EP0255947A2 - Periodisch wirkender Flüssigkeitsstrahl-Erzeuger - Google Patents

Periodisch wirkender Flüssigkeitsstrahl-Erzeuger Download PDF

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EP0255947A2
EP0255947A2 EP87111322A EP87111322A EP0255947A2 EP 0255947 A2 EP0255947 A2 EP 0255947A2 EP 87111322 A EP87111322 A EP 87111322A EP 87111322 A EP87111322 A EP 87111322A EP 0255947 A2 EP0255947 A2 EP 0255947A2
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EP
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liquid
jet
valve
pressure
generator according
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EP87111322A
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Itzhak Fritz Ing. Lustig
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Dr Fehr GmbH
Original Assignee
Dr Fehr GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/02—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for controlling time, or sequence, of delivery
    • B05B12/06—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for controlling time, or sequence, of delivery for effecting pulsating flow

Definitions

  • the invention relates to a periodically acting liquid jet generator.
  • the task is solved by a pump unit for increasing the pressure of liquid and a jet pipe with nozzle, connected by a storage for liquid, equipped with a backflow-preventing loading valve and a periodically acting discharge valve for generating a working cycle, which consists of a loading period and a shorter discharge period .
  • the liquid serves as a carrier liquid for taking up at least one additive.
  • a periodically operating pressure generator is provided for each additive that is introduced into the jet pipe.
  • the pressure generators are expediently operated in synchronism with the unloading valve.
  • the discharge valve is advantageously closed longer than the charging period, so that the charging period is followed by a rest period.
  • a shorter discharge period results in a larger energy content in the emerging jet and increases its throwing distance and impact force.
  • this period must be long enough to discharge the required amount of liquid with each surge.
  • a ratio of charging period to discharging period of three to five is expected.
  • the periodic discharge valve and the control valves of the additive pressure generators can be operated in any manner, for example mechanically, pneumatically, hydraulically or electrically, or they can be controlled by an external timer or by feedback from the pressure system.
  • the accumulator is loaded by the pressure sensitive check valve while the discharge valve is closed. In this way, the charge pressure increases up to the dynamic pressure of the charge flow and thus exceeds the delivery pressure. This closes the check valve and ends the loading period. If the charging process is shorter than the completion time of the unloading valve, there is a pause in which both valves remain closed. Afterwards or immediately after the loading process has ended, the unloading valve opens and one follows Discharge period during which the stored liquid flows into the jet pipe, mixes with the additives and is expelled from the nozzle in the form of a liquid jet. The accumulator pressure drops during this process. At the end of the discharge period, the discharge valve closes and a period begins. The pressure sensitive check valve opens as soon as the storage pressure is lower than the delivery pressure.
  • the amount of liquid that is consumed for a jet blow must be pressed into the reservoir by the pump.
  • the memory is dimensioned so that its content exceeds the amount ejected and it does not completely empty at the end of the discharge period.
  • the pressure generator for the additive is a liquid-driven piston or diaphragm pump with force feedback. It is operated in synchronism with the unloading valve. During the rest period, the cylinder fills up by sucking the additive out of a storage container and the filling is pressed into the jet pipe during the discharge period.
  • the operating pressure of the cylinder is the output pressure of the pressure generator of the carrier stream and the introduction of the additive into the jet pipe is made possible by the relatively high pressure drop at the unloading valve.
  • the unit 1 is connected on the input side to a pump 4, which sucks the carrier liquid from the tank 3 and brings it to the delivery pressure and which is connected on the output side to a jet pipe 8.
  • the unit 1 consists of a gas-loaded accumulator 6, in the input of which the pressure-sensitive check valve 5 is located and the output of which is controlled by the periodically acting discharge valve 7.
  • Unit 2 is the additive pump. It consists of a pump cylinder 10 with a return spring 18, which is connected on the inlet side to the outlet of the pump 4 by a normally closed solenoid valve 11. It is connected to the tank 3 by a normally open solenoid valve 12. On the output side, the cylinder is connected to the reservoir for the additive 15 by a suction valve 14 and supplies the additive to the jet pipe through the pressure valve 13.
  • the valves 11 and 12 and the unloading valve 7 are connected to the electrical clock generator 16 by a line.
  • the working circuit of the jet generator can be triggered or interrupted by a switching element, not shown.
  • the periodically acting jet generator described above works as follows: Liquid under pressure enters the accumulator 6 through the check valve 5 while the discharge valve 7 is closed. The pressure in the accumulator increases and the gas is compressed until the accumulator pressure exceeds the delivery pressure of the pump and the speed of the moving liquid. The check valve 6 prevents the liquid from flowing back, so that the storage pressure remains higher than the delivery pressure of the pump. This will end the charging period.
  • the loading period is followed by a Rest period during which valves 5 and 7 remain closed, or the discharge period can begin immediately.
  • the valve 7 opens by a signal from the clock generator 16 and hydraulic fluid flows into the jet pipe and is expelled through the nozzle 9 in the form of a free jet.
  • the pressure in the accumulator 6 drops until the valve 7 closes again.
  • a spring-loaded or weight-loaded storage can also be used.
  • the carrier liquid enters the pump cylinder 10 through the valve 11 and moves the piston 17 forward against the spring force.
  • valve 11 closes and valve 12 opens as soon as the signal from clock generator 16 drops to zero.
  • the drive side of the cylinder 10 is connected to the tank 3, the spring 18 pushes the piston 17 back and the cylinder 10 empties the liquid from the drive side into the tank 3.
  • the pressure side of the cylinder 10 fills with the additive through the suction valve 14 from the container 15.
  • the piston 17 is moved by the carrier liquid and the additive is pressed into the jet pipe 8 by the pressure valve 13. This is made possible by the pressure drop across the unloading valve 7, so that the outlet pressure of the unit 1 is lower than the outlet pressure of the pump cylinder 10.
  • the minimum effective content of the cylinder 10 is calculated so that the required amount of additive is achieved with each liquid discharge.
  • the jet of liquid leaving the nozzle 9 has an average velocity which is higher than that through the delivery pressure can be enabled and has an outflow rate that exceeds the influence in the memory in the ratio t e / t a ; where t e and t a are the time lengths of the charging and discharging periods. It is therefore possible to generate a free jet with a large throw range and high energy concentration with a low liquid consumption.

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Abstract

Es wird ein periodisch wirkender Flüssigkeitsstrahl-Erzeuger vorgeschlagen, mit dem es möglich ist, einen freien Strahl mit großer Wurfweite und hoher Energiekonzentration bei einem niedrigen Flüssigkeitsverbrauch zu erzeugen. Er weist eine Pumpeinheit (4) zur Druckerhöhung der Trägerflüssigkeit und ein Strahlrohr (8) mit Düse (9) auf, die durch einen Speicher (6) für die Flüssigkeit verbunden sind und mit einem den Rückfluß verhindernden Ladeventil (5) und einem periodisch wirkenden Entladeventil (7) ausgerüstet sind zur Erzeugung eines Arbeitskreislaufes, der aus einer Ladeperiode und einer kürzeren Entladeperiode besteht.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen periodisch wirkenden Flüssigkeitsstrahl-Erzeuger.
  • Es ist bekannt, bei Flüssigkeitsstrahl-Erzeugern durch das periodische Öffnen und Schließen eines im Strahlen­gang des Strahlerzeugers angeordneten Ventiles einen unterbrochenen Flüssigkeitsstrahl zu erzeugen. Ein auf dieser Art und Weise erzeugter unterbrochener Flüssigkeits­strahl zeichnet sich durch eine geringe Wurfweite bei niedriger Energiekonzentration, jedoch hohem Flüssigkeits­verbrauch aus.
  • Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Flüssigkeits­strahl-Erzeuger zu schaffen, der periodisch wirkt und mit dem ein freier Strahl mit großer Wurfweite und hoher Energiekonzentration bei einem niedrigen Flüssig­keitsverbrauch erzeugt wird.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Pumpeinheit zur Druckerhöhung von Flüssigkeit und ein Strahlrohr mit Düse, verbunden durch einen Speicher für Flüssigkeit, ausgerüstet mit einem den Rückfluß verhindernden Lade­ventil und einem periodisch wirkenden Endladeventil zur Erzeugung eines Arbeitskreislaufs, der aus einer Ladeperiode und einer kürzeren Entladeperiode besteht.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Flüssigkeit als Trägerflüssigkeit dient zur Aufnahme mindestens eines Zusatzstoffes. Es ist dabei für jeden Zusatzstoff,der in das Strahlrohr eingeleitet wird, ein periodisch arbeitender Drucker­zeuger vorgesehen. Die Druckerzeuger werden zweckmäßig im Gleichtakt mit dem Entladeventil betätigt.
  • Vorteilhaft ist das Entladeventil länger als die Lade­periode geschlossen, so daß der Ladeperiode eine Ruhe­periode folgt. Eine kürzere Entladeperiode ergibt einen größeren Energiegehalt in dem austretenden Strahl und erhöht dessen Wurfweite und Stoßkraft. Andererseits muß diese Periode lang genug sein, um die erforderte Flüssig­keitsmenge bei jedem Stromstoß zu entladen. Bei einer praktischen Ausführung dieser Erfindung wird mit einem Verhältnis von Ladeperiode zu Entladeperiode von drei bis fünf gerechnet.
  • Das periodisch wirkende Entladeventil und die Steuerven­tile der Zusatzstoff- Druckerzeuger können in einer beliebigen Weise betätigt werden, zum Beispiel mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch oder sie können durch einen äußeren Zeitgeber oder durch Rückführung aus dem Drucksystem gesteuert werden.
  • Der Speicher wird durch das druckempfindliche Rückschlag­ventil geladen, während das Entladeventil geschlossen ist. Auf diese Weise erhöht sich der Ladedruck bis auf den Staudruck des Ladestroms und überschreitet so den Liefer­druck. Dadurch wird das Rückschlagventil geschlossen und damit die Ladeperiode beendet. Ist der Ladevorgang kürzer als die Abschlußzeit des Entladeventils, so folgt hier eine Ruhepause,in der beide Ventile geschlossen bleiben. Danach oder sofort nach Beendigung des Ladevor­ganges öffnet sich das Entladeventil und es folgt eine Entladeperiode, während der die gespeicherte Flüssigkeit in das Strahlrohr strömt, sich mit den Zusatzstoffen mischt und in Form eines Flüssigkeitsstrahls aus der Düse ausgestoßen wird. Während dieses Vorgangs fällt der Speicherdruck ab. Am Ende der Entladeperiode schließt das Entladeventil und eine Periode beginnt. Das druck­empfindliche Rückschlagventil öffnet sich sobald der Speicherdruck niedriger als der Lieferdruck ist.
  • Es ist hieraus ersichtlich, daß die Flüssigkeitsmenge, die für einen Strahlstoß verbraucht wird, von der Pumpe in den Speicher gedrückt werden muß. Bei einer praktischen Ausführung dieser Erfindung wird der Speicher so dimensioniert, daß sein Inhalt die ausgestoßene Menge überschreitet und er sich am Ende der Entladeperiode nicht völlig entleert.
  • Der Druckerzeuger für den Zusatzstoff ist eine flüssig­keitsgetriebene Kolben- oder Membranpumpe mit Kraft­rückführung. Sie wird im Gleichtakt mit dem Entladeventil betätigt. Während der Ruhepause füllt sich der Zylinder durch Ansaugen des Zusatzstoffes aus einem Vorratsbe­hälter und die Füllung wird während der Entladeperiode in das Strahlrohr gedrückt. Der Betriebsdruck des Zylinders ist der Ausgangsdruck des Druckerzeugers des Trägerstroms und die Einführung des Zusatzstoffes in das Strahlrohr wird durch den relativ hohen Druckabfall an dem Entladeventil möglich.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind den Unteransprüchen,der Zeichnung und der zugehörigen Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen.
  • In der Zeichnung der einzigen Figur ist eine schematische Wiedergabe des Aufbaues des erfindungsgemäßen Strahl­erzeugers für ein Zweistoffsystem, bestehend aus Trägerstoff und Zusatzstoff erläutert. Die Einheit 1 ist eingangsseitig an eine Pumpe 4 angeschlossen, die Trägerflüssigkeit aus dem Tank 3 saugt und sie auf den Lieferdruck bringt und die ausgangsseitig mit einem Strahlrohr 8 verbunden ist. Die Einheit 1 besteht aus einem gasbelasteten Speicher 6, in dessen Eingang sich das druckempfindliche Rückschlagventil 5 befindet und dessen Ausgang durch das periodisch wirkende Entlade­ventil 7 gesteuert wird.
  • Die Einheit 2 ist die Zusatzstoffpumpe. Sie besteht aus einem Pumpzylinder 10 mit Rückführfeder 18, welcher eingangsseitig durch ein normalerweise geschlossenes Elektromagnetventil 11 mit dem Ausgang der Pumpe 4 verbunden ist. Sie wird durch ein normalerweise offenes Elektromagnetventil 12 mit dem Tank 3 verbunden. Ausgangsseitig ist der Zylinder mit dem Vorratsbehälter für den Zusatzstoff 15 durch ein Saugventil 14 verbunden und liefert den Zusatzstoff an das Strahlrohr durch das Druckventil 13. Die Ventile 11 und 12 sowie das Entladeventil 7 sind durch eine Leitung mit dem elektrischen Taktgeber 16 verbunden. Der Arbeitskreislauf des Strahl­erzeugers kann durch ein nicht gezeigtes Schaltelement ausgelöst oder unterbrochen werden.
  • Der oben geschilderte periodisch wirkende Strahlerzeuger arbeitet wie folgt:
    Flüssigkeit unter Druck tritt in den Speicher 6 durch das Rückschlagventil 5 ein, während das Entladeventil 7 geschlossen ist. Der Druck im Speicher steigt und das Gas wird verdichtet bis der Speicherdruck den Lieferdruck der Pumpe und die Geschwindigkeitshöhe der bewegten Flüssigkeit übersteigt. Das Rückschlagventil 6 verhindert den Rückfluß der Flüssigkeit, so daß der Speicherdruck höher als der Lieferdruck der Pumpe bleibt. Dadurch wird die Ladeperiode beendet. Der Ladeperiode folgt eine Ruheperiode, während der die Ventile 5 und 7 geschlossen bleiben, oder die Entladeperiode kann sofort beginnen. Während der Entladeperiode öffnet sich das Ventil 7 durch ein Signal des Taktgebers 16 und Druckflüssigkeit fließt in das Strahlrohr und wird in Form eines freien Strahles durch die Düse 9 ausgestoßen. Während des Entladevorganges fällt der Druck im Speicher 6 bis das Ventil 7 wieder schließt. Statt dem hier gezeigten gas­belasteten Speicher kann auch ein feder- oder gewichts­belasteter Speicher verwendet werden.
  • Während der erstmaligen Betätigung des Strahlerzeugers tritt die Trägerflüssigkeit in den Pumpzylinder 10 durch das Ventil 11 ein und bewegt den Kolben 17 gegen die Federkraft nach vorn. Während der Lade- und Ruheperioden des Strahlerzeugers schließt sich das Ventil 11 und das Ventil 12 öffnet sich, sobald das Signal des Takt­gebers 16 auf Null absinkt. Dadurch wird die Antriebs­seite des Zylinders 10 mit dem Tank 3 verbunden, die Feder 18 drückt den Kolben 17 zurück und der Zylinder 10 entleert die Flüssigkeit aus der Antriebsseite in den Tank 3. Gleichzeitig füllt sich die Druckseite des Zylinders 10 mit dem Zusatzstoff durch das Saugventil 14 aus dem Behälter 15. Bei der nächsten Entladeperiode wird der Kolben 17 durch die Trägerflüssigkeit bewegt udn der Zusatzstoff wird durch das Druckventil 13 in das Strahlrohr 8 gedrückt. Dies wird möglich durch den Druckabfall an dem Entladeventil 7, so daß der Ausgangs­druck der Einheit 1 niedriger ist als der Ausgangsdruck des Pumpzylinders 10. Der mindeste effektive Inhalt des Zylinders 10 ist so berechnet, daß die erforderliche Menge des Zusatzstoffes bei jedem Flüssigkeitsausstoß erreicht wird.
  • Der Flüssigkeitsstrahl, der die Düse 9 verläßt, hat eine mittlere Geschwindigkeit, die höher als die durch den Lieferdruck ermöglichte sein kann und hat eine Aus­flußrate, die den Einfluß in den Speicher im Verhältnis te/ta übersteigt; wobei te und ta die Zeitlängen der Lade- bzw. Entladeperioden sind. Es ist daher möglich, einen freien Strahl mit großer Wurfweite und hoher Energiekonzentration bei einem niedrigen Flüssigkeits­verbrauch zu erzeugen.

Claims (10)

1.) Periodisch wirkender Flüssigkeitsstrahl-Erzeuger, gekennzeichnet durch eine Pumpeinheit (4) zur Druck­erhöhung von Flüssigkeit und ein Strahlrohr (8) mit Düse (9), verbunden durch einen Speicher (6) für die Flüssigkeit, ausgerüstet mit einem den Rückfluß ver­hindernden Ladeventil (5) und einem periodisch wirkenden Entladeventil (7) zur Erzeugung eines Arbeitskreislaufs, der aus einer Ladeperiode und einer kürzeren Entlade­periode besteht.
2.) Strahlerzeuger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen Druckerzeuger (10) zur Bei­mischung mindestens eines Zusatzstoffes zur Flüssigkeit, der im Gleichtakt mit dem Entladeventil (7) betätigt wird.
3.) Strahlerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Druckerzeuger (10), die die Zusatzstoffe in das Strahlrohr (8) einführen, so daß ihr Ausgangsdruck den Eingangsdruck des Strahlrohrs (8) überschreitet.
4.) Strahlerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeventil (5) als am Eingang des Speichers (6) für die Flüssigkeit angeordnetes Rückschlagventil ausgebildet ist und sich das periodisch arbeitende Entladeventil (7) am Ausgang des Speichers (6) befindet.
5.) Strahlerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Entladeventil (7), das länger als die Ladeperiode geschlossen bleibt, so daß der Ladeperiode eine Ruheperiode folgt.
6.) Strahlerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein periodisch arbeitendes Entladeventil (7), das elektrisch gesteuert wird.
7.) Strahlerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein periodisch arbeitendes Entladeventil, das durch einen Motor getriebenen Nocken gesteuert wird.
8.) Strahlerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein periodisch arbeitendes Entladeventil, das hydraulisch oder pneumatisch gesteuert wird.
9.) Strahlerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein periodisch arbeitendes Entladeventil, das durch Rückführung vom Flüssigkeits­druck gesteuert wird.
10.) Strahlerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Speicher (6), dessen Inhalt die Flüssigkeitsmenge einens einzelnen Strahl­stoßes übersteigt.
EP87111322A 1986-08-07 1987-08-05 Periodisch wirkender Flüssigkeitsstrahl-Erzeuger Withdrawn EP0255947A3 (de)

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