DE9300831U1

DE9300831U1 - Druck-Saugverteiler eines Hochdruckreinigungsgerätes mit zusätzlichem Steuerventil

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Publication number: DE9300831U1
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Authority: DE
Original assignee: WAP Reinigungssysteme GmbH and Co
Current assignee: WAP Reinigungssysteme GmbH and Co
Priority date: 1993-01-22
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 1993-04-22
Anticipated expiration: 2003-01-23
Also published as: EP0608796A1; ATE154420T1; DE59403061D1; EP0608796B1; ES2105359T3

Description

Druck-Saugverteiler eines Hochdruckreinigungsgerätes mit zusätzlichem Steuerventil

Gegenstand der vorliegenden Neuerung ist ein Druck-Saugverteiler nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1. Derartige Druck-Saugverteiler werden am Ausla/J von Hochdruckpumpen verwendet, um das Hochdruckwasser einem nachgeschaltetem Steuerventil zuzuführen. Dieses Steuerventil hat die Aufgabe, in der Anlaufphase des Motors kurzzeitig zu öffnen und eine Überströmung zur Niederdruckseite zu ermöglichen, um den Anlauf des Antriebsmotors für den Hochdruckreiniger zu erleichtern.

Es ist hierbei ein Steuerventil bekannt, welches in mehreren Anmeldung des gleichen Anmelders Niederschlag gefunden hat.

Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, da/3 bei Vorliegen einer Unterspannung, die hervorgerufen werden kann durch entsprechende Toleranzschwankungen der Netzspannung oder durch ein entsprechend unterdimensioniertes Verlängerungskabel mit entsprechender Länge die Maschine trotzdem anläuft.

Der Antriebsmotor des Hochdruckreinigers läuft dann allerdings nur erschwert an. Derartig erschwerte Bedingungen entstehen vor allem dann, wenn auf der Hochdruckseite im Bereich der Abschaltpistole zurückgehend bis in den Druckraum der Pumpe Hochdruck ansteht. Hierbei kann es passieren, daß bei extremen Verhältnissen ein Anlauf des Antriebsmotors erschwert wird.

Der Neuerung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Anlauf des Antriebsmotors der Hochdruckreinigungsmaschine auch dann zu gewährleisten, wenn mit extremer Unterspannung gearbeitet wird und wenn Hochdruck auf der Hochdruckseite ansteht und durch die Abschaltpistole nicht abgelassen wird.

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Im übrigen gibt es auch noch Betriebszustände beim Betrieb derartiger Hochdruckreinigungsmaschinen, wo bei Niederdruck seitens der Abschaltpistole ein Anlauf gegen das federbelastete Ventil des Steuerventils notwendig ist. Auch für diesen Fall soll der Wiederanlauf des Antriebsmotors des Hochdruckreinigers sichergestellt werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Neuerung durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der Neuerung ist, daß eine Beipaßleitung (Umgebungsleitung) im Übergang zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite des Steuerventils vorhanden ist, in welcher Beipaßleitung ein zweiseitig wirkendes, federbelastetes Ventil angeordnet ist, welches Ventil mit einer Feder derart in Schließstellung gehalten wird, so da/3 bei einem Druckstoß, der unterhalb des Arbeitsdruckes liegt, das Ventil in einen instabilen Zustand gerät, d. h. zwischen der Öffnungs- und der Schließstellung und hierbei von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite kurzzeitig ein Wasserstrom durch das Ventil hindurchströmt. Vor Erreichen des Arbeitsdruckes schließt das Ventil bereits schon wieder, so daß mindestens mit Erreichen des Arbeitsdruckes die normale Funktion des Steuerventils hergestellt wird.

D. h., nur kurzzeitig beim Anlauf der Reinigungsmaschine wird über die besagte Beipaßöffnung und das darin angeordnete, federbelastete Ventil ein Beipaßstrom von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite geleitet, wodurch die Hochdruckseite der Pumpe entlastet wird, weil der entsprechende Gegendruck auf den Pumpenkolben fehlt und hierdurch der Antriebsmotor einen erleichterten Anlauf hat.

Wesentlich hierbei ist, daß das besagte Beipaßventil am Ausgang

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der Hochdruckpumpe vor dem Steuerventil angeordnet ist, weil eine Anordnung nach dem Steuerventil nicht sinnvoll wäre, weil dort weitere Ventile vorhanden sind, welche die Funktion des erfindungsgemäßen Beipaßventils beeinträchtigen könnten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Neuerung sind die Beipa/31eitung und das Beipaßventil in dem Steuerventil mit integriert. Der Druckausgleich erfolgt hierbei über ein am vorderen Ende des Steuerschiebers angeordnetes Ventil, welches je nach den vorherrschenden Druckverhältnissen eine Position zwischen zwei Ventilsitzen einnimmt. Dabei findet der Druckausgleich je nach Position der Ventilkugel von der Hochdruckleitung vorbei an dem Steuerschieber durch das hintere Ende der Ventilhülse in die Niederdruckleitungen statt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist kein separates Druckentlastungsventil erforderlich, sondern die Druckentlastung kann ohne wesentlichen Kostenaufwand lediglich durch eine entsprechende Umgestaltung des Steuerventils erreicht werden.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Neuerung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Schutzansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Schutzansprüche untereinander.

Alle Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Neuerung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere wesent-

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liehe Merkmale und Vorteile der Neuerung hervor. Es zeigen:

Figur 1: Schnitt durch ein Steuerventil und einen Druck-Saugverteiler mit dem neuerungsgemäßen Beipa/3ventil,·

Figur 2: ein Druck-Zeitdiagramm eines Hochdruckreinigungsgerätes.

Figur 3: einen Schnitt durch ein Steuerventil mit einem integrierten neuerungsgemäßen Beipaßventil.

Das Steuerventil 1 ist ein ansich bekanntes Teil und besteht im wesentlichen aus einer Feder 18, die sich mit ihrem einen Ende am Gehäuse des Steuerventils 1 abstützt und die mit ihrem anderen Ende an einem Steuerschieber 27 anliegt, der in einer Büchse 17 verschiebbar geführt ist. Das Steuerventil ist jeweils im Halbschnitt in geöffneter und geschlossener Position gezeigt.

Der Steuerschieber 27 wirkt auf eine Ventilkugel 16, die mit einem Ventilsitz 15 zusammenwirkt. Über den Hochdruck-Einlaß 2 wird vom Auslaß der Pumpe auf der Pumpenseite 3 Hochdruckmedium in den Kanal 8 eingespeist, der direkt mit dem Hochdruck-Einla/3 2 verbunden ist. Im Bereich des Kanals 8 ist das neuerungsgemäße Beipa/Jventil angeordnet. Es besteht im wesentlichen aus einem oberen Ventilsitz 11 und einem unteren Ventilsitz 12. Zwischen dem oberen und unteren Ventilsitz 11, 12 ist die Ventilkugel 10 federbelastet durch die Feder 13 angeordnet. In der gezeigten Schließstellung liegt die Ventilkugel 10 federbelastet am oberen Ventilsitz 11 an.

Bei Überwindung des Druckes der Feder 13 befindet sich die Ventilkugel 10 zwischen den beiden Ventilsitzen 11, 12 in einem

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instabilen Zustand und es fließt somit Wasser von dem Hochdruckeinlaß über den Kanal 8 in den Kanal 14, der direkt mit dem Niederdruck-Ringkanal 6 verbunden ist, über welchen das Wasser in Pfeilrichtung 19 zur Pumpenseite 3 zurückfließt.

Im normalen Betriebszustand fließt das Hochdruckwasser über den Hochdruck-Einlaß 2 in Pfeilrichtung 20 zu dem Steuerventil 1, welches bestimmungsgemäß geöffnet ist, wonach dann das Wasser über den Hochdruckauslaß 7 weiteren Druckventilen und dann der Handabschaltpistole und schließlich dann der Sprühdrüse zugeführt wird.

Das neuerungsgemäße Beipaßventil ist Teil eines Druck-Saugverteilers 4, der direkt an der Pumpenseite 3 der Hochdruckpumpe angeflanscht ist und als Deckel wirkt. Der Druck-Saugverteiler ist an seiner Hochdruckseite mit einem Stopfen 5 verschlossen.

Gemäß Figur 2 wird bei Position 21 der Antriebsmotor der Pumpe gestartet und der Betriebsdruck steigt an, bis er etwa Position 22 erreicht hat. In dieser Position wird die Ventilkugel 10 entgegen der Kraft der Feder 13 von ihrem Sitz 10 abgehoben und es fließt kurzzeitig Wasser über das Beipaßventil in den Kanal 14 und somit zur Niederdruckseite des Ringkanals 6 zurück. Damit wird die Hochdruckseite der Pumpe entlastet und der Antriebsmotor kann leichter durchdrehen. Gleichzeitig erfolgt jedoch der Druckanstieg bedingt durch diese Wasserableitung, bei geöffnetem Beipaßventil, also im Bereich zwischen den Positionen 22 und 23, mit einer geringeren Steigung.

Sobald der Betriebsdruck bei Position 23 angestiegen ist, liegt die Ventilkugel 10 an dem gegenüberliegenden Ventilsitz 12 an und somit ist das Beipaßventil wieder geschlossen. Nachdem in diesem Zustand der Antriebsmotor bereits schon auf vollen Touren läuft, spielt es keine Rolle mehr, wenn die Hochdruck-

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pumpe an ihrem Auslaß gegen entsprechenden Gegendruck arbeiten muß. Der Betriebsdruck steigt dann insbesondere bei geschlossener Spritzpistole weiter an und überschreitet in der Regel den Arbeitsdruck bei Position 24 um einen bestimmten überschießenden Druck bei Position 25, den Abschaltdruck. Nach Erreichen dieses Abschaltdruckes bei Position 25, ist der Druckaufbau des Anlaufvorgangs abgeschlossen und der Betriebsdruck auf der Hochdruckseite der Pumpe pegelt sich bei Position 26 schließlich auf den Abreitsdruck ein.

Mit dem dargestellten Beipaßventil wird also kurzzeitig ein Beipaßfluß von der Hochdruck-Auslaßseite der Pumpe zur Niederdruckseite der Pumpe erzeugt, um ein Anlaufen der Pumpe gegen einen Hochdruck am Auslaß kurzzeitig zu vermeiden, um den Motoranlauf des Antriebsmotors zu gewährleisten.

Wichtig ist, daß das erfindungsgemäße Beipaßventil doppelt wirkend ist. Saugt nämlich die HD-Pumpe ihr Wassser über einen Saugschlauch aus einem Behälter, dann wird verhindert, daß während des Beginns des Ansaugvorganges die in der Leitung 8 befindliche Luft über das bereits geschlossene Beipaßventil (Schließvorgang wird automatisch über Feder 13 bewirkt) nicht in den Saugkanal 6 gedrückt wird.

Damit wird sichergestellt, daß die HD-Pumpe auch einwandfrei ansaugen kann und kein Luft- oder Wasserrückfluß von der Saugseite der HD-Pumpe zur Druckseite stattfinden kann. Auf diese Weise wird ein unzulässiges Umwälzen der Luft vermieden und eine einwandfreie Entlüftung der Pumpe sichergestellt.

Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform sind sowohl die Beipaßleitung als auch das Beipaßventil mit in das Steuerventil 1 integriert. Die Beipaßleitung wird dabei von einer Ventilhülse 28 gebildet, welche koaxial den Steuerschieber

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27 umgibt und deren Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Steuerschiebers 27 ist. Bei der so als Zwischenraum zwischen dem Steuerschieber und der Innenwandung der Ventilhülse 28 gebildeten Beipaßleitung ist der Hülseninnendurchmesser derart gewählt, daß zwischen der Hülseninnenwandung und dem Steuerschieber eine Feder 3 0 Platz findet, welche über den Steuerschieber 27 gesteckt ist und sich gegen die Schulter 3 4 abstützt.

Das andere Ende der Feder 3 0 übt eine Federkraft auf die Ventilkugel 16 aus und drückt diese in einer Richtung weg von der Stirnseite 3 2 des Steuerschiebers 27 gegen den Ventilsitz 31, der am vorderen Ende der Ventilhülse 28 ausgebildet ist.

Dieser Ventilsitz ist vorzugsweise als Kunststoffring ausgebildet und stellt die Eintrittsöffnung der Beipaßleitung dar. Die Austrittsöffnung der Beipaßleitung wird von radialen Bohrungen 29 am hinteren Ende der Ventilhülse 28 gebildet, wobei diese Bohrungen 29 die Beipaßleitung mit den Niederdruckleitungen verbinden.

In Schließstellung wird die Ventilkugel 16 von der Feder 3 0 gegen den Ventilsitz 31 gedrückt. In dieser Stellung befindet sich die Ventilkugel 16 in einem bestimmten Abstand zur Stirnseite 32 des Steuerschiebers 27, welcher einerseits durch die Abmessungen der Ventilhülse 28 mit dem Ventilsitz 31 und andererseits durch die Länge des Steuerschiebers 27 vorgegeben ist.

Bei Druckaufbau auf der Druckseite wird die Ventilkugel 16 aus ihrem Ventilsitz 31 gegen die Kraft der Feder 30 in Richtung des Pfeiles 35 auf die Stirnseite 32 des Steuerschiebers 27 zu verschoben und damit das Beipaßventil geöffnet. Ein Druckausgleich kann nun von der Hochdruckseite durch die

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Beipa/3leitung über die Öffnungen 29 der Ventilhülse 28 in die Saugleitungen bzw. Niederdruckleitungen stattfinden. Bei zunehmendem Druckaufbau auf der Druckseite wird die Ventilkugel 16 schließlich gegen die Stirnseite 32 des Steuerschiebers 27 gedrückt. Gleichzeitig weicht jedoch auch der Steuerschieber 27 gegen die Vorspannung der Feder 28 zurück, bis schließlich, nachdem der eingestellte Maximaldruck erreicht ist, die Ventilkugel 16 in dem Ventilsitz 3 6 zu Liegen kommt und das Beipaßventil schließt.

Sinkt dagegen der Druck auf der Druckseite wieder ab, wird die Ventilkugel 31 zunächst durch die Kraft der Feder 18 aus dem Ventilsitz 3 6 gehoben und in Richtung des Ventilsitzes 31 gedrückt. Das Beipaßventil ist nun wieder geöffnet und es kann ein Druckausgleich von der Druckseite durch die Beipaßleitung hin zu Niederdruckleitungen stattfinden. Mit diesem Druckausgleich nimmt gleichzeitig auch die auf die Ventilkugel 16 wirkende Gegenkraft zu der Kraft der Feder 3 0 ab, so daß sich die Kugel in Richtung auf den Ventilsitz 31 zu bewegt und schließlich an diesem zum Liegen kommt. Damit ist das Beipaßventil wieder geschlossen und der Druck auf der Druckseite abgebaut, so daß und die Hochdruckpumpe problemlos gestartet werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Druckentlastungsventil nach dieser Ausführungsform kann folglich über die Feder 3 0 der untere Grenzdruck eingestellt werden, bei dem das Beipaßventil geöffnet werden soll bzw. auf welchen unteren Wert der gewünschte Druckausgleich in der Hochdruckleitung erfolgen soll. Gleichzeitig wird durch die Kraft der Feder 30 der Druckbereich einstellbar, in welchem das Beipaßventil geöffnet sein soll, damit eine leitenden Verbindung zwischen der Druckseite und der Niederdruckseite hergestellt ist. Ein zweiter, den Druckbereich bestimmende Parameter ist der Abstand der beiden Ventilsitze 31 und 36 zueinander,

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welcher den möglichen Verschiebeweg der Ventilkugel 16 bestimmt.

Der Arbeitsdruck, welcher nach dem AnlaufVorgang der Hochdruckpumpe auf der Druckseite vorherrschen soll, ist auch bei dieser Ausführungsform nach wie vor durch die Feder 18 des Steuerventils 1 einstellbar. Durch die Kraft der Feder 18 ist nämlich der Wert des erforderlichen Druckes einstellbar, der notwendig ist, um den Steuerschieber 27 in Pfeilrichtung 35 nach oben schieben zu können, damit schließlich die Ventilkugel 16 an dem Ventilsitz 36 anliegt und das Beipa/3ventil nach Erreichen des Arbeitsdruckes schließt.

Wie bereits aus der obigen Funktionsbeschreibung des Steuerventils mit Beipaßventil hervorging, ist es funktionsnotwendig, daß die Federkonstante der Feder 18 größer ist als die Federkonstante der Feder 30.

Mit dem erfindungsgemäßen Druck-Saugverteiler ist somit ein Verteiler mit einfachem Aufbau bereitgestellt, welcher einen einwandfreien Anlauf der Hochdruckpumpe bei geschlossener Pistole bzw. bei Unterspannung gewährleistet und darüberhinaus kostengünstig herzustellen ist.

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Z eichnungslegende

1 Steuerventil

2 HD-Einla/3

3 Pumpenseite

4 Druck-Saugverteiler

5 Stopfen

6 Ringkanal (ND)

7 HD-Aus la/J

8 Kanal

9 Büchse

10 Ventilkugel

11 Ventilsitz

12 Ventilsitz

13 Feder

14 Kanal

15 Ventilsitz

16 Ventilkugel

17 Büchse

18 Feder

19 Pfeilrichtung

20 Pfeilrichtung

21 Position

22 Position

23 Position

24 Position

25 Position

26 Position

27 Steuerschieber

28 Ventilhülse

29 Austrittsöffnung

30 Feder

31 Ventilsitz

32 Stirnseite

3 3 Beipa/3leitung

34 Schulter

35 Pfeilrichtung

36 Ventilsitz

Claims

PATENTANWALT

DR.-ING. PFTRR RIEBLlNG

Dipl.-Ing. EUROPEAN PATENT ATTORNEY

Rennerle 10, Postfach 3160 D-8990 Lindau (Bodensee) Telefon (0 83 82) 7 80 25 Telefax (083 82) 7 80 27

18.12.1992 O 625-52-wa

Anmelder: WAP Reinigungssysteme GmbH & Co.,

Guido-Oberdorfer-Str. 2-8, 7919 Bellenberg

Schutzansprüche

1. Druck-Saugverteiler eines Hochdruckreinigungsgerätes mit: Niederdruckzuleitungen, in denen Wasser der Hochdruckpumpe zugeführt wird;

Hochdruckleitungen, die von der Hochdruckpumpe aus bis zu einer Sprühdüse verlaufen;

einem Steuerventil, das entlang der Hochdruckleitung vorgesehen ist, um diese wahlweise zu blockieren oder freizugeben,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Hochdruckleitungen (8) über ein druckgesteuertes Beipaßventil (9,10,11,12,13,14) mit den Niederdruckleitungen (6) verbunden sind.

Telex:

5 43 74(paten1-d) Telegramm-Adresse:

patri-lindau

Bankkonten:

Bayer. Vereinsbank Lindau (B) Nr. 1257 110 (BLZ 735 200 74) Hypo-bank I .indau Ib) Nr. 6C 70-3IC C43 (ELZ 733 204 42) Volksbann Li.idai. (E) Nr. 51 222 000 !BLZ 735 901 20)

PostschenKko2o ~ Munchen414 848-808 (BLZ 70010080)

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2. Verteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da/3 ein Beipaßventil (9,10,11,12,13) zwischen den Hochdruckleitungen (2,8) und den Niederdruckleitungen (6) vorgesehen ist, welches bestimmungsgemäß einen Strömungsweg (14) zwischen der Hochdruckleitung (2,8) und der Niederdruckleitung (6) öffnet oder schließt.
3. Verteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da/3 das Beipaßventil (9,10,11,12,13) entlang der Hochdruckleitungen (2,8) in Strömungsrichtung vor dem Steuerventil (1) angeordnet ist.
4. Verteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da/3 das Beipaßventil (9,10,11,12,13) ein zweiseitig wirkendes Ventil ist.
5. Verteiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da/3 das Beipa/3ventil eine Feder (13) aufweist, die das Beipa/3ventil mit einer bestimmbaren Kraft schließt, solange der am Beipaßventil herrschende Hochdruck einen bestimmten Wert (22) nicht überschreitet.
6. Verteiler nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft derart bestimmt ist, daß sobald der am Beipaßventil vorherrschende Hochdruck einen oberen Wert (23) überschreitet, dieser das Beipaßventil (9,10,11,12,13) gegen die Kraft der Feder (13) in den Ventilsitz (12) drückt und dadurch das Beipaßventil schließt.
7. Verteiler nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß wenn die Hochdruckpumpe im selbstansaugenden Betrieb arbeitet, das Beipaßventil automatisch über die Feder (13) schließt und dadurch verhindert, daß die Luft aus dem Druckkanal (8) in den Saugkanal (6) gedrückt wird.

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8. Verteiler nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Beipa/3ventil (16,30,31, 3 3,3 6) mit dem Steuerventil (1,2) kombiniert ist.
9. Verteiler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, da/3 die Feder (30) auf ein freies Ende des Steuerschiebers (27) aufgesteckt ist, und die Ventilkugel (16) im Abstand zu einer Stirnseite (32) des Steuerschiebers (27) gegen den Ventilsitz (31) drückt; und da/3 das Steuerventil (1) eine Ventilhülse (28) aufweist, welche den Steuerschieber (27) und die Feder (30) koaxial mit Spiel umgibt, wobei der Innendurchmesser der Ventilhülse (28) zumindest teilweise kleiner ist als der Au/Jendurchmesser der Ventilkugel (16).