DE19711855C5 - Vorrichtung zum Austragen eines in einer Flüssigkeit gelösten oder fein verteilten Stoffes - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung
zum Austragen eines in einer Flüssigkeit
gelösten
oder fein verteilten Stoffes an einen vom Austragort entfernt liegenden
Ort, mit einem ersten zylindrischen Reservoir (14) für die Flüssigkeit,
einem zweiten zylindrischen Reservoir (12) für Gas unter Druck, das das
erste Reservoir (14) im radialen Abstand konzentrisch umgibt, einem
zwischen zwei Positionen bewegbaren Ventilkolben (20), der in einer
Schließposition
dichtend am Ende des ersten zylindrischen Reservoirs (14) anliegt
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 pneumatischen Steuervorrichtung für den Ventilkolben (20) derart,
daß der
Ventilkolben (20) durch den auf eine erste Wirkfläche (62)
wirkenden Druck des zweiten Reservoirs (12) in der Schließposition gehalten
ist entgegen dem auf die den Ringraum (18) begrenzende ringförmige Wirkfläche (64)
des Kolbens (20) wirkenden Druck des zweiten Reservoirs (12) und
der Kolben (20) in die...
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Austragen eines in einer Flüssigkeit gelösten oder fein verteilten Stoffes an einen vom Austragort entfernt liegenden Ort nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Aus der WO 90/07 373 ist eine Vorrichtung zum Dispergieren von Flüssigkeit oder Pulver mit Hilfe von Gas unter Druck bekannt geworden. In einem ersten Reservoir wird die Flüssigkeit oder das Pulver aufgenommen, und ein zweites Reservoir ist mit Gas unter Druck gefüllt. Durch Entladen des Gasreservoirs auf den Behälter für Flüssigkeit wird die Flüssigkeit oder das Pulver explosionsartig ausgetrieben, 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 eingesetzt 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 Demonstrationen o. dgl. verwendet. Ähnliche Anwendungsfälle sind bei der Schädlingsbekämpfung denkbar. Die bekannte Vorrichtung ist für derartige Einsätze nicht geeignet, weil die Gefahr besteht, daß die Bedienungsperson durch vom Wind zurückgetriebene Teile des ausgetragenen Medium getroffen werden kann.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine wirksame Vorrichtung zum Austragen eines in einer Flüssigkeit gelösten oder fein verteilten Mediums anzugeben, mit der die Flüssigkeit zum Schutz der Bedienungsperson in einem impulsartigen Strahl abgegeben werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die das Medium aufnehmende Flüssigkeit in einem rohrförmigen Gehäuse gehalten, das an einem Ende offen ist. Vorzugsweise ist das offene Ende mit einer Strahlformvorrichtung versehen. Auf das andere Ende des Gehäuses wird schlagartig ein unter Druck stehendes Gas aufgebracht, und zwar über einen gewissen Zeitraum. Dabei ist sicherzustellen, daß die Flüssigkeit im wesentlichen als Säule ausgetragen wird und nicht beim Auftreffen auf Luft sofort in feine Tröpfchen dispergiert. Es ist daher ein relativ hoher 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 verwirbelt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 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 Entfernung liegt bei 20 bis 25 m, wenn eine Flüssigkeitsmenge von etwa 1 l verwendet wird. Druck und Volumen der Flüssigkeit sowie auch des gasförmigen Treibmittels sind entsprechend aufeinander abzustimmen, um das gewünschte Ergebnis 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 Anwendungsfälle auch erwünscht.
- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwei zylindrische Reservoire koaxial zueinander angeordnet, wobei im inneren Zylinder eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, enthalten 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 Strahlformvorrichtung, die dafür sorgt, daß die Flüssigkeit zwar als Strahl austritt, jedoch in mehr oder weniger ferner Verteilung, wie das z. B. bei Duschköpfen der Fall ist.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner einen Ventilkolben auf, der von einer pneumatischen Steuervorrichtung gesteuert ist, um den Ventilkolben in jeweils eine von zwei möglichen Stellungen zu bringen. In der Schließposition liegt der Ventilkolben am zugeordneten Stirnende des inneren Zylinderrohrs an und verschließt mithin den Durchgang zwischen dem Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr. In der Öffnungsstellung wird hingegen dieser Durchgang freigegeben, der mithin einen ringförmigen Spalt bildet, durch den Gas unter Druck auf die Flüssigkeitssäule im inneren Reservoir drückt, um die Flüssigkeit herauszupressen. 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 Ventilkolben 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 Schließposition bewegt wird.
- Das impulsartige Austragen einer vorgesehenen Flüssigkeitsmenge, die z. B. 1 l beträgt, geht in kürzester Zeit vonstatten. Wie schon beschrieben, kann jedoch ein Nachladen 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 Vortriebsgases, 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 Vortriebsvolumen 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 zusammenwirkt, und der in einem ersten Bohrungsabschnitt gleitend und dichtend bewegbar ist, einen zweiten zylindrischen Dichtabschnitt mit kleinerem Durchmesser, der in einem zweiten Bohrungsabschnitt gleitend und dichtend bewegbar ist und einen dritten zylindrischen Dichtabschnitt, 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 Gehäuse für den Ventilkolben gebildet ist, 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 verbunden, 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 Lösungen denkbar. Eine besonders vorteilhafte besteht nach einer 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 näher erläutert.
-
1 zeigt einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. -
2 zeigt eine Frontansicht einer Strahldüse für die Vorrichtung nach1 . -
3 zeigt einen Schnitt durch die Düse nach2 entlang der Linie 3-3. -
1 zeigt eine Vorrichtung10 mit einem Gehäuse, das sich aus einem zylindrischen Außenrohr12 , einem zylindrischen Innenrohr14 , das vom Außenrohr12 einen radialen Abstand hat, und einem Block16 zusammensetzt. Das Außenrohr12 ist auf einen Absatz des Blocks16 aufgesetzt, z. B. verschraubt. Zwischen Innen- und Außenzylinder ist ein Ringraum18 gebildet. In einem zwischen den Zylindern12 ,14 und dem Block16 gebildeten Raum ist ein Ventilkolben20 angeordnet. Der Ventilkolben20 weist einen ersten Dichtabschnitt22 auf, der mit einem Dichtring24 dichtend mit der Innenwandung des Außenzylinders12 zusammenwirkt. Die linke Frontfläche des Dichtabschnitts22 weist eine Ausnehmung auf, in der eine Dichtscheibe26a aufgenommen ist, die mit dem zugekehrten Ende des Innenrohrs14 zusammenwirkt. In1 ist die Schließstellung des Ventilkolbens20 dargestellt. Ein zweiter zylindrischer Dichtabschnitt26 des Ventilkolbens20 , der mit einem Dichtring28 versehen ist, wirkt dichtend mit einem Bohrungsabschnitt30 kleineren Durchmessers des Blocks16 zusammen. Ein dritter Dichtabschnitt32 von noch kleinerem Durchmesser, der keinen Dichtungsring aufweist, kann passend in eine mittige Bohrung34 des Blocks16 eingeführt werden. In der in1 gezeigten Position des Ventilkolbens20 befindet sich der Dichtabschnitt32 in einem Bohrungsabschnitt36 , dessen Durchmesser größer ist als der des Bohrungsabschnitts30 . Ein zwischen den Dichtabschnitten22 ,26 liegender Abschnitt des Kolbens20 weist einen etwas geringeren Durchmesser auf, so daß ein Raum38 gebildet ist, der über eine radiale Bohrung40 im Außenrohr12 ständig mit Atmosphäre verbunden ist. - Das Innenrohr
14 ist über eine nicht gezeigte Einfüllvorrichtung mit einem Reservoir42 über ein Ventil41 für Flüssigkeit verbunden, in der ein Medium gelöst oder fein verteilt enthalten ist. Das Medium kann z. B. ein chemischer Wirkstoff sein. Die mittige Bohrung34 ist über eine nicht weiter dargestellte Fülleinrichtung und eine Drosselanordnung46 mit einer Druckgasquelle48a , z. B. Druckluft, in Verbindung. Der durch den Bohrungsabschnitt36 gebildete Raum48 ist mit einem Entlüftungsventil50 in Verbindung. Eine Verbindungsleitung52 verbindet den Bohrungsabschnitt34 mit dem Ringraum18 über ein Rückschlagventil52a . - Das linke Ende der Rohranordnung
12 ,14 , das nicht gezeigt ist, wirkt mit einer Strahldüse54 zusammen, die in den2 und3 dargestellt ist. Sie ist so an das Ende der Anordnung angebracht, daß lediglich das Medium aus dem Inneren des Zylinderrohrs14 über die Düsenanordnung54 austreten kann. Diese weist ein mittiges Loch56 auf sowie einen Kranz von Löchern58 , welcher konzentrisch zum mittigen Loch56 angeordnet ist. An dem dem Zylinderrohr14 zugekehrten Ende weist die Düsenanordnung54 eine konische Ausnehmung60 auf, die sich zum mittigen Loch56 verjüngt. - Im Zustand der Vorrichtung nach
1 befindet sich, wie erwähnt, im Innenzylinder14 Flüssigkeit mit einem Medium, das von einer Quelle42 eingefüllt worden ist. Im Ringraum18 befindet sich Druckgas mit einem Druck von z. B.25 bar. Dieser Druck wirkt auf die Ringfläche des Dichtabschnitts22 des Kolbens20 zwischen Innenzylinder14 und Außenzylinder12 . Dieser Druck wirkt auch auf die gegenüberliegende Wirkfläche62 des Kolbens20 . Da diese sowie die Wirkfläche des Dichtabschnitts32 größer ist als die erwähnte ringförmige Wirkfläche, wird der Kolben20 in der gezeigten Schließstellung gehalten. Durch Öffnen des Entlüftungsventils50 , das beispielsweise durch einen Hebel oder einen Trigger betätigbar ist, wird der Raum48 zur Atmosphäre hin entlüftet. Dadurch ist der Druck auf die ringförmige Wirkfläche64 in der Lage, den Kolben20 nach rechts in die Öffnungsstellung zu bringen. Sobald die Dichtung28 die Kante66 zwischen den Bohrungsabschnitten30 ,36 passiert hat, ist der Raum48 auch in Verbindung mit dem Raum38 und dadurch über die Bohrung40 mit Atmosphäre verbunden. Der Dichtabschnitt32 taucht in die Bohrung34 ein, so daß ein Druck nur noch über die Wirkfläche des Dichtabschnitts32 auf den Kolben20 wirkt. - Durch Verschiebung des Kolbens
20 ist ein Ringspalt zum Inneren des Innenrohrs14 gebildet, durch den das Druckgas die Flüssigkeit über die Düsenanordnung54 austreiben kann. Die Düsenanordnung bildet dabei einen mehr oder weniger fein verteilten, jedoch relativ weit tragenden Strahl. Aufgrund der ständigen Verbindung zwischen Bohrung34 und Ringraum18 strömt noch eine gewisse Menge Druckgas nach, um das Austreiben der Flüssigkeit zu bewerkstelligen. Nimmt jedoch aufgrund des Austreibvorgangs der Druck an der gesamten Stirnfläche des Dichtabschnitts22 ab, reicht der Druck auf die Wirkfläche des Dichtabschnitts32 aus, den Kolben wieder in die Schließstellung zu bewegen. Dieser Druck vergrößert sich in dem Augenblick, in dem die Dichtung28 wieder in den Bohrungsabschnitt30 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 (5)
- Vorrichtung zum Austragen eines in einer Flüssigkeit gelösten oder fein verteilten Stoffes an einen vom Austragort entfernt liegenden Ort, mit einem ersten zylindrischen Reservoir (
14 ) für die Flüssigkeit, einem zweiten zylindrischen Reservoir (12 ) für Gas unter Druck, das das erste Reservoir (14 ) im radialen Abstand konzentrisch umgibt, einem zwischen zwei Positionen bewegbaren Ventilkolben (20 ), der in einer Schließposition dichtend am Ende des ersten zylindrischen Reservoirs (14 ) anliegt 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 pneumatischen Steuervorrichtung für den Ventilkolben (20 ) derart, daß der Ventilkolben (20 ) durch den auf eine erste Wirkfläche (62 ) wirkenden Druck des zweiten Reservoirs (12 ) in der Schließposition gehalten ist entgegen dem auf die den Ringraum (18 ) begrenzende ringförmige 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 ) derart, daß der in seiner Länge begrenzte Strahl in feiner Verteilung austritt, wobei der Ventilkolben (20 ) einen ersten zylindrischen Dichtabschnitt (22 ) aufweist, dessen Stirnseite 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 dichtend 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 Schließstellung 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 der Atmosphäre verbunden ist, mit einem Entlüftungsventil (50 ), das mit dem ersten Raum (48 ) verbunden ist, einer Druckquelle (48a ) für Gas, die mit der Bohrung (34 ) verbunden ist und einer Verbindungsleitung zwischen der Bohrung (34 ) und dem zweiten Reservoir (12 ) über ein Rückschlagventil (52a ). - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckgasquelle (
48a ) über ein Rückschlagventil (52 ) ständig mit dem zweiten Reservoir (12 ) in Verbindung steht. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende des ersten Reservoirs (
14 ) eine Lochdüse (54 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochdüse (
54 ) ein mittiges Loch (56 ) und einen konzentrischen Kranz von Löchern (58 ) in radialem Abstand zum mittigen Loch (56 ) aufweist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stirnfläche des Ventilkolbens (
20 ) eine Scheibe (26a ) aus dichtendem Material eingesetzt ist.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
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