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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Reinigungsmittelschaumes,
bei dem man einer Reinigungsflüssigkeit
mittels eines Injektors eine Chemikalie und zusätzlich mittels einer Schaumdüse Luft
beimischt.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Schaumerzeugungssystem zur Durchführung des Verfahrens, mit einer
Reinigungsflüssigkeit
fördernden Hochdruckpumpe,
einem Injektor zum Beimischen einer Chemikalie zur Reinigungsflüssigkeit
und mit einer Schaumdüse
zum Beimischen von Luft zum Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch.
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Bei
Hochdruckreinigungsgeräten
mit einer Hochdruckpumpe wird der geförderten Reinigungsflüssigkeit,
in der Regel Wasser, häufig
mittels eines Injektors eine Chemikalie beigemischt, um die Reinigungswirkung
zu verbessern. In vielen Fällen
kann hierbei dem Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch
zusätzlich
mittels einer Schaumdüse
Luft zugesetzt werden zur Erzeugung eines Reinigungsmittelschaumes,
der dann auf die zu reinigende Fläche aufgebracht wird. Dadurch
kann die Einwirkzeit der Reinigungsflüssigkeit und der Chemikalie
auf die zu reinigende Fläche
erhöht
und folglich die Reinigungswirkung zusätzlich gesteigert werden. Dies
wird beispielsweise in der
EP
0 925 124 B1 beschrieben.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art sowie ein entsprechendes Schaumerzeugungssystem bereitzustellen,
bei dem mit vermindertem Chemikalienanteil ein wirkungsvoller Reinigungsmittelschaum
erzeugt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß man
das Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch
der Schaumdüse
unter einem Druck von mindestens cirka 30 bar zuführt.
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Es
hat sich gezeigt, daß bei
Beimischung von Luft zum Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch, das unter einem
Mindestdruck von etwa 30 bar steht, ein besonders wirkungsvoller
Schaum erzeugt werden kann, wobei der Anteil an Chemikalie am Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch
gering gehalten werden kann. So kann beispielsweise mit einem Chemikalienanteil
von weniger als 6% bezogen auf den Reinigungsflüssigkeitsanteil, insbesondere
einem Chemikalienanteil von etwa 3%, ein wirkungsvoller Reinigungsmittelschaum
auf die zu reinigende Fläche
aufgebracht werden. Aufgrund des Druckes von mindestens cirka 30
bar kann am Ausgang der Schaumdüse
eine der Schaumbildung förderliche
hohe Austrittsgeschwindigkeit erzielt werden. Eine hohe Austrittsgeschwindigkeit
hat außerdem
den Vorteil, daß eine
verhältnismäßig große "Wurfweite" für den Reinigungsmittelschaum
erzielbar ist, so daß selbst
schwer erreichbare Flächen
zuverlässig
gereinigt werden können.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn man das Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch
unter einem Druck von etwa 60 bar bis etwa 80 bar der Schaumdüse zuführt. Insbesondere ein
Druck des Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisches
von cirka 70 bar bis ungefähr
80 bar hat sich zur Erzeugung eines besonders wirkungsvollen Reinigungsmittelschaumes
mit geringem Chemikalienanteil als besonders günstig erwiesen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens wird in einem ersten Schritt der Reinigungsflüssigkeit
die Chemikalie beigemischt, wobei man die Reinigungsflüssigkeit
unter einem Betriebsdruck von mehr als etwa 30 bar dem Injektor
zuführt, und
in einem zweiten Schritt wird dem Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch
mittels der Schaumdüse
Luft zugesetzt. Von Vorteil ist es hierbei, wenn der Betriebsdruck
der Reinigungsflüssigkeit
etwa 60 bar bis ungefähr
80 bar beträgt,
insbesondere cirka 70 bar bis maximal etwa 80 bar. Die Beimischung
von einer Chemikalie und von Luft in zwei aufeinanderfolgenden Schritten,
wobei der Betriebsdruck der Reinigungsflüssigkeit mehr als etwa 30 bar
beträgt,
hat den Vorteil, daß der
Injektor am Ausgang einer Hochdruckpumpe angeordnet sein kann, während die
zur Beimischung von Luft zum Einsatz kommende Schaumdüse räumlich getrennt vom
Injektor gehalten werden kann und mit dem Injektor über eine
einzige Hochdruckleitung, vorzugsweise über einen Hochdruckschlauch,
in Strömungsverbindung
stehen kann.
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Bei
einem Schaumerzeugungssystem der gattungsgemäßen Art wird die voranstehend
genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß der Injektor
an der Hochdruckpumpe angeordnet und über eine Druckleitung mit der
Schaumdüse
in Strömungsverbindung
steht, wobei das Reinigungsflüssigkeits- Chemikalien-Gemisch
der Schaumdüse unter
einem Druck von mindestens cirka 30 bar über die Druckleitung zuführbar ist.
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Wie
bereits erläutert,
kann durch Beimischung von Luft zu dem unter einem Druck von mindestens
etwa 30 bar stehenden Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch
ein besonders wirkungsvoller Reinigungsmittelschaum mit geringem
Chemikalienanteil erzeugt werden. Das Schaumerzeugungssystem läßt sich
hierbei besonders einfach handhaben, denn die Anordnung des Injektors
an der Hochdruckpumpe und die Verbindung des Injektors über eine
Druckleitung mit der Schaumdüse
ermöglicht
eine kompakte Ausgestaltung des Schaumerzeugungssystems, dessen
Benutzung sich sehr einfach gestaltet.
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Wie
bereits erläutert,
ist es günstig,
wenn das Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch der
Schaumdüse
unter einem Druck von etwa 60 bar bis ungefähr 80 bar zuführbar ist,
hierbei hat sich ein Druck von etwa 70 bar bis ungefähr 80 bar
besonders vorteilhaft erwiesen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schaumerzeugungssystems
ist die Schaumdüse
an einem Düsenknopf,
beispielsweise einer Reinigungspistole, gehalten, der eine Hochdruckdüse umfaßt, wobei
wahlweise die Schaumdüse
mit dem Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch
oder die Hochdruckdüse
mit Reinigungsflüssigkeit
beaufschlagbar ist. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil,
daß der
Benutzer eine zu reinigende Fläche
wahlweise mittels der Hochdruckdüse
mit unter Hochdruck stehender Reinigungsflüssigkeit oder aber mittels
der Schaumdüse mit
Reinigungsmittelschaum beaufschlagen kann. Hierbei ist es günstig, wenn
die Hochdruckdüse
mit unter einem Druck von mindestens 100 bar, vorzugsweise etwa
120 bis cirka 250 bar, stehender Reinigungsflüssigkeit beaufschlagbar ist,
während
die Schaumdüse
mit unter einem Druck von mindestens 30 bar, vorzugsweise cirka
60 bis ungefähr
80 bar, stehendem Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch
beaufschlagbar ist. Dies gibt dem Benutzer die Möglichkeit, unter sehr hohem
Druck stehende Reinigungsflüssigkeit
auf die zu reinigende Fläche
aufzubringen, und auch der Reinigungsmittelschaum kann unter Hochdruck
aufgebracht werden, wobei für
den Reinigungsmittelschaum ein etwas geringerer Druck zum Einsatz
kommt als für
die Reinigungsflüssigkeit.
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Um
wahlweise Reinigungsmittelschaum oder Reinigungsflüssigkeit
ausbringen zu können,
ist es von Vorteil, wenn dem Injektor eine Umgehungsleitung zugeordnet
ist, in die ein Bypass-Ventil geschaltet ist, wobei mittels des
Bypass-Ventils die
Umgehungsleitung freigebbar ist, wenn der Druck der dem Injektor
zugeführten
Reinigungsflüssigkeit
einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet.
Dies hat den Vorteil, daß in
Abhängigkeit
vom Druck der Reinigungsflüssigkeit,
den diese am Eingang des Injektors aufweist, entweder der Reinigungsflüssigkeit mittels
des Injektors eine Chemikalie beigemischt werden kann, oder aber
die Reinigungsflüssigkeit kann
den Injektor umgehen, ohne daß hierzu
vom Benutzer ein Stellorgan betätigt
werden muß.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn der Reinigungsflüssigkeit mittels des Injektors
praktisch keine Chemikalie beimischbar ist, falls der Druck der Reinigungsflüssigkeit
einen Maximalwert, vorzugsweise einen Wert von etwa 80 bar, überschreitet. Dies
hat den Vorteil, daß Reinigungsflüssigkeit,
die dem Injektor mit einem den Maximalwert überschreitenden Druck zugeführt wird, den
Injektor durchströmt,
wobei praktisch keine Chemikalie beigemischt wird, so daß die zu
reinigende Fläche
mit unter hohem Druck stehender Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden
kann, ohne daß zusätzlich Chemikalie
auf die Fläche
aufgebracht wird.
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Der
Injektor kann beispielsweise eine Reinigungsflüssigkeitsleitung umfassen,
in die in einem Mündungsbereich
eine Chemikalienleitung einmündet,
wobei die Reinigungsflüssigkeitsleitung
stromaufwärts
des Mündungsbereiches
einen zylinderförmigen
Treibkanal und stromabwärts
des Mündungsbereiches
einen zylinderförmigen
Fangkanal ausbildet und der Durchmesser des Fangkanals cirka das 1,2-fache
bis 1,4-fache beträgt
des Durchmessers des Treibkanales. Es hat sich gezeigt, daß bei einem derartigen
Verhältnis
der Durchmesser von Treib- und Fangkanal eine besonders wirksame
Beimischung von Chemikalie erzielt werden kann, solange der Druck
der Reinigungsflüssigkeit
einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet, während bei Überschreiten
dieses Wertes im Injektor praktisch keine Beimischung von Chemikalie
mehr erfolgt.
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Vorzugsweise
beträgt
der Durchmesser des Fangkanals ungefähr das 1,25-fache des Durchmessers
des Treibkanals.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der Treibkanal sich in Richtung des Mündungsbereiches
konisch erweitert mit einem Konuswinkel von cirka 90°.
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Günstig ist
es, wenn die Reinigungsflüssigkeitsleitung
stromaufwärts
des Treibkanales einen sich in Strömungsrichtung kontinuierlich
verjüngenden
Zuleitungskanal ausbildet, der einen sich im Längsschnitt bogenförmig verengen den
Eintrittsabschnitt umfaßt.
Der bogenförmig
verengende Eintrittsabschnitt vermindert die Gefahr, daß sich stromaufwärts des
Mündungsbereiches
Turbulenzen ausbilden, die die Beimischung der Chemikalie beeinträchtigen
könnten.
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Als
besonders vorteilhaft hat sich hierbei erwiesen, wenn der Eintrittsabschnitt
kontinuierlich in einen sich in Strömungsrichtung konisch verjüngenden
Leitungsabschnitt übergeht,
an den sich der Treibkanal anschließt, wobei der Konuswinkel des Leitungsabschnittes
cirka 30° beträgt.
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Eine
weitere Optimierung der Strömungsverhältnisse
innerhalb des Injektors kann dadurch erzielt werden, daß die Reinigungsmittelleitung
stromaufwärts
des Zuleitungskanals einen zylinderförmigen Anschlußkanal ausbildet.
Der Anschlußkanal
vereinfacht es, den Injektor mit einem Druckanschluß einer Hochdruckpumpe
zu verbinden, wobei Störungen der
Strömungsverhältnisse
innerhalb des Injektors sehr gering gehalten werden können.
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Die
nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient
im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen
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1: eine schematische Darstellung
eines erfindungsgemäßen Schaumerzeugungssystems und
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2: eine schematische Darstellung
eines beim Schaumerzeugungssystem gemäß 1 zum Einsatz kommenden Injektors.
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In
der Zeichnung ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegtes
Schaumerzeugungssystem dargestellt mit einem Hochdruckreinigungsgerät 12,
das eine von einem Elektromotor 14 angetriebene Hochdruckpumpe 16 umfaßt, und
mit einem Düsenknopf
in Form einer Reinigungspistole 18, die über eine
Hochdruckleitung in Form eines Hochdruckschlauches 20 an
den Ausgang 21 eines Injektors 22 angeschlossen
ist, dessen Eingang 23 an den Druckanschluß 25 der
Hochdruckpumpe 16 angeschlossen ist. Das Schaumerzeugungssytem 10 weist
außerdem
einen Chemikalienbehälter 28 auf, der über eine
Chemikalienleitung 30 mit dem Injektor 22 in Strömungsverbindung
steht. Der Chemikalienbehälter 28 kann
als separate Baueinheit ausgestaltet sein, wie dies in 1 dargestellt ist. Alternativ kann
vorgesehen sein, daß der
Chemikalienbehälter 28 in
das Hochdruckreinigungsgerät 12 integriert
ist. Dies ist in 1 durch
den Pfeil 30 veranschaulicht.
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Die
Reinigungspistole 18 weist einen pistolenartigen Handgriff
auf sowie eine erste und eine zweite Ausgangsleitung 31, 32,
die wahlweise mit Flüssigkeit
beaufschlagt werden können.
Am freien Ende der ersten Ausgangsleitung 31 ist eine Schaumdüse 34 gehalten,
während
das freie Ende der zweiten Ausgangsleitung 32 eine Hochdruckdüse 36 trägt. Die
Reinigungspistole 18 ist in an sich bekannter Weise derart
ausgestaltet, daß wahlweise entweder über die
Schaumdüse 34 Reinigungsmittelschaum
oder aber über
die Hochdruckdüse 36 Reinigungsflüssigkeit
ohne zusätzliche
Chemikalie auf eine zu reinigende Fläche aufgebracht werden können. Mit
Hilfe der Schaumdüse
kann hierbei dem zugeführten
Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch
Luft zugesetzt werden. Derartige Schaumdüsen sind dem Fachmann ebenso
bekannt wie die Hochdruckdüse 36 und
Reinigungspistole 18.
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Mittels
der Hochdruckpumpe 16 kann Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser,
gefördert werden,
wobei die Reinigungsflüssigkeit
unter hohem Druck dem Injektor 22 und anschließend über den
Hochdruckschlauch 20 der Reinigungspistole 18 zugeführt werden
kann. Im Bereich des Injektors 22 kann der geförderten
Reinigungsflüssigkeit
eine Chemikalie beigemischt werden, so daß unter Druck stehendes Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch über den
Hochdruckschlauch 20 der Schaumdüse 34 zugeführt werden
kann.
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Der
zur Beimischung der Chemikalie zum Einsatz kommende Injektor 22 ist
in 2 detailliert dargestellt.
Er umfaßt
eine den Injektor 22 in Längsrichtung durchgreifende
Reinigungsmittelleitung 40, die den Eingang 23 des
Injektors mit dem Ausgang 21 verbindet und in die in einem
Mündungsbereich 42 die
Chemikalienleitung 30 senkrecht einmündet. Stromaufwärts des
Mündungsbereiches 43 bildet
die Reinigungsmittelleitung 40 einen zylinderförmigen Treibkanal 44 aus,
der über
einen konusförmigen
Endabschnitt 45 in den Mündungsbereich 43 einmündet und
dem stromaufwärts
ein sich in Strömungsrichtung 47 kontinuierlich
verjüngender
Zuleitungskanal 49 vorgelagert ist. Der Zuleitungskanal 49 weist
einen sich im Längsschnitt
bogenförmig
verengenden Eintrittsabschnitt 50 auf, an den sich in Strömungsrichtung 47 ein
konusförmiger
Leitungsabschnitt 51 knickfrei anschließt. Der Leitungsabschnitt 51 weist einen
Konuswinkel von cirka 30° auf.
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Dem
Zuleitungskanal 49 vorgelagert ist ein zylinderförmiger Anschlußkanal 53, über den
der Eingang 23 des Injektors mit dem Zuleitungskanal 49 in Strömungsverbindung
steht.
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Stromabwärts des
Mündungsbereiches 43 bildet
die Reinigungsmittelleitung 40 einen zylinderförmigen Fangkanal 55,
der in Strömungsrichtung 47 etwa
die sechsfache Länge
des Treibkanales 44 aufweist und dessen Durchmesser etwa
1,25-fache des Durchmessers des Treibkanales 44 beträgt. An den Fangkanal 45 schließt sich
in Strömungsrichtung 47 ein
Auslaßkanal 57 an
mit einem ersten Auslaßabschnitt 58,
der sich in Strömungsrichtung 47 mit
einem Konuswinkel von etwa 10° konisch
erweitert, und mit einem zweiten Auslaßabschnitt 59, der
sich mit einem Konuswinkel von etwa 60° bis zum Ausgang 21 des
Injektors 22 konisch erweitert.
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Parallel
zur Reinigungsmittelleitung 40 verläuft eine den Eingang 23 mit
dem Ausgang 21 des Injektors 22 verbindende Umgehungsleitung 61,
in die ein federbelastetes Bypass-Ventil 62 geschaltet ist.
Das Bypass-Ventil 62 ist derart ausgestaltet, daß es bei
einem im Bereich des Eingangs 23 herrschenden Druck der
Reinigungsflüssigkeit
von mehr als 80 bar öffnet,
so daß bei
Reinigungsflüssigkeitdrücken von
mehr als 80 bar der Injektor 22 umgangen werden kann, während bei
einem Druck von weniger als 80 bar die Bypass-Leitung 62 geschlossen
ist und dadurch die gesamte, von der Hochdruckpumpe 16 geförderte Reinigungsflüssigkeit
durch den Injektor 22 hindurchströmt. Das Hindurchströmen der
Reinigungsflüssigkeit
durch den Injektor 22 hat zur Folge, daß aus dem Chemikalienbehälter 28 Chemikalie
angesaugt und über
die Chemikalienleitung 30 der Reinigungsflüssigkeit
beigemischt wird. Die vor anstehend erläuterten Größenverhältnisse insbesondere des Treibkanals 44 und
des Fangskanals 25 sowie die Geometrie des Zuleitungskanals 49,
des vorgelagerten Anschlußkanales 53 und
des Auslaßkanales 57 sind
derart gewählt,
daß bei
Drücken
unterhalb von 80 bar wirkungsvoll Chemikalie angesaugt wird, während bei
Drücken
Reinigungsflüssigkeit
von mehr als 80 bar praktisch keine Chemikalie mehr aus dem Chemikalienbehälter 28 angesaugt
wird.
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Zum
Aufbringen eines Reinigungsmittelschaumes auf eine zu reinigende
Fläche
kann das Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch
der Schaumdüse 34 zugeführt werden,
so daß dem
zugeführten
Gemisch zusätzlich
Luft beigemischt werden kann. Der Strömungsdurchmesser der Schaumdüse ist hierbei
derart gewählt,
daß sich
bei aktiver Hochdruckpumpe 16 am Druckanschluß 25 ein
Reinigungsflüssigkeitsdruck
von etwa 70 bis maximal 80 bar einstellt, so daß Chemikalie aus dem Chemikalienbehälter 28 angesaugt
und das somit erzeugte Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch über den
Hochdruckschlauch 20 und die erste Ausgangsleitung 31 der
Schaumdüse 33 zugeführt wird.
Mittels der Schaumdüse 34 kann
in üblicher
Weise Luft beigemischt werden, und das unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeits-Chemikalien-Gemisch
kann dann mit hoher Austrittsgeschwindigkeit in Form eines Reinigungsmittelschaumes
auf die zu reinigende Fläche
aufgebracht werden.
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Alternativ
kann der Benutzer die Hochdruckdüse 36 aktivieren,
deren Strömungsdurchmesser geringer
ist als der Strömungsdurchmesser
der Schaumdüse.
Dies hat zur Folge, daß sich
im Bereich des Druckanschlusses 25 ein Reinigungsflüssigkeitsdruck
von mindestens 120 bar bis maximal 250 bar ein stellt. Dies wiederum
bewirkt, daß das
Bypass-Ventil 62 seinen geöffneten Zustand einnimmt und
somit von der Hochdruckpumpe 16 geförderte Reinigungsflüssigkeit
den Injektor 22 umgehen kann. Reinigungsflüssigkeit,
die dennoch den Injektor 22 unter hohem Druck durchströmt, bewirkt
aufgrund der sich unter diesen Bedingungen einstellenden Strömungsverhältnisse
nur eine sehr geringe Saugwirkung für die Chemikalie, so daß praktisch
keine Chemikalie der Reinigungsflüssigkeit beigemischt wird.
Die unter sehr hohem Druck stehende Reinigungsflüssigkeit kann über den
Hochdruckschlauch 20 und die zweite Ausgangsleitung 32 der
Hochdruckdüse 36 zugeführt und
von dieser auf die zu reinigende Fläche aufgebracht werden. Die
Hochdruckdüse 36 ist
hierbei über
an sich bekannte und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellte
Verbindungsmittel lösbar
verbindbar an der zweiten Ausgangsleitung 32 gehalten.
Dies gibt dem Benutzer die Möglichkeit,
unterschiedliche Hochdruckdüsen
zum Einsatz zu bringen, die sich insbesondere in ihrem Düsendurchmesser
unterscheiden. Je größer der Durchmesser
der Hochdruckdüse
gewählt
wird, desto geringer ist der sich im Bereich des Druckanschlusses 25 einstellende
Druck der Reinigungsflüssigkeit.
Somit kann durch Wahl einer entsprechenden Hochdruckdüse 36 der
Betriebsdruck der Reinigungsflüssigkeit
variiert werden.