CN102764708A - 旋转喷嘴系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转喷嘴系统，其包括相对于连接的供给管以及旋转喷嘴头不可移动的壳体，其中所述喷嘴头具有至少一个排出孔并且其中所述喷嘴头连接到伸到所述壳体中并且不可旋转地连接到存在于所述壳体内的涡轮的轴。所述涡轮和所述轴均具有中心通孔，以便在所述壳体内提供从所述连接的供给管延伸到所述喷嘴头并且穿过所述涡轮的第一流动路径、以及从所述连接的供给管延伸到所述喷嘴头并且穿过每个中心孔的第二流动路径。

Description

旋转喷嘴系统

技术领域

本发明涉及一种旋转喷嘴系统，包括相对于连接的供给管和旋转喷嘴头不可移动的壳体，其中所述喷嘴头包括至少一个排出孔，并且其中所述喷嘴头连接到伸到所述壳体中并且不可旋转地连接到设置在所述壳体内的涡轮的轴。

背景技术

欧洲专利说明书EP 0 645 191 B1公开了一种旋转喷嘴系统，其中提供了不可移动的壳体和旋转喷嘴头。所述壳体包括旋流塞和刚性地联接到轴的涡轮。为了防止当水压上升时轴以越来越高的速度旋转，而在轴与壳体之间设置了摩擦制动器，该摩擦制动器由流体压力控制并且当水压上升时起到增大制动动作的作用。由流体压力控制的摩擦制动器为止推轴承的形式。当流体压力上升时，轴由增大的力推靠于止动轴承的轴向轴承面并且因此产生增大的摩擦力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的旋转喷嘴系统。

为此，根据本发明提供了一种旋转喷嘴系统，其包括相对于连接的供给管以及旋转喷嘴头不可移动的壳体，其中所述喷嘴头包括至少一个排出孔并且其中所述喷嘴头不可旋转地连接到伸到所述壳体中并且不可旋转地连接到设置在所述壳体内的涡轮的轴，其中所述涡轮和所述轴均具有中心通孔，以便在所述壳体内提供经由所述涡轮从所述连接的供给管引导到所述喷嘴头的第一流动路径、以及在所述壳体内提供经由每个所述中心孔从所述连接的供给管引导到所述喷嘴头的第二流动路径。

这些措施提供了一种缓慢地并且以受控的方式旋转的喷嘴系统，因为不是所有从连接的供给管流来的液体都引导通过涡轮，而是相反，一部分液体沿着引导通过所述中心孔并且因此不穿过涡轮的流动路径被引导，因此是对喷嘴头的旋转没有帮助的因素。因此喷嘴头的旋转速度不随着水压上升而连续增加，而替代地保持在相对较窄的速度范围内。因此，本发明的旋转喷嘴系统设计为为了随着水压上升而将喷嘴头的旋转速度保持在限定的范围内，不具有由流体压力控制的摩擦制动器。第二流动路径由于它中心地定位而不构成对喷嘴头的旋转有帮助的因素的设置使得当水压上升时能够实现受控的速度特性。摩擦制动器的省略使得能够将本发明的喷嘴系统设计为耐磨的。

在本发明的发展中，在涡轮的上游在壳体内设置有旋流塞，该旋流塞具有中心通孔。

通过设置旋流塞能够使液体更有效地流入涡轮中。旋流塞也具有中心通孔以便提供不穿过涡轮的第二流动路径并且因此是对喷嘴头的旋转没有帮助的因素。旋流塞是相对于壳体不可移动的，并且例如具有流动通道，其相对于喷嘴系统的纵向中心轴线倾斜地设置，并且更特别地是倾斜地设置在盘中的孔的形式。

在本发明的发展中，所述轴包括轴环，该轴环设置在壳体内并且沿着径向方向向外伸出，并且形成止推轴承的轴承面，该轴具有位于所述轴环的正下游的至少一个径向孔，该径向孔通到邻近所述轴环的轴承面的轴承间隙。

这样，紧接在对喷嘴系统施加压力之后，能够将流经所述轴的中心孔的液体推靠于止推轴承的轴承面。当对喷嘴系统施加压力时，轴向轴承因此立即被液体润滑并且基本上不再承受摩擦力。这样使得能够实现止推轴承的基本上耐磨设计并且能够使用在承受干摩擦时本质上快速磨损的材料，例如PTFE（特氟龙）。因此本发明的旋转喷嘴系统可以具有支承材料，其指定用于例如例如食品处理工业中然而它可以设计为高耐磨的。

在本发明的发展中，所述轴环的轴承面与所述轴的径向轴承面并置。这样，可以提供组合的轴向/径向轴承，其中一对喷嘴系统施加压力就将从所述轴中的径向孔流来的液体推靠于轴向轴承面和径向轴承面。因此轴向轴承和径向轴承两者都受到液体润滑并且在对喷嘴系统施加压力时基本上没有摩擦。

在本发明的发展中，所述壳体具有轴承衬套，轴承衬套形成止推轴承的轴承面和径向轴承的轴承面，并且该轴承衬套包括润滑容腔，润滑容腔设置在与止推轴承的轴承面并置的径向轴向的轴承面中且绕着该轴承衬套的外周延伸，并与所述轴中的径向孔流体连通。

这些措施能够确保非常快速且可靠地将从所述轴中的径向孔流来的液体推靠于止推轴承和径向轴承的轴承面。因此由该轴承衬套形成的组合止推和径向轴承不用作由液体压力控制的摩擦制动器，而是替代地一施加压力到喷嘴系统就立即提供在止推轴承和径向轴承中的液体膜，以与存在的液体压力无关地实现基本上无摩擦的操作。

在本发明的发展中，所述涡轮具有中心设置的轴承部件。

这样，所述轴可以安装在其进入壳体的位置处以及涡轮处，并且因此安装在壳体内。例如，为此在涡轮上设置套管或衬套。因为涡轮上的轴承部件定位在壳体内，因此它必然受到流体流的冲击并且因此它是不断地被液体润滑的并且基本上没有摩擦。

在本发明的发展中，在所述壳体内在涡轮的上游设置有旋流塞，该旋流塞包括适于与涡轮上的轴承部件配合的中心设置的轴承部件。

这样，所述涡轮可以安装在相对于壳体不可移动的旋流塞上。因此本发明的喷嘴系统仅需要少数的部件。

在本发明的发展中，旋流塞上的轴承部件为延伸到涡轮上的轴承衬套形式的轴承部件中的轴承套管的形式。套管具有中心通孔。

这样使得能够将涡轮安装在壳体内，并且还能够提供不穿过涡轮的第二流动路径。

在本发明的发展中，所述轴具有在涡轮下游并且在壳体内的至少一个径向孔，以便将流经涡轮的液体引导到所述轴的中心孔中。

这样实现了本发明的喷嘴系统的低流动阻力。例如，在涡轮的下游在所述轴中设置多个径向孔。

在本发明的发展中，所述涡轮包括至少一个钻孔，钻孔相对于喷嘴系统的纵向中心轴线倾斜地延伸并且在其流入端包括至少一个扩展部，该扩展部沿着钻孔的周向延伸。

借助钻孔的这种扩展部或凸起部，能够使液体改进地流入到涡轮中，并且能够使流经旋流塞的液体的能量更有效地传递到涡轮。此外，在钻孔的流入端设置这种扩展部或凸起部可以使得作用在涡轮上的轴向推力减小。这也促进了涡轮在低操作压力下的启动。扩展部或凸起部可以例如通过将已经用于产生钻孔的端铣刀以不同的迎角也就是说以相对于纵向中心轴线不倾斜或较小倾斜的角度重复插入到钻孔的上游区域中来形成。这样产生位于钻孔的流入端的单侧漏斗状扩展部。当沿着涡轮的周向考虑时，这样的扩展部可以设置在钻孔的两个端部处。

附图说明

在权利要求以及下面参考附图的本发明优选实施例的描述中揭示了本发明的附加特征和优点，其中：

图1为本发明的旋转喷嘴系统的局部剖视图，

图2为在图1中所示的喷嘴系统的分解图，

图3以从上方倾斜地观察的视角表示图1所示的喷嘴系统的涡轮和轴，

图4以从侧面倾斜地观察的视角表示图3所示的涡轮和轴，

图5为图3所示的涡轮和轴的俯视图，

图6为沿着图5所示的剖面A-A剖开的视图，

图7为以从上方倾斜地观察的视角的图1所示的喷嘴系统的旋流塞的视图，以及

图8为图1所示的喷嘴系统的旋流塞和涡轮的局部剖视图。

具体实施方式

图1所示的视图是本发明的旋转喷嘴系统10的局部剖视图。喷嘴系统10包括相对于连接的供给管12不可移动的壳体14，其仅示意性地示出并且由上半部16和下半部18组成。连接的供给管12拧到壳体14的上半部16中。下半部18拧到上半部16。

轴20安装用于在壳体14中旋转，并且设置有喷嘴头22，其在轴20的远离壳体14的自由端包括共计三个单个喷嘴24、26和28。喷嘴24、26、28的每个限定排出孔，待雾化的液体通过该排出孔排出。喷嘴24、26、28每个是扇形喷嘴的形式，也参见图2，并且因此产生扇形喷雾，其在图1的画出平面中基本上覆盖360°。因此喷嘴系统10可以例如用作油箱清洗喷嘴。

喷嘴头22拧到轴20的自由端上并且借助锁定套管30在轴20上固定就位。

轴20伸到壳体14中并且借助由比如特氟龙制成的轴承衬套32安装用于在壳体14中旋转。轴承衬套32在其面向轴20的内表面上设置有润滑容腔34，该润滑容腔34绕着轴承衬套32的外周延伸并且与轴20中的径向孔36流体连通。当液体在压力下存在于连接的供给管12中时，该液体被推动通过轴20中的径向孔36并且进入润滑容腔34。液体从周向延伸的润滑容腔34被推到径向轴承间隙38和轴向轴承间隙40中。径向轴承间隙38设置在轴承衬套32的内部径向轴承面与轴20的外周之间。轴向轴承间隙40设置在轴承衬套32的在图1中示出在向上位置的轴向轴承面与径向轴环42的在图1中示出在向下位置的轴向轴承面之间，径向轴环42设置在位于壳体14内的轴20上。紧接着液体已经从连接的供给管12流进轴20的内部之后，对径向轴承间隙38和轴向轴承间隙40两者都供应液体。因此轴向轴承面和径向轴承面两者都是液体润滑的，并且轴20因此基本上无摩擦地安装在轴承衬套32中。

此外，轴20借助作为轴20的一体部分设置在涡轮46中的附加轴承衬套44安装在壳体14中。轴承衬套44容纳刚性地附接到壳体14的旋流塞50的轴承套管48。用于轴20和涡轮46的径向轴承分别由旋流塞50上的轴承套管48和轴承衬套44形成。

旋流塞50夹持在壳体14的上半部16和下半部18之间，并且因此附接到壳体14。

喷嘴头22中的扇形喷嘴24、26、28沿着中立方向定向，以便由此排出的喷雾不有助于提高或降低由涡轮46产生的旋转速度。由扇形喷嘴24、26、28排出的扇形喷雾因此位于一平面内，或者相对于一平面对称地配置，该平面包括喷嘴系统10的纵向中心轴线52。由扇形喷嘴24、26、28排出扇形喷雾因此不产生关于纵向中心轴线52的扭矩。当然，在本发明的范围内，代替扇形喷嘴24、26、28，可以使用任意种类的喷嘴。

在喷嘴系统10的情况下，已经采取了措施来防止当水压增加时喷嘴头22绕着纵向中心轴线52的旋转速度的过度增加。除了第一流动路径以外，还提供了第二流动路径，第一流动路径从连接的供给管12引导通过旋流塞50以及涡轮46且从该处返回到带通孔的轴20的内部并通到喷嘴头22，第二流动路径从连接的供给管12通过旋流塞中的中心孔54直接引导到轴20的内部并且从该处通到喷嘴头22。沿着该第二流动路径经过的液体不流经涡轮46并且因此是对喷嘴头22的旋转运动没有帮助的因素。设置旁路涡轮46的该第二流动路径将确保当连接的供给管12中的水压增加时，喷嘴头22的旋转速度不增加或者仅在很窄的限值内增加。在这个方面的重要特征是不需要由液体压力控制的摩擦制动器，用于当水压增加时限制喷嘴头22以及涡轮46的旋转速度。因此，喷嘴系统10并且更具体地包括轴承衬套44、32的轴承可以是高耐磨设计。因此，轴20相对于纵向中心轴线同心地通过端对端钻孔，并且旋流塞50具有通到轴20内部的中心孔54。因此，液体能够从连接的供给管通过中心孔54直接流到轴20的内部并且因此流到喷嘴头22上的扇形喷嘴24、26、28。

图2为图1所示的喷嘴系统10的分解图。壳体的上半部16具有阴螺纹56，壳体的下半部18上的阳螺纹58可以拧到阴螺纹56中。如参考图1说明的那样，旋流塞50由此牢固地夹持在壳体的两个半部16、18之间。旋流塞50包括沿着旋流塞的周向均匀地倾斜的共计6个旋流孔60。因此存在于旋流塞50上方的加压液体由旋流孔倾斜地转向，以便它撞击涡轮46并且因此使得涡轮46绕着纵向中心轴线52旋转。

旋流塞50具有轴承套管48，轴承套管48具有相对于纵向中心轴线52同心地设置的通孔54。轴承套管48伸到轴承衬套44中。轴承衬套44包括圆柱形部分和绕着轴承衬套44的外周延伸并且容纳在涡轮46的顶面中的互补凹部内的轴环。

涡轮46具有相对于纵向中心轴线52倾斜的共计10个钻孔62。钻孔62的倾斜角沿着与旋流孔60的方向的相反方向定向，举例而言如可在图8中见到的那样。

涡轮46是带通孔的轴20的一体部分，并且它同样包括供轴承衬套44插入其中的中心孔。

轴20在其与涡轮46相邻的区域上具有共计6个径向设置的细长孔口64。细长孔口的延伸方向与纵向中心轴线52平行。已经经过涡轮46中的钻孔62的液体可以通过细长孔口64流到带通孔的轴20的内部并且从该处流到喷嘴头22。因此，用于来自连接的供给管12的液体的第一流动路径引导通过设置在旋流塞50中的旋流孔60、通过设置在涡轮46中的钻孔62、并且从该处通过细长孔口64进入带通孔的轴20的内部，并且从该处进入喷嘴头22以及流到扇形喷嘴24、26、28。如上所述，第二流动路径引导通过旋流塞50的中心孔54并且从该处直接进入带通孔的轴20的内部，并且从该处同样流到喷嘴头22以及扇形喷嘴24、26、28。

在细长孔口64的与涡轮46相对的一侧上，轴20具有轴环42，轴环42沿着径向方向并且绕着轴20的外周延伸，并且轴环42的远离涡轮的下侧形成止推轴承的轴向轴承面66。轴20被推到轴承衬套32中，轴承衬套32同样包括沿着径向方向延伸并且绕着轴承衬套32的外周延伸的轴环，并且该轴环的顶面形成轴向轴承面。轴承衬套32的圆柱形部分被推到设置在壳体的下半部18中的支承孔68中。周向延伸的轴环42通过其轴承面66以及轴承衬套32的顶面形成用于轴20的止推支承，其吸收如图1所示向下指向并且与纵向中心轴线52平行的力。如上所述，如图1所示，轴20中的径向孔36和设置在轴承衬套32中的润滑容腔34确保一旦施加压力到连接的供给管12上，就对轴20与轴承衬套32之间的径向轴承间隙38和轴向轴承间隙40进行液体润滑，以便止推轴承和径向轴承是基本上没有摩擦的。

如图3所示的视图以从上方倾斜地观察的视角表示轴20和涡轮46。可以看到钻孔62形成在盘状涡轮46中以沿着周向朝向纵向中心轴线倾斜。此外，所有的钻孔62具有沿着周向延伸的扩展部70。扩展部70通过重复插入端铣刀来形成，端铣刀已经以一定角度钻入盘状涡轮46中用于产生钻孔62，以不同的迎角或例如沿着与纵向中心轴线平行地延伸的方向钻入钻孔62的顶部区域。借助钻孔62的这种扩展部或凸起部70能够实现液体进入涡轮46的改进流动，并且流经旋流塞50的液体的能量能够更有效地传递到涡轮46。扩展部70及其相对于旋流塞50的布置也可以在图8所示的视图中清楚地见到。

图4中示出的视图以从侧面倾斜地观察的视角描绘了轴20和涡轮46。共计四个径向孔36在周向延伸的轴环42下方设置在轴20中，仅两个径向孔36在图2中可见。如上面说明的那样，参见图1，这些径向孔36确保轴20与轴承衬套32之间的止推轴承和径向轴承由液体润滑。

图5中所示的视图为涡轮46和带通孔的轴20的俯视图。附图清晰地表示了内部腔72，内部腔72延伸贯通整个带通孔的轴20并且液体能够通过内部腔72从连接的供给管经过旋流塞50的中心孔54、并且经过涡轮46的钻孔62以及细长孔口64直接流到喷嘴头22，参见图1。

图6中所示的视图为沿着图5所示的剖面A-A剖开的剖视图。相对于纵向中心轴线52倾斜地延伸的钻孔62和设置在钻孔62的上游端部处的扩展部70可以在图6中清晰地见到。

图7中所示的视图以从上方倾斜地观察的视角表示旋流塞50。中心孔54同心地设置到大体盘状旋流塞50并且设置在同样同心地设置到旋流塞50的凹部74的基部处。参见图1，旋流塞50的顶面是略微凸起的。旋流孔60设置在旋流塞50的凸起部76与外部盘状部78之间的过渡区域中。

图8a中示出的视图为旋流塞50和涡轮46以及轴20的一部分的放大局部剖视图。可以看到旋流塞50中的旋流孔60沿着与涡轮46中的钻孔62的方向相反的方向倾斜。当沿着周向观察涡轮时，可以看到涡轮46中的钻孔62的扩展部70仅设置在钻孔62的一侧上。设置在钻孔62的上游端部处的扩展部70确保涡轮46的更容易的启动，因为当钻孔62相对于旋流孔60靠近地设置在图8所示的位置时，从旋流孔60排出的液体射流的整个剖面能够进入钻孔62。这样确保不仅涡轮46以较低操作压力开始运行，而且流经旋流孔60的液体射流的能量在操作期间更有效地传递到涡轮46。也促进了涡轮46的启动，因为沿着与纵向中心轴线52平行地延伸的方向作用在涡轮46上的轴向推力小于在不设置扩展部70的情况下会出现的轴向推力。

在喷嘴操作期间，存在于旋流塞50上方的液体一方面将流经旋流孔60，另一方面将流经中心孔54。中心孔54具有降低轴20的内部腔内的流动湍流的正面效果，以便扇形喷嘴24、26、28将具有更显著的喷雾图案。这样大大地提高了由扇形喷嘴24、26、28排出的扇形喷雾的清洁作用及其投射范围。如上面说明的那样，中心孔54还确保中空轴20将以增加的液体压力均匀地旋转。

此外，旋流塞50中的中心孔54还确保存在于所供应的液体中的任何粒子直接被引导到轴20的内部腔中并且因此被引导到扇形喷嘴24、26、28，并且确保这些粒子不能进入旋流塞50上的轴承套管48与涡轮46上的轴承衬套44之间的轴承间隙或者进入轴承衬套32与轴20之间的径向轴承间隙38或轴向轴承间隙40，参见图1。

Claims (11)

1.一种旋转喷嘴系统，包括相对于连接的供给管（12）和旋转喷嘴头（22）不可移动的壳体（14），其中所述喷嘴头（22）具有至少一个排出孔，并且其中所述喷嘴头（22）连接到伸到所述壳体（14）中并且不可旋转地连接到存在于所述壳体（14）内的涡轮（46）的轴（20），其特征在于，所述涡轮（46）和所述轴（20）均具有中心通孔，以便在所述壳体（14）内提供从所述连接的供给管（12）延伸到所述喷嘴头（22）并且穿过所述涡轮（46）的第一流动路径以及从所述连接的供给管（12）延伸到所述喷嘴头（22）并且穿过每个所述中心孔的第二流动路径。

2.如权利要求1所述的喷嘴系统，其特征在于，在所述壳体（14）中设置有在所述涡轮（46）的上游的旋流塞（50），其中所述旋流塞（50）具有中心通孔（54）。

3.如权利要求1或权利要求2所述的喷嘴系统，其特征在于，所述轴（20）在所述壳体（14）内具有径向向外伸出的轴环（42），该轴环形成轴向止推轴承的轴承面（66），其中所述轴（20）具有处于所述轴环（42）的正下游的至少一个径向孔（36）。

4.如权利要求3所述的喷嘴系统，其特征在于，所述轴环（42）的所述轴承面（66）与所述轴（20）的径向轴承面并置。

5.如权利要求4所述的喷嘴系统，其特征在于，所述壳体（14）具有轴承衬套（32），该轴承衬套形成所述轴向止推轴承的轴承面和所述径向轴承的轴承面，其中所述轴承衬套（32）具有外周润滑容腔（34），并且其中所述润滑容腔（34）与所述轴（20）中的至少一个径向孔（36）流体连通。

6.如前述权利要求任意一项所述的喷嘴系统，其特征在于，所述涡轮（46）具有中心设置的轴承部件。

7.如权利要求6所述的喷嘴系统，其特征在于，在所述壳体（14）内，在所述涡轮（46）的上游设置有旋流塞（50），其中所述旋流塞（50）具有适于与所述涡轮（46）上的所述轴承部件配合的中心设置的轴承部件。

8.如权利要求7所述的喷嘴系统，其特征在于，所述旋流塞（50）上的所述轴承部件为套管（48）的形式，其适于与所述涡轮（46）上的轴承衬套（44）的形式的所述轴承部件匹配。

9.如权利要求8所述的喷嘴系统，其特征在于，所述套管（48）具有中心通孔（54）。

10.如前述权利要求任意一项所述的喷嘴系统，其特征在于，在所述涡轮（46）的下游并且在所述壳体（14）内，所述轴（20）设置有至少一个径向孔（64），以便将穿过所述涡轮（46）的液体引导到所述轴（20）中的所述中心孔中。

11.如前述权利要求任意一项所述的喷嘴系统，其特征在于，所述涡轮（46）具有至少一个钻孔（62），所述钻孔朝向所述喷嘴系统（10）的纵向中心轴线（52）倾斜地定向并且在其流入端具有至少一个扩展部（70），该扩展部沿着周向延伸。

Images