DE3901829C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einer solchen Vorrichtung, die beispielsweise aus
der DE-AS 17 82 136 bekannt ist, sind an die Anschluß
einrichtungen des Gehäuses, gegebenenfalls über Zwischen
gehäuse, die zu reinigenden und zu diesem Zweck zu einem
Kreislauf miteinander verbundenen Rohrleitungen ange
schlossen. Die Reinigungsflüssigkeit, wie z.B. Lauge,
Säure, Spülwasser und Desinfektionslösungen, wird dem
Vierwege-Umschaltventil über den Zulaufanschluß zuge
führt. Dabei strömt die Reinigungsflüssigkeit zunächst
durch eine Ventilöffnung in den in der einen Stirnseite
des Kolbens mündenden Kanal, von dort durch die Rohrlei
tungen zurück in den anderen Kanal und über die zweite
Ventilöffnung in den Ablaufanschluß. Dabei werden bei
spielsweise als Schwämmchen ausgebildete Reinigungskörper
mitgenommen. Sobald diese auf die Stirnseiten des Kolbens
des Umschaltventils auftreffen, wird dieser selbsttätig
verschoben und dadurch die Strömungsrichtung der Reini
gungsflüssigkeit umgekehrt. Der Ablaufanschluß ist in
dem Fall, daß Spülwasser als Reinigungsflüssigkeit ver
wendet wird, mit dem normalen Hausablauf verbunden.
In Falle von Lauge, Säure und Desinfektionsmitteln werden
diese jeweils in einen dafür vorgesehenen Behälter zu
rückgeführt, dort gesammelt und wiederverwendet.
Eine solche Vorrichtung kann zum Reinigen von Rohrleitungen
in Brauereien, Weinkellereien, Molkereien, Limonade
herstellenden Betrieben, in der chemischen Industrie
usw. Verwendung finden. Es hat sich nun gezeigt, daß
gelegentlich Schäden auftreten, insbesondere sich Rohrverschraubungen
lockern oder sogar Rohrleitungen platzen.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Vorrichtung
zum Reinigen von großdimensionierten Rohrleitungen benutzt
wird und die Rohrleitungen mit einem hohen Flüssigkeitsdruck
gereinigt werden.
Aus DE-OS 37 01 572 ist ein Überdruckventil bekannt,
bei dem ein rohrförmiges Gehäuse mit einem Ventilsitz
versehen ist. Das zugehörige Verschlußstück ist als
Flansch an einem federbelasteten Schiebestutzen ausgebildet.
Da die dem Druck ausgesetzte Fläche des Flansches
größer ist als die dem Druck ausgesetzte Fläche des
Schiebestutzens öffnet das Ventil, wenn der Druck einen
durch die Federkraft vorgegebenen Druck überschreitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit deren
Hilfe die erwähnten Schäden mit Sicherheit vermieden
werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
Dieser Vorschlag beruht auf der Erkenntnis, daß immer
dann, wenn die Reinigungskörper die Kolbenstirnseite
erreichen und die darin befindlichen Öffnungen abdecken,
zulaufseitig ein Druckanstieg erfolgt und daß diese
Druckstöße die genannten Schäden hervorrufen können.
Dem wird mit Hilfe des mit dem Zulaufanschluß verbundenen
Druckbegrenzungsventils abgeholfen. Steigt der Flüssigkeitsdruck
über einen festgelegten Sollwert, öffnet
das Druckbegrenzungsventil in den dafür vorgesehenen
Entlastungspfad. Auf diese Weise werden Druckstöße in
der Reinigungsvorrichtung und den Rohrleitungen vermieden,
die insbesondere bei dem Umschaltvorgang des Kolbens
des Umschaltventils auftreten. Dadurch wird ein weicher
Umschalteffekt erzeugt.
Bei alledem ergibt sich ein einfacher Aufbau. Denn der
Ventilstutzen erfüllt eine Doppelfunktion. Zum einen
ist er Ventilelement für die am verschiebbaren Kolben
angeordneten Ventilöffnungen und zum anderen ist er
gleichzeitig Ventilelement für den Schiebestutzen.
Durch die Verbindung des Druckbegrenzungsventils mit
dem Ventilgehäuse zu einer Baueinheit nach Anspruch 2
ist die Reinigungsvorrichtung infolge ihrer kompakten
Form einfach zu handhaben. Die Herstellung der Baueinheit
kann bereits im Rahmen der Herstellung der Reinigungsvor
richtung erfolgen, so daß die Baueinheit am Einsatzort
nach der Verbindung mit den zu reinigenden Rohrleitungen
sofort zur Verfügung steht.
Bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 wird das Druckbe
grenzungsventil über den Verbindungsraum direkt zu dem
Ablaufanschluß entlastet, ohne daß dafür eigens eine
Ablaufleitung benötigt würde.
Der einfache konstruktive Aufbau nach Anspruch 4 ermög
licht eine kompakte Bauweise des Druckbegrenzungsventils.
Dabei ist es möglich, daß der Ventilstutzen im Schiebe
stutzen, oder der Schiebestutzen im Ventilstutzen ange
ordnet ist. Übersteigt die auf die Druckangriffsfläche
durch die Reinigungsflüssigkeit ausgeübte Kraft die
gegensinnig wirkende Federkraft, so verschiebt diese
den Schiebestutzen gegenüber dem Ventilstutzen in axialer
Richtung und gibt dabei den Entlastungspfad frei. Der
Grenzwert des Flüssigkeitsdrucks soll gerade so groß
sein, daß der Kolben von seiner einen Endlage in die
andere verschoben wird. Er bemißt sich damit im wesentlichen
nach dem Gewicht des Kolbens, der Reibung und
der druckwirksamen Fläche an seinen Stirnseiten.
Die Weiterbildung nach Anspruch 5 ergibt eine einfache
Bauform. In Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des
Schiebestutzens können unterhalb oder oberhalb des Wulstes
die Bohrungen angeordnet sein, über die die Druckangriffsfläche
des Wulstes mit dem Inneren des Druckbegrenzungsventils
in Verbindung steht. Im Fall, daß sie
oberhalb des Wulstes angeordnet sind, bewegt sich der
Schiebestutzen in axialer Richtung nach unten in seine
Öffnungsstellung, im anderen Fall bewegt er sich nach
oben.
Die Ausführungsform nach Anspruch 6 erlaubt es, den
Schiebestutzen und Ventilstutzen nach außen hin zu schützen.
An seinem freien Ende trägt das Flanschgehäuse
Anschlußeinrichtungen, über die die Zulaufleitung mit
dem Druckbegrenzungsventil verbunden werden kann. Die
lösbare Verbindung des Flanschgehäuses mit dem Ventilgehäuse,
beispielsweise über Schraubverbindungen,
ermöglicht es, daß das Druckbegrenzungsventil zu Zwecken
der Wartung und Pflege auf einfache Weise vom Ventilgehäuse
gelöst und damit wieder verbunden werden kann.
Außerdem können auf diese Weise bereits vorhandene Vierwege-Umschaltventile
mit einem Druckbegrenzungsventil
nachgerüstet werden.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 7 ist die Federkraft
durch eine Mehrzahl von Schraubenfedern erzeugbar. Anzahl
und Dimensionierung der Schraubenfedern richten sich
nach dem Grenzwert des Flüssigkeitsdrucks der Reinigungsflüssigkeit.
Die Vorspannung der Federn wird
durch die Verbindung des Flanschgehäuses mit dem Ventilgehäuse
erreicht.
Der Stützring nach Anspruch 8 vergrößert die Fläche,
auf der sich die Federn außerhalb der Führungsbohrungen
in Richtung auf die Druckangriffsfläche abstützen.
Daher können zur Erzeugung der Federkraft auch Schraubenfedern
mit einem größeren Durchmesser verwendet werden.
Außerdem muß an die Genauigkeit der Zentrierung
der Führungsbohrungen keine so großen Anforderungen
gestellt werden, was die Herstellung des Flanschgehäuses
erheblich vereinfacht.
Die Arretierung nach Anspruch 9 ist für die genaue
Justierung des Ventilstutzens von besonderer Bedeutung,
wenn der Ventilstutzen bis zu den Ventilöffnungen ragt.
Der Ventilstutzen greift dabei beispielsweise in eine
Nut oder Vertiefung am Kolben im Bereich der Ventilöffnung
ein und dichtet dabei die jeweils mit dem Ventilstutzen
und daher mit der Zulaufleitung in Verbindung
stehende Ventilöffnung zum Verbindungsraum hin ab.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 10 entspricht der
Außendurchmesser der Stirnseiten des Kolbens im wesentlichen
dem Innendurchmesser der Buchse des Ventilgehäuses.
Zwischen seinen Stirnseiten weist der Kolben einen
Abschnitt geringeren Durchmessers auf, so daß auf diese
Weise der Verbindungsraum gebildet wird, über den jeweils
eine Ventilöffnung mit dem Ablaufanschluß in der Buchse
des Ventilgehäuses in Verbindung steht.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 11 sitzt der Ventilstutzen
auf der Abflachung des Kolbens dichtend auf,
so daß die Reinigungsflüssigkeit ohne Verluste zu jeweils
einer Ventilöffnung geführt wird.
Die mit dem Bewegungsmelder nach Anspruch 12 erzeugten
Signale werden durch eine entsprechende Verarbeitungseinheit,
die eine Zähl- und Anzeige- oder Auswerteeinheit
umfaßt verarbeitet. Dieser Bewegungsmelder ermöglicht
eine genaue Erfassung des Reinigungsvorgangs oder seiner
Reinigungsschritte, wenn das Druckbegrenzungsventil
bei jedem Umschaltvorgang des Vierwege-Umschaltventils
öffnet, um den Überdruck abzubauen. Die Anzahl der Signale
beim Öffnen oder Schließen des Druckbegrenzungsventils
zeigt die Häufigkeit des Richtungswechsels der
Reinigungsflüssigkeit an und ist damit ein Maß für die
Länge und Intensität des Reinigungsvorgangs. Durch die
dadurch mögliche Überwachung ist ein optimaler Reinigungseffekt
bei minimalen Reinigungskosten möglich.
Die Materialauswahl nach Anspruch 13 ergibt eine leichte,
aber stabile Vorrichtung.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung
beschrieben. Darin zeigt die einzige Figur die erfindungsgemäße
Vorrichtung zum Reinigen von Rohrleitungen
mit einem eingebauten Druckbegrenzungsventil im Längsschnitt.
Die Vorrichtung 1 zum Reinigen von Rohrleitungen weist
ein Vierwege-Umschaltventil 2 und ein Druckbegrenzungsventil
3 auf. Das Vierwege-Umschaltventil 2 besteht
aus einem Gehäuse 4 mit einem Zulaufanschluß 5, einem
Ablaufanschluß 6 sowie einer Buchse 7 zur Aufnahme eines
verschiebbaren Kolbens 8. An der Gehäuseaußenseite 9
sind an in Verschiebungsrichtung des Kolbens 8 entgegengesetzten
Enden Anschlußeinrichtungen 10 für nicht näher
dargestellte Rohrleitungen angeordnet, die die Rohrleitungen
mit dem Umschaltventil 2 verbinden.
Der Kolben 8 weist zwei Ventilöffnungen 11, 12 auf,
die über je einen Kanal 13, 14 mit Öffnungen 15 tragen
den Stirnseiten 16, 17 verbunden sind. Die Stirnseiten
16, 17 des Kolbens 8 sind über Dichtungselemente 41
gegen die Buchse 7 abgedichtet. Zwischen den Stirnseiten
16, 17 ist durch eine radiale Vertiefung 18 des Kolbens
8 ein Verbindungsraum 19 gebildet, der bei der darge
stellten Stellung des Kolbens 8 den Ablaufanschluß 6
mit der Ventilöffnung 12 verbindet.
Das Druckbegrenzungsventil 3 ist in den Zulaufanschluß
5 des Gehäuses 4 des Umschaltventils 3 eingesetzt. Es
weist ein über Schraubverbindung 20 mit dem Gehäuse
4 verbundenes Flanschgehäuse 21 auf, in dessen Kopf
22 Führungsbohrungen 23 zur Aufnahme einer Mehrzahl
von Schraubenfedern 24 vorgesehen sind. An seinem freien
Ende 25 trägt das Flanschgehäuse 21 in der dargestellten
Ausführungsform ein Außengewinde 26 zur lösbaren
Verbindung mit einer nicht näher dargestellten Zulaufleitung.
Im Innern 32 des Flanschgehäuses 21 sind ein
axial beweglicher Schiebestutzen 27 und ein Ventilstutzen
28 angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsform
befindet sich der Schiebestutzen 27 im Ventilstutzen
28. Der hohlzylindrische Schiebestutzen 27 zeigt
an seiner Außenseite einen radial verlaufenden Wulst
29 und darunter ebenfalls radial angeordnete Bohrungen
30. Die Unterseite des Wulstes 29 bildet eine Stufe
mit einer Druckangriffsfläche 31, die über die Bohrungen
30 mit dem Innern 32 des Druckbegrenzungsventils 3 in
Verbindung steht.
Der Ventilstutzen 28 ist über ein Gewinde 33 in den
Zulaufanschluß 5 des Gehäuses 4 des Umschaltventils 2
eingeschraubt. Seiner Fixierung und genauen Justierung
dient die Kontermutter 34. An seinem unteren Ende trägt
der Ventilstutzen 28 zur Bildung eines Entlastungspfades
38 Entlastungsöffnungen, die in der Öffnungsstellung
des Druckbegrenzungsventils 3 über den Verbindungsraum
19 mit dem Ablaufanschluß 6 verbunden sind. Der Schiebestutzen
27 weist in der dargestellten Ausführungsform
an seinem unteren Ende keine Entlastungsöffnung auf.
In Öffnungsstellung des Druckbegrenzungsventil 3 befindet
sich das untere Ende 40 des Schiebestutzens 27 oberhalb
der Entlastungsöffnungen des Ventilstutzens 28. Die
obere Stirnseite 36 des Ventilstutzens 28 und die Ober
seite des Wulstes 29 des Schiebestutzens 27 sind mit
einem Stützring 37 abgedeckt. Auf den Stützring 37 wirken
die in den Führungsbohrungen 23 angeordneten Schrauben
federn 24, deren Vorspannung durch die Schraubverbindung
20 zwischen Flanschgehäuse 21 und Ventilgehäuse 4 er
reicht wird.
In der dargestellten Ausführungsform ist im Flanschgehäu
se 21 und am Stützring 37 ein zweiteiliger Bewegungs
melder 38 angeordnet, der beim Öffnen und/oder Schließen
des Druckbegrenzungsventils 3 impulsförmige Signale
erzeugt, die in einer Verarbeitungsanlage 39 verarbei
tet und zur Anzeige gebracht werden. Der Bewegungsmelder
kann beispielsweise einteilig ausgebildet sein, wobei
der eine Teil am Ventilstutzen oder am Stützring, der
andere Teil am Flanschgehäuse des Druckbegrenzungsventils
angeordnet sind. Arbeitet er berührungsfrei, so ist
er beispielsweise optischer, magnetischer, elektronischer
oder induktiver Natur. Es sind aber auch mechanisch
arbeitende Bewegungsmelder möglich.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ge
staltet sich wie folgt: Unter einem Druck stehende Reini
gungsflüssigkeit wird durch eine nicht näher dargestell
te Zulaufleitung dem Druckbegrenzungsventil 3 zugeführt,
durchströmt dieses und fließt in der dargestellten End
lage des Kolbens 8 durch die Ventilöffnung 11, über
den Kanal 13, durch die Öffnungen 15 in der Stirnseite
16 des Kolbens 8 in die zu reinigenden Rohrleitungen
in Pfeilrichtung und nimmt dabei die als Schwämmchen
ausgebildeten Reinigungskörper R mit. Hat die Reinigungs
flüssigkeit die Rohrleitungen durchströmt, tritt sie
durch die Öffnungen 15 der Stirnseite 17 des Kolbens
8 in den Kanal 14 ein und gelangt zu der Ventilöffnung
12. Von dort strömt sie weiter über den Verbindungsraum
19 zu dem Ablaufanschluß 6. Treffen die Reinigungskörper
R nun auf die Stirnseite 17 des Kolbens 8 auf, so ver
schließen diese die dort angeordneten Öffnungen 15 mit
der Folge, daß der Flüssigkeitsdruck ansteigt, durch
den der Kolben 8 in seine andere, nicht dargestellte
Endlage verschoben wird. Dabei bildet der Ventilstutzen
28 einen die Axialbewegung des Kolbens 8 begrenzenden
Anschlag, so daß der Kolben 8 in einer Endlage zur Ruhe
kommt, in der der Ventilstutzen 28 mit der Ventilöffnung
12 korrespondiert.
Übersteigt der Flüssigkeitsdruck einen festgelegten
Grenzwert, der für die Verschiebung des Kolbens 8 ausrei
chen würde, wirkt dieser Überdruck auf die Druckangriffs
fläche 31 des Wulstes 29 des Schiebestutzens 27 und
schiebt diesen gegen die durch die Schraubenfedern 24
ausgeübte Federkraft axial nach oben, so daß der Entla
stungspfad 35 zum Verbindungsraum 19 geöffnet wird.
Dabei erzeugt der Bewegungsmelder 38 ein impulsförmiges
Signal, das die Verarbeitungseinheit 39 weitergeleitet
wird. Auf diese Weise wird die Häufigkeit des Öffnens
des Druckbegrenzungsventils 3 erfaßt.
Sinkt der Flüssigkeitsdruck unter den festgelegten Grenz
wert, so drücken die Schraubenfedern 24 den Schiebestut
zen 27 in seine Schließstellung und die Reinigungsflüs
sigkeit strömt nunmehr durch die Ventilöffnung 12 in
umgekehrter Richtung durch die Vorrichtung 1 und die
zu reinigenden Rohrleitungen, bis die Reinigungskörper
R die Öffnungen 15 in der Stirnseite 16 des Kolbens
8 verschließen und sich der oben beschriebene Umschalt
vorgang in umgekehrter Richtung wiederholt.
Claims (13)
1. Vorrichtung zum Reinigen von Rohrleitungen mit einem
Vierwege-Umschaltventil mit Gehäuse, das einen Zulaufanschluß
mit einem Ventilstutzen und einen Ablaufanschluß
für eine Reinigungsflüssigkeit und Anschlußeinrichtungen
für die Rohrleitungen sowie eine Buchse
zur Aufnahme eines sich unter dem Einfluß von in
der Reinigungsflüssigkeit mitgeführten Reinigungskörpern
selbsttätig verschiebbaren Kolbens aufweist,
wobei der Kolben an seinem Umfang zwei axial versetzte
Ventilöffnungen aufweist, bis zu denen der Ventilstutzen
ragt und die je über einen Kanal mit einer
Kolben-Stirnseite verbunden sind und abwechselnd
mit dem Zulaufanschluß und dem Ablaufanschluß in
Verbindung kommen, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zulaufanschluß (5) mit einem Druckbegrenzungsventil
(3) verbunden ist, das den Ventilstutzen (28), der
einen mit dem Ablaufanschluß (6) verbindbaren Entlastungspfad
(35) aufweist, sowie einen Schiebestutzen
(27) enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckbegrenzungsventil (3) mit dem Ventilgehäuse
(4) zu einer Baueinheit verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckbegrenzungsventil (3) in den Zulaufanschluß
(5) eingesetzt ist und der Entlastungspfad
(35) in einen den Kolben (8) umgebenden ablaufseitigen
Verbindungsraum (19) mündet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckbegrenzungsventil (3) einen gehäusefesten
Ventilstutzen (28) und einen axial beweglichen, hohlzylindrischen
Schiebestutzen (27) aufweist, der an
einer Stufe eine mit Zulaufdruck beaufschlagbare
Druckangriffsfläche (31) trägt und in Gegenrichtung
von einer Federkraft belastet ist, wobei der Ventilstutzen
(28) zur Bildung des Entlastungspfades (35)
im Bereich des Verbindungsraumes (19) Entlastungsöffnungen
trägt, die in Schließstellung des Druckbegrenzungsventils
(3) durch den Schiebestutzen (27)
verschlossen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schiebestutzen (27) an seiner Außenseite
einen radial verlaufenden Wulst (29) trägt, dessen
eine Seite die Druckangriffsfläche (31) bildet und
auf dessen gegenüberliegende Seite die Federkraft
wirkt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schiebestutzen (27) und der Ventilstutzen
(28) in einem mit dem Ventilgehäuse (4) lösbar
verbundenen Flanschgehäuse (21) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Federkraft durch eine Mehrzahl
von Schraubenfedern (24) erzeugbar ist, die in gehäusefesten
Führungsbohrungen (23) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wulst (29) des Schiebestutzens
(27) und eine Stirnseite (36) des Ventilstutzens
(28) mit einem Stützring (37) abgedeckt sind, auf
den die Schraubenfedern (24) wirken.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilstutzen (28)
über ein Gewinde (33) in den Zulaufanschluß (5)
eingeschraubt und mit einer Kontermutter (34) arretiert
ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verbindungsraum (19)
durch eine radiale Vertiefung (18) des Kolbens (8)
zwischen seinen Stirnseiten (16, 17) gebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilöffnungen (11, 12) in einem Bereich
der radialen Vertiefung (18) des Kolbens (8) angeordnet
sind, der durch eine Abflachung eines Zylinderabschnitts
gebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil
(3) einen Bewegungsmelder (38) aufweist, der beim
Schließen und/oder beim Öffnen des Druckbegrenzungsventils
(3) ein impulsförmiges Signal erzeugt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil
(3) aus einer hart-coatierten Aluminium-Legierung
besteht.
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