DE19728225A1 - Regelsicherheitsblock - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Regelsicherheitseinrichtung, insbesondere für Hochdruckpumpen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Regelsicherheitseinrichtungen verwenden nach dem Stand der Technik zwei voneinander getrennt arbeitende Kolben. Ein erster Kolben dient hierbei dazu, beim Schließen der angeschlossenen Spritzpistole den zwangsweise entstehenden Druck abzubauen, indem eine Rückleitung geöffnet wird, die von der Druck- zur Saugseite der Pumpe verläuft.

Ein zweiter Kolben dient dazu, nach dem Schließen der Pistole und dem Abbau des Druckes bis auf einen bestimmten, vorgebbaren Druck den Motor abzuschalten.

Nachteilig bei dieser bekannten Ausführungsform ist, daß stets zwei getrennte Kolben vorgesehen werden. Dies bedeutet zwangsweise, daß eine relativ aufwendige Gehäusekonstruktion gewählt werden muß und auch eine große Anzahl von Dichtungen vorgesehen werden muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Regelsicherheitsblock der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß mit sehr viel einfacheren konstruktiven Mitteln ein zuverlässiger Druckausgleich und ein entsprechendes Abschalten des Motors erfolgen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Wesentlich hierbei ist, daß nunmehr ein einziger Kolben verwendet wird, der sowohl den Durchgang von der Druck- zur Saugseite der Pumpe freigibt als auch gleichzeitig zur Abschaltung des Motors dient.

Der Kolben weist hierbei einen Stift auf, der bevorzugt federbelastet an ihm gelagert ist und einen geeigneten Schalter einer Abschalteinrichtung betätigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Kolben mit sich im wesentlichen gegenüberliegenden Druckflächen unterschiedlicher Größe versehen. Zusätzlich ist bevorzugt eine Federbelastung des Kolbens vorgesehen.

Durch eine geeignete Abstimmung der Flächenverhältnisse zusammen mit der verwendeten Keder kann eine optimale Anpassung an unterschiedliche Abschaltwünsche geschehen. Die Verwendung des federbelasteten Stifts zum Abschalten des Motors ermöglicht sehr viel größere Toleranzen bei der Fertigung und Montage.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist darüber hinaus eine Verbindung zwischen der Druckseite der Pumpe, also der Pumpleitung, und einer weiteren Stelle, die hinter dem üblicherweise in den weiteren Bohrungen liegenden Rückschlagventil liegt, vorgesehen. Diese Verbindung wird über ein sog. Entlastungsventil gesteuert. Diese Rückschlagventile finden in praktisch allen Regelsicherheitsblöcken Verwendung.

Solange nun beispielsweise ein Hochdruckreiniger betrieben wird, wird das Rückschlagventil von dem Pumpendruck offen gehalten. Beim Schließen der Pistole schließt das Rückschlagventil erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung, nachdem sich ein bestimmter Druck aufgebaut hat.

Dieser Druck wirkt dann auf den Kolben, der schließlich den Rücklauf von der Pump- zur Saugseite öffnet und in der vorliegenden Erfindung gleichzeitig bei Erreichen eines bestimmten Drucks den Motor abschaltet. Bei den bisher bekannten Regelsicherheitsblöcken blieb allerdings der doch relativ hohe Druck im Bereich der Pistole erhalten. Dieser kann nun mit dem Entlastungsventil auf ein bestimmtes, vorgebbares Maß abgebaut werden.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Regelsicherheitsblock;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Regelsicherheitsblock;

Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit auf Fig. 1;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Kolbens.

In der Fig. 1 ist schematisch ein Regelsicherheitsblock dargestellt. Das Druckmedium wird über eine Pumpleitung 1 und ein Entlastungsventil 2 in eine Bohrung 3 eingeführt. Das Entlastungsventil 2 dient dazu, nach dem Schließen der Pistole und dem Abbau des Drucks eine drucksichere Verbindung zwischen der dargestellten linken und rechten Seite des Regelsicherheitsblocks herzustellen. Hauptaufgabe ist, daß die Spritzpistole ohne wesentlichen Aufwand wieder geöffnet werden kann und es wird vermieden, daß bei eventuellen Lecks im Bereich der Pistole oder des Rückschlagventils 4 der Motor nicht erneut anspringt, nur um kurz darauf wieder abzuschalten.

Die Bohrung 3 mündet in ein Rückschlagventil 4, an das sich eine Blende 5 sowie in Injektor 6 anschließen. Das Druckmedium tritt anschließend in Pfeilrichtung 7 aus und wird einer nicht näher dargestellten Pistole zugeführt.

Im Injektor 6 kann eine Chemikalienansaugung 8 vorgesehen sein.

Von der Blende 5 zweigt eine erste Steuerbohrung 9 ab, die danach im rechten Winkel umgeleitet wird und eine erste Fläche A1 eines Steuerkolbens 11 beaufschlagt. Die gegenüberliegende Fläche A2 des Steuerkolbens 11 wird über eine weitere Bohrung 10 ebenfalls beaufschlagt.

Es ist hierbei wesentlich, daß die einander gegenüberliegenden Flächen des Steuerkolbens 11 von der Größe her so aufeinander abgestimmt sind, daß eine Verschiebung des Steuerkolbens 11 nur unter bestimmten Umständen, die vorgebbar sind, erfolgt.

Aufgrund der Blende 5 ist der Druck in der Steuerbohrung 9 geringer als der in der Steuerbohrung 10, so daß der Kolben 11 in der dargestellten Figur stets nach links in Pfeilrichtung 13 angedrückt wird. Diese Bewegung wird noch durch eine Feder 15 unterstützt.

Der Kolben 11 kann gegenüber dem Gehäuse mit einer oder mehreren Dichtungen 12 abgedichtet sein.

Sobald nun die Pistole geschlossen wird, baut sich in der Bohrung 3 ein Druck auf, der im wesentlichen dem Druck entspricht, den der Motor erzeugen kann. Weder die Blende 5 noch der Injektor 6 werden noch durchströmt; es kommt nicht zu einem Druckabfall. Dies bedeutet, daß in der Steuerbohrung 9 sowie in der Steuerbohrung 10 im wesentlichen derselbe Druck vorliegt. Aufgrund der unterschiedlichen Oberflächen des Steuerkolbens 11, die von den Bohrungen 9, 10 beaufschlagt werden, sowie unter dem Einfluß der Feder 15 wird nun der Kolben 11 nach rechts in Pfeilrichtung 14 verschoben.

Bei dieser Verschiebung gibt der Kolben 11 eine Rücklaufbohrung 19 frei, die den Durchgang von der Druck- zur Saugseite der Pumpe freigibt und damit für einen Druckabbau in der Bohrung 3 sorgt.

Erst bei Unterschreiten eines bestimmten Minimaldruckes wird durch die Wirkung der Feder 15 der Kolben wieder nach links in Pfeilrichtung 13 verschoben und schließt somit die Rücklaufbohrung 19.

Gleichzeitig, bei der Verschiebung nach rechts in Pfeilrichtung 14, kommt ein in einer Bohrung des Kolbens 11 aufgenommener Stift 16 zur Anlage an dem Schalter 18. Der Stift 16 wird hierbei über eine Feder 17 abgestützt.

Diese besondere Konstruktion hat den wesentlichen Vorteil, daß relativ große Toleranzen bezüglich des Stifts 16 eingehalten werden können, da er im wesentlichen nur aufgrund der Kraft der Feder 17 gegen den Schalter 18 gedrückt wird. Die Positionierung des Schalters 18 kann somit relativ ungenau erfolgen.

Wird nun der Kolben 11 nach rechts in Pfeilrichtung 14 verschoben, so gibt er zunächst die Rücklaufbohrung 19 frei. Praktisch gleichzeitig wird über den Stift 16 und Feder 17 der Schalter 18 betätigt und dadurch der Motor abgeschaltet.

Aufgrund des Rücklaufs des Druckmediums durch die Rücklaufbohrung 19 baut sich der vorliegende Druck in den Bohrungen 9, 10 ab. Dies bedeutet, daß die unterschiedlichen Oberflächen des Kolbens 11 insgesamt eine relativ geringere Kraft erzeugen, so daß bei Erreichen eines bestimmten Drucks der Kolben 11 über die Feder 15 wieder nach links in Pfeilrichtung 13 gedrückt wird und hierdurch die Rücklaufbohrung 19 verschließt.

Dies bedeutet allerdings zwangsweise, daß auch der Stift 16 den Schalter 18 wieder freigibt und der Motor wieder in Betrieb genommen wird.

Um diese unbeabsichtigte Verschieben des Kolbens 11 in Pfeilrichtung 13 zu verhindern, gibt es eine Reihe von Möglichkeiten.

Die erste Möglichkeit ist, in der Steuerbohrung 9 keinen Druckabfall vorzusehen. Dies wird dadurch erreicht, daß beim Schließen der Pistole auch das Rückschlagventil 4 schließt und hierdurch der Druck links des Rückschlagventils 4 nicht mehr abgebaut werden kann. In der Steuerbohrung 9 herrscht somit der maximal mögliche Druck, der stets auf den Kolben 11 wirkt und diesen nach rechts in Pfeilrichtung 14 drückt.

In der dargestellten Ausführungsform ist ein Entlastungsventil 2 vorgesehen, das mit einer Kugel 20 versehen ist, die von einer Feder 21 belastet wird. Über eine schematisch dargestellte Querbohrung 25, die die Bohrung 9 mit der Pumpleitung 1 verbindet, wird die Kugel 20 einerseits mit dem Druck der Steuerbohrung 9, andererseits mit der Kraft der Feder 21 sowie mit dem Druck in der Pumpleitung 1 beaufschlagt. Wird nun die Pistole geschlossen, so baut sich relativ rasch in der zugeordneten Bohrung 3 sowie der Steuerbohrung 9 ein hoher Druck auf. Der hohe Druck in der Steuerbohrung 9 führt zu einem Verschieben des Kolbens 11 in Pfeilrichtung 14, so daß die Rücklaufbohrung 19 freigegeben wird. Damit sinkt zwangsweise auch der Druck in der Pumpleitung 1.

Die Kugel 20 wird dann von einer Richtung her mit dem relativ hohen Druck der Bohrung 9 belastet, von der anderen Seite her allerdings nur mit der wesentlich geringeren Kraft der Feder 21. Sie hebt somit von ihrem Sitz ab und ermöglicht einen Druckausgleich zwischen der Bohrung 9 und der Pumpleitung 11 bzw. der Rücklaufbohrung 19. Sobald der Druck in der Bohrung 9 auf ein bestimmtes Maß abgefallen ist, das durch die Kraft der Feder 21 bestimmt wird und in weiten Bereichen gewählt werden kann, wird die Kugel 20 wieder an ihren Sitz gedrückt und stellt somit sicher, daß der Druck in der Steuerbohrung 9 ein bestimmtes Maß nicht unterschreitet.

Diese Maßnahme hat den wesentlichen Vorteil, daß hiermit der in der gesamten Leitung herrschende Druck, der auch auf die Spritzpistole wirkt, relativ gering gehalten werden kann. Die Spritzpistole kann somit ohne wesentlichen Aufwand wieder geöffnet werden. Der bekannte Rückschlag, der beim Öffnen unter hohem Druck entsteht, wird vollständig vermieden; der entsprechende Betätigungshebel der Pistole kann mit sehr geringem Kraftaufwand einfach betätigt werden. Gleichzeitig wird die Gefahr von Verletzungen wesentlich verringert.

Am Steuerkolben 11 liegt nun an der einen Seite der gewünschte, abgebaute Umschaltdruck der Steuerbohrung 9, während an der gegenüberliegenden Oberfläche der wesentlich geringere Druck der Pumpleitung 1 anliegt. Diese Druckdifferenz ist ausreichend, um den Kolben 11 entgegen der Kraft der Feder 15 nach rechts in Pfeilrichtung 14 zu drücken und hierdurch den Schalter 18 geschlossen und damit den Motor abgeschaltet zu lassen.

Gleichzeitig wird durch diese Verringerung des Drucks in der Steuerbohrung 9 und der Leitung zur Pistole die Belastung auf diese Bauteile wesentlich verringert. Die Gefahr von Leckagen wird kleiner.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung ist die Verwendung der Blende 5 sowie des davon getrennten Injektors 6. Es hat sich nämlich gezeigt, daß in bestimmten Einzelfällen die Ansaugung von Chemikalien 8 nicht erwünscht ist. Dies bedeutet nichts anderes, als daß ohne wesentliche konstruktive Veränderungen der Injektor 6 entweder vollständig entfallen oder blind verpfropft werden kann. Darüber hinaus ist es ohne weiteres möglich, den Injektor 6 genau auf die Anforderungen der jeweils anzusaugenden Chemikalie abzustimmen, z. B. Druckdifferenzen einzustellen oder bestimmtes Querschnitte vorzusehen. Dies kann unabhängig von der Blende 5 erfolgen, die nach wie vor lediglich die Druckdifferenz für den Steuerkolben 11 bereit stellt.

Faßt man demgegenüber die in der vorliegenden Erfindung getrennten Funktionen von Blende 5 und Injektor 6 in einem einzigen Bauteil zusammen, wie es z. B. in der DE 32 48 622 C2 beschrieben ist, so ist eine optimale Anpassung an unterschiedliche Randbedingungen nicht mehr möglich.

Es ist wesentlich, daß zwischen der Blende 5 und dem Injektor 6 ein Entspannungsraum 22 eingeschaltet wird. Dieser Entspannungsraum 22 hat den Zweck, den Druckabfall für die Blende 5 zu bewirken. Er muß daher strömungstechnisch so ausgebildet sein, daß das Druckmedium, das die Bohrung 23 durchtritt, im Entspannungsraum 22 eine Druckminderung erfährt.

Die Bohrung 23 und 24 und der Entspannungsraum 22 werden so gewählt, daß die Druckverluste möglichst klein gehalten werden können, der Injektor 6 aber seine Aufgabe trotzdem erfüllt. Die genauen Durchmesserverhältnisse hängen von der gewünschten zu erreichenden Druckdifferenz, die mittels des Entspannungsraums 22 erreicht werden soll, ab.

Die genaue Formgebung des Entspannungsraums 22 hängt hierbei von verschiedenen Randbedingungen ab, es sind verschiedene Ausführungsformen möglich.

Bezugszeichenliste

1

Pumpleitung

2

Entlastungsventil

3

Bohrung

4

Rückschlagventil

5

Blende

6

Injektor

7

Pfeilrichtung

8

Chemikalienansaugung

9

Steuerbohrung

10

Steuerbohrung

11

Kolben

12

Dichtung

13

Pfeilrichtung

14

Pfeilrichtung

15

Feder

16

Stift

17

Feder

18

Schalter

19

Rücklaufbohrung

20

Kugel

21

Feder

22

Entspannungsraum

23

Bohrung

24

Bohrung

25

Querbohrung
A1 Druckfläche
A2 Druckfläche

Claims (6)

1. Regelsicherheitsblock, insbesondere für Hochdruckpumpen, mit einer Einrichtung zum Abbauen von sich nach dem Schließen des Ablaufs bildenden Drucks durch Freigabe einer Verbindung zwischen Druck- und Saugseite der Pumpe sowie einer Einrichtung zum Abschalten des die Pumpe treibenden Motors bei Überschreiten eines bestimmten Drucks, dadurch gekennzeichnet, daß beide Einrichtungen mittels eines einzigen Kolbens (11) realisiert sind.

2. Regelsicherheitsblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (11) mit einem Stift (16) zum Betätigen einer Abschalteinrichtung (18) bei Erreichen eines bestimmten Verschiebewegs versehen ist.

3. Regelsicherheitsblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (16) an dem Kolben (11) federbelastet gelagert ist.

4. Regelsicherheitsblock nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (11) mit zwei Druckflächen A1, A2 unterschiedlicher Größe versehen ist.

5. Regelsicherheitsblock nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (11) federbelastet ist.

6. Regelsicherheitsblock nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Verbindung (25) zwischen der Druckseite der Pumpe und einem nachgeschalteten Hochdruckventil vorhanden ist, in die ein Entlastungsventil (2) eingesetzt ist.