DE4239545A1 - Hochdruckpistole für Unterwasserarbeiten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hoch­ druckpistole für Unterwasserarbeiten zur Her­ stellung eines Hochdruckflüssigkeitsstrahls mit einem Sicherheitsmechanismus, mit dem die Ge­ schwindigkeit der durch einen in einem Gehäuse befindlichen Einlaß eintretenden und durch ei­ nen Hochdruckauslaß austretenden Flüssigkeit reduziert werden kann. Die Hochdruckpistole findet vor allem, jedoch nicht ausschließlich, Anwendung beim Säubern und Schneiden von Unter­ wasserstrukturen wie Rohren, Rohrverbindungen u.ä. an Tiefseebohrtürmen.

Hochdruckpistolen für Unterwasserarbeiten nach dem Stand der Technik arbeiten mit einer Mi­ schung aus Wasser und Schleifmittel, die in der Pistole hergestellt (Entrainment-System) wird, (DE 29 34 023 A1) oder im vorgemischten Zustand der Pistole unter hohem Druck zugeführt wird. Sie werden dort benutzt, wo Flammen u.ä. auf­ grund einer Feuer- oder Explosionsgefahr nicht verwendet werden können. Der Nachteil dieser Pistolen besteht darin, daß sie eine Gefähr­ dung für den Benutzer darstellen. Aus der Hoch­ druckpistole tritt die Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit von ungefähr mehreren hundert m/s aus. Schon eine relativ geringe Menge des sich bei dieser Geschwindigkeit bewegenden Was­ sers kann eine enorme Triebkraft entwickeln. Ließe der Benutzer die Pistole fallen oder hielte er sie aus Versehen gegen eine Person in seiner Nähe, wäre das Risiko einer schweren Verletzung oder sogar Tötung dieser Person sehr hoch. Eine aus der Pistole austretende Hoch­ druckflüssigkeit könnte ohne Schwierigkeiten ein Loch durch einen Menschen schießen. Ange­ sichts der mit Hochdruckpistolen verbundenen Gefahren ist es für den Verwender wichtig, die Geschwindigkeit der aus der Pistole austreten­ den Flüssigkeit schnell verringern zu können. Wird die Hochdruckpistole durch einen langen flexiblen Schlauch aus einem Hochdruckflüssig­ keitssystem versorgt, ist es nicht angebracht, das Hochdrucksystem lediglich abzustellen, denn der in dem Schlauch verbleibende Flüssigkeits­ druck kann noch beträchtlich sein.

Es sind Hochdruckpistolen mit einem Sicher­ heitsmechanismus bekannt, bei denen ein durch einen Verbindungskanal mit dem Hauptstromkanal gekoppelter Sicherheitskanal parallel zu dem Hauptstromkanal verläuft. Innerhalb des Verbin­ dungskanals befindet sich ein Ventilmechanis­ mus, der durch einen mit einer Feder beauf­ schlagten Bedienungshebel vom Benutzer betätigt wird. Dabei muß der Benutzer den Bedienungs­ hebel herunterdrücken, um das Ventil zu schließen und dadurch den Hauptstromkanal vom Verbindungskanal zu trennen, durch den die Flüssigkeit sonst gelenkt würde. Läßt der Be­ nutzer den Hebel los, wird das Ventil geöffnet und die Flüssigkeit tritt anstatt mit hohem Druck durch die Düse mit niedrigem Druck über den Verbindungskanal durch den Sicherheitskanal aus.

Dieser Sicherheitsmechanismus hat eine Reihe von Nachteilen. Zum einen muß wegen des hohen Drucks viel Kraft aufgewendet werden, um den Bedienungshebel herunterzudrücken und so das Ventil im Verbindungskanal zu schließen. Dies ist für den Benutzer auf die Dauer sehr ermü­ dend und vermindert die mögliche Anwendungsdau­ er der Hochdruckpistole.

Des weiteren beginnen herkömmliche Sicher­ heitsmechanismen aufgrund des hohen Drucks schon nach kurzer Anwendungsdauer durch das Ventil zu lecken. Da Hochdruckpistolen mit ei­ ner geringen Flüssigkeitsmenge arbeiten, beeinflußt jedes Lecken das durch die Düse austre­ tende Flüssigkeitsvolumen und verringert somit in beträchtlichem Maße den Druck aus der Hoch­ druckpistole.

Zum dritten ist der beschriebene Sicherheits­ mechanismus nur für den Gebrauch von Hoch­ druckwasser geeignet. Wird dem Wasser ein Schleifmittel zugegeben, um die Schneid- und Strahlwirkung der Pistole zu erhöhen, ist das Ventil innerhalb kurzer Zeit abgenutzt, wodurch es immer mehr zu einem Durchlecken in den Si­ cherheitskanal kommt. Weiterhin besteht die Gefahr, daß das Ventil durch das Schleifmittel in geschlossener Position verklemmt und dadurch das Ableiten der Hochdruckflüssigkeit durch den Sicherheitskanal unmöglich wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Hochdruckpistole mit einem Si­ cherheitsmechanismus, der frei von den oben genannten Nachteilen ist und verwendet werden kann bei einer Hochdruckflüssigkeit, die aus Wasser und Schleifmittel besteht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch ge­ löst, daß über dem Hochdruckauslaß ein Nieder­ druckauslaß angeordnet ist, der mittels eines in dem Gehäuse angeordneten Ventilkörpers mit dem Einlaß verbunden werden kann. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen näher beschrieben.

Bei der Ausgestaltung, bei der die Hochdruckpi­ stole einen zweiten Hochdruckausgang aufweist, wird diesem eine Leitung angefügt, die hinter dem Bediener endet. In diese Leitung ist eine Strahldüse so eingefügt, daß sie die Rückstoß­ kraft der aus der Pistole austretenden Hoch­ druckflüssigkeit teilweise oder ganz kompen­ siert. Diese Maßnahme ist dann vorteilhaft, wenn die Pistole unter Wasser benutzt wird, wo die Pistole und der Bediener nur ein geringes Gewicht aufweisen.

Bei Verwendung dieses zweiten Hochdruckausgan­ ges in einer Pistole mit einer Hochdruckflüs­ sigkeit, die ein Schleifmittel enthält, bewegt sich das Schleifmittel wegen seines höheren spezifischen Gewichtes und des daraus resultie­ renden höheren Impulses bevorzugt geradlinig zum ersten Hochdruckausgang, während der durch den zweiten Hochdruckausgang abgezweigte Was­ serstrom nur einen geringen Schleifmittelanteil enthält.

Eine nachgeschaltete Hochdruckfilterkerze kann derart angeordnet werden, daß der im abgezweig­ ten Wasserstrom enthaltene Schleimittelanteil vollständig zurückgehalten und in den Haupt­ strom zurückgeführt wird, so daß er mit dem Schneidstrahl gefördert wird.

Bei Anwendungen, bei denen der entstehende Rückstoß der Pistole durch Halte- oder Füh­ rungshilfen aufgefangen wird, kann der zweite Hochdruckausgang in Verbindung mit einem Hoch­ druckfilter dazu verwendet werden, einen Teil­ strom der Hochdruckflüssigkeit zur Zumischstel­ le des Schleifmittels in die Hochdruckflüssig­ keit zurückzuführen. Dadurch wird es möglich, die Konzentration des Schleifmittels in der Zuführleitung zur Hochdruckpistole gering zu halten, was die Gefahr des Absetzens des Schleifmittels in der Zuführleitung verringert und eine geringere Strömungsgeschwindigkeit in der Zuführleitung erlaubt, was eine Verminde­ rung des Verschleißes in allen Transportkom­ ponenten wie Hochdruckschläuchen, Schlauchar­ maturen und Ventilen zur Folge hat.

Diese Maßnahme ist möglich, ohne daß die einge­ setzte Hochdruckpumpe für höhere Drucksätze ausgelegt sein muß, wenn ein entsprechend modi­ fizierter Mischer für das Schleifmittel einge­ setzt wird.

Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, in der gezeigt ist

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Hochdruck­ pistole,

Fig. 2 eine detaillierte Seitenansicht des Ventilmechanismus der in Fig. 1 dar­ gestellten Hochdruckpistole in der Arbeitsstellung, und

Fig. 3 eine detaillierte Seitenansicht des Ventilmechanismus der in Fig. 1 dar­ gestellten Hochdruckpistole in der Sicherheitsstellung.

Die Pistole besteht aus einem Gehäuse 1 aus rostfreiem Stahl mit einem Einlaß 2, einem gegenüber dem Einlaß 2 befindlichen ersten Hochdruckausgang 3, einem über dem Hoch­ druckausgang 3 angebrachten Niedrigdruckausgang 4 und einem über dem Einlaß 2 angebrachten zweiten Hochdruckauslaß 5. In dem Gehäuse 1 befindet sich eine kreisförmige Öffnung 6, die mit einer Keramikumhüllung 7 ausgekleidet ist. Innerhalb dieser Öffnung ist ein drehbarer Ke­ ramikventilkörper 8 mit einem ihn durchqueren­ den Kanal 9 angeordnet. Die Keramikumhüllung 7 gewährt eine verschleiß- und reibungsarme Oberfläche, auf der sich der Ventilkörper 8 innerhalb der kreisförmigen Öffnung 6 drehen kann, sowie eine Dichtung zwischen dem Ventil­ körper 8 und der kreisförmigen Öffnung 6. Die Keramikumhüllung 7 und der Ventilkörper 8 wer­ den mittels eines auf beiden Seiten des Gehäu­ ses 1 angebrachten Paares Halteplatten 10 in der ringförmigen Öffnung gehalten. Die Platten 10 sind, zusammen mit einem Hebel 11, an jeder Seite des Ventilkörpers 8 mit drei Schrauben und Muttern 12 befestigt. Auf diese Weise kön­ nen die Halteplatten 10 durch Lösen der Schrau­ ben und Muttern 12 leicht von der Keramikumhül­ lung 7 und dem Ventilkörper 8 durch die kreisförmige Öffnung 6 zwecks Austausches ent­ fernt werden.

Der Kanal 9 durch den Ventilkörper 8 besteht aus einem ersten Abschnitt 13 mit gleichförmi­ ger Bohrung zur Linken des Ventilkörpers 8 so­ wie einem zweiten Abschnitt 14 zur Rechten des Ventilkörpers 8, wobei der obere Teil des Ka­ nals 9 sich vom Boden entfernt und eine Kammer bildet. Mit Hilfe des Hebels 11 ist der Ventil­ körper 8 innerhalb des Gehäuses 1 drehbar zwi­ schen einer ersten Stellung, dargestellt in Fig. 2, bei der der Abschnitt 13 mit gleichförmiger Bohrung in den ersten Hochdruck­ ausgang 3 und die Kammer 14 sowohl in den Ein­ laß 2 als auch den zweiten Hochdruckausgang 5 mündet, und einer zweiten Stellung, dargestellt in Fig. 3, bei der der Abschnitt 13 mit gleich­ förmiger Bohrung in den Niedrigdruckausgang 4 und die Kammer 14 nur in den Einlaß 2 mündet. In der in Fig. 2 dargestellten ersten Stellung beschreibt der Kanal 9 durch den Ventilkörper 8 zwischen dem Einlaß 2 und dem ersten Hoch­ druckausgang 3 gemäß der Linie 15 einen gera­ den Weg, sowie durch die Kammer 14 zwischen dem Einlaß 2 und dem zweiten Hochdruckauslaß 5 einen gemäß der Linie 16 dargestellten ge­ krümmten Weg. In der in Fig. 3 dargestellten zweiten Stellung beschreibt der Kanal 9, wie anhand der Linie 17 aufgezeigt, durch den Einlaß 2 und den Niedrigdruckausgang 4 einen ge­ krümmten Weg.

An den Einlaß 2 wird ein eine Hochdruckflüs­ sigkeitsmischung aus Wasser und Schleifmittel führender (nicht abgebildeter) flexibler Schlauch angeschlossen. Der erste Hochdruckaus­ gang 3 ist mit einer Hochdruckdüse 18 verbun­ den, die aus Keramik besteht, um der Abnutzung entgegenzuwirken. Der zweite Hochdruckauslaß 5 ist mit einer länglichen Rückführung verbun­ den, die sich bis hinter den Verwender er­ streckt. In der Rückführung ist an geeigneter Stelle eine Strahldüse 21 angeordnet. Direkt über dem zweiten Hochdruckauslaß 5 ist eine Hochdruckfilterkerze 22 angeschlossen. Der Niedrigdruckausgang 4 befindet sich an der Vor­ derseite der Hochdruckpistole.

Beim Arbeiten mit der Hochdruckpistole befindet sich der Ventilkörper 8 in der ersten Stellung (Fig. 2). Die Hochdruckflüssigkeit strömt durch den Einlaß 2 in die Pistole und längs Linie 15 durch den Kanal 9 zum ersten Hochdruckausgang 3 und längs Linie 16 zum zweiten Hochdruckaus­ gang 5. Die in die Pistole strömende Hochdruck­ flüssigkeit und vor allem das darin enthaltene Schleifmittel bewegen sich überwiegend gemäß Linie 15 geradeaus zum Hochdruckausgang 3. Nur ein Teilstrom fließt gemäß Linie 16 zum zwei­ ten Hochdruckausgang 5. Bei Verwendung einer Mischung aus Wasser und Schleifmittel strömt der größere Anteil des Schleifmittels im Was­ ser durch den ersten Hochdruckausgang 3, und nur ein geringer Anteil des Schleifmittels ver­ bleibt im Wasser, das durch den zweiten Hoch­ druckauslaß 5 fließt. Die Rückführung 19 führt hinter den Verwender und dient somit in Verbindung mit der Strahldüse 20 der Ausbalan­ cierung der durch die Vorderseite der Pistole austretenden Kraft der Hochdruckflüssigkeit. Ohne Rückführmechanismus würde diese Kraft die Pistole und den Verwender ständig nach hinten drängen, besonders dann, wenn die Pistole unter Wasser, wo Pistole und Benutzer nur ein gerin­ ges Gewicht aufweisen, angewandt wird.

Falls der Rückstoß der aus der Hochdruckpistole austretenden Hochdruckflüssigkeit durch andere geeignete Maßnahmen aufgefangen wird, kann der zweite Hochdruckauslaß 5 über die Hochdruck­ filterkerze 21 mit einer separaten Schlauchlei­ tung (in Fig. 1 nicht dargestellt) an der Zu­ mischstelle des Schleifmittels mit dem von der Hochdruckpumpe kommenden Hochdruckflüssigkeit verbunden werden (in Fig. 1 nicht dargestellt).

Diese zusätzliche Leitung kann eine Festdrossel oder ein Drosselventil enthalten (in Fig. 1 nicht dargestellt), um die rückgeführte Wasser­ menge zu variieren.

In der in Fig. 3 dargestellten zweiten Stellung gelangt die Hochdruckflüssigkeit durch den Ein­ laß 2 in die Pistole. Doch anstatt durch den ersten Hochdruckausgang 3 auszutreten, wird sie gemäß Linie 17 durch den Ventilkörper 8 zum an der Vorderseite der Hochdruckpistole befindli­ chen Niedrigdruckausgang 4 geleitet. Sobald die Hochdruckflüssigkeit durch diesen Ausgang strömt, verringert sich ihre Geschwindigkeit und stellt keine Gefährdung mehr dar.

In der Normalstellung befindet sich der Ventil­ körper 8 in seiner zweiten Stellung, die da­ durch erreicht wird, daß ein mit einer Feder beaufschlagter Plungerkolben 20 gegen den Hebel 11 drückt. Um den Ventilkörper in die erste Stellung zu drehen, wird der Plungerkolben mit dem Hebel 11 in seine Führung gedrückt. Somit ist sichergestellt, daß die Pistole beim Fal­ lenlassen automatisch die zweite Stellung ein­ nimmt, bei der die Hochdruckflüssigkeit aus dem ersten Niedrigdruckausgang strömt.

Die beschriebene Hochdruckpistole und vor allem ihr Ventilmechanismus stellen ein einfaches, aber sehr effektives Mittel zum Umstellen der Pistole aus der Sicherheitsstellung in die Ar­ beitsstellung dar. Es besteht nur eine geringe Gefahr der Abnutzung oder Zerstörung, da die Hochdruckflüssigkeit auf dem Weg durch die Pi­ stole bei beiden Positionen fast gerade ver­ läuft. Eine Abnutzung des Ventilkörpers ist be­ sonders bei Verwendung eines Schleifmittels innerhalb der Hochdruckflüssigkeit unausweich­ lich, jedoch vereinfacht die Gestaltung der Pistole den Austausch der Ersatzteile.

Claims (13)

1. Hochdruckpistole für Unterwasserarbeiten zur Herstellung eines Hochdruckflüssigkeitsstrahls mit einem Sicherheitsmechanismus, mit dem die Geschwindigkeit der durch einen in einem Gehäu­ se befindlichen Einlaß eintretenden und durch einen Hochdruckauslaß austretenden Flüssigkeit reduziert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Hochdruckauslaß (3) ein Nieder­ druckauslaß (4) angeordnet ist, der mittels eines in dem Gehäuse (1) angeordneten Ventilkör­ pers (8) mit dem Einlaß (2) verbunden werden kann.

2. Hochdruckpistole nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilkörper (8) einen Kanal (9) aufweist, dessen dem Einlaß (2) zu­ gewandte Öffnung (14) derart aufgeweitet ist, daß die Hochdruckflüssigkeit sowohl in der Stellung des Ventilkörpers (8), in der dessen andere Kanalöffnung mit dem Hochdruckauslaß (3), als auch in der Stellung, in der die ande­ re Öffnung mit dem Niederdruckauslaß (4) ver­ bunden ist, in den Kanal (9) eintreten kann.

3. Hochdruckpistole nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der durch den Kanal (9) ge­ bildete Weg, bei dem der Einlaß (2) mit dem Hochdruckauslaß (3) verbunden ist, geradeaus gebildet ist, und der Weg in der anderen Stel­ lung leicht gebogen oder gewinkelt ist.

4. Hochdruckpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (8) mittels eines Hebels (11) im Gehäuse (1) drehbar ist.

5. Hochdruckpistole nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hebel (11) mit einer Kraft in Richtung der Stellung beaufschlagt ist, in der der Einlaß (2) mit dem Niederdruck­ auslaß (4) verbunden ist.

6. Hochdruckpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Einlaß (2) ein weiterer Hochdruckauslaß (5) angeordnet ist, der über die Kanalöffnung (14) mit dem Einlaß (2) verbunden ist, wenn die andere Ka­ nalöffnung mit dem Hochdruckauslaß (3) verbun­ den ist.

7. Hochdruckpistole nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an den Hochdruckauslaß (5) eine Rückführung (19) angeschlossen ist, die hinter dem Verwender der Hochdruckpistole en­ det.

8. Hochdruckpistole nach Anspruch 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich an dem Hochdruckauslaß (5) ein Hochdruckfilter (22) anschließt.

9. Hochdruckpistole nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückführung (19) eine Strahldüse (21) derart angeordnet ist, daß sie wenigstens teilweise den Rückstoß der an der Hochdruckdüse (18) austretenden Hochdruck­ flüssigkeit kompensiert.

10. Hochdruckpistole nach Anspruch 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt des Hochdruck­ filters (22) mit der Zumischstelle des Schleif­ mittels mit dem Hochdruckwasser durch eine se­ parate Leitung verbunden ist.

11. Hochdruckpistole nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der separaten Leitung zwi­ schen dem Hochdruckfilter (22) und der Zumisch­ stelle des Schleifmittels ein Drosselorgan ein­ gefügt ist.

12. Hochdruckpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkör­ per (8) und die Oberfläche des Gehäuses (6), in der sich der Ventilkörper (8) bewegt, aus kera­ mischem Material bestehen.

13. Hochdruckpistole nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilkörper (8) und/oder die Verkleidung (7) innerhalb des Ventilgehäu­ ses (6) an abnehmbaren Halteplatten (10) ange­ ordnet sind.