DE1653474A1

DE1653474A1 - Hochdruckstrahlgeraet

Info

Publication number: DE1653474A1
Application number: DE19681653474
Authority: DE
Inventors: Ulrich Barnowski; Paul Hammelmann
Original assignee: Paul Hammelmann Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Paul Hammelmann Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1968-01-02
Filing date: 1968-01-02
Publication date: 1972-03-09
Also published as: DE1653474B2; DE1653474C3

Description

Patentanwälte

Dr. O. Loesenbeck
Di;J.-lr.g. Sifödce 1653474

Dipl.-ln-j. Loesenbeck
48 UcUeIiT Heiiorder Siraije 17

17 Paul Hammelmann, Maschinenfabrik, 474- Oelde / Westf., Zum Sundern

II ο chdr ucks t r ahlg er ä b

Es sind Hochdruckwasserstrahlgeräte für hydrodynamische Heinigungszwecke bekannt, die zur Anpassung an die unterschiedlichen Erfordernisse der Praxis bezüglich Fördermenge und Druck sich sogenannter Vechselsätze bedienen, d.h. einem (in den meisten Fällen) Trip1ex-Antrieb mit gegebener Stangenkraft und konstantem Hub, werden Plunger und Dichtungssatz nach Durchmessern gestaffelt zugeordnet, wodurch mit sinkendem Durchmesser die Förderleistung abnimmt und der Druck entsprechend heraufgesetzt werden kann. Bei dieser Ausführungsform müssen neben den Plungern und Dichtungssätzen des unterschiedlichen Flüssigkeibsstromes wegen in bestimmten Abständen die Ventilanordnungen geändert werden (großer Durchfluß « großer Ventilquerschnitt, kleiner Durchfluß » kleiner Ventilquerschnitt).

Die Druckregeleinrichtungen müssen ebenfalls entsprechend dem einzustellenden Druck- und Förderbereich zugeordnet werden. Das gleiche gilt für die Verbraucherleitungen, Schlauch, Pistolen, Düsenquerschnitte usw.

20 9 811/0480 BAD

-2- 1SS3474

Eine andere bekannte Lösung arbeitet mit der Regelung der Anbriebsdrehzahl. Hierbei sind die otangenkräfte nicht gleich, sondern steigen mit dem Druck, was eine entsprechend schwere Bauweise zur Folge hat.

Die in beiden Fällen möglichen Gefahren für das Bedienungspersonal, hervorgerufen durch Bedienungsfehler bzw. irrtümliche Zuordnung nicht zueinander passender Teile, sind recht erheblich, was nicht zuletzt auch die in letzter Zeit bei dem Betrieb dieser Geräte eingetretenen, oft schwerwiegenden Unfälle beweisen. Die vorstehend geschilderten Geräte arbeiten in einem Druckbereich zwischen etwa 100 bis 1000 atü. Bei einem Arbeitsdruck über 2CO atü erreicht der Wasserstrahl Geschwindigkeiten, welche die schwersten Verletzungen hervorrufen können.

Die Schlauchindustrie sowohl als auch die Hersteller der benötigten Armaturen sind heute in der Lage, die für die Ableitung dieser Wassermenge erforderlichen Schläuche zu liefern. Für Drücke von 1000 atü stehen jedoch nur Schläuche kleineren Durchmessers bis 10 mm 0 zur Verfügung, die diesen Drücken auch nur dann standhalten, wenn keine stoßweise Belastung erfolgt. Für die großen Durchflußmengen mit geringerem Druck bis etwa 200 atü sind Schläuche von 25 bis 30 mm 0 verfügbar. Bei diesen Nennweiten sinkt aber der zulässige Betriebsdruck auf weit unter 1000 atü ab und es besteht bis heute noch keine Liefermöglichkeit für einen Schlauch diesen Durchmessers für den höchstzulässigen Arbeitsdruck der Anlage. Es ist also nicht möglich, alle Schläuche für

den möglichen Höchstdruck auszulegen.
■■* 2 098 11/0480

Während bei der beschriebenen Bauart mit der Regelung der Antriebsdrehzahl die Regelung verhältnismäßig einfach ist und somit wenig Zeitaufwand benötigt, bleiben immer noch die I'ehlermöglichkeiten bei der Beschickung der Schlauchleitung, welche der eingestellten Beanspruchung nicht gewachsen ist. Darüber hinaus ist diese Anordnung sehr aufwendig und schwer, was oft einen mobilen Einsatz unmöglich macht, mit Sicherheit aber behindert.

Bei der bekannten Anordnung, die mit Wechseisätzen arbeitet, erfordert die Umrüstung eine gewisse Zeit und erhebliche Sachkunde. Darüber hinaus muß aus Gründen der Sicherheit für den mit dem Preßwasserstrahl arbeitenden Bedienungsmann eine zuverlässige, augenblicklich wirksam werdende Abstellmöglichkeit der Preßwasserzuleitung gewährleistet sein. Hier sind Spritzpistolen bekannt, die mit hydrodynamischer Hilfssteuerung ausgerüstet sind und mit deren Hilfe diese Drücke beherrscht werden können. Es bleibt jedoch auch bei der besten Konstruktion der Nachteil, daß der Abschaltstoß eine hohe zusätzliche Belastung des Schlauchmaterials bewirkt. Wenn es gelänge, diesen Abschaltstoß zu vermeiden, würde die gleiche Schlauchleitung für einen etwa 20 % höheren Betriebsdruck eingesetzt werden könfenen oder aber die Sicherheit entsprechend steigen»

Hier setzt die Erfindung ein, die alle vorstehend geschilderten Mängel und Erschwernisse vermeidet.

BAD ORIGtNAL 209811/0480

Die Erfindung "besteht darin, daß einer angetriebenen Hochdruckpumpe über ein Umschaltventil ein Druckumsetzer zugeordnet ist, so daß gleichzeitig zwei Preßwasserströme unterschiedlichen Druckes abnehmbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Pumpenraum für die Hochdruckstufe des Druckumsetzers beim Saughub mit dem Vordruck der Hochdruckpumpe beaufschlagt.

Eine Speiseleitung des Druckumsetzers ist durch ein Absperrverschließbar und über ein Rückschlagventil ventil/zur Erzielung der niedrigen Druckstufe mit der Saugleitung der Hochdruckpumpe verbunden.

Weitere Kennzeichen und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht des Hochdruckstrahlgerätes im Grundriß,

Fig. 2 den Druckumsetzer im Schnitt in einer Endstellung,

Fig. 3 <ien Druckumsetzer im Schnitt in der anderen Endstellung,

Fig. 4 ein Diagramm.

Eine Hochdruckpumpe 1 bekannter Bauart mit stufenlos regelbarer Druckeinstellvorrichtung und einer gegebenen Fördermenge wird ein Druckumsetzer 7 zugeordnet, an welchem wiederum die Armaturen und Schlauchleitungen für den höchsten Druckbereich angeschlossen werden, während die Abgänge für den unteren Druckbereich

20981 1 /0480

an der Hochdruckpumpe direkt angeschlossen ie£ sind. Druckumsetzer 7 und Hochdruckpumpe 1 werden über ein Dreiwegemagnetventil 5 verbunden. Eine so ausgerüstete Anlage ist in der Lage, den gesamten Bereich zu bedienen und jederzeit ohne die Notwendigkeit des Um- und Ausbaues der Regelvorrichtung die gestellten Aufgaben mit geringstem Aufwand zu erfüllen. Der Druckumsetzer wird vorteilhaft zweistufig umschaltbar ausgebildet, wodurch ein optimales Einsatzgebiet mit dem so gestalteten Gerät bedient werden kann.

Es sind Druckumsetzer der verschiedensten Bauarten bekannt. Allen gemeinsam ist das Prinzip des Differentialkolbens, wonach jfläche des treibenden Kolbens mal Druck gleich Fläche des getriebenen Kolbens mal Druck ist. Eine Umsteuervorrichtung wird in den beiden Endstellungen des treibenden Kolbens mechanisch oder hydraulisch betätigt und steuert über den VorSteuerschieber den Hauptsteuerschieber. Die Druckumsetzer bekannter Bauart haben ein festes Übersetzungsverhältnis und sind dadurch in ihren Einsatzmöglichkeiten begrenzt.

Erfindungsgemäß wird mit einfachen Mitteln eine Verdoppelung der Einsatzmöglichkeiten von Druckumsetzern nach der folgenden Beschreibung erzielt.

In einem zylindrischen Gehäuse 01 ist ein Treibspiegel 02 mit Dichtringen 03 und 04 auf einem Stangenkolben (Doppelplunger 05) mittig festgespannt. An das Gehäuse 01 sind beidseitig die Druckkammern 06 und 07 angeflanscht und mit Dichtringen 08 versehen,

2098 11/0480 BAD ORIGINAL

in denen die Doppelplunger 05 gleiten. Die Fühler 09 und 010 werden vom Treibspiegel 02 in den jeweiligen Endsbeimengen betätigt und steuern über die Kipphebel 011 und 012 sowie die Stößel 013 und 014 den Vorsteuerschieber 015· Der Vorsteuersohieber 015 steuert die Steuerkammer 016 des Hauptsteuerschiebers 017, dessen kleinere Vorsteuerkammer 018 immer mit dem Vordruck beaufschlagt wird. Wird die Vorsteuerkammer 016 mit Druck beaufschlagt, wird der Steuerschieber 017 nach rechts gedrückt, da die wirksame Fläche in der Kammer 016 doppelt so groß ist wie die wirksame Fläche der immer mit dem Vordruck beaufschlagten Kammer 018, deren Kraft also überwunden wird, bis durch Umschalten des Vorsteuerschiebers 015 die Kammer 016 auf Abfluß geschaltet wird und der ständige Druck in der Kammer 018 den Hauptsteuerschieber 017 nach links bewegt. Durch diese Umsteuerung werden die Leitungen 13 und 14 wechselweise auf Zu- oder Ablauf geschaltet.

Die Wirkweise der Anlage ergibt sich aus folgendem Beispiel:

Eine Hochdruckpumpe 1 mit einer angenommenen Förderleistung von 5OO l/min, bei einem maximalen Arbeitsdruck von 200 atü ist über die Kupplung 2 mit dem Antriebsmotor 3 gekoppelt. Vom Pumpenkopf führt eine Preßwasserleitung 6 über ein Dreiwegemagnetventil 5 und den Absperrhahn 10 zum Druckumsetzer 7· Das Dreiwegemagnet- ■ ventil 5 ist im stromlosen Zustand so geschaltet, daß das von der Hochdruckpumpe kommende Preßwasser in .Richtung des Pfeiles 8 mit dem an dem Druckregel- und Einstellventil 9 eingestellten Druck

'2 098 Π /0480

su den Verbrauchern der kleinsten Druckstufe (max. 200 atü) strömt» Dieser Druck soll in diesem Beispiel 200 atü sein. Wild die Spule des Magnetventils erregt, so schaltet dieses den Durchfluß in liichtung 8 ab und gibt den Preßwasser strom über die Leitung 6 sum Druckumsetzer 7 frei. Je nach dem benötigten Druck kann dieser jetzt im Druckumsetzer im Verhältnis 1 : 3₅ das sind 600 atü, oder im Verhältnis 1 : 4, das sind 800 atü, gesteigert werden. Die an den Druckumsetzer angeschlossenen Verbraucher werden vorteilhaft direkt, d.tu ohne Zwischenschaltung von Absperrorganen, angeschlossen. Das hat den Vorteil geringer Verluste, da der Widerstandsbeiwert kleingehalten werden kann. Darüber hinaus werden Druckstöße in dem Leitungssystem vermieden. Die Betätigung erfolgt nur durch das Dreiwegemagnetventil, welches über einen eigensicheren Stromkreis von 24- Volt von der Arbeitsstelle aus gesteuert wird. Die Regel- und Absperrelemente liegen so im niederen Druckbereich.

Bei dieser Anordnung ist es zweckmäßig, für jede Arbeitsstelle einen Druckumsetzer vorzusehen. Hierdurch ergint sich der zusätzliche Vorteil, daß an jeder Arbeitsstelle ein anderer Druck gefahren werden kann, der immer ein Vielfaches des an der Hochdruckpumpe eingestellten Druckes ist.

Werden an einer Arbeitsstelle 50 l/min. Preßwasser mit einem Druck von 800 atü verlangt, so sind 200 l/min. .Preßwasser von 200 atü dafür verbraucht. Es bleiben 300 1 von 200 atü verfügbar, diese könnten so genutzt werden, daß ein zweiter Verbraucher

209811/0480 BAD ORIGINAL

60 l/min, mit einem Druck von 600 atü abnimmt, wofür 180 l/min von 200 atü, also zusammen 380 l/min, verbraucht sind, so daß noch. 120 l/min, mit 200 atü für eine dritte Entnahme st eile verfügbar bleiben. Wird nun der Druck an dem Druckeinst eil- und Regelventil auf 150 atü reduziert, verringert sich der Leistungsbedarf um 25 %-> die an den Druckumsetzern erzeugten Drücke reduzieren sich entsprechend von 800 auf 600 atü und von 600 auf 4-^0 atü, während die Fördermenge gleich bleibt.

Der hier vorgeschlagene Druckumsetzer ist in einfacher Weise vom Übersetzungsverhältnis 1 s 3 auf 1 : 4 umschaltbar. Hierzu dient der Absperrhahn 10, womit die Leitung 6 mit den Leitungen 11 und 12 verbunden wird. In dieser Schaltstellung ist das Übersetzungsverhältnis 1 ϊ 4 gegeben. Wird die Leitung 11 abgeschaltet, so daß die Leitung 6 mit der Leitung 12 allein verbunden ist, so ist das Übersetzungsverhältnis 1 ; 3 gegeben.

209811/0480

_BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

1. Hochdruckstrahlgerät, dadurch gekennzeichnet, daß einer angetriebenen Hochdruckpumpe (1) über ein Umschaltventil (5) ein Druckumsetzer (7) zugeordnet ist, so daß gleichzeitig zwei Preßwasserströme unterschiedlichen Druckes abnehmbar sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenraum für die Hochdruckstufe des Druckumsetzers (7) beim Saughub mit dem Vordruck der Hochdruckpumpe (1) beaufschlagt wird.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitung (I1a) durch ein Absperrventil (10) verschließbar und über ein Rückschlagventil (17) zur Erzielung der niedrigen Druckstufe mit der Saugleitung der Hochdruckpumpe verbunden ist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckpumpe ein Dreiwegemagnetventil (5) nachgeschaltet ist, welches im stromlosen Zustand die zum Druckumsetzer führende Hochdruckleitung absperrt.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speiseleitung (11a) und (11b) je ein Rückschlagventil zugeordnet ist, die vorteilhaft in den Endkappen des Druckumsetzers angeordnet sind.

209811/0480

nt

1Ö

Leerseite