DE9405945U1

DE9405945U1 - Hochdruckreinigungseinrichtung

Info

Publication number: DE9405945U1
Application number: DE9405945U
Authority: DE
Inventors: Lothar Hartmann
Original assignee: Elektra Beckum AG
Current assignee: Elektra Beckum AG
Priority date: 1994-02-10
Filing date: 1994-03-02
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2004-03-03
Also published as: DK14695A; ITMI950199A1; ITMI950199A0; IT1273504B; US5525046A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Hochdruckreinigungseinrichtung, insbesondere für. Wasser, gemeinhin als Hochdruckreiniger bezeichnet, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Hochdruckreinigungseinrichtungen der in Rede stehenden Art sind seit langem bekannt (siehe z. B. DE - C - 38 37 579). Bei vielen Hochdruckreinigungseinrichtungen ist das Gehäuse von der Ventilpistole getrennt, die Ventilpistole ist mit dem Gehäuse über eine meist mehrere Meter lange Hochdruckleitung verbunden. Das Gehäuse steht dann im Betrieb, während die Bedienungsperson mit der Ventilpistole und der angeschlossenen Reinigungslanze in der Hand in einem durch die Länge der Hochdruckleitung bestimmten Aktionsradius tätig sein kann. Bekannt sind auch Hochdruckreinigungseinrichtungen, die einteilig ausgeführt sind, bei denen also die Ventilpistole in das Gehäuse integriert und die Reinigungslanze an das Gehäuse angeschlossen ist. Das sind sogenannte Handgeräte, die meist für einen relativ niedrigen Druckbereich bis 70 oder 90 bar bestimmt und geeignet sind.

Die bei einer Hochdruckreinigungseinrichtung der in Rede stehenden Art regelmäßig vorhandene Bypassventilanordnung, auch als Unloader bezeichnet, dient dazu, die Ventilpistole vom Druck zu entlasten, wenn die Ventilpistole in Schließstellung gebracht wird. Während des Arbeitens mit einer solchen Hochdruckreinigungseinrichtung möchte man den Antriebsmotor mit Pumpe in Bearbeitungspausen weiterlaufen lassen. Damit die Pumpe dann ausgangsseitig nicht gegen das geschlossene Ventil in der Ventilpistole arbeitet, wird über die Bypassventilanordnung eine Bypassleitung zurück zurAnsaugseite der Pumpe geöffnet, so daß die Pumpe ein abgeschlossenes, relativ geringes Volumen an Reinigungsflüssigkeit, das regelmäßig bei lediglich einigen Litern liegt, im Kreislauf fördert. Die aus dem zuvor erläuterten Stand der Technik bekannte Bypassventilanordnung reagiert auf die Strömung, es handelt sich um einen Strömungsunloader. Es gibt andererseits auch federbelastete Bypassventi!anordnungen, die entgegen dem Druck einer Feder, deren Federkraft extern einstellbar ist, geöffnet werden.

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Während bei großen Hochdruckreinigungseinrichtungen für hohe Förderleistungen und/oder hohe Drücke die in der Pumpe und in den angeschlossenen Leitungen verwendeten Materialien sehr hochwertig und teuer, aber auch sehr temperaturfest sind, besteht insbesondere bei kleineren Hochdruckreinigungseinrichtungen mit geringeren Förderleistungen die Zielrichtung, zunehmend Kunststoffteile zu verwenden. Funktionell und von den auftretenden Drücken her ist das ohne weiteres realisierbar, wenn man moderne Kunststoffe einsetzt. Es hat sich aber gezeigt, daß dann, wenn bei geschlossener Ventilpistole die Pumpe einer solchen Hochdruckreinigungseinrichtung für längere Zeit weiterläuft, die Temperatur der im Kreislauf geförderten Reinigungsflüssigkeit, normalerweise also des Wassers, ggf. mit Reinigungsmitteln versetzt, aufgrund der inneren Reibung im Förderkreislauf sehr stark erwärmt wird. Deshalb schreiben die Hersteller von Hochdruckreinigungseinrichtunoen. bei denen diese Schwierigkeit auftreten können, in ihren Betriebsanleitungen regelmäßig vor, daß die Pumpe keinesfalls langer als wenige Minuten in Arbeitspausen weiterlaufen darf. Ansonsten sind Schäden insbesondere an den Kunststoffteilen der Pumpe und der Leitungen nahezu sicher.

Zur Lösung des zuvor erläuterten Problems ist es bekannt, am Pumpengehäuse einer Hochdruckreinigungseinrichtung einen Sicherungsstopfen aus einem bei einer bestimmten Grenztemperatur weich werdenden Material vorzusehen. Erreicht die Temperatur der im Kreislauf geförderten Reinigungsflüssigkeit die Grenztemperatur, so wird der Stopfen weich und wird aus dem Pumpengehäuse herausgedrückt. Wasser strömt schlagartig aus der Pumpe ab, Frischwasser fließt von der Ansaugseite der Pumpe her nach, Schaden an der Pumpe werden vermieden. Die Folge ist aber, daß die Hochdruckreinigungseinrichtung nunmehr funktionsuntüchtig ist und zur Reparatur weggegeben werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das zuvor geschilderte überhitzungsproblem bei einer längere Zeit im Kreislauf fördernden Pumpe einer Hochdruckreinigungseinrichtung einer Lösung zuzuführen, die den betrieblichen Ablauf

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nicht stört, insbesondere eine Reparatur der Hochdruckreinigungseinrichtung nicht erforderlich macht.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einer Hochdruckreinigungseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird ein Konzept realisiert, das im laufenden Betrieb eine dauernde Beimischung von kühlem Frischwasser in den ansonsten geschlossenen Kreislauf der Reinigungsflüssigkeit bei geschlossener Ventilpistole gewährleistet. Durch die bewußte Leckage an der Ventilpistole bei in Schließstellung befindlicher Ventilpistole wird erreicht, daß immer eine geringe Menge Frischwasser ansaugseitig in die Pumpe zuströmen kann. Die Größe des Leckstroms über die geschlossene Ventilpistole muß auf die Wärmeerzeugung durch Fördern der Reinigungsflüssigkeit im Kreislauf abgestimmt werden, so daß in diesem Zustand auch bei langen Arbeitspausen von einer halben Stunde und mehr die Temperatur der Reinigungsflüssigkeit im Kreislauf einen zulässigen Grenzwert von beispielsweise 60° C (330 K) nicht überschreitet. Im Regelfall reichen wenige ccm/sec als Leckstrom aus. Dieser wird vorzugsweise auch über die Ventilpistole fließen, grundsätzlich wäre es aber natürlich möglich, einen entsprechenden Leckstrom durch Vorsehen eines entsprechenden Leck-Stromdurchlasses an anderer Stelle, beispielsweise auch an der Pumpe selbst, zu realisieren.

Experimente haben gezeigt, daß der zusätzliche Wasserverbrauch durch die erfindungsgemäße Konzeption, der als einziges Argument entgegenstehen könnte, minimal und vernachlässigbar ist. Bei einer üblichen Hochdruckreinigungseinrichtung mit einer Förderleistung von beispielsweise 8000 ccm/min kann ein hier möglicherweise ausreichender Leckstrom von 100 ccm/min in einer Stunde Arbeitspause mit weiterlaufender Pumpe (ein schon nahezu exotischer Fall) nur so viel Wasser verbrauchen wie während 45 see Arbeit mit der Hochdruckreinigungseinrichtung.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen nochmals kurz erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Ventilanordnung in einer Ventilpistole einer Hochdruckreinigungseinrichtung gem. Fig. 2,

Fig. 2 in schematischer Ansicht eine übliche Hochdruckreinigungseinrichtung und

Fig. 3 einen erfindungsgemäß modifizierten Ventilsitz einer Ventilanordnung gem. Fig. 1.

Die in Fig. 2 dargestellte Hochdruckreinigungseinrichtung ist typisch für übliche Hochdruckreinigungseinrichtungen der in Rede stehenden Art, sie arbeitet mit Wasser, ggf. unter Beimischung eines Reinigungszusatzes. Man erkennt zunächst ein Gehäuse 1 der Hochdruckreinigungseinrichtung, das üblicherweise den Antriebsmotor, eine Pumpe, häufig eine Axialkolbenpumpe, für die Reinigungsflüssigkeit, insbesondere also für Wasser, sowie u. a. eine ßypassventi!anordnung (Unloader) aufweist. Besonders interessant ist die vorliegende Erfindung bei einer als Strömungsunloader ausgebildeten Bypassventilanordnung.

In Fig. 2 erkennt man neben dem Gehäuse 1 weiter eine Ventilpistole 2 mit einer daran angeschlossenen Reinigungslanze 3. Ausgangsseitig können an eine Ventilpistole 2 auch andere Einrichtungen, beispielsweise eine Waschbürste, angeschlossen sein. Von einem Hochdruckanschluß am Gehäuse 1 zur Ventilpistole 2 führt eine Hochdruckleitung 4. Diese definiert den Aktionsradius eines Benutzers. Grundsätzlich denkbar und aus dem Stand der Technik auch bekannt ist es, die Ventilpistole 2 und die Hochdruckleitung 4 in einem Gehäuse 1 zu integrieren, was man dann als sogenanntes Handgerät bezeichnet. Die Erfindung ist bei all diesen Ausführungen anwendbar.

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Wesentlich ist, daß bei einer Hochdruckreinigungseinrichtung der in Rede stehenden Art in Arbeitspausen bei geschlossener Ventilpistole 2 die Pumpe weiterläuft und über die BypassventiUnordnung ein abgeschlossenes, relativ geringes .Volumen an Reinigungsflüssigkeit im Kreislauf fördert. Dieses heizt sich während des Förderns im Kreislauf aufgrund der inneren Reibung in diesem Kreislauf selbstverständlich auf, das führt zu den im allgemeinen Teil der Beschreibung erläuterten Schwierigkeiten oder kann zu diesen Schwierigkeiten führen, wenn man nicht sehr hochwertige, hoch temperature!estbare Materialien wie beispielsweise Messing für die Pumpe einsetzt.

Aus den Figuren im Zusammenhang ergibt sich nun, daß bei den in Schließstellung befindlicher Ventilpistole 2 ein einen sehr hohen Strömungswiderstand aufweisender Leckstromdurchleß 5 offen bleibt und so auch bei in Schließstellung befindlicher Ventilpistole 2 stets ein geringer Leckstrom an Reinigungsflüssigkeit insbesondere über die Ventilpistole 2 nach außen abfließt und eine entsprechende Flüssigkeitsmenge ansaugseitig in die Pumpe nachströmt. Man erkennt den Leckstromdurchlaß 5 in Fig. 3, wobei zu der besonderen Ausgestaltung dieses Leckstromdurchlesses 5 gemäß Fig. 3 später noch einiges erläutert wird. Der Leckstromdurchlaß 5 ist hier Teil der Ventilpistole 2. Grundsätzlich ware es, wie weiter oben erläutert, jedoch auch möglich, einen entsprechenden Leckstromdurchlaß an anderer Stelle im Kreislauf anzuordnen, beispielsweise an 6er Pumpe selbst.

Fig. 1 zeigt eine übliche Ventilanordnung für eine Ventilpistole 2 einer Hochdruckreinigungseinrichtung der in Rede stehenden Art mit einer Ventilfassung 6, einem hier als Kugel ausgeführten Ventilkörper 7 und einem hier als Festsitz, ringförmig ausgeführten Ventilsitz 8. Der Leckstromdurchleß könnte als neben dem Ventilkörper 7 und dem Ventilsitz 8 verlaufende Bypass-Drosselöffnung ausgeführt sein. Dann wäre die Bypass-Drosselöffnung aufgrund öes hohen Strömungswiderstands bei geöffneter Ventilpistole 2 wirkungslos. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich aber besonders dadurch aus, daß öer Leckstromdurchlaß 5 in den Ventilsitz 8 integriert, insbesondere als Kerbe bzw. Längsnut im Ventilsitz 8 ausgeführt ist. Man erkennt in Fig. 3

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die den Leckstromdurchlaß 5 bildende, in Strömungsrichtung im Ventilsitz 8 verlaufende Kerbe, die vom Ventilkörper 7 nicht verschlossen wird und damit den gewünschten Leckstrom cm Ventil körper 7 vorbei über den Ventilsitz 8 gewährleistet.

Alternativ wäre es auch möglich, daß obt Leckstromdurchlaß 5 in den Ventilkörper 7 integriert, insbesondere als Axialbohrung in einem lagekonstanten Ventilkörper 7 ausgeführt ist. Bei einem nicht lagekonstanten Ventilkörper 7, beispielsweise der in Fig. 1 erkennbaren Ventilkugel, könnte man eine Leckage beispielsweise auch durch eine gezielte Unebenheit öer Oberfläche der Ventilkugel erreichen.

Besonders bevorzugte Sereiche für die für die erfindungsgema'ße Hochdruckreinigungseinrichtung relevanten Volumina an Reinigungsflüssigkeit sind in den Ansprüchen 5, 6 und 7 angegeben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann man beispielsweise mit einer Hochdruckreinägungseinrichtung arbeiten, die für einen Nenndruck von 90 bar ausgelegt ist und eine Förderleistung von 7000 ■ ccm/min aufweist. Bei einem im Kreislauf geförderten Volumen en Reinigungsflüssigkeit von eventuell 300 ecm reicht es nach den bisher angestellten Versuchen aus, mit einem Leckstrom von ca. 100 bis 150 ccm/min zu arbeiten. Selbst bei längerer Arbeitspause übersteigt die Temperatur oer Reinigungsflüssigkeit im Kreislauf hierbei den Wert von ca. 40° C (ca. 310 K) nicht. Die erfindungsgemäße Hochdruckreinigungseinrichtung bedarf also keines Warnhinweises hinsichtlich eines Abschaltens bei längerer Arbeitspause.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Hochdruckreinigungseinrichtung gegenüber dem Stand o^r Technik mit Stopfen liegt offensichtlich darin, daß die Hochdruckreinigungseinrichtung dauerhaft funktionstüchtig ist und systembedingt nicht überhitzen kann. Derselbe Vorteil ist auch gegenüber einer Hochdruckreinigungseinrichtung gegeben, die, wie an sich möglich, mit einem Temperatursensor zur Abschaltung des Antriebsmotors versehen ist. Das ist natürlich auch steuerungstechnisch und schaltungstechnisch aufwendig und damit nicht

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besonders kostengünstig. Gegenüber einer temperaturempfindlichen Hochdruckreinigungseinrichtung ist ebenfalls der Kostenfaktor ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Hochdruckreinigungseinrichtung, abgesehen von der Tatsache, daß man sehr hochwertige Materialien bei kostengünstigen, kleinen Hochdruckreinigungseinrichtungen ohnehin einfach nicht einsetzen kann.

Bei der erfindungsgemäßen Hochdruckreinigungseinrichtung könnte es ein Problem darstellen, daß das Ventilsystem der Ventilpistole bei Stillstand des Antriebsmotors mit der Pumpe weiter unter dem Wasserdruck der Wasser-Speiseleitung steht. Da ein absichtlicher Leckstrom über das Ventilsystem strömen soll, würde auch der Restdruck in der Wasser-Speiseleitung von einigen bar dazu führen, daß dauerhaft ein Leckstrom über die Ventilpistole fließt. Dieser wäre jedoch unnötig und unerwünscht. Zur Lösung dieses Problems dient das Absperrventil des Anspruchs 8, das den Leckstrom dann absperrt, wenn Antriebsmotor und Pumpe stillstehen. Dieses Absperrventil kann dem Ventilsystem der Ventilpistole insgesamt vorgeordnet sein, es kann aber auch lediglich im Bypass am Ventilsystem der Ventilpistole vorbei angeordnet sein.

Gegenstand der Erfindung ist schließlich auch eine Ventilpistole für eine Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein einen sehr hohen Strömungswiderstand aufweisender Leckstromdurchlaß 5 vorhanden und jedenfalls bei in Schließstellung befindlicher Ventilanordnung offen ist und so auch bei in Schließstellung befindlicher Ventilanordnung stets ein geringer Leckstrom an Reinigungsflüssigkeit fließen kann, ggf. zusätzlich mit einem der Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 2,3,4 oder 8.

Claims

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1. Hochdruckreinigungseinrichtung mit einem einen Antriebsmotor und eine Pumpe für Reinigungsflüssigkeit, insbesondere Wasser, sowie eine Bypassventilanordnung aufnehmenden Gehäuse (1), einer Ventilpistole (2) mit angeschlossener Reinigungslanze (3) od. dgl. und einer von einem Hochdruckanschluß (4) am Gehäuse (1) zur Ventilpistole (2) führenden Hochdruckleitung (4), wobei die Ventilpistole (2) und die Hochdruckleitung (4) auch im Gehäuse (1) integriert sein können, wobei bei geschlossener Ventilpistole (2) die Pumpe weiterläuft und über die Bypassventilanordnung ein abgeschlossenes, geringes Volumen an Reinigungsflüssigkeit im Kreislauf fördert, dadurch gekennzeichnet, daß bei in Schließstellung befindlicher Ventilpistole (2) ein einen sehr hohen Strömungswiderstand aufweisender Leckstromdurchlaß (5) offen bleibt und so auch bei in Schließstellung befindlicher Ventilpistole (2) stets ein geringer Leckstrom an Reinigungsflüssigkeit insbesondere über die Ventilpistole (2) nach außen abfließt und eine entsprechende Flüssigkeitsmenge ansaugseitig in die Pumpe nachströmt.

2. Hochdruckreinigungseinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckstromdurchlaß (5) als neben dem Ventilkörper (7) und Ventilsitz (8) verlaufende Bypass-Drosselöffnung ausgeführt ist.

3. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckstromdurchlaß (5) in den Ventilsitz (8) integriert, insbesondere als Kerbe bzw. Längsnut im Ventilsitz (8) ausgeführt ist.

4. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckstromdurchlaß (5) in den Ventilkörper (7) integriert, insbesondere als Axialbohrung in einem lagekonstanten Ventilkörper (7) ausgeführt ist.

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5. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die normale Förderleistung der Pumpe zwischen etwa 4000 und etwa 16000 ccm/min, vorzugsweise zwischen etwa 7000 und 9000 ccm/min liegt.

6. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im Kreislauf geförderte Volumen der Reinigungsflüssigkeit zwischen 50 und 1000 ccm/min liegt.

7. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckstrom zwischen etwa 20 und 500 ccm/min, vorzugsweise zwischen etwa 80 und 200 ccm/min liegt.

8. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilsystem (7, 8) der Ventilpistole (2) ein gesteuert schaltbares Absperrventil zugeordnet ist und daß das Sperrventil bei Stillstand des Antriebsmotors mit der Pumpe schließt und den Leckstrom absperrt.

9. Ventilpistole für eine Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen sehr hohen Strömungswiderstand aufweisender Leckstromdurchlaß (5) vorhanden und jedenfalls bei in Schließstellung befindlicher Ventilanordnung offen ist und so auch bei in Schließstellung befindlicher Ventilanordnung stets ein geringer Leckstrom an Reinigungsflüssigkeit fließen kann, ggf. zusätzlich mit einem der Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 2, 3, 4 oder 8.