DE10239943C1 - Pumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät - Google Patents

Abstract

Um bei einer Pumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät mit mindestens einem reziprozierend angetriebenen Kolben, der einerseits in einen Pumpraum eines Pumpengehäuses und andererseits in eine Antriebskammer des Pumpengehäuses eintaucht, mit einer am Umfang des Kolbens anliegenden Hochdruckdichtung im Eintrittsbereich des Kolbens in den Pumpraum, mit einer am Umfang des Kolbens anliegenden Öldichtung im Eintrittsbereich des Kolbens in die Antriebskammer und mit einem den Kolben zwischen Hochdruckdichtung und Öldichtung umgebenden Sammelraum für aus dem Pumpraum an der Hochdruckdichtung vorbei austretende Flüssigkeit einen Eintritt dieser Flüssigkeit in die Antriebskammer zu verhindern, wird vorgeschlagen, daß der Kolben im Bereich zwischen der Hochdruckdichtung und der Öldichtung mindestens eine Umfangsnut aufweist und daß die Hochdruckdichtung und die Öldichtung soweit voneinander entfernt sind, daß die Umfangsnut oder die Umfangsnuten bei der Hubbewegung des Kolbens weder die Hochdruckdichtung noch die Öldichtung erreichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät mit min­ destens einem reziprozierend angetriebenen Kolben, der einerseits in einen Pumpraum eines Pumpengehäuses und andererseits in eine Antriebskammer des Pumpengehäuses eintaucht, mit einer am Umfang des Kolbens anliegen­ den Hochdruckdichtung im Eintrittsbereich des Kolbens in den Pumpraum, mit einer am Umfang des Kolbens anliegenden Öldichtung im Eintrittsbereich des Kolbens in die Antriebskammer und mit einem den Kolben zwischen Hoch­ druckdichtung und Öldichtung umgebenden Sammelraum für aus dem Pump­ raum an der Hochdruckdichtung vorbei austretende Flüssigkeit.

Eine solche Pumpe ist beispielsweise in der DE 31 28 737 A1, der DE 44 45 522 C2 oder der DE 37 02 446 A1 beschrieben. Bei einer solchen Konstruktion ist es möglich, daß trotz Vorsehen eines Sammelraumes Flüssig­ keit, die an der Oberfläche des Kolbens haftet, bis in den Bereich der Öldich­ tung mitgenommen und an dieser vorbeigeführt wird, so daß diese Flüssigkeit in die Antriebskammer gelangen kann und sich dort mit der Ölfüllung der An­ triebskammer vermischt. Dies führt zu Beschädigungen der Pumpe, da diese Leckageflüssigkeit den Druck in der Antriebskammer ansteigen läßt.

Um dies zu vermeiden, ist es bereits bekannt, im Sammelraum eine zusätzli­ che Abstreifdichtung vorzusehen, es wird also zwischen Hochdruckdichtung einerseits und Öldichtung andererseits noch eine weitere Dichtung notwendig, die den Kolben umgibt und verschleppte Leckageflüssigkeit abstreifen soll.

Durch diese zusätzliche Dichtung wird die Konstruktion erheblich komplizierter und auch anfälliger.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Pumpe so auszugestalten, daß ohne Verwendung einer zusätzlichen Abstreiferdichtung eine Verschlep­ pung von Leckageflüssigkeit aus dem Sammelraum in die Antriebskammer verhindert wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Pumpe der eingangs beschriebenen Art erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben im Bereich zwischen der Hoch­ druckdichtung und der Öldichtung mindestens eine Umfangsnut aufweist und daß die Hochdruckdichtung und die Öldichtung soweit voneinander entfernt sind, daß die Umfangsnut oder die Umfangsnuten bei der Hubbewegung des Kolbens weder die Hochdruckdichtung noch die Öldichtung erreichen.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß eine solche Umfangsnut den Film der verschleppten Flüssigkeit auf der Umfangsfläche des Kolbens unterbricht und die verschleppte Flüssigkeit in sich sammelt, so daß diese seit­ lich aus der Umfangsnut in den Sammelraum abfließen kann. Dadurch setzt sich der Film der verschleppten Flüssigkeit auf der der Öldichtung zugewand­ ten Seite der Umfangsnut nicht mehr fort, die verschleppte Flüssigkeit wird also durch die Umfangsnut zuverlässig in den Sammelraum umgeleitet und von der Öldichtung ferngehalten.

Aus der DE 44 39 135 A1 ist es an sich bekannt, im Kolben einer Kolbenpumpe Umfangsnuten vorzusehen. Es handelt sich dabei aber um sogenannten Aus­ gleichsnuten, die offenbar dazu dienen, aus dem Innenraum des Kolbens zugeführtes Öl gleichmäßig über den Umfang des Kolbens zu verteilen und da­ durch eine gleichmäßige Schmierung zu erreichen. Diese Umfangsnuten wirken nicht mit Dichtungen zusammen und können daher die der vorliegenden Erfin­ dung zugrundeliegende Aufgabe nicht lösen.

Die Umfangsnut kann sehr unterschiedliche Querschnitte aufweisen, insbeson­ dere ist es vorteilhaft, wenn die Umfangsnut einen rechteckigen Querschnitt aufweist, so daß sich eine scharfe Kante ergibt, die den Film der verschleppten Flüssigkeit unterbricht.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Kante zwischen Umfangsfläche des Kolbens und Seitenwand der Umfangsnut abge­ schrägt ist, dadurch wird eine Beschädigung der Öldichtung bei der Montage der Pumpe vermieden, bei dieser Montage muß der Kolben durch die Öldich­ tung hindurchgeschoben werden.

Es kann auch vorgesehen sein, daß die Seitenwand der Umfangsnut abge­ schrägt ist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Umfangsnut im mittleren Bereich ihres Bodens eine umlaufende, vertiefte Rin­ ne aufweist, diese kann vorzugsweise einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Dadurch ist es einerseits möglich, im Übergang zwischen Umfangs­ fläche des Kolbens und Umfangsnut eine scharfe Kante zu vermeiden und da­ durch eine Verletzung der Öldichtung bei der Montage, andererseits kann aber zwischen dem Boden der Umfangsnut und der Rinne eine scharfe Kante vor­ handen sein, die zuverlässig den Film der verschleppten Flüssigkeit unter­ bricht.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Um­ fangsnut einen bogenförmigen Querschnitt aufweist, dabei kann vorgesehen sein, daß die Kontur der Umfangsnut gegenüber der Kontur der Umfangsfläche des Kolbens im Randbereich der Umfangsnut schräg verläuft.

Die Breite der Umfangsnut liegt bevorzugt zwischen 0,5 mm und 5 mm. Die Tiefe der Umfangsnut liegt bevorzugt zwischen 0,5 mm und 3 mm.

Es ist günstig, wenn im Sammelraum ein den Kolben umgebendes Distanzele­ ment angeordnet ist, welches die Hochdruckdichtung und/oder die Öldichtung in axialer Richtung abstützt.

Der Sammelraum kann einen Abfluß aufweisen, so daß die in ihm gesammelte Flüssigkeit beispielsweise der Saugseite der Pumpe wieder zugeführt wird.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine Taumelscheiben-Kolbenpumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des in Fig. 1 mit A gekenn­ zeichneten Teilbereiches, wobei der Kolben links und rechts der Mittellinie in unterschiedlichen Stellungen gezeigt ist;

Fig. 3 eine Teilansicht eines Kolbens mit einer abgeschrägten Kante der Umfangsnut;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 mit einer Umfangsnut mit recht­ eckförmigem Querschnitt;

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 mit einer zusätzlichen Rinne am Boden der Umfangsnut und

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich Fig. 4 bei einer Umfangsnut mit bogen­ förmigem Querschnitt.

Die in der Zeichnung dargestellte Pumpe 1 ist ein Teil eines Hochdruckreini­ gungsgerätes, das in der Zeichnung nicht gezeigt ist, die Pumpe 1 wird an­ getrieben durch einen ebenfalls nicht dargestellten Elektromotor oder einen anderen Antriebsmotor, beispielsweise einen Motor für fossile Brennstoffe.

Die Pumpe 1 umfaßt ein Pumpengehäuse 2 mit einer Antriebskammer 3 und mit mehreren Pumpkammern 4, die jeweils über ein Saugventil 5 mit einer Saugleitung 6 und über ein Druckventil 7 mit einer Druckleitung 8 verbunden sind. In die Pumpkammer 4 taucht ein zylindrischer Kolben 9 ein, dessen an­ deres Ende durch eine Öffnung 10 in die Antriebskammer 3 eintaucht, in dieser Antriebskammer 3 befindet sich eine von dem Antriebsmotor angetriebene Taumelscheibe 11, gegen die der Kolben 9 mittels einer Druckfeder 12 ange­ drückt wird.

Es sind mehrere derartige Kolben vorgesehen, im dargestellten Ausführungs­ beispiel umfaßt die Pumpe 1 zwei derartige Kolben, der Aufbau ist bei beiden Kolben ähnlich gewählt, daher wird nachfolgend die Konstruktion nur an einem Kolben erörtert.

Im Eintrittsbereich des Kolbens 9 in die Pumpkammer 4 ist in einer Umfangs­ nut 13 des Pumpengehäuses 2 eine Hochdruckdichtung 14 angeordnet, die an der Umfangswand des zylindrischen Kolbens 9 dichtend anliegt und die Pump­ kammer 4 im Eintrittsbereich des Kolbens 9 dadurch abdichtet.

In ähnlicher Weise ist im Eintrittsbereich des Kolbens 9 in die Antriebskammer 3 eine Öldichtung 15 vorgesehen, die ebenfalls an der Umfangswand des Kol­ bens 9 dichtend anliegt und dadurch die Antriebskammer 3, die zumindest teilweise mit Öl gefüllt ist, abdichtet.

Die Umfangsnut 13 und die Aufnahme der Öldichtung 14 bilden Teil eines Ringraumes 16, der den Kolben 9 zwischen dessen Eintritt in die Pumpkammer 4 und dessen Eintritt in die Antriebskammer 3 umgibt, dieser Ringraum 16 steht mit einer Rückführleitung 17 in Verbindung, die in aus der Zeichnung nicht ersichtlicher Weise mit der Saugleitung 6 verbunden ist.

In dem Ringraum 16 ist den Kolben 9 umgebend ein Distanzelement 18 ange­ ordnet, welches sich sowohl an der Hochdruckdichtung 14 als auch an der Öl­ dichtung 15 abstützt und diese dadurch in axialer Richtung, d. h. in Verschiebe­ richtung des Kolbens 9, festlegt.

In dem Bereich zwischen der Hochdruckdichtung 14 und der Öldichtung 15 ist in den Kolben 9 eine Umfangsnut 19 eingearbeitet, die bei der Hubbewegung des Kolbens 9 bei drehender Taumelscheibe 11 so zwischen Öldichtung 15 einerseits und Hochdruckdichtung 14 andererseits verschoben wird, daß sie beide Dichtungen nicht erreicht, der Umkehrpunkt liegt also jeweils vor einer der beiden Dichtungen. In Fig. 2 ist die Umfangsnut 19 auf der linken Seite in der Nähe der Öldichtung dargestellt, auf der rechten Seiten in der Nähe der Hochdruckdichtung, die Verschiebung der Umfangsnut 19 entspricht dem Hub des Kolbens 9.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Umfangsnut 19 einen rechteckigen Querschnitt, im Bereich zwischen Seitenwand 20 der Um­ fangsnut 19 und der Umfangswand 21 des Kolbens 9 ist eine Abschrägung 22 vorgesehen. Die Breite der Umfangsnut in axialer Richtung kann beispielsweise zwischen 0,5 mm und 5 mm liegen, ihre Tiefe zwischen 0,5 mm und 3 mm.

Der Querschnitt der Umfangsnut 19 ist bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 gleich, beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 fehlt die Abschrä­ gung 22, so daß sich im Übergangsbereich zwischen Seitenwand 20 und Um­ fangswand 21 eine scharfe Kante 23 ausbildet.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 unterscheidet sich von dem der Fig. 3 dadurch, daß im Boden 24 der Umfangsnut 19 zusätzlich eine vertiefte, um­ laufende Rinne 25 vorgesehen ist, die in dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel einen rechteckigen Querschnitt aufweist und somit mit einer scharfen Kante 26 in den Boden 24 der Umfangsnut 19 einmündet.

Die Breite der Rinne kann beispielsweise zwischen 0,5 mm und 5 mm liegen, deren Tiefe zwischen 0,5 mm und 3 mm.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 weist die Umfangsnut 19 eine bogen­ förmige Kontur 27 auf, die schräg in die Umfangswand 21 einmündet.

Wesentlich ist bei allen Querschnittsformen der Umfangsnut 19, daß durch die­ se Umfangsnut 19 die kontinuierliche, zylindrische Umfangswand 21 des Kol­ bens 9 unterbrochen wird, so daß ein Flüssigkeitsfilm, der an der Hochdruck­ dichtung 14 vorbei längs der Umfangswand 21 aus der Pumpkammer 4 aus­ tritt, durch die Umfangsnut 19 unterbrochen wird, d. h. dieser Flüssigkeitsfilm kann sich nicht weiter fortsetzen bis zur Öldichtung 15, sondern dieser Film endet an der Umfangsnut 19, in der sich die Flüssigkeit sammelt, die aus der Pumpkammer 4 ausgetreten ist. Diese in der Umfangsnut 19 gesammelte Flüssigkeit wird dann über die Rückführleitung 17 aus dem Ringraum 16 ab­ geführt, der Ringraum 16 wirkt somit als Sammelraum.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur eine Umfangsnut 19 vorge­ sehen, grundsätzlich wäre es möglich, auch mehrere derartige Nuten neben­ einander im Kolben 9 anzuordnen, wobei in jedem Fall Voraussetzung ist, daß diese Umfangsnuten 19 nicht mit der Hochdruckdichtung 14 und der Öldich­ tung 15 in Kontakt kommen, so daß beim Betrieb diese Dichtungen immer nur an der durchgehenden, zylindrischen Umfangswand 21 anliegen, Beschädigun­ gen der Dichtungen durch die Kanten der Umfangsnut 19 werden somit ver­ mieden.

Claims (12)

1. Pumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät mit mindestens einem rezipro­ zierend angetriebenen Kolben, der einerseits in einen Pumpraum eines Pumpengehäuses und andererseits in eine Antriebskammer des Pumpen­ gehäuses eintaucht, mit einer am Umfang des Kolbens anliegenden Hochdruckdichtung im Eintrittsbereich des Kolbens in den Pumpraum, mit einer am Umfang des Kolbens anliegenden Öldichtung im Eintrittsbereich des Kolbens in die Antriebskammer und mit einem den Kolben zwischen Hochdruckdichtung und Öldichtung umgebenden Sammelraum für aus dem Pumpraum an der Hochdruckdichtung vorbei austretende Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) im Bereich zwischen der Hochdruckdichtung (14) und der Öldichtung (15) mindestens eine Um­ fangsnut (19) aufweist und daß die Hochdruckdichtung (14) und die Öl­ dichtung (15) soweit voneinander entfernt sind, daß die Umfangsnut (19) bei der Hubbewegung des Kolbens (9) weder die Hochdruckdichtung (14) noch die Öldichtung (15) erreicht.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (19) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (22) zwischen Umfangsfläche (21) des Kolbens (9) und Seitenwand (20) der Umfangsnut (19) abgeschrägt ist.

4. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (20) der Umfangsnut (19) abgeschrägt ist.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (19) im mittleren Bereich ihres Bodens (24) eine umlau­ fende, vertiefte Rinne (25) aufweist.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (25) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.

7. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (19) einen bogenförmigen Querschnitt aufweist.

8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (27) der Umfangsnut (19) gegenüber der Kontur der Umfangsfläche (21) des Kolbens (9) schräg verläuft.

9. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite der Umfangsnut (19) zwischen 0,5 mm und 5 mm liegt.

10. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tiefe der Umfangsnut (19) zwischen 0,5 mm und 3 mm liegt.

11. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Sammelraum (16) ein den Kolben (9) umgebendes Distanzelement (18) angeordnet ist, welches die Hochdruckdichtung (14) und/oder die Öldichtung (15) in axialer Richtung abstützt.

12. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sammelraum (16) einen Abfluß (17) aufweist.