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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ableitungsventil, insbesondere
für Hochdruck-Reinigungsmaschinen.
Hochdruck-Reinigungsmaschinen werden normalerweise zum Reinigen
unter Verwendung von unter hohem Druck stehenden Wasser benutzt,
wo der Abgabedruck einen Wert von etwa 100 bar oder mehr erreicht,
das bei Raumtemperatur und auch im heissen Zustand verwendet werden
kann.
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Eine
Hochdruck-Reinigungsmaschine ist an eine Reinigungspistole angeschlossen,
normalerweise gespeist durch eine Verdränger-Kolbenpumpe, dazu bestimmt,
einen gleichbleibenden Flüssigkeitsstrom
zuzuführen.
Dies gibt Anlass zu einigen Problemen; zunächst muss der Betriebsdruck
reguliert werden, und da er an dem Durchfluss der Maschine gemessen
ist, hängt
er von dem Gefällverlust
in dem strömungsdynamischen
Kreis ab, der zwischen dem Pumpenauslass und der Umgebung vorhanden
ist; zweitens, wenn die Abgabepistole geschlossen ist, muss der
Durchfluss abgelassen werden, wobei der Durchflussdruck der Pumpe
so niedrig wie möglich gehalten
wird, um den Energieverbrauch und den Verschleiss derselben herabzusetzen.
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Die
oben aufgelisteten Probleme werden normalerweise ge löst durch
das Einsetzen eines Ventils stromabwärts der Pumpe, welches den
Betriebsdruck regelt, wobei es einen Teil des Flusses ablässt und
dabei das Ableiten des gesamten Flusses bewirkt, wenn die Pistole
geschlossen ist oder für den
Fall, dass im Inneren des Systems ein Druck auftritt, der höher ist
als der Schwellenwert. Das abgeleitete Wasser wird an das Speisungssystem
der Pumpe zurückgeleitet.
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Wie
oben erwähnt,
führt das
genannte Ventil gleichzeitig und auf die gleiche Weise Ablass- und
Sicherheitsfunktionen aus: sobald der Druck stromabwärts des
Ventils einen Schwellenwert überschreitet, wird
der Fluss abgeleitet und die Bereiche jeweils stromabwärts und
stromaufwärts
des Ventils bleiben voneinander isoliert.
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Das
Hauptproblem, das die oben erwähnten Maschinen
haben, ist der beachtliche Grad an Steilheit, welcher der Gummischlauch
als Ergebnis des im Inneren vorhandenen hohen Druckes unterliegt, wenn
die Pistole geschlossen ist. Dies schränkt erheblich die Leichtigkeit
der Handhabung des Schlauches und folglich der Reinigungspistole
ein.
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Bei
herkömmlichen
Maschinen ist im Inneren des Kreises, auch nachdem die Pumpe angehalten worden
ist, ein hoher Druck vorhanden, welcher durch Öffnen der Pistole abgelassen
werden kann. Wenn dieser letztere Vorgang nicht ausgeführt und
in dieser Situation irgend eine Verbindung ungewollt gelöst wird,
tritt eine plötzliche
Freigabe von Druck auf und es kann ein Herausspritzen und eine gefährliche
Schleuderwirkung durch jeden gelösten
Gummischlauch entstehen. Wenn der Umlauf nach der Benutzung unter
Druck gelassen wird, kann dies über längere Dauer
dem Gummischlauch und der Pistole schaden, insbesondere für den Fall,
dass diese der Sonne ausgesetzt sind.
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In
Anbetracht des Vorhandenseins eines hohen Druckes, zeigt sich infolge
der Betätigung
der Pistole eine starke Reaktionskraft, die auf den Wasserfluss
zurückzuführen ist.
Normalerweise erfolgt ein plötzlicher
Ablass des Flusses beim Öffnen,
da der Druck sogar höher
ist als der Betriebsdruck; dadurch ergibt sich eine heftige Reaktion
der Pistole, die zu einem gefährlichen
Verlust der Kontrolle durch den Benutzer führen kann, insbesondere bei
höheren Drücken.
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Da
ausserdem der Fluss abgelassen wird, sobald der Druck stromabwärts des
Ventils den Schwellenwert überschreitet,
ist die Bypass-Leitung ständig
offen und ist daher als Ergebnis der Reibung durch die ausfliessende
Flüssigkeit
besonders dem Verschleiss ausgesetzt.
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Als
Versuch, diese Probleme zu lösen,
zeigt
GB 2082733 ein
durch Entladen ausgelöstes
Ableitungsventil, wo ein Steuerfluss in einer Ablassleitung zu dem
Ablasssteuerventil hin beibehalten wird. Diese Vorrichtung ist sehr
komplex und erlaubt nicht das vollständige Schliessen der Ablassleitung,
weil auch im Ruhezustand ein verhältnismässig geringer Steuerfluss frei
und kontinuierlich austritt.
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Ebenfalls
zeigt
US 4,385,640 eine
hydraulische Ablassvorrichtung, bei welcher ein Differentialdruck
zwischen einem Einlass und einem Druckauslass erzeugt wird, und
zwar durch einen Kolben, der auf einen Verschluss an dem Ableitungsventil
wirkt. Diese Vorrichtung erzeugt einen hohen Differentialdruckabfall
zwischen dem Einlass und dem Druckauslass, wenn sie läuft; ebenfalls
kann die Verschiebung des Ableitungsventils gegen den Sitz des Kegelventils
Verschleiss hervorrufen, zurückzuführen auf
die Reibung von beiden, und somit die Lebensdauer und die Leistungsfähigkeit
des Ventils beeinträchtigen.
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Zweck
der vorliegenden Erfindung ist, die oben erwähnten Nachteile zu vermeiden,
indem ein Ableitungsventil insbesondere für Hochdruck-Reinigungsmaschinen
vorgesehen wird, welches es erlaubt, den Durchfluss der Pumpe über einen
Bypass abzuleiten, wenn die Pistole geschlossen ist, und das gleichzeitig
niedrige Druckwerte in dem gesamten Förderkreis erlaubt.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Tatsache,
dass durch das Senken des Druckes im Inneren der Leitung, wenn die Pistole
geschlossen ist, die Handhabung beachtlich verbessert wird, auch
im Verhältnis
zu dem Zustand, in welchem die Pistole offen ist.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ausserdem, dass es möglich ist,
Probleme oder Beschädigungen,
die an dem Gummischlauch auftreten könnten, und im Falle eines zufälligen Lösens von Anschlüssen auch
jede Verletzung des Benutzers, zu vermeiden.
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Durch
die Anbringung der Erfindung erfordert die Betätigung der Pistole einen begrenzten Kraftaufwand
seitens des Bedieners, da der in diesem Falle zu überwindende
Druck sehr gering ist. Diese Tatsache, ausser dass sie Verbesserungen während der
Benutzung bewirkt, schützt
die Betätigungsmechanismen
der Pistole. Tatsächlich
ist in dem Übergangszustand,
während
der Pistolenverschluss geöffnet
wird, ein begrenzter Druck, eine begrenzte Durchflussmenge und somit
ein begrenzter Reibungsverschleiss der Mechanismen vorhanden, was
in dieser Phase besonders unerwünscht
ist. Zusätzlich
zu dem, was oben erwähnt
wurde, erlaubt die Erfindung eine sanfte Abgabe des Flusses bei
Beginn eines jeden Abgabezyklus, zurückzuführen auf ihren Übergangszustand,
welcher eine heftige Reaktion der Pistole und einen möglichen
Verlust der Kontrolle durch den Benutzer vermeidet.
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Die
Erfindung, die mit dem normalerweise in dem System vorhandenen Ventil
kombiniert ist, vermeidet, dass letzteres kontinuierlich die Bypass-Leitung öffnen muss.
Dies begrenzt den auf Reibung zurückzuführenden Verschleiss durch die
austretende Flüssigkeit
und erhöht
die Lebensdauer und die Leistungsfähigkeit des als Sicherheitsventil
bekannten Ventils.
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Daraus
ergibt sich eine Hochdruck-Reinigungsmaschine, welche einfacher,
zuverlässiger
und sicherer zu benutzen ist. Die genannten Zwecke werden vollständig erreicht
durch das Ableitungsventil nach der vorliegenden Erfindung, insbesondere
für Hochdruck-Reinigungsmaschinen,
gekennzeichnet durch den Inhalt der nachstehenden Ansprüche und insbesondere
durch die Tatsache, dass es Mittel zum Absperren des Ablasses oder
des Auslassabschnittes enthält,
welche im Inneren der Kammer angeordnet sind und wechselweise durch
einen Druckunterschied und durch elastische Mittel betätigt werden, und
das mit Mitteln zur Verbindung zwischen dem Einlassabschnitt und
dem Auslassabschnitt versehen ist, die beim Ablass des Flusses durch
den Ablass arbeiten.
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Diese
und andere typische Merkmale gehen deutlicher aus der nachstehenden
Beschreibung einer vorgezogenen Ausführung hervor, gezeigt rein als
ein nicht begrenzendes Beispiel in den beiliegenden Zeichnungen,
in welchen:
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1 ein
Diagramm einer Hochdruck-Reinigungsmaschine zeigt, enthaltend ein
Ableitungsventil nach der Erfindung;
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2 zeigt
eine Querschnittansicht dieses funktionellen Ableitungsventils während dem
Ableiten des Flusses;
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3 zeigt
eine Querschnittansicht desselben Ventils mit dem durch dieses gehenden
Fluss während
des normalen Betriebes;
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4 zeigt
eine Querschnittansicht des Ventils während der Übergangsphase, zum Beispiel wenn
es aus der Position in 2 in die Position in 3 übergeht.
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Unter
Bezugnahme auf die Abbildungen, ist mit 20 in ihrer Gesamtheit
eine Hochdruck-Reinigungsmaschine bezeichnet, enthaltend insbesondere
eine Verdrängerpumpe 21 von
bekanntem Typ, ein Hochdruck- oder Sicherheitsventil 22,
ebenfalls von bekanntem Typ, und ein funktionelles Ableitungsventil 23 nach
der Erfindung, einen flexiblen Schlauch 24 und eine bekannte
Abgabepistole 25.
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Mit 1 ist
ein Aussengehäuse
des Ableitungsventils 23 bezeichnet, insbesondere für Hochdruck-Reinigungsmaschinen.
Das oben erwähnte Aussengehäuse hat
einen im wesentlichen zylindrischen Verlauf und beschreibt eine
Kammer 2, durch welche ein Flüssigkeitsstrom geht, insbesondere Wasser,
und welche mit einem Einlassabschnitt 3, einem Auslassabschnitt 4 und
einem funktionellen Ableitungs-Ablass 5 versehen ist.
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Der
Auslassabschnitt 4 besteht aus einem Element 15 zum
Verschliessen des genannten Ventils, welches innen eingesetzt und
an dem Aussenghäuse 1 mit
Hilfe einer Schraubverbindung 18 befestigt ist. Andere
Schraubverbindungen 19a, 19b und 19c erlauben
das Einsetzen des Ventils in das System einer Hochdruck-Reinigungsmaschine,
und insbesondere erlauben sie das Anschliessen jeweils des Einlassabschnittes 3,
des Auslassabschnittes 4 und des Ablasses 5.
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Die
Kammer 2 ist innen mit Mitteln 6 zum Absperren
des Ablasses 5 oder des Auslassabschnittes 4 versehen.
Diese Absperrmittel 6 sind mit Mitteln 8 zur Verbindung
zwischen dem Einlassabschnitt 3 und dem Auslassabschnitt 4 versehen.
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Insbesondere
enthalten die Absperrmittel 6 einen Kolben 9,
der im Inneren der Kammer 2 zwischen zwei Abschnitten 2a, 2b mit
unterschiedlichen Durchmessern gleitet, sowie zwischen einer ersten Anschlagfläche 10 und
einer zweiten Anschlagfläche 11.
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Die
erste Anschlagfläche 10 besteht
aus dem Ende der Kammer 2 in der Nähe des Einlassabschnittes 3,
während
die zweite Anschlagfläche 11 in das
Verschlusselement 15 des genannten Ventils eingearbeitet
ist.
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Der
Kolben 9 ist mit einem ersten internen Kanal 12 versehen,
der mit dem Einlassabschnitt 3 in Verbindung steht.
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Die
seitliche Oberfläche
des Kolbens 9 ist mit mehreren Öffnungen 13 versehen,
welche den ersten internen Kanal 12 mit dem Ablass 5 oder
dem Abschnitt 2b der Kammer 2 verbinden, abhängig von der
Position des Kolbens 9.
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Die
Verbindungsmittel 8 enthalten einen zweiten internen Kanal 14 mit
einem begrenzten Querschnitt, welcher in die Endfläche des
Kolbens 9 eingearbeitet und ein solcher ist, dass er den
ersten internen Kanal 12 an den Abschnitt 2b der
Kammer 2 anschliesst, so dass eine Verbindung zwischen
dem Einlassabschnitt 3 und dem Auslassabschnitt 4 hergestellt
wird.
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Ausgebildet
als ein mittlerer Kanal oder eine Bohrung 14, können die
Verbindungsmittel 8 nach einer nicht gezeigten Variante
zum Beispiel in Form einer lose verbundenen Anordnung zwischen Kolben 9 und
Aussengehäuse 1 erhalten
werden, erhalten durch das Belassen eines grösseren Spiels oder einer grösser bemessenen
Toleranz während
der Verbindung der beiden Teile.
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Mit 17 ist
eine Druckfeder bezeichnet, die Teil der elastischen Mittel 7 bildet
und zwischen der Endfläche
des Kolbens 9 und dem Verschlusselement 15 des
genannten Ventils eingesetzt ist.
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Dargestellt
als eine Feder 17, können
die elastischen Mittel 7 nach einer Ausführungsvariante auch
nicht im Inneren des Ventils 1 vorhanden sein, wobei sie
durch die Elastizität
der Wände
des flexiblen Schlauches 24 ersetzt werden, was sich durch
einen vorübergehenden
Rückfluss
der Flüssigkeit
im Augenblick des Schliessens der Pistole 25 zeigt, wobei
dieser Rückfluss
das Verschieben des Kolbens in die Ableitposition bewirkt, wie in 2 gezeigt
ist.
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Das
Verschlusselement 15 ist ebenfalls mit Schlitzen 16 versehen,
die mit dem Auslassabschnitt 4 in Verbindung stehen. Das
oben beschriebene Ventil wird in eine Hochdruck-Reinigungsmaschine 20 eingesetzt,
und zwar stromabwärts
der Verdrängerpumpe 21 und
des Sicherheitsventils 22, die bereits den Umlauf der Maschine
selbst bilden, sowie stromaufwärts
der aussenliegenden Pistole 25, wie in 1 gezeigt
ist.
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Was
den Betrieb des oben erwähnten
Ableitungsventils betrifft, stets unter Bezugnahme auf die Abbildungen,
so werden drei Betriebsfolgen des genannten Ventils gezeigt.
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Die
in 2 dargestellte Position zeigt das Ventil während der
Ableitung des Flusses bei geschlossener Pistole. Der erste interne
Kanal 12 ist durch die Öffnungen 13 mit
dem Einlassabschnitt 3 und mit dem Ablass 5 verbunden.
Das Wasser ist abgelassen, ohne auf einen hohen strömungsdynamischen
Widerstand zu treffen, und daher mit begrenzten, jedoch vorgegebenen
Gefällverlusten,
so dass der Druck im Inneren des Umlaufs niedrig gehalten wird.
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Da
der Ablassfluss durch den Auslassabschnitt 4 und somit
durch die Verbindungsmittel 8 Null ist, ist der Druck zwischen
dem Abschnitt 2a und dem Abschnitt 2b praktisch
gleichbleibend und ausgeglichen.
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Jeder
Druckunterschied, welcher zwischen dem Abschnitt 2a und
dem Abschnitt 2b der Kammer 2 vorhanden sein könnte, kann
allein durch das Vorhandensein des zweiten internen Kanals 14 beseitigt werden,
der sich in dem Ende des Kolbens 9 befindet. Wenn der Fluss
durch den zweiten internen Kanal 14 nicht mehr vorhanden
ist, sind auch die Gefällverluste
und der Druckunterschied stromaufwärts und stromabwärts des
Kolbens 9 beseitigt. Die in 1 gezeigte
Position bei geschlossener Pistole ist stabil, weil der Kolben 9 mit
Hilfe der Druckfeder 17 gegen die erste Anschlagfläche 10 gedrückt gehalten
ist.
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Wenn
die Pistole geöffnet
ist, wird der zweite interne Kanal 14, welcher einen begrenzten
Querschnitt von ungefähr
einem Durchmesser Ø mit
einem Wert um 1 mm hat, von einem Fluss durchlaufen, der unzureichend
ist zum Speisen des Systems stromabwärts, und der Druck stromabwärts des
Kolbens 9 wird vorübergehend
gesenkt, während
stromaufwärts
des Kolbens ein begrenzter Druckwert bleibt.
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Es
ist vorgesehen, dass die auf den Kolben 9 durch den Druck
stromaufwärts
des Kolbens selbst (Kammer 2a) ausgeübte Kraft die Kraft der Druckfeder 17 und
die Reibkräfte überschreitet:
dies wird ebenfalls erreicht durch eine geeignete Reduzierung des
Durchmessers Ø des
Kanals 14, der allgemein nicht über den Wert von 1 mm hinausgehen
soll.
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Das
oben erwähnte
Ergebnis wird auch erhalten durch Erhöhung, falls notwendig, des
Druckwertes im Inneren der Kammer 2a durch Eingabe eines
zufälligen
Gefällverlustes, wie
zum Beispiel eine leichte Reduzierung des Querschnittes (nicht in
den Abbildungen gezeigt) der Ablassleitung 5.
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Der
Kolben 9 bewegt sich dann entlang der Kammer 2 und
verschliesst den Ablass 5.
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4 zeigt
die Übergangsphase
des Kolbens 9, wenn er sich zwischen der in 2 gezeigten
Position und der in 3 gezeigten Position verschiebt.
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3 zeigt
die Position des normalen Betriebes des oben beschriebenen Ableitungsventils, nämlich wenn
der Wasserstrom von dem Einlassabschnitt 3 zu dem Auslassabschnitt 4 fliesst,
während der
Ablass 5 durch die genannten Seitenwände des Kolbens 9 verschlossen
ist.
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Beim Übergang
aus der in 2 gezeigten Position in die
in 3 gezeigte Position erhöht sich der Druck bis auf den
Betriebswert, welcher mit Hilfe des stromaufwärts eingesetzten Sicherheitsventils 22 von
bekanntem Typ reguliert werden kann.
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In
dieser Position sind die Öffnungen 13 im Inneren
der zylindrischen Kammer 2b nicht abgedeckt, wobei vorgesehen
ist, dass letztere einen grösseren
Durchmesser hat als jener der Kammer 2a, wodurch folglich
erlaubt ist, dass der Betriebsdurchfluss über die Schlitze oder Bohrungen 16 an den
Auslassabschnitt 4 gelangt.
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Aufgrund
des verwundenen und zufälligen Verlaufs
der Bahn im Inneren des Kolbens 9 unterliegt die Flüssigkeit,
die durch diesen fliesst, einem Druckabfall, welcher auf den genannten
Kolben eine Kraft von einer Grössenordnung
ausübt,
die von dem Wert des aktuellen Druckabfalls abhängt. Diese Kraft ist grösser als
die Kraft der Feder 17 und hält den Kolben 9 stabil
gegen die zweite Anschlagfläche 11 gedrückt, wodurch
es der Flüssigkeit
möglich
ist, durch die Auslassöffnungen
oder Schlitze 16 und den Auslassabschnitt 4 zu
fliessen.
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Wenn
die Pistole wieder geschlossen wird, ist der Durchfluss an dem Abgabeauslass
des Ventils annulliert, weshalb auch die Gefällverluste annulliert werden
sowie die auf den Kolben 9 wirkende hydraulische Kraft,
welche daher nur durch die Feder 17 auf diesen ausgeübt wird.
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Der
Kolben nimmt somit wieder die in 2 gezeigte
Position ein, wo der Durchfluss der Flüssigkeit vollkommen durch den
Ablass 5 abgeleitet wird.
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Die
wie oben beschriebene Erfindung ersetzt nicht das Sicherheits- und
Regelventil 22, welches bereits in den Umlauf einer Hochdruck-Reinigungsmaschine
von bekanntem Typ eingesetzt ist. Das Ziel der vorliegenden Erfindung
ist, das oben erwähnte Ventil
nur betreffend die Ableitungsfunktion zu ersetzen, die arbeitet,
wenn die Pistole geschlossen ist. Zu diesem Zweck können die
Form, die Anordnung und der Typ der Bestandteile variiert werden,
ohne dabei aus dem Schutzbereich des vorliegenden Patentes herauszugehen.
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In
dem Beispiel als ein funktionelles Ableitungsventil 23 gezeigt,
welches dazu bestimmt ist, von dem Sicherheitsventil 22 getrennt
zu sein, kann die Erfindung mit Hilfe einer Variante durch das Einarbeiten
der genannten Ventile 22, 23 in einen einzigen
Körper
realisiert werden, wobei die beiden wie oben beschriebenen Funktionen
und der strukturelle Aufbau voneinander getrennt bleiben.