EP0476450A1 - Axial piston pump, particularly for water high-pressure cleaner - Google Patents
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- EP0476450A1 EP0476450A1 EP91115052A EP91115052A EP0476450A1 EP 0476450 A1 EP0476450 A1 EP 0476450A1 EP 91115052 A EP91115052 A EP 91115052A EP 91115052 A EP91115052 A EP 91115052A EP 0476450 A1 EP0476450 A1 EP 0476450A1
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Definitions
- the invention relates to an axial piston pump, in particular for water high-pressure cleaners, with the features of the preamble of claim 1.
- an outer housing which is designed as a cast metal part is initially provided.
- This outer housing is closed on one side, that is to say it is designed like a pot with an essentially cylindrical recess.
- Flow channels are molded into the cast material of the housing on the closed side. Screw connections for suction and pressure lines are also formed there.
- On the open side of the housing there is a fixed cover, also designed as a cast metal part, on which an electric motor with reduction gear and a handle are arranged.
- a fixed swash plate is arranged on the motor connection side of the outer housing, that is to say on the cover.
- This swash plate is axially penetrated in the middle by a drive shaft which carries in the interior of the recess a disk-shaped carrier body which is designed as a cast part and is of great thickness.
- Pump pistons which are arranged parallel to the longitudinal axis of the outer housing and each have a drive end on the swash plate are guided in the piston guides.
- the pump pistons are spring-loaded in the direction of the swash plate by a compression spring; to accommodate the compression spring, the support body has a correspondingly enlarged recess following each piston guide.
- the carrier body By rotating the drive shaft, the carrier body, taking the pump pistons guided in the piston guides, can be rotated relative to the swash plate at a correspondingly high rotational speed, so that the drive ends of the pump pistons slide along the swash plate and convert the rotary movement into an axially directed displacement movement of the pump pistons.
- the pump pistons are therefore carried along by the carrier body.
- the pump ends of the pump pistons dip into cylindrical recesses in a receiving disk located on the pump connection side of the carrier body and form corresponding working volumes with these cylindrical recesses in the receiving disk.
- a control disk which has crescent-shaped valve openings and thus serves as a valve arrangement.
- the control disk and the receiving disk form a surface seal with one another. Valves provided with moving valve elements are not provided and required here, since the valve action is achieved by the interaction of the crescent-shaped valve openings in the control disk with the rotating inlet and outlet openings of the cylindrical recesses.
- the invention is based on the object of designing the axial piston pump explained at the outset in such a way that it is inexpensive, in particular even in the case of smaller production quantities is adjustable, and in particular that the tool costs in production are as low as possible.
- Claim 1 shows a solution in which the units are completely self-manageable, that is to say closed overall, while claim 3 shows a semi-integrated solution in which, instead of the valve sleeves of the solution of claim 1, a continuous receiving disk takes over the function of the valve sleeves to a certain extent by: the piston guides are connected there in a tear-proof manner, in particular are screwed in.
- the units in the axial piston pump according to claim 1 must be combined hydraulically in some way in the outer housing 1, which of course can also serve accordingly a receiving disc, but in the case of a closed outer housing, the bottom of the outer housing can also be designed accordingly.
- the latter can be achieved in particular if the outer housing is made entirely of plastic, for example with metal reinforcement inserts in the high-pressure areas.
- the outer housing is no longer designed as a metal (or plastic) casting, which can only be produced with a complicated tool. Rather, the outer housing is formed by a tubular section in the form of a cylinder jacket, which is simply closed by a disk on the open end face. This can also perform additional functions.
- Such pipe sections are commercially available as sections of seam pipes or seamless pipes as semi-finished products in practically any dimension and material quality. The same applies to panes.
- the outer housing is thus considerably simplified in terms of production technology.
- the construction according to the invention can be realized with piston guides rotating about the common longitudinal axis; one would then have to connect the piston guides by means of corresponding connecting elements to form an overall rotating element.
- These connecting elements could also be commercially available semi-finished products. Then it could remain with the control disk known from the prior art with the crescent-shaped valve openings as a valve arrangement.
- the teaching according to the invention is preferably used if units of piston guide and pump piston arranged in a fixed manner are provided in the outer housing and the swash plate can be driven in rotation. Then you can choose a suitable valve arrangement with pressure and suction valves.
- the pressure and suction valves are available as standard semi-finished products. They can also be designed in the range of lower pressures and in particular lower operational loads, that is to say in the field of hobby devices, as lamellar valves or reed valves, as are known from the field of compressors, in particular axial piston compressors.
- the axial piston pump initially has an outer housing 1 with a motor connection side 2 and a pump connection side 3. In Fig. 1 you can see from the motor connection side 2 in the outer housing 1st
- FIG. 2 shows, a swash plate 5 which can be driven in rotation here and according to the preferred teaching about the longitudinal axis 4 of the outer housing 1 is arranged on the motor connection side 2. 2, the housing 6 of the electric motor serving for the rotary drive and a drive shaft 7 for the swash plate 5 are indicated on the right.
- the teaching of the invention can also be applied to a fixed swash plate, as will be explained further below.
- Fig. 1 it can be seen that in the illustrated embodiment, three pump pistons 10 are provided which are arranged in piston guides 8 parallel to the longitudinal axis 4 of the outer housing 1 and each abut on the swash plate 5 with a drive end 9.
- Each piston guide 8 and each pump piston 10 includes an abutment disk 11 attached to the pump piston 10, a compression spring 12 inserted between the abutment disk 11 and the piston guide 8, possibly also a support disk 13 attached in the piston guide 8 to the pump piston 10, and at least one piston seal 14.
- the piston guide 8 has a sliding insert 15 for the pump piston 10, which ensures that the sliding friction of the pump piston 10 in the piston guide 8 is very low.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- the pump ends 16 of the pump pistons 10 opposite the drive ends 9 are axially displaceably received in cylinders 17, each of which includes a working volume 18 with the pump ends 16.
- This working volume 18 is large at the top in FIG. 2 and particularly small at the bottom in FIG. 2.
- a valve arrangement connects to inlet / outlet openings 19 of the cylinders 17.
- each piston guide 8 is an independent, cylinder jacket-shaped part forming a receiving space 20 and in each case a pump piston 10 together with the associated piston guide 8 forms an overall interchangeable unit 21 that the cylinders 17 with their inputs and outlet openings 19 are each integrated in the units 21, that a pressure and a suction valve or a double-acting pressure / suction valve 26 is provided for each cylinder 17, from which or from which corresponding pressure or suction channels 27, 28 depart, that the valves or the one pressure / suction valves 26 are integrated in the units 21 and that a valve sleeve 22 is in each case connected to the corresponding piston guide 8 in a tear-resistant manner, in particular is screwed and closes the receiving space 20.
- FIG. 3 shows very clearly what effect the implementation of the teaching ultimately has. While a very large cross-section is effective in the receiving space 20 in printing operation and thus high Tearing forces occur, which are then absorbed via the valve sleeve 22 screwed to the piston guide 8, only a relatively small tearing force acts on the outside in the receiving disk 23, namely with the cross section of the mouth of the pressure channel 34 in the pressure chamber 27 '.
- the units 21 are inserted at the ends facing the pressure or suction channels 27, 28 into a receiving disc 23 which is arranged transversely in the outer housing 1 and has corresponding recesses.
- the recesses in the receiving disk 23 for the use of the units 21 with the front edges can also be formed in a bottom of an outer housing 1 designed in the form of a pot. Then the receiving disk 23 would be formed from the bottom of the outer housing 1. However, it could also be arranged on the floor in such a pot-like outer housing 1.
- each piston guide 8 is an independent, cylinder-jacket-shaped part which forms a receiving space 20, and in each case a pump piston 10 together with the associated piston guide 8 forms an overall replaceable unit 21 such that the cylinders 17 with their inlet and outlet openings 19, each integrated into the units 21 or formed by a receiving disc 23 arranged transversely in the outer housing 1 and having corresponding recesses, such that one pressure and one suction valve or one double-acting pressure / suction valve 26 per cylinder 17 is provided, from which or from which corresponding pressure or suction channels 27, 28 depart.
- Fig. 1 shows a further preferred embodiment in so far as it applies here that the outer housing 1 is formed by a cylindrical jacket-shaped pipe section and is closed on the pump connection side 3 by a disk-shaped insert and that, preferably, the receiving disk 23 simultaneously forms the insert.
- the outer housing 1 is formed by a cylindrical jacket-shaped pipe section and is closed on the pump connection side 3 by a disk-shaped insert and that, preferably, the receiving disk 23 simultaneously forms the insert.
- the outer housing 1, which was previously designed as a cast part, can now be produced from a commercially available pipe section, which can be closed on the pump connection side 3 by a separate part of appropriate shape.
- the connection flange provided on the pipe section on the motor connection side 2 can also be formed on the pipe material using modern techniques.
- the units 21 can be let into the receiving disk 23 to a greater or lesser extent. This applies to the pump end of the units 21. If it is let into a receiving disk 23 sufficiently far, a further lateral guide at the other end, that is to say in the region of the piston guides 8 as such, is not required. That shows e.g. B. Fig. 4. However, it can also be provided that the units 21 are held in the outer housing 1 by a positioning disk 24 provided with corresponding openings for receiving the piston guides 8 and arranged transversely in the outer housing 1. This version is shown in FIGS. 2 and 6. It is also indicated in FIG. 1. It applies that the positioning disc 24 is provided with circumferential seals 25 on the circumference and at the openings.
- the positioning disc 24 has a component which is also available as a commercially available semi-finished product processed with simple processing steps.
- This positioning disk 24 can fulfill an additional function, namely by dividing the pipe section 1 into a “water part” on the left in FIG. 2, on the top in FIG. 6 and an “oil part” on the right in FIG. 2, below in FIG. 6 and seals both parts against each other. This ensures that you work oil-free in the water part and can be spared water ingress in the oil part.
- the piston guide 8 each one 4 is a particularly preferred exemplary embodiment, which is characterized in that the cylinder jacket-shaped parts forming the piston guides 8 are formed by correspondingly deformed, in particular step-widened and / or with circumferential, ring-shaped parts Pipe sections provided contact surfaces are formed. Modern forming technology makes it possible to subsequently realize relatively large jumps in diameter in pipe sections available as semi-finished products, the associated tool costs being much lower than the tool costs for a corresponding cast part. The next step is to further reduce the manufacturing costs caused by tool costs.
- FIGS. 2, 3 and 4 show constructions in which the cylinders 17 with their inlet and outlet openings 19 are each integrated in the units 21. 3 and 4 there is in front of the support ring 29, which is present in all cases, the piston seal 14, which is present in all cases, but there is also a cylinder ring 30 in front of it.
- the cylinder ring 30 is towards the outside lying spacer ring reduced, in principle it could also be omitted entirely if one then accepts a smaller effect of the displacement of the pump piston 10.
- a spacer ring 31 also prevents the piston seal 14 from squeezing together.
- the positioning disk 24 is located between a contact flange on the piston guide 8 and the inner end of the compression spring 12, that is to say the compression spring 12 is supported on the positioning disk 24, the compression spring 12 is supported in the illustration in FIG. 4 Embodiment directly on a contact flange on the piston guide 8, while the positioning disc 24 is supported on an offset, recessed contact flange, which is indicated by dash-dotted lines.
- the latter construction has advantages in terms of installation technology.
- one pressure and one suction valve or one double-acting pressure / suction valve 26 is provided for each cylinder 17. This is explained in more detail for the various exemplary embodiments. In all exemplary embodiments, however, a double-acting pressure / suction valve 26 is provided here. 5 shows a separate structural unit in this form, the pressure / suction valve 26 shown there is known from the prior art and is commercially available (US Pat. No. 4,032,263).
- FIGS. 3 and 6 in the exemplary embodiments shown there show that the mounting disk 23 there consists of two or more individual disks.
- common pressure channels 27 or suction channels 28 are worked into the receiving disk 23 or in the individual disks of the receiving disk 23 or between the individual disks for all units 21, in particular introduced through a bore, or pressure or suction spaces 27 '. , 28 'are formed.
- the machining operations are very simple in nature.
- FIG. 3 shows the first alternative of the teaching with a valve sleeve 22 designed as a coupling element. It would be possible to have the valve sleeve 22 degenerate to a flat end cover or to leave it completely out, if at the same time the piston guide 8 was correspondingly forward extended.
- the second alternative of teaching as shown for example in FIG. 2. There is of course a considerable range of possible variations here, but all of them are covered by the two alternatives of claims 1 and 3.
- FIGS. 3 and 6 it is the case that an annular flange of the pressure / suction valve 26 is clamped between the piston guide 8 and the valve sleeve 22 and from this annular flange the pressure channel 34 into the lower individual disk of the valve disk 22 and protrudes into the pressure channel 27 'or pressure chamber 27' formed there.
- the valve sleeve 22 forms an annular suction channel 35 which opens into the upper individual disk of the valve disk 22 in the suction channel 28 or suction chamber 28 ′ there.
- the suction space 28 ′ is embodied here over a large area.
- the suction space 28 ′ is also divided over a large area by a filter element 28 ′′, namely here a filter fabric supported by support points in the suction space 28 ′.
- a filter element 28 ′′ namely here a filter fabric supported by support points in the suction space 28 ′.
- FIGS. 6 and 7 are now particularly simple and expedient with regard to the pressure / suction valve 26.
- the pressure / suction valve 26 has two leaf valves 26 ', 26 "which are arranged axially one behind the other in the receiving space 20 on different sides of a valve carrier 32 and a pressure channel 34 is arranged angularly offset from a suction channel 35.
- the contour of an exemplary embodiment of such a valve is shown laterally in FIG Leaf valve 26 ', 26 ". It is easy to see how simple this structure is, such a part can simply be punched out of spring plate.
- the various parts installed in the outer housing 1 on the pump connection side 3 and / or on the motor connection side 2 are fixed in the axial direction by a circlip 37 in a circumferential groove of the pipe section 1.
- the fixation by a circlip 37 is only possible according to the invention because the axially occurring tearing forces are overall relatively low for the reasons explained at the beginning.
- a pressure / suction valve 26 can also be converted into a type of bypass valve with an unloader function, namely that the suction section of the pressure can also be suitably used in printing operation or from the start of printing operation - / Suction valve 26 opens less or more.
- a bypass circuit it is then possible, by controlling the pressure / suction valve 26 or the pressure / suction valves 26 of all the pump pistons alone, to implement a circulation cycle, as is required for unloaders.
- 5 shows a stamp 39 entering the valve disk 32, which externally mechanically influences a valve plate 40 of the suction part of the pressure / suction valve 26, so that the valve plate 40 does not completely close even in the fully advanced position. How and to what extent the punch 39 is controlled externally can be left open, this is only indicated by the direction arrow.
- the swash plate 5 carries a sliding coating 38 or sliding pad made of PTFE or the like.
- constructions according to the invention in particular the construction from FIG. 7, even offer the possibility in lower pressure ranges, for example in the case of hobby high-pressure cleaning devices in the range up to 100 bar, to work entirely in plastic, that is to say also to produce the piston guides 8 from plastic. Then, if this may lead to locally excessive pressures in the receiving disk 23 should, one could also implement metal inserts, for example channels made of metal, at corresponding points.
- FIGS. 3 and 6 offer particularly advantageous conditions for a design made of corrosion-resistant materials.
- the parts that are subjected to high pressure or tear forces could be made of stainless steel, the parts that were subjected to less pressure could be made of plastic.
- Fig. 7 shows a particularly preferred embodiment, the special features of which can be realized not only in this embodiment, but also in all other constructions. It is essential here that the suction channels 28 or the common suction channel or suction chamber 28 'is preceded by a suction flow diversion 41 and that the suction flow diversion 41 has a line section 42 projecting into the oil chamber facing the swash plate 5. In particular, it applies here that the line section 42 projecting into the oil chamber facing the swash plate 5 is designed as a coaxial tube.
- This suction flow diversion 41 has a cooling effect similar to that of the pump pistons with suction lines that have been passed through and which have been described further above as an alternative. Due to the fact that the sucked-in water is led through the oil space in a kind of cooling cartridge, the oil located there is sufficiently cooled.
- FIG. 7 shows another way of guiding the pressure and suction channels 34, 35, which here are not arranged coaxially, as is required for the full cartridge systems, but simply lie next to one another in the receiving disk 23 .
- the high-pressure piston seal 14 is supported on the back by a support ring 29, which in turn is held on the inner circumference of the piston guide 8 by a bore ring 43 inserted in a groove. Between the oil piston seal 14 and the support ring 29 there is a leak oil chamber 44, from which a leak oil channel 45 leads back into the oil chamber, so that lubricating oil which has been drawn through can return to the oil chamber.
- the receiving disk 23 with the receptacles 23 'for the units 21 and the pressure or suction channels 27, 28 or the pressure or suction spaces 27', 28 'applies as a single large molded part is executed. It is also particularly preferred that this molded part forms the bottom and end part for the outer housing 1 as a whole.
- the receiving disk 23 is provided with flange projections 46 projecting outwards with bores 47 for tensioning and connecting screws. Given the appropriate pressure conditions, this part can even be made of plastic because of the relationships explained at the beginning, but in the exemplary embodiment shown it is made of metal (die-cast aluminum or molded brass part).
- the receptacles 23' are grouped axially symmetrically around the central axis of the receiving disk 23, that on the insert side of the units 21 In the center of the opposite side, an outlet opening 19 with an axially opening pressure chamber 27 '(collecting chamber) is formed in such a way that this pressure chamber 27' is connected to the receptacles 23 'via three radially extending, sickle-shaped pressure channels 27 and that at the bottom of the receptacle 23' below the laterally opening pressure channels 27 open axial and here also sickle-shaped suction channels 28, which in turn emerge in the form of inlet openings 19 on the end face already mentioned.
- FIGS. 8 to 11. 11 shows how ingeniously simple the design of the various shaped areas is. In particular, it is important that, due to the circular shape or arc shape of the different areas and channels, the forces occurring are optimally diverted into the material.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenpumpe, insbesondere für Wasser-Hochdruckreiniger, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to an axial piston pump, in particular for water high-pressure cleaners, with the features of the preamble of
Bei einer bekannten Axialkolbenpumpe (EP-A 0 312 862) für einen Wasser-Hochdruckreiniger ist zunächst ein als Metall-Gußteil massiv ausgeführtes Außengehäuse vorgesehen. Dieses Außengehäuse ist an einer Seite geschlossen, also topfartig mit einer im wesentlichen zylinderförmigen Ausnehmung ausgebildet. An der geschlossenen Seite sind in das Gußmaterial des Gehäuses Strömungskanäle eingeformt. Dort sind auch Schraubanschlüsse für Saug- und Druckleitungen eingeformt. An der offenen Seite des Gehäuses ist ein feststehender, ebenfalls als Metall-Gußteil ausgeführter Deckel angeordnet, an dem ein Elektromotor mit Untersetzungsgetriebe sowie ein Handgriff angeordnet sind.In a known axial piston pump (EP-A 0 312 862) for a water high-pressure cleaner, an outer housing which is designed as a cast metal part is initially provided. This outer housing is closed on one side, that is to say it is designed like a pot with an essentially cylindrical recess. Flow channels are molded into the cast material of the housing on the closed side. Screw connections for suction and pressure lines are also formed there. On the open side of the housing there is a fixed cover, also designed as a cast metal part, on which an electric motor with reduction gear and a handle are arranged.
An der Motoranschlußseite des Außengehäuses, also am Deckel, ist eine feststehende Taumelscheibe angeordnet. Diese Taumelscheibe wird axial in der Mitte von einer Antriebswelle durchsetzt, die im Inneren der Ausnehmung einen als Gußteil ausgeführten, scheibenförmigen, mit großer Dicke ausgebildeten Trägerkörper trägt. Im Trägerkörper sind mehrere, insbesondere drei oder vier, parallel zur Längsachse des Außengehäuses ausgerichtete Kolbenführungen ausgeformt, die auch entsprechende Lagerringe aufweisen. Lagerringe und Dichtungsringe sind auch auf der Außenseite des Trägerkörpers umlaufend angeordnet, so daß der Trägerkörper in der Ausnehmung abdichtend drehbar ist. Auf der Pumpenanschlußseite, also der geschlossenen Seite der Ausnehmung ist die den Trägerkörper tragende Welle nochmals gelagert. In den Kolbenführungen sind parallel zur Längsachse des Außengehäuses angeordnete, jeweils mit einem Antriebsende an der Taumelscheibe anliegende Pumpenkolben geführt. Die Pumpenkolben sind in Richtung auf die Taumelscheibe hin von einer Druckfeder federbelastet, zur Aufnahme der Druckfeder weist der Trägerkörper im Anschluß an jede Kolbenführung eine entsprechend erweiterte Ausnehmung auf. Durch Drehung der Antriebswelle ist der Trägerkörper unter Mitnahme der in den Kolbenführungen geführten Pumpenkolben gegenüber der Taumelscheibe mit entsprechend hoher Drehgeschwindigkeit drehbar, so daß die Antriebsenden der Pumpenkolben auf der Taumelscheibe entlang gleiten und die Drehbewegung in eine axial gerichtete Verschiebebewegung der Pumpenkolben umsetzen. Die Pumpenkolben werden also vom Trägerkörper mitgenommen.A fixed swash plate is arranged on the motor connection side of the outer housing, that is to say on the cover. This swash plate is axially penetrated in the middle by a drive shaft which carries in the interior of the recess a disk-shaped carrier body which is designed as a cast part and is of great thickness. A plurality of, in particular three or four, piston guides, which are also aligned parallel to the longitudinal axis of the outer housing and which also have corresponding bearing rings, are formed in the carrier body. Bearing rings and sealing rings are also arranged circumferentially on the outside of the carrier body, so that the carrier body can be rotated in a sealing manner in the recess. On the pump connection side, that is the closed side of the recess, the shaft carrying the carrier body is again supported. Pump pistons which are arranged parallel to the longitudinal axis of the outer housing and each have a drive end on the swash plate are guided in the piston guides. The pump pistons are spring-loaded in the direction of the swash plate by a compression spring; to accommodate the compression spring, the support body has a correspondingly enlarged recess following each piston guide. By rotating the drive shaft, the carrier body, taking the pump pistons guided in the piston guides, can be rotated relative to the swash plate at a correspondingly high rotational speed, so that the drive ends of the pump pistons slide along the swash plate and convert the rotary movement into an axially directed displacement movement of the pump pistons. The pump pistons are therefore carried along by the carrier body.
Die Pumpenden der Pumpenkolben tauchen in zylindrische Ausnehmungen in einer auf der Pumpenanschlußseite des Trägerkörpers befindlichen Aufnahmescheibe ein und bilden mit diesen zylindrischen Ausnehmungen in der Aufnahmescheibe entsprechende Arbeitsvolumina. Auf der vom Trägerkörper abgewandten Seite der Aufnahmescheibe schließlich befindet sich eine Steuerscheibe, die sichelförmige Ventilöffnungen aufweist und so als Ventilanordnung dient. Die Steuerscheibe und die Aufnahmescheibe bilden untereinander eine Flächendichtung. Mit sich bewegenden Ventilelementen versehene Ventile sind hier nicht vorgesehen und erforderlich, da die Ventilwirkung durch das Zusammenwirken der sichelförmigen Ventilöffnungen in der Steuerscheibe mit den sich drehenden Ein- und Auslaßöffnungen der zylindrischen Ausnehmungen erreicht wird.The pump ends of the pump pistons dip into cylindrical recesses in a receiving disk located on the pump connection side of the carrier body and form corresponding working volumes with these cylindrical recesses in the receiving disk. Finally, on the side of the receiving disk facing away from the carrier body, there is a control disk which has crescent-shaped valve openings and thus serves as a valve arrangement. The control disk and the receiving disk form a surface seal with one another. Valves provided with moving valve elements are not provided and required here, since the valve action is achieved by the interaction of the crescent-shaped valve openings in the control disk with the rotating inlet and outlet openings of the cylindrical recesses.
Für sich bekannt sind aus der Praxis scheibenartig ausgeführte und als Einheiten handhabbare, doppelt wirkende Druck-/Saugventile, von denen entsprechende Druck- bzw. Saugkanäle dann in unterschiedlichen Ebenen abgeführt werden können. Solche Druck-/Saugventile können bei Axialkolbenpumpen der zuvor erläuterten Art dann eingesetzt werden, wenn man statt der sichelförmigen Ventilöffnungen regelrechte Ventilelemente haben möchte. Das kann dann der Fall sein, wenn, wie bei Axialkolbenpumpen ebenfalls bekannt, die Pumpenkolben in einem feststehenden Trägerkörper, der beispielsweise auch Teil des Außengehäuses sein kann, geführt sind, sich demgegenüber aber dann die Taumelscheibe, angetrieben von einem Elektromotor od. dgl. um die Längsachse des Außengehäuses dreht (EP-A 0 177 925).Known from practice are disk-like, double-acting pressure / suction valves, which can be handled as units, from which corresponding pressure or suction channels can then be discharged at different levels. Such pressure / suction valves can be used in axial piston pumps of the type described above if you want to have regular valve elements instead of the crescent-shaped valve openings. This can be the case if, as is also known in the case of axial piston pumps, the pump pistons are guided in a fixed support body, which can also be part of the outer housing, for example, but the swash plate, in contrast, is driven by an electric motor or the like the longitudinal axis of the outer housing rotates (EP-A 0 177 925).
Bei der bekannten Axialkolbenpumpe wie sie beispielsweise für Wasser-Hochdruckreiniger eingesetzt werden, erfordert das als Gußteil ausgeführte Außengehäuse aus Metall ein kompliziertes Werkzeug, das teuer ist. Entsprechendes würde auch dann gelten, wenn das Außengehäuse ein Kunststoff-Spritzgußteil wäre, was bei niedrigeren Drücken denkbar wäre. Auch dann wäre ein entsprechend teures Werkzeug erforderlich. Gleiches gilt für die Notwendigkeit teurer Werkzeuge für den Trägerkörper. Diese Axialkolbenpumpen sind also nur in großen Serien wirtschaftlich herstellbar, bei kleineren Serien oder Spezialausführungen sind die Werkzeugkosten über den Preis praktisch nicht zu amortisieren.In the known axial piston pump, such as those used for water high-pressure cleaners, the cast metal outer housing requires a complicated, expensive tool. The same would apply if the outer housing were a plastic injection molded part, which would be conceivable at lower pressures. Even then, a correspondingly expensive tool would be required. The same applies to the need for expensive tools for the carrier body. These axial piston pumps can therefore only be economically manufactured in large series; for smaller series or special versions, the tool costs can practically not be amortized by the price.
Hohe Herstellungskosten resultieren auch aus hohen Aufreißkräften. Die wirksamen Querschnitte, auf die der hohe, von den Pumpenkolben erzeugte Druck wirkt, entsprechen den von den Hochdruckdichtungen gebildeten Querschnittsflächen. Die daraus resultierenden Aufreißkräfte werden kumuliert in das Außengehäuse eingeleitet. Folglich muß das Außengehäuse sehr massiv gestaltet und verflanscht sein.High manufacturing costs also result from high tear forces. The effective cross-sections, to which the high pressure generated by the pump pistons acts, correspond to the cross-sectional areas formed by the high-pressure seals. The resulting tear forces are cumulatively introduced into the outer housing. Consequently, the outer housing must be very solid and flanged.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erläuterte Axialkolbenpumpe so zu gestalten, daß sie insbesondere auch bei weniger großen Produktionsstückzahlen kostengünstig herstellbar ist, und daß insbesondere die Werkzeugkosten bei der Herstellung möglichst gering sind.The invention is based on the object of designing the axial piston pump explained at the outset in such a way that it is inexpensive, in particular even in the case of smaller production quantities is adjustable, and in particular that the tool costs in production are as low as possible.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 bzw. in nebengeordneter Lösung des Anspruchs 3 gelöst.The object presented above is achieved by the features of the characterizing part of
Wesentlich ist, daß von dem gemeinsamen Trägerkörper für alle Kolbenführungen und Pumpenkolben erfindungsgemäß abgegangen worden ist. Dadurch läßt sich erheblicher Werkzeugaufwand vermeiden, denn diese Einheiten lassen sich in ihren Einzelteilen sehr kostengünstig, beispielsweise auch aus handelsüblichem Halbzeug herstellen. Hydraulisch ist diese Konzeption von besonderem Vorteil dadurch, daß man diese Einheiten in sich hydraulisch abschließt, so daß sie nach außen hin hydraulisch nur im kleinen Querschnitt der Druckkanäle jenseits des Druckventils wirksam sind. Daraus resultiert, daß die in das Außengehäuse eingeleiteten Aufreißkräfte so gering sind wie irgend möglich, nämlich nur aus dem von den Pumpenkolben erzielten Druck multipliziert mit der relativ geringen Querschnittsfläche der Druckkanäle resultieren. Folglich muß das Außengehäuse insgesamt weit weniger massiv gestaltet und verflanscht sein als bei den bekannten Axialkolbenpumpen, mitunter kann man sogar auf Kunststoff anstatt Metall als Material ausweichen.It is essential that the common carrier body for all piston guides and pump pistons has been used according to the invention. This makes it possible to avoid considerable expenditure on tools, since these units can be manufactured very inexpensively in their individual parts, for example also from commercially available semi-finished products. Hydraulically, this concept is particularly advantageous in that these units are hydraulically sealed, so that they are only hydraulically effective on the outside in the small cross-section of the pressure channels beyond the pressure valve. The result of this is that the tearing forces introduced into the outer housing are as low as possible, namely only from the pressure achieved by the pump pistons multiplied by the relatively small cross-sectional area of the pressure channels. As a result, the outer housing as a whole has to be designed and flanged much less massively than in the known axial piston pumps, sometimes it is even possible to switch to plastic instead of metal as the material.
Anspruch 1 zeigt eine Lösung, bei der die Einheiten jeweils vollständig selbst handhabbar, also insgesamt geschlossen sind, während Anspruch 3 eine halbintegrierte Lösung zeigt, bei der anstelle der Ventilhülsen der Lösung des Anspruchs 1 eine durchgehende Aufnahmescheibe die Funktion der Ventilhülsen gewissermaßen mit übernimmt, indem die Kolbenführungen dort entsprechend aufreißfest angeschlossen, insbesondere eingeschraubt sind.
Auch die Einheiten bei der Axialkolbenpumpe gemäß Anspruch 1 müssen in irgendeiner Weise im Außengehäuse 1 hydraulisch zusammengefaßt werden, wozu natürlich auch entsprechend eine Aufnahmescheibe dienen kann, bei einem einseitig geschlossenen Außengehäuse kann aber auch der Boden des Außengehäuses entsprechend ausgestaltet sein. Letzteres kann man insbesondere dann realisieren, wenn man das Außengehäuse insgesamt aus Kunststoff, beispielsweise mit Metall-Verstärkungseinlagen in den Hochdruckbereichen, ausführt.The units in the axial piston pump according to
Von besonderer Bedeutung in beiden Ausführungsbeispielen ist eine weitere Ausführungsform gemäß Anspruch 4. Hierbei ist wesentlich, daß auch das Außengehäuse nicht mehr als Metall (oder Kunststoff)-Gußteil ausgeführt wird, das nur mit einem komplizierten Werkzeug hergestellt werden kann. Das Außengehäuse wird vielmehr von einem zylindermantelförmigen Rohrabschnitt gebildet, der an der offenen Stirnseite einfach durch eine Scheibe geschlossen ist. Diese kann dabei noch Zusatzfunktionen erfüllen. Solche Rohrabschnitte sind als Abschnitte von Nahtrohren oder nahtlosen Rohren als Halbzeug in praktisch jeder Abmessung und jeder Werkstoffqualität handelsüblich erhältlich. Ähnliches gilt für Scheiben. Damit ist das Außengehäuse ganz erheblich herstellungstechnich vereinfacht.Of particular importance in both embodiments is a further embodiment according to
Grundsätzlich läßt sich die erfindungsgemäße Konstruktion bei um die gemeinsame Längsachse rotierenden Kolbenführungen realisieren, man müßte dann die Kolbenführungen durch entsprechende Verbindungselemente zu einem Gesamt-Drehelement verbinden. Auch diese Verbindungselemente könnten handelsübliches Halbzeug sein. Dann könnte es bei der aus dem Stand der Technik bekannten Steuerscheibe mit den sichelförmigen Ventilöffnungen als Ventilanordnung bleiben. Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Lehre allerdings eingesetzt, wenn im Außengehäuse feststehend angeordnete Einheiten aus Kolbenführung und Pumpenkolben vorgesehen sind und die Taumelscheibe drehantreibbar ist. Dann läßt sich eine entsprechend passende Ventilanordnung wählen mit Druck- und Saugventilen.In principle, the construction according to the invention can be realized with piston guides rotating about the common longitudinal axis; one would then have to connect the piston guides by means of corresponding connecting elements to form an overall rotating element. These connecting elements could also be commercially available semi-finished products. Then it could remain with the control disk known from the prior art with the crescent-shaped valve openings as a valve arrangement. However, the teaching according to the invention is preferably used if units of piston guide and pump piston arranged in a fixed manner are provided in the outer housing and the swash plate can be driven in rotation. Then you can choose a suitable valve arrangement with pressure and suction valves.
Die Druck- und Saugventile Sind als handelsübliches Halbzeug erhältlich. Sie können auch im Bereich niedrigerer Drücke und insbesondere geringerer betriebsmäßiger Belastung, also im Bereich der Hobbygeräte, als Lamellenventile bzw. Zungenventile ausgeführt sein, wie sie aus dem Bereich von Kompressoren, insbesondere Axialkolbenkompressoren bekannt sind.The pressure and suction valves are available as standard semi-finished products. They can also be designed in the range of lower pressures and in particular lower operational loads, that is to say in the field of hobby devices, as lamellar valves or reed valves, as are known from the field of compressors, in particular axial piston compressors.
Wesentlich ist für die Lehre der Erfindung, daß es mit der konstruktiven Lösung, die hier vorgeschlagen wird, gelungen ist, eine hervorragend arbeitende Axialkolbenpumpe, insbesondere für Wasser-Hochdruckreiniger, zu schaffen, die bis zu hohen und höchsten Drücken hin zuverlässig arbeitet und gleichwohl auch in Kleinserien sehr kostengünstig hergestellt werden kann. Besonders komplizierte Werkzeuge zur Herstellung sind bei der vorgeschlagenen Axialkolbenpumpe nicht erforderlich, da auf den Einsatz von Gußteilen, insbesondere für das Außengehäuse und für den Trägerkörper, gänzlich oder jedenfalls weitgehend verzichtet werden kann.It is essential for the teaching of the invention that the constructive solution that is proposed here has succeeded in creating an excellently working axial piston pump, in particular for water high-pressure cleaners, which works reliably up to high and very high pressures and nevertheless also can be produced very cheaply in small series. Particularly complicated manufacturing tools are not required in the proposed axial piston pump, since the use of castings, in particular for the outer housing and for the carrier body, can be dispensed with entirely or in any case to a large extent.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe sind Gegenstand der nachgeordneten Ansprüche.Advantageous refinements and developments of the axial piston pump according to the invention are the subject of the subordinate claims.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht, schematisch, ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe von der Motoranschlußseite her gesehen bei entferntem Flansch und entfernter Taumelscheibe,
- Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe im Längsschnitt,
- Fig. 3 eine aus Kolbenführung und Pumpenkolben gebildete Einheit, eine sogenannte Cartridge, im Längsschnitt in einem von Fig. 2 abweichenden Ausführungsbeispiel,
- Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Teil-Cartridge im Längsschnitt,
- Fig. 5 in schematischer Darstellung, teilweise geschnitten, ein Ausführungsbeispiel eines mit einer Bypassfunktion ausgerüsteten Druck-/Saugventils zum Einsatz bei einer Axialkolbenpumpe gemäß der Erfindung,
- Fig. 6 in einer Fig. 3 ähnlichen Darstellung eine Axialkolbenpumpe mit einer Cartridge aus Kolbenführung, Pumpenkolben und Ventilhülse,
- Fig. 7 in einer Fig. 2 ähnlichen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe mit einer durch die Aufnahmescheibe komplettierten Cartridge,
- Fig. 8 in einer Ansicht von der Cartridge-Seite her ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer als Teil des Pumpengehäuses ausgeführten Aufnahmescheibe,
- Fig. 9 die Aufnahmescheibe aus Fig. 8 in einer Ansicht von außen her,
- Fig. 10 die Aufnahmescheibe aus Fig. 8 in einem Schnitt entlang der Linie 10-10 und
- Fig. 11 die Aufnahmescheibe aus Fig. 8 in einem Schnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 10.
- Fig. 1 in a perspective view, schematically, an embodiment of an axial according to the invention piston pump seen from the motor connection side with the flange and swash plate removed,
- 2 shows an embodiment of an axial piston pump according to the invention in longitudinal section,
- 3 shows a unit formed from a piston guide and a pump piston, a so-called cartridge, in longitudinal section in an embodiment differing from FIG. 2,
- 4 shows an embodiment of a partial cartridge in longitudinal section,
- 5 shows a schematic illustration, partly in section, of an exemplary embodiment of a pressure / suction valve equipped with a bypass function for use in an axial piston pump according to the invention,
- 6 an illustration similar to FIG. 3 an axial piston pump with a cartridge consisting of a piston guide, pump piston and valve sleeve,
- 7 is a representation similar to FIG. 2, an embodiment of an axial piston pump according to the invention with a cartridge completed by the receiving disk,
- 8 is a view from the cartridge side of a preferred exemplary embodiment of a receiving disk designed as part of the pump housing,
- 9 shows the receiving disc from FIG. 8 in a view from the outside,
- Fig. 10, the receiving disc of Fig. 8 in a section along the line 10-10 and
- 11 shows the receiving disk from FIG. 8 in a section along the line 11-11 in FIG. 10.
Fig. 1 und 2 sind zunächst zum Verständnis der Lehre im Zusammenhang zu betrachten.1 and 2 are to be considered first for understanding the teaching in context.
Fig. 1 zeigt eine Axialkolbenpumpe wie sie insbesondere für Wasser-Hochdruckreiniger (20 bar bis 200 bar oder mehr) eingesetzt sind. Die Axialkolbenpumpe weist zunächst ein Außengehäuse 1 mit einer Motoranschlußseite 2 und einer Pumpenanschlußseite 3 auf. In Fig. 1 sieht man von der Motoranschlußseite 2 aus in das Außengehäuse 1.1 shows an axial piston pump as used in particular for water high-pressure cleaners (20 bar to 200 bar or more). The axial piston pump initially has an
Wie Fig. 2 zeigt, ist an der Motoranschlußseite 2 eine hier und nach bevorzugter Lehre um die Längsachse 4 des Außengehäuses 1 drehantreibbare Taumelscheibe 5 angeordnet. In Fig. 2 ist rechts das Gehäuse 6 des zum Drehantrieb dienenden Elektromotors sowie eine Antriebswelle 7 für die Taumelscheibe 5 angedeutet. Wie im allgemeinen Teil der Beschreibung schon erläutert worden ist, ist die Lehre der Erfindung aber auch bei einer feststehenden Taumelscheibe anwendbar, wie weiter unten noch erläutert werden wird.As FIG. 2 shows, a
In Fig. 1 erkennt man, daß im dargestellten Ausführungsbeispiel drei parallel zur Längsachse 4 des Außengehäuses 1 in Kolbenführungen 8 angeordnete, jeweils mit einem Antriebsende 9 an der Taumelscheibe 5 anliegende Pumpenkolben 10 vorgesehen sind. Zu jeder Kolbenführung 8 und jedem Pumpenkolben 10 gehört eine am Pumpenkolben 10 angebrachte Widerlagerscheibe 11, eine zwischen der Widerlagerscheibe 11 und der Kolbenführung 8 eingesetzte Druckfeder 12, ggf. auch eine in der Kolbenführung 8 am Pumpenkolben 10 angebrachte Stützscheibe 13 sowie mindestens eine Kolbendichtung 14. Mitunter weist die Kolbenführung 8, wie hier auch, eine Gleiteinlage 15 für den Pumpenkolben 10 auf, durch die sichergestellt ist, daß die Gleitreibung des Pumpenkolben 10 in der Kolbenführung 8 sehr gering ist. Für diese Gleiteinlage 15, die an sich bekannt ist, kommt beispielsweise Polytetrafluoräthylen (PTFE) in Frage.In Fig. 1 it can be seen that in the illustrated embodiment, three
Die den Antriebsenden 9 gegenüberliegenden Pumpenden 16 der Pumpenkolben 10 werden in Zylindern 17 axial verschiebbar aufgenommen, die jeweils mit den Pumpenden 16 ein Arbeitsvolumen 18 einschließen. Dieses Arbeitsvolumen 18 ist in Fig. 2 oben groß, in Fig. 2 unten ist es gerade besonders klein.The pump ends 16 of the
An Ein-/Auslaßöffnungen 19 der Zylinder 17 schließt sich eine Ventilanordnung an.A valve arrangement connects to inlet /
Wesentlich für die Lehre der Erfindung ist nun, daß jede Kolbenführung 8 ein eigenständiges, zylindermantelförmiges, einen Aufnahmeraum 20 bildendes Teil ist und jeweils ein Pumpenkolben 10 zusammen mit der zugehörigen Kolbenführung 8 eine insgesamt auswechselbare Einheit 21 bildet, daß die Zylinder 17 mit ihren Ein- und Auslaßöffnungen 19 jeweils in die Einheiten 21 integriert sind, daß je Zylinder 17 ein Druck- und ein Saugventil oder ein doppelt wirkendes Druck-/Saugventil 26 vorgesehen ist, von denen bzw. von dem entsprechende Druck- bzw. Saugkanäle 27, 28 abgehen, daß die Ventile bzw. die einen Druck-/Saugventile 26 in die Einheiten 21 integriert sind und daß dazu jeweils eine Ventilhülse 22 mit der entsprechenden Kolbenführung 8 aufreißfest verbunden, insbesondere verschraubt ist und den Aufnahmeraum 20 schließt. Diese erste Alternative einer erfindungsgemäßen Lösung zeigen die Ausführungsbeispiele in den Fig. 3 und 6. Man erkennt beispielsweise in Fig. 3 sehr gut, welchen Effekt letztlich die Verwirklichung der Lehre hat. Während im Aufnahmeraum 20 im Druckbetrieb ein sehr großer Querschnitt wirksam ist und damit hohe Aufreißkräfte auftreten, die dann aber über die mit der Kolbenführung 8 verschraubte Ventilhülse 22 aufgenommen werden, wirkt nach außen hin in der Aufnahmescheibe 23 nur eine relativ gering Aufreißkraft, nämlich mit dem Querschnitt der Mündung des Druckkanals 34 im Druckraum 27'.It is essential for the teaching of the invention that each
Man erkennt beispielsweise in Fig. 3, aber genauso auch in Fig. 6, daß die Einheiten 21 an den den Druck- bzw. Saugkanälen 27, 28 zugewandten Enden in eine quer im Außengehäuse 1 angeordnete, entsprechende Ausnehmungen aufweisende Aufnahmescheibe 23 eingesetzt sind. Die Ausnehmungen in der Aufnahmescheibe 23 zum Einsatz der Einheiten 21 mit den vorderen Rändern können auch in einem Boden eines dazu topfförmig ausgeführten Außengehäuses 1 ausgebildet sein. Dann würde die Aufnahmescheibe 23 vom Boden des Außengehäuses 1 gebildet. Sie könnte aber auch bei einem solchen topfartigen Außengehäuse 1 am Boden zusätzlich angeordnet sein.It can be seen, for example, in FIG. 3, but also in FIG. 6, that the
Das in der zuvor erläuterten ersten Alternative realisierte Konzept mit eigenständigen Cartridges, also dem Verzicht auf einen alle Pumpenkolben 10 tragenden Einsatzkörper, ist einerseits hydraulisch für die Herstellungskosten einer solchen Axialkolbenpumpe von großer Bedeutung, andererseits für Kleinserien hochwertiger Qualität beispielsweise in Edelstahl ausgeführt sehr zweckmäßig.The concept implemented in the first alternative explained above, with independent cartridges, i.e. dispensing with an insert body carrying all the
Das in der zweiten Alternative realisierte Cartridge-Konzept ist dadurch gekennzeichnet, daß jede Kolbenführung 8 ein eigenständiges, zylindermantelförmiges, einen Aufnahmeraum 20 bildendes Teil ist und jeweils ein Pumpenkolben 10 zusammen mit der zugehörigen Kolbenführung 8 eine insgesamt auswechselbare Einheit 21 bildet, daß die Zylinder 17 mit ihren Ein- und Auslaßöffnungen, 19 jeweils in die Einheiten 21 integriert oder von einer quer im Außengehäuse 1 angeordneten, entsprechende Ausnehmungen aufweisenden Aufnahmescheibe 23 gebildet sind, daß je Zylinder 17 ein Druck- und ein Saugventil oder ein doppelt wirkendes Druck-/Saugventil 26 vorgesehen ist, von denen bzw. von dem entsprechend Druck- bzw. Saugkanäle 27, 28 abgehen. daß die Kolbenführungen 8 aufreißfest mit der Aufnahmescheibe 23 verbunden, insbesondere verschraubt und die Aufnahmeräume 20 aller Kolbenführungen 8 durch die Aufnahmescheibe 23 geschlossen sind und daß die Ventile bzw. die einen Druck-/Saugventile 26 in die Einheiten 21 intergriert, nämlich in den Aufnahmeräumen 20 angeordnet sind. Dieses Konzept ist bei den Ausführungsbeispielen von Fig. 2, Fig. 4 und Fig. 7 realisiert. Hier werden die hohen Aufreißkräfte ebenfalls vom Außengehäuse 1 ferngehalten, nämlich von den mit der Aufnahmescheibe 23 aufreißfest verbundenen, insbesondere verschraubten Teil-Cartridges überwiegend aufgenommen. Insbesondere in Fig. 2 erkennt man, daß hier sinngemäß das gleiche gilt wie bei der ersten Alternative.The cartridge concept implemented in the second alternative is characterized in that each
Fig. 1 zeigt nun insoweit noch ein weiter bevorzugtes Ausführungsbeispiel, als hier gilt, daß das Außengehäuse 1 von einem zylindermantelförmigen Rohrabschnitt gebildet und an der Pumpenanschlußseite 3 durch ein scheibenförmiges Einsatzteil geschlossen ist und daß, vorzugsweise, die Aufnahmescheibe 23 gleichzeitig das Einsatzteil bildet. Die Vorteile dieser mit einem als handelsübliches Halbzeug verfügbaren Rohrabschnitt als Außengehäuse 1 und einem ebenfalls als handelsübliches Halbzeug bzw. aus solchem Halbzeug herstellbaren scheibenförmigen Einsatzteil, das an der Pumpenanschlußseite 3 das Außengehäuse 1 verschließt, sind im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert worden. Wesentlich ist, daß das bisher als Gußteil ausgeführte Außengehäuse 1 nun aus einem handelsüblichen Rohrabschnitt hergestellt werden kann, der an der Pumpenanschlußseite 3 durch ein separates Teil entsprechender Formgebung geschlossen werden kann. Der am Rohrabschnitt an der Motoranschlußseite 2 vorgesehene Anschlußflansch läßt sich ebenfalls mit modernen Techniken am Rohrmaterial ausformen.Fig. 1 shows a further preferred embodiment in so far as it applies here that the
Zunächst soll nun weiter erläutert werden, wie die Einheiten 21 im Außengehäuse 1 fixiert werden. Zunächst kann man dazu die Einheiten 21 in die Aufnahmescheibe 23 mehr oder weniger weit einlassen. Das betrifft das Pumpende der Einheiten 21. Bei genügend weitem Einlassen in eine Aufnahmescheibe 23 bedarf es einer weiteren seitlichen Führung am anderen Ende, also im Bereich der Kolbenführungen 8 als solcher, nicht. Das zeigt z. B. Fig. 4. Man kann aber auch vorsehen, daß die Einheiten 21 im Außengehäuse 1 durch eine mit entsprechenden Öffnungen zur Aufnahme der Kolbenführungen 8 versehene, quer im Außengehäuse 1 angeordnete Positionierscheibe 24 gehalten sind. Diese Version zeigt Fig. 2 und Fig. 6. Sie ist im übrigen auch in Fig. 1 mit angedeutet. Dabei gilt, daß die Positionierscheibe 24 am Umfang und an den Öffnungen mit umlaufenden Dichtungen 25 versehen ist.First of all, how the
Fig. 2 und Fig. 6 machen sehr gut deutlich, daß man mit der Positionierscheibe 24 ein Bauteil hat, das ebenfalls als handelsübliches, mit einfachen Bearbeitungsgängen bearbeitetes Halbzeug verfügbar ist. Diese Positionierscheibe 24 kann eine zusätzliche Funktion erfüllen, indem sie nämlich den Rohrabschnitt 1 in einen in Fig. 2 links, in Fig. 6 oben liegenden "Wasserteil" und einen in Fig. 2 rechts, in Fig. 6 unten liegenden "Ölteil" unterteilt und beide Teile gegeneinander abdichtet. Dadurch ist gewährleistet, daß man im Wasserteil ölfrei arbeiten und im Ölteil von Wassereintritt verschont werden kann.Fig. 2 and Fig. 6 make it very clear that the
Während Fig. 2 die Kolbenführung 8 jeder Einheit 21 noch als herstellungstechnisch kompliziertes Bauteil, möglicherweise noch als Gußteil andeutet, zeigt Fig. 4 ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die zylindermantelförmigen, die Kolbenführungen 8 bildenden Teile durch entsprechend verformte, insbesondere stufenartig aufgeweitete und/oder mit umlaufenden ringförmigen Anlageflächen versehene Rohrabschnitte gebildet sind. Moderne Umformtechnik macht es möglich, auch relativ starke Durchmessersprünge in als Halbzeug erhältlichen Rohrabschnitten nachträglich zu realisieren, wobei die damit verbundenen Werkzeugkosten ungleich niedriger sind als Werkzeugkosten für ein entsprechendes Gußteil. Damit gewinnt man in einem nächsten Schritt eine weitere Verringerung der durch Werkzeugkosten verursachten Herstellungskosten.2, the
Die Zylinder 17 können in der Aufnahmescheibe 23 durch Ausnehmungen gebildet sein. Demgegenüber zeigen die Fig. 2, 3 und 4 Konstruktionen, bei denen die Zylinder 17 mit ihren Ein- und Auslaßöffnungen 19 jeweils in die Einheiten 21 integriert sind. In Fig. 3 und Fig. 4 befindet sich dabei vor dem in allen Fällen vorhandenen Stützring 29 die in allen Fällen vorhandene Kolbendichtung 14, jedoch davor noch ein Zylinderring 30. In Fig. 2 und Fig. 4 ist der Zylinderring 30 zu einem weiter außen liegenden Distanzring reduziert, im Prinzip könnte er auch ganz wegfallen, wenn man eine dann geringere Wirkung der Verschiebung des Pumpenkolbens 10 in Kauf nimmt. Ein Distanzring 31 verhindert im übrigen ein Zusammenquetschen der Kolbendichtung 14.The
Während im in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sich die Positionierscheibe 24 zwischen einem Anlageflansch an der Kolbenführung 8 und dem inneren Ende der Druckfeder 12 befindet, sich also die Druckfeder 12 auf der Positionierscheibe 24 abstützt, stützt sich die Druckfeder 12 im in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel unmittelbar an einem Anlageflansch an der Kolbenführung 8 ab, während die Positionierscheibe 24 sich an einem dagegen versetzten, zurückspringenden Anlageflansch abstützt, was durch strichpunktierte Linien angedeutet ist. Letztere Konstruktionen hat einbautechnische Vorteile.While in the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the
Wie weiter oben schon in Verbindung mit der Erläuterung der beiden Alternativen der Lehre angesprochen worden ist, ist je Zylinder 17 ein Druck- und ein Saugventil oder ein doppelt wirkendes Druck-/Saugventil 26 vorgesehen. Im einzelnen wird das für die verschiedenen Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In allen Ausführungsbeispielen ist allerdings hier ein doppelt wirkendes Druck-/Saugventil 26 vorgesehen. Eine gesonderte Baueinheit in dieser Form zeigt Fig. 5, das dort dargestellte Druck-/Saugventil 26 ist aus dem Stand der Technik bekannt und handelsüblich erhältlich (US-A 4 032 263).As has already been mentioned above in connection with the explanation of the two alternatives of the teaching, one pressure and one suction valve or one double-acting pressure /
Während die Fig. 2, 5 und 7 eine einteilige Aufnahmescheibe 23 zeigen, zeigen die Fig. 3 und 6 in den dort dargestellten Ausführungsbeispielen, daß die Aufnahmescheibe 23 dort aus zwei oder mehr Einzelscheiben besteht. In allen Fällen gilt, daß in die Aufnahmescheibe 23 bzw. in die Einzelscheiben der Aufnahmescheibe 23 bzw. zwischen den Einzelscheiben für alle Einheiten 21 gemeinsame Druckkanäle 27 bzw. Saugkanäle 28 einegearbeitet, insbesondere durch Bohrung eingebracht, bzw. Druck- bzw. Saugräume 27', 28' ausgebildet sind. Auch in diesem Zusammenhang wird deutlich, daß die Bearbeitungsvorgänge sehr einfacher Natur sind.2, 5 and 7 show a one-
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die erste Alternative der Lehre mit als Überwurfelement ausgeführter Ventilhülse 22. Es wäre möglich, die Ventilhülse 22 zu einem flachen Abschlußdeckel degenerieren zu lassen oder auch ganz weg zu lassen, wenn man gleichzeitig die Kolbenführung 8 entsprechend nach vorne verlängert. Man kommt dann zur Realisierung der zweiten Alternative der Lehre wie beispielsweise in Fig. 2 gezeigt. Hier gibt es natürlich eine erhebliche Bandbreite von Variationsmöglichkeiten, die jedoch alle von den beiden Alternativen der Ansprüche 1 und 3 abgedeckt sind.The exemplary embodiment shown in FIG. 3 shows the first alternative of the teaching with a
Bei den in Fig. 3 und Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist es so, daß ein Ringflansch des Druck-/Saugventils 26 zwischen der Kolbenführung 8 und der Ventilhülse 22 eingeklemmt ist und von diesem Ringflansch der Druckkanal 34 in die untere Einzelscheibe der Ventilscheibe 22 und den dort ausgebildeten Druckkanal 27' bzw. Druckraum 27' hineinragt. Gleichzeitig bildet die Ventilhülse 22 einen ringförmigen Saugkanal 35, der in der oberen Einzelscheibe der Ventilscheibe 22 im dortigen Saugkanal 28 bzw. Saugraum 28' mündet. Wie insbesondere im Ausführungsbeispiel von Fig. 6 zu erkennen ist, ist hier der Saugraum 28' großflächig ausgeführt. Hier ist nun nach besonders bevorzugter und eigenständiger Lehre der Erfindung der Saugraum 28' auch noch großflächig durch ein Filterelement 28", nämlich hier ein über Stützpunkte im Saugraum 28' abgestütztes Filtergewebe geteilt. Damit hat man auf sehr einfache Weise auch eine Filterung des Ansaugwassers realisiert, die nicht verstopfungsempfindlich ist.In the exemplary embodiments shown in FIGS. 3 and 6, it is the case that an annular flange of the pressure /
Die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiels sind nun hinsichtlich des Druck-/Saugventils 26 ganz besonders einfach und zweckmäßig ausgeführt. Hier werden nämlich Lamellenventile bzw. Blattventile eingesetzt, wie sie aus dem Kompressorbereich für sich bekannt sind. Es gilt in beiden Fällen, daß das Druck-/Saugventil 26 zwei im Aufnahmeraum 20 axial hintereinander auf unterschiedlichen Seiten eines Ventilträgers 32 angeordnete, zueinander winkelversetzte Blattventile 26', 26" aufweist und ein Druckkanal 34 winkelmäßig versetzt zu einem Saugkanal 35 angeordnet ist. In Fig. 6 ist seitlich herausgezeichnet die Kontur eines Ausführungsbeispiels eines solchen Blattventils 26', 26". Man erkennt gut, wie einfach dieser Aufbau ist, ein solches Teil kann einfach aus Federblech gestanzt werden. Man erkennt weiter, daß im winkelversetzten Bereich eines Blattventils ein Freiraum zur Durchführung eines Strömungskanals zu einem weiteren Blattventil vorliegt. Das ist für den vorliegenden Anwendungsbereich kostenmäßig nahezu ideal und hydraulisch-strömungstechnisch sehr zweckmäßg. Fig. 6 zeigt in diesem Zusammenhang, daß der Druckkanal 34 abgedichtet durch einen vom Saugkanal 35 mit gebildeten Saugraum 35' geführt ist. Das gilt natürlich im Grundsatz auch bei dem anders aufgebauten, in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel.The exemplary embodiment shown in FIGS. 6 and 7 are now particularly simple and expedient with regard to the pressure /
Hinsichtlich des inneren Aufbaus der Gesamtkonstruktion gilt nun zunächst, daß die verschiedenen Scheiben 23, 24 durch zwischen ihnen koaxial im Außengehäuse 1 angeordnete Distanzhülsen 36 in ihrem axialen Abstand voneinander und gegenüber den Enden fixiert sind. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, einen das Außengehäuse 1 bildenden Rohrabschnitt einer mit modernen Methoden durchführbaren Verformung auszusetzen, so daß dann die Lage einer oder mehrerer Scheiben 23, 24 im Rohrabschnitt durch durch Verformung des Rohrabschnittes gewonnene, innen umlaufende, ringförmige Anlageflächen fixiert ist. Das wäre eine weitere herstellungstechnische Vereinfachung.With regard to the internal structure of the overall construction, it is first of all the case that the
Im in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel gilt, daß die verschiedenen, im Außengehäuse 1 eingebauten Teile an der Pumpenanschlußseite 3 und/oder an der Motoranschlußseite 2 in axialer Richtung durch einen Seegerring 37 in einer Umfangsnut des Rohrabschnittes 1 fixiert sind. Die Fixierung durch einen Seegerring 37 ist erfindungsgemäß nur deshalb möglich, weil die axial auftretenden Aufreißkräfte aus den eingangs erläuterten Gründen insgesamt relativ gering sind.In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the various parts installed in the
In den Zeichnungen ist nicht dargestellt, daß man von der dort gezeigten Unterteilung auch abweichen könnte. Man könnte nämlich die Saugventile und die Druckventile auf einander gegenüberliegenden Seiten anordnen. Das könnte man beispielsweise dadurch realisieren, daß in jedem Pumpenkolben 10 ein axial verlaufender, am Pumpende 16 mündender Einlaßkanal mit einem darin angeordneten Saugventil ausgebildet ist und daß die Ventilanordnung an der Pumpenanschlußseite nur Druckventile aufweist. Ein Einleiten der angesaugten Flüssigkeit von der Seite der Pumpenkolben, also von der Motoranschlußseite her, hätte den zusätzlichen Vorteil, daß im Ölraum Kühlbereiche entstehen, die zu einer Kühlung des dort enthaltenen Schmieröls führen.The drawings do not show that one could also deviate from the division shown there. You could namely arrange the suction valves and the pressure valves on opposite sides. This could be realized, for example, in that in each
Aus Fig. 5 ist in einer andeutungsweisen Darstellung ersichtlich, daß man ein Druck-/Saugventil 26 auch zu einer Art Bypassventil mit Unloaderfunktion umgestalten kann, dadurch nämlich, daß man auch im Druckbetrieb bzw. ab Beginn des Druckbetriebes in geeigneter Weise den Saugabschnitt des Druck-/Saugventils 26 weniger oder mehr öffnet. Man kann dabei dann gesteuert in Bypasschaltung allein durch die Beeinflussung des Druck-/Saugventils 26 bzw. der Druck-/Saugventile 26 aller Pumpenkolben eine Förderung im Kreislauf realisieren, wie sie für Unloader gefordert wird. In Fig. 5 erkennt man dabei einen in die Ventilscheibe 32 eintretenden Stempel 39, der eine Ventilplatte 40 des Saugteils des Druck-/Saugventils 26 extern mechanisch beeinflußt, so daß die Ventilplatte 40 auch in voll vorgeschobener Stellung nicht vollständig schließt. Wie und in welchem Maße der Stempel 39 extern gesteuert wird, kann hier dahingestellt bleiben, angedeutet ist das nur durch den Richtungspfeil.From Fig. 5 it can be seen in a hint that a pressure /
In Fig. 2 ist angedeutet, daß, zwecks öllosen oder ölarmen Betriebs, die Taumelscheibe 5 eine Gleitbeschichtung 38 oder Gleitauflage aus PTFE od. dgl. trägt.In Fig. 2 it is indicated that, for the purpose of oil-free or low-oil operation, the
Die erfindungsgemäße Reduzierung der Aufreißkräfte einer Axialkolbenpumpe der zuvor erläuterten Konstruktionen hat zur Folge, daß man hinsichtlich des zu verwendenden Materials ganz neue Wege gehen kann. Beispielsweise ist es für die Voll-Cartridge-Konstruktion aus den Fig. 3 und 6 möglich, daß die Kolbenführungen 8, die Ventilhülsen 22 und etwaige Innenteile aus Metall, das Außengehäuse 1 und/oder die Aufnahmescheibe 23 und/oder die Positionierscheibe 24 jedoch aus Metall oder aus Kunststoff bestehen. Bei dem in den Fig. 2 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel könnte man eher daran denken, das Außengehäuse aus Kunststoff und alle innen eingebauten, größeren Teile aus Metall, beispielsweise aus Aluminium herzustellen. Auch das ist noch erheblich kostengünstiger und hinsichtlich der Bearbeitung einfacher als die bislang bekannten Konstruktionen, die meist unter Verwendung von Messing realisiert sind.The inventive reduction of the tearing forces of an axial piston pump of the constructions explained above has the result that completely new approaches can be taken with regard to the material to be used. For example, it is possible for the full cartridge construction from FIGS. 3 and 6 that the piston guides 8, the
Die erfindungsgemäßen Konstruktionen, insbesondere die Konstruktion aus Fig. 7, bietet in niedrigeren Druckbereichen, also beispielsweise bei Hobby-Hochdruckreinigungseinrichtungen im Bereich bis zu 100 bar sogar die Möglichkeit, vollständig in Kunststoff zu arbeiten, also auch die Kolbenführungen 8 aus Kunststoff herzustellen. Dann, wenn dies in der Aufnahmescheibe 23 möglicherweise zu örtlich überhöhten Drücken führen sollte, könnte man an entsprechenden Stellen auch Metalleinlagen, beispielsweise in Metall ausgeführte Kanäle verwirklichen.The constructions according to the invention, in particular the construction from FIG. 7, even offer the possibility in lower pressure ranges, for example in the case of hobby high-pressure cleaning devices in the range up to 100 bar, to work entirely in plastic, that is to say also to produce the piston guides 8 from plastic. Then, if this may lead to locally excessive pressures in the
Die in den Fig. 3 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiele bieten in besonderem Maße zweckmäßige Voraussetzungen für eine Ausführung aus korrosionsfesten Materialien. Die stark druckbelasteten bzw. Aufreißkräfte aufnehmenden Teile könnte man aus nichtrostendem Stahl herstellen, die weniger stark druckbelasteten Teile könnten aus Kunststoff hergestellt werden.The exemplary embodiments shown in FIGS. 3 and 6 offer particularly advantageous conditions for a design made of corrosion-resistant materials. The parts that are subjected to high pressure or tear forces could be made of stainless steel, the parts that were subjected to less pressure could be made of plastic.
Fig. 7 zeigt noch ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, dessen Besonderheiten aber nicht nur bei dieser Ausführungsform, sondern auch bei allen anderen Konstruktionen realisiert werden können. Wesentlich ist hier nämlich, daß den Saugkanälen 28 bzw. dem gemeinsamen Saugkanal oder Saugraum 28' eine Saugstromumleitung 41 vorgeordnet ist und daß die Saugstromumleitung 41 einen in den der Taumelscheibe 5 zugewandten Ölraum ragenden Leitungsabschnitt 42 aufweist. Insbesondere gilt hier, daß der in den der Taumel scheibe 5 zugewandten Ölraum ragende Leitungsabschnitt 42 als Koaxialrohr ausgeführt ist. Diese Saugstromumleitung 41 hat einen Kühleffekt ähnlich wie bei den Pumpenkolben mit durchgeführten Saugleitungen, die weiter oben als Alternative geschildert worden sind. Dadurch, daß das angesaugte Wasser in einer Art Kühlpatrone durch den Ölraum geführt wird, wird das dort befindliche Öl in hinreichendem Maße gekühlt.Fig. 7 shows a particularly preferred embodiment, the special features of which can be realized not only in this embodiment, but also in all other constructions. It is essential here that the
In Fig. 7 erkennt man im übrigen noch eine andere Art der Führung der Druck- und Saugkanäle 34, 35, die hier nämlich nicht koaxial verlaufend angeordnet sind, wie bei den Voll-Cartridge-Systemen erforderlich, sondern einfach nebeneinander in der Aufnahmescheibe 23 liegen. Das korrespondiert besonders zweckmäßig zu den weiter oben erläuterten, hier eingesetzten Blattventilen 26', 26" an einem Ventilträger 32.7 shows another way of guiding the pressure and
In den Fig. 6 und 7 erkennt man im übrigen, daß die Hochdruck-Kolbendichtung 14 auf der Rückseite durch einen Stützring 29 abgestützt ist, der seinerseits am Innenumfang der Kolbenführung 8 durch einen in einer Nut eingesetzten Bohrungsring 43 gehalten ist. Zwischen der ÖI-Kolbendichtung 14 und dem Stützring 29 befindet sich ein Leckölraum 44, von dem ein Leckölkanal 45 wieder zurück in den Ölraum führt, so daß hindurchgezogenes Schmieröl wieder in den Ölraum zurückkehren kann.6 and 7 it can be seen that the high-
Die Fig. 8 bis 11 zeigen nun weiter ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Axialkolbenpumpe, das sich durch eine besonders ideenreich gestaltete Aufnahmescheibe 23 auszeichnet. Im dargestellten und entsprechend bevorzugten Ausführungsbeispiel gilt dabei, daß die Aufnahmescheibe 23 mit den Aufnahmen 23' für die Einheiten 21 und den Druck- bzw. Saugkanälen 27, 28 bzw. den Druck- bzw. Saugräumen 27', 28' als ein einziges großes Formteil ausgeführt ist. Dabei kommt hier noch in besonders bevorzugter Weise hinzu, daß dieses Formteil das Boden- und Abschlußteil für das Außengehäuse 1 insgesamt bildet. Dabei ist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Aufnahmescheibe 23 mit nach außen abragenden Flanschansätzen 46 mit Bohrungen 47 für Spann- und Verbindungsschrauben versehen. Dieses Teil kann, entsprechende Druckverhältnisse vorausgesetzt, wegen der eingangs erläuterten Zusammenhänge sogar aus Kunststoff ausgeführt sein, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel allerdings aus Metall (Aluminium-Druckguß oder Messing-Formteil).8 to 11 now show a particularly preferred embodiment of an axial piston pump, which is characterized by a particularly imaginatively designed receiving
Wesentlich ist für das dargestellte große Formteil, daß sich ein sehr klar strukturierter, einfacher Aufbau zeigt, in dem die Druck- und Saugkanäle 27, 28 sehr kurz und in wenig zugspannungsempfindlichen Bereichen geführt sind. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel mit drei Aufnahmen 23' für drei Einheiten 21, einem herstellungstechnischen, funktionstechnischen und kostenmäßigen Optimum, gilt dabei, daß die Aufnahmen 23' axialsymmetrisch um die Mittelachse der Aufnahmescheibe 23 herum gruppiert sind, daß an der von der Einsatzseite der Einheiten 21 abgewandten Seite mittig eine Auslaßöffnung 19 mit dort axial mündendem Druckraum 27' (Sammelraum) eingeformt ist, daß dieser Druckraum 27' über drei radial abgehende, sichelförmige Druckkanäle 27 mit den Aufnahmen 23' in Verbindung steht und daß an den Böden der Aufnahme 23' unterhalb der seitlich mündenden Druckkanäle 27 axiale und hier ebenfalls sichelförmige Saugkanäle 28 münden, die dann ihrerseits an der schon erwähnten Stirnseite in Form von Einlaßöffnungen 19 austreten. Man kann diese Zusammenhänge anhand der Fig. 8 bis 11 leicht verfolgen. Insbesondere anhand von Fig. 11 erkennt man, wie genial einfach die Gestaltung der verschiedenen ausgeformten Bereiche ist. Insbesondere kommt es dabei darauf an, daß wegen der Kreisform bzw. Bogenform der verschiedenen Bereiche und Kanäle die auftretenden Kräfte optimal in das Material hinein abgeleitet werden.It is essential for the large molded part shown that a very clearly structured, simple structure is shown, in which the pressure and
Selbstverständlich gilt für das zuletzt erläuterte Ausführungsbeispiel, daß die hier angedeutete Zuordnung von Druckkanal 27 und Saugkanal 28 auch genau umgekehrt getroffen werden könnte, wenn sich das als zweckmäßig erweisen sollte.Of course, it applies to the last-described exemplary embodiment that the assignment of
Claims (13)
daß jede Kolbenführung (8) ein eigenständiges, zylindermantelförmiges, einen Aufnahmeraum (20) bildendes Teil ist und jeweils ein Pumpenkolben (10) zusammen mit der zugehörigen Kolbenführung (8) eine insgesamt auswechselbare Einheit (21) bildet, daß die Zylinder (17) mit ihren Ein- und Auslaßöffnungen (19) jeweils in die Einheiten (21) integriert sind, daß je Zylinder (17) ein Druck- und ein Saugventil oder ein doppelt wirkendes Druck-/Saugventil (26) vorgesehen ist, von denen bzw. von dem entsprechende Druck- bzw. Saugkanäle (27, 28) abgehen, daß die Ventile bzw. die einen Druck-/Saugventile (26) in die Einheiten (21) integriert sind und daß dazu jeweils eine Ventilhülse (22) mit der entsprechenden Kolbenführung (8) aufreißfest verbunden, insbesondere verschraubt ist und den Aufnahmeraum (20) schließt.1. axial piston pump, in particular for water high-pressure cleaners, with an outer housing (1) with a motor connection side (2) and a pump connection side (3), with one on the Mo Gate connection side (2) arranged, preferably about the longitudinal axis (4) of the outer housing (1) drivable swash plate (5), with at least two parallel to the longitudinal axis (4) of the outer housing (1) arranged in piston guides (8), each with a drive end ( 9) on the swash plate (5) bearing pump piston (10), with the opposite pump ends (16) of the pump piston (10) axially displaceably receiving cylinders (17), each including a working volume (18) with the pump ends (16), and with a valve arrangement adjoining inlet and outlet openings (19) of the cylinders (17), characterized in that
that each piston guide (8) is an independent, cylinder-jacket-shaped part which forms a receiving space (20) and in each case a pump piston (10) together with the associated piston guide (8) forms an overall interchangeable unit (21) that the cylinders (17) with their inlet and outlet openings (19) are each integrated into the units (21), that one pressure and one suction valve or one double-acting pressure / suction valve (26) is provided for each cylinder (17), of which or of the Appropriate pressure or suction channels (27, 28) go off, that the valves or the one pressure / suction valves (26) are integrated in the units (21) and that a valve sleeve (22) with the corresponding piston guide (8 ) Tear-proof connection, in particular screwed and closes the receiving space (20).
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