-
Beschreibung
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Oberflächen
mittels eines Dampfstrahls, bestehend aus einem Dampferzeuger mit einem einen Wasserraum
und eine Heizung umfassenden Wärmetauscher und einer an den Dampferzeuger über eine
Dampfleitung angeschlossenen Dampfstrahldüse.
-
Bekannte Vorrichtungen dieser Art werden als vergleichsweise groß
und schwer ausgebildete Geräte zum Reinigen großer Flächen verwendet, beispielsweise
für die Motorwäsche an Tankstellen oder zum Reinigen von Gebäudefassaden oder Schiffsrümpfen.
Sie erzeugen in einem Durchlauferhitzer ein Dampf-Wassergemisch, wobei der Dampf
der Erhöhung des Wärmeinhalts und der Geschwindigkeit des Strahls dient, während
die Reinigungsarbeit überwiegend vom Wasseranteil geleistet wird. Sie sind für Dauerbetrieb
ausgelegt, d.h. während ihres Gebrauchs ist nicht mit häufigem Ein- und Ausschalten
zu rechnen.
-
Ihre Heizung ist deshalb ausreichend zur ständigen Erzeugung der maximal
für den Gebrauch vorgesehenen Dampf-Wasser-Menge bemessen. Trockener oder nahezu
trockener Dampf ist weder vorgesehen noch erwünscht, weil ein hoher Wassergehalt
einerseits für die Reinigungswirkung und andererseits zur Vermeidung einer Uberhitzung
des Durchlauferhitzers erwünscht ist. Damit ein Strahl hoher Geschwindigkeit erzeugt
werden kann, ist eine Druckerhöhungspumpe vorgesehen, die den Platzbedarf und die
Gerätekosten
beträchtlich erhöht. Der Leistungsbedarf ist im Hinblick auf die Heiz- und Pumpenleistung
groß. Wegen der hohen Energiekosten ist man bestrebt, diese Geräte, wo immer möglich,
durch Geräte zu ersetzen oder zu ergänzen, die sich mechanischer Reinigungswirkung
bedienen.
-
Hingegen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Reinigung kleiner Flächen mittels eines Dampfstrahls zu schaffen. Diese Aufgabe
ist als solche erfinderisch, denn die Dampfstrahlreinigung schien bislang aus gutem
Grund der Großflächenreinigung vorbehalten. Für die Behandlung kleiner Flächen bieten
sich nämlich scheinbar wirkungsvollere und gerätemäßig weniger aufwendige Verfahren
an. Viele kleine Flächen sind ihrer Art nach leicht einer mechanischen Reinigung
durch Schleif- oder Poliermittel oder bei empfindlichen Werkstoffen durch Reiben
mit Faserstoffen zugänglich. Auch die Reinigung mit Lösungsmitteln oder Chemikalien
ist im allgemeinen bequem und wurde bislang wegen der verhältnismäßig geringen Behandlungsmengen
auch als unbedenklich angesehen. Beispielsweise ist es üblich, die empfindlichen
Kristallflächen von Diamentwerkzeugen mit Watte und ggf. Lösungsmittel zu reinigen.
Kontaktflächen von elektrischen Schaltern werden mit abrasiven Mitteln behandelt,
um sie von Fremdkörpern und Fett zu befreien. Optische Gläser werden mit Lösungsmitteln
oder chemischen Bädern behandelt, bevor sie beispielsweise einer Vergütungsbehandlung
unterzogen werden. Die bekannte Wasser-Dampf-Behandlung hielt man für hochqualifizierte
Reinigungszwecke, wie sie durch die genannten Beispiele belegt werden, auch deshalb
nicht für geeignet, weil die sich dabei ergebenden tatsächlichen
Wassermengen
sich oft nicht mit den empfindlichen zu reinigenden Teilen oder ihrer empfindlichen
Werkzeugumgebung vereinbaren lassen. Außerdem weiß man, daß bei der Behandlung mit
Dampf und Wasser Rückstände auf den behandelten Flächen auftreten. Schließlich wären
die bekannten Geräte für Dampf-Wasser-Behandlung selbst dann für die Behandlung
kleiner Flächen nicht geeignet, wenn sie entsprechend verkleinert würden, weil sie
eine verhältnismäßig hohe installierte Leistung und beträchtlichen Maschinenaufwand
mit sich bringen. Auch sind die beim Betrieb der Speisepumpe unvermeidlichen Erschütterungen
und Vibrationen in vielen Anwendungsfällen, in denen es um die Behandlung kleiner
und empfindlicher Teile geht, unerwünscht.
-
Die Erfindung hat hingegen erkannt, daß die Dampfstrahlreinigung gerade
für die Behandlung kleiner Flächen besondere Vorteile bietet, sofern gemäß Kennzeichen
der Erfindung eine Vorrichtung verwendet wird, die in der Größenordnung eines Hand-
oder Tischgerätes einen Dampferzeuger mit einem Dampfvorratsraum enthält, an welchen
die Dampfleitung über ein Steuerventil angeschlossen ist.
-
Der Dampfvorratsraum in Verbindung mit dem druckseitig angeordneten
Steuerventil gestattet die Verwendung eines unaufwendigen Wärmetauschers mit einer
Heizung vergleichsweise geringer Leistung. Es ist nämlich eine Besonderheit der
Behandlung von kleinen Flächen, daß sie im allgemeinen nicht Dauerbehandlung ist
wie die Reinigung von Häuserfassaden, sondern nur kurzzeitig ausgeübt wird. Die
Heizung braucht daher nicht der während der Behandlung maximal auftretenden Dampfleistung
zu entsprechen, sondern kann
geringer sein, weil eine kurzzeitig
hohe Dampf leistung dem Dampfvorrat entnommen werden kann und die Auffüllung des
Dampfvorrats während der Behandlungspausen mit entsprechend geringerer Heizleistung
erfolgen kann.
-
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Dampfvorratsraum und der
Wasserraum des Wärmetauschers den im wesentlichen einheitlichen Innenraum eines
Behälters bilden, in dessen Bodennähe die Heizung angeordnet ist. Dann wirkt der
Behälter mit seinem Wasser- und Dampf inhalt nämlich als Rootsspeicher und kann
bei entsprechender Temperatur-und Druckabsenkung während längerer Behandlungsdauer
eine wesentlich größere Dampfmenge liefern, als es dem Volumen des Dampfvorratsraums
entspricht. Zweckmäßigerweise bilden der Dampfvorratsraum und der Wasserraum den
ungeteilten Innenraum des Behälters; jedoch können solche Trenneinrichtungen ohne
wesentliche Beeinträchtigung der Einheitlichkeit des Innenraums geduldet werden,
die einen hinreichenden Verbindungsquerschnitt offen lassen, beispielsweise Lochbleche,
die der Wasserabscheidung dienen.
-
Die Entnahme des Dampfes aus dem Dampfvorratsraum hat die Wirkung,
daß der aus der Düse austretende Dampf trocken oder nahezu trocken ist. Auch die
Abkühlung an der zu reinigenden Fläche führt nicht oder kaum zu Kondensation, weil
seine Temperatur hoch und die zu reinigende Fläche dank der im strömenden Dampf
hohen Wärmeübergangszahlen rasch aufgeheizt werden. Daher bilden sich selbst bei
Verwendung von Leitungswasser oder industriell entsalztem Wasser keine wesentlichen
Rückstände. Falls erforderlich, greift man zu destilliertem Wasser.
-
Eine Speisepumpe ist nicht erforderlich, weil der gewünschte Druck
sich in dem geschlossenen Behälter ohne weiteres durch die Aufheizung ergibt. Dies
bedingt natürlich intermittierenden Betrieb mit periodischer Neufüllung des Behälters.
Da aber die Behandlung ohnehin intermittierend erfolgt, bedeutet dies keine Erschwernis.
Im übrigen kann man den Behälter zur Erleichterung des Nachfüllens auch an ein Wasserversorgungsnetz
anschließen. Wenn der Druck dieses Netzes geringer als der gewünschte Dampfdruck
ist, sieht man beim Füllstutzen des Behälters ein Ventil vor, das sowohl gegenüber
innerem Überdruck des Behälters (während des Betriebs) als auch gegenüber erhöhtem
Druck von seiten des Netzes (während Betriebsunterbrechung) sicher schließt.
-
Jedoch braucht das Ventil nur gegenüber dem Behälterdruck beständig
zu sein, wenn ein Anschluß an ein druckführendes Netz nicht vorgesehen ist. Wenn
das speisende Netz einen dem gewünschten Dampfdruck entsprechenden Druck aufweist,
kann der Anschluß ständig offen ausgebildet sein.
-
Schließlich kann auch der Anschluß an eine Druckerhöhungspumpe vorgesehen
sein, wenn ständige Speisung erwünscht ist. Jedoch sieht die Erfindung in ihrer
normalen Verkörperung eine Druckerhöhungspumpe innerhalb des Geräts nicht vor.
-
Das erfindungsgemäße Gerät ist kompakt und handlich, weil einige Liter
Speichervolumen für Dampf und Wasser für die allermeisten Anwendungsfälle ausreichen.
Es ist einfach im Aufbau und in der Wartung anspruchslos, weil keine betrieblich
bewegten Teile, wie beispielsweise eine Speisepumpe, vorhanden sind. Es verursacht
daher auch keine störenden Vibrationen.
-
Die Heizung des Dampferzeugers wird zweckmäßigerweise von in den Boden
des Behälters eingegossenen elektrischen Heizelementen gebildet. Zusätzlich kann
im Dampfraum eine Uberhitzerheizung vorgesehen sein.
-
Damit sich der Dampf auf seinem Weg über das Auslaßventil bis zur
Düse nicht zu stark abkühlt, kann die Auslaßventil und Düse verbindende Dampfleitung
mit der Wandung des Dampfraums verbunden sein oder durch den Dampfraum geführt werden,
so daß sie dort durch den Dampf auf erhöhter Temperatur gehalten wird.
-
Der Dampfraum dient nicht nur der Aufnahme eines Dampfvorrats, sondern
auch der Wasserabscheidung. Er wird zu diesem Zweck nach der Erfindung vorteilhaft
unten weiter als oben, also nach oben sich verjüngend ausgebildet. Seine Höhe beträgt
zweckmäßigerweise etwa das 0,6 bis 2-fache seiner mittleren Querabmessung (Durchmesser).
Er kann nach der Erfindung auch eine geringere mittlere Querabmessung als der Wasserraum
aufweisen, welch letztere hauptsächlich durch die Bemessung einer für die Heizleistung
ausreichenden Wärmeaustauschfläche des Bodens bestimmt wird.
-
Die Höhe des Dampfraums ist nach der Erfindung größer als die des
Wasserraums; jedoch sind in dieser Hinsicht Abwandlungen ohne weiteres möglich,
wenn ein übernormal großer Wasservorrat gewünscht wird. Die Höhenangaben sind zu
beziehen auf die Verhältnisse bei der vorgeschriebenen maximalen Wasserfüllung.
Das Volumen des Dampfraums bemißt sich nach den jeweiligen Erfordernissen, jedoch
hat sich für die meisten Anwendungsfälle unter Beobachtung des Wunsches nach Handlichkeit
ein Volumen zwischen etwa 1 und 10 Litern, insbesondere zwischen 2 und 5 Litern,
bezogen auf maximale Wasserfüllung, als zweckmäßig erwiesen.
-
Zur Dämpfung von Strömungsgeräuschen und zur Freihaltung des Dampfs
von Fremdkörpern und Wassertropfen ist in die Dampfleitung (bzw. vor den Dampfleitungsanschluß
im Behälter) ein geeigneter Filter, bzw. ein Ausblasfilter, wie er in Druckluftleitungen
pneumatischer Steueranlagen benutzt wird, eingeschaltet.
-
Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert. Die einzige Figur zeigt einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch
die Vorrichtung. Ein Unterteilgehäuse 1 mit Füßen 2 und Elektroanschluß 3 umschließt
den unteren Teil des Behälters 4 des Dampferzeugers. Dieser Behälter ist beispielsweise
ein Aluminiumgußteil, das mit der erforderlichen Festigkeit gegenüber dem Dampfdruck
ausgebildet ist, der bei normalem Betrieb maximal vorzugsweise in der Größenordnung
von 2 bis 15 Bar, insbesondere im Bereich von 8 Bar, liegt.
-
Den dargestellten Behälter hat man sich als Rotationsteil in bezug
auf seine vertikale Mittelachse vorzustellen. In seinem unteren Bereich 5 ist er
relativ weit zur Bildung des Wasserraums 6 ausgebildet, während sein oberer Teil
7 schmaler und nach obenhin sich verjüngend zur Bildung des Dampfvorratsaums 8 ist.
In den entsprechend dick ausgebildeten Boden 9 des Behälters sind elektrische Heizelemente
10 eingegossen. Zwischen dem Boden und dem unteren Gehäuseteil 1 ist eine Wärmedämmschicht
11 angeordnet.
-
Der Behälter weist eine Füllöffnung auf, die durch den Stutzen 12
mit handbetätigtem Hahn 13 und Fülltrichter 14 angedeutet ist. Sie kann selbstverständlich
in bekannter Weise jede beliebige andere geeignete Form annehmen.
-
Ebenso ist an den Kopf des Behälters 4 ein Dampfentnahmestutzen
15
mit Steuerventil 16, das zweckmäßigerweise als regelbares Magnetventil ausgebildet
ist, angeschlossen, von dem die Dampfleitung 17 zur nicht dargestellten Düse führt.
Letztere kann fest, ggf. verstellbar, an dem Gerät angeordnet sein. Jedoch kann
auch ein flexibler Schlauch zwischen Gerät und Düse zwischengeschaltet sein.
-
Der Stutzen 15 kann ein nicht dargestelltes Ausblasfilter enthalten.
Ferner kann ein Reduzierventil vorgesehen sein, das den vor der Düse verfügbaren
Druck auf einen unterhalb des normalerweise im Dampfvorratsraum 8 herrschenden Druck
reduziert. Nicht dargestellt sind weitere an den Kopf des Behälters angeschlossene
Geräte wie Sicherheitsventil, Temperatur- und/oder Druckfühler und dergleichen.
Der Boden 9 kann einen Temperaturfühler als Uberhitzungsschutz bei Behälterleerung
enthalten.
-
Der obere Teil des Behälters 4 ist von einer Schutzhaube 21 umgeben,
die eine oeffnung 18 aufweist, durch die der Fülltrichter 14 zugänglich ist. Der
untere Gehäuseteil enthält ferner Regel- und Stelleinrichtungen, die bei 19 angedeutet
sind.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Gerätes hat der Behälterinnenraum
ein Volumen von etwa 6 Liter, von denen die knappe Hälfte auf die maximale :#lüssigkeitsfüllung
entfällt, deren Höhe ein Viertel bis ein Drittel der Gesamthöhe des Behälterinnenraums
ausmacht. Ein solcher Wasserstand ist bei 20 angedeutet. Der Dampfvorratsraum 8
von 3 bis 4 Litern hat sich als ausreichend erwiesen für viele Kleinflächen-Reinigungsarbeiten,
beispielsweise zur
Reinigung von Diamant-Drehmeißeln oder elektrischen
Kontakten.
-
Das Gerät hat bei dem angegebenen Behältervolumen eine Höhe von etwa
0,4 m und ist damit handlich genug für die Verwendung als Tischgerät, das von Hand
an einen gewünschten Einsatzplatz gebracht und umgestellt werden kann. Selbstverständlich
kann es aber auch in einen Geräteschrank bleibend eingebaut werden.
-
Die Benutzung des Geräts ist umweltfreundlich, weil keine abwasserschädlichen
Reinigungschemikalien oder luftverschmutzende Lösungsmittel verwendet werden.