CH699422B1 - Reinigungsdüse mit gebremstem Rotorteil. - Google Patents

Abstract

Offenbart wird eine Reinigungsdüse (1), welche mit einer Flüssigkeit betrieben wird, welche für die Reinigung von Rohren in Industrieanlagen eingesetzt wird. Die Flüssigkeit wird von einer Flüssigkeitspumpe mit hohem Druck und mit einer Wassermenge von bis zu 50 Litern/min geliefert. Die Reinigungsdüse (1) hat eine zylindrische Form und umfasst einen Statorteil (2) und einen Rotorteil (3). Der Rotorteil (3) ist um die Längsachse der Reinigungsdüse (1) rotierbar auf dem Statorteil (2) gelagert. Um die Umdrehungsfrequenz des Rotorteils (3) zu verringern, ist der Statorteil (2) mit einer Bremstrommel (24) ausgestattet, welche mit mindestens einem Bremsmittel, welches mit dem Rotorteil (3) verbunden ist, zusammenwirkt. Als Bremsmittel kann mindestens eine Bremsbacke (30) eingesetzt werden, welche durch einen mechanischen reibenden Kontakt zur Bremstrommel (24) zu einem Bremseffekt führt. In einer weiteren Ausführungsform wird mindestens ein Permanentmagnet als Bremsmittel eingesetzt, welcher zu einem Bremseffekt durch Wirbelströme führt.

Description

  Technisches Gebiet

  

[0001]    Die vorliegende Erfindung beschreibt eine mit unter Druck zugeführter Flüssigkeit betreibbare, rotierende Reinigungsdüse für die Reinigung von Rohren von Industrieanlagen, umfassend einen Statorteil, welcher mittels einer Schraubkupplung über einen Druckschlauch mit einer Flüssigkeitspumpe verbindbar ist, wobei der Statorteil einen zylindrischen Schaft aufweist, durch den eine Zuleitung in Längsrichtung verläuft, die in eine querende Austrittbohrung mündet, welche mit einer Ringnut kommuniziert, und einen Rotorteil, welcher mindestens eine zur Längsachse geneigte, eine Rotation bewirkende, radial wirkende Düse umfasst, wobei der Rotorteil auf den Schaft aufsteckbar ist und um die Längsachse rotierbar gelagert ist, und dass der Rotorteil mit einem Kopf, der gegen eine axiale Verschiebung des Rotorteils wirkt,

   in Längsrichtung form- und/oder kraftschlüssig mit dem Statorteil verbunden ist.

Stand der Technik

  

[0002]    Zur Reinigung von Rohren in Raffinerien, Atomkraftwerken oder beispielsweise Wärmetauschern werden schon seit geraumer Zeit Reinigungsdüsen eingesetzt, welche mit einer Flüssigkeit unter Hochdruckzuführung betrieben werden. Dabei sind die Reinigungsdüsen meist zweigeteilt und bestehen aus einem Statorteil und einem auf dem Statorteil gelagerten, rotationsbeweglichen Rotorteil.

  

[0003]    Der Rotorteil weist mindestens eine Düse auf, welche radial von der Längsachse der Reinigungsdüse weggerichtet ist und durch welche die Flüssigkeit mit hohem Druck und damit mit hohen Geschwindigkeiten aus dem Rotorteil entweicht, was zu einer Rotation des Rotorteils um die Längsachse der Reinigungsdüse mit hoher Drehzahl pro Minute führt.

  

[0004]    Die verwendeten Flüssigkeitspumpen arbeiten mit 30 Litern bis 50 Litern Wassermenge pro Minute, bei Drücken bis 2,5 kbar (250 Mpa). In den letzten Jahren geht der Trend zu immer leistungsfähigeren Flüssigkeitspumpen, um die Effektivität der Reinigung zu steigern und in kürzerer Zeit mehr Rohrlänge zu reinigen. Auf Grund des hohen Druckes rotieren ungebremste Reinigungsdüsen mit bis zu 80 000 Umdrehungen pro Minute. Der bei diesen Geschwindigkeiten austretende Strahl zerstäubt je nach der Umlaufgeschwindigkeit etwa 1 mm bis 2 mm von der Austrittsöffnung der Reinigungsdüse entfernt. Auf Grund der hohen Rotationsgeschwindigkeiten hat der Strahl darum schon in geringem Abstand von der Reinigungsdüse keine reinigende Wirkung mehr.

   Auch der Verschleiss des verwendeten Materials der Reinigungsdüsen wird bei höheren Umdrehungsfrequenzen immer höher, wodurch die Standzeiten immer kürzer werden.

  

[0005]    Mit den Reinigungsdüsen des Stands der Technik und den immer leistungsfähigeren Flüssigkeitspumpen ist keine Steigerung der Effektivität der Rohrreinigung möglich, da die reinigende Austrittsstrahllänge kürzer wird und der Verschleiss der Reinigungsdüsen vergrössert wird. Damit verringert sich die Standzeit, und der Reinigungsprozess muss in immer kürzeren Intervallen unterbrochen werden. Den Reinigungsunternehmen wird die maximale Stillstandszeit der Anlagen vorgegeben, und eine Überschreitung dieser Zeit führt zu Konventionalstrafen. Unter diesem Zeitdruck neigt die Reinigungsequipe dazu, mit immer höherem Wasserdruck zu arbeiten mit den erwähnten negativen Folgen.

Darstellung der Erfindung

  

[0006]    Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Reinigungsdüse zu schaffen, welche eine deutlich grössere Austrittsstrahllänge im Vergleich zum Stand der Technik aufweist, wodurch Rohre in einem weiteren Rohrdurchmesserbereich mit einer Reinigungsdüse reinigbar sind und die Auftreffkraft des Reinigungsstrahls auf die Rohrwand bei vergleichbarem Abstand der Reinigungsdüse von der zu reinigenden Rohrwand höher ist.

  

[0007]    Diese Aufgaben und zusätzlich die Erhöhung der Standzeit einer Reinigungsdüse durch Reduzierung des Verschleisses der Bauteile, woraus ein effektiveres Arbeiten und weniger Stillstand der Reinigungsdüse resultiert, erfüllt eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

  

[0008]    Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Reinigungsdüse mit einem wählbaren Bremssystem, je nach Notwendigkeit, welche aus wenigen Bauteilen besteht und welche schnell und unkompliziert umgebaut werden kann.

  

[0009]    Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben und werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen offenbart.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

  

[0010]    Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.
<tb>Fig. 1 <sep>zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der vorgestellten Reinigungsdüse.


  <tb>Fig. 2 <sep>zeigt einen Längsschnitt einer erfindungsgemässen Reinigungsdüse.


  <tb>Fig. 3 <sep>zeigt einen Querschnitt entlang der Strecke A-A aus Fig. 2.


  <tb>Fig. 4 <sep>zeigt nur den Statorteil in einer Schnittdarstellung.


  <tb>Fig. 5 <sep>zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der vorgestellten Reinigungsdüse gemäss einer zweiten Ausführungsform mit einer Wirbelstrombremse.


  <tb>Fig. 6 <sep>zeigt einen Längsschnitt einer erfindungsgemässen Reinigungsdüse gemäss der zweiten Ausführungsform.


  <tb>Fig. 7 <sep>zeigt den Rotorteil der zweiten Ausführungsform in der Ansicht.


  <tb>Fig. 8 <sep>zeigt einen Querschnitt entlang der Strecke B-B aus Fig. 7.

Beschreibung

  

[0011]    Offenbart wird eine Reinigungsdüse 1, welche mit einer Flüssigkeit betrieben wird, welche für die Reinigung von Rohren in Industrieanlagen eingesetzt wird. Die Flüssigkeit wird von einer Flüssigkeitspumpe mit hohem Druck und mit einer Wassermenge von bis zu 50 Litern/min geliefert. Die Reinigungsdüse 1 hat eine zylindrische Form und umfasst einen Statorteil 2 und einen Rotorteil 3. Der Rotorteil 3 ist um die Längsachse der Reinigungsdüse 1 rotierbar auf dem Statorteil 2 gelagert. Während des Betriebs rotiert der Rotorteil 3 mit einigen tausend Umdrehungen pro Minute um die Längsachse der Reinigungsdüse 1, wobei die Rotation durch den Austritt einer bestimmbaren Flüssigkeitsmenge aus einer Düse 32 resultiert.

  

[0012]    Der Statorteil 2 umfasst eine Schraubkupplung 20, auf welcher ein Schlauch zur Zuführung der Flüssigkeit flüssigkeitsdicht befestigt werden kann. Durch die Schraubkupplung 20 wird die Flüssigkeit unter hohem Druck, üblicherweise mit 2,5 kbar, in eine den Statorteil 2 in Längsrichtung durchlaufende Zuleitung 21 geleitet, welche sich von der Schraubkupplung 20 ausgehend bis in einen zylindrischen Schaft 22 des Statorteils 2 erstreckt.

  

[0013]    An dem der Schraubkupplung 20 abgewandten Ende der Zuleitung 21 mündet diese in eine, die Zuleitung 21 querende, Austrittsbohrung 28, durch welche die Flüssigkeit aus dem Statorteil 2 austritt. Die Austrittsbohrung 28 kommuniziert mit einer Ringnut 29, welche in die Oberfläche des Statorteils 2 eingefräst oder eingedreht ist und den zylindrischen Schaft 22 umläuft.

  

[0014]    Der Schraubkupplung 20 gegenüberliegend am Ende des zylindrischen Schafts 22 ist ein Aussengewinde 27 angeformt, auf welches ein Kopf 4 mit einem entsprechenden Innengewinde 40 aufschraubbar und damit lösbar befestigbar ist, sodass der Rotorteil 3 rotierbar auf dem zylindrischen Schaft 22, um die Längsachse der Reinigungsdüse 1 rotierend umlaufend und von dem drehfesten Kopf 4 in axialer Richtung gesichert, lagerbar ist.

  

[0015]    Aus Sicherheitsgründen ist es zum Teil vorgeschrieben, eine Sicherheitsbohrung 23 im Bereich der Schraubkupplung 20 anzuordnen, durch welche im Falle, dass der Dichtkonus der Schraubkupplung verletzt ist oder die Dichtung in der Schraubkupplung 20 nicht sauber bzw. fehlerhaft angelegt ist, Flüssigkeit austreten kann ohne dass die Zuleitung 21 und der gesamte Statorteil 2 Schaden nehmen. Bei den verwendeten hohen Flüssigkeitsdrücken ist eine solche Sicherheitsbohrung 23 erforderlich, welche die Arbeitssicherheit enorm steigert.

  

[0016]    Da man in der vorliegenden Reinigungsdüse 1 einen Teil der Flüssigkeit, welche in der Ringnut 29 umläuft, durch eine Strömung entlang der Oberfläche des Schafts 22 in Richtung der Schraubkupplung 20 und in Richtung des Kopfes 4 verliert, wird üblicherweise eine Labyrinthdichtung 26 eingesetzt. Diese Labyrinthdichtung 26, welche entlang der Oberfläche des Schafts 22 angeordnet ist, vermindert die Leckrate der zugeführten Flüssigkeit, da der Druck, mit dem die Flüssigkeit durch die Labyrinthdichtung 26 fliesst, reduziert wird.

  

[0017]    Der Rotorteil 3 besteht aus einem Hohlzylinder mit zwei Abschnitten, einem ersten Abschnitt mit voller Mantelwandstärke, in dem eine oder mehrere Düsen 32 in entsprechenden Bohrungen gelagert werden, und einem verjüngten Teil 35 mit geringerem Durchmesser als der Durchmesser des ersten Abschnittes. Der hohlzylindrische Rotorteil 3 ist auf den Schaft 22 rotierbar aufgesteckt und ist mit dem Kopf 4 in Längsrichtung form- und/oder kraftschlüssig mit dem Statorteil 2 verbunden, sodass keine axiale Verschiebung des Rotorteils 3 auf dem Schaft 22 möglich ist. Eine Düsenöffnung 34 ist in der Art senkrecht zur Längsachse des Rotorteils 3 eingebracht, dass der Austritt der Flüssigkeit aus der Düsenöffnung 34 ein Drehmoment des Rotorteils 3 bewirkt.

   In der Düsenöffnung 34 wird die Düse 32 unlösbar befestigt, was beispielsweise durch eine Pressung und/oder Klebung realisiert wird. Auch die Ausrichtung der Düse 32 kann die Richtung des austretenden Flüssigkeitsstrahls beeinflussen. Der verwendete Düsendurchmesser ist variierbar und kann durch Versuche auf die gewünschte Reinigungswirkung angepasst werden.

  

[0018]    Wenn Flüssigkeit mit hohem Druck durch die Zuleitung 21 bis zur Austrittbohrung 28 geführt wird, tritt die Flüssigkeit aus dem Statorteil 2 aus und bildet eine Strömung in der Ringnut 29, und ein Teil der Flüssigkeit tritt, sobald die Strömung die Düsenöffnung im Rotorteil 3 erreicht, durch die Düsenöffnung 34 aus der Düse 32 aus, wobei der Rotorteil 3 durch den resultierenden Rückstoss zur Rotation um die Längsachse auf dem Schaft 22 gleitend angeregt wird. Der aus der Düse 32 austretende Strahl weist eine von der Umlaufgeschwindigkeit abhängige Austrittsstrahllänge auf, wobei die Austrittsstrahllänge die Distanz von der Düse 32 definiert, bis der Strahl so zerstäubt ist, dass kein Strahl mehr erkennbar ist und keine Reinigungswirkung mehr erzielt wird.

  

[0019]    Die hier im Weiteren vorgestellten vorteilhaften Ausgestaltungsformen der Reinigungsdüse 1 weisen eine Bremstrommel 24 auf, wobei die Bremstrommel 24 hohlzylindrisch ist und mit dem Statorteil 2, den zylindrischen Schaft 22 teilweise überragend, unlösbar verbunden ist. Die Verbindung zwischen der Bremstrommel 24 und dem Statorteil 2 kann beispielsweise durch Schweissen oder Kleben durchgeführt sein.

  

[0020]    Der verjüngte Teil 35 mit geringerem Durchmesser als der erste Abschnitt dient in einer ersten Ausführungsform zur Lagerung von Bremsbacken 30 auf der Aussenfläche des verjüngten Teils 35 und weist zwei diametral einander gegenüberliegende Mitnehmerrippen 310 als eine mögliche Form eines Mitnehmers 31 auf. Der verjüngte Teil 35 weist neben mindestens einem Mitnehmer 31 zwei Bremsöffnungen 33 auf, durch welche Flüssigkeit von der Seite des Schafts 22 hinter den Bremsbacken 30 von der Längsachse weggerichtet strömen kann. Die in den Zeichnungen Fig. 1 und Fig. 2 detailliert dargestellte Ausführungsform zeigt zwei Mitnehmerrippen 310, welche an den verjüngten Teil 35 angeformt sind.

   Es sind ausserdem auch Stifte verwendbar, welche auf der zylindrischen Aussenfläche des verjüngten Teils 35 des Rotorteils 3 parallel zur Längsachse form- und/oder kraftschlüssig verbunden befestigt oder angeformt sein können. Ebenso besteht die Möglichkeit, Nocken auf der zylindrischen Aussenfläche des verjüngten Teils 35 anzuformen, welche als Mitnehmer 31 wirken.

  

[0021]    Die Mitnehmerrippen 310 führen bei Rotation des Rotorteils 3 zwei Bremsbacken 30, welche konzentrisch auf dem verjüngten Teil 35 des Rotorteils 3 formschlüssig gelagert sind, gleichförmig in Rotationsrichtung mit. Als vorteilhaft erweist sich die Verwendung von zwei Bremsbacken 30mit jeweils halbkreisringförmigem Querschnitt wie in Fig. 1 gezeigt, wobei auch mehr als zwei Bremsbacken 30 eingesetzt werden können.

  

[0022]    Die Länge des Rotorteils 3 ist so bemessen, dass der verjüngte Teil 35 und die Bremsbacken 30, bei auf den Statorteil 2 aufgestecktem Rotorteil 3, innerhalb einer Bremstrommel 24 liegen und dass die Düsenöffnung 34 im Rotorteil 3 auf Höhe der Ringnut 29 im Statorteil 2 liegt. In einer alternativen Ausführungsform kann in den Rotorteil 3 eine umlaufende Gegenringnut auf Höher der Ringnut 29 ausgebildet sein.

  

[0023]    In der hier näher erläuterten vorteilhaften ersten Ausführungsform werden zwei Bremsbacken 30 verwendet. Unter dem Einfluss der während des Betriebes wirkenden Zentrifugalkraft auf die Bremsbacken 30 werden die Bremsbacken 30 radial nach aussen, von der zylindrischen Aussenfläche 35 des Rotorteils 3 in Richtung der Innenfläche der Bremstrommel 24 gepresst, wodurch eine Verminderung der Umdrehungszahl erreichbar ist.

  

[0024]    Ein weiterer Bremseffekt tritt durch die Strömung von Flüssigkeit durch mindestens eine Bremsöffnung 33 in dem zylindrischen verjüngten Teil 35 des Rotorteils 3 durch mindestens eine Lecköffnung 25, die Bremstrommel 24 querend, auf. In einer vorteilhaften Gestaltungsform sind in die Bremstrommel 24 auf Höhe des zylindrischen Schafts 22 zwei Lecköffnungen 25 angeordnet, durch welche Flüssigkeit während des Betriebes austreten kann. Die Möglichkeit der Flüssigkeit, durch die Lecköffnungen 25 auszutreten, ist für den zusätzlichen Bremseffekt erforderlich. Die Anzahl der verwendeten Lecköffnungen 25 ist auf die Anzahl der verwendeten Bremsbacken 30 abgestimmt.

  

[0025]    In der hier vorgestellten ersten bevorzugten Ausführungsform sind jeweils zwei Bremsöffnungen 33 und zwei Lecköffnungen 25 vorhanden. Die durch die Bremsöffnung 33 hinter den Innenflächen der Bremsbacken 30 austretende Flüssigkeit presst die Bremsbacken 30 zusätzlich zur Zentrifugalkraft der Rotation radial nach aussen gegen die Innenfläche der Bremstrommel 24, wobei die Flüssigkeit anschliessend durch die Lecköffnungen 25 aus der Reinigungsdüse 1 austritt.

  

[0026]    Bei Verwendung von mindestens einer Bremsöffnung 33 in der Aussenfläche des verjüngten Teils 35 des Rotorteils 3 und mindestens einer Lecköffnung 25 in der Bremstrommel 24 tritt ein zweiter Bremseffekt auf. Nach dem Austritt von Flüssigkeit aus der Austrittbohrung 28 in die Ringnut 29 wandert ein Teil der Flüssigkeit an der Oberfläche des Schafts 22 entlang in Richtung Kopf 4 und in Richtung Schraubkupplung 20. Die Flüssigkeit, welche die mindestens eine Bremsöffnung 33 erreicht, strömt durch die Bremsöffnung 33 unter die Bremsbacken 30, welche auf dem verjüngten Teil 35 formschlüssig gelagert sind, und presst dabei die Bremsbacken 30 zusätzlich zur Zentrifugalkraft gegen die Innenfläche der Bremstrommel 24. Die Flüssigkeit strömt weiter und findet dabei den Weg durch die Lecköffnungen 25 und entweicht aus dem Statorteil 2 der Reiningungsdüse 1.

   Dieser Vorgang führt zwar zu einem zusätzlichen Verlust an Flüssigkeit, sorgt aber für einen weiteren gewünschten Bremseffekt.

  

[0027]    In einer zweiten Ausführungsform wird eine Mehrzahl von Permanentmagneten 36 als Bremsmittel zur Abbremsung des Rotorteiles 3 verwendet, wobei jeder Permanentmagnet 36 jeweils eine Magnetaussenseite 361, einen magnetischen Nordpol 38 und einen magnetischen Südpol 39 umfasst. Die Permanentmagnete 36 sind in die zylindrische Aussenfläche des verjüngten Teiles 35 des Rotorteils 3 eingelassen und form- und/oder kraftschlüssig mit dem verjüngten Teil 35 verbunden, wobei die Magnetaussenseiten 361 radial vom Umfang des verjüngten Teils 35 weggerichtet angeordnet sind.

  

[0028]    Die Dicke der Permanentmagnete 36 ist so bemessen, dass nach Befestigung der Permanentmagnete 36 entlang des Umfanges des verjüngten Teiles 35 die Permanentmagnete 36 keinen direkten mechanischen Kontakt zur Innenfläche 241 der Bremstrommel 24 haben, wenn der Rotorteil 3 auf den Schaft 22 aufgesteckt ist. Die Permanentmagnete 36 sollten von der Bremstrommel 24 mindestens teilweise überdeckt werden, wobei die Permanentmagnete 36 in der Ausführungsform gemäss Fig. 6 vollständig von der Bremstrommel 24 überdeckt werden.

  

[0029]    Vorteilhafterweise sind auf der Aussenfläche des verjüngten Teils 35 Magnettaschen 37 vorgesehen, in welche die Permanentmagnete 36 eingelassen und form- und/oder kraftschlüssig befestigbar sind. Um einen nahezu verschleissfreien Aufbau zu erzielen, müssen die Permanentmagnete 36 unlösbar mit dem verjüngten Teil 35 und damit mit dem Rotorteil 3 verbunden sein, und ein Luftspalt muss zwischen der Innenseite 241 der Bremstrommel 24 und der Magnetaussenseite 361 bestehen, so dass keine Reibung der Magnetaussenseiten 361 auftreten kann.

  

[0030]    Die Bremswirkung der hier beschriebenen zweiten Ausführungsform beruht auf in der Bremstrommel 24 durch die rotierenden Permanentmagnete 36, und damit verbundene rotierende Permanentmagnetfelder 360 induzierten, Spannungen, welche Wirbelströme in der Bremstrommel 24 erzeugen. Aus diesen Wirbelströmen resultieren gemäss der Lenz' schen Regel Wirbelstrommagnetfelder, welche die Bremstrommel 24 umschliessen und welche ihrer Ursache entgegengerichtet sind. Damit sind die induzierten Wirbelstrommagnetfelder jeweils den Permanentmagnetfeldern 360 der rotierenden Permanentmagnete 36 entgegengerichtet, wodurch die Rotationsbewegung des Rotorteils 3 abgebremst wird.

  

[0031]    Die Rotation der Mehrzahl von Permanentmagneten 36 welche in der Art befestigt sind, dass ein Spalt 242 zwischen der Magnetaussenseite 361 und der Innenfläche 241 der Bremstrommel 24 besteht, führt zu einer ständigen Änderung des magnetischen Flusses, welcher die Bremstrommel 24 durchsetzt. Diese Änderung des magnetischen Flusses führt zu einer Induktionsspannung und erzeugt Wirbelströme in der Bremstrommel. Der Rotorteil 3 wird durch das entgegen seiner Erregung gerichtete Wirbelstrommagnetfeld abgebremst, wodurch eine Verringerung der Umdrehungszahl des Rotorteiles 3 resultiert und damit grössere Austrittsstrahllängen erreichbar sind.

  

[0032]    Damit die oben beschriebene Wirbelstrombremse funktioniert, muss die Bremstrommel 24 aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein. Je besser elektrisch leitfähig die Bremstrommel 24 ist, desto höhere Wirbelströme können fliessen, wodurch höhere Wirbelstrommagnetfelder entstehen können.

  

[0033]    Die induzierte Spannung in der Bremstrommel 24 ist gemäss der bekannten Formel der Induktion proportional zur Geschwindigkeit des Rotorteiles 3, zur Stärke der magnetischen Flussdichte der Permanentmagnete 36, sowie zum Winkel zwischen dem Geschwindigkeitsvektor und der magnetischen Flussdichte. Damit führen Permanentmagnete 36 mit hoher magnetischer Flussdichte und ein möglichst dünner Spalt 242 zwischen Bremstrommel 24 und Magnetaussenseite 361 zu einem hohen Bremseffekt. Aufgrund der Proportionalität der Geschwindigkeit des Rotorteils 3 zur induzierten Spannung verstärkt sich der Bremseffekt bei hohen Geschwindigkeiten.

  

[0034]    In der hier vorgestellten Ausführungsform mit Wirbelstromeffekt wird eine Mehrzahl an Permanentmagneten 36 offenbart, welche auf dem Umfang des verjüngten Teiles 35 diametral gegenüberliegend in den Rotorteil 3 eingelassen angeordnet sind. Um einen möglichst hohen Bremseffekt zu erzielen, sind Permanentmagnete 36 jeweils so ausgerichtet, dass die Dipolachse, die Verbindungslinie zwischen magnetischem Nordpol 38 und magnetischem Südpol 39, senkrecht zur Rotationsachse des Rotorteiles 3 liegt, wobei Magnetaussenseiten 361 jeweils benachbarter Permanentmagnete 36 abwechselnd einen magnetischen Nordpol 38 und einen magnetischen Südpol 39 aufweisen. In der Art magnetisierte Permanentmagnete 36 weisen ein Permanentmagnetfeld auf, welches die Innenfläche 241 der Bremstrommel 24 annähernd senkrecht durchsetzt, was zu einem grossen Bremseffekt führt.

  

[0035]    Die Permanentmagnete 36 können aber auch derart polarisiert und angeordnet sein, dass die Dipolachse jedes Permanentmagneten 36 parallel zur Rotationsachse liegt, wobei vorteilhafterweise benachbarte Permanentmagnete 36 so ausgerichtet sind, dass der magnetische Nordpol 38 abwechslungsweise in Richtung der Schraubkupplung 20 weist und beim benachbarten Permanentmagneten 36 in Richtung des Kopfes 4 weist.

  

[0036]    Durch die Verminderung der Umlauffrequenz des Rotorteils 3 ist eine enorme Steigerung der Austrittsstrahllänge auf 5 bis 10 mm erreichbar. Es sind damit Austrittsstrahlen möglich, welche noch in einem Abstand von 5 bis 10 mm von der Reinigungsdüse 1 entfernt eine Reinigungswirkung erzielen, wodurch die vorgestellte Reinigungsdüse 1 eine Mehrzahl von Rohren unterschiedlich grosser Rohrdurchmesser reinigen kann. Bei bisherigen Reinigungsdüsen war nur die Reinigung von Rohren mit solchen Rohrdurchmessern möglich, die nur wenig grösser als der Durchmesser der Reinigungsdüse waren.

  

[0037]    Auch der Verschleiss der bisher verwendeten Reinigungsdüsen auf Grund der hohen Umdrehungszahl war deutlich höher. Durch die Verminderung der Umdrehungszahl wird die Standzeit der Reinigungsdüse 1 deutlich erhöht.

  

[0038]    Versuche mit der hier offenbarten ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Reinigungsdüse 1 haben gezeigt, dass etwa 40 h bei 2,5 kbar und 50 Litern Wasser pro Minute gearbeitet werden kann. Danach ist eine Auswechslung der Bremsbacken 30 erforderlich, was konstruktionsbedingt sehr einfach und schnell durchführbar ist, wodurch sich die Umrüstzeiten und der Stillstand minimieren lassen. Als mögliche Materialien für die Bremsbacken 30 haben sich Edelstahl, Metalllegierungen, Blei, Saphir oder beschichtete Materialien als geeignet erwiesen. Für den dauerhaften Einsatz der hier vorgestellten ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Reinigungsdüse 1 müssen ausreichend viele Bremsbacken 30 zum Austausch nach einer gewissen Reinigungszeit vorhanden sein.

   Insgesamt muss damit deutlich weniger Material bereitgestellt werden, als es für Reinigungsdüsen gemäss dem Stand der Technik üblich ist.

  

[0039]    Die vorgestellte zweite Ausführungsform, welche Wirbelströme zur Bremsung des Rotorteiles 3 der Reinigungsdüse 1 nutzt, zeichnet sich durch fehlende mechanische Abnutzung der Bauteile des Rotorteiles 3 bei der Bremsung aus. Damit ist der Wartungsaufwand minimal und die Reinigung von Rohren kann nahezu ohne Ausfälle durchgeführt werden. Mit der hier vorgestellten Reinigungsdüse 1 mit Wirbelstrombremse sind Wasserdrücke von 3 kbar einsetzbar, wodurch der Reinigungseffekt bei niedrigen Umdrehungszahlen aufgrund der Wirbelstrombremse noch verstärkt werden kann.

  

[0040]    Zur weiteren Steigerung der Reinigungswirkung der Reinigungsdüse 1 sind eine oder mehrere Frontaldüsen, welche axial wirkend aus dem Kopf 4 austretend angeordnet und mit der Zuleitung 21 kommunizierend ausgebildet sind, vorteilhaft. Die Zuleitung 21 muss dazu geeignet verlängert werden und bis in den Kopf 4 reichen, damit die Flüssigkeit entsprechend in den Kopf 4 eingeleitet werden kann und aus diesem austreten kann.

Bezugszeichenliste

  

[0041]    
<tb>1<sep>Reinigungsdüse


  <tb>2<sep>Statorteil


  <tb><sep>20<sep>Schraubkupplung


  <tb><sep>21<sep>Zuleitung


  <tb><sep>22<sep>Schaft


  <tb><sep>23<sep>Sicherheitsbohrung


  <tb><sep>24<sep>Bremstrommel
241 Innenfläche
242 Spalt


  <tb><sep>25<sep>Lecköffnung


  <tb><sep>26<sep>Labyrinthdichtung


  <tb><sep>27<sep>Aussengewinde (für Kappe)


  <tb><sep>28<sep>Austrittbohrung


  <tb><sep>29<sep>Ringnut


  <tb>3<sep>Rotorteil


  <tb><sep>30<sep>Bremsbacke


  <tb><sep>31<sep>Mitnehmer
310 Mitnehmerrippe


  <tb><sep>32<sep>Düse


  <tb><sep>33<sep>Bremsöffnung


  <tb><sep>34<sep>Düsenöffnung


  <tb><sep>35<sep>Verjüngter Teil des Rotorteils (zylindrisch)


  <tb><sep>36<sep>Permanentmagnet
360 Permanentmagnetfeld
361 Magnetaussenseite


  <tb><sep>37<sep>Magnettasche


  <tb><sep>38<sep>Magnetischer Nordpol


  <tb><sep>39<sep>Magnetischer Südpol


  <tb>4<sep>Kopf


  <tb><sep>40<sep>Innengewinde

Claims (19)

1. Mit einer unter Druck zugeführten Flüssigkeit betreibbare, rotierende Reinigungsdüse (1) für die Reinigung von Rohren von Industrieanlagen, umfassend

einen Statorteil (2), welcher mittels einer Schraubkupplung (20) über einen Druckschlauch mit einer Flüssigkeitspumpe verbindbar ist, wobei der Statorteil (2) einen zylindrischen Schaft (22) aufweist, durch den eine Zuleitung (21) für die Flüssigkeit in Längsrichtung verläuft, die in eine querende Austrittbohrung (28) mündet, welche mit einer Ringnut (29) kommuniziert und

einen Rotorteil (3), welcher mindestens eine zu seiner Längsachse geneigte, eine Rotation bewirkende, radial wirkende Düse (32) umfasst, wobei der Rotorteil (3) auf den Schaft (22) aufsteckbar ist und um seine Längsachse rotierbar gelagert ist, und

dass der Rotorteil (3) mit einem Kopf (4), der gegen eine axiale Verschiebung des Rotorteils (3) wirkt, in Längsrichtung form- und/oder kraftschlüssig mit dem Statorteil (2) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Umdrehungszahl des drehbeweglichen Rotorteils (3) durch das Zusammenwirken einer am Statorteil (2) unlösbar befestigten Bremstrommel (24) mit mindestens einem, mit dem Rotorteil (3) form- und/oder kraftschlüssig verbundenen Bremsmittel, welches innerhalb der Bremstrommel (24) rotiert, reduziert ist.

2. Reinigungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmittel mindestens eine, auf einem verjüngten Teil (35) des Rotorteils (3) formschlüssig gelagerte Bremsbacke, (30) ist, welche durch einen auf dem verjüngten Teil (35) des Rotorteils (3) befindlichen Mitnehmer (31) in Rotationsrichtung mitgeführt wird und durch die Reibungskraft mechanisch bremsend mit der Bremstrommel (24) zusammenwirkt, wobei die mindestens eine Bremsbacke (30) unter Einfluss der während des Betriebes wirkenden Zentrifugalkraft radial nach aussen, von der zylindrischen Aussenfläche des Rotorteils (3) in Richtung der Innenfläche (241) der Bremstrommel (24), gepresst wird, wodurch eine Verminderung der Umdrehungszahl erreichbar ist.

3. Reinigungsdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Mitnehmer (31) eine radial von dem verjüngten Teil (35) des Rotorteils (3) weisende Mitnehmerrippe (310) ist.

4. Reinigungsdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bremsbacke (30) auswechselbar gelagert ist.

5. Reinigungsdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Bremsbacken (30) mit jeweils halbkreisförmigen Querschnitt auswechselbar gelagert sind.

6. Reinigungsdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Bremsbacken (30) mit jeweils halbkreisförmigem Querschnitt und zwei Mitnehmerrippen (310) auf dem verjüngten Teil (35) des Rotorteils (3) zusammenwirken, so dass beide Bremsbacken (30) mit dem Rotorteil (3) mitbewegt werden.

7. Reinigungsdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bremsöffnung (33) den verjüngten Teil (35) des Rotorteils (3) auf Höhe der Bremsbacken (30) querend durchsetzt und, dass mindestens eine Lecköffnung (25) die Bremstrommel (24) querend durchsetzt, so dass die Flüssigkeit nach dem Austritt aus dem Statorteil (2) und der Strömung entlang des Schafts (22) durch die mindestens eine Bremsöffnung die Bremsbacken (30) gegen die Innenfläche (241) der Bremstrommel (24) presst und durch die Lecköffnung (25) aus der Bremstrommel (24) austritt.

8. Reinigungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das am Rotorteil (3) befestigte Bremsmittel mindestens ein Wirbelströme erzeugender Permanentmagnet (36) ist, wobei die Wirbelströme in der Bremstrommel (24) aus elektrisch leitfähigem Material erzeugt werden und ein berührungsloses Zusammenwirken der Bremstrommel (24) mit dem Bremsmittel resultiert, welches die Umdrehungszahl des drehbeweglichen Rotorteils (3) reduziert.

9. Reinigungsdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Permanentmagneten (36) form- und/oder kraftschlüssig mit einem verjüngten Teil (35) des Rotorteiles (3) verbunden ist.

10. Reinigungsdüse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Permanentmagneten (36) in einzelne Magnettaschen (37) eingelassen und damit form-und/oder kraftschlüssig mit einem verjüngten Teil (35) des Rotorteiles (3) verbunden sind.

11. Reinigungsdüse nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Permanentmagnete (36) jeweils entgegengesetzt gerichtet polarisiert sind.

12. Reinigungsdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dipolachse des jeweiligen Permanentmagneten (36) senkrecht zur Rotationsachse liegt, derart, dass die Verbindungslinie zwischen einem magnetischen Nordpol (38) und einem magnetischen Südpol (39) des jeweiligen Permanentmagneten (36) senkrecht zur Rotationsachse des Rotorteiles (3) liegt.

13. Reinigungsdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dipolachse des jeweiligen Permanentmagneten (36) parallel zur Rotationsachse liegt, derart, dass die Verbindungslinie zwischen einem magnetischen Nordpol (38) und einem magnetischen Südpol (39) des jeweiligen Permanentmagneten (36) parallel zur Rotationsachse des Rotorteiles (3) liegt.

14. Reinigungsdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Permanentmagnet (36) unlösbar mit dem Rotorteil (3) verbunden ist, wobei ein Luftspalt zwischen der Innenseite (241) der Bremstrommel (24) und einer Magnetaussenseite (361) besteht.

15. Reinigungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsdurchmesser der Düse (32) so wählbar ist, dass eine Austrittsstrahllänge von 5 mm bis 10 mm bei Flüssigkeitsdrücken von 2,5 kbar (250 Mpa) erreichbar ist.

16. Reinigungsdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Bremsbacke (30) aus Edelstahl, Metalllegierungen, Blei, Saphir oder aus beschichteten Materialien gefertigt ist.

17. Reinigungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche des Schafts (22) eine Labyrinthdichtung (26) zur Verminderung der Leckrate umfasst.

18. Reinigungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubkupplung (20) eine Sicherheitsbohrung (23) aufweist, durch welche Flüssigkeit austreten kann, ohne dass die Zuleitung (21) und der gesamte Statorteil (2) Schaden nehmen, falls die Schraubkupplung (20) verletzt ist oder die Dichtung in der Schraubkupplung (20) fehlerhaft angelegt ist.

19. Reinigungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (4) mit einer oder mehreren frontal austretenden, mit der Zuleitung (21) kommunizierenden axial wirkenden Frontaldüsen versehen ist.