DE19548498C2 - Hochdruckreinigungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochdruckreinigungsgerät mit einer Kolbenpumpe, auf die ein Pumpenkopf aufgesetzt ist, in den ein in Längsrichtung der Kolbenpumpe hin- und herbewegbarer Kolben hineinragt, mit einem Sauganschluß zum Zuführen einer Reinigungsflüssigkeit und mit einem Druckanschluß zum Abgeben der Reinigungsflüssigkeit.

Mittels derartiger Hochdruckreinigungsgeräte (DE 43 38 896 A1) wird üblicherweise Wasser als Reinigungsflüssigkeit unter Druck gesetzt und über eine an den Druckanschluß angeschlos­ sene Druckleitung beispielsweise einer Sprühlanze zugeführt. Dabei können Drücke von über 100 bar verwendet werden. Um ei­ ner derartig hohen Druckbelastung standhalten zu können, wird der Pumpenkopf üblicherweise aus Metall gefertigt und mit der Kolbenpumpe verschraubt. Die Schrauben sind dabei oft nur schwer zugänglich. Der Pumpenkopf dient der Aufnahme minde­ stens eines hin- und herbewegbaren Kolbens sowie verschiede­ ner Rückschlagventile. In ihm sind häufig auch zusätzliche, den Betrieb des Hochdruckreinigungsgeräts steuernde Steuere­ lemente und Zuführungen für eine Reinigungschemikalie ange­ ordnet.

Die Herstellung des aus Metall gefertigten Pumpenkopfes ist mit hohen Kosten verbunden, und das Hochdruckreinigungsgerät weist in der Regel ein beträchtliches Gewicht auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsge­ mäßes Hochdruckreinigungsgerät derart auszubilden, daß es kostengünstig herstellbar ist und ein relativ geringes Ge­ wicht aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem Hochdruckreinigungsgerät der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Pumpenkopf aus Kunststoff besteht und zwischen der Kolbenpumpe und einem Zugelement eingespannt ist, das sich an einer der Kolbenpumpe abgewandten Anlagefläche des Pumpenkop­ fes abstützt und eine schräg zur Längsachse der Kolbenpumpe in Richtung auf die Kolbenpumpe verlaufende Stütze umfaßt, an deren der Anlagefläche gegenüberliegendem Endbereich Span­ nelemente angreifen, die mit der Kolbenpumpe lösbar verbind­ bar sind.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß trotz der während des Betriebes des Hochdruckreinigungsgeräts auftretenden ho­ hen Drücke und der damit verbundenen beträchtlichen mechani­ schen Belastung der Pumpenkopf aus Kunststoff gefertigt sein kann, sofern er in Längsrichtung der Kolbenpumpe, d. h. in Be­ wegungsrichtung der Kolben, abgestützt ist. Hierzu ist das Zugelement vorgesehen, das den Pumpenkopf in Längsrichtung der Kolbenpumpe mit dieser verspannt.

Aufgrund der Ausrichtung der Stütze schräg zur Längsachse der Kolbenpumpe wird das Zugelement im wesentlichen lediglich mit Zug- bzw. Druckkräften belastet, es treten aber praktisch keine Biegemomente auf. Da die mechanische Belastung des Zu­ gelementes praktisch nur in Längsrichtung der Kolbenpumpe er­ folgt, kann das in der Regel aus Metall gefertigte Zugelement relativ dünnwandig ausgestaltet sein. Es ist über die Spannelemente, beispielsweise Schrauben, mit der Kolbenpumpe lösbar verbunden, so daß der aus Kunststoff bestehende Pum­ penkopf zwischen dem Zugelement und der Kolbenpumpe einge­ spannt ist.

Aus der DE 40 08 255 C1 ist es bekannt, bei einer Pumpe ein Kunststoff-Formteil zu verwenden. Dieses muß allerdings, um den auftretenden hohen Drücken standhalten zu können, voll­ ständig von einem metallischen Gehäuse umgeben sein, das eine Aufnahme bildet, an dessen Innenseite das Kunststoff-Formteil in wesentlichen Bereichen eng anliegt. Ein derartiges, den Pumpenkopf umgebendes metallisches Gehäuse ist bei der erfin­ dungsgemäßen Konstruktion nicht notwendig. Um die erforderli­ che mechanische Stabilität gewährleisten zu können, ist es ausreichend, wenn der Pumpenkopf in Längsrichtung durch das Zugelement abgestützt wird, das eine derartige Ausgestaltung aufweist, daß praktisch keine Biegemomente im Zugelement auf­ treten.

Aufgrund des Einsatzes von Kunststoff weist das erfindungsge­ mäße Hochdruckreinigungsgerät ein relativ geringes Gewicht auf, wobei für die Herstellung des Pumpenkopfes aus Kunst­ stoff geringere Kosten anfallen als bei einem entsprechenden Pumpenkopf aus Metall. Der Pumpenkopf muß bei der Montage le­ diglich auf die Kolbenpumpe aufgesetzt werden, anschließend wird das Zugelement auf den Pumpenkopf aufgesetzt und mit der Kolbenpumpe über die Spannelemente verspannt. Die Montage des Hochdruckreinigungsgeräts gestaltet sich somit relativ ein­ fach, so daß dieses insgesamt kostengünstig herstellbar ist.

Als Kunststoffe für den Pumpenkopf können beispielsweise Po­ lyamide zum Einsatz kommen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß der Druckanschluß als in Längsrichtung der Kolben­ pumpe ausgerichteter, an einer der Kolbenpumpe abgewandten Stirnfläche des Pumpenkopfes angeordneter Druckstutzen ausge­ bildet ist, der längs seines Außenumfangs eine quer zur Längsrichtung der Kolbenpumpe ausgerichtete Stufe aufweist, an der das Zugelement anliegt. Die Anlagefläche für das Zuge­ lement wird somit durch die den Druckstutzen umgebende Stufe ausgebildet, von der aus die Stütze des Zugelements schräg zur Längsachse der Kolbenpumpe in Richtung auf dieselbe ver­ läuft. Der Druckanschluß ist in Längsrichtung der Kolbenpumpe und somit parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens ausge­ richtet, so daß die Strömungsrichtung der von dem Kolben un­ ter Druck gesetzten Reinigungsflüssigkeit ebenfalls in Längs­ richtung der Kolbenpumpe folgt. Damit verbunden ist eine me­ chanische Belastung des Pumpenkopfes vor allem in Längsrich­ tung der Kolbenpumpe, und diese Belastung wird vom Zugelement aufgenommen.

Eine besonders einfache Montage und eine gute Halterung des Zugelements am Pumpenkopf kann dadurch erzielt werden, daß das Zugelement ein Ansatzrohr umfaßt, in das der Druckstutzen eintaucht. Die Positionierung des Zugelements gestaltet sich in diesem Falle besonders einfach, da hierzu lediglich das Ansatzrohr auf den Druckstutzen aufgesetzt werden muß. Das Ansatzrohr kann gleichzeitig als Anschluß für eine Drucklei­ tung ausgestaltet sein, über die die unter Druck gesetzte Reinigungsflüssigkeit beispielsweise einer Sprühlanze zuge­ führt werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Zugelement eine Haltefläche umfaßt, mittels derer ein Saug­ stutzen am Sauganschluß gehalten ist. Das Zugelement dient somit nicht nur dazu, den Pumpenkopf mit der Kolbenpumpe zu verspannen, sondern übernimmt zusätzlich die Funktion, den Saugstutzen am Sauganschluß zu halten. Dies hat eine weitere Vereinfachung der Montage des Hochdruckreinigungsgeräts zur Folge, da der Saugstutzen beispielsweise lediglich auf den Sauganschluß aufgesetzt oder in diesen eingeführt werden muß, anschließend wird das Zugelement auf den Pumpenkopf aufge­ setzt und über die Spannelemente mit der Kolbenpumpe verbun­ den.

Von Vorteil ist es, wenn die Haltefläche an einem den Saug­ stutzen teilweise umgebenden Halteflansch des Zugelements an­ geordnet ist. Der Halteflansch umgreift den Saugstutzen ent­ lang eines Teilbereichs von dessen Außenumfang und bildet da­ durch eine stabile Halterung für den Saugstutzen.

Es hat sich herausgestellt, daß eine zuverlässige Halterung des Saugstutzens bereits gewährleistet ist, wenn der Hal­ teflansch den Saugstutzen halbkreisförmig umgibt; dies hat insbesondere zur Folge, daß der Halteflansch an der Stirnsei­ te des Pumpenkopfes auf den Saugstutzen aufgesetzt werden kann.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Pumpenkopf zum Zuführen einer Reini­ gungschemikalie einen Chemikalienanschluß umfaßt, in den eine Chemikalienleitung einmündet, die sich an einer Stützfläche des Zugelements abstützt. Um eine besonders gute Reinigungs­ wirkung mit dem erfindungsgemäßen Hochdruckreinigungsgerät zu erzielen, ist vorgesehen, daß der Reinigungsflüssigkeit im Pumpenkopf eine Reinigungschemikalie beigemischt wird, die über die Chemikalienleitung dem Pumpenkopf zugeführt werden kann. Die Halterung der Chemikalienleitung kann auf konstruk­ tiv besonders einfache Weise durch das Zugelement erfolgen, indem dieses eine Stützfläche ausbildet, an der sich die Che­ mikalienleitung abstützt.

Die Stützfläche kann beispielsweise die Chemikalienleitung in Umfangsrichtung umgeben, dies bewirkt eine besonders sichere Halterung ohne großen Konstruktionsaufwand.

Die Verbindung des Zugelements mit der Kolbenpumpe kann in vorteilhafter Weise dadurch erfolgen, daß das Zugelement am der Anlagefläche gegenüberliegenden Ende der Stütze angeord­ nete Halteringe umfaßt, an denen die Spannelemente angreifen. Die Spannelemente, beispielsweise Schrauben, können durch die Halteringe hindurchgeführt werden, so daß sich die Montage des Zugelements besonders einfach gestaltet.

Eine besonders gleichmäßige Verteilung der vom Zugelement auf den Pumpenkopf ausgeübten Spannkräfte ergibt sich dadurch, daß das Zugelement spiegelsymmetrisch zu einer parallel zur Längsachse der Kolbenpumpe ausgerichteten Spiegelebene ausge­ bildet ist. Die beim Betrieb des Hochdruckreinigungsgeräts vom Pumpenkopf auf das Zugelement ausgeübten Kräfte in Längs­ richtung der Kolbenpumpe werden somit über die Anlagefläche gleichmäßig auf das Zugelement übertragen, so daß praktisch keine Biegebelastung des Zugelements erfolgt. Für die Größen­ bemessung des Zugelements müssen deshalb keine Biegemomente berücksichtigt werden, dies hat eine beträchtliche Verringe­ rung des Konstruktionsaufwands zur Folge.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Hochdruckreinigungsgeräts ist vorgesehen, daß die Stütze des Zugelements schräg zur Längsachse der Kolbenpumpe verlaufende Längsstreben umfaßt, deren der Anlagefläche ge­ genüberliegende Endbereiche über schräg zur Längsachse der Kolbenpumpe verlaufende Querstreben miteinander verbunden sind. Das Zugelement ist fachwerkartig ausgestaltet in Form von Längs- und Querstreben, die jeweils schräg zur Längsachse der Kolbenpumpe verlaufen und im wesentlichen lediglich auf Zug bzw. Druck beansprucht werden, jedoch keine Biegemomente aufnehmen müssen. Eine derartige fachwerkartige Ausgestaltung des Zugelements hat außerdem zur Folge, daß das Gewicht des Zugelements beträchtlich reduziert werden kann und daß die Oberfläche des Pumpenkopfes vom Zugelement nur geringfügig abgedeckt wird. Der Pumpenkopf kann dadurch relativ einfach mittels einer Luftströmung gekühlt werden.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung.

Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Hochdruckreinigungsgerätes;

Fig. 2: eine Seitenansicht eines auf einen Pumpenkopf des Hochdruckreinigungsgeräts aufgesetzten Zugelements;

Fig. 3: eine Vorderansicht des Zugelements;

Fig. 4: eine perspektivische Darstellung des Zugele­ ments.

In Fig. 1 ist ein Hochdruckreinigungsgerät 10 dargestellt mit einem Elektromotor 12, an dessen Stirnseite über ein Ge­ triebe 14 eine Kolbenpumpe 16 angeflanscht ist, auf die ein Pumpenkopf 18 aufgesetzt ist. Die Kolbenpumpe 16 umfaßt eine drehfest auf einer Motorwelle 20 aufgesetzte Taumelscheibe 22, an der mehrere Kolben 24 anliegen, die sich aufgrund der Drehbewegung der Taumelscheibe in Längsrichtung der Kolben­ pumpe 16 hin- und herbewegen.

Die Kolben 24 tauchen in einen Pumpraum 26 des Pumpenkopfes 18 ein, der über ein Saugventil 28 und ein Druckventil 30 mit einem Sauganschluß 32 bzw. einem Druckraum 34 in Verbindung steht. Der Druckraum 34 steht über ein Rückschlagventil 36 und einen Injektor 38 mit einem Druckanschluß in Form eines Druckstutzens 40 in Verbindung.

Während des Betriebes des Hochdruckreinigungsgeräts 10 wird eine Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, über einen in den Sauganschluß 32 einmündenden Saugstutzen 42 dem Pum­ penkopf 18 zugeführt. Vom Sauganschluß 32 strömt die Reini­ gungsflüssigkeit über das Saugventil 28 in den Pumpraum 26 und wird anschließend unter hohem Druck über das Druckventil 30 und das Rückschlagventil 36 in den Druckstutzen 40 ge­ pumpt. Der Injektor 38 bildet eine Verengung des Strömungs­ querschnitts der unter Druck gesetzten Reinigungsflüssigkeit, wobei an der Stelle des engsten Querschnitts eine in der Zeichnung nicht dargestellte Querbohrung eine Verbindung her­ stellt zwischen dem Injektor 38 und einem Chemikalienanschluß 44, in den eine Chemikalienleitung 46 mit einem verbreiterten Anschlußstück 48 eintaucht, während ein Anschlußnippel 50 aus dem Chemikalienanschluß 44 herausragt.

Sowohl das Saug-, das Druck- und das Rückschlagventil 28 bzw. 30 bzw. 36 als auch der Injektor 38 und der Druckstutzen 40 sind parallel zur Bewegungsrichtung der Kolben 24, d. h. in Längsrichtung der Kolbenpumpe 16, angeordnet. Die damit ver­ bundenen, in Längsrichtung der Kolbenpumpe 16 wirkenden Axialkräfte werden von einem an der der Kolbenpumpe 16 abge­ wandten Stirnfläche des Pumpenkopfes 18 angeordneten Zugele­ ment 52 aufgenommen. Das Zugelement 52 ist mittels Schrauben 54 mit einem einstückig mit der Kolbenpumpe 16 verbundenen Flansch 56 verschraubt. Das Zugelement 52 verspannt den Pum­ penkopf 18 mit der Kolbenpumpe 16 und nimmt die in Längsrich­ tung der Kolbenpumpe 16 wirkenden Kräfte auf. Aufgrund einer derartigen Ausgestaltung ist es möglich, den Pumpenkopf trotz der während des Betriebs des Hochdruckreinigungsgeräts 10 auftretenden hohen Drücke, die mehr als 100 bar betragen kön­ nen, aus Kunststoff zu fertigen.

Das Zugelement ist in den Fig. 2, 3 und 4 detailliert dar­ gestellt. Es umfaßt ein Anschlußrohr 58, in das der Druck­ stutzen 40 eintaucht und an das mittels eines Außengewindes 60 eine in der Zeichnung nicht dargestellte Druckleitung an­ schließbar ist. An dem dem Außengewinde 60 gegenüberliegenden Ende des Anschlußrohrs 58 ist ein Stützflansch 62 angeordnet, der an einer den Außenumfang des Druckstutzens 40 umgebenden Stufe 41 zur Anlage kommt, d. h. die Stufe 41 bildet eine An­ lagefläche für das Zugelement 52. Die Stufe 41 erstreckt sich quer zur Längsrichtung der Kolbenpumpe 16 und ist nur sehr schmal ausgebildet, so daß Biegemomente im Zugelement 52 praktisch nicht auftreten. Bei einem Außendurchmesser des Druckstutzens von etwa 17 mm in dem dem Außengewinde 60 be­ nachbarten Bereich kann beispielsweise vorgesehen sein, daß sich der Außendurchmesser über die Stufe 41 auf ungefähr 20 mm vergrößert.

Das Zugelement 42 umfaßt außerdem vier in einer senkrecht zur Längsachse der Kolbenpumpe 16 ausgerichteten Ebene angeordne­ te Halteringe 64, die über schräg zur Längsachse der Kolben­ pumpe 16 verlaufende Längsstreben 66 mit dem Stützflansch 62 und dem Anschlußrohr 58 verbunden sind. Die dem Anschlußrohr 58 gegenüberliegenden Bereiche der Längsstreben 66 sind über ebenfalls schräg zur Längsachse der Kolbenpumpe 16 verlaufen­ de Querstreben 68 miteinander verbunden. Die oberen, d. h. die in Höhe des Chemikalienanschlusses 44 angeordneten Halteringe 64 sind zusätzlich über einen U-förmigen Bügel 70 mit zwei Schenkeln 71 und 72 und einer Basis 73 miteinander verbunden. Die Basis 73 geht einstückig in einen Vorsprung 74 des Stutz­ flansches 62 über. Der Vorsprung weist eine Bohrung 75 auf, die vom Anschlußnippel 50 durchgriffen wird. Der Vorsprung 74 bildet somit eine Stützfläche für die Chemikalienleitung 46, indem er am Anschlußstück 48 der Chemikalienleitung 46 an­ liegt und den Anschlußnippel 50 ringförmig umgibt. Das An­ schlußstück 48 wird dadurch im Chemikalienanschluß 44 festge­ legt.

An den beiden unteren, d. h. in Höhe des Sauganschlusses 32 angeordneten Halteringen 64 ist über Stege 77 ein Hal­ teflansch 79 gehalten, der den Saugstutzen 42 halbkreisförmig umgibt und verhindert, daß der Saugstutzen 42 aus dem Saugan­ schluß 32 herausgezogen werden kann.

Die Längs- und Querstreben 66 bzw. 68 bilden zusammen mit dem U-förmigen Bügel 70 und den Stegen 77 sowie dem Halteflansch 79 eine fachwerkähnlich ausgestaltete Haube, die sich im we­ sentlichen schräg zur Längsachse der Kolbenpumpe 16 erstreckt und praktisch lediglich auf Zug bzw. Druck belastet ist, wäh­ rend Biegemomente vernachlässigbar sind. Das derart als Haube ausgestaltete Zugelement 52 läßt sich bei der Montage des Hochdruckreinigungsgeräts relativ einfach auf den Pumpenkopf aufsetzen und bewirkt sowohl eine Halterung des Saugstutzens 42 und der Chemikalienleitung 46 als auch ein Verspannen des Pumpenkopfes 18 mit der Kolbenpumpe 16. Der Pumpenkopf 18 wird durch das Zugelement 52 nicht vollständig überdeckt, so daß eine gute Wärmeabfuhr gewährleistet ist. Das Zugelement 52 nimmt in Längsrichtung der Kolbenpumpe 16 wirkende Zug- und Druckkräfte auf, so daß der Pumpenkopf 18 entlastet wird und aus Kunststoff gefertigt werden kann.

Claims (10)

1. Hochdruckreinigungsgerät mit einer Kolbenpumpe, auf die ein Pumpenkopf aufgesetzt ist, in den ein in Längsrich­ tung der Kolbenpumpe hin- und herbewegbarer Kolben hin­ einragt, mit einem Sauganschluß zum Zuführen einer Rei­ nigungsflüssigkeit und mit einem Druckanschluß zum Ab­ geben der Reinigungsflüssigkeit, dadurch gekennzeich­ net, daß der Pumpenkopf (18) aus Kunststoff besteht und zwischen der Kolbenpumpe (16) und einem Zugelement (52) eingespannt ist, das sich an einer der Kolbenpumpe (16) abgewandten Anlagefläche (41) des Pumpenkopfes (18) ab­ stützt und eine schräg zur Längsachse der Kolbenpumpe (16) in Richtung auf die Kolbenpumpe (16) verlaufende Stütze (66) umfaßt, an deren der Anlagefläche (41) ge­ genüberliegendem Endbereich Spannelemente (54) angrei­ fen, die mit der Kolbenpumpe (16) lösbar verbindbar sind.

2. Hochdruckreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druckanschluß als in Längsrich­ tung der Kolbenpumpe (16) ausgerichteter, an einer der Kolbenpumpe (16) abgewandten Stirnfläche des Pumpenkop­ fes (18) angeordneter Druckstutzen (40) ausgebildet ist, der längs seines Außenumfangs eine quer zur Längs­ richtung der Kolbenpumpe (16) ausgerichtete Stufe (41) aufweist, an der das Zugelement (52) anliegt.

3. Hochdruckreinigungsgerät nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zugelement (52) ein Ansatzrohr (58) umfaßt, in das der Druckstutzen (40) eintaucht.

4. Hochdruckreinigungsgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zugelement (52) eine Hal­ tefläche (79) umfaßt, mittels derer ein Saugstutzen (42) am Sauganschluß (32) gehalten ist.

5. Hochdruckreinigungsgerät nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Haltefläche an einem den Saug­ stutzen (42) teilweise umgebenden Halteflansch (79) des Zugelements (52) angeordnet ist.

6. Hochdruckreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkopf (18) zum Zuführen einer Reinigungschemikalie einen Che­ mikalienanschluß (44) umfaßt, in den eine Chemikalien­ leitung (46) einmündet, die sich an einer Stützfläche (74) des Zugelements (52) abstützt.

7. Hochdruckreinigungsgerät nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stützfläche (74) die Chemikalien­ leitung (46) in Umfangsrichtung umgibt.

8. Hochdruckreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (52) am der Anlagefläche (41) gegenüberliegenden Ende der Stütze (66) angeordnete Halteringe (64) umfaßt, an denen die Spannelemente (54) angreifen.

9. Hochdruckreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (52) spiegelsymmetrisch zu einer parallel zur Längsach­ se der Kolbenpumpe (16) ausgerichteten Spiegelebene ausgebildet ist.

10. Hochdruckreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze schräg zur Längsachse der Kolbenpumpe (16) verlaufende Längsstreben (66) umfaßt, deren der Anlagefläche (41) gegenüberliegende Endbereiche über schräg zur Längsach­ se der Kolbenpumpe (16) verlaufende Querstreben (68) miteinander verbunden sind.