WO2013124038A1 - Verfahren zum betrieb eines hochdruckreinigers mit verschiedenen betriebsarten - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines hochdruckreinigers mit verschiedenen betriebsarten Download PDF

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WO2013124038A1
WO2013124038A1 PCT/EP2013/000381 EP2013000381W WO2013124038A1 WO 2013124038 A1 WO2013124038 A1 WO 2013124038A1 EP 2013000381 W EP2013000381 W EP 2013000381W WO 2013124038 A1 WO2013124038 A1 WO 2013124038A1
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phase motor
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cleaner
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PCT/EP2013/000381
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Anders Soerensen
Uwe Gross
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Nilfisk-Advance A/S
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/026—Cleaning by making use of hand-held spray guns; Fluid preparations therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B2203/00—Details of cleaning machines or methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B2203/007—Heating the liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B2230/00—Other cleaning aspects applicable to all B08B range
    • B08B2230/01—Cleaning with steam

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an HD cleaner with different operating modes, as well as an HD cleaner designed according to the method.
  • frost operation is understood that it is known in the art, when falling below the outside temperature to frost temperature to protect against the freezing of the HD cleaner antifreeze operation such that at such low temperatures, when the HD-cleaner is not in the Working operation is only a small amount of water passes through the HD cleaner to prevent freezing of the internal and external lines.
  • DE 2541383 A1 provides that upon reaching a certain frost temperature, the drive motor of the high-pressure pump is briefly turned on and off again to achieve a water flow for a relatively short time and thereby avoid water in the housing (both in the low-pressure as well as in the high-pressure branch) stops and freezes there.
  • the control of the bypass valve for returning an amount of water to the inlet side of the high-pressure pump is difficult. As a rule, this is carried out by hand and under visual control of the steam jet emerging from the high-pressure nozzle, the three-way valve is adjusted so that the amount of water reaching the boiler is so low that steam is formed there by overheating the amount of water still flowing at a low volume.
  • the third operating mode of an HP cleaner is the so-called surplus operation, which means that according to the prior art, the high-pressure pump operates with the same flow rate, but the valve arranged on the spray lance is designed as an excess valve. This means that the maximum Passed lance-side spray nozzle emits a large amount of water with lower water temperature. Such a mode is used for flushing cleaning surfaces.
  • the invention is therefore based on the object, a method for operating an HD cleaner with different modes and an operating according to the method HD-cleaner so that with significantly lower means the various modes described are easily adjustable.
  • the invention is characterized by the technical teaching of claim 1.
  • variable-speed drive motor copes in a surprising manner all three aforementioned modes with little effort and simple means. It follows that the method for operating the variable speed drive motor and the operating according to the method drive motor for all three strigart can be used in an optimal way.
  • the variable-speed drive motor is thus the connecting, functional "band" that produces the unity of the invention, thus making the invention uniform, because the idea according to the invention of speed control of the drive motor can be used in the form of different operating modes of the HD cleaner.
  • the focus of the invention is therefore a drive motor whose speed is designed to be controllable by electrical means.
  • adjustable in its speed motor is preferably a three-phase asynchronous motor.
  • the AC motor also called induction motor
  • induction motor is an electric motor that is operated with single-phase alternating current.
  • a preferred alternative is the operation of a three-phase motor with a frequency converter, which rectifies the AC voltage and then converts it into three-phase current. With such a three-phase motor speed adjustment in wide ranges is possible. For this reason, this embodiment will be described in more detail below, but this is not intended to limit the scope of the invention.
  • An essential feature with respect to the operating mode antifreeze operation is that a three-phase motor, which drives the HP pump is controlled by a frequency converter, which is able to control the speed of the three-phase motor from the actual operating speed of z. B. 3000 U / min on z. B. 2 revs / min.
  • a frost protection operation can be driven, which is that upon reaching a certain temperature of weathering of z. B. 0 ° C, the rotational speed of the three-phase motor is adjusted by suitable control of the frequency converter so that the high-pressure pump and the three-phase motor z. B. run only with a minimum speed 2 U / min for the entire operating life of the frost protection operation.
  • the advantage is that due to the greatly reduced speed of the HP pump, a barely perceptible engine and pump noise is generated and no longer the previously given by the prior art impulsive switching on and off must be taken into account, was switched from full load to rest and vice versa.
  • an antifreeze operation is gentle on the engine parts used, because the high-pressure pump is constantly driven at a low number of revolutions, and thus all lubricated with oil-lubricated bearings remain evenly.
  • all seals remain evenly moistened and do not dry out, as could occur in the prior art.
  • the three-phase motor of the HP pump is speed-controlled and according to the selected mode within wide limits above or below its dependent on the mains frequency speed is adjustable.
  • a frequency converter is preferably used and - if it is an asynchronous - three-phase motor, the speed control is done simply by the fact that in the frequency converter at a standard frequency of 50 Hz is sometimes controlled to a lower frequency converter of z. B. 2 Hz or according to the selected operating state of the HD-cleaner also to a value of> 50 Hz.
  • the invention thus relates to the combination of all three types of operation, but also claimed each individual mode of operation as essential to the invention and in isolation.
  • Another mode of operation is the so-called steam operation, which according to the prior art consisted in bridging the high-pressure pump by a bypass branch, wherein a secondary flow was fed back from the high-pressure branch back to the water inlet of the high-pressure pump.
  • the invention can dispense with this because it is provided according to the invention that the rotational speed of the three-phase motor and thus the delivery rate of the high-pressure pump is lowered by adjusting the frequency converter so that this high-pressure pump delivers less capacity to the boiler and the boiler but operated with the same thermal performance as in normal operation, so that the water flowing through the boiler (which corresponds to a low flow rate) z. B. is heated to a temperature of 140 ° C.
  • the heating of the water can be detected by a arranged in the HD branch temperature sensor and if z. B. a water temperature of 140 ° C to be adjusted, the temperature sensor signals via an associated signal line its signal to a microprocessor whose output is connected to the frequency converter, so that the frequency always reduces the high-pressure pump to such a speed and ensures that always a water temperature of eg 140 ° C is reached at the outlet of the boiler.
  • the third mode of operation according to the invention is the so-called surplus operation.
  • the surplus operation is characterized in that the speed control of the high-pressure pump is designed to drive the three-phase motor at more than 50 Hz, e.g. with a frequency of 200 Hz, which quadruples its speed, for example.
  • the delivery rate of the HP pump is increased and it is envisaged that the resulting water flow is discharged with a larger volume through a large-sized lance-side nozzle as excess water, whereby the delivery of a large amount of water from the water lance at low temperature is possible.
  • the amount of water at the outlet of the high-pressure lance for washing and rinsing of the carcass is increased, but the temperature is set, for example, only on a temperature range of 50 ° C, whereby a particularly gentle and pleasant cleaning of the animals is given. Thanks to the operation with a frequency converter, therefore, the water is always conveyed with constant volume in the working with the same thermal capacity boiler, without the need for pulse-wise switching on and off of the boiler, as is the case in the prior art.
  • the invention provides that the boiler always always works with its maximum thermal power, which significantly increases its life and the emission of harmful exhaust gases, because a pulse-wise operation is avoided and what a hysteresis-free delivery of a large volume flow of Low temperature water can be used.
  • the invention also provides that of a large-volume (rinsing) nozzle, the large-volume water jet with z. B. 50 ° C, can be switched to a low-volume nozzle (high pressure nozzle), which then correspondingly with a temperature of z. B. 99 ° C releases.
  • Figure 1 schematically a high-pressure cleaner according to the invention for the frost protection operation
  • FIG. 2 shows a diagram of the speed control for the antifreeze operation of the HD cleaner according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a high-pressure cleaner according to FIG. 1 for steam operation
  • Figure 4 a high-pressure cleaner according to Figures 1 and 3 for the excess operation
  • Figure 1 it is shown that a three-phase motor 1 is driven by a frequency converter 18, applied to the three-phase input 19 of the network-related three-phase current.
  • the three-phase motor 1 drives via its mechanical shaft to a high-pressure pump 2, which sucks water from a low-pressure water inlet 3, increased to a pressure of eg 100 bar and emits in the HD stage 4.
  • the water flows into the boiler 5, which may be formed in any desired manner. It may be an electrically heated or an oil-fired boiler.
  • the HD cleaner is to be operated in antifreeze mode, it is provided that, depending on a temperature monitor arranged in a return line 13, the temperature of the water present there is detected.
  • the return line absorbs the water delivered to the washing station by the flushing lance 7 and supplies this to a drain 15.
  • the temperature detected there is fed to a microprocessor 17 via the electrical line 25. Its output regulates the frequency converter 18 via the line 26.
  • the frequency of the frequency converter of z. B. usually 50 Hz only to a value of e.g. 2 Hz down, whereby the rotational speed of the three-phase motor of e.g. 1000 rpm is reduced to 20 rpm.
  • the HD pump 2 In the frost protection mode, which can be maintained permanently, the HD pump 2 is therefore operated continuously only at a low speed and therefore promotes only a small volume of water. It is envisaged that when the spray lance 7 is closed by means of a bypass opening 9 arranged at the nozzle 8 or at the spray lance 7, the low-volume water jet thus generated will drip down as antifreeze water 1 and be collected by a stationary collecting vessel 12.
  • the collecting container 12 is connected to the return line 13, via which the outlet water runs in the direction of arrow 14 to a drain 15 and is discharged there.
  • the temperature monitor 16 is preferably arranged in the return line 13 of the collecting container 12, because by this arrangement a certain delivery flow of Frost protection water is given in the return line 13 and in this area the risk of freezing of the water is given primarily, so that the temperature monitor 16 z. B. always monitors a minimum temperature of + 5 ° C and turns on the temperature below the frost protection mode.
  • the invention is not limited to the arrangement of the temperature monitor 16 in the return line 13.
  • the temperature monitor 16 can also be arranged elsewhere. In particular, it can detect the ambient temperature of the air and accordingly control the microprocessor 17.
  • thermo monitor 16 which detects the temperature of the water returned in the antifreeze operation in the return line 13.
  • the signal of both temperature monitors or a difference signal formed therefrom is fed to the microprocessor 17.
  • FIG. 2 now shows the speed-controlled operation of the high pressure cleaner in frost protection mode.
  • the high-pressure cleaner should be operated as intended in its normal mode.
  • the Kurvenast 21 it can be seen in the Kurvenast 21 that from position 20, the normal rated speed of z. B. 1500 U / min for the three-phase motor 1 and thus provided for the high-pressure pump 2.
  • the speed of the high-pressure pump is controlled so that at position 22, a Kurvenast 23 is generated and at position 22, a number of revolutions of z. B. 2 U / min and at even lower temperatures such. B. -20 ° C a number of revolutions of 5 U / min and at -40 ° C a number of revolutions of 10 U / min are provided.
  • the speed in the antifreeze operation is therefore changed linearly as a function of the linear decrease of the temperature.
  • a non-linear control can be provided.
  • FIG. 3 shows the operating mode "steam operation” of the high-pressure cleaner according to the invention.
  • the steam operation is characterized according to Figure 3, characterized in that the rotational speed of the three-phase motor 1 is reduced and the three-phase motor z. B. only in a frequency range of z. B. 10 to 40 Hz, whereby the speed of the high-pressure pump 2 and the volume flow is greatly reduced.
  • the boiler 5 operates with the same thermal performance as in normal operation, it comes in the high-pressure stage 4 to overheat of the lower volume flow of the HP pump pumped water, which, for. thereby heated to 140 ° C.
  • a temperature sensor 24 is arranged in the HD stage 4, which controls the microprocessor 17 via the electrical line 25, which in turn drives the frequency converter 18 with its output 26.
  • the temperature sensor 24 and influenced by him speed control of the HP pump always ensure that in the HD stage, a temperature of 140 ° C, depending on the flow rate of the HP pump 2 is maintained.
  • the discharged from the nozzle 8 water (HD-beam 10) is then a steam jet, consisting of superheated steam.
  • the focus is on the fact that the HP pump should promote the largest possible volume flow of water with the temperature lowered.
  • the invention provides that the frequency converter is controlled to a frequency of more than 50 Hz, z. B. to a frequency in the range of 50 to 200 Hz, whereby the three-phase motor is controlled to a doubled or tripled speed and, accordingly, the high-pressure pump 2 promotes a doubled or tripled volume flow of water into the boiler 5 inside.
  • a pressure sensor 28 is arranged according to the invention, which determines whether the high-volume pumped water is discharged from a large-volume nozzle 8a from the spray lance, which automatically generates an HD beam 10a with a lower temperature of z. B. 50 ° results.
  • the pressure sensor 28 also detects a switch between the large-volume nozzle 8a and a nozzle 8 b. Both nozzles 8a, 8b are arranged in the switching branch 25, so that upon switching the water is discharged from the "normal" HP nozzle 8b of the spray lance, and thus a high-temperature high-pressure jet 10b with a temperature of, for example, 99 ° C is generated ,
  • the frequency converter is regulated to higher frequencies than the useful frequency of 50 Hz, whereby the speed of the high-pressure pump is greatly increased and thus a larger volume flow of water is promoted.

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines HD-Reinigers mit verschiedenen Betriebsarten, der mindestens eine HD-Pumpe (2) aufweist, die von einem Antriebsmotor (1) angetrieben ist, wobei das von der HD-Pumpe (2) einlaufseitig angesaugte Wasser verdichtet und durch einen beheizten Boiler (5) gefördert wird, und über mindestens eine Sprühlanze (7) abgegeben wird, wobei der Antriebsmotor in seiner Drehzahl geregelt wird.

Description

Verfahren zum Betrieb eines Hochdruckreinigers mit
verschiedenen Betriebsarten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines HD-Reinigers mit verschiedenen Betriebsarten, sowie einen nach dem Verfahren ausgebildeten HD-Reiniger.
Es ist bekannt, verschiedene Betriebsarten eines HD-Reinigers vorzusehen, insbesondere ist es bekannt, einen HD-Reiniger im Frostschutzbetrieb zu betreiben, ebenso im Dampfbetrieb und im Überschussbetrieb.
1. Stand der Technik zum Frostschutzbetrieb
Unter der Betriebsart„Frostbetrieb" wird verstanden, dass es im Stand der Technik bekannt ist, bei Unterschreitung der Außentemperatur auf Frosttemperatur den gegen Einfrieren des HD-Reinigers schützenden Frostschutzbetrieb dergestalt zu verwirklichen, dass bei solchen niedrigen Temperaturen, wenn der HD-Reiniger nicht im Arbeitsbetrieb ist, lediglich eine geringe Menge von Wasser durch den HD- Reiniger durchläuft, um ein Einfrieren der internen und externen Leitungen zu verhindern.
Zu diesem Zweck sieht die DE 2541383 A1 vor, dass bei Erreichen einer bestimmten Frosttemperatur der Antriebsmotor der Hochdruckpumpe kurzzeitig eingeschaltet und wieder ausgeschaltet wird, um für eine relativ kurze Zeit einen Wasser- Durchfluss zu erreichen und dadurch zu vermeiden, dass Wasser im Gehäuse (sowohl im Niederdruck- als auch im Hochdruckzweig) stehen bleibt und dort gefriert.
Ein gleicher Gegenstand ergibt sich beispielsweise auch aus der DE 3 817 432 A1 oder der DE 1 672 216 B1.
Bei den genannten Verfahren zum Betrieb des Hochdruckreinigers im Frostschutzbetrieb besteht allerdings der Nachteil, dass durch das kurzzeitige Einschalten des Motors die von der Hochdruckpumpe geförderte Wassermenge unnötig hoch ist, weil die HD-Pumpe kurzzeitig im Normalbetrieb läuft und damit das Wasser auch in unnötiger Weise verschwendet wird. Durch diesen kurzzeitigen Volllastbetrieb wird das Wasser durch den Nieder- und Hochdruckzweig hindurch gefördert, was mit hohen Wasser-Verbrauchskosten verbunden ist.
Damit besteht weiter die Gefahr, dass der Anwender irrtümlich einen solchen - eigentlich kurzzeitig im Frostschutzbetrieb arbeitenden - Hochdruckreiniger für die bestimmungsgemäße Verwendung (z. B. zum Autowaschen) verwendet, obwohl die Betriebsweise hierauf nicht eingerichtet ist. Der HD-Reiniger schaltet nämlich nach der vorgegebenen Zeit aus und ist vom Benutzer nicht mehr einzuschalten, was zu Reklamationen führt.
Ferner ist es bekannt, zum Schutz gegen Einfrieren eines Hochdruckreinigers eine parallel zur Hochdruckpumpe laufende, kleinere Förderpumpe zu verwenden, die im Niederdruck-Wasserzulauf Wasser entnimmt und mit geringem Druck und geringer Fördermenge in den Hochdruckzweig fördert, um so auch den Hochdruckzweig gegen Einfrieren zu schützen.
Nachteil dieser Anordnung ist aber, dass hierzu eine eigene Pumpe verwendet werden muss und dass die Anbindung dieses parallelen Pumpenzweiges an den Hochdruckzweig mit relativ großem Aufwand, nämlich mit den Einsatz von Überström- und Rückschlagventilen verbunden ist.
Wenn derartige Ventile verschleißen oder nicht richtig funktionieren, kommt es zu einer unerwünschten Zurückförderung des Hochdruckwassers in den parallelen Zweig der Frostschutzpumpe, was mit einer Zerstörung der Frostschutzpumpe verbunden ist.
Außerdem besteht bei der impulsweise Einschaltung einer Hochdruckpumpe zum Zweck der Frostschutzsicherung der Nachteil, dass die kalten Motor- und Pumpenlager hoch beansprucht werden, aber noch keinen Ölfilm aufgebaut haben, weil niedrige Temperaturen bestehen. Deshalb besteht bei hohem Verschleiß die zusätzliche Gefahr von Lagerschäden und Schäden an den Dichtringen und sonstigen Abdichtmitteln zwischen den drehenden und den feststehenden Bauteilen. 2. Stand der Technik zum Dampfbetrieb
Es ist ein weiterer Betriebszustand eines Hochdruckreinigers bekannt, der den so genannten Dampfbetrieb betrifft.
Bei einem solchen Dampfbetrieb steht im Vordergrund, dass aus der Hochdruckdüse der Sprühlanze kein Wasser abgegeben werden soll, sondern ein Dampfstrahl, der aus überhitztem Dampf besteht. Hier ist es bekannt, die Fördermenge der Hochdruckpumpe dadurch zu begrenzen, dass die Hochdruckpumpe durch einen By- passzweig überbrückt wird, was bedeutet, dass aus dem Hochdruckzweig über ein einstellbares Regelventil eine bestimmte Wassermenge wieder zurück zum Wassereinlauf geführt wird, sodass die Hochdruckpumpe zwar mit voller Flüssigkeitsleistung fördert, aber jenseits des Abzweigventils eine geringe Flüssigkeitsmenge in den Boiler und in den Hochdruckzweig gefördert wird, wodurch das Wasser im Boiler auf Dampfstufe erhitzt wird und dann in Form eines überhitzten Dampfes aus der Hochdruckpistole abgegeben wird.
Die Regelung des Bypassventils zur Rückführung einer Wassermenge auf die Einlaufseite der Hochdruckpumpe ist jedoch schwierig. In der Regel wird dies handbetätigt durchgeführt und unter optischer Kontrolle des aus der Hochdruckdüse austretenden Dampfstrahles wird das Dreiwegeventil so eingestellt, dass die in den Boiler gelangende Wassermenge so gering ist, dass dort durch Überhitzung der dort noch mit geringem Volumen fließenden Wassermenge Dampf gebildet wird.
Dies ist ein hoher Einstellaufwand und ist von der Umgebungstemperatur abhängig, sodass die Einstellung und der Betrieb einer solchen Dampfstufe nur unter optischer Kontrolle und manueller Einstellung des Dreiwegeventils möglich ist.
3. Stand der Technik zum Überschussbetrieb
Als dritte Betriebsart eines HD-Reinigers wird der so genannte Überschussbetrieb angegeben, was bedeutet, dass nach dem Stand der Technik die Hochdruckpumpe mit der gleichen Fördermenge arbeitet, aber das an der Sprühlanze angeordnete Ventil als Überschussventil ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die auf maximalen Durchlass gestellte lanzenseitige Sprühdüse eine große Wassermenge mit niedrigerer Wassertemperatur abgibt. Eine solche Betriebsart wird für die Abspülung von Reinigungsflächen verwendet.
Nachteil dieser Anordnung ist, dass, wenn ein Wasserstrahl mit hohem Volumen und geringer Temperatur gewünscht ist, der mit Volllast arbeitende Boiler impulsweise ein- und ausgeschaltet werden muss, was mit einem erhöhten Verschleiß des Boilers und der unerwünschten Abgabe von größeren Abgasmengen verbunden ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines HD-Reinigers mit verschiedenen Betriebsarten und einen nach dem Verfahren arbeitenden HD-Reiniger so weiterzubilden, dass mit wesentlich geringeren Mitteln die verschiedenen beschriebenen Betriebsarten einfach einstellbar sind.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Hierbei ist wesentlich, dass der Antriebsmotor der HD-Pumpe drehzahlgeregelt ausgebildet ist. Ein solcher drehzahlgeregelter Antriebsmotor bewältigt in überraschender Weise alle drei vorher genannten Betriebsarten mit geringem Aufwand und einfachen Mitteln. Hieraus ergibt sich, dass das Verfahren zum Betrieb des drehzahlgeregelten Antriebsmotors und der nach dem Verfahren arbeitende Antriebsmotor für alle drei Betriebarten in optimaler Weise genutzt werden kann. Der drehzahlgeregelte Antriebsmotor ist also das die Einheitlichkeit der Erfindung herstellende verbindende, funktionale„Band". Damit ist die Erfindung einheitlich, weil die erfindungsgemäße Idee der Drehzahlregelung des Antriebsmotors in Form verschiedener Betriebarten des HD-Reinigers genutzt werden kann.
Im Mittelpunkt der Erfindung steht also ein Antriebsmotor, dessen Drehzahl mit elektrischen Mitteln regelbar ausgebildet ist. Ein solcher, in seiner Drehzahl regelbarer Motor ist bevorzugt ein Drehstrom-Asynchronmotor. In einer alternativen Ausführung kann auch eine Drehstrom-Synchronmaschine oder ein mit Gleichstrom betriebener Schleifringmotor verwendet werden, obwohl dessen Schaltungsaufwand größer ist.
Der Wechselstrommotor (auch Induktionsmotor genannt) ist ein Elektromotor, der mit Einphasenwechselstrom betrieben wird. Eine bevorzugte andere Möglichkeit ist der Betrieb eines Drehstrommotors mit einem Frequenzumrichter, welcher die Wechselspannung gleichrichtet und dann in Drehstrom umwandelt. Mit einem solchen Drehstrommotor ist eine Drehzahlverstellung in weiten Bereichen möglich. Aus diesem Grund wird diese Ausführung nachfolgend näher beschrieben, was jedoch den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränken soll.
Frostschutzbetrieb
Wesentliches Merkmal bezüglich der Betriebsart Frostschutzbetrieb ist, dass ein Drehstrommotor, welcher die HD-Pumpe antreibt, von einem Frequenzumrichter angesteuert wird, der in der Lage ist, die Drehzahl des Drehstrommotors von der eigentlichen Betriebsdrehzahl von z. B. 3000 U/min auf z. B. 2 U/min abzusenken.
Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der Vorteil, dass ein Frostschutzbetrieb gefahren werden kann, der darin besteht, dass bei Erreichen einer bestimmten Witterungstemperatur von z. B. 0°C die Drehzahl des Drehstrommotors durch geeignet Ansteuerung des Frequenzumrichters so eingestellt wird, dass die Hochdruckpumpe und der Drehstrommotor z. B. nur noch mit einer minimalen Drehzahl 2 U/min für die gesamte Betriebsdauer des Frostschutzbetriebes laufen.
Dies bedeutet, dass für den Frostschutzbetrieb die Drehzahl des Drehstrommotors und damit auch die Fördermenge der HD-Pumpe entscheidend vermindert wird und ein ständiger, kontinuierlicher Wasserstrom durch den Niederdruck- und den Hochdruckzweig läuft. Damit besteht der Vorteil, dass ein ständiger Durchfluss durch alle flüssigkeitsberührten Teile des Hochdruckreinigers gegeben ist, sodass zuverlässig alle flüssigkeitsberührten Teile vor dem Einfrieren geschützt werden.
Ferner besteht der Vorteil darin, dass aufgrund der stark abgesenkten Drehzahl der HD-Pumpe ein kaum wahrnehmbares Motor- und Pumpengeräusch erzeugt wird und nicht mehr das vorher nach dem Stand der Technik gegebene impulsweise Ein- und Ausschalten in Kauf genommen werden muss, wobei von Volllast auf Ruhe und wieder umgekehrt geschaltet wurde. Damit ist ein solcher Frostschutzbetrieb schonend für die verwendeten Motorteile, denn die Hochdruckpumpe wird ständig mit einer niedrigen Umdrehungszahl angetrieben, und damit bleiben alle mit ölge- schmierten Lager gleichmäßig geschmiert. Ebenso bleiben alle Dichtungen gleichmäßig befeuchtet und trocknen nicht aus, wie es beim Stand der Technik vorkommen konnte.
Drehzahlgereqelter Antriebsmotor
Wichtig bei allen Betriebsarten ist demzufolge, dass der Drehstrommotor der HD- Pumpe drehzahlgeregelt ausgebildet ist und entsprechend der gewählten Betriebsart in weiten Grenzen über oder unter seine von der Netzfrequenz abhängige Drehzahl regelbar ist.
Für eine Drehzahlregelung wird bevorzugt ein Frequenzumrichter verwendet und - wenn es sich um einen asynchronen - Drehstrommotor handelt, erfolgt die Drehzahlregelung einfach dadurch, dass im Frequenzumrichter bei einer Normalfrequenz von 50 Hz teilweise auf eine niedrigere Umrichterfrequenz geregelt wird von z. B. 2 Hz oder auch entsprechend dem gewählten Betriebszustand des HD-Reinigers auch auf einen Wert von > 50 Hz.
Die Erfindung bezieht sich also auf die Kombination aller angegebenen drei Betriebsarten, beansprucht jedoch auch jede einzelne Betriebsart für sich als erfindungswesentlich und in Alleinstellung.
Dampfbetrieb
Als weitere Betriebsart wird der so genannte Dampfbetrieb angegeben, der nach dem Stand der Technik darin bestand, dass die Hochdruckpumpe von einem By- passzweig überbrückt wurde, wobei vom Hochdruckzweig ein Nebenstrom zurück zum Wassereinlauf der Hochdruckpumpe zurückgefördert wurde. Hierauf kann die Erfindung verzichten, denn es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Drehzahl des Drehstrommotors und damit die Fördermenge der HD-Pumpe durch die Einstellung des Frequenzumrichters herabgesenkt wird, sodass diese HD- Pumpe mit geringerer Förderleistung in den Boiler fördert und der Boiler aber mit gleicher thermischer Leistung wie im Normalbetrieb betrieben wird, sodass das durch den Boiler hindurch fließende Wasser (welches einer geringen Durchlaufmenge entspricht) z. B. auf eine Temperatur von 140 °C aufgeheizt wird.
Die Aufheizung des Wassers kann durch einen im HD-Zweig angeordneten Temperaturfühler erfasst werden und wenn z. B. eine Wassertemperatur von 140 °C eingeregelt werden soll, meldet der Temperaturfühler über eine zugeordnete Signalleitung sein Signal an einen Mikroprozessor, dessen Ausgang mit dem Frequenzumrichter verbunden ist, sodass der Frequenzumrichter die Hochdruckpumpe immer auf eine solche Drehzahl herabsetzt und dafür sorgt, dass stets eine Wassertemperatur von z.B. 140°C am Ausgang des Boilers erreicht wird.
Überschußbetrieb
Die dritte Betriebsart nach der Erfindung ist der so genannte Überschussbetrieb.
Der Überschussbetrieb ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlregelung der Hochdruckpumpe so gestaltet ist, dass der Drehstrommotor mit mehr als 50 Hz angetrieben wird, z.B. mit einer Frequenz von 200 Hz, wodurch seine Drehzahl zum Beispiel vervierfacht wird. Damit wird auch die Förderleistung der HD-Pumpe erhöht und es ist vorgesehen, dass der dadurch entstehende Wasserstrom mit größerem Volumen über eine groß dimensionierte lanzenseitige Düse als Überschusswasser abgegeben wird, wodurch die Abgabe einer hohen Wassermenge aus der Wasserlanze bei niedriger Temperatur möglich ist.
Beim Waschen von landwirtschaftlich genutzten Tieren, wie z.B. Schweinen oder Kühen, wird es bevorzugt, wenn die Wassermenge am Auslauf der Hochdrucklanze zum Waschen und Abspülen des Tierkörpers erhöht ist, aber die Temperatur beispielsweise nur auf einem Temperaturbereich von 50°C eingestellt wird, wodurch eine besonders schonende und angenehme Reinigung der Tiere gegeben ist. Dank des Betriebes mit einem Frequenzumrichter wird deshalb das Wasser immer stets mit gleich bleibendem Volumen in den mit gleicher thermischer Leistung arbeitenden Boiler hinein gefördert, ohne dass es der impulsweisen An- und Abschaltung des Boilers bedarf, wie es beim Stand der Technik der Fall ist.
Beim Stand der Technik musste eine so genannte Hysterese in Kauf genommen werden, was bedeutet, dass, wenn der Boiler impulsweise ein- und ausgeschaltet wird, es einige Sekunden dauert, bis das Wasser auch in der geforderten Temperatur an der Hochdrucklanze abgegeben werden kann.
Dies vermeidet die Erfindung, denn die Erfindung sieht vor, dass der Boiler immer stets mit seiner maximalen thermischen Leistung arbeitet, was seine Lebensdauer wesentlich erhöht und die Abgabe schädlicher Abgase, weil ein impulsweiser Betrieb vermieden wird und was zu einer hysteresefreien Abgabe eines großen Volumenstroms von Wasser mit niedriger Temperatur genutzt werden kann.
Die Erfindung sieht auch vor, dass von einer großvolumigen (Spül-) Düse, die einen großvolumigen Wasserstrahl mit z. B. 50°C abgibt, auf eine niedrigvolumige Düse (Hochdruckdüse) umgeschaltet werden kann, die den Wasserstrahl dann entsprechend mit einer Temperatur von z. B. 99°C abgibt.
Es handelt sich also um eine Umschaltung zwischen einer einen großen Volumenstrahl abgebenden Düse und einer einen niedrigeren Volumenstrahl abgebenden Düse im Überschussbetrieb.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbil- dung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
Figur 1 : schematisiert einen Hochdruckreiniger nach der Erfindung für den Frostschutzbetrieb
Figur 2: ein Diagramm der Drehzahlregelung für den Frostschutzbetrieb des HD- Reinigers nach Figur 1
Figur 3: einen Hochdruckreiniger nach Figur 1 für den Dampfbetrieb
Figur 4: einen Hochdruckreiniger gemäß den Figuren 1 und 3 für den Überschussbetrieb
In Figuren sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, deshalb gelten auch für alle drei Zeichnungen und die dort gezeigten Teile die gleichen Erläuterungen.
In Figur 1 ist dargestellt, dass ein Drehstrommotor 1 von einem Frequenzumrichter 18 angesteuert wird, an dessen Drehstromeingang 19 der vom Netz bezogene Drehstrom anliegt.
Der Drehstrommotor 1 treibt über seine mechanische Welle eine Hochdruckpumpe 2 an, die Wasser von einem Niederdruck-Wasserzulauf 3 ansaugt, auf einen Druck von z.B. 100 bar erhöht und in die HD-Stufe 4 abgibt. Das Wasser fließt in den Boiler 5 ein, der in beliebiger Weise ausgebildet sein kann. Es kann sich um einen elektrisch beheizten oder um einen ölbeheizten Boiler handeln.
Das so erwärmte Wasser fließt in Pfeilrichtung 6 weiter in der HD-Stufe 4 zu der Sprühlanze 7 und wird dort an deren Auslass über eine Düse 8 als HD-Strahl 10 abgegeben.
Wenn der HD-Reiniger im Frostschutzbetrieb betrieben werden soll, ist vorgesehen, dass abhängig von einem in einer Rücklaufleitung 13 angeordneten Temperaturwächter die Temperatur des dort vorhandenen Wassers erfasst wird. Die Rücklaufleitung nimmt das am Waschplatz von der Spühlanze 7 abgegebene Wasser auf und führt dies einem Ablauf 15 zu. Die dort erfasste Temperatur wird einem Mikroprozessor 17 über die elektrische Leitung 25 eingespeist. Dessen Ausgang regelt über die Leitung 26 den Frequenzumrichter 18.
Im Frostschutzbetrieb wird somit die Frequenz des Frequenzumrichters von z. B. üblicherweise 50 Hz nur noch auf einen Wert von z.B. 2 Hz herunter geregelt, wodurch die Drehzahl des Drehstrommotors von z.B. 1000 U/min auf 20 U/min herabgesetzt wird.
Im Frostschutzbetrieb, der dauerhaft aufrecht erhalten werden kann, wird die HD- Pumpe 2 deshalb nur noch mit einer geringen Drehzahl kontinuierlich betrieben und fördert deshalb nur eine geringe Volumenmenge von Wasser. Es ist vorgesehen, dass bei geschlossener Sprühlanze 7 über eine an der Düse 8 oder an der Sprühlanze 7 angeordnete Bypassöffnung 9 der so erzeugte niedervolumige Wasserstrahl als Frostschutzwasser 1 nach unten abtropft und von einem stationären Auffangbehälter 12 aufgefangen wird. Der Auffangbehälter 12 ist mit der Rücklaufleitung 13 verbunden, über welche das Austrittswasser in Pfeilrichtung 14 zu einem Ablauf 15 läuft und dort ausgelassen wird.
Der Temperaturwächter 16 ist bevorzugt in der Rücklaufleitung 13 des Auffangbehäl- ters 12 angeordnet, weil durch diese Anordnung ein bestimmter Förderstrom von Frostschutzwasser in der Rücklaufleitung 13 gegeben ist und in diesem Bereich die Gefahr des Einfrierens des Wassers vornehmlich gegeben ist, sodass der Temperaturwächter 16 z. B. stets eine minimale Temperatur von +5°C überwacht und bei Unterschreitung dieser Temperatur den Frostschutzbetrieb einschaltet.
Die Erfindung ist nicht auf die Anordnung des Temperaturwächters 16 in der Rücklaufleitung 13 beschränkt. Der Temperaturwächter 16 kann auch an anderer Stelle angeordnet sein. Insbesondere kann er die Umgebungstemperatur der Luft erfassen und dementsprechend den Mikroprozessor 17 ansteuern.
In einer anderen Ausgestaltung kann es auch vorgesehen sein, dass zwei Temperaturwächter vorgesehen sind, nämlich einer, der die Temperatur der Umgebungsluft erfasst und der zweite, hier genannte Temperaturwächter 16, der die Temperatur des im Frostschutzbetrieb zurückgegebenen Wassers in der Rücklaufleitung 13 erfasst.
Das Signal beider Temperaturwächter oder ein hieraus gebildetes Differenzsignal wird in den Mikroprozessor 17 eingespeist.
Die Figur 2 zeigt nun den drehzahlgeregelten Betrieb des Hochdruckreinigers im Frostschutzbetrieb.
Ausgehend von z. B. einer Temperatur von 0°C in der Umgebungsluft bis zu einer Temperatur von 40°C soll der Hochdruckreiniger bestimmungsgemäß in seiner normalen Betriebsart betrieben werden. Hierzu ist im Kurvenast 21 erkennbar, dass ab Position 20 die normale Nenndrehzahl von z. B. 1500 U/min für den Drehstrommotor 1 und damit für die Hochdruckpumpe 2 vorgesehen ist.
Sobald aber die Umgebungstemperatur oder die Temperatur in der Rücklaufleitung 13 auf einen Wert von < 0°C oder in einen Bereich von z. B. +5°C und -5°C absinkt, wird die Drehzahl der Hochdruckpumpe so geregelt, dass bei Position 22 ein Kurvenast 23 erzeugt wird und bei Position 22 eine Umdrehungszahl von z. B. 2 U/min und bei noch tieferen Temperaturen wie z. B. -20°C eine Umdrehungszahl von 5 U/min und bei -40°C eine Umdrehungszahl von 10 U/min vorgesehen sind. Die Drehzahl im Frostschutzbetrieb wird deshalb in Abhängigkeit von der linearen Abnahme der Temperatur linear verändert. Statt einer linear proportionalen Zunahme der Drehzahl mit abnehmender Temperatur kann auch eine nicht-lineare Regelung vorgesehen werden.
Die Figur 3 zeigt die Betriebsart„Dampfbetrieb" des erfindungsgemäßen Hochdruckreinigers.
Der Dampfbetrieb ist gemäß Figur 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Drehstrommotors 1 herabgesetzt wird und der Drehstrommotor z. B. nur noch in einem Frequenzbereich von z. B. 10 bis 40 Hz betrieben wird, wodurch die Drehzahl der Hochdruckpumpe 2 und deren Volumenstrom stark herabgesetzt wird. Wenn aber der Boiler 5 mit gleicher thermischer Leistung wie im Normalbetrieb arbeitet, kommt es in der Hochdruckstufe 4 zu einer Überhitzung des mit geringerem Volumenstrom von der HD-Pumpe geförderten Wassers, welches z.B. dadurch auf 140°C aufgeheizt wird.
Erfindungsgemäß ist in der HD-Stufe 4 ein Temperaturfühler 24 angeordnet, der den Mikroprozessor 17über die elektrische Leitung 25 ansteuert, der seinerseits mit seinem Ausgang 26 den Frequenzumrichter 18 ansteuert.
Der Temperaturfühler 24 und die von ihm beeinflusste Drehzahlregelung der HD- Pumpe sorgen stets dafür, dass in der HD-Stufe eine Temperatur von 140°C in Abhängigkeit von der Fördermenge der HD-Pumpe 2 eingehalten wird.
Das aus der Düse 8 abgegebene Wasser (HD-Strahl 10) ist dann ein Dampfstrahl, bestehend aus überhitztem Dampf.
In der dritten Betriebsart des erfindungsgemäßen HD-Reinigers (Überschussbetrieb) steht im Vordergrund, dass die HD-Pumpe einen möglichst großen Volumenstrom von Wasser mit herabgesenkter Temperatur fördern soll. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, dass der Frequenzumrichter auf eine Frequenz von mehr als 50 Hz geregelt wird, z. B. auf eine Frequenz im Bereich von 50 bis 200 Hz, wodurch der Drehstrommotor auf eine verdoppelte oder verdreifachte Drehzahl geregelt wird und dementsprechend auch die Hochdruckpumpe 2 einen verdoppelten oder verdreifachten Volumenstrom von Wasser in den Boiler 5 hinein fördert.
In der Hochdruckstufe 4 ist erfindungsgemäß ein Druckfühler 28 angeordnet, der feststellt, ob das mit hohem Volumen geförderte Wasser aus einer großvolumigen Düse 8a aus der Sprühlanze ausgegeben wird, wodurch sich automatisch ein HD- Strahl 10a mit geringerer Temperatur von z. B. 50° ergibt. Der Druckfühler 28 erkennt auch eine Umschaltung zwischen der großvolumigen Düse 8a und einer Düse 8 b. Beide Düsen 8a, 8b sind im Umschaltzweig 25 angeordnet, sodass bei Umschaltung das Wasser aus der„normalen" HD-Düse 8b der Sprühlanze abgegeben wird, und damit ein hoch temperierter Hochdruckstrahl 10b mit einer Temperatur von z. B. 99°C erzeugt wird.
Für einen solchen Überschussbetrieb ist kennzeichnend, dass der Frequenzumrichter auf höhere Frequenzen als die Nutzfrequenz von 50 Hz geregelt wird, wodurch die Drehzahl der Hochdruckpumpe stark erhöht wird und damit ein größerer Volumenstrom von Wasser gefördert wird.
Zeichnunqslegende Drehstrommotor
HD-Pumpe
Wasserzulauf
HD-Stufe
Boiler
Pfeilrichtung
Sprühlanze
Düse 8a, 8b
Bypassöffnung
HD-Strahl 10a, 10b
Frostschutzwasser
Auffangbehälter
Rücklaufleitung
Pfeilrichtung
Ablauf
Temperaturwächter
Mikroprozessor
Frequenzumrichter
Drehstrom-Eingang
0 Position
1 Kurvenast
2 Position
3 Kurvenast
4 Temperaturfühler
5 Leitung
6 Leitung
7 Umschaltzweig
8 Druckfühler

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines HD-Reinigers mit verschiedenen Betriebsarten, der mindestens eine HD-Pumpe (2) aufweist, die von einem Antriebsmotor (1) angetrieben ist, wobei das von der HD-Pumpe (2) einlaufseitig angesaugte Wasser verdichtet und durch einen beheizten Boiler (5) gefördert wird, und über mindestens eine Sprühlanze (7) abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor in seiner Drehzahl geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor als Drehstrommotor (1) ausgebildet ist, der von einem Frequenzumrichter (18) angesteuert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Betriebsart „Frostschutzbetrieb" der Drehstrommotor (1) kontinuierlich mit einer verminderten Drehzahl im Vergleich zum Normalbetrieb betrieben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im„Frostschutzbetrieb" die Drehzahl des Drehstrommotors (1) von z. B. 2000- bis 3000 U/min auf einem Bereich von 50-2 U/min herab gesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Betriebszustand„Dampfbetrieb" die Drehzahl des Drehstrommotors (1) und damit die Fördermenge der HD-Pumpe (2) durch die Einstellung des Frequenzumrichters (18) herabgesenkt wird, sodass die HD-Pumpe (18) mit geringerer Förderleistung in den Boiler (5) fördert, der mit gleicher thermischer Leistung wie im Normalbetrieb betrieben wird, sodass das durch den Boiler hindurch fließende Wasser (welches einer geringen Durchlaufmenge entspricht) z. B. auf eine Temperatur von 140 °C aufgeheizt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Betriebsart„Überschussbetrieb" der Drehstrommotor (1) mit mehr als 50 Hz angetrieben wird und mit einer höheren Drehzahl als im Normalbetrieb betrieben wird.
7. HD-Reiniger mit verschiedenen Betriebsarten und mindestens einer HD-Pumpe (2), die von einem Antriebsmotor (1) angetrieben ist, wobei das von der HD-Pumpe (2) einlaufseitig angesaugte Wasser verdichtet und durch einen beheizten Boiler (5) gefördert wird, und über mindestens eine Sprühlanze (7) abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Antriebsmotors geregelt ist.
8. HD-Reiniger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor als Drehstrommotor (1) ausgebildet ist, der von einem Frequenzumrichter (18) angesteuert ist.
9. HD-Reiniger nach Anspruch 7 oder 8 zur Ausübung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die am Eingang des Frequenzumrichters (18) anliegende Netzfrequenz in einem Frequenzbereich zwischen 2 bis 1000 Hz als Ausgangsfrequenz für den Antrieb des Drehstrommotors (1) regelbar ist.
10. HD-Reiniger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Ausgangsfrequenz für den Antrieb des Drehstrommotors (1) in Abhängigkeit von Sensoren erfolgt, die wahlweise als Temperaturfühler (16, 24) und/oder als Druckfühler (28) ausgebildet sind.
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