DE19711855A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Austragen eines in einer Flüssigkeit gelösten oder fein verteilten Mediums - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Austragen eines in einer Flüssigkeit gelösten oder fein verteilten Mediums an einen vom Austragort entfernt liegenden Ort nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus EP 0 402 425 ist eine Vorrichtung zum Dispergieren von Flüssigkeit oder Pulver mit Hilfe von Gas unter Druck be­ kannt geworden. In einem ersten Reservoir wird die Flüs­ sigkeit oder das Pulver aufgenommen, und ein zweites Re­ servoir ist mit Gas unter Druck gefüllt. Durch Entladen des Gasreservoirs auf den Behälter für Flüssigkeit wird die Flüssigkeit oder das Pulver explosionsartig ausgetrie­ ben, und es kommt zu einer Feinverteilung der Flüssigkeit oder des Pulvers außerhalb der Vorrichtung. Die "Wolke" aus kleinsten Flüssigkeitspartikeln, insbesondere aus Wasser oder Pulver, kann wirksam zur Feuerbekämpfung ein­ gesetzt werden.

Häufig besteht der Bedarf, ein in Flüssigkeit gelöstes oder fein verteiltes Medium auszutragen an einen entfernt liegenden Ort, z. B. mit sog. Reizgas gemischtes Wasser, welches die Polizei bei Einsätzen im Fall von Demonstra­ tionen o. dgl. verwendet. Ähnliche Anwendungsfälle sind bei der Schädlingsbekämpfung denkbar. Die bekannte Vor­ richtung ist für derartige Einsätze nicht geeignet, weil die Gefahr besteht, daß die Bedienungsperson durch vom Wind zurückgetriebene Teile des aus getragenen Medium ge­ troffen werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wirk­ sames Verfahren zum Austragen eines in einer Flüssigkeit gelösten oder fein verteilten Mediums anzugeben, bei dem eine Bedienungsperson von durch Wind abgelenkte Teile des ausgetragenen Medium nicht getroffen werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die den Stoff oder das Medium aufnehmende Flüssigkeit in einem rohrför­ migen Gehäuse gehalten, das an einem Ende offen ist. Vor­ zugsweise ist das offene Ende mit einer Strahlformvorrich­ tung versehen. Auf das andere Ende des Gehäuses wird schlagartig ein unter Druck stehendes Gas aufgebracht, und zwar über einen gewissen Zeitraum. Dabei ist sicherzustel­ len, daß die Flüssigkeit im wesentlichen als Säule ausge­ tragen wird und nicht beim Auftreffen auf Luft sofort in feine Tröpfchen dispergiert. Es ist daher ein relativ ho­ her Druck erforderlich, gleichwohl darf nicht geschehen, daß das gasförmige Treibmittel sich einen Kanal durch die Flüssigkeitssäule bahnt und die Flüssigkeit nach dem Strahlpumpenprinzip hinter sich herzieht und stark ver­ wirbelt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren tritt ein Strahl begrenzter Länge aus dem rohrförmigen Gehäuse aus, der sich vom Gehäuse löst und nach einer gewissen Flugzeit am Anwendungsort auftrifft. Die hierbei zurückgelegte Ent­ fernung liegt bei 20 bis 25 m, wenn eine Flüssigkeitsmenge von etwa 1 l verwendet wird. Druck und Volumen der Flüs­ sigkeit sowie auch des gasförmigen Treibmittels sind ent­ sprechend aufeinander abzustimmen, um das gewünschte Er­ gebnis zu erzielen. Der "fliegende" Strahl beginnt nach einer gewissen Strecke seiner Flugbahn sich aufzufächern, so daß ein begrenzter Bereich mit Flüssigkeitsteilchen am Anwendungsort bedeckt wird. Dies ist für die meisten An­ wendungsfälle auch erwünscht.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwei zy­ lindrische Reservoire koaxial zueinander angeordnet, wobei im inneren Zylinder eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, enthal­ ten ist, in der ein Medium, beispielsweise ein bestimmter Wirkstoff, gelöst oder fein verteilt ist. Im äußeren Zylinder, der mit dem Inneren einen Ringraum bildet, ist ein Gas unter Druck gespeichert. Beide Reservoire können jedoch permanent an eine Versorgungsquelle angeschlossen sein, um sie nach Abgabe einer vorgegebenen Menge aus dem ersten Reservoir wieder aufzufüllen. Am Ausgang des ersten Reservoirs befindet sich außerdem eine Strahlformvorrich­ tung, die dafür sorgt, daß die Flüssigkeit zwar als Strahl austritt, jedoch in mehr oder weniger feiner Verteilung, wie das z. B. bei Duschköpfen der Fall ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner einen Ven­ tilkolben auf, der von einer pneumatischen Steuervorrich­ tung gesteuert ist, um den Ventilkolben in jeweils eine von zwei möglichen Stellungen zu bringen. In der Schließ­ position liegt der Ventilkolben am zugeordneten Stirnende des inneren Zylinderrohrs an und verschließt mithin den Durchgang zwischen dem Ringraum zwischen Innen- und Außen­ rohr. In der Öffnungsstellung wird hingegen dieser Durch­ gang freigegeben, der mithin einen ringförmigen Spalt bil­ det, durch den Gas unter Druck auf die Flüssigkeitssäule im inneren Reservoir drückt, um die Flüssigkeit herauszu­ pressen. Durch einen Differenzdruck zwischen einer ersten Wirkfläche des Ventilkolbens, die dem Ringraum zugekehrt ist, und einer dem gegenüberliegenden Wirkfläche, die dem Druck im zweiten Reservoir ausgesetzt ist, wird der Ven­ tilkolben normalerweise in Schließstellung gehalten. Wird jedoch die zweite Wirkfläche entlüftet, verursacht der nunmehr geänderte Druckabfall am Ventilkolben sein Öffnen, so daß die beschriebene Entladung stattfinden kann. Da die Entlüftung nur vorübergehend erfolgt, baut sich an der zweiten Wirkfläche wieder ein Druck auf, und der Druck an der gesamten Stirnfläche des Kolbens, welcher den beiden Zylinderrohren zugekehrt ist, nimmt relativ rasch ab, so daß der Ventilkolben anschließend wieder in die Schließ­ position bewegt wird.

Das impulsartige Austragen einer vorgesehenen Flüssig­ keitsmenge, die z. B. 1 l beträgt, geht in kürzester Zeit vonstatten. Wie schon beschrieben, kann jedoch ein Nach­ laden erfolgen, so daß der beschriebene Vorgang so lange wiederholt werden kann, wie die Flüssigkeits- und die Druckgasquelle nicht erschöpft sind.

Es könnte daran gedacht sein, das Volumen des Vortriebs­ gases, z. B. Luft, auf das zu beschränken, was im zweiten Reservoir bei einem bestimmten Druck aufgenommen werden kann. Es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, wenn dafür gesorgt wird, daß während des Austragens der Flüssigkeit die normalerweise vorhandene Druckquelle an das zweite Reservoir angeschlossen bleibt um das Vor­ triebsvolumen zu vergrößern. Dadurch wird ein stabiler Strahl erzeugt mit dem gewünschten Verteilungsbild.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ventilkolben einen ersten zylindrischen Dichtabschnitt aufweist, dessen Stirnseite mit dem ersten Reservoir zu­ sammenwirkt, und der in einem ersten Bohrungsabschnitt gleitend und dichtend bewegbar ist, einen zweiten zy­ lindrischen Dichtabschnitt mit kleinerem Durchmesser, der in einem zweiten Bohrungsabschnitt gleitend und dichtend bewegbar ist und einen dritten zylindrischen Dichtab­ schnitt, der passend in eine Bohrung eintaucht, wenn der Ventilkolben sich in der Öffnungsposition befindet, in der Schließposition jedoch in einem Raum angeordnet ist, der vom zweiten Dichtabschnitt gegenüber einem zweiten Raum getrennt ist, der zwischen dem Ventilkolben und dem Ge­ häuse für den Ventilkolben gebildet, wobei dieser Raum über eine radiale Bohrung ständig mit Atmosphäre verbunden ist. Dem ersten Raum ist ein Lüftungsventil zugeordnet, und eine Druckquelle für Gas ist mit der Bohrung verbun­ den, wobei die Bohrung über ein Rückschlagventil mit dem zweiten Reservoir verbunden ist. Mit einer derartigen Steuerventilanordnung läßt sich auf einfache konstruktive Weise die oben beschriebene Wirkungsweise erreichen.

Für den Strahlformer sind verschiedene konstruktive Lösun­ gen denkbar. Eine besonders vorteilhafte besteht nach ei­ ner Ausgestaltung der Erfindung darin, daß eine Lochdüse ein mittiges Loch aufweist sowie einen konzentrisch zum Loch angeordneten Kranz von einzelnen Löchern im radialen Abstand zum mittigen Loch.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen na­ her erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine schematisch darge­ stellte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Frontansicht einer Strahldüse für die Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Düse nach Fig. 2 ent­ lang der Linie 3-3.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 mit einem Gehäuse, das sich aus einem zylindrischen Außenrohr 12, einem zy­ lindrischen Innenrohr 14, das vom Außenrohr 12 einen ra­ dialen Abstand hat, und einem Block 16 zusammensetzt. Das Außenrohr 12 ist auf einen Absatz des Blocks 16 aufge­ setzt, z. B. verschraubt. Zwischen Innen- und Außenzylinder ist ein Ringraum 18 gebildet. In einem zwischen den Zy­ lindern 12, 14 und dem Block 16 gebildeten Raum ist ein Ventilkolben 20 angeordnet. Der Ventilkolben 20 weist ei­ nen ersten Dichtabschnitt 22 auf, der mit einem Dichtring 24 dichtend mit der Innenwandung des Außenzylinders 12 zu­ sammenwirkt. Die linke Frontfläche des Dichtabschnitts 22 weist eine Ausnehmung auf, in der eine Dichtscheibe 26a aufgenommen ist, die mit dem zugekehrten Ende des Innen­ rohrs 14 zusammenwirkt. In Fig. 1 ist die Schließstellung des Ventilkolbens 20 dargestellt. Ein zweiter zy­ lindrischer Dichtabschnitt 26 des Ventilkolbens 20, der mit einem Dichtring 28 versehen ist, wirkt dichtend mit einem Bohrungsabschnitt 30 kleineren Durchmessers des Blocks 16 zusammen. Ein dritter Dichtabschnitt 32 von noch kleinerem Durchmesser, der keinen Dichtungsring auf­ weist, kann passend in eine mittige Bohrung 34 des Blocks 16 eingeführt werden. In der in Fig. 1 gezeigten Position des Ventilkolbens 20 befindet sich der Dichtabschnitt 32 in einem Bohrungsabschnitt 36, dessen Durchmesser größer ist als der des Bohrungsabschnitts 30. Ein zwischen den Dichtabschnitten 22, 26 liegender Abschnitt des Kolbens 20 weist einen etwas geringeren Durchmesser auf, so daß ein Raum 38 gebildet ist, der über eine radiale Bohrung 40 im Außenrohr 12 ständig mit Atmosphäre verbunden ist.

Das Innenrohr 14 ist über eine nicht gezeigte Einfüllvor­ richtung mit einem Reservoir 42 über ein Ventil 41 für Flüssigkeit verbunden, in der ein Medium gelöst oder fein verteilt enthalten ist. Das Medium kann z. B. ein che­ mischer Wirkstoff sein. Die mittige Bohrung 34 ist über eine nicht weiter dargestellte Fülleinrichtung und eine Drosselanordnung 46 mit einer Druckgasquelle 48, z. B. Druckluft, in Verbindung. Der durch den Bohrungsabschnitt 36 gebildete Raum 48 ist mit einem Entlüftungsventil 50 in Verbindung. Eine Verbindungsleitung 52 verbindet den Boh­ rungsabschnitt 34 mit dem Ringraum 18 über ein Rückschlag­ ventil 52.

Das linke Ende der Rohranordnung 12, 14, das nicht gezeigt ist, wirkt mit einer Strahldüse 54 zusammen, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Sie ist so an das Ende der Anordnung angebracht, daß lediglich das Medium aus dem Inneren des Zylinderrohrs 14 über die Düsenanordnung 54 austreten kann. Diese weist ein mittiges Loch 56 auf sowie einen Kranz von Löchern 58, welcher konzentrisch zum mit­ tigen Loch 56 angeordnet ist. An dem dem Zylinderrohr 14 zugekehrten Ende weist die Düsenanordnung 54 eine konische Ausnehmung 60 auf, die sich zum mittigen Loch 56 verjüngt.

Im Zustand der Vorrichtung nach Fig. 1 befindet sich, wie erwähnt, im Innenzylinder 14 Flüssigkeit mit einem Medium, das von einer Quelle 42 eingefüllt worden ist. Im Ringraum 18 befindet sich Druckgas mit einem Druck von z. B. 25 bar. Dieser Druck wirkt auf die Ringfläche des Dichtabschnitts 22 des Kolbens 20 zwischen Innenzylinder 14 und Außen­ zylinder 12. Dieser Druck wirkt auch auf die gegenüberlie­ gende Wirkfläche 62 des Kolbens 20. Da diese sowie die Wirkfläche des Dichtabschnitts 32 größer ist als die er­ wähnte ringförmige Wirkfläche, wird der Kolben 20 in der gezeigten Schließstellung gehalten. Durch Öffnen des Ent­ lüftungsventils 50, das beispielsweise durch einen Hebel oder einen Trigger betätigbar ist, wird der Raum 48 zur Atmosphäre hin entlüftet. Dadurch ist der Druck auf die ringförmige Wirkfläche 64 in der Lage, den Kolben 20 nach rechts in die Öffnungsstellung zu bringen. Sobald die Dichtung 28 die Kante 66 zwischen den Bohrungsabschnitten 30, 36 passiert hat, ist der Raum 48 auch in Verbindung mit dem Raum 38 und dadurch über die Bohrung 40 mit At­ mosphäre verbunden. Der Dichtabschnitt 32 taucht in die Bohrung 34 ein, so daß ein Druck nur noch über die Wirk­ fläche des Dichtabschnitts 32 auf den Kolben 20 wirkt.

Durch Verschiebung des Kolbens 20 ist ein Ringspalt zum Inneren des Innenrohrs 14 gebildet, durch den das Druckgas die Flüssigkeit über die Düsenanordnung 54 austreiben kann. Die Düsenanordnung bildet dabei einen mehr oder weniger fein verteilten, jedoch relativ weit tragenden Strahl. Aufgrund der ständigen Verbindung zwischen Bohrung 34 und Ringraum 18 strömt noch eine gewisse Menge Druckgas nach, um das Austreiben der Flüssigkeit zu bewerkstelli­ gen. Nimmt jedoch aufgrund des Austreibvorgangs der Druck an der gesamten Stirnfläche des Dichtabschnitts 22 ab, reicht der Druck auf die Wirkfläche des Dichtabschnitts 32 aus, den Kolben wieder in die Schließstellung zu bewegen. Dieser Druck vergrößert sich in dem Augenblick, in dem die Dichtung 28 wieder in den Bohrungsabschnitt 30 eintritt. Sobald die beiden Reservoire für Flüssigkeit und Druckgas wieder aufgefüllt sind, was innerhalb kurzer Zeit der Fall ist, kann ein weiterer Strahl abgegeben werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Austragen eines in einer Flüssigkeit ge­ lösten oder fein verteilten Stoffes für die Anwendung des Stoffes an einem vom Austragort entfernt liegenden Ort, bei dem eine begrenzte Menge Flüssigkeit in einem an einem Ende offenen rohrförmigen Gehäuse angeordnet wird und unter hohem Druck stehendes gasförmiges Treib­ mittel kurzzeitig am anderen Ende des Gehäuses auf die Flüssigkeit so aufgebracht wird, daß ein fliegender Strahl begrenzter Länge erzeugt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, mit einem ersten zylindrischen Reservoir (14) für die Flüssigkeit mit dem Medium, einem zweiten zy­ lindrischen Reservoir (12) für Gas unter Druck, das das erste Reservoir (14) im radialen Abstand konzentrisch umgibt, einem zwischen zwei Positionen bewegbaren Ven­ tilkolben (20), der in einer Schließposition dichtend am Ende des ersten zylindrischen Reservoirs (14) an­ liegt und den Ringraum (18) zwischen den zylindrischen Reservoirs (14, 12) dichtend abschließt und in seiner Öffnungsposition einen Ringspalt zwischen dem ersten und zweiten Reservoir (14, 12) freigibt, einer pneuma­ tischen Steuervorrichtung für den Ventilkolben (20) derart, daß der Ventilkolben (20) durch den auf eine erste Wirkfläche (62) wirkenden Druck des zweiten Re­ servoirs (12) in der Schließposition gehalten ist ent­ gegen dem auf die den Ringraum (18) entsprechende ring­ förmige Wirkfläche (64) des Kolbens (20) wirkenden Druck des zweiten Reservoirs (12) und der Kolben (20) in die Öffnungsstellung bewegt wird, wenn der der ersten Wirkfläche (62) zugekehrte Raum (48) entlüftet wird, und einer Strahlformvorrichtung (54) am Ausgang des ersten Reservoirs (14).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckgasquelle (48) über ein Rückschlagventil (52) ständig mit dem zweiten Reservoir (12) in Verbin­ dung steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilkolben (20) einen ersten zy­ lindrischen Dichtabschnitt (22) aufweist, dessen Stirn­ seite mit dem ersten Reservoir (14) zusammenwirkt und der in einem ersten Bohrungsabschnitt gleitend und dichtend bewegbar ist, einen zweiten zylindrischen Dichtabschnitt (26) mit kleinerem Durchmesser, der in einem zweiten Bohrungsabschnitt (30) gleitend und dich­ tend bewegbar ist sowie einen dritten zylindrischen zapfenartigen Dichtabschnitt (32), der passend in eine Bohrung (34) eintaucht, wenn der Ventilkolben (20) sich in der Öffnungsposition befindet, in der Schließstel­ lung jedoch in einem Raum (48) angeordnet ist, der vom zweiten Dichtabschnitt (26) gegenüber einem zweiten Raum (38) getrennt ist, der zwischen dem Ventilkolben (20) und einem Gehäuse gebildet ist, wobei dieser Raum (38) ständig über eine radiale Bohrung (40) mit Atmos­ phäre verbunden ist, mit einem Entlüftungsventil (50), das mit dem ersten Raum (48) verbunden ist, einer Druckquelle (48) für Gas, die mit der Bohrung (34) ver­ bunden ist und einer Verbindungsleitung zwischen der Bohrung (34) und dem zweiten Reservoir (12) über ein Rückschlagventil (52).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende des ersten Reser­ voirs (14) eine Lochdüse (54) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochdüse (54) ein mittiges Loch (56) und einen konzentrischen Kranz von Löchern (58) in radialem Ab­ stand zum mittigen Loch (56) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stirnfläche des Ventilkol­ bens (20) eine Scheibe (26a) aus dichtendem Material eingesetzt ist.