DE3626719A1 - Periodisch wirkender fluessigkeitsstrahl-erzeuger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen periodisch wirkenden Flüssigkeitsstrahl-Erzeuger.

Es ist bekannt, bei Flüssigkeitsstrahl-Erzeugern durch das periodische Öffnen und Schließen eines im Strahlen­ gang des Strahlerzeugers angeordneten Ventiles einen unterbrochenen Flüssigkeitsstrahl zu erzeugen. Ein auf dieser Art und Weise erzeugter unterbrochener Flüssigkeits­ strahl zeichnet sich durch eine geringe Wurfweite bei niedriger Energiekonzentration, jedoch hohem Flüssigkeits­ verbrauch aus.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Flüssigkeits­ strahl-Erzeuger zu schaffen, der periodisch wirkt und mit dem ein freier Strahl mit großer Wurfweite und hoher Energiekonzentration bei einem niedrigen Flüssig­ keitsverbrauch 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 Lade­ ventil 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 Drucker­ zeuger vorgesehen. Die Druckerzeuger werden zweckmäßig im Gleichtakt mit dem Entladeventil betätigt.

Vorteilhaft ist das Entladeventil länger als die Lade­ periode geschlossen, so daß der Ladeperiode eine Ruhe­ periode 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 Flüssig­ keitsmenge 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 Steuerven­ tile 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 Rückschlag­ ventil geladen, während das Entladeventil geschlossen ist. Auf diese Weise erhöht sich der Ladedruck bis auf den Staudruck des Ladestroms und überschreitet so den Liefer­ druck. 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 Ladevor­ ganges 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 druck­ empfindliche 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 flüssig­ keitsgetriebene Kolben- oder Membranpumpe mit Kraft­ rückführung. Sie wird im Gleichtakt mit dem Entladeventil betätigt. Während der Ruhepause füllt sich der Zylinder durch Ansaugen des Zusatzstoffes aus einem Vorratsbe­ hälter 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 Strahl­ erzeugers für ein Zweistoffsystem, bestehend aus Trägerstoff und Zusatzstoff erläutert. Die Einheit 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 Entlade­ ventil 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 Strahl­ erzeugers 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 gas­ belasteten Speicher kann auch ein feder- oder gewichts­ belasteter 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 Takt­ gebers 16 auf Null absinkt. Dadurch wird die Antriebs­ seite 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 und 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 Ausgangs­ druck 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 Aus­ flußrate, 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 Flüssigkeits­ verbrauch zu erzeugen.

Claims (10)

1. Periodisch wirkender Flüssigkeitsstrahl-Erzeuger, gekennzeichnet durch eine Pumpeinheit (4) zur Druck­ erhöhung von Flüssigkeit und ein Strahlrohr (8) mit Düse (9), verbunden durch einen Speicher (6) für die Flüssigkeit, ausgerüstet mit einem den Rückfluß ver­ hindernden Ladeventil (5) und einem periodisch wirkenden Entladeventil (7) zur Erzeugung eines Arbeitskreislaufs, der aus einer Ladeperiode und einer kürzeren Entlade­ periode besteht.

2. Strahlerzeuger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen Druckerzeuger (10) zur Bei­ mischung 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 Flüssigkeits­ druck gesteuert wird.

10. Strahlerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Speicher (6), dessen Inhalt die Flüssigkeitsmenge einens einzelnen Strahl­ stoßes übersteigt.