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(11) |
EP 1 532 366 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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26.10.2005 Patentblatt 2005/43 |
(22) |
Anmeldetag: 09.08.2003 |
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2003/008875 |
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Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2004/025123 (25.03.2004 Gazette 2004/13) |
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(54) |
PUMPE FÜR EIN HOCHDRUCKREINIGUNGSGERÄT
PUMP FOR A HIGH-PRESSURE CLEANING DEVICE
POMPE POUR APPAREIL DE NETTOYAGE HAUTE PRESSION
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Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR |
(30) |
Priorität: |
30.08.2002 DE 10239943
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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25.05.2005 Patentblatt 2005/21 |
(73) |
Patentinhaber: Alfred Kärcher GmbH & Co. KG |
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71364 Winnenden (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- MÜLLER, Wolfgang
73630 Remshalden (DE)
- DEUSCHINGER, Thomas
73663 Berglen (DE)
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(74) |
Vertreter: Hoeger, Stellrecht & Partner Patentanwälte |
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Uhlandstrasse 14 c 70182 Stuttgart 70182 Stuttgart (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
DE-A- 3 128 737 US-A- 4 875 690
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DE-C- 19 859 137
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Pumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät mit mindestens
einem reziprozierend angetriebenen Kolben, der einerseits in einen Pumpraum eines
Pumpengehäuses und andererseits in eine Antriebskammer des Pumpengehäuses eintaucht,
mit einer am Umfang des Kolbens anliegenden Hochdruckdichtung im Eintrittsbereich
des Kolbens in den Pumpraum, mit einer am Umfang des Kolbens anliegenden Öldichtung
im Eintrittsbereich des Kolbens in die Antriebskammer und mit einem den Kolben zwischen
Hochdruckdichtung und Öldichtung umgebenden Sammelraum für aus dem Pumpraum an der
Hochdruckdichtung vorbei austretende Flüssigkeit.
[0002] Eine solche Pumpe ist beispielsweise in der DE 31 28 737 beschrieben. Bei einer solchen
Konstruktion ist es möglich, daß trotz Vorsehen eines Sammelraumes Flüssigkeit, die
an der Oberfläche des Kolbens haftet, bis in den Bereich der Öldichtung mitgenommen
und an dieser vorbeigeführt wird, so daß diese Flüssigkeit in die Antriebskammer gelangen
kann und sich dort mit der Ölfüllung der Antriebskammer vermischt. Dies führt zu Beschädigungen
der Pumpe, da diese Leckageflüssigkeit den Druck in der Antriebskammer ansteigen läßt.
[0003] Um dies zu vermeiden, ist es bereits bekannt, im Sammelraum eine zusätzliche Abstreifdichtung
vorzusehen, es wird also zwischen Hochdruckdichtung einerseits und Öldichtung andererseits
noch eine weitere Dichtung notwendig, die den Kolben umgibt und verschleppte Leckageflüssigkeit
abstreifen soll.
[0004] Durch diese zusätzliche Dichtung wird die Konstruktion erheblich komplizierter und
auch anfälliger.
[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Pumpe so auszugestalten, daß ohne
Verwendung einer zusätzlichen Abstreiferdichtung eine Verschleppung von Leckageflüssigkeit
aus dem Sammelraum in die Antriebskammer verhindert wird.
[0006] Diese Aufgabe wird bei einer Pumpe der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß der Kolben im Bereich zwischen der Hochdruckdichtung und der Öldichtung
mindestens eine Umfangsnut aufweist und daß die Hochdruckdichtung und die Öldichtung
soweit voneinander entfernt sind, daß die Umfangsnut oder die Umfangsnuten bei der
Hubbewegung des Kolbens weder die Hochdruckdichtung noch die Öldichtung erreichen.
[0007] Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß eine solche Umfangsnut den Film
der verschleppten Flüssigkeit auf der Umfangsfläche des Kolbens unterbricht und die
verschleppte Flüssigkeit in sich sammelt, so daß diese seitlich aus der Umfangsnut
in den Sammelraum abfließen kann. Dadurch setzt sich der Film der verschleppten Flüssigkeit
auf der der Öldichtung zugewandten Seite der Umfangsnut nicht mehr fort, die verschleppte
Flüssigkeit wird also durch die Umfangsnut zuverlässig in den Sammelraum umgeleitet
und von der Öldichtung ferngehalten.
[0008] Die Umfangsnut kann sehr unterschiedliche Querschnitte aufweisen, insbesondere ist
es vorteilhaft, wenn die Umfangsnut einen rechteckigen Querschnitt aufweist, so daß
sich eine scharfe Kante ergibt, die den Film der verschleppten Flüssigkeit unterbricht.
[0009] Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Kante zwischen Umfangsfläche
des Kolbens und Seitenwand der Umfangsnut abgeschrägt ist, dadurch wird eine Beschädigung
der Öldichtung bei der Montage der Pumpe vermieden, bei dieser Montage muß der Kolben
durch die Öldichtung hindurchgeschoben werden.
[0010] Es kann auch vorgesehen sein, daß die Seitenwand der Umfangsnut abgeschrägt ist.
[0011] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Umfangsnut
im mittleren Bereich ihres Bodens eine umlaufende, vertiefte Rinne aufweist, diese
kann vorzugsweise einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Dadurch ist es einerseits
möglich, im Übergang zwischen Umfangsfläche des Kolbens und Umfangsnut eine scharfe
Kante zu vermeiden und dadurch eine Verletzung der Öldichtung bei der Montage, andererseits
kann aber zwischen dem Boden der Umfangsnut und der Rinne eine scharfe Kante vorhanden
sein, die zuverlässig den Film der verschleppten Flüssigkeit unterbricht.
[0012] Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Umfangsnut
einen bogenförmigen Querschnitt aufweist, dabei kann vorgesehen sein, daß die Kontur
der Umfangsnut gegenüber der Kontur der Umfangsfläche des Kolbens im Randbereich der
Umfangsnut schräg verläuft.
[0013] Die Breite der Umfangsnut liegt bevorzugt zwischen 0,5 mm und 5 mm. Die Tiefe der
Umfangsnut liegt bevorzugt zwischen 0,5 mm und 3 mm.
[0014] Es ist günstig, wenn im Sammelraum ein den Kolben umgebendes Distanzelement angeordnet
ist, welches die Hochdruckdichtung und/oder die Öldichtung in axialer Richtung abstützt.
[0015] Der Sammelraum kann einen Abfluß aufweisen, so daß die in ihm gesammelte Flüssigkeit
beispielsweise der Saugseite der Pumpe wieder zugeführt wird.
[0016] Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im
Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
- Figur 1:
- eine Schnittansicht durch eine Taumelscheiben-Kolbenpumpe für ein Hochdruckreinigungsgerät;
- Figur 2:
- eine vergrößerte Schnittansicht des in Figur 1 mit A gekennzeichneten Teilbereiches,
wobei der Kolben links und rechts der Mittellinie in unterschiedlichen Stellungen
gezeigt ist;
- Figur 3:
- eine Teilansicht eines Kolbens mit einer abgeschrägten Kante der Umfangsnut;
- Figur 4:
- eine Ansicht ähnlich Figur 3 mit einer Umfangsnut mit rechteckförmigem Querschnitt;
- Figur 5:
- eine Ansicht ähnlich Figur 3 mit einer zusätzlichen Rinne am Boden der Umfangsnut
und
- Figur 6:
- eine Ansicht ähnlich Figur 4 bei einer Umfangsnut mit bogenförmigem Querschnitt.
[0017] Die in der Zeichnung dargestellte Pumpe 1 ist ein Teil eines Hochdruckreinigungsgerätes,
das in der Zeichnung nicht gezeigt ist, die Pumpe 1 wird angetrieben durch einen ebenfalls
nicht dargestellten Elektromotor oder einen anderen Antriebsmotor, beispielsweise
einen Motor für fossile Brennstoffe.
[0018] Die Pumpe 1 umfaßt ein Pumpengehäuse 2 mit einer Antriebskammer 3 und mit mehreren
Pumpkammern 4, die jeweils über ein Saugventil 5 mit einer Saugleitung 6 und über
ein Druckventil 7 mit einer Druckleitung 8 verbunden sind. In die Pumpkammer 4 taucht
ein zylindrischer Kolben 9 ein, dessen anderes Ende durch eine Öffnung 10 in die Antriebskammer
3 eintaucht, in dieser Antriebskammer 3 befindet sich eine von dem Antriebsmotor angetriebene
Taumelscheibe 11, gegen die der Kolben 9 mittels einer Druckfeder 12 angedrückt wird.
[0019] Es sind mehrere derartige Kolben vorgesehen, im dargestellten Ausführungsbeispiel
umfaßt die Pumpe 1 zwei derartige Kolben, der Aufbau ist bei beiden Kolben ähnlich
gewählt, daher wird nachfolgend die Konstruktion nur an einem Kolben erörtert.
[0020] Im Eintrittsbereich des Kolbens 9 in die Pumpkammer 4 ist in einer Umfangsnut 13
des Pumpengehäuses 2 eine Hochdruckdichtung 14 angeordnet, die an der Umfangswand
des zylindrischen Kolbens 9 dichtend anliegt und die Pumpkammer 4 im Eintrittsbereich
des Kolbens 9 dadurch abdichtet.
[0021] In ähnlicher Weise ist im Eintrittsbereich des Kolbens 9 in die Antriebskammer 3
eine Öldichtung 15 vorgesehen, die ebenfalls an der Umfangswand des Kolbens 9 dichtend
anliegt und dadurch die Antriebskammer 3, die zumindest teilweise mit Öl gefüllt ist,
abdichtet.
[0022] Die Umfangsnut 13 und die Aufnahme der Öldichtung 14 bilden Teil eines Ringraumes
16, der den Kolben 9 zwischen dessen Eintritt in die Pumpkammer 4 und dessen Eintritt
in die Antriebskammer 3 umgibt, dieser Ringraum 16 steht mit einer Rückführleitung
17 in Verbindung, die in aus der Zeichnung nicht ersichtlicher Weise mit der Saugleitung
6 verbunden ist.
[0023] In dem Ringraum 16 ist den Kolben 9 umgebend ein Distanzelement 18 angeordnet, welches
sich sowohl an der Hochdruckdichtung14 als auch an der Öldichtung 15 abstützt und
diese dadurch in axialer Richtung, d.h. in Verschieberichtung des Kolbens 9, festlegt.
[0024] In dem Bereich zwischen der Hochdruckdichtung 14 und der Öldichtung 15 ist in den
Kolben 9 eine Umfangsnut 19 eingearbeitet, die bei der Hubbewegung des Kolbens 9 bei
drehender Taumelscheibe 11 so zwischen Öldichtung 15 einerseits und Hochdruckdichtung
14 andererseits verschoben wird, daß sie beide Dichtungen nicht erreicht, der Umkehrpunkt
liegt also jeweils vor einer der beiden Dichtungen. In Figur 2 ist die Umfangsnut
19 auf der linken Seite in der Nähe der Öldichtung dargestellt, auf der rechten Seiten
in der Nähe der Hochdruckdichtung, die Verschiebung der Umfangsnut 19 entspricht dem
Hub des Kolbens 9.
[0025] Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Umfangsnut 19 einen
rechteckigen Querschnitt, im Bereich zwischen Seitenwand 20 der Umfangsnut 19 und
der Umfangswand 21 des Kolbens 9 ist eine Abschrägung 22 vorgesehen. Die Breite der
Umfangsnut in axialer Richtung kann beispielsweise zwischen 0,5 mm und 5 mm liegen,
ihre Tiefe zwischen 0,5 mm und 3 mm.
[0026] Der Querschnitt der Umfangsnut 19 ist bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 2
und 3 gleich, beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 fehlt die Abschrägung 22, so daß
sich im Übergangsbereich zwischen Seitenwand 20 und Umfangswand 21 eine scharfe Kante
23 ausbildet.
[0027] Das Ausführungsbeispiel der Figur 5 unterscheidet sich von dem der Figur 3 dadurch,
daß im Boden 24 der Umfangsnut 19 zusätzlich eine vertiefte, umlaufende Rinne 25 vorgesehen
ist, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt aufweist
und somit mit einer scharfen Kante 26 in den Boden 24 der Umfangsnut 19 einmündet.
[0028] Die Breite der Rinne kann beispielsweise zwischen 0,5 mm und 5 mm liegen, deren Tiefe
zwischen 0,5 mm und 3 mm.
[0029] Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 6 weist die Umfangsnut 19 eine bogenförmige
Kontur 27 auf, die schräg in die Umfangswand 21 einmündet.
[0030] Wesentlich ist bei allen Querschnittsformen der Umfangsnut 19, daß durch diese Umfangsnut
19 die kontinuierliche, zylindrische Umfangswand 21 des Kolbens 9 unterbrochen wird,
so daß ein Flüssigkeitsfilm, der an der Hochdruckdichtung 14 vorbei längs der Umfangswand
21 aus der Pumpkammer 4 austritt, durch die Umfangsnut 19 unterbrochen wird, d.h.
dieser Flüssigkeitsfilm kann sich nicht weiter fortsetzen bis zur Öldichtung 15, sondern
dieser Film endet an der Umfangsnut 19, in der sich die Flüssigkeit sammelt, die aus
der Pumpkammer 4 ausgetreten ist. Diese in der Umfangsnut 19 gesammelte Flüssigkeit
wird dann über die Rückführleitung 17 aus dem Ringraum 16 abgeführt, der Ringraum
16 wirkt somit als Sammelraum.
[0031] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur eine Umfangsnut 19 vorgesehen, grundsätzlich
wäre es möglich, auch mehrere derartige Nuten nebeneinander im Kolben 9 anzuordnen,
wobei in jedem Fall Voraussetzung ist, daß diese Umfangsnuten 19 nicht mit der Hochdruckdichtung
14 und der Öldichtung 15 in Kontakt kommen, so daß beim Betrieb diese Dichtungen immer
nur an der durchgehenden, zylindrischen Umfangswand 21 anliegen, Beschädigungen der
Dichtungen durch die Kanten der Umfangsnut 19 werden somit vermieden.
1. Pumpe (1) für ein Hochdruckreinigungsgerät mit mindestens einem reziprozierend angetriebenen
Kolben (9), der einerseits in einen Pumpraum eines Pumpengehäuses (2) und andererseits
in eine Antriebskammer (3) des Pumpengehäuses (2) eintaucht, mit einer am Umfang des
Kolbens (9) anliegenden Hochdruckdichtung (14) im Eintrittsbereich des Kolbens (9)
in den Pumpraum, mit einer am Umfang des Kolbens (9) anliegenden Öldichtung (15) im
Eintrittsbereich des Kolbens (9) in die Antriebskammer (3) und mit einem den Kolben
(9) zwischen Hochdruckdichtung (14) und Öldichtung (15) umgebenden Sammelraum (16)
für aus dem Pumpraum an der Hochdruckdichtung (14) vorbei austretende Flüssigkeit,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) im Bereich zwischen der Hochdruckdichtung (14) und der Öldichtung
(15) mindestens eine Umfangsnut (19) aufweist und daß die Hochdruckdichtung (14) und
die Öldichtung (15) soweit voneinander entfernt sind, daß die Umfangsnut (19) bei
der Hubbewegung des Kolbens (9) weder die Hochdruckdichtung (14) noch die Öldichtung
(15) erreicht.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (19) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (22) zwischen Umfangsfläche (21) des Kolbens (9) und Seitenwand (20) der
Umfangsnut (19) abgeschrägt ist.
4. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (20) der Umfangsnut (19) abgeschrägt ist.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (19) im mittleren Bereich ihres Bodens (24) eine umlaufende, vertiefte
Rinne (25) aufweist.
6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (25) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.
7. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (19) einen bogenförmigen Querschnitt aufweist.
8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (27) der Umfangsnut (19) gegenüber der Kontur der Umfangsfläche (21) des
Kolbens (9) schräg verläuft.
9. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Umfangsnut (19) zwischen 0,5 mm und 5 mm liegt.
10. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Umfangsnut (19) zwischen 0,5 mm und 3 mm liegt.
11. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Sammelraum (16) ein den Kolben (9) umgebendes Distanzelement (18) angeordnet ist,
welches die Hochdruckdichtung (14) und/oder die Öldichtung (15) in axialer Richtung
abstützt.
12. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum (16) einen Abfluß (17) aufweist.
1. A pump (1) for a high-pressure cleaning appliance, with at least one piston (9) which
is driven in a reciprocating manner and which enters a pumping chamber of a pump housing
(2) on one side and a driving chamber (3) of the pump housing (2) on the other side,
with a high-pressure seal (14) resting on the periphery of the piston (9) in the entry
region of the piston (9) into the pumping chamber, with an oil seal (15) resting on
the periphery of the piston (9) in the entry region of the piston (9) into the driving
chamber (3), and with a collecting chamber (16) surrounding the piston (9) between
the high-pressure seal (14) and the oil seal (15) for liquid flowing out of the pumping
chamber past the high-pressure seal (14), characterized in that the piston (9) comprises at least one peripheral groove (19) in the region between
the high-pressure seal (14) and the oil seal (15), and the high-pressure seal (14)
and the oil seal (15) are spaced so far from each other that during the reciprocating
movement of the piston (9) the peripheral groove (19) reaches neither the high-pressure
seal (14) nor the oil seal (15).
2. A pump according to Claim 1, characterized in that the peripheral groove (19) has a rectangular cross-section.
3. A pump according to Claim 2, characterized in that the edge (22) between the peripheral face (21) of the piston (9) and the lateral
wall (20) of the peripheral groove (19) is bevelled.
4. A pump according to Claim 2, characterized in that the lateral wall (20) of the peripheral groove (19) is bevelled.
5. A pump according to one of Claims 2 to 4, characterized in that the peripheral groove (19) has a continuous, depressed channel (25) in the central
region of its bottom (24).
6. A pump according to Claim 5, characterized in that the channel (25) has a rectangular cross-section.
7. A pump according to Claim 1, characterized in that the peripheral groove (19) has a curved cross-section.
8. A pump according to Claim 7, characterized in that the outline (27) of the peripheral groove (19) extends obliquely with respect to
the outline of the peripheral face (21) of the piston (9).
9. A pump according to one of the preceding Claims, characterized in that the width of the peripheral groove (19) is between 0·5 mm and 5 mm.
10. A pump according to one of the preceding Claims, characterized in that the depth of the peripheral groove (19) is between 0.5 mm and 3 mm.
11. A pump according to one of the preceding Claims, characterized in that a spacer element (18), which surrounds the piston (9) and which supports the high-pressure
seal (14) and/or the oil seal (15) in the axial direction, is arranged in the collecting
chamber (16).
12. A pump according to one of the preceding Claims, characterized in that the collecting chamber (16) has an outlet (17).
1. Pompe (1) pour un appareil de nettoyage sous haute pression, comportant un piston
(9) entraîné en va-et-vient qui plonge d'une part dans une chambre de pompage d'un
boîtier de pompe (2) et d'autre part dans une chambre d'entraînement (3) du boîtier
de pompe (2), comprenant un joint d'étanchéité à haute pression (14) en appui à la
périphérie du piston (9) dans la zone d'entrée du piston (9) dans la chambre de pompage,
un joint d'étanchéité à huile (15) en appui à la périphérie du piston (9) dans la
zone d'entrée du piston (9) dans la chambre d'entraînement (3), et une chambre de
collecte (16), qui entoure le piston (9) entre le joint à haute pression (14) et le
joint à huile (15) et qui est destinée au liquide sortant de la chambre de pompage
et contournant le joint à haute pression (14), caractérisée en ce que le piston (9) comprend dans la zone entre le joint à haute pression (14) et le joint
à huile (15) au moins une gorge périphérique (19), et en ce que le joint à haute pression (14) et le joint à huile (15) sont éloignés l'un de l'autre
aussi loin que la gorge périphérique (19) n'atteint ni le joint à haute pression (14)
ni le joint à huile (15) lors du mouvement en va-et-vient du piston (9).
2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la gorge périphérique (19) présente une section transversale rectangulaire.
3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'arête (22) entre la surface périphérique (21) du piston (9) et la paroi latérale
(20) de la gorge périphérique (19) est biseautée.
4. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la paroi latérale (20) de la gorge périphérique (19) est biseautée.
5. Pompe selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la gorge périphérique (19) comprend, dans la zone médiane de son fond (24), une rainure
périphérique renfoncée (25).
6. Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que la rainure (25) présente une section transversale rectangulaire.
7. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la gorge périphérique (19) présente une section transversale arquée.
8. Pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce que le contour (27) de la gorge périphérique (19) s'étend en oblique par rapport au contour
de la surface périphérique (21) du piston (9).
9. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la largeur de la gorge périphérique (19) est entre 0,5 mm et 5 mm.
10. Pompe selon l'une des revendications périphériques, caractérisée en ce que la profondeur de la gorge périphérique (19) est entre 0,5 mm et 3 mm.
11. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il est prévu dans la chambre de collecte (16) un élément écarteur (18) qui entoure
le piston (9) et qui soutient en direction axiale le joint à haute pression (14) et/ou
le joint à huile (15).
12. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre de collecte (16) présente une évacuation (17).