[0001] Die Erfindung betrifft einen periodisch wirkenden Flüssigkeitsstrahl-Erzeuger.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind den Unteransprüchen,der Zeichnung
und der zugehörigen Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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 t
e/t
a übersteigt; wobei t
e und t
a 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.
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.