DE3915962C1 - Adjustable high-pressure cleaning jet - has ball rotated by turbine blades and held in movable bearing - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine winkelverstellbare Rotordüse für ein Hochdruckstrahlgerät.

Bei solchen Hochdruckstrahlgeräten werden verschiedene Düsenformen eingesetzt. Eine spezielle Düsenform ist die Rotordüse. Diese ist u.a. aus der DE-PS 36 23 368 bekannt. Dabei wird ein punktförmiger Strahl auf einer Kegelbahn bewegt, so daß eine relativ große Fläche in einer Stellung durch die schnell rotierende Düse angestrahlt werden kann. Sollen mit der bekannten Düse verschiedene Objekte ange­ strahlt werden, so ist es notwendig, die Düse, bzw. das Gerät auf das Objekt oder vom Objekt weg zu bewegen. Eine optimale Anpassung an das Objekt, bietet nur die Winkelver­ stellung des Strahlkegels. Solche Lösungen wurden bisher nicht realisiert und befinden sich nicht auf dem Markt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Rotordüse so auszugestalten, daß bei herstellungstechnisch einfacher und gebrauchsvorteilhafter Bauform eine einfache Verstellung des Kegelwinkels ermöglicht ist.

Diese Aufgabe ist durch die im Hauptanspruch angegebene Er­ findung gelöst.

Die Unteransprüche geben weitere vorteilhafte Ausgestaltun­ gen an.

Zur Folge dieser Ausgestaltung ist eine winkelverstellbare Rotordüse verwirklicht, welche in einfacher Weise die Ver­ stellung des Kegelwinkels, und somit eine einfachere Hand­ habung des Hochdruckstrahlgerätes ermöglicht. Die Kon­ struktion der winkelverstellbaren Rotordüse zeichnet sich durch Einfachheit und Robustheit aus. Die Turbinenschaufeln der Rotorkugel werden durch die Flüssigkeit angeströmt, was eine schnelldrehende Bewegung der Rotorkugel bewirkt. Gleichzeitig gelangt die unter Druck zugeführte Flüssigkeit in die Strahlführung und dadurch in die Austrittsdüse. Ein gesonderter Antrieb der Rotorkugel entfällt. Die Anordnung der Rotorkugel in einem Lager erfüllt gleichzeitig zwei Funktionen. Einmal die Funktion der Lagerung und zum anderen dient die Rotorkugel als Dichtkörper für die Rotationsbewe­ gung im Bereich des Drucklagers gegenüber dem anstehenden Flüssigkeitsdruck. Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Konstruktion liegt darin, daß die Rotorkugel ein Führungs­ element aufweist, das in eine Ringnut eines Führungskörpers eingreift und darin rotiert. Die Konstruktion umfaßt vor­ teilhafter Weise zwei verstellbare Bauteile, die wahlweise verstellt werden können: den Führungskörper und das Lager. Durch die Verstellung des Führungskörpers oder des Lagers ändert sich der Abstand zwischen der Umlaufhöhe der Füh­ rungsstifte in der Ringnut des Führungskörpers gegenüber der Lagerebene. Diese relative Veränderung des Abstandes zwi­ schen der Umlaufebene der Führungselemente und der Lagerebe­ ne des Lagers ist für die Änderung des Kegelwinkels zwischen der raumfesten Rotationsachse und der Strahlführung bzw. der Düse maßgeblich. Durch diese Verstellung wird die Symmetrie­ achse der Rotorkugel gegenüber der ortsfesten Rotationsachse geneigt und der Strahl läuft auf einem Kegelmantel um. Im Ruhezustand mit Kegelwinkel 0° sind die Rotationsachse und die Symmetrieachse der Rotorkugel (Strahlführung) parallel.

Gemäß Anspruch 2 ist es vorteilhaft, daß die Strahlführung in der Rotorkugel außermittig angeordnet ist. Dies bewirkt, daß ein möglichst kleiner Lagerdurchmesser für einen mög­ lichst großen Verstellbereich des Strahlkegelwinkels gewählt werden kann, was weiterhin Minimierung des Reibmomentes der Rotorkugel im Lager zur Folge hat.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung weist das Führungselement zwei Stifte auf. Bei Verände­ rung des Kegelwinkels wird dadurch das Verkippen der Kugel verhindert. Das Führungselement kann auch eine flächige Aus­ gestaltung besitzen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Mündung der Führungskanäle des Leitkörpers so angeordnet, daß die Hüllkurve der Turbinenschaufeln der Rotorkugel möglichst tangential durch die sie anströmende Flüssigkeit getroffen wird. Dieses annäherend tangentiale Anströmen der Hüllkurve der Turbinenschaufeln minimiert die Verluste.

Aus der Konstruktion der erfindungsgemäßen Rotordüse ergibt sich, daß der Winkel zwischen dem Führungselement und der Nut, d.h. die Neigung des Führungselementes in der Nut, dem Kegelwinkel der Neigung der Strahldüse entspricht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Fig. 1 bis 6 dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine Prinzipsskizze der Winkelsverstellung für die winkelverstellbare Rotordüse.

Fig. 2 Einen Schnitt durch die winkelverstellbare Rotordüse mit Strahlwinkel 0° und einem bewegbaren Führungskör­ per.

Fig. 3 Einen Schnitt durch die winkelverstellbare Rotordüse mit einem Strahlwinkel ungleich 0° und einem bewegba­ ren Führungskörper.

Fig. 4 Einen Schnitt durch die winkelverstellbare Rotordüse mit einem bewegbar angeordneten Lager, mit einem Strahlwinkel gleich 0°.

Fig. 5 Einen Schnitt durch die winkelverstellbare Rotordüse mit einem bewegbar angeordneten Lager bei einem Strahlwinkel ungleich 0°.

Fig. 6 Prinzipsskizze zur Erläuterung der mittigen/außer­ mittigen Anordnung der Strahlführung.

Die verstellbare Rotordüse weist eine rotierende Rotorkugel 1, ein Gehäuse 2, ein Lager 3, einen Führungskörper 4 und einen Leitkörper 5 auf. Die Rotorkugel 1 besitzt Turbinen­ schaufeln 6, welche durch die aus dem Leitkörper 5 und sich in diesem unter Druck befindliche Flüssigkeit 7 angeströmt werden. Die Flüssigkeit 7 gelangt durch die Führungskanäle 8 zu der Rotorkugel 1. Dabei ist wichtig, daß der Ausgang der Führungskanäle 8 so angeordnet ist, daß diese die Hüllkurve der Turbinenschaufeln 6 annähernd tangential anströmen. Wei­ terhin weist die Rotorkugel 1 eine Strahlführung 9 und eine Austrittsdüse 9 a auf. Diese Strahlführung 9 ist vorzugsweise außermittig angeordnet (Fig. 6). Wie aus dieser Figur er­ sichtlich, erlaubt die außermittige Anordnung der Strahl­ führung 9 die Verkleinerung des Lagerdurchmessers D 1 auf den Durchmesser D 2. An der Rotorkugel 1 sind Führungsele­ mente 10 angeordnet, welche in die Ringnut 11 des Führungs­ körpers 4 eingreifen. In dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel sind an der Rotorkugel zwei Führungselemente 10, 10 a angeordnet. Das Verkippen der Rotorkugel 1 bei der Verstel­ lung des Kegelwinkels wird entweder durch eine besondere, flächige Ausgestaltung des Führungelementes 10 oder durch die Anordnung von zwei oder mehreren Führungselementen ver­ hindert.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Ausführung, bei der der Füh­ rungskörper 4 im Gehäuse 2 verstellbar angeordnet ist. Diese Verstellung erfolgt mittels Verstellschraube 12. Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform, bei der der Führungskör­ per 4 mit dem Gehäuse 2 fest verbunden ist, dagegen das La­ ger 3 an dem Gehäuse 4 bewegbar angeordnet ist.

Es ergibt sich folgende Wirkungsweise: Die Inbetriebnahme der gesamten Vorrichtung erfolgt dadurch, daß durch einen Hochdruckerzeuger Flüssigkeit 7 dem Leitkör­ per 5 zugeführt wird. Durch die Kanäle 8 des Leitkörpers 5 wird die Flüssigkeit 7 so geführt, daß sie als gerichteter Strahl annähernd tangential auf die Hüllkurve der Turbinen­ schaufeln 6 der Rotorkugel 1 trifft. Durch den Impuls bei der Strahlumlenkung wird die Rotorkugel 1 in Rotation ver­ setzt. Die Führungselemente 10 der Rotorkugel 1 laufen dabei in der Ringnut 11 des Führungskörpers 4 um. Im Ruhezustand, mit Kegelwinkel 0°, sind die Rotationsachse A-A und die Sym­ metrieachse B-B der Rotorkugel 1 parallel (Fig. 1, 2 und 4) .

Wird der Abstand zwischen der Umlaufebene der Führungsele­ mente 10, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Stifte ausgeführt sind und der Lagerebene des Lagers 3 durch das Verschieben des Führungskörpers 4 verändert (Fig. 1 und 3) so neigt sich die Symmetrieachse B-B der Rotorkugel 1 gegenüber der ortsfesten Rotationsachse A-A. Der Strahl bzw. die Strahlführung 9 läuft auf einem Kegelmantel um. Für die Verstellung des Kegelwinkels ist die relative Veränderung des Abstandes zwischen der Umlaufhöhe der Führungsstifte 10 in der Ringnut 11 gegenüber der Lagerebene des Lagers 3 maß­ geblich. Diese Relativverschiebung kann einmal so realisiert werden, daß der Führungkörper 4 gegenüber dem an dem Gehäuse 2 fest angeordnetem Lager 3 verschoben wird, und zum anderen das Lager 3 gegenüber dem in diesem Falle mit dem Gehäuse 2 fest verbundenen Führungskörper 4 verschoben wird. In diesem Fall ist die relative Verschiebung der Lagerebene gegenüber der ortsfesten Ringnut 11 und den darin umlaufenden Füh­ rungsstiften 10 für die Veränderung des Kegelwinkels maß­ gebend.

Zur Vermeidung von Gleitreibung zwischen der Ringnut 8 und dem Führungsstift 10 kann anstelle der Ringnut 8 ein Kugel­ lager eingesetzt werden. Der Führungsstift greift in diesem Fall in die Bohrung des Innenringes ein.

Claims (5)

1. Winkelverstellbare Rotordüse für ein Hochdruckstrahlge­ rät, bestehend aus einer, in einem Gehäuse (2) angeord­ neten, um eine raumfeste Rotationsachse (A-A) rotieren­ den Rotorkugel (1), mit daran angeordneten Turbinen- Schaufeln (6), mit einer Strahlführung (9) und einer Austrittdüse (9 a), wobei die Rotorkugel (1) in einem La­ ger (3) gelagert ist, und das Lager (3) wahlweise beweg­ bar oder fest an dem Gehäuse (2) angeordnet ist, die Rotorkugel (8) ein im radialen Abstand von der Drehachse angeordnetes Führungselement (10) aufweist, welches in eine Ringnut (11) eines Führungskörpers (4) eingreift, wobei der Führungskörper (4) wahlweise fest oder beweg­ bar mit dem Gehäuse (2) verbunden ist, und die relative Veränderung des Abstandes zwischen zwei Lagerebenen der Rotorkugel, nämlich der Umlaufebene des Führungsstiftes (10) in der Ringnut (11) und der Lagerebene des Lagers (3), die Verstellung des Kegelwinkels zwischen der raum­ festen Rotationsachse (A-A) und der Strahlführung (9) bewirkt, und die Rotationsbewegung der Rotorkugel (1) durch das Anströmen der Turbinenschaufeln (6) durch den aus den Kanälen (8) eines Leitkörpers (5) austretenden Strahl verursacht wird.

2. Winkelverstellbare Rotordüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlführung (9) in der Rotorku­ gel (1) außermittig angeordnet ist.

3. Winkelverstellbare Rotordüse nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Führungselemente (10, 10 a) vorgesehen sind und diese die Form von Stiften aufweisen.

4. Winkelverstellbare Rotordüse nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Führungskanäle (8) des Leitkörpers (5) so angeordnet ist, daß der Strahl die Hüllkurve der Turbinenschaufeln (6) der Rotordüse (1) annähernd tan­ gential trifft.

5. Winkelverstellbare Rotordüse nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel a zwischen der Ringnut (8) und dem Füh­ rungselement (10) dem Winkel β zwischen der Rotations­ achse (A-A) und der Strahlführung (9) entspricht.