TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine zum Anbau an ein Fahrzeug geeignete Vorrichtung mit
einem Sprühkopf zum Versprühen einer Flüssigkeit wie z. B. einem Tau- oder einem
Reinigungsmittel.
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STAND DER TECHNIK
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Bei Vorrichtungen dieser Art möchte man in der Regel mit möglichst wenig Fahrten bei hoher
sowie bevorzugt auch noch variabler Fahrgeschwindigkeit eine möglichst grosse Fläche
gleichmässig gezielt besprühen können. Die bekannten Vorrichtungen sind hierzu jedoch nur
unvollkommen in der Lage. So sind z. B. Vorrichtungen bekannt, welche die Flüssigkeit mit
Hilfe eines schnell rotierenden Tellers verteilen. Abhängig von der Drehgeschwindigkeit des
Tellers können hierbei jedoch nur Sprühradien bis maximal 4 m erreicht werden. Auch ist die
Verteilung der Sprühflüssigkeit sehr ungleichmässig und kann eher mit schwallartig
charakterisiert werden. Beim Besprühen einer Fahrbahn z. B. mit einem Taumittel kommt eine
ausreichend gleichmässige Verteilung erst durch den rollenden Verkehr zustande.
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Bei einer anderen bekannten Vorrichtung wird ein mit einer Vielzahl von horizontal eng
nebeneinander angeordneten Düsen versehener breiter Sprühbalken am Heck des
Fahrzeugs befestigt, wobei die Flüssigkeit aus den Düsen im wesentlichen direkt nach unten
auf die Fahrbahn gesprüht wird. Die Sprühverteilung ist hierbei mindestens auf einen halben
Meter genau definiert, doch ist die Sprühbreite durch die Breite des Sprühbalkens begrenzt.
Für den Einsatz auf Flughäfen wurden zwar schon Sprühbalken mit gut 25 m Breite realisiert,
doch stellt ein Sprühbalken von selbst nicht so ausladender Breite ohne Frage ein grösseres
Hindernis dar, mit dem viele Wege, Garagen, Tankstellen etc. nicht befahren werden können.
Der Sprühbalken muss daher entweder eingeklappt oder stets neu montiert bzw. demontiert
werden.
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Generell neigen mit Düsen versehene Sprühvorrichtungen dazu, die zu versprühende
Flüssigkeit ab einen bestimmten kritischen Druck zu vernebeln, wobei sich dann der
Sprühnebel insbesondere bei Wind über einer grösseren Fläche unkontrollierbar verteilt.
Dieser Effekt begrenzt ganz wesentlich die Menge an Flüssigkeit, die pro Zeiteinheit mit einer
bestimmten Düse versprüht werden kann und damit auch die mögliche Fahrgeschwindigkeit.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zum Anbau an ein Fahrzeug geeignete
Vorrichtung mit einem Sprühkopf zum Versprühen einer Flüssigkeit anzugeben, welche bei
die erwähnten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und insbesondere hinsichtlich
Sprühverteilung, Sprührichtung und Sprühmenge variabel einsetzbar ist. Diese Aufgabe wird
gelöst mit einer Vorrichtung, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist. Die
erfindungsgemässe Vorrichtung ist demnach dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühkopf
gegenüber der Fahrtrichtung schwenkbar und mit einer bezüglich ihres Öffnungsquerschnitts
verstellbaren Düsenanordnung versehen ist.
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Gemäss einer ersten bevorzugten Ausbildung der Erfindung weist die Düsenanordnung
mehrere nacheinander zu- und abschaltbaren Düsen auf, wodurch sich eine einfache,
robuste, kostengünstige und wenig störungsanfällige Ausbildung ergibt.
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Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist der Sprühkopf um
mindestens einen Winkel von 90°, bevorzugt jedoch von mehr als 110° schwenkbar und zwar
weiter bevorzugt mit einer Frequenz von mindestens 2 Hz. Bei dieser, insbesondere aber bei
einer Frequenz ab 10 Hz und mehr kann die Fahrbahn über den gesamten Schwenkbereich
selbst bei Fahrgeschwindigkeiten bis zu 80 km/h annähernd gleichmässig besprüht werden.
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Als Schwenkantrieb des Sprühkopfes kann ein vorzugsweise auf einen Exzenterarm des
Sprühkopfes einwirkender hydraulischer oder pneumatischer Antriebszylinder verwendet
sein, wobei sich dann der Schwenkbereich des Sprühkopfes bezüglich seiner Breite und/oder
seiner Ausrichtung gegenüber der Fahrrichtung sehr einfach durch entsprechende
Ansteuerung des Antriebszylinders variabel einstellen lässt. Die jeweilige Schwenkstellung
des Sprühkopfes kann mit einem Signalgeber ermittelt und der Schwenkbereich unter
Verwendung des Signals dieses Signalgebers eingestellt werden.
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Besonders bevorzugt sind die Düsen am Sprühkopf in Abhängigkeit vom Druck der zu
versprühenden Flüssigkeit nacheinander zu- oder abschaltbar ausgebildet. Dies kann in
einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass ein Sprühkopf mit einem hohlzylindrischen
Rohr verwendet wird, in welches von einem Ende her die zu versprühende Flüssigkeit
eingespeist wird, entlang von welchem mehrere der Düsen angeordnet sind und in welches
ein gegen das genannte Rohrende hin federbelasteter und gegenüber der Rohrwand
dichtender Kolben eingesetzt ist, welcher mit zunehmendem Flüssigkeitsdruck nach und nach
die einzelnen Düsen freigibt.
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Im Rahmen der Erfindung weiter bevorzugt ist es, den Druck der zu versprühenden
Flüssigkeit variabel und insbesondere in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des
Fahrzeugs einzustellen. Hierdurch kann erreicht werden, dass längs einer Fahrstrecke pro
Fahrbahnabschnitt stets die gleiche Flüssigkeitsmenge selbst bei variabler
Fahrgeschwindigkeit versprüht wird. Bei Einsatz der erwähnten druckabhängigen Zu- oder
Abschaltung von Sprühdüsen kann die Fahrgeschwindigkeit in sehr weiten Grenzen variiert
werden.
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Der Sprühkopf wird bei Erfindung um eine zumindest im wesentlichen vertikale Achse
verschwenkt. Es kann aber auch vorgesehen sein, die Schwenkachse gegenüber der
Vertikalen unter einem Winkel bis zu 20° zu wählen und ggf. sogar einstellbar auszubilden.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit
der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt:
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Fig. 1 ein Fahrzeug mit einem Flüssigkeitstank und einer heckseitig montierten
Sprühvorrichtung nach der Erfindung in Seitenansicht;
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Fig. 2 das Fahrzeug von Fig. 1 in Ansicht von oben; und
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Fig. 3 eine erfindungsgemässe Sprühvorrichtung in teilweise geschnittener Seitenansicht.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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In Fig. 1 und 2 ist eine Sprühvorrichtung 1 nach der Erfindung in einem Kasten 2 heckseitig
an ein Fahrzeug 3 angebaut, welches zudem noch einen Tank 4 mit einer zu versprühenden
Flüssigkeit trägt. Aus dem Kasten 2 ragen nach unten ein oder mehrere Sprühköpfe 5 der
Sprühvorrichtung 1 heraus. In Fig. 2 sind zwei Sprühköpfe 5 bezüglich ihrer Lage im Bereich
der äusseren Ecken des Kastens 2 eingezeichnet zusammen mit den von ihnen z. B.
überdeckten Sprühbereichen. Der eine Sprühbereich erstreckt sich bezüglich seiner Breite
über einen Winkel β1 und ist gleichzeitig um einen Winkel α gegenüber der Geradeaus-
Fahrtrichtung des Fahrzeugs 3 nach aussen verdreht. Der andere Sprühbereich erstreckt sich
bezüglich seiner Breite über einen Winkel β2 und ist im wesentlichen in Geradeaus-
Fahrtrichtung des Fahrzeugs 3 ausgerichtet. Beide Sprühbereiche sind mit nicht notwendig
übereinstimmender Sprühweite R dargestellt. Breite und Ausrichtung der Sprühbereiche so
die Sprühweite sind individuell verstellbar, was noch im Detail erläutert wird.
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Zwischen den beiden Sprühköpfen 5 ist noch ein weiterer Sprühkopf 5' in Fig. 2 angedeutet,
der anstelle der Sprühköpfe 5 oder auch noch zusätzlich zu diesen vorgesehen sein könnte.
Ein Sprühkopf 5' wird insbesondere dann genügen, wenn seitlich über das Fahrzeug 3 hinaus
nicht sehr weit gesprüht werden muss. Für Spezialanwendungen könnten ggf. auch mehr als
drei Sprühköpfe vorgesehen sein.
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Die erfindungsgemässe Sprühvorrichtung von Fig. 3 umfasst eine Pumpe 6, welche über eine
Leitung 7 mit dem Flüssigkeitstank 3 von Fig. 1 oder 2 verbunden ist. Ausgangsseitig führt
von der Pumpe 6 eine Leitung 8 zu einem Verteilerbalken 9 und von dort eine Leitung 10 zu
einem Sprühkopf 11, welcher hier z. B. stellvertretend für einen der Sprühköpfe von Fig. 1
oder 2 steht.
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Der Sprühkopf 11 umfasst ein hohlzylindrisches Rohr 12, welches mit einem ersten Abschnitt
13 nach unten aus einer Montageplatte 14 vorsteht und mit einem zweiten Abschnitt 15
oberhalb der Montageplatte 14 in einem Lager 16 dreh- bzw. schwenkbar gelagert ist. Wegen
dieser Dreh- oder Schwenkbarkeit muss die Leitung 10 oder ihre Ankopplung an das Rohr 12
zumindest teilweise flexibel ausgebildet oder mit einem Gelenk versehen sein. In der Regel
wird die Verwendung eines flexiblen Schlauchs für die Leitung 10 ausreichend sein.
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Bei der Montageplatte 14 kann es sich um eine Bodenkonstruktion des Kastens 2 von Fig. 1
oder 2 handeln, so dass der Abschnitt 13 des Rohres 12 dem in Fig. 1 lediglich sichtbaren
unteren Teil des dort erwähnten Sprühkopfes 5 entspricht. Im diesem unteren Abschnitt 13
sind übereinander mehrere, z. B. 10, Düsen montiert, von denen eine mit 17 bezeichnet ist
und bei welchen es sich um sogenannte Rundstrahldüsen handeln kann mit
Öffnungsquerschnitten z. B. im Bereich zwischen 8 und 20 mm2. Rundstrahldüsen erzeugen
einen dünnen Flüsigkeitsstrahl, der sich meist erst kurz vor Ende der Sprühweite in einzelne
Tropfen auflöst. Der Schlauch 10 mündet in das Rohr 12 an dessen unterem Ende.
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In das Rohr 12 gleitend und gegenüber der Rohwand dichtend eingesetzt ist weiter ein
Kolben 18, welcher von einer Feder 19 belastet ist, die sich mit ihrem oberen Ende an einem
Verschlusselement 20 des Rohres 12 abstützt. Die Feder 19 ist so dimensioniert, dass sie
den Kolben 18 mit einer gewissen Kraft gegen das untere Ende des Rohres 12 drückt. In
dieser Stellung verhindert der Kolben 18, dass Flüssigkeit aus dem Schlauch 10 zu den
Düsen 17 gelangen und aus diesen austreten kann. Dies wird erst dann möglich, wenn die
Pumpe 6 genügend Druck aufgebaut hat, um den Kolben 18 entgegen der Wirkung der Feder
19 zumindest soweit nach oben zu drücken, dass er die unterste der Düsen 17 freigibt. Mit
weiter zunehmendem Flüssigkeitsdruck wird der Kolben 18 immer weiter nach oben gedrückt
und gibt nach und nach immer weitere Düsen frei. Die Sprühvorrichtung von Fig. 3 wirkt auf
diese Weise selbstregulierend in Bezug auf den Flüssigkeitsdruck. Die Feder 19 ist weiter
vorzugsweise so dimensioniert, sie bzw. der von ihr belastete Kolben jeweils dann eine
weitere Düse freigibt, bevor es an den bereits offenen Düsen zu einer Vernebelung der
Flüssigkeit kommt. Bei den bereits genannten Öffnungsquerschnitten für die Düsen 17 im
Bereich zwischen 8 und 20 mm2 liegt der kritische Druck für eine Vernebelung im Bereich
zwischen 6 und 8 bar. Bei der Vorrichtung von Fig. 3 lässt sich auf Grund ihrer Ausbildung
durch Druckerhöhung der Flüssigkeitsdurchsatz, d. h. die Menge der pro Zeiteinheit
insgesamt versprühten Flüssigkeit, in weiten Grenzen regulieren, ohne dass die Gefahr einer
Vernebelung besteht. Mit Drücken zwischen 2 bar und 5 bar lässt sich z. B. mit 10 Düsen 17
von jeweils 8 mm2 Querschnitt die Flüssigkeitsmenge zwischen 5 l/min (nur eine Düse offen)
und 100 l/min (5 bar, alle 10 Düsen offen) variieren. Mit 10 Düsen von 20 mm2 erstreckt sich
der Verstellbereich von 15 l/min bis 250 l/min.
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Das obere Verschlusselement 20 des Rohres 12, an dem sich die Feder 19 abstützt, kann
auch noch verstellbar ausgebildet sein, um so die Vorspannung der Feder 19 einstellen bzw.
verändern zu können. Eine Möglichkeit hierzu ist die Ausbildung des Verschlusselements z. B.
in Form einer Spindel, die in das obere, mit einem Gewinde versehene Rohrende
eingeschraubt ist. Möglich wäre es auch, hier ein fernsteuerbares Element wie einen
hydraulischen oder pneumatischen Zylinder einzusetzen.
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An dem Rohr 12 ist weiter ein Exzenterarm 21 angebracht, welcher mit dem Kolben 23 eines
bei 22 schwenkbar gelagerten, vorzugsweise hydraulischen, möglicherweise aber auch
pneumatischen Antriebszylinders 24 verbunden ist. Der Antriebszylinder 24 ist ein
sogenannter Gleichlaufzylinder und weist zwei Anschlüsse 25 und 26 auf, durch
Druckbelastung an welchen er aktiv in beiden Richtungen verstellbar ist. Beim Verstellen des
Zylinders wird das Sprühkopfrohr 12 um seine Längsachse verschwenkt.
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Die jeweilige Schwenkstellung des Rohres 12 bzw. sein Schwenkwinkel z. B. gegenüber der
Geradeausrichtung des Fahrzeugs 3 wird mittels eines Weggebers 27 ermittelt, der mit dem
Kolben 23 des Zylinders 24 gekoppelt ist. Der Weggeber 27 liefert ein Signal 51 für eine
elektronische Steuerung 28, die ihrerseits zwei Magnetventile ansteuert, welche die
Druckbeaufschlagung der beiden Eingänge 25 und 26 des Zylinders 24 freigeben oder
sperren. Anstellte eines Weggebers könnte auch ein Drehgeber oder dergleichen verwendet
werden.
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An der Steuerung 28 selbst oder einer mit ihr verbundenen Eingabeeinheit 31 sind
Eingabemittel derart vorgesehen, dass die Breite des Schwenkbereichs entsprechend z. B.
den Winkeln β1, β2 in Fig. 2 und/oder die Ausrichtung des Schwenkbereichs entsprechend
z. B. dem Winkel α in Fig. 2 vorgegeben und damit eingestellt werden können. Die
Eingabeeinheit kann mit Vorteil im Führerhaus des Fahrzeugs für den Fahrer zugänglich
montiert sein.
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Über eine Signalverbindung S2 kann die Steuerung weiter mit der Pumpe 6 verbunden sein,
um über eine Veränderung des Pumpendrucks die Sprühweite z. B. entsprechend dem
Radius R in Fig. 2 und/oder die pro Zeiteinheit versprühte Flüssigkeitsmenge verändern zu
können. Hierdurch kann natürlich auch eine Einstellung der versprühten Flüssigkeitsmenge
an die jeweils mit dem Fahrzeug 3 gefahrene Geschwindigkeit erfolgen, so dass unabhängig
von der Fahrgeschwindigkeit in etwa stets die gleiche Menge Flüssigkeit auf jeden
Fahrbahnabschnitt versprüht wird. Der jeweilige Vorgabewert kann wieder an der
Eingabeeinheit 31 einstellbar sein. In diesem Zusammenhang bietet es sich aber auch an, die
aktuelle Fahrgeschwindigkeit über ein Steuersignal S3 direkt in die Steuerung 28einzuspeisen und es dieser dadurch zu ermöglichen, den Pumpendruck sowie ggf. weitere
Einstellgrössen in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch zu regeln.
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Bei der Ausführungsform von Fig. 3 ist die Schwenkachse des zylindrischen Rohres 12
vertikal ausgerichtet. Wie bereits erwähnt, kann es z. B. zur Erhöhung der Sprühweite jedoch
ggf. von Vorteil sein, die Schwenkachse etwas schräg zu stellen und bezüglich ihrer
Schrägstellung sogar noch einstellbar auszubilden.
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Um die Vorrichtung von Fig. 3 auf z. B. zwei schwenkbare Sprühköpfe zu erweitern, so wie
dies in Fig. 2 ja vorgesehen ist, müssen nicht alle vorbeschriebenen Elemente verdoppelt
werden. So könnte insbesondere die Pumpe 6 auch noch den zweiten sowie ggf. noch
weitere Sprühköpfe speisen, wobei dieser einfach zusätzlich an dem Verteilerbalken 9 mit
angeschlossen wird/werden. Auch braucht die elektronische Steuerung sowie die
Eingabeeinheit 31 nur einmal vorgesehen werden.
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Mit einer Vorrichtung gemäss Fig. 3 lässt sich z. B. ein Taumittel auf Solebasis bei einem
Pumpendruck zwischen 2 und 5 bar an die 10 Meter weit über einen Schwenkbereich von
110° mit einer Schwenkfrequenz von 5-6 Hz versprühen, was einer linearen Sprühbreite
von etwa 13-14 Metern entspricht. Der Druck von 2 bar entspricht dem Öffnungsdruck der
ersten Düse 17. Mit zwei Sprühköpfen gemäss Fig. 2 an einem Fahrzeug mit 2,5 m Breite
lässt sich eine lineare Sprühbreite von 20-25 m erreichen, d. h., dass beidseitig seitlich
mindestens 10 m weit über das Fahrzeug hinaus gesprüht werden kann. Wie ausgeführt,
können Sprühweite, Sprühbreite und Ausrichtung des Sprühbereichs stufenlos ggf. sogar
während der Fahrt durch den Fahrer verstellt werden. Dies ist dann besonders vorteilhaft,
wenn entlang einer Fahrstrecke Hindernisse oder Bereiche vorhanden sind, die nicht ein oder
angesprüht werden dürfen. Bei einer Positioniergenauigkeit der Endstellungen des Kolbens
23 des Antriebszylinders 24 von Fig. 3 in der Grössenordnung von etwa 1 mm sind die
Grenzen des Sprühbereichs zentimetergenau bestimmt. Die Sprühmenge kann in einem
Bereich zwischen 51/min bis 2501/min verstellt werden, wobei der obere Wert ggf. durch die
Förderkapazität der Pumpe begrenzt ist. Abhängig von der Fahrgeschwindigkeit entspricht
dies einer Flüssigkeitsmenge zwischen 5 g/m2 und 40 g/m2. Bei automatischer Anpassung
des Sprühdrucks an die Fahrgeschwindigkeit braucht sich der Fahrer mit weiterem Vorteil
nicht einmal um die Einhaltung einer bestimmten Geschwindigkeit zu bemühen, sondern
kann je nach den örtlichen Verhältnissen in weiten Grenzen seine Fahrgeschwindigkeit frei
wählen.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich wegen ihrer grossen Reichweite auch für das
Versprühen auf grossflächigen Plätzen wie Parkplätzen, Flugfeldern oder dergleichen.
Anstellte eines Taumittels könnte auch einfach Wasser oder ein anderes Reinigungsmittel
versprüht werden. Schliesslich wäre auch ein Einsatz in der Landwirtschaft möglich. Vor
allem im landwirtschaftlichen Einsatz könnte von der erläuterten Verstellbarbeit der
Vorspannung der Feder 19 im Sprühkopf 11 von Fig. 3 Gebrauch gemacht werden, indem
diese so stark erhöht wird, dass eine Vernebelung der versprühten Flüssigkeit eintritt.
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Anstatt wie bei Fig. 3 die Verstellbarkeit des Öffnungsquerschnitts der Düsenanordnung
durch Vorsehen mehrer Düsen und deren sukkzessiver Zu- oder Abschaltung zu realisieren
könnte z. B. auch nur eine einzige, bezüglich ihres Öffnungsquerschnitts verstellbare Düse
verwendet werden.
BEZEICHNUNGSLISTE
1 Sprühvorrichtung
2 Kasten
3 Fahrzeug
4 Flüssigkeitstank
5, 5' Sprühköpfe
6 Pumpe
7 Leitung zur Pumpe
8 Leitung
9 Verteilerbalken
10 flexible Leitung, Schlauch
11 Sprühkopf
12 hohlzylindrisches Rohr
13 unterer Abschnitt des Rohres 12
14 Montageplatte
15 oberer Abschnitt des Rohres 12
16 Lager
17 Düsen
18 Kolben
19 Feder
20 Verschlusselement, Spindel
21 Exzenterarm
22 Lagerung
23 Kolben Antriebszylinder
24 Antriebszylinder
25 Anschluss des Antriebszylinders
26 Anschluss des Antriebszylinders
27 Weggeber
28 elektronische Steuerung
29 Magnetventil
30 Magnetventil
31 Eingabeeinheit
S1 Signal vom Weggeber 27
S2 Signal zur Pumpe 6
S3 Geschwindigkeits-Signal
R Sprühweite bzw. -radius
α Ausrichtung des Schwenkbereichs
β1, β2 Breiten des Schwenkbereichs