DE10029226C2

DE10029226C2 - Regelsicherheitsblock mit Schwingungsdämpfer für Hochdruckreiniger

Info

Publication number: DE10029226C2
Application number: DE10029226A
Authority: DE
Inventors: Bernd Winkler; Ernst Schaible
Original assignee: WAP Reinigungssysteme GmbH and Co
Current assignee: WAP Reinigungssysteme GmbH and Co
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2020-06-15
Also published as: DK1164322T3; DE50101640D1; EP1164322B1; EP1164322A2; DE10029226A1; EP1164322A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Regelsicherheitsblock mit Schwingungsdämpfer für Hochdruckreiniger nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei Hochdruckreinigern, wie beispielsweise mit der DE-299 00 463 U1 offenbart, ist es bekannt, am Hochdruckauslaß der Hochdruckpumpe einen sogenannten Regelsicherheitsblock anzuordnen, der dazu dient, dass bei Abschaltung der Hochdruckpistole die Pumpe nicht überlastet wird und in einen drucklosen Umlauf geschaltet wird. Hierbei wird bei der Auslegung und Abstimmung derartiger Regelsicherheitsblöcke für Hochdruckreiniger darauf geachtet, dass ein sehr geringer Differenzdruck zwischen dem Arbeitsdruck und dem Ansprechdruck (Umschaltdruck) vorliegt.

Dies bedeutet, dass beim Abschalten der Hochdruckpistole möglichst schnell die Pumpe entlastet wird und in einen drucklosen Umlaufbetrieb oder Bypass-Betrieb geschaltet wird.

Dieser relativ geringe Differenzdruck, der im übrigen am Regelsicherheitsblock einstellbar ist, hat jedoch den Nachteil (speziell bei Kolben/Plunger-Pumpen), dass durch die pulsierende Förderung dieser Pumpen es im spezifischen Teillastbereich (niedrigerer Druck und Volumenstrom) zu starken Schwingungen (in der Frequenz der Kolbenpumpe) im Hochdruckzweig kommt.

Diese Schwingungen im Hochdruckzweig führen jedoch in kürzester Zeit zum Totalausfall der kompletten Dichtungen des Regelsicherheitsblocks.

Um dies zu vermeiden hat man bisher sogenannte hydropneumatische Schwingungsdämpfer (Hydrospeicher) verwendet, die im Hochdruckzweig angeordnet waren und die mit ihrem Ausgleichsvolumen flüssigkeitsleitende Verbindung mit dem Hochdruckzweig hatten.

Derartige Hydrospeicher sind jedoch teure und technisch aufwendige Bauteile, die auf Grund der hohen wirkenden Druckbelastungen den einschlägigen Vorschriften (Geräte-Richtlinien) entsprechen müssen und geprüft sein müssen.

Ein derartiger Hydrospeicher kostet etwa DM 25,00 bis DM 28,00 bei der Herstellung derartiger Hochdruckreiniger.

Die Anordnung eines derartigen bekannten Hydrospeichers hat im übrigen den weiteren Nachteil, dass er relativ viel Platz beansprucht, und daher kann das entsprechende Gehäuse des Hochdruckreinigers nicht in gewünschter Weise verkleinert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen Regelsicherheitsblock mit Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass bei wesentlich geringerem Platzbedarf und geringeren Herstellungskosten eine gleiche Dämpfungsleistung erreicht wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass etwa in axialer Verlängerung mit dem Steuerkolben des Regelsicherheitsblockes ein Dämpfungskolben verbunden ist, welcher Dämpfungskolben mit seinem Dämpfungsglied dichtend in eine Dämpfungsbohrung eingreift, welche auf ihrer einen Stirnseite in den Rücklauf mündet und auf ihrer anderen Stirnseite mit der Atmosphäre insbesondere über eine Ent-/Belüftungsbohrung verbunden ist oder einem weiteren Raum verbunden ist.

Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich nun der wesentliche Vorteil, dass die Schwingungen des Steuerkolbens des Regelsicherheitsblockes nun erfindungsgemäß dadurch gedämpft werden, in dem der Steuerkolben in axialer Verlängerung mit einem entsprechenden Dämpfungskolben verbunden ist.

Allgemein ausgedrückt wird in der vorliegenden Erfindung beansprucht, dass die axiale Bewegung des Steuerkolbens des Regelsicherheitsblockes durch eine fluidische und/oder mechanische Dämpfung gedämpft ist.

Damit besteht der wesentliche Vorteil, dass nun auf den vorher erwähnten Hydrospeicher verzichtet werden kann, weil Schwingungen des Steuerkolbens durch die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung vermieden werden. Man greift also direkt mit der Erfindung an der Wurzel des Übels an, nämlich man dämpft direkt die Schwingungen des Steuerkolbens, der ja auf Grund seiner Schwingungen die mit ihm verbundenen Dichtungen zerstören kann, und es kann daher die hydropneumatische Dämpfung mit einem Hydrospeicher nach dem Stand der Technik entfallen, welcher eine nur unzureichende Dämpfung des Steuerkolbens bewirkt.

Die technische Lehre nach der vorliegenden Erfindung schlägt sich in mehreren Ausführungsbeispielen nieder, die nachfolgend beschrieben werden. Der Dämpfungskolben kann hierbei einstückig ausgebildet sein oder aber aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzt sein.

In einer ersten Ausführungsform wird es bevorzugt, wenn direkt in axialer Verlängerung des Dichtkegels des Steuerkolbens ein entsprechender Dämpfungskolben mit diesem Dichtkegel verbunden ist. Es handelt sich hierbei um eine starre Verbindung, so dass also der Dämpfungskolben über den Dichtkegel in axialer Verlängerung des Steuerkolbens fest mit diesem verbunden ist.

In einer anderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Dämpfungskolben zweiteilig ausgebildet ist und hierbei im wesentlichen aus einer mit dem Dichtkegel verbindbaren Gewindestange besteht, an deren vorderen, freien Ende das Dämpfungsglied angeordnet ist, welches in der Dämpfungsbohrung axial verschiebbar angeordnet ist.

Bei dieser Ausführung mit einer Gewindestange, an deren freien, vorderen Ende das Dämpfungsglied angeordnet ist, handelt es sich um eine pendelnde Befestigung des Dämpfungskolbens an dem Dichtkegel des Steuerkolbens. Eine derartige pendelnde Befestigung hat den Vorteil, dass Fertigungsfehler, insbesondere Fluchtungsfehler der miteinander fluchtenden Bohrungen ausgeglichen werden können, weil der Dämpfungskolben sich nun in gewissen Toleranzbereichen frei in der zugeordneten Dämpfungsbohrung im Vergleich zu der Ausrichtung des Steuerkolbens in der Steuerkolben-Bohrung ausrichten kann.

In einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ebenfalls eine zweiteilige Ausbildung des Dämpfungskolbens vorgesehen ist, wobei allerdings der Dämpfungskolben auf einem Gewindeeinsatz des Dichtkegels des Steuerkolbens aufgeschraubt ist und insofern eine im wesentlichen starre Verbindung zwischen dem Dichtkegel des Steuerkolbens und dem Dämpfungskolben besteht.

Allen drei Ausführungen ist gemeinsam, dass nun direkt und unmittelbar die axialen Verschiebungen des Steuerkolbens des Regelsicherheitsblockes mit einem entsprechenden Dämpfungsglied eines Dämpfungskolbens gedämpft werden.

Insgesamt trennt der Dichtkegel des Steuerkolbens die Hochdruckseite des Regelsicherheitsblockes zu einer unter Niederdruck stehenden Rücklaufseite.

Es werden alle Schwingungen auf Grund des Dämpfungskolbens gedämpft, die auf der Niederdruckseite im Fluid stattfinden.

Auf der anderen Seite entstehen natürlich auch auf der Hochdruckseite entsprechende Schwingungen der Hochdruckkolbenpumpe, die lediglich auf der Hochdruckseite wirken. Nachdem aber der Hochdruckteil und der Ansaugteil der Hochdruckpumpe über die entsprechenden Bohrungen miteinander in Verbindung stehen, setzen sich diese Schwingungen auch in dem Niederdruckteil fort. Es handelt sich also um sich gegenseitig überlagernde Schwingungen im Hochdruck- und Niederdruckteil, wobei der erfindungsgemäß vorgesehene Dämpfungskolben insbesondere im Niederdruckteil dämpft.

Damit besteht der wesentliche Vorteil, dass die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungskolbens insgesamt nur auf den Niederdruck ausgelegt werden müssen, wodurch ein sehr kostengünstiges Bauteil hergestellt werden kann. Ein derartiges Dämpfungsglied kann ohne zusätzlichen Platzbedarf im Regelsicherheitsblock eingebaut werden und - nachdem er lediglich mit Niederdruck (maximal 10 Bar) beaufschlagt wird - bedarf es hierzu keiner besonderen bauartbedingten Zulassungen.

Bei der vorliegenden Erfindung wird also in der Rücklaufleitung vom Regelsicherheitsblock als Gegenkomponente ein weiterer Kolben als Dämpfungskolben in der Verlängerung des Hauptkolbens (Steuerkolben) eingebaut. Dieser Dämpfungskolben verhindert ein zyklisches Öffnen und Schließen des Steuerkolbens mit hoher Frequenz.

Vorraussetzung für die Entfaltung der Dämpfungseigenschaften ist, dass der Dämpfungskolben entweder mit der Atmosphäre insbesondere durch eine Ent- /Belüftungsbohrung verbunden ist oder in einer anderen Ausgestaltung kann es jedoch vorgesehen sein, dass statt der Ent-/Belüftungsbohrung - die in die Atmosphäre mündet - auch eine an sich bekannte hydropneumatische Dämpfung vorliegt, die im wesentlichen aus einem Druckfluid besteht, welches über entsprechende Drosselbohrungen von einem Raum in den anderen geleitet wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisiert einen Schnitt durch einen Regelsicherheitsblock in einer ersten Ausführungsform des Dämpfungskolbens,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht durch den Regelsicherheitsblock mit einer zweiten Ausführungsform des Dämpfungskolbens,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform eines Dämpfungskolbens und

Fig. 4 schematisiert einen weiteren Schnitt durch den Teil des Regelsicherheitsblockes mit einer weiteren Ausführungsform des Dämpfungskolbens.

Insgesamt weist der Regelsicherheitsblock 1 ein Gehäuse 2 auf, an dem in einem Ansatz 3 eine Druckfeder 4 angeordnet ist, welche einen Steuerkolben 5 in Schließrichtung federbelastet beaufschlagt.

In an sich bekannter Weise kann die Federkraft der Druckfeder 4 über eine mechanische Einstelleinrichtung eingestellt werden.

Der Steuerkolben 5 ist an seiner Vorderseite mit einem Dichtkegel 32 verbunden, welcher auf einem Dichtsitz in Arbeitsstellung der geöffneten Hochdruckpistole aufsitzt.

Von einem Medienzulauf 24 ausgehend wird das Medium über die Saugleitung 25 der Ansaugseite einer Hochdruckpumpe 26 zugeführt, welche das Medium über eine HD-Leitung 27 in den HD-Einlaß 6 des Regelsicherheitsblocks 1 einleitet.

Der HD-Einlaß 6 ist mit einem Kanal 7 verbunden.

In der normalen Betriebsweise des Regelsicherheitsblockes 1 wird angenommen, dass die Hochdruckpistole geöffnet ist, und das Hochdruckmedium fließt dann durch das geöffnete Rückschlagventil 9 und einen fakultativ vorhandenen Strömungswächter 17 über den HD-Auslaß 41 in einen nicht näher dargestellten Wärmetauscher oder direkt in den HD-Schlauch der Spritzeinrichtung.

Wird hingegen die Hochdruckpistole geschlossen, dann entsteht im Kanal 7 ein relativ hoher Druck, der über den Steuerkanal 15 auf einen Druckraum 16 oberhalb des Dichtkegels 32 geleitet wird. Hierbei schließt das Rückschlagventil 9 und schließt die Verbindung zum Hochdruckeinlass 6. Dieser im Druckraum 16 anstehende Hochdruck öffnet nun entgegen der Kraft der Druckfeder 4 den Steuerkolben 5 und öffnet damit den Dichtkegel 32, in dem er diesen vom Dichtsitz 43 abhebt.

Das Hochdruckmedium fließt dann in Pfeilrichtung 8 lediglich mit geringem Druck über den Kanal 7 und den geöffneten Dichtsitz über den Bypass-Kanal 14 in Pfeilrichtung 42 in den Rücklaufkanal 12, wo das Medium den Rücklauf 13 verlässt und über den Bypass 23 wieder der Saugleitung 25 eingespeist wird.

Als zusätzliches Bauteil ist ein Sicherheitsventil 11 im Hochdruckzweig vorhanden welches dafür sorgt, dass auch bei Versagen des Steuerkolbens 5 ein Bypass- Rückfluss zur Hockdruckpumpe 26 gewährleistet wird.

Das Sicherheitsventil 11 steht hierbei über den Auslasskanal 10 mit dem Hochdruckzweig in Verbindung.

Selbstverständlich gehört dieses Sicherheitsventil 11 nicht zur standardmäßigen Ausgestaltung des Regelsicherheitsblocks 1; es kann deshalb auch entfallen.

Anhand der Fig. 2 werden nun die weiteren Einzelheiten eines erfindungsgemäßen Dämpfungskolbens erläutert.

In Fig. 2 ist erkennbar, dass der Dichtkegel 32, der auf dem Dichtsitz 43 aufsitzt, in axialer Verlängerung einen Gewindeansatz mit einem Gewinde 33 aufweist, auf dem das Vorderteil 31 des Dämpfungskolbens 30 aufgeschraubt ist. Es handelt sich also um eine starre Gewindeverbindung. Das Vorderteil 31 des Dämpfungskolbens 30 greift hierbei mit hohem, radialen Spiel durch den Bypass-Kanal 14 hindurch und mündet an der Vorderseite in einem Dämpfungsglied 34, welches axial verschiebbar und abdichtend in einer Dämpfungsbohrung 21 angeordnet ist.

Die Dämpfungswirkung wird dadurch erreicht, dass am Dämpfungsglied 34 radial nach außen gerichtete Rippen 35 angeordnet sind, die zwischen sich ringförmige Einschnitte geringeren Durchmessers aufweisen, wobei zu Abdichtungszwecken ein O-Ring 36 vorhanden ist, welcher die Dämpfungsbohrung 21 gegenüber der Atmosphäre abdichtet. An der linken Seite der Dämpfungsbohrung 21 ist daher eine Belüftungsbohrung 22 angeordnet, welche in die Atmosphäre mündet.

Es wurde nun festgestellt, dass die Ringfläche des Dichtkegels 32 und des Dichtsitzes 43 in dem Rücklaufkanal 12 etwa der Ringfläche des Dämpfungsgliedes 34 in der Dämpfungsbohrung 21 entspricht. Nachdem diese beiden einander gegenüberliegenden Flächen etwa gleich groß ausgebildet sind, führt eine entsprechende axiale Bewegung des Dichtkegels 32 in Öffnungsrichtung (in Fig. 2 nach rechts) zu einer entsprechenden Bewegung des starr mit dem Dichtkegel 32 verbundenen Dämpfungsgliedes 34, welches gegen den im Rücklaufkanal 12 herrschenden Druck wirkt, so dass es zu der gewünschten Dämpfung kommt.

Wenn also in dem Kanal 7, welcher unter dem Hochdruckeinfluss steht, Schwingungen entstehen, welche versuchen den Dichtkegel 32 abzuheben, dann wirkt das Dämpfungsglied 34 dem entgegen und führt den Dichtkegel 32 auf seinen Dichtsitz 43 zurück.

Die Dämpfungswirkung kommt also durch die einander zugeordneten Druckverhältnisse in den Druckräumen 18, 19 zustande.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Dämpfungskolben 30 ist als einteiliges Teil ausgebildet, in dem ein entsprechendes Vorderteil 31 mit einem Gewindeansatz mit Innengewinde 33 auf einen zugeordneten Gewindeansatz mit Außengewinde 33 des Dichtkegels 32 aufgeschraubt ist und dieses Vorderteil 31 nun unmittelbar mit dem Dämpfungsglied 34 verbunden ist.

In den Fig. 1 und 2 sind gleiche Ausführungsformen dargestellt, wobei die vorher in Fig. 2 beschriebene Gewindeverbindung über die Gewinde 33 näher beschrieben wurde.

Die Fig. 3 zeigt im Gegensatz zu den Fig. 1 und 2 keinen mehrteiligen, sondern einen einteiligen Dämpfungskolben 30, bei dem erkennbar ist, dass der Dichtkegel 32 werkstoffeinstückig mit dem Vorderteil 31 und dieses wiederum werkstoffeinstückig mit dem Dämpfungsglied 34 verbunden ist.

In Fig. 4 ist eine pendelnde Lagerung eines Dämpfungskolbens 40 dargestellt, wo erkennbar ist, dass das Vorderteil lediglich als Gewindestange 37 ausgebildet ist, welche Gewindestange über eine Gleitbohrung 38 mit dem Dichtkegel 32 verbunden ist, wobei diese Gleitbohrung 38 eine axiale Verschiebung verhindern soll, aber eine pendelnde Bewegung ermöglichen soll.

An der gegenüberliegenden Seite ist die Gewindestange 37 in das Dämpfungsglied 34 eingeschraubt, welches in der vorher beschriebenen Weise axial verschiebbar in der Dämpfungsbohrung 21 angeordnet ist.

Zeichnungslegende

1

Regelsicherheitsblock

2

Gehäuse

3

Ansatz

4

Druckfeder

5

Steuerkolben

6

HD-Einlaß

7

Kanal

8

Pfeilrichtung

9

Rückschlagventil

10

Auslasskanal

11

Sicherheitsventil

12

Rücklaufkanal

13

Rücklauf

14

Bypass-Kanal

15

Steuerkanal

16

Druckraum

17

Strömungswächter

18

Druckraum

19

Druckraum

20

-

21

Dämpfungsbohrung

22

Belüftungsbohrung

23

Bypass

24

Medienzulauf

25

Saugleitung

26

HD-Pumpe

27

HD-Leitung

28

-

29

-

30

Dämpfungskolben

31

Vorderteil

32

Dichtkegel

33

Gewinde

34

Dämpfungsglied

35

Rippe

36

O-Ring

37

Gewindestange

38

Gleitbohrung

39

-

40

Dämpfungskolben

41

HD-Auslaß

42

Pfeilrichtung

43

Dichtsitz

Claims

1. Regelsicherheitsblock (1) mit Schwingungsdämpfer (30, 40) für Hochdruckreiniger, welcher Regelsicherheitsblock (1) derartig mit einer HD- Pumpe (26) des Hochdruckreinigers gekoppelt ist, dass in seinem Betriebszustand bei geöffneter Hochdruckpistole das Medium hochdruckseitig über einen HD-Einlaß (6) und anschließend einen HD-Auslaß (41) des Regelsicherheitsblocks (1) zur Hochdruckpistole gelangt, und dass in seinem Bypass-Zustand bei geschlossener Hochdruckpistole das Medium vom HD-Einlaß (6) über entsprechende Kanäle (7, 14, 12) und einen Rücklauf (13) des Regelsicherheitsblocks (1) zu den niederdruckseitigen Kanälen (23, 25) der HD- Pumpe (26) des Hochdruckreinigers gelangt, wobei sich zwischen dem HD-Einlaß (6) und dem niederdruckseitigen Rücklauf (13) ein Dichtkegel (32) zur Volumenstromregulierung des Mediums befindet, welcher Dichtkegel (32) im Betriebszustand mittels eines kraftbelasteten Steuerkolbens (5) auf einen Dichtsitz (43) gepresst wird, wodurch die Verbindung zwischen HD-Einlaß (6) und dem niederdruckseitigen Rücklauf (13) gesperrt wird, und welcher Dichtkegel (32) im Bypass-Zustand mittels des Steuerkolbens (5) vom Dichtsitz (43) abgehoben wird durch den entstehenden Überdruck des Mediums in einem Druckraum (16) an der der Kraftbeaufschlagung entgegengesetzten Stirnseite des Steuerkolbens (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer in Form eines Dämpfungskolbens (30, 40) etwa in axialer Verlängerung mit dem Steuerkolben (5) des Regelsicherheitsblockes (1) verbunden ist, welcher Dämpfungskolben (30, 40) mit seinem Dämpfungsglied (34) in eine Dämpfungsbohrung (21) dichtend eingreift, welche im Bereich ihrer einen Stirnseite in den Rücklauf (13) mündet und im Bereich ihrer anderen Stirnseite mit der Atmosphäre oder mit einem weiteren Raum verbunden ist.

2. Regelsicherheitsblock (1) mit Schwingungsdämpfer (30, 40) für Hochdruckreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der am Steuerkolben (5) befestigte Dichtkegel (32) und der Dämpfungskolben (30, 40) einstückig miteinander verbunden sind.

3. Regelsicherheitsblock (1) mit Schwingungsdämpfer (30, 40) für Hochdruckreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkegel (32) und der Dämpfungskolben (30, 40) über eine lösbare Verbindung miteinander verbunden sind.

4. Regelsicherheitsblock (1) mit Schwingungsdämpfer (30, 40) für Hochdruckreiniger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Verbindung eine Schraubverbindung ist.

5. Regelsicherheitsblock (1) mit Schwingungsdämpfer (30, 40) für Hochdruckreiniger nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskolben (30, 40) aus mindestens zwei Teilen besteht.

6. Regelsicherheitsblock (1) mit Schwingungsdämpfer (30, 40) für Hochdruckreiniger nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (5) und/oder der Dichtkegel (32) gegenüber dem Dämpfungskolben (30, 40) ein im wesentlichen radiales Spiel aufweist.

7. Regelsicherheitsblock (1) mit Schwingungsdämpfer (30, 40) für Hochdruckreiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsbohrung (21) auf ihrer einen Stirnseite in den Rücklauf (13) mündet und auf ihrer anderen Stirnseite über eine Ent-/Belüftungsbohrung (22) mit der Atmosphäre verbunden ist.

8. Regelsicherheitsblock (1) mit Schwingungsdämpfer (30, 40) für Hochdruckreiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsbohrung (21) auf ihrer einen Stirnseite in den Rücklauf (13) mündet und auf ihrer anderen Stirnseite über eine Drosselbohrung mit einem hydropneumatischen Dämpfungselement verbunden ist.

9. Regelsicherheitsblock (1) mit Schwingungsdämpfer (30, 40) für Hochdruckreiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsbohrung (21) auf ihrer einen Stirnseite in den Rücklauf (13) mündet und auf ihrer anderen Stirnseite mit einem Raum unterschiedlichen Druckes, im Vergleich zum Hochdruck im Kanal (7) vor dem Dichtkegel (32) und im Vergleich zum Niederdruck im Rücklaufkanal (12) hinter dem Dichtkegel (32), verbunden ist.