende und drehschlüssig hiermit verbundene, im dargestellten Beispiel hiermit verkeilte Verlängerungsbüchse 28, auf der die beiden Antriebsräder 25, 26 frei drehbar gelagert sind, wie durch Lager 29 angedeutet ist. Die Verlängerungsbüchse 28 ist mit einem zwischen den beiden Antriebsrädern 25, 26 platzierten, radialen Flansch 30 versehen, der mit durch umlaufende, seitliche Ausnehmungen gebildeten, voneinander abgewandten Ringkammern versehen ist. Diese enthalten jeweils einen alternativ mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Druckraum 31, der durch einen jeweils zugeordneten, axial verschiebbaren Ringkolben 32 verschlossen ist.
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Die Ringkolben 32 sind drehschlüssig mit der Verlängerungsbüchse 28 und hierüber mit der Antriebswelle 23 der Hochdruckpumpe 15 verbunden. Im dargestellten Beispiel sind hierzu die Ringkolben 32 und den Flansch 30 miteinander verbindende Mitnehmerstifte 33 vorgesehen. Zweckmäßig sind mehrere Mitnehmerstifte 33 am Umfang vorgesehen. Die Ringkolben 32 und das diesen jeweils benachbarte Antriebsrad 25 bzw. 26 sind miteinander zugewandten Kupplungsflächen 34 versehen, die durch einen Reibbelag gebildet werden können. Dementsprechend sind die Ringkolben 32 an ihren voneinander abgewandten Flächen und die Antriebsräder 25, 26 an ihren einander zugewandten Flächen mit jeweils einer Kupplungsfläche 34 versehen.
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Durch Druckbeaufschlagung der einen oder anderen Druckkammer 31 ist der eine oder andere Ringkolben 32 mit seiner Kupplungsfläche 34 an die zugewandte Kupplungsfläche 34 des benachbarten Antriebsrads 25 bzw. 26 anstellbar, wodurch eine Mitnahme durch gegenseitigen Reibschluss erfolgt. Auf diese Weise wird die Antriebswelle 23 der Hochdruckpumpe 15 mit dem einen oder anderen Antriebsrad 25 bzw. 26 gekuppelt, was einen alternativen Antrieb der Hochdruckpumpe 15 mit der einen oder anderen Antriebsgeschwindigkeit von zwei unterschiedlichen Antriebsgeschwindigkeiten und dementsprechend eine entsprechende Anpassung der Förderleistung ermöglicht. Den Ringkolben 32 ist zweckmäßig eine Rückstelleinrichtung zugeordnet, die im Falle einer Druckentlastung des zugeordneten Druckraums 31 den zugeordneten Ringkolben 32 außer Kontakt mit dem benachbarten Antriebsrad 25 bzw. 26 bringt. Bei der Rückstelleinrichtung kann es sich um in den beiden Druckräumen 31 angeordnete, eine Zugkraft aufbringende Blattfederelemente 35 handeln. Zweckmäßig sind dabei mehrere derartiger Blattfederelemente 35 am Umfang vorgesehen.
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Der die beiden Druckräume 31 enthaltende Ringflansch 30 der Verlängerungsbüchse 28 ist zweckmäßig in einem von einem der benachbarten Antriebsräder 25, 26, zweckmäßig vom größeren Antriebsrad 26 gebildeten Einbauraum 36 platziert. Hierzu ist das größere Antriebsrad 26 als einseitig offene Trommel ausgebildet, die eine radial verlaufende, ringförmige Stirnwand 37 aufweist, die mit ihrem inneren Umfang an eine vom jeweils benachbarten Antriebsrad 25 wegweisende, die zugeordneten Lager 29 umfassende Büchse 38 angesetzt ist und an deren äußeren Umfang ein mit Keilriemennuten 21 versehener Mantel 39 anschließt, der gegenläufig zur Büchse 38 verläuft und den Flansch 30 der Verlängerungsbüchse 28 übergreift, so dass sich eine kompakte Bauweise mit vergleichsweise geringer axialer Ausdehnung ergibt.
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Als Druckmittel kann zweckmäßig Druckluft Verwendung finden, was eine Druckentlastung der Druckräume 31 ohne Rückführleitung ermöglicht. Jedem Druckraum 31 ist dabei eine Versorgungsleitung 40 zugeordnet, die wahlweise mit dem Druckmittel, hier Druckluft, beaufschlagbar ist. Hierzu ist eine den Versorgungsleitungen 40 zugeordnete Schalteinrichtung 41 vorgesehen, die zwei den Versorgungsleitungen 40 zugeordnete Ausgänge und einen an eine Druckmittelquelle anschließbaren Eingang aufweist und mittels der die eine oder andere Versorgungsleitung 40 mit dem Druckmittelquelle verbindbar ist, wie durch einen Schalthebel angedeutet ist.
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Die stationären Versorgungsleitungen 40 sind über einen Drehverteiler mit dem jeweils zugeordneten Druckraum 31 verbindbar. Hierzu ist in der Bohrung der Verlängerungsbüchse 28 ein radial innerhalb des Flansches angeordnetes Zylinderelement 42 vorgesehen, das zwei umlaufende, durch drei umlaufende Dichtringe gegeneinander und nach außen abgedichtete Umfangsnuten 43 aufweist, die jeweils über ein zylinderelementseitiges Bohrungssystem mit einer der Versorgungsleitungen 40 kommunizieren. Die Verlängerungsbüchse 28 enthält den Umfangsnuten 43 zugeordnete Radialbohrungen 44, die mit einem jeweils zugeordneten Druckraum 31 kommunizieren. Zweckmäßig können dabei mehrere Radialbohrungen 44 am Umfang vorgesehen sein. Das mit den stationären Versorgungsleitungen 40 verbundene Zylinderelement 43 ist gegen Drehung gesichert. Hierzu kann ein in 3 angedeuteter Halter 45 vorgesehen sein. Vielfach können jedoch bereits die Versorgungsleitungen 40 als derartiger Halter fungieren.
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Der Fahrzeugmotor 5 kann in vorteilhafter Weise stets mit derselben, gewünschten Geschwindigkeit laufen und die Hochdruckpumpe 15 ist dennoch durch entsprechende Aktivierung des einen oder anderen Druckraums 31 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten antreibbar. Da die Geschwindigkeit des Fahrzeugmotors 5 nicht verändert wird, kann in vorteilhafter Weise auch der Antrieb von weiteren Aggregaten, beispielsweise einer der Hochdruckpumpe 15 zugeordneten, hier nicht näher dargestellten Niederdruckpumpe und/oder der oben bereits erwähnten Vakuumpumpe etc. von einem der Antriebsräder 25, 26 oder der Trommel 20 abgenommen werden. Im dargestellten Beispiel ist hierzu das kleinere Antriebsrad 25 mit einem angeflanschten Zusatzantriebsrad 46 versehen, das beispielsweise einer Niederdruckpumpe zugeordnet sein kann. Die Trommel 20 kann zusätzliche Keilriemennuten 21 zum Antrieb einer Vakuumpumpe enthalten. Da die Geschwindigkeit des Motors 5 gleich bleibt, arbeiten auch diese Aggregate stets mit der vollen Leistung. Eine Veränderung der Geschwindigkeit des Motors 5 würde dagegen auch eine Veränderung der Leistung beispielsweise der Vakuumpumpe bewirken, was unerwünscht wäre.
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Vorstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, ohne dass jedoch hiermit eine Beschränkung verbunden sein soll. Vielmehr stehen dem Fachmann eine Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung, um den allgemeinen Gedanken der Erfindung an die Verhältnisse des Einzelfalls anzupassen.