CN103790819A - 活塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高压输送待输送的流体的活塞泵（10），其具有压力产生装置（30）和控制装置（40），所述压力产生装置（30）和所述控制装置（40）共同布置在一个单个的壳体（84）中并且在所述壳体中沿着共同的纵轴线（18）定向。

Description

活塞泵

技术领域

本发明涉及一种用于高压输送待输送的流体的活塞泵，其具有压力产生装置和控制装置。

背景技术

现有技术中公开一种这样的活塞泵，该活塞泵例如应用在高压清洁器中。该活塞泵包括两个以压力产生部件和控制组部件形式的组件，所述组件结构上彼此分开地布置。第一组件基本上包括具有泵活塞的活塞杆、导向衬套、具有弹簧盘的压簧和密封元件，而第二组件使进入阀和排出阀以及其他的电子机械的控制元件合一，尤其用于接通和切断配属的驱动马达。两个组件通过压缩室相互连接并且例如相互直角地定位，其中，活塞杆和与其连接的泵活塞的驱动通常借助于摆动盘实现，该摆动盘则与驱动马达的从动轴无相对转动地连接。

现有技术的缺点在于，在这样的活塞泵中由于两个组件的相互直角的布置需要用于活塞泵的相应较大的安装室。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种节省位置的、紧凑的并且稳固的活塞泵，该活塞泵能够成本低廉地制造并且此外在长寿命的情况下确保高的可靠性。

该问题通过用于高压输送待输送的流体的活塞泵解决，该活塞泵具有压力产生装置和控制装置，其中，所述压力产生装置和控制装置共同布置在一个单个的壳体中并且在所述壳体中沿着共同的纵轴线定向。

在这里，本发明通过压力产生装置和控制装置的线性布置与用于高压清洁器的通常的活塞泵的直角的布置相比能够实现明显降低的位置需求。此外，由于简单的同轴的构造得出高可靠性，该高可靠性随之带来的是长的使用寿命。通过活塞泵的一个唯一的实施方式能够以价格和输送效率实现不同的模型的整个结构系列。与预先公开的实施方式相反地，对于不同的模型能够应用统一构型的部件，这导致在生产构件时高的成本节省，因为所述构件能够以显著更高的件数制造。此外，根据本发明的结构允许使用大量标准化的标准件，例如滚动轴承球和圆柱形销。

根据一个实施方式，压力产生装置具有可相对于纵轴线同轴运动的泵活塞并且所述控制装置具有可分别相对于所述纵轴线同轴运动的、用于待输送的流体的进入阀和排出阀。

通过可相对于纵轴线同轴运动的泵活塞和可相对于纵轴线同轴运动的进入阀和排出阀能够产生特别高的输送压力。

优选地，泵活塞被接收在缸中并且与活塞杆固定连接，该活塞杆可轴向滑移地被接收在与缸连接的导向衬套中并且相对于该导向衬套借助于至少一个密封圈密封。

由于与泵活塞固定连接的活塞杆得出压力产生装置的特别简单的构造，其中，活塞杆优选可借助于合适的偏心驱动装置沿着纵轴线振荡地运动。活塞杆优选通过填缝（Verstemmen）与泵活塞力锁合地连接。

优选地，缸具有至少一个具有大致椭圆形的造型的缸进口并且在泵活塞中设置至少一个用于待输送的流体的活塞进口，其中，所述至少一个活塞进口通入泵活塞的贯通地在纵轴线的方向上定向的中间通道中。

因此，待输送的流体以简单的方式和方法从外部穿过缸壁进入到泵活塞的空心的内部。缸进口的椭圆形几何尺寸确保足够高的体积流量并且此外支持待输送的流体的自吸入。

根据一个实施方式，泵活塞和缸构成压缩室。

因此，由于活塞运动限定了周期性变大的和变小的容积。

根据一个实施方式，泵活塞在端侧上具有凹部，用于接收配置给控制装置的阀盖的端面。

因此，在泵活塞中提供阀盖的可靠的位置固定。

优选地，阀盖的端面设置有环绕的凸缘并且在端侧中设置盲孔，其中，在凸缘的区域中设置至少一个径向的留空，该留空与所述盲孔连接。

待输送的流体穿过所述留空到达压缩室中。在这里，盲孔用于节省位置地引导所述进入阀的阀弹簧，其中，所述盲孔具有小的深度，以便把用于侵入的空气的死区体积减少到最低限度并且同时确保尽可能高的压缩。

根据一个实施方式，阀盖借助于阀弹簧预加载，该阀弹簧支撑在缸盖或在内侧贴靠在缸盖上的垫片与阀盖的凸缘之间。

通过所述阀盖弹簧，使得所述阀盖力锁合地贴靠在所述泵活塞上。在凸缘的上方，阀盖的基本上（空心）圆柱形的柄具有用于导向和定心阀弹簧的凸肩。

根据一个实施方式，泵活塞的中间通道过渡到阀座中，在该阀座中接收借助于进入阀弹簧预紧的球作为用于待输送的流体的进入阀，其中，进入阀弹簧被夹紧在球和阀盖的盲孔之间。

因此，提供进入阀的结构简单的构造，该进入阀具有最少数量的单部件。

按照一个构型，泵活塞具有圆柱形的区段，在该圆柱形的区段上连接着一个锥状的区段。

因此，得出泵活塞相对于缸的低摩擦并且然而高效的密封，以便能够以合理的驱动效率产生高压。尤其地，锥状的区段通过减小泵活塞与缸之间的有效滑动面降低摩擦损耗。待输送的流体由于它的润滑作用支持泵活塞与缸之间的区域中的摩擦的降低。

优选地，泵活塞通过高性能塑料构成。

因此，提供活塞泵的小的磨损和长的寿命。此外，高性能塑料的固有弹性允许泵活塞在缸中的稍稍压配合用于密封作用，从而能够省去附加的活塞密封。

根据一个实施方式，缸盖具有孔，该孔过渡到阀座中，在该阀座中接收以出口阀弹簧预紧的球作为用于流体的出口阀。

因此，出口阀同样具有简单结构的构造，因为它同样通过少数量的零件构成。

根据一个实施方式，出口阀弹簧和球被接收在端盖的孔中，该端盖与缸盖连接。

因此，使压力产生装置的装配变得简单。阀出口弹簧能够支撑在端盖中或支撑在活塞泵的一个壳体部分中。

附图说明

根据在附图中示出的实施例在以下说明中进一步阐明本发明。附图示出：

图1示出根据一个实施方式的具有压力产生装置和控制装置的活塞泵的截面图，

图2-5示出图1中的活塞泵的四个运行状态的示意性视图，

图6示出图1中的活塞泵的压力产生装置的放大侧视图，

图7示出图6中的活塞泵的截面图，和

图8示出图1中的活塞泵的控制装置的放大截面图。

具体实施方式

图1示出根据一个实施方式的具有压力产生装置30和控制装置40的活塞泵10。活塞泵10说明性地包括优选通过合适弹性的热塑性的和/或热固性的塑料材料制成的泵活塞12，该泵活塞在缸14中借助于活塞杆16可沿着纵轴线18振荡地运动，在图1中说明性地是向上运动和向下运动。活塞杆16可轴向滑移地被接收在基本上空心圆柱形的导向衬套20中并且相对于该导向衬套通过密封圈22、24密封。活塞杆16借助于示意性示出的偏心驱动装置26驱动，因此，使得泵活塞12沿着纵轴线18在缸14中希望地振荡地向上运动和向下运动。但是应指出的是，合适的偏心驱动装置对于本领域技术人员来说足够公开并且不是本发明的主题，从而在这里为了说明的简洁性省去偏心驱动装置26的详细说明。

泵活塞12和缸14限定用于借助于活塞泵10输送的流体的压缩室28并且由此构成活塞泵10的压力产生装置10，该流体在这里示例性地用箭头46表明。进入阀和排出阀32、34共同构成活塞泵10的控制装置40。

在缸12中优选设置三个具有说明性地分别椭圆造型的缸进口，其中，在这里两个能看到的缸进口具有附图标记42、44。待输送的流体通过缸进口进入到活塞泵10中。优选三个缸进口的椭圆形的几何尺寸确保足够高的体积流量并且在此支持待输送的流体46的自吸入。所述缸进口与泵活塞12的优选三个活塞进口液压连接，其中，在这里能看到仅仅一个活塞进口48。活塞进口48分别通到一个穿过泵活塞12的中间通道50中。

中间通道50示例性地过渡到阀座52中，在该阀座中接收借助于进入阀弹簧54预紧的球56，所述阀座和球共同构成进入阀32。在这里，进入阀弹簧54以指离球56的端部支撑在阀盖

60的盲孔58中，该阀盖布置在泵活塞12和垫片62之间，该垫片（在图1中）定位在缸盖64下方。垫片62具有用于让待输送的流体穿过的孔68。

阀盖60借助于阀盖弹簧66预紧，因此，阀盖60在活塞泵10的每个运行状态下力锁合地（在图1中）贴靠在泵活塞12上侧上。相应地，与泵活塞12固定连接的活塞杆16由于阀盖弹簧66的作用贴靠到偏心驱动装置26上。替代地，阀盖弹簧66能够直接地（在图1中）支撑在缸盖64下侧上，从而能够省去垫片62。

此外，在缸盖64中设置孔70，该孔70过渡到阀座72中，在该阀座中接收借助于排出阀弹簧74机械预紧的球76用于构成排出阀34。缸盖64（在图1中）在上侧与端盖78连接，其中，在端盖78中设置通孔80，在该通孔中接收排出阀74的指离球76的端部以进行位置固定。待输送的流体46通过排出阀32沿箭头82的方向离开活塞泵10。进入阀弹簧54、阀盖弹簧66和排出阀弹簧74优选构造为圆柱形的压簧并且通过金属的、足够弹性的材料制成。孔70的输出区域中的阀座72具有倒棱以及与球适配的半径，以便确保可靠的密封作用。

与用于高压清洁器的传统活塞泵相比，由于压力产生装置30以及具有进入阀和排出阀32、34和阀盖60的控制装置40沿着纵轴线18的线性-同轴的布置得出活塞泵10的非常节省位置的构造，该活塞泵使集成到壳体或泵壳体84中变得简单，其中，根据一个实施例，壳体84能够由缸14构成。由于为此必需的构件的数量很少，活塞泵10此外能够成本低廉地制造并且在高可靠性和低维护费用的情况下实现长的寿命。此外，由于活塞泵10的模块化的构造，多个活塞泵以积木原理在一个单个的壳体或多个壳体中组合成一个泵单元，以便实现例如具有在待输送的流体的输送量和/或输送压力方面不同要求的高压清洁器，由此得到进一步的成本节省潜力。在这里，例如两个根据本发明构造的活塞泵10能够关于偏心驱动装置在直径的相反端上对置地定位。此外，多于两个的活塞泵能够借助于一个偏心驱动装置驱动。

在活塞泵10的运行中，如果活塞杆16和缸14中的泵活塞12与所述活塞杆一起沿箭头86的方向（在图1中）向下运动，则待输送的流体46通过缸进口42、44以及与所述缸进口液压连接的活塞进口48和其他看不到的活塞进口吸入到中间管道50中并且从那里吸入到密封室28中，因为进入阀32在流体的该流动方向上（在克服由进入弹簧54施加的弹簧力之后）打开。相反地，如果泵活塞12的运动方向逆转，则进入阀32关闭并且被吸入到压缩室28中的流体借助于泵活塞12这样长时间地被压缩，直到压缩室28中的流体压力的力作用开始克服排出阀弹簧74的弹簧力并且排出阀34打开，从而使得从现在起处于高压下的流体能够通过所述孔68、70、80沿箭头82的方向离开压缩室28，该箭头例如说明了一个取用位置、例如高压清洁器的喷枪的方向。由于泵活塞12的周期的向上运动和向下运动，活塞泵10的前面概述的输送过程重复，从而使得脉动的并且处于高压下的流体沿箭头82的方向离开排出阀34。

图2至5（在说明书的进一步说明中同样参考所述附图）示出图1中的活塞泵10的四个运行状态的示意性视图。

图2说明性地示出在（在图2中）下部的死点位置中的泵活塞12，也就是在活塞泵10的压缩室28中的泵活塞的最深的位置中的泵活塞。在该下部的死点位置中，活塞泵10的进入阀32和排出阀34关闭，因为进入阀弹簧54和排出阀弹簧74能够施加足够高的弹簧力到球56和76上。

在这里，进入阀弹簧54具有特别的意义。除了进入阀32的球56的导向功能之外，它的主要任务在于，一旦待输送的流体46的相应的吸入阶段结束，则快速关闭进入阀32。在这里，进入阀弹簧54的弹簧特征曲线确定了进入阀32的打开压力。该打开压力应处于在0.1-0.25bar之间的范围内，因此确保可能还存在的空气能够共同被吸入。通过进入阀弹簧54的弹簧力的细致的协调一致达到85%至90%的体积效率。省去进入阀弹簧54会导致该效率的明显的下降，因为，在压缩阶段开始时，球56不能被足够快速地压到泵活塞12的阀座上并且由此待输送的流体的一部分从压缩室28中漏出。

图3说明相应的吸入阶段，在该吸入阶段中，待借助于活塞泵10输送的流体46借助于泵活塞12通过缸进口44和活塞进口48以及所有其他的在这里不能够看见的缸进口和活塞进口被吸入到压缩室28中。

图4示出泵活塞12，该泵活塞从它的在图3中示出的位置出发朝图5中示出的上部的死点位置的方向上继续运动（在图和4中向上）。在这里，压缩室28中的压力强烈地上升，因为活塞泵10的进入阀32和排出阀34关闭。只有当压缩室28中的待输送的流体压力这样程度上升，使得由此引起的力作用使排出阀弹簧74压缩并且排出阀34中的球76从它的阀座抬起并且待输送的并且处于高压下的流体通过排出阀34排出并且通过合适的管道引向取用位置时，排出阀34才打开。

图5示例性示出泵活塞12的（在图5中）上部的死点位置。在达到或超过上部的死点位置后重新闭合排出阀34，其中，保留压缩室28中的待输送的流体46的剩余量。为了将该剩余量保持尽可能少，阀盖60中的盲孔58的深度这样小，使得进入阀弹簧54占据盲孔58的体积的最大部分。因此，压缩室28中的所谓的死区体积降低到最小并且活塞泵10的压缩能力整体上升。在泵活塞12向上运动期间，在压缩室28中下降的压力负责使进入阀32打开，从而待输送的流体又可以流入到压缩室28中并且因此使得整个输送过程如上所述地周期性重复。

图6示出图1中的活塞泵的压力产生装置30的泵活塞12。这个关于纵轴线18示例性对称构造的泵活塞12说明性地具有圆柱形的区段90，在该圆柱形区段上连接着一个锥状的区段92。所述锥状的区段92用于机械连接活塞杆（图1中的16）并且此外降低泵活塞12与缸（图1中的14）之间的摩擦，因为所述缸（图1中的14）与所述锥状的区段92之间的接触面可忽略地小。所述区段90的密封区段94主要用于将泵活塞12相对于缸（图1中的14）密封。

泵活塞12优选通过必要时被纤维加固的高性能塑料构成，该高性能塑料具有高耐磨性、高形状稳定性以及相对于腐蚀性化学介质的很大程度的不敏感性。由于塑料材料的固有弹性，泵活塞12优选在轻轻的压锁合条件下插入到活塞泵（图1中的10）的缸（图1中的14）中，从而不必需任何其他密封元件，例如活塞环或诸如此类。

优选地，在泵活塞12中设置至少一个并且说明性地三个例如至少基本上椭圆形的活塞进口，这些活塞进口中在这里仅仅能看到活塞进口48。这些活塞进口优选均匀地间隔开并且围绕泵活塞12的圆周分布地设置在该泵活塞中。椭圆形的活塞进口的主轴线在纵轴线18的方向上延伸，所述活塞进口用于待输送的流体（图1中的46）的流动最优的供应，其中，通过椭圆的形状实现高的体积流量并且同时支持活塞泵（图1中的10）的自吸入能力。所述优选三个活塞进口与一个中间通道50液压连接，该中间通道关于纵轴线18对称地构造在泵活塞12中。

图7示出图6中具有圆柱形的区段90的泵活塞12，该区段过渡到用于连接活塞杆（图1中16）的锥状的区段92中。借助于作为圆柱形的区段90的部分区段的密封区段94实现泵活塞12和缸（图1中14）之间的必需的严密密封。

在泵活塞12的端侧96中设置罐形的凹部98，该凹部用于接收进入阀（图1中的32）的在这里未示出的阀盖（图1中的60）。活塞进口48以及另外的活塞进口100和另外的（不能看到的）活塞进口分别以示例性大致70°的角度α倾斜向上指向地朝所述凹部98的方向延伸。在这里，三个活塞进口示例性分别以120°相互间隔开地在泵活塞12的圆周上分布地布置。

在泵活塞12的与端侧96对置的下侧102中同样设置近似罐形的凹部104，该凹部用于力锁合地连接活塞杆（图1中的16），例如通过填缝、压入、焊接、粘接、螺接、铆接或诸如此类。与纵轴线18同心构造的中间管道50通向阀座106中，在该阀座中接收球56。阀座106包括半径108，在该半径上连接例如45°-倒棱110。在这里，半径108与球56的半径相适配并且在与倒棱110共同作用的情况下确保所述球56在阀座106中的可靠密封。阀座106与弹簧加载的球56和所述阀盖（图1中的60）共同构成进入阀（图1中的32）作为活塞泵（图1中的10）的控制装置（图1中的40）的部分。

为了进一步支持活塞泵（图1中的10）的缸（图1中的14）中泵活塞12的密封作用，圆柱形的区段90的密封区段94优选同样锥状地构造，也就是密封区段94的壁厚112从凹部98的底部114开始向着所述端侧96降低。

图8示出图1中的阀盖60，该阀盖示例性地具有基本上圆柱形的造型，具有在大致圆柱形的柄120中和在端面122的区域中构成的径向外部指向的法兰状的凸缘124。由于阀盖66的力作用，该凸缘124在活塞泵（图1中的10）的每个运行状态中都固定地贴靠在泵活塞（图1中的12）上。此外，在端面122的区域中，将一个盲孔58与纵轴线18同心地设置到阀盖60中。

盲孔58具有用于进入阀弹簧（图1中的54）的后贴靠凸肩126。此外，在阀盖60中设置优选两个并且说明性地四个留空（这些留空中在这里只能看到后部两个留空128、130）。这些留空优选均匀地在阀盖60的圆周上以90°-分度布置并且给予几何的盖构型。盲孔58通过留空中断，从而待输送的流体（图1中的46）不受妨碍并且能够以小的流动阻力到达压缩室（图1中的28）中。

根据本发明，盲孔58的深度132尽可能小。因此使得进入的空气的死区体积尽可能小，其中，同样实现活塞泵（图1中的10）的高压缩。在凸缘124的上方构造一个小凸肩134，该凸肩用于使阀盖弹簧66沿着纵轴线18定心。

Claims (13)

1.一种用于高压输送待输送的流体的活塞泵（10），其具有压力产生装置（30）和控制装置（40），其特征在于，所述压力产生装置（30）和所述控制装置（40）共同布置在一个单个的壳体（84）中并且在所述壳体中沿着共同的纵轴线（18）定向。

2.根据权利要求1所述的活塞泵，其特征在于，所述压力产生装置（30）具有可相对于所述纵轴线（18）同轴运动的泵活塞（12）并且所述控制装置（40）具有可分别相对于纵轴线（18）同轴运动的、用于所述待输送的流体的进入阀（32）和排出阀（34）。

3.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征在于，所述泵活塞（12）被接收在所述缸（14）中并且与活塞杆（16）固定地连接，所述活塞杆可轴向滑移地被接收在与所述缸（14）连接的导向衬套（20）中并且借助于至少一个密封圈（22,24）相对于所述导向衬套密封。

4.根据权利要求3所述的活塞泵，其特征在于，所述缸（14）具有至少一个具有大致椭圆形的造型的缸进口（42，44）并且在所述泵活塞（12）中设置至少一个用于所述待输送的流体的活塞进口（48,100），其中，所述至少一个活塞进口（48,100）通入所述泵活塞（12）的贯通地在所述纵轴线（18）的方向上定向的中间通道（50）中。

5.根据权利要求3或4所述的活塞泵，其特征在于，所述泵活塞（12）和所述缸（14）构成压缩室（28）。

6.根据上述权利要求中任一项所述的活塞泵，其特征在于，所述泵活塞（12）在端侧（96）上具有凹部（98），所述凹部用于接收配属给所述控制装置（40）的阀盖（60）的端面（122）。

7.根据权利要求6所述的活塞泵，其特征在于，所述阀盖（60）的端面（122）设置有环绕的凸缘（24）并且在所述端面（122）中设置盲孔（58），其中，在所述凸缘（24）的区域中设置至少一个径向的留空（128,130），所述留空与所述盲孔（58）连接。

8.根据权利要求6或7所述的活塞泵，其特征在于，所述阀盖（60）借助于阀盖弹簧（66）预紧，所述阀盖弹簧支撑在缸盖（64）或在内侧贴靠在所述缸盖上的垫片（62）与所述阀盖（60）的凸缘（124）之间。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的活塞泵，其特征在于，所述泵活塞（12）的中间通道（50）过渡到阀座（52）中，在所述阀座中接收借助于进入阀弹簧（54）预紧的球（56）作为用于所述待输送的流体的进入阀（32），其中，所述进入阀弹簧（54）被夹紧在所述球（56）与所述阀盖（60）的盲孔（58）之间。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的活塞泵，其特征在于，所述泵活塞（10）具有圆柱形的区段（90），一个锥状的区段（92）连接在所述圆柱形的区段上。

11.根据权利要求2至10中任一项所述的活塞泵，其特征在于，所述泵活塞（12）通过高性能塑料构成。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的活塞泵，其特征在于，所述缸盖（64）具有孔（70），所述孔过渡到阀座（72）中，在所述阀座中接收以出口阀弹簧（74）预紧的球（76）作为用于所述待输送的流体的出口阀（34）。

13.根据权利要求12所述的活塞泵，其特征在于，所述出口阀弹簧（74）和所述球（76）被接收在一端盖（78）的孔（80）中，所述端盖与所述缸盖（64）连接。

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