DE4439209C2 - Hochruck-Reinigungspistole mit integriertem Kolbenaggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Reinigungspistole zur Erzeugung eines weitgehend kontinuierlichen Hochdruckwasser­ strahles zur Anwendung für bekannte Hochdruckreinigungsver­ fahren.

Eine derartige Hochdruck-Reinigungspistole ist aus der DE-OS 39 31 814 bekannt, die einen handgeführten Hochdruckreiniger mit einem Elektromotor zum Antrieb einer Pumpe aufweist, die eingangs einen Wasseranschluß und ausgangs eine Hochdruckaus­ gangsdüse, aus der ein Hochdruckwasserstrahl abgebbar ist, besitzt. In dem Hochdruckreiniger ist ein Kühler unterge­ bracht, der die vom Elektromotor entwickelte Wärme abführt. Durch den Kühler strömt vorzugsweise Wasser als Reinigungs­ flüssigkeit und nimmt die vom Motor entwickelte Wärme auf.

Eine weitere Hochdruck-Reinigungspistole ist in dem DE-GBM 92 09 590 beschrieben, die einen Elektromotor, der ein Pumpag­ gregat antreibt, mit dem ein Hochdruckwasserstrahl erzeugt wird, besitzt. Der Elektromotor ist mit einem Gebläse gekop­ pelt, das einen Luftkreislauf innerhalb des Gehäuses erzeugt und die entstehende Elektromotorwärme an das in einer Saug- und Druckleitung strömende Wasser abgibt.

Aus dem DE-GBM 87 13 954 ist ein Hochdruck-Reinigungsgerät bekannt, dessen Pumpe als Axialkolbenpumpe zur Erzeugung ei­ nes Hochdruckwasserstrahls ausgebildet ist, die eine von ei­ nem Elektromoter angetriebene Taumelscheibe aufweist, der eine mit z. B. vier Axialkolben versehene angetriebene Scheibe zugeordnet ist. Die vier Kolben sind an der schrägen Fläche der Taumelscheibe geführt. Die Saugleitung und die Drucklei­ tung sind mit einer Dichtscheibe, die kreisförmig angeordnete Schlitze hat, verbunden. Diese Schlitze gewährleisten, daß die Zylinder der vier Kolben während ihrer Schubbewegung durch die Taumelscheibe mit einem Druckkanal und einem Saug­ kanal verbunden sind. Die rotierende Taumelscheibe vermittelt eine Druckbewegung auf die Kolben. Eingebaute Druckfedern an den Kolbenenden bewirken dagegen die Saugbewegung der Kolben. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Taumelscheibe wird von der jeweils eingestellten Umdrehungsgeschwindigkeit des Elektro­ motors gesteuert.

Ein Problem der genannten Hochdruck-Reinigungspistolen bzw. -Geräte besteht darin, daß durch den Elektromotor im Gehäuse und in Relation zum durch eine wählbare Umdrehungsgeschwin­ digkeit einstellbaren Hochdruckwasserstrahl ein hoher Ener­ gieaufwand notwendig ist, um einen Hochdruckwasserstrahl aus­ reichender Stärke zu erzeugen. Durch die notwendigen Umdre­ hungsgeschwindigkeiten sind zur Wärmeabführung Kühleinrich­ tungen eingebaut, die material- und kostenaufwendig sind.

Ein anderes Problem besteht darin, daß ein Hochdruckwasser­ strahl im wesentlichen punktuell reflektiv Schmutzpartikel löst, aber für eine ausreichende Reinigung einer größeren Fläche nicht wirksam genug ist. Demzufolge ist eine Nachrei­ nigung mit einem Niederdruckwasserstrahl notwendig, der aus einem anderen Reinigungsgerät auf die zu reinigenden Flächen zu richten ist.

In der DE-OS 44 01 680 ist ein Pumpaggregat beschrieben, das aus zwei Doppelkolbensystemen besteht, die zwei gegenläufige Doppelkolben aus einem Antriebskolben und einem Druckkolben aufweisen, wobei jeder Antriebskolben über eine Kolbenstange mit einem im Durchmesser wesentlich größeren Druckkolben ver­ bunden ist und die Kolbenstangen über eine bewegliche Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden sind. Es ist desweiteren ein Lichtschrankensystem vorhanden, das mit der Verbindungsvorrichtung gekoppelt ist. Die Antriebskolben sind mit Magnetventilen verbunden, die von einem mit dem Licht- Schrankensystem in Verbindung stehenden Flip-Flop-Register angesteuert werden, während jedem Druckkolben Eingangs- und Ausgangsventile zugeordnet sind. Über den am Wasseranschluß anliegenden Wasserdruck kann das Pumpaggregat Fremdflüssig­ keiten, vorzugsweise Regenwasser aus einem offenen Behälter auf ein höheres Niveau heben, aber keinen Hochdruckwasser­ strahl insbesondere zur intensiven Reinigung vorgesehener Objekte erzeugen.

Andere übliche Hochdruckreiniger besitzen fahrbare Hochdruck­ erzeugungsaggregate, an die über einen Hochdruckschlauch eine Reinigungspistole angeschlossen ist. Dieser Hochdruckschlauch ist in der Regel teuer und durch seine Steifheit und sein Gewicht unflexibel. Demzufolge ist die Beweglichkeit der Rei­ nigungspistole sehr eingeschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruck- Reinigungspistole anzugeben, die baulich geeignet ausgebildet ist, um einen am Reinigungsobjekt angemessenen, ausreichend schnellen Reinigungseffekt zu erzielen sowie den Energiever­ brauch und den Materialaufwand zu verringern. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine störende Wärmeentwicklung inner­ halb des Gehäuses zu vermeiden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Hochdruck- Reinigungspistole zur Erzeugung eines weitgehend kontinuier­ lichen Hochdruckwasserstrahls im wesentlichen aus einem hand­ bedienbaren Gehäuse mit einer Elektroversorgung, mit einem mit Druck versehenes Wasser aufnehmenden Wasseranschluß und mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckausgangsdüse, aus mindestens einem zwischen dem Wasseranschluß und der Hoch­ druckausgangsdüse angeordneten Doppelkolbensystem, das zwei gegenläufige Antriebskolben aufweist, wobei jeder Antriebs­ kolben über eine Kolbenstange mit einem im Durchmesser we­ sentlich kleineren Druckkolben verbunden ist und die Kolben­ stangen über eine bewegliche Verbindungsvorrichtung miteinan­ der verbunden sind, aus einem Lichtschrankensystem, das die Endlage der Kolben signalisiert, aus einem jedem Antriebskol­ ben zugeordneten Magneteingangs- und einem Magnetausgangsven­ til, wobei die Magneteingangsventile die Antriebskolben mit dem Wasseranschluß und die Magnetausgangsventile die An­ triebskolben mit der Niederdruckausgangsdüse verbinden, aus einer zwischen einem Antriebskolben und dem zugehörigen Ma­ gneteingangsventil abzweigenden Wasserzufuhrleitung zu einem abgeschlossenen, kontinuierlich füllbaren Wasserbehälter, aus einem jedem Druckkolben zugeordneten Eingangs- und einem Aus­ gangsventil, wobei die Eingangsventile die Druckkolben mit dem Wasserbehälter und die Ausgangsventile die Druckkolben mit der Hochdruckausgangsdüse verbinden, und aus einem Flip- Flop-Register, das entsprechend den Signalen des Lichtschran­ kensystems die Magnetventile steuert, besteht.

Ein Kolbensystem besteht im wesentlichen aus einem Zylinder, einem Kolben und einer Kolbenstange, wobei der an der Kolben­ stange befestigte Kolben im Zylinder bewegbar und hydraulisch beaufschlagbar ist. Ein zur Erfindung gehörendes Doppelkol­ bensystem besteht aus zwei nachgeordneten Zylindern, in denen sich jeweils ein Kolben befindet, die mittels einer Kolben­ stange miteinander zu einem Doppelkolben verbunden sind und die Kolbenstange im wesentlichen von einem Kolbenrohr umgeben ist, das beide Zylinder miteinander verbindet. Das Kolbenrohr und der Druckzylinder können gegebenenfalls eine gleiche Querschnittsbemessung aufweisen.

Die den Druckkolben im Hochdruckbereich zugeordneten Eingangs- und Ausgangsventile sperren das Wasser in eine Richtung, in die andere Richtung wird es durchgelassen.

Die Energie für die Magnetventile und die gesamte Ansteue­ rungselektronik wird von einer auswechselbaren Batterie, ins­ besondere von einem Akkumulator geliefert.

Alle Kolben in den zugehörigen Zylindern sind vorzugsweise als Dichtkolben ausgebildet, die zu den Innenwandungen der Zylinder abgedichtet bewegbar sind. Dadurch können die Kol­ benrohre beider Doppelkolbensysteme größtenteils längsseitige Öffnungen, insbesondere Längsschlitze aufweisen. Somit ist es möglich, die Kolbenstangen als Zahnstangen auszubilden, die mit ihrer Verzahnung sich gegenüberliegen.

Die Verbindungsvorrichtung zwischen den Kolbenstangen kann aus einem Zahnrad bestehen, das in die Verzahnung der als Zahnstangen ausgebildeten Kolbenstangen zwischen dem Antriebs- und Druckkolben eingreift und demzufolge die Dop­ pelkolben in gegenläufiger Richtung führt.

Die Verbindungsvorrichtung steht mit dem Lichtschrankensystem vorzugsweise über mindestens ein Bohrloch im Zahnrad in Ver­ bindung. Zu einem Lichtschrankensystem gehören mindestens zwei Lichtschranken, die vorzugsweise das Zahnrad umfassen und auf das Bohrloch fixiert positioniert sind sowie die End­ lagen der Kolben eines jeden Doppelkolbens signalisieren. Bei einem langen Kolbenhub ist das Lichtschrankensystem vorzugs­ weise durch Markierungen, die sich insbesondere an den Kol­ benstangen befinden, ansteuerbar.

Anstelle eines Zahnrades kann vorzugsweise eine Gabel ein­ setzbar sein.

Zwischen den Ausgangsventilen der Druckkolben und der Hoch­ druckausgangsdüse ist vorzugsweise ein Druckbehälter angeord­ net, der der Druckerhaltung beim Richtungswechsel der Doppel­ kolben dient. Der Ausgang des Druckbehälters führt zur Hoch­ druckausgangsdüse.

Zur Reduzierung der Vibration sind zusätzliche Dämpfungsele­ mente eingebaut.

Der Wasseranschluß besitzt einen Druckregler bzw. ist als Druckregler ausgebildet. Durch eine Betätigung des Druckreg­ lers kann der jeweilige Ausgangsdruck des Hochdruck- und Nie­ derdruckwasserstrahls geregelt werden.

Parallel zu den beiden nebeneinander parallel angeordneten Doppelkolbensystemen gerichtet kann mindestens ein weiteres Doppelkolbensystem mit einem Antriebs- und einem Druckkolben im Gehäuse eingesetzt sein, wobei die weiteren Doppelkolben­ systeme ins Lichtschrankensystem und in die Magnetventil­ steuerung durch das Flip-Flop-Register integriert sind. Durch mehr als zwei mit Lichtschranken und Ventilen versehene, im Gehäuse untergebrachte Doppelkolbensysteme sind die Doppel­ kolben zeitlich versetzt schaltbar, so daß die Umschaltphasen zwischen den Doppelkolben verkürzbar sind.

Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, an ihren Ausgangsdü­ sen jeweils einen Niederdruckwasserstrahl und einen Hochdruckwasserstrahl zu erzeugen. Auch der Niederdruckwas­ serstrahl strömt kontinuierlich. Durch die erzielte Kombina­ tion verbessert die erfindungsgemäße Hochdruck-Reinigungs­ pistole die bekannten Hochdruckreiniger. Die Hochdruck-Reini­ gungspistole arbeitet ohne rotierende Teile, störungsfrei und ohne Verschleiß.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die geringe Ansteuerleistung der Magnetventile eine energiearme Betriebs­ weise der erfindungsgemäßen Hochdruck-Reinigungspistole gege­ ben ist. Die geringe Ansteuerleistung gewährleistet einen vorzugsweise stundenlangen Betrieb durch eine einsetzbare Batterie.

Die beiden vorzugsweise regelbaren Ausgangsdüsen sind zweck­ mäßigerweise für einen Anschluß von üblichem Zubehör, wie Waschbürste, Brause, Reinigungsset sowie Dreckfräser (rotie­ render Punktstrahl) geeignet. Durch den weitgehend konti­ nuierlichen Wasserdurchlauf durch die im Gehäuse befindlichen Rohre und Leitungen ist keine wesentliche Wärmeentwicklung innerhalb des Gehäuses zu verzeichnen. Deshalb ist es auch möglich, anstelle des Leitungswassers entsprechend höher tem­ periertes Warmwasser zu verwenden, um den Reinigungseffekt weiter zu verbessern.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Hochdruck-Reinigungspistole soll nachstehend an den Zeichnungen Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 erläutert werden.

Am Haltegriff 1 der Hochdruck-Reinigungspistole befindet sich der Schalter 2, der die Zuschaltung der Batteriespannung zur Ansteuerelektronik für die Magnetventile ermöglicht. Siehe Fig. 1 und Fig. 3.

Der Anschluß des Wasserschlauches erfolgt an einen Druckregler 3, der ausgangsseitig mit einem Manometer 4 verbunden ist.

Der Ausgang des Druckreglers 3 führt zu den Eingängen der Magnetventile 5 und 9. Siehe Fig. 1.

Ausgangsseitig ist das Magnetventil 5 mit dem Eingang des Magnetventils 6 , sowie mit dem Behälter 7 und dem Kolbensystem 8 verbunden. Siehe Fig. 1 und Fig. 2.

Vom Ausgang des Magnetventils 9 erfolgt ein Anschluß an das Kolbensystem 10, welches mit dem Eingang des Magnetventils 11 verbunden ist. Siehe Fig. 1.

Das Kolbensystem 8 ist mechanisch über eine Zahnsange mit dem Kolbensystem 12 und dessen Ausgang mit dem Ausgang des Behälters 7 über das Ventil 13 verbunden.

Weiterhin ist der Ausgang des Kolbensystems 12 über das Ventil 14 mit dem Druckbehälter 16 verbunden.

Die Eingänge der Ventile 13 und 15 sind mit dem Ausgang des Behälters 7 verbunden.

Zum Eingang des Druckbehälters 16 führen die Ausgänge der Ventile 14 und 17. Siehe Fig. 1.

Die Ventile 13 und 14, sowie die Ventile 15 und 17, arbeiten analog einer Druckpumpe entgegengesetzt.

Der Druckbehälter 16 dient der Druckerhaltung beim Richtungswechsel der Kolbensysteme.

Der Ausgang des Druckbehälters 16 führt zur Hochdruckausgangsdüse 19.

Durch das Zahnrad 20 sind die Kolbensysteme 8, 12 und die Kolbensysteme 10, 18 mechanisch über einer Zahnstange verbunden. Das Zahnrad 20 greift in die Zahnstange ein und bewegt somit sämtliche Kolbensysteme.

Befinden sich die Kolben in einer Endlage wird das Flip-Flop über die Gabellichtschranke 21 oder 23 eindeutig gesetzt. Siehe Fig. 3.

Bei einer Zwischenstellung der Kolbensysteme 8, 10, 12 und 18 beim Einschalten der Versorgungs­ spannung des Flip-Flops ist eine unbestimmte Ausgangslage der Magnetventilansteuerung gegeben, welche aber nicht stört. Siehe Fig. 3.

Unabhängig davon welches Magnetventil 5 oder 9 sich öffnet, werden die Kolben durch den anliegenden Wasserdruck in ihre Endlage gedrückt und ein neuer Richtungswechsel der Kolben­ systeme tritt ein. Unter der Annahme, das Magnetventil 5 ist geöffnet erfolgt die Füllung des Behälters 7 mit Wasser und gleichzeitig wird durch den anliegenden Wasserdruck das Kolbensystem 8 und 12 nach vorn gedrückt. Ist die Endstellung erreicht wird durch die Gabellichtschranke 23 das Magnetventil 9 über die elektronische Ansteuereinheit geöffnet.

Das Wasser im Zylinderraum vom Kolben 8 wird über das geöffnete Magnetventil 6 zum Niedrigdruck­ rohr 24 gedrückt.

Gleichzeitig wird das Kolbensystem 10 und 18 nach vorn und das Kolbensystem 8 und 12 nach hinten gedrückt. Bei der Kolbenbewegung nach hinten wird das Niedrigstrahlrohr 24, sowie der Behälter 7 mit Wasser versorgt. Der Ausgangsdruck für das Niedrigstrahlrohr 24 wird durch das geöffnete Magnet­ ventil 6 oder 11 realisiert, dessen Ausgänge mit dem Niedrigstrahlrohr 24 verbunden sind.

Der Ausgang des Niedrigstrahlrohrs 24 ist mit der Niedrigdruckdüse 25 verbunden. Das Manometer 4 ist entsprechend der Kolbendurchmesser der Kolbensysteme 8 und 12 und der analogen Kolben­ systeme 10 und 18 einschließlich der Verluste entsprechend zu eichen.

Bezugszeichenliste

1 Haltegriff
2 Schalter
3 Druckregler
4 Manometer
5 (9) Magnetventil - Zweifachventil - stromlos geschlossen
6 (11) Magnetventil - Zweifachventil - stromlos geschlossen
7 Wasserbehälter
8 (10) Zylinder mit Kolben
12 (18) Zylinder mit Kolben
13 (14) (15) (17) Ventil
16 Druckbehälter
19 Hochdruckdüse
20 Zahnrad
21 (23) Gabellichtschranke
22 Bohrloch im Zahnrad 20
24 Niedrigdruckrohr
25 Niedrigdruckdüse
26 Leiterplatte für die Ansteuerelektronik
27 Batterie

Claims (9)

1. Hochdruck-Reinigungspistole zur Erzeugung eines weitge­ hend kontinuierlichen Hochdruckwasserstrahls, bestehend aus

• - einem handbedienbaren Gehäuse mit einer Elektroversor­ gung, mit einem mit Druck versehenes Wasser aufnehmenden Wasseranschluß (3) und mit einer Hochdruck- (19) und einer Niederdruckausgangsdüse (25),
• - mindestens einem zwischen dem Wasseranschluß (3) und der Hochdruckausgangsdüse (19) angeordneten Doppelkol­ bensystem (10, 18, 8, 12), das zwei gegenläufige Antriebs­ kolben (8, 10) aufweist, wobei jeder Antriebskolben (8, 10) über eine Kolbenstange mit einem im Durchmesser wesentlich kleineren Druckkolben (12, 18) verbunden ist und die Kolbenstangen über eine bewegliche Verbindungs­ vorrichtung (20) miteinander verbunden sind,
• - einem Lichtschrankensystem (21, 23), das die Endlage der Kolben signalisiert,
• - einem jedem Antriebskolben (8, 10) zugeordneten Magnet­ eingangs (5, 9) und einem Magnetausgangsventil (6, 11), wobei die Magneteingangsventile (5, 9) die Antriebskolben mit dem Wasseranschluß (3) und die Magnetausgangsventile (6, 11) die Antriebskolben (8, 10) mit der Niederdruckaus­ gangsdüse (25) verbinden,
• - einer zwischen einem Antriebskolben (8 oder 10) und dem zugehörigen Magneteingangsventil (5 oder 9) abzwei­ genden Wasserzufuhrleitung zu einem abgeschlossenen, kontinuierlich füllbaren Wasserbehälter (7),
• - einem jedem Druckkolben (12, 18) zugeordneten Eingangs- (13, 15) und einem Ausgangsventil (14, 17), wobei die Eingangsventile (13, 15) die Druckkolben (12, 18) mit dem Wasserbehälter (7) und die Ausgangsventile (14,17) die Druckkolben (12,18) mit der Hochdruckausgangsdüse (19) verbinden, und
• - einem Flip-Flop-Register (FF), das entsprechend den Signalen des Lichtschrankensystems (21, 23) die Magnet­ ventile (5, 6, 9, 11) steuert.

2. Hochdruck-Reinigungspistole nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Energie für die Magnetventile (5, 6, 9, 11) und die gesamte Ansteuerelektronik (21, 23, FF) von einer auswechselbaren Batterie (27), insbesondere von einem Akkumulator geliefert wird.

3. Hochdruck-Reinigungspistole nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung der Kolbenstangen aus einem Zahnrad (20) besteht, wobei die Kolbenstangen als Zahnstangen ausgebildet sind.

4. Hochdruck-Reinigungspistole nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Aus­ gangsventilen (14, 17) der Druckkolben (12, 18) und der Hochdruckausgangsdüse (19) ein Druckbehälter (16) an­ geordnet ist.

5. Hochdruck-Reinigungspistole nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung der Vibration zusätzliche Dämpfungselemente eingebaut sind.

6. Hochdruck-Reinigungspistole nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasseranschluß als Druckregler (3) ausgebildet ist.

7. Hochdruck-Reinigungspistole nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvor­ richtung mit dem Lichtschrankensystem (21, 23) über min­ destens ein Bohrloch im Zahnrad (20) in Verbindung steht.

8. Hochdruck-Reinigungspistole nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtschrankensy­ stem (21, 23) vorzugsweise bei langem Kolbenhub durch Markierungen, insbesondere an den Kolbenstangen ansteu­ erbar ist.

9. Hochdruck-Reinigungspistole nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Zahnrades (20) eine Gabel eingesetzt ist.