Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Pumpen bei Hochdruckreinigern, mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruches 1.
Eine derartige Steuervorrichtung ist z. B. aus dem US-Patent 4,636,146 bekannt, um bei einem Hochdruckreiniger bei Unterbrechung der Förderung, insbesondere beim Schließen der Sprühlanze einen unzulässigen Druckanstieg zu vermeiden. Hierzu ist ein Bypassventil vorgesehen, das auch Unloader genannt wird, da hierbei über ein sich öffnendes Sperrelement der Flüssigkeitsstrom wieder zur Saugseite der Pumpe geleitet wird. Bei solchen "Strahlpausen" erfolgt somit ein druckloser Umlaufbetrieb, indem das Wasser im Bypass gefördert wird. Diese Steuerung wird auch Abschaltautomatik oder Druckentlastung genannt.
Dies gilt insbesondere für den Intervallbetrieb von Hochdruckreinigungsgeräten, da hierbei die Abgabestelle, insbesondere eine Sprühlanze, häufig geschlossen und dann wieder geöffnet wird. Bei längeren Arbeitspausen sollte, nicht nur aus Gründen der Energieeinsparung der Elektromotor für den Pumpenantrieb abgeschaltet werden. Das Zuschalten der Pumpe (durch Einschalten des Elektromotors) kann hier bei geschlossener Sprühlanze jedoch unmöglich werden, insbesondere bei Wechselstrom-Motoren und unnachgiebigen Stahlgewebe-Hochdruckschläuchen zwischen Pumpe und Sprühlanze. Diese führen - im Gegensatz zu relativ weichen, nicht ummantelten Gummischläuchen - zu einem hohen Druckanstieg in sehr kurzer Zeit, in der sich der Elektromotor noch in der Anlaufphase befindet. Dabei kann der gerade startende Motor noch zu wenig Drehmoment aufbringen, so dass dieser stehen bleibt (blockiert). Dieser Effekt ist umso stärker je niedriger die Eingangsspannung ist, was insbesondere durch die Verwendung von Verlängerungskabeln auf Baustellen auftritt. Ein Anlassen ist somit ausgeschlossen, außer dass die Sprühlanze geöffnet wird. Dies kann jedoch zeitaufwendig und unbequem sein, da sich z. B. beim Einsatz auf Baustellen die Sprühlanze auf einem Gerüst befindet und der Hochdruckreiniger entfernt davon auf dem Boden steht.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für Pumpen bei Hochdruckreinigern zu schaffen, die bei einfacher Bauweise ein sicheres Anlaufen des Antriebsmotors sicherstellt.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Steuervorrichtung gemäss den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Als wesentlicher Vorteil wird durch die vorgeschlagene Bauweise erreicht, dass beim Einschalten des Antriebsmotors zunächst noch für kurze Zeit kein Druckaufbau in dem Hochdruckschlauch erfolgt, sondern erst mit einer Verzögerung von einigen Zehntelsekunden. Erst nachdem der Motor "hochgelaufen" ist (z.B. binnen 0,2 Sekunden), also sein volles Drehmoment besitzt, wird Wasser in den Hochdruckschlauch gefördert bzw. gepresst. Dies ermöglicht jederzeit ein sicheres Anlaufen des Motors.
Von besonderem Vorteil ist die kompakte Bauweise des Ventilkörpers, der zudem in einfacher Weise gegen die bisher übliche Sperrkugel eines Unloader-Ventil ausgetauscht werden kann. Somit ist nicht nur die Erst-Ausstattung preiswert möglich, sondern auch die Nachrüstung bestehender Geräte.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnung näher erläutert und beschrieben. Hierbei zeigen:
- Fig. 1 eine Schnittdarstellung der Steuervorrichtung mit neuem Ventilkörper;
- Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäss Fig. 1 eines herkömmlichen Unloaders; und
- Fig. 3a-c verschiedene Schaltstellungen des Ventilkörpers; und
- Fig. 4a-c dazu analoge Schaltstellungen, wobei als Ventilelement eine Kugel vorgesehen ist.
Das nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung gemäss Fig.1 soll zunächst mit der herkömmlichen Bauweise gemäss Fig. 2 verglichen werden.
In Fig. 2 ist ein Ventilgehäuse 1 dargestellt, das an eine nicht näher dargestellte Pumpe (meist Pumpe mit drei Kolben) eines Hochdruckreinigers angeflanscht ist. Dabei wird über einen schematisch angesetzten Hochdruckschlauch 2 Druckflüssigkeit zu einer Abgabestelle, insbesondere eine (nicht dargestellte) Sprühlanze gefördert. Im Förderweg durch das Ventilgehäuse 1 ist ein Rückschlagventil 3 eingebaut, das hier in geschlossener Stellung dargestellt ist. In geöffnetem Zustand (normaler Pumpbetrieb) gelangt somit die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit zum Hochdruckschlauch 2 und damit zur Abgabestelle. In Bereich des Rückschlagventils 3 ist eine Steuerleitung 3a vorgesehen, die zu einem Bypassventil 7 führt. Dieses weist einen Kolben 8 auf, an dem eine stößelartige Spindel 9 befestigt ist, die entgegen der Vorspannung einer relativ starken Haupt- oder Druckfeder 10 bei Beaufschlagung des Kolbens 8 nach rechts bewegbar ist. Dabei wird ein Sperrelement 8a, insbesondere in Kugelform durch die Spindel 9 in die Offenstellung gedrückt (vgl. auch Fig. 3), so dass unter dem Pumpendruck stehende Flüssigkeit noch vor dem Rückschlagventil 3 in eine schematisch dargestellte Bypassleitung abfließen kann. Die Vorspannung der Druckfeder 10 ist durch ein Handrad 11 einstellbar, so dass der Öffnungsdruck der Absperrkugel 8a einstellbar ist. Diese Bauweise des Bypassventils 7 als sog. Unloader hat sich im Intervallbetrieb grundsätzlich bewährt, wobei jedoch gerade bei ummantelten Hochdruckschläuchen 2 die oben genannten Probleme beim Starten des Antriebsmotors nach längeren Arbeitspausen auftraten.
Wesentlich für die erfindungsgemäße Gestaltung ist nunmehr, wie in Fig. 1 dargestellt, dass das Sperrelement 8a (Absperrkugel 8a in Fig. 2) gegen einen hülsenförmigen Ventilkörper 8a' ausgetauscht ist. Bei dieser Umrüstung kann die Druckfeder 8b sogar beibehalten werden. Im Innern des (hohl gebohrten) Ventilkörpers 8a' ist ein weiteres Ventilelement 5 axial beweglich gelagert (vgl. folgende Fig. 3 und 4), das von einer (relativ schwachen) Feder 6 beaufschlagt ist. Das Ventilelement 5 und die Feder 6 sind dabei geschützt im Ventilkörper 8a' gelagert bzw. geführt, wie in den folgenden Fig. 3 und 4 in verschiedenen Schaltstellungen vergrößert dargestellt wird.
In Fig. 3 und 4 sind jeweils drei ähnliche Schaltpositionen dargestellt, wobei in Fig. 3 ein Kegelbolzen 5a (mit konischer Spitze) als Ventilelement 5 dient, während in Fig. 4 hierzu eine Kugel 5b vorgesehen ist. Beide Formen des Ventilelements 5 sind dabei von einer Feder 6 beaufschlagt, die ebenfalls im Innern des Ventilkörpers 8a' angeordnet ist.
Der Ventilkörper 8a' weist hierbei jeweils einen Kugelkopf 4 mit einer zentralen Bohrung 4a auf, die dem Spindelende 9 des Bypassventils 7 gegenüberliegt, sowie zumindest eine Zulaufbohrung 4b (in Fig. 3 am Zylindermantel und in Fig. 4 an der von der Spindel 9 abgewandten Stirnseite). Dabei ist der Kugelkopf 4 rückseitig von der Druckfeder 8b beaufschlagt, die bevorzugt mit der Druckfeder 8b in Fig. 2 baugleich ist, also bei einem Umbau weiterverwendet werden kann.
Die Unter-Figuren in Fig. 3 und 4 zeigen hierbei die Schaltstellung:
- a) beim Einschalten des Motors;
- b) beim Normalbetrieb unter Druck;
- c) beim Betrieb im Bypass.
In Fig. 3a und 4a verschließt der Kugelkopf 4 den Ventilsitz des Unloader-Ventils. Durch die Bohrungen 4a und 4b kann Wasser in den Bypass strömen, bis der Antriebsmotor seine Nenndrehzahl erreicht hat. Durch die einsetzende Strömung wird die Bohrung 4a im Kugelkopf 4 durch den Kegelbolzen 5a bzw. die Kugel 5b geschlossen, wie in den Fig. 3b und 4b für den Normalbetrieb dargestellt ist. Hierbei ist die Bohrung 4a geschlossen, wobei das Ventilelement 5 durch den hydraulischen Druck (entgegen der relativ geringen Kraft der Feder 6) in dieser Position gehalten wird.
In Fig. 3c und 4c ist jeweils die Stellung bei nach rechts verschobener Position der Spindel 9 (vgl. links angedeuteter Kolben 8) gezeigt. Hierbei ist der Kugelkopf 4 vom Ventilsitz abgehoben und auch die Bohrung 4a geöffnet. Somit kann Wasser über beide Öffnungen zum Bypass strömen, der hier mit dem Bezugszeichen B angedeutet ist. Der Bypass B kann jedoch auch an anderer Stelle im Ventilgehäuse 1 angeordnet sein. Weiterhin sei betont, dass die Ausführung des Ventilelements 5 als Kugel 5b in Offenstellung eine besonders einfache Möglichkeit des Selbst-Ansaugbetrieb der Pumpe zulässt.