DE4344748A1 - Druckerzeuger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckerzeuger vorzugsweise für ein Kanalreinigungsfahrzeug.

Druckerzeuger der gattungsgemäßen Art setzt man insbesondere zur Erzeugung von Druckwasser bei Kanalreinigungsfahrzeugen ein. Das Druckwasser wird in eine mit einem an seinem Ende befindlichen Düsenkopf ausgestatteten Schlauch geleitet, wo­ bei das mit hoher Austrittsgeschwindigkeit aus dem Düsenkopf ausströmende Druckwasser einerseits zum Vortrieb der Kanal­ reinigungsdüse in den zu reinigenden Kanal dient und anderer­ seits zur Loslösung von Verunreinigungen und zum Transport dieser Ablagerungen im Kanal. Das dabei entstehende Schlamm­ wasser mit den Ablagerungen wird von dem Kanalreinigungsfahr­ zeug von einem Saugschlauch des Kanalreinigungsfahrzeugs wie­ der aufgesaugt, gefiltert und als Brauchwasser mittels einer Hochdruckpumpe dem Düsenkopf wieder zugeführt.

Das Druckwasser wird üblicherweise durch eine Hochdruckpumpe, beispielsweise eine Dreikolbenpumpe, erzeugt. Aus der nicht vorveröffentlichten Patentschrift 42 06 409.0 ist eine Art der Druckwassererzeugung bekannt, bei der ein ölhydraulisch angetriebener Druckumsetzer verwendet wird, der aus zwei mit jeweils einem Differentialkolben ausgerüsteten Zylinderein­ heiten besteht, wobei jeder Differentialkolben einen Öl­ hydraulik- und einen Druckwasserkolben aufweist. Die praktische Anwendung der Druckwassererzeugung mit Hilfe des in der Patentschrift beschriebenen Druckerzeugers erfordert einen relativ hohen Herstellungs- und Montageaufwand, was mit sehr hohen Kosten verbunden ist.

Problematisch bei diesen Pumpen ist aber auch, daß sie einen aufwendigen Filter benötigen, der intensiv das Schlammwasser aufbereitet. Die bekannten Pumpen arbeiten nämlich mit hohen Kolbengeschwindigkeiten und sind deshalb äußerst anfällig gegen ein Übermaß an im Wasser befindlichen Partikeln. Dies führt in der Regel zu vorzeitigem Verschleiß der Ventile und Kolbenteile. In letzter Zeit war man deshalb bemüht, die Filterleistung und somit die Aufbereitung des Wassers immer weiter zu verbessern. Dies ist jedoch ebenfalls sehr kosten­ intensiv.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Druck­ erzeuger so zu gestalten, daß insbesondere für die Verwendung bei Kanalreinigungsfahrzeugen der Herstellungs- und Montage­ aufwand für eine gattungsgemäße Druckerzeugung erheblich herabgesetzt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druckerzeuger als einteilige Druckumsetzerbaueinheit ausge­ führt ist, die mindestens einen beidseitig eines Ölhydraulik­ kolbens beaufschlagbaren Ölhydraulikzylinder und mindestens zwei Druckwasserzylinder mit jeweils einem mit dem Ölhydrau­ likkolben durch zumindest eine Kolbenstange verbundenen, gleichzeitig durch den Ölhydraulikkolben betätigten Druckwas­ serkolben aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist ein Druckerzeuger geschaffen, der weniger verschleißanfällig ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Druckerzeugers sieht vor, daß jeweils mindestens ein Druckwasserzylinder an den gegenüberliegenden beiden Stirnseiten des Ölhydraulikzylin­ ders angeordnet ist. Es ergibt sich eine äußerst kompakte, aus wenigen einfach herzustellenden Bauteilen bestehende Bau­ einheit, die sich durch niedrige Herstellungs- und Montagekosten auszeichnet.

Spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung er­ geben sich aus den Merkmalen der anderen Unteransprüche.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß die im gemeinsamen Gehäuse befindlichen Öl- und Druckwasserzylinder den gleichen Durchmesser aufweisen. Das Druckumsetzergehäuse wird durch parallel zur Längsachse angeordnete Stangen zusammengehalten. Werden die Zugstangen entfernt, so zerfällt das Gehäuse des Druckumsetzers in mehrere Teile, so daß für Wartungs- und Re­ paraturzwecke die inneren Bauteile, wie z. B. Ölkolben mit Kolbenstangen leicht entnommen werden können. Dies ist insbe­ sondere für den Austausch von Kolben- und Kolbenstangendich­ tungen von großem Vorteil.

Der erfindungsgemäße Druckerzeuger ist auf der ölhydraulischen Antriebsseite mit einem Überstromsicherheits­ ventil ausgestattet. Durch diese Maßnahme wird einerseits der Ölkreislauf abgesichert, andererseits sind die mit dem Öl­ hydraulikzylinder verbundenen Druckwasserzylinder automatisch gegen unzulässigen Überdruck abgesichert, was den Einbau eines zusätzlichen Sicherheitsventils im Wasserkreislauf ent­ behrlich macht.

Die angetriebenen Druckwasserkolben werden bei normaler Ar­ beitsweise des Druckumsetzers nur auf ihrer Vorderseite mit Wasser beaufschlagt. Während einer Hubbewegung befindet sich zumindest je ein Druckwasserkolben in der Ansaugphase, wäh­ rend der andere Druckwasserkolben Druckwasser in die ange­ schlossene Schlauchleitung pumpt. Der Aufbau des Druckumsetzers macht es jedoch auch möglich, die Rückseite der Druckwasserkolben ebenfalls mit Wasser zu beaufschlagen; man erhält somit während einer Hubphase die Möglichkeit, mit beiden Druckwasserkolben jeweils Wasser anzusaugen und gleichzeitig Druckwasser in die angeschlossene Schlauchlei­ tung zu fördern. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn zur Reinigung von Rohrleitungen größeren Durchmessers eine größere Menge Druckwasser zur Verfügung stehen muß. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Zu- und Ableitungen der Druckwasserzylinder sowie eine Erhöhung der Hydraulikpumpen­ leistung läßt sich die gewünschte größere Druckwassermenge auf einfache Weise bereitstellen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Druckerzeu­ gers der erfindungsgemäßen Art anhand der beigefügten Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Druckumsetzer in linksseitiger Endstellung der Druckwasser- und Öl­ hydraulikzylinderkolben,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Druckumsetzer in rechtsseitiger Endstellung der Druckwasser- und Hydraulikzylinderkolben, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Kolben und Ven­ tile von Fig. 1 und 2.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Druckumsetzer ist mit einem in der Mitte angeordneten Ölhydraulikzylinder 3 so­ wie zwei an den Stirnseiten des Ölhydraulikzylinders 3 ange­ ordneten Druckwasserzylindern 4 und 5 ausgerüstet. Der zen­ trale Ölhydraulikzylinder 3 besitzt einen Ölhydraulikkolben 7, der durch die Bohrungen 8 und 9 wechselseitig an seinen Stirnflächen 10 und 11 mit Drucköl beaufschlagbar ist. Im Druckwasserzylinder 4 ist ein Druckwasserkolben 13 und im Druckwasserzylinder 5 ist ein Druckwasserkolben 14 zur Längsachse des Druckerzeugers 1 verschieblich angeordnet. Beide Druckwasserkolben 13 und 14 sind mittels zweier Kolben­ stangen 15 und 16 mit dem zentralen Ölhydraulikkolben 7 ver­ bunden, so daß eine Bewegung des Ölhydraulikkolbens 7 eine gleichgerichtete Bewegung der Druckwasserkolben 13, 14 be­ wirkt. Alternativ zu den Kolbenstangen 15, 16 ist natürlich auch eine durchgehende Kolbenstange als Verbindung der Druck­ wasserkolben 13 und 14 mit entsprechend mittig angeordnetem Ölkolben 7 denkbar.

Der Druckwasserzylinder 4 besitzt eine vordere Kammer 20 und eine von der Kolbenstange 15 durchlaufende hintere Kammer 21, wobei die Kammern 20 und 21 mit einem in der Zuflußleitung 22 angeordneten Saugventil 23 sowie einem durch Ventilsteuerung verschließbaren Druckwasseranschluß 24 ausgerüstet sind. Die Kammer 21 wird dabei von der Kolbenstange 16 durchquert.

Analog zum Aufbau des Druckwasserzylinders 4 besitzt der Druckwasserzylinder 5 eine vordere Kammer 30 und eine rück­ wärtige Kammer 31, wobei die Kammern 30 und 31 eine Zufluß­ leitung 32 mit darin angeordnetem Saugventil 33 und einen Druckwasseranschluß 34 aufweisen. Die Kammer 31 wird dabei von der Kolbenstange 16 durchquert.

Die Funktion des Druckumsetzers 1 ergibt sich aus der hin- und hergehenden Bewegung des Ölhydraulikkolbens 7, die aus der wechselseitigen Druckbeaufschlagung seiner Stirnseiten 10 und 11 resultiert. Befindet sich der Ölhydraulikkolben 7 in der in Fig. 1 mit A bezeichneten Endstellung und wird seine Stirnfläche 10 mit Drucköl beaufschlagt, so ergibt sich eine Bewegung des Ölhydraulikkolbens 7 mit den angeschlossenen Kolbenstangen 15 und 16 sowie den Druckwasserkolben 13 und 14 in Richtung des Pfeiles 50. Während dieser Kolbenbewegung drückt der Druckwasserkolben 13 Druckwasser aus der vorderen Kammer 20 durch die Öffnung 24 in eine angeschlossene Druck­ leitung, gleichzeitig drückt der Kolben 14 aus seiner rück­ wärtigen Kammer 31 Druckwasser durch den Abfluß 32. In die Kammer 21 des Druckwasserkolbens 13 sowie in die Kammer 30 des Druckwasserkolbens 14 wird durch die Bewegung der Kolben in Richtung des Pfeiles 50 zur gleichen Zeit Wasser durch die Zuflußleitung 32 bzw. den Zufluß 22 angesaugt.

Beide Druckwasserkolben 13 und 14 führen also bei der Bewe­ gung des Ölhydraulikkolbens von Stellung A in Stellung B gleichzeitig jeweils einen Saug- und einen Druckhub aus. Be­ wegt sich der Ölhydraulikkolben 7 aus seiner Endstellung B durch Beaufschlagung der Stirnseite 11 in Richtung des Pfei­ les 51, so wird aus den Kammern 21 und 30 Druckwasser in die daran angeschlossenen Druckleitungen gepumpt, gleichzeitig erfolgt das Ansaugen von Wasser in den Kammern 31 und 20 der Druckwasserkolben 5 und 4.

Das Druckwasser der Druckwasserkolben 4 und 5 während des je­ weiligen gemeinsamen Druckhubes läßt sich je nach Erfordernis in eine gemeinsame Druckleitung einspeisen, um beispielsweise bei der Reinigung eines Großprofils eine entsprechend größere Druckwassermenge zur Verfügung zu stellen. Es ist allerdings auch denkbar, das Druckwasser des Druckwasserkolbens 5, bei­ spielsweise für die Profilreinigung, und das Druckwasser des Kolbens 4 gleichzeitig zur Rückspülung von Filtern zu verwen­ den. Bei der gemeinsamen Beaufschlagung einer Druckwasserlei­ tung durch die Druckwasserkolben 4 und 5 ist durch die ange­ schlossene Hydraulikpumpe für den Ölhydraulikkolben 7 ein entsprechend höherer Leistungsbedarf bereitzustellen, der sich aus den höheren Kolbenkräften innerhalb des Druckumsetzers ergibt. Die Kolbengeschwindigkeit von Wasser und Ölhydraulikkolben 7 erhöht sich bei Zusammenschaltung der Druckwasserkolben 4 und 5 auf eine gemeinsame Druckleitung nicht.

Folgenden Arbeitsdrücken sind beispielsweise folgende Volumenströme zugeordnet.

Das gemeinsame Gehäuse von Ölhydraulikzylinder 3 und den Druckwasserzylindern 4 und 5 wird durch mehrere, in Längs­ richtung des Druckumsetzers verlaufende Zugstangen 55 zusam­ mengehalten. Diese verlaufen durch radial am Umfang des Ge­ häuses angeordnete Durchgangsbohrungen und sind am Ende mit Muttern verschraubt. Durch diesen Aufbau lassen sich Druck­ wasser- und Ölhydraulikkolben 7, 13, 14 nach Entfernen der Zugstangen 55 leicht dem Gehäuse entnehmen, da dieses dann in Längsrichtung trennbar ist. Ein infolge von regelmäßigen War­ tungsarbeiten notwendiger Austausch von Kolben- und Kolben­ stangendichtungen ist hierdurch auf einfachste Weise möglich. Zur Verschleißminderung besitzt der Ölhydraulikzylinder 3 in beiden Endstellungen A und B des Ölhydraulikkolbens 7 eine verstellbare Dämpfungseinrichtung, die entweder in das Ge­ häuse der Druckumsetzerbaueinheit 1 integriert ist oder durch elektromagnetische Proportionalventile realisiert werden kann, durch die üblicherweise die Ansteuerung des Ölhydrau­ likzylinders 3 erfolgt. In die Steuerung des Ölhydraulikzy­ linders 3 ist darüber hinaus ein übliches und deswegen hier nicht näher dargestelltes Überstromventil integriert, welches die Hydraulikanlage absichert; durch diese Tatsache wird der Einbau zusätzlicher Sicherungseinrichtungen in die Wasser­ kreisläufe der Druckwasserzylinder 4 und 5 überflüssig.

An der Außenseite des Gehäuses der Druckumsetzerbaueinheit 1 befinden sich in dieser Ausgestaltung vier Schwingungsdämpfer 56. Wird die Druckumsetzerbaueinheit 1 in Verbindung mit ei­ nem Kanalreinigungsfahrzeug eingesetzt, so sind die Schwin­ gungsdämpfer 56 einem Befestigungsschlitten für den Druckum­ setzer und dem Gehäuse der Druckumsetzerbaueinheit 1 zwischengeschaltet, um schädliche Übertragung von Schwingun­ gen zu vermeiden. Zur leichteren Demontage des Druckumsetzers im Reparatur- und Wartungsfall ist die Einheit aus Befesti­ gungsschlitten, Schwingungsdämpfern 56 und Druckumsetzer in einer Führung am Kanalfahrzeug gehalten, die es ermöglicht, im Reparatur- oder Wartungsfall die unter einem üblicherweise vorhandenen Wassertank angeordnete Druckumsetzerbaueinheit 1 nach hinten in Richtung Fahrzeugheck hervorzuziehen.

Bezugszeichenliste

1 Druckumsetzerbaueinheit
3 Ölhydraulikzylinder
4 Druckwasserzylinder
5 Druckwasserzylinder
7 Ölhydraulikkolben
8 Bohrungen
10 Stirnflächen
11 Stirnflächen
13 Druckwasserkolben
14 Druckwasserkolben
15 Kolbenstange
16 Kolbenstange
20 vordere Kammer
21 hintere Kammer
22 Zuflußleitung
23 Saugventil
24 Druckwasseranschluß
30 vordere Kammer
31 rückwärtige Kammer
32 Zuflußleitung
33 Saugventil
34 Druckwasseranschluß
50 Pfeil
51 Pfeil
55 Zugstangen
56 Schwingungsdämpfer

Claims (11)

1. Druckerzeuger vorzugsweise für ein Kanalreinigungs­ fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckerzeuger als einteilige Druckumsetzerbaueinheit (1) ausgeführt ist, die mindestens einen beidseitig eines Ölhydraulikkolbens (7) be­ aufschlagbaren Ölhydraulikzylinder (3) und mindestens zwei Druckwasserzylinder (4, 5) mit jeweils einem dem Ölhydraulik­ kolben (7) durch zumindest eine Kolbenstange (15, 16) verbun­ denen, gleichzeitig durch den Ölhydraulikkolben (7) betätig­ ten Druckwasserkolben (13, 14) aufweist.

2. Druckerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß jeweils mindestens ein Druckwasserzylinder (4, 5) an den gegenüberliegenden beiden Stirnseiten des Ölhydraulikzy­ linders (3) angeordnet ist.

3. Druckerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ölhydraulikzylinder (3) und die Druck­ wasserzylinder (4, 5) den gleichen Durchmesser aufweisen.

4. Druckerzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckumsetzerbau­ einheit (1) von Druckwasserzylindern (4, 5) und Ölhydraulik­ zylinder (3) ein durch parallel zur Längsachse angeordnete Zugstangen (55) zusammengehaltenes gemeinsames Gehäuse um­ faßt.

5. Druckerzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölhydraulikzylin­ der (3) in Endlangen des Ölhydraulikkolbens (7) eine ein­ stellbare Dämpfung aufweist.

6. Druckerzeuger nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölhydraulikzylinder (3) ein Überstromsicherheitsventil aufweist.

7. Druckerzeuger nach Anspruch 4 und insbesondere An­ spruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse min­ destens zwei Schwingungsdämpfer (56) aufweist.

8. Druckerzeuger nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckumsetzerbauein­ heit (1) auf einem in der Führung am Kanalfahrzeug verschieb­ lich gehaltenen Schlitten festlegbar ist.

9. Druckerzeuger nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Druckwasser in Bezug auf die Höhe des Drucks und des Fördervolumens an die Reinigungsverhältnisse anpaßbar ist.

10. Druckerzeuger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß einem Druckbereich von 100 bis 200 bar ein Fördervo­ lumenbereich von 300 bis 650 l/min des Druckwassers zugeord­ net ist.

11. Druckerzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine kontinuierliche Druck­ wassererzeugung.