DE1403149B2 - Injektorartige Vorrichtung zum Erzeu gen eines Heißwasserstrahles hoher Ge schwindigkeit fur Reinigungszwecke - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine injektorartige Vorrich- wasserstrahl höheren Drucks, gestattet in einfacher tung zum Erzeugen eines Heißwasserstrahles hoher Weise die kurzfristige Einleitung der richtigen Mi-Geschwindigkeit für Reinigungszwecke mit einer Art schung und hoher Beschleunigung des abgegebenen

Venturirohr mit drei konzentrischen, in ein zum heißen Reinigungsstrahls und ist im Betrieb weit-

Venturirohr gehörendes Mischrohr mündenden Ka- 5 gehend unabhängig von schwankenden Betriebsnälen. Davon führt der äußere Kanal Wasser, der drücken der Dampf- und Wasserzufuhr. Bricht das

mittlere Dampf und der innere ein Reinigungsmittel. die innige Mischung herbeiführende Vakuum wäh-

Außerdem ist eine Uberströmkammer vorgesehen, die rend des Betriebs zusammen, dann läßt sich die

einerseits mit dem Venturirohr bzw. dem Mischrohr Reinigungsvorrichtung durch Betätigung des zweiten und andererseits über ein Rückschlagventil mit einer io Ventils in der Überströmkammer unschwierig und

Abflußleitung verbunden ist. ohne lange Wartezeit wieder in Betrieb setzen.

Diese bekannten Vorrichtungen beruhen auf dem Das in die Dampfzuführung eingeschaltete Dampf-Prinzip, das bei der Vereinigung von Dampf und sieb unterstützt vorteilhaft durch Wirbelung des kaltem Wasser in abgeschlossenen Räumen entste- Speisedampfes mit Folge eines laminaren Stromes hende Vakuum zur Beschleunigung des Wasserstrahles 15 zum Mischrohr und fördert damit die Vakuumbildung auszunutzen. Dadurch erhält man aus einem Dampf- darin. Bei den dargelegten Querschnittsverhältnissen und Wasservorrat niederen Druckes einen Heiß- in dem das Venturirohr bildenden Teil des Mischwasserstrahl höheren Druckes. Solche Vorrichtungen rohres ergeben sich optimale Betriebsverhältnisse,
erleichtern nicht nur die Reinigung von frei liegenden, Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung eines beschmutzten Flächen, besonders auch das Reinigen 20 Ausführungsbeispieles weiter erläutert. Dabei zeigt
der Innenseiten von Behältern oder Rohren mit anders F i g. 1 einen senkrechten Querschnitt durch eine schwer zugänglichen Flächen. Je größer dabei die Reinigungsvorrichtung,

Geschwindigkeit des Wasserstrahles ist, um so höher F i g. 2 eine Seitenansicht zum Teil im Schnitt

ist der Reinigungseffekt. durch ein zur Verbindung mit der Vorrichtung laut

Die nächstkommende bekannte Vorrichtung dieser 25 F i g. 1 geeignetes Düsenanschlußstück und
Art (USA.-Patent 2 176 682) arbeitet mit einer ein- F i g. 3 eine schematische Darstellung der Flächenteiligen Uberströmkammer mit einem einzigen Ventil. Verhältnisse von Teilen der Vorrichtung laut F i g. 1. Die Überströmkammer hat deshalb ein verhältnis- Gemäß F i g. 1 hat die mit 2 als Ganzes bezeichnete mäßig großes Volumen. Bei Inbetriebnahme der be- Reinigungsvorrichtung ein Gehäuse 4 aus beliebigem, kannten Vorrichtung muß zunächst im Mischrohr ein 30 geeignetem Werkstoff, z. B. Eisen, Metall oder einer Vakuum gebildet werden und muß dieses Vakuum Legierung, z. B. Gußstück.

auch die Überströmkammer evakuieren, da das Misch- Der Dampf wird durch den Dampfeinlaß 6 eingerohr mit der Uberströmkammer verbunden ist. Wegen führt und strömt durch ein Dampfsieb 8 in die Kamder verhältnismäßig großvolumigen Überströmkam- mer 10. In das Gehäuse 4 ist eine Düse 12 eingemer und wegen der zusätzlichen Verbindung der 35 schraubt, die sich von der Kammer 10 gleichmäßig Uberströmkammer auch mit anderen und vom Va- bis zu deren Ausgang 16 verjüngt. Der Ausgang 16 kuum bildenden Bereich verhältnismäßig weit ent- der Düse 12 liegt innerhalb eines Mischrohres 18.
fernten Stellen des Mischrohres kommt ein stabiler In die Düse 12 ist eine weitere Düse 20 zur Abgabe Betriebszustand nur verhältnismäßig langsam zu- eines Reinigungs- oder Lösungsmittels zentral eingestände. Bei Druckschwankungen in der Dampfzufuhr 40 setzt, wobei ihr Ausgang über das Ende der Düse 12 können dann außerdem im Betrieb auch noch Un- hinaus in das Mischrohr 18 hineinragt. Die Düse 20 regelmäßigkeiten auftreten. wird durch ein in das Gehäuse 4 eingeschraubtes

Die Erfindung hat die Aufgabe, die bekannte Rei- Teil 22 mit Mittelbohrung und weiter durch ein

nigungsvorrichtung dahin zu verbessern, daß sie einen Teil 24 mit Mittelbohrung gespeist. An das Teil 24

Heißwasserstrahl höheren Drucks bereits bei wesent- 45 ist eine Versorgungsleitung 26 angeschlossen, die die

Hch niedrigeren Dampfdrücken als bisher liefert und Düse 20 aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter

gegen Schwankungen des Speisedampf- und/oder mit Reinigungs- oder Lösungsmittel versorgt. Der

Wasserdrucks unempfindlicher ist. Zufluß aus der Versorgungsleitung 26 zur Düse 20

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß am wird durch ein Nadelventil 28 gesteuert, das durch Eingang zum mittleren, Dampf führenden Kanal ein 50 einen auf dem Ventilschaft 32 befestigten Handgriff 30 Dampfverteilungskörper (Dampfsieb) vorgesehen ist, betätigt wird. Der Ventilschaft 32 sitzt in einer durch daß die Uberströmkammer durch ein zweites Rück- die Stopfbuchse 36 festgezogenen Dichtung 34. Im schlagventil in eine Hauptkammer und eine Vorkam- Teil 24 ist außerdem ein Ventil-Reinigungseinsatz 38 mer unterteilt ist und daß die Vorkammer mit einem eingeschraubt. Ein Kugelventil 40 verhindert bei der dem das Vakuum bildenden Teil unmittelbar benach- 55 Reinigungsvorrichtung den Rückschlag auf die Verbarten Bereich des Mischrohres in Verbindung sorgungsleitung 26.
steht. Durch den Einlaß 44 wird aus einer beliebigen

Die Vorkammer hat im Vergleich zur Hauptkammer Quelle Kaltwasser zugeführt und strömt durch ein

zweckmäßig geringes Volumen. Bei bestimmten Quer- Sieb 48 in eine Kammer 46. Ein Reinigungseinsatz 50

Schnittsverhältnissen treten bei dieser Vorrichtung 6° ermöglicht das Reinhalten des Siebes 48. Von der

optimale Betriebsverhältnisse auf. Dazu soll der Aus- Kammer 46 strömt das Wasser durch die Öffnung 52

trittsquerschnitt C des äußeren Kanals 3,25- bis zwischen der Düse 12 und dem anschließenden Teil

3,75mal und der Austrittsquerschnitt B des mittleren des Mischrohres 18 und bildet in der Nähe der Innen-

Kanals 10- bis 12mal so groß wie der kleinste Quer- wand des Mischrohrcs 18 einen schlauchförmigen

schnitt Λ des Mischrohres sein. 65 Wasserstrahl geringer Wandstärke.

Die Vorrichtung nach der Erfindung liefert gegen- Das Mischrohr 18 bestellt aus den der Reihe nach

über der bekannten Reinigungsvorrichtung bereits bei zusammengeschraubten Teilen 54, 56, 58 und 60,

verhältnismäßig niederen Dampfdrücken einen Heiß- wobei das Teil 60 außerdem noch mit dem Gehäuse 4

verschraubt ist. Dieses Mischrohr 18 hat die Form einer Venturidüse.

Die Anschlußenden der Teile 54 und 56 haben voneinander Abstand, bilden einen mit den Öffnungen 64 verbundenen Schlitz 62 und führen in die Überströmkammer 66. Zwischen den Teilen 56 und 58 ist in ähnlicher Weise ein Schlitz 68 gebildet, der mit Öffnungen 70 verbunden ist, die mit der Überströmkammer 72 in Verbindung stehen. Zwischen den Teilen 58 und 60 ist wiederum in ähnlicher Weise ein Schlitz 74 gebildet, der mit Öffnungen 76 in Verbindung steht, die mit der Überströmkammer 72, 66 verbunden sind. Diese Überströmkammer ist in eine Vorkammer 66 und eine Hauptkammer 72 geteilt. Vor- und Hauptkammer sind durch ein zweites Rückschlagventil 80 verbunden, das den Durchstrom steuert. Das Rückschlagventil 80 hat ein Führungskreuz 82, das auf den Seiten der Öffnung 78 aufsitzt, und gleitet mit seinem Ventilschaft 84 in einer Öffnung 86 der Schraubkappe 88. 2c

Das Ausströmen aus der Hauptkammer 72 in die mit einem Ausgangsrohr 92 verbundene Kammer 90 steuert das Ventil 94, das in einer Öffnung 95 sitzt. Das Ventil 94 hat wiederum ein Führungskreuzstück 96, das auf den Seiten der Öffnung 95 sitzt, und gleitet mit seinem Ventilschaft 98 in einer Öffnung 100 einer Schraubkappe 102.

Über die Kupplung 104 wird laut F i g. 2 ein Schlauch 106 angeschlossen, der an seinem Auslaß eine Düse 108 mit einer Drosselöffnung 110 für die Abgabe des heißen Reinigungsstrahls hat.

Bei der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung führen bestimmte Verhältnisse zu optimalen Verhältnissen. Wenn der Flächenquerschnitt des Innern des Mischrohres 18 an seiner schmälsten Stelle A den Wert X hat, dann muß der Querschnitt an der Stelle B zwischen der Innenwand des Ausgangs der Düse 12 und der Außenwand der Düse 20 10- bis 12mal so groß wie der Wert X, vorzugsweise ll,5mal so groß sein. Der Querschnitt an der Stelle C zwischen der Außenfläche des Auslasses des Mischrohres 18 soll 3,25- bis 3,75-, vorzugsweise 3,5mal größer als der Wert Λ'sein. Der Außenumfang des Düsenauslasses bei der Düse 12 soll an der Stelle C 3,75- bis 4,25-, vorzugsweise 4mal so groß wie der Umfang des Inneren des Mischrohres 18 an der Stelle A sein.

Zum Betrieb der Reinigungsvorrichtung 2 führt man aus einer Kaltwasserleitung durch den Einlaß 44 Wasser mit einem Druck von 0,35 bis 1,75 kg/qcm zu, das dann durch das Sieb 48 und die Öffnung 52 in das Mischrohr 18 strömt. Nach der Einführung von Wasser führt man durch den Dampfeinlaß 6 Dampf mit einem Druck von 0,35 bis 1,75 kg/qcm ein, der dann durch das Dampfsieb 8, die Kammer 10 und die Düse 12 in das Mischrohr 18 übertritt. Dampf und Wasser haben also vorzugsweise gleichen Druck. Beim Austritt aus der Düse 12 wird der Dampf durch einen dünnwandigen, konusförmigen Wasserschlauch umhüllt und so plötzlich kondensiert. Dadurch entsteht ein hohes Vakuum mit der Folge hoher Beschleunigung des eintretenden Niederdruckdampfes und Niederdruckwassers und äußerster Beschleunigung des abgegebenen Reinigungsstrahls.

Während der Strahlbildung durch Wasser und Dampf im Mischrohr 18 kommt es auch zum Überströmen durch die Schlitze 62 und die Öffnung 64 in die Vorkammer 66 und durch die Schlitze 68 und 74 und die zugehörigen Öffnungen 70 und 76 in die Hauptkammer 72. Der Aufbau von Vakuum im Mischrohr 18 schließt die Ventile 80 und 94.

Nach der Wasserstrahlbildung kann man dann das Ventil 28 öffnen und über die Düse 20 ein Reinigungsmittel in das Mischrohr 18 einführen, da der Auslaß der Düse 20 im vom Dampfauslaß durch die Düse 12 um die Düse 20 herum und durch die Dampfkondensation hinter der Düse 12 gebildeten Vakuum liegt. Das Reinigungsmittel wird im Mischrohr 18 mit dem Wasser fein verteilt innig gemischt.

Der das Mischrohr 18 verlassende Reinigungsstrahl hat hohe Geschwindigkeit und ist durch den im weiten Umfang kondensierten Dampf hoch erhitzt. Das hocherhitzte Wasser läuft zusammen mit dem Reinigungsmittel durch den Schlauch 106 und tritt aus der Düse 108.

Vergleichsversuche zwischen einer nach der USA.-Patentschrift 2 176 682 ausgeführten Reinigungsvorrichtung und einer solchen nach der Erfindung unter gleichen Versuchsbedingungen mit den nachfolgenden Flächenquerschnitten in Flächeneinheiten an den Stellen A, B, C entsprechend der Patentschrift und dieser Beschreibung, nämlich

Laut USA.-Patentschrift 2176 682
Laut Erfindung

Stelle

B C

110
123

420
1476

522,6 426

brachten beim Arbeiten mit Niederdruckdampf in den früher erwähnten Grenzen Heißwasserstrahlen folgender Ausgangsdrücke:

Eingangs-Dampfdruck

0,35 kg/qcm
0,70 kg/qcm
1,41 kg/qcm
2,11 kg/qcm

Ausgangsdruck
laut USA.-Patent
2 176 682

unwirksam
1,05 kg/qcm
1,75 kg/qcm
5,93 kg/qcm

Claims (3)

Patentansprüche: laut Erfindung 7,03 kg/qcm 8,44 kg/qcm 11.25 kg/qcm 12.26 kg/qcm

1. Injektorartige Vorrichtung zum Erzeugen eines Heißwasserstrahles hoher Geschwindigkeit für Reinigungszwecke mit einer Art Venturirohr, mit drei konzentrischen, in ein mit dem Venturirohr in Verbindung stehendes Mischrohr mündenden Kanälen, von denen der äußere Wasser, der mittlere Dampf und der innere ein Reinigungsmittel führt, und mit einer das Venturirohr umgebenden Überströmkammer, die mit dem Venturirohr einerseits und andererseits über ein Rückschlagventil mit einer Abflußleitung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang (10) zum mittleren dampfführenden Kanal (52) ein Dampfverteilungskörper (Dampfsieb 8) vorgesehen ist, daß die Überströmkammer (72, 66) durch ein zweites Rückschlagventil (80) in eine Hauptkammer (72) und eine Vorkammer (66) unterteilt ist und daß die Vorkammer mit einem dem das Vakuum bildenden Teil (54) unmittelbar benachbarten Bereich des Mischrohres (18) in Verbindung steht (Kanal 64).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-1 kennzeichnet, daß die Vorkammer (66) ein im Vergleich zur Hauptkammer (72) geringes Vo-1 lumen besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß der Austrittsquerschnitt C des äußeren Kanals (52) 3,25- bis 3,75mal und der Austrittsquerschnitt B des mittleren Kanals (16) 10- bis 12mal so groß ist wie der kleinste Querschnitt A des Mischrohres (18).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen