DE3901829C2 - - Google Patents

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.