DE4120372A1

DE4120372A1 - METHOD FOR GENERATING HIGH LIQUID PRESSURE IMPULSES, DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD AND USING THE DEVICE AS A HIGH PRESSURE CLEANER

Info

Publication number: DE4120372A1
Application number: DE19914120372
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl Ing Dziersk
Original assignee: Tzn Forschung & Entwicklung
Current assignee: Tzn Forschung & Entwicklung
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1991-06-20
Publication date: 1992-12-24
Also published as: EP0519154A1; JPH05215077A; CA2071052A1; DE4120372C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung hoher Flüssigkeitsdruckimpulse. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie auf eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Hochdruckreiniger.The invention relates to a method for generating high Fluid pressure pulses. The invention also relates on a device for performing the method and to use the device according to the invention as High pressure cleaner.

Bei bekannten Verfahren zur Erzeugung hoher Druckimpulse, wie sie insbesondere bei Hochdruckreinigern angewandt werden, wird in der Regel die Energie über einen (z. B. elektrischen) Antriebsmotor in mechanische Bewegung umgesetzt und damit der Wasserdruck erzeugt. Soll der Hochdruckreiniger mit warmem Wasser arbeiten, ist zusätzlich eine Heizung erforderlich. Derartige Flüssigkeitsdruckpumpen sind daher relativ teuer.In known methods for generating high pressure pulses, such as they are used especially for high pressure cleaners, is usually the energy via a (e.g. electrical) Drive motor converted into mechanical movement and thus the Generated water pressure. If the pressure washer is to be used with warm Working water, heating is also required. Such liquid pressure pumps are therefore relatively expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Erzeugung hoher Flüssigkeitsdruckimpulse anzugeben. Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens offenbart werden.The invention has for its object a simple and cost-effective method for generating high Specify fluid pressure pulses. Furthermore, a Apparatus for performing the method are disclosed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 3 wiedergegeben. This object is achieved by the features of characterizing part of claim 1 solved. A Device according to the invention for performing the method is characterized by the characteristics of the characteristic part of the Claim 3 reproduced.

Die Unteransprüche 4 bis 8 offenbaren besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in Anspruch 9 beschrieben.The sub-claims 4 to 8 disclose particularly advantageous Refinements of the device according to the invention. The Use of a device according to the invention is described in Claim 9 described.

Im wesentlichen beruht die Erfindung also auf dem Gedanken, den Flüssigkeitsdruck dadurch zu erzeugen, daß die Flüssigkeit in einer einseitig offenen Vertiefung eines Drehkolbens teilweise verdampft wird. Hierzu wird über zwei Elektroden ein definierter Kurzschluß erzeugt, so daß die beim Kurzschluß freigesetzte Energie einen Teil der Flüssigkeit verdampft. Anders als bei den Hochdruckreinigern nach dem Stand der Technik, muß die Flüssigkeit nicht zusätzlich erwärmt werden.The invention is essentially based on the idea generate the fluid pressure by the Liquid in a depression open on one side Rotary piston is partially evaporated. This is done via two Electrodes generated a defined short circuit, so that the part of the energy released during the short circuit Liquid evaporates. Unlike the high-pressure cleaners according to the prior art, the liquid does not have to be additionally heated.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zusätzlich insbesonders die Vorteile auf, daß sowohl der Druck als auch die Pulsfrequenz durch die Wahl der elektrischen Werte (Stromstärke, Länge des Stromimpulses) eingestellt werden kann. Die Vorrichtung ist relativ klein und kann an die Hauswasserleitung angeschlossen werden.The device according to the invention additionally has especially the advantages that both the pressure and the pulse frequency through the choice of electrical values (Current strength, length of the current pulse) can be set can. The device is relatively small and can be connected to the Domestic water supply can be connected.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand von Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiel.Further details and advantages of the invention emerge from the following described with reference to figures Embodiment.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figure 1 shows the cross section of a device according to the invention.

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie A-B; und FIG. 2 shows a plan view of the device according to FIG. 1 along the section line AB; and

Fig. 3 einen perspektivisch dargestellten Drehkolben, wie er in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bevorzugt verwendet wird. Fig. 3 is a perspective rotary piston, as is preferably used in the embodiment of FIG. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung (Flüssigkeitsdruckpumpe) bezeichnet. Sie besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 2, einem in dem Gehäuse 2 angeordneten Drehkolben 3, einem Axialverdichterrad 4 und einem Paar Elektroden 5 und 6, die mit einer regelbaren Stromquelle 7 über elektrische Leitungen 8 und 9 verbunden sind. Die Flüssigkeit ist mit der Bezugsziffer 10 versehen.In Figs. 1 and 2, 1 denotes a device according to the invention (fluid pressure pump). It essentially consists of a housing 2 , a rotary piston 3 arranged in the housing 2 , an axial compressor wheel 4 and a pair of electrodes 5 and 6 , which are connected to a controllable current source 7 via electrical lines 8 and 9 . The liquid is provided with the reference number 10 .

Das Gehäuse 2 weist einen Unterdruckraum 20 auf, deren eine Wand durch den Drehkolben 3 gebildet wird. Mit 21 ist eine Einlaufleitung (Fig. 2), durch die die Flüssigkeit 10 in die Pumpe 1 gelangt und mit 22 (Fig. 1) eine Auslauf- oder Druckleitung bezeichnet. Letztere dient zur Weiterleitung der impulsförmigen Flüssigkeitsdruckimpulse. Der Unterdruckraum 20 und die Druckleitung 22 sind über eine Rohrleitung 23 miteinander verbunden. Die Flansche für den Anschluß externer Rohrleitungen sind mit 25 und 26 bezeichnet.The housing 2 has a vacuum chamber 20 , one wall of which is formed by the rotary piston 3 . 21 is an inlet line ( FIG. 2) through which the liquid 10 enters the pump 1 and 22 ( FIG. 1) denotes an outlet or pressure line. The latter serves to forward the pulse-shaped fluid pressure pulses. The vacuum chamber 20 and the pressure line 22 are connected to one another via a pipe 23 . The flanges for connecting external pipelines are labeled 25 and 26 .

Der Drehkolben 3 ist zylinderförmig aufgebaut und besitzt eine Achse 30, auf der ebenfalls das Axialverdichterrad 4 angeordnet ist sowie vier Vertiefungen 31-34. Die Vertiefungen 31-34 erstrecken sich von der Mantelfläche 35 in das Innere des Drehkolbens. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Vertiefungen 31-34 nutenförmig ausgebildet und erstrecken sich jeweils bis zu den Stirnflächen 36, 37 des Drehkolbens (vgl. auch Fig. 3). Die Richtung der Längsachse 39′ der Vertiefungen 31-34 ist so gewählt, daß die Verlängerung der Achse 39′ die Mittelpunktsachse 39 des Drehkolbens 3 nicht schneidet. The rotary piston 3 is constructed in the shape of a cylinder and has an axis 30 on which the axial compressor wheel 4 is also arranged and four recesses 31-34 . The depressions 31-34 extend from the lateral surface 35 into the interior of the rotary piston. In the present exemplary embodiment, the depressions 31-34 are groove-shaped and each extend up to the end faces 36 , 37 of the rotary piston (cf. also FIG. 3). The direction of the longitudinal axis 39 'of the recesses 31-34 is chosen so that the extension of the axis 39 ' does not intersect the central axis 39 of the rotary piston 3 .

Dadurch wird erreicht, daß beim schlagartigen Verdampfen der Flüssigkeit 10 eine Rotation des Drehkolbens 3 erfolgen kann.It is thereby achieved that the rotation of the rotary piston 3 can take place during the sudden evaporation of the liquid 10 .

Zur Fixierung des Drehkolbens 3 in der Ruhestellung der Flüssigkeitsdruckpumpe 1 sind beispielsweise vier Magnete 38 an dem Drehkolben 3 befestigt. Entsprechende Magnete sind auch an dem Gehäuse 2 angeordnet und wurden aus Gründen einer besseren Übersicht weggelassen.To fix the rotary piston 3 in the rest position of the liquid pressure pump 1 , for example four magnets 38 are attached to the rotary piston 3 . Corresponding magnets are also arranged on the housing 2 and have been omitted for the sake of a better overview.

Im folgenden wird etwas näher auf die Wirkungsweise der in den Fig. 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung eingegangen, wobei als Flüssigkeit 10 Wasser verwendet wird:
Wie in Fig. 1 gezeigt, möge sich in der Vertiefung 31 des Drehkolbens 3 Wasser befinden. An die im Gehäuse 2 angebrachten Elektroden 5 und 6 (Fig. 2) wird über die Leitungen 8 und 9 eine Spannung angelegt. Es fließt dann ein Strom von der regelbaren Stromquelle 7 über die Leitung 8, die Elektrode 5, das in der Vertiefung 31 befindliche Wasser 10, die Elektrode 6 und die Leitung 9. Ist der Strom genügend groß, wird ein Teil des Wassers verdampft und erzeugt damit einen Überdruck, der das restliche Wasser durch die Druckleitung 22 ins Freie preßt. Ein entsprechend großer Stromimpuls, führt dann zu einem entsprechenden Druckimpuls.In the following bit is the made in detail to the operation shown in Figs 1 and 2 device shown according to the invention, wherein 10 water is used as liquid.:
As shown in Fig. 1, 3 may be in the recess 31 of the rotary piston. A voltage is applied to the electrodes 5 and 6 ( FIG. 2) in the housing 2 via the lines 8 and 9 . A current then flows from the controllable current source 7 via the line 8 , the electrode 5 , the water 10 located in the depression 31 , the electrode 6 and the line 9 . If the current is sufficiently large, part of the water is evaporated and thus generates an overpressure which presses the remaining water through the pressure line 22 into the open. A correspondingly large current pulse then leads to a corresponding pressure pulse.

An der Wand der Druckleitung 22 wird durch das vorbeiströmende Wasser 10 ein Unterdruck erzeugt und somit der über die Rohrleitung 23 mit der Druckleitung 22 verbundene Unterdruckraum 20 evakuiert. Da durch den Rückstoß des herausgepreßten Wassers 10, bzw. Wasserdampfes, der Drehkolben 3 in Rotation versetzt wird, wandert die Vertiefung 31 in die Positionen, die in Fig. 1 die Vertiefungen 32 und 33 haben. Der ursprünglich nach der teilweisen Verdampfung des Wassers in der Vertiefung 31 herrschende Überdruck wird beim Vorbeiführen dieser Vertiefung an dem Unterdruckraum 20 abgebaut. Es kommt sogar zu einem leichten Unterdruck in der Vertiefung 31.A vacuum is generated on the wall of the pressure line 22 by the water 10 flowing past, and thus the vacuum space 20 connected to the pressure line 22 via the pipe 23 is evacuated. Since the recoil 3 is set in rotation by the recoil of the squeezed out water 10 or water vapor, the depression 31 moves into the positions which have the depressions 32 and 33 in FIG. 1. The overpressure originally prevailing after the partial evaporation of the water in the depression 31 is reduced when this depression is led past the vacuum chamber 20 . There is even a slight negative pressure in the depression 31 .

Wenn sich die Vertiefung 31 in der Stellung befindet, in der sich in Fig. 1 die Vertiefung 34 befindet, wird durch den Unterdruck Wasser in die Vertiefung 31 hineingesaugt. Anschließend bewegt sich die Vertiefung 31 wieder in die Ausgangsstellung. Der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt sich dann.When the depression 31 is in the position in which the depression 34 is in FIG. 1, water is sucked into the depression 31 by the negative pressure. The recess 31 then moves back to the starting position. The process described above is then repeated.

Das in Fig. 2 dargestellte Axialverdichterrad 4 soll einerseits den Zweck erfüllen, das Wasser seitlich durch die Vertiefungen zu drücken und damit den Unterdruck in den Vertiefungen zu erhöhen. Andererseits dient das Axialverdichterrad 4 als Rotationsbremse des Drehkolbens 3 gegen unkontrolliertes Hochlaufen.The axial compressor wheel 4 shown in FIG. 2 is intended on the one hand to serve the purpose of pushing the water sideways through the depressions and thus to increase the negative pressure in the depressions. On the other hand, the axial compressor wheel 4 serves as a rotation brake of the rotary piston 3 against uncontrolled run-up.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. So ist es selbstverständlich auch möglich, statt der nutenförmigen Vertiefungen, Bohrungen vorzusehen. Die Elektroden 5 und 6 können anstatt mit dem Gehäuse auch mit dem Drehkolben 3 fest verbunden werden. Die elektrische Verbindung zwischen den Leitungen 8 und 9 und den Elektroden 5 und 6 kann in diesem Fall über Kontakte erfolgen, wobei eine zeitgerechte Regelung der Stromimpulse mit Hilfe der Stromquelle 7 vorgenommen wird. It follows from the above that the invention is not restricted to the exemplary embodiment described. So it is of course also possible to provide holes instead of the groove-shaped depressions. The electrodes 5 and 6 can also be firmly connected to the rotary piston 3 instead of the housing. In this case, the electrical connection between the lines 8 and 9 and the electrodes 5 and 6 can be made via contacts, the current pulses being regulated in a timely manner with the aid of the current source 7 .

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 Vorrichtung, Flüssigkeitsdruckpumpe
2 Gehäuse
20 Unterdruckraum
21 Einlaufleitung
22 Auslauf- oder Druckleitung
23 Rohrleitung
24 Rohrleitung
25 Flansch
26 Flansch
3 Drehkolben
30 Drehkolbenachse
31 Vertiefung
32 Vertiefung
33 Vertiefung
34 Vertiefung
35 Mantelfläche
36 Stirnfläche
37 Stirnfläche
38 Magnete
39 Mittelpunktsachse des Drehkolbens
39′ Längsachse der Vertiefung
4 Axialverdichterrad
5 Elektrode
6 Elektrode
7 Regelbare Stromquelle
8 Elektrische Leitung
9 Elektrische Leitung
10 Flüssigkeit 1 device, liquid pressure pump
2 housings
20 vacuum room
21 inlet pipe
22 outlet or pressure line
23 pipeline
24 pipeline
25 flange
26 flange
3 rotary pistons
30 rotary lobe axis
31 deepening
32 deepening
33 deepening
34 deepening
35 lateral surface
36 end face
37 end face
38 magnets
39 Center axis of the rotary lobe
39 'longitudinal axis of the recess
4 axial compressor wheel
5 electrode
6 electrode
7 Adjustable power source
8 Electrical line
9 Electrical line
10 liquid

Claims

1. A method for generating high liquid pressure pulses, characterized in that a partial evaporation of the liquid ( 10 ) sufficient electrical current is passed through a liquid ( 10 ) filled on one side open recess ( 31-34 ) for a short period of time.

2. The method according to claim 1, characterized records that the process in periodic Intervals are repeated.

3. Device for performing the method according to claim 1 or 2, characterized by the features:

a) the device ( 1 ) contains a cylindrical rotary piston ( 3 ), an inlet line ( 21 ) and an outlet or pressure line ( 22 );
b) the rotary piston ( 3 ) has depressions ( 31-34 ) which extend from the lateral surface ( 35 ) into the interior of the rotary piston ( 3 ) and which are filled with liquid ( 10 ) during operation of the device;
c) the longitudinal axis (39 ') of the recesses (31-34) is selected such that its extension has no intersection with the center axis (39) of the rotary piston (3), so that when pressing out the liquid (10) from the respective recess (31-34) is carried out a rotation of the rotary piston (3);
d) on the end faces ( 36 , 37 ) of the rotary piston ( 3 ) at least 1 pair of opposing electrodes ( 5 , 6 ) is arranged, between which during operation of the liquid pressure pump ( 1 ), at least temporarily, one filled with liquid ( 10 ) Indentation ( 31 ) of the rotary piston ( 3 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the recesses ( 31-34 ) are groove-shaped and each extend up to the end faces ( 36 , 37 ) of the rotary piston ( 3 ).

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the rotary piston ( 3 ) has four recesses ( 31-34 ) and a pair of electrodes ( 5 , 6 ), whenever there is a recess ( 31-34 ) between the electrodes ( 5 , 6 ), this recess ( 31 ) is connected to the pressure line ( 22 ) and another recess ( 34 ) to the inlet line ( 21 ).

6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that a vacuum chamber ( 20 ) is provided, which is connected via a pipe ( 23 ) to the pressure line ( 22 ), and which partially surrounds the rotary piston ( 3 ), so that during operation of the device ( 1 ) the depression ( 31 ), which is initially connected to the pressure line ( 22 ), passes through the vacuum chamber ( 20 ) before it is connected to the inlet line ( 21 ).

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that an axial compressor wheel ( 4 ) is arranged between the inlet line ( 21 ) and the rotary piston ( 3 ), so that in the filling position the liquid ( 10 ) laterally into the corresponding recess ( 34 ) of the rotary piston ( 3 ) is pressed.

8. Device according to one of claims 3 to 7, characterized in that for fixing the rotary piston ( 3 ), in the rest position of the device ( 1 ), magnets ( 38 ) are attached to the rotary piston ( 3 ).

9. Use of the device according to one of claims 3 to 8 as a pressure washer.