Bei
einer Anzahl von industriellen Fertigungsprozessen ist es erforderlich,
die eingesetzten Hilfsmittel und Werkzeuge kontinuierlich teilweise auch
während
des Prozesses zu reinigen. Dies kann durch einen scharf gebündelten
Wasserstrahl erfolgen, der unter einem Druck von mehr als 20 bar durch
eine Wasserstrahl-Reinigungsdüse
erzeugt wird. Um sowohl eine gute Strahlqualität als auch eine lange Lebensdauer
der Düse
zu erzielen, sind derartige Wasserstrahl-Reinigungsdüsen mit
einem Lochstein aus einem technischen Edelstein, wie beispielsweise
Rubin oder Saphir ausgestattet. Der Lochstein weist eine Bohrung
auf und ist an der Eintrittsöffnung
der Düse
angeordnet. Durch die Verwendung des Edelsteins verringern sich
die Verschleißerscheinungen
durch die abrasiven Bestandteile des Wassers. Kalkablagerungen können mechanisch
fast rückwirkungsfrei
entfernt werden.
Aus
dem Stand der Technik sind Wasserstrahl-Reinigungsdüsen mit
einem Düsenkörper in Form
eines Düsenplättchens
mit Dom bekannt. Das Düsenplättchen besteht
meist aus einem korrosionsbeständigen
Edelstahl. Im Bereich der Eintrittsöffnung des Düsenkörpers ist
der Lochstein aus Edelstein befestigt. Das Düsenplättchen wird in ein Düsengehäuse, beispielsweise
ein Stahlrohr eingelegt und mit einem zusätzlichen Gewindezylinder in
das Stahlrohr eingeschraubt. Zur Abdichtung zwischen dem Düsenkörper und
dem Strahlrohr wird eine Dichtung eingesetzt. Diese bekannten Wasserstrahl-Reinigungsdüsen haben
den Nachteil, dass der Düsenkörper im
Stahlrohr beim Einsetzen verkanten kann. Darüber hinaus kann er aufgrund
seiner Schwerkraft nach unten aus dem Stahlrohr herausfallen, bevor der
Gewindezylinder festgeschraubt wird. Ein weiterer Nachteil besteht
darin, dass der Ausbau der Wasserstrahl-Reinigungsdüse mit erheblichem
Aufwand verbunden ist. Der Ausbau ist in regelmäßigen Abständen notwendig, um Verunreinigungen
oder Kalkablagerungen zu entfernen. Darüber hinaus ist nach gewissen
Standzeiten die Wasserstrahl-Reinigungsdüse durch eine neue Düse zu ersetzen.
Zum Ausbauen der Wasserstrahl-Reinigungsdüse wird zunächst der Gewindezylinder entfernt.
Anschließend muss
das Düsenplättchen gelockert
werden, was nach längeren
Standzeiten schwierig sein kann. Das Düsenplättchen weist einen Hinterstich
auf, an den ein speziell geformtes Werkzeug angesetzt werden kann.
Bei unsachgemäßer Handhabung
besteht die Gefahr der Beschädigung
der Düse.
Häufig
wird der Ausbau zusätzlich
dadurch erschwert, dass die Düsengehäuse nicht
frei zugänglich
sind. Eine zusätzliche
Gefahr der Beschädigung
der Düse
besteht beim Ansetzen des Werkzeuges, beispielsweise eines Schraubenschlüssels, an
den Gewindezylinder. Diese Gefahr ist insbesondere dann gegeben,
wenn der Schraubenschlüssel
nicht mittig eingeführt
wird und auf die Öffnung
des Strömungskanals
aufsetzt. Darüber
hinaus haben die bekannten Wasserstrahl-Reinigungsdüsen den
Nachteil, dass der Wasserstrahl nicht so schart gebündelt ist,
wie dies für
viele Anwendungen notwendig ist. Diese Eigenschaft wird durch Verunreinigungen
und Ablagerungen zusätzlich
verschlechtert. Aus diesem Grund ist die Reinigung selbst nach kurzen
Betriebszeiten häufig
notwendig.
Die Erfindung
und ihre Vorteile
Demgegenüber hat
die erfindungsgemäße Wasserstrahl-Reinigungsdüse mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil, dass ein separater Gewindezylinder
zur Befestigung des Düsenkörpers an einem
Düsengehäuse nicht
mehr notwendig ist. Der Düsenkörper hat
nicht mehr die Form eines Düsenplättchens,
sondern eines Zylinders. An der Außenseite des Zylinders ist
ein Außengewinde
zum Verbinden mit einem Gehäuse
vorgesehen. Der Zylinder kann massiv oder innen hohl ausgebildet
sein. Der Lochstein ist dabei vor Beschädigungen insbesondere beim
Ein- und Ausbau der Wasserstrahl-Reinigungsdüse optimal
geschützt.
Die Bauhöhe
des Düsenkörpers kann
der Summe aus der Bauhöhe
der aus dem Stand des Technik bekannten Düsenplättchens und des Gewindezylinders
beziehungsweise Gewinderings entsprechen. Die erfindungsgemäße Wasserstrahl-Reinigungsdüse kann
daher in Gehäuse
eingesetzt werden, für
die die aus dem Stand der Technik bekannten Wasserstrahl-Reinigungsdüsen in Form
eines Düsenplättchens
vorgesehen sind. Das Nachrüsten
ist somit möglich.
Die
zylindrische Form des Düsenkörpers der Wasserstrahl-Reinigungsdüse erleichtert
die Handhabung beim Ein- und Ausbau in ein Gehäuse. Aufgrund der Bauhöhe des Düsenkörpers kann
ein Verkanten beim Ein- und Ausbau verhindert werden. Die Verwendung
einer zusätzlichen
Dichtung ist in der Regel notwendig. Als Dichtungen können beispielsweise
Flachdichtungen oder O-Ring-Dichtungen
verwendet werden.
Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Düsenkörper ein
Strömungskanal
mit einer Eintrittsöffnung
und einer Austrittsöffnung
vorgesehen. Dabei ist der Lochstein an der Eintrittsöffnung des
Strömungskanals
in dem Düsenkörper befestigt.
Durch den Strömungskanal
wird die Strahlqualität
verbessert. Die Befestigungshülse
umschließt
den Lochstein an der Seite und deckt einen Teil der der Eintrittsöffnung zugewandten
Stirnfläche ab.
Gegenüber
dem aus dem Stand der Technik bekannten Einpressen des Lochsteins
in den Düsenkörper hat
die Befestigungshülse
den Vorteil, dass das Auftreten von Spannungen im Lochstein mit
der Folge von Spannungsrissen, Abplatzungen oder Durchbrüchen des
Lochsteins vermieden werden. Derartige Beschädigungen können bereits beim Einpressen
des Lochsteins in den Düsenkörper erfolgen oder
während
der Nutzung der Reinigungsdüse
oder bei der Reinigung der Düse
auftreten. Gegenüber dem
ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannten Kleben des Lochsteins
hat die Befestigungshülse den
Vorteil, dass die Verwendung eines Klebstoffs nicht mehr notwendig
ist. Klebstoffe haben den Nachteil, dass sie sich bei Verwendung
von Reinigungsmitteln oder sonstigen Chemikalien lösen mit
der Folge der Lockerung der Verklebung. Dank der Befestigungshülse wird
der Lochstein auf schonende und verschleißarme Weise in dem Düsenkörper gehalten. Die
erfindungsgemäße Wasserstrahl-Reinigungsdüse kann
daher über
einen sehr langen Zeitraum ohne Beeinträchtigung verwendet werden.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein
Düseneinsatz
in dem Düsenkörper angeordnet.
Der Strömungskanal
verläuft in
dem Düseneinsatz.
Der Lochstein ist an dem Düseneinsatz
mit einer Befestigungshülse
befestigt. Vorteilhafterweise kann der Düseneinsatz ausgetauscht werden.
Auf diese Weise kann ein defekter Düseneinsatz mit beschädigtem Lochstein
durch einen neuen Düseneinsatz
mit Lochstein ersetzt werden. Außerdem können in einen Düsenkörper verschiedene
Düseneinsätze mit
unterschiedlichem Durchmesser des Strömungskanals und verschiedenen
Lochsteinen eingesetzt werden.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umschließt der Düsenkörper den Düseneinsatz,
den Lochstein und die Lochstein-Befestigungshülse über die
gesamte Länge
umfangsseitig. Der Lochstein und der Strömungskanal sind dabei vor Beschädigungen
insbesondere beim Ein- und
Ausbau der Wasserstrahl-Reinigungsdüse optimal geschützt.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Strömungskanal
der erfindungsgemäßen Wasserstrahl-Reinigungsdüse um ein
Vielfaches länger
als die Strömungskanäle der aus
dem Stand der Technik bekannten Wasserstrahl-Reinigungsdüsen. Diese
Verlängerung
führt zu einem
scharf gebündelten
Wasserstrahl, der über eine
wesentlich längere
Strecke kohärent
verläuft
als ein Wasserstrahl, der mit bekannten Wasserstrahl-Reinigungsdüsen erzeugt
wird. Die Kohärenz des
Strahls wird außerdem
durch das Verhältnis
zwischen dem Durchmesser der Bohrung des Lochsteins und der Länge des
Strömungskanals
beeinflusst. Dabei beträgt
die Länge
des Strömungskanals im
Düseneinsatz
mindestens das Siebenfache des Durchmessers der Bohrung des Lochsteins.
Besonders bevorzugt ist die Länge
des Strömungskanals um
den Faktor 10 größer als
der Durchmesser.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Strömungskanal
an dem der Austrittsöffnung
zugewandten Ende konusförmig aufgeweitet.
Diese Phase an der Austrittsöffnung
des Strömungskanals
verbessert zusätzlich
die Kohärenz des
Wasserstrahls.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind an
der der Austrittsöffnung des
Strömungskanals
zugeordneten Seite des Düsenkörpers mindestens
zwei zylindrische Bohrungen zur Werkzeugaufnahme vorgesehen. An
den Bohrungen kann ein auf dem Markt übliches Werkzeug angesetzt
werden. Mit Hilfe dieses Werkzeuges kann die Wasserstrahl-Reinigungsdüse in ein
Gehäuse eingeschraubt
und von dem Gehäuse
wieder gelöst werden. Über das
Werkzeug können
Drehmomente auf die Wasserstrahl-Reinigungsdüse übertragen werden, welche zum
Befestigen und Lösen
der Düse ausreichen.
Auch wenn die Wasserstrahl-Reinigungsdüse in dem Gehäuse festsitzt,
ist ein Lösen mit
Hilfe des Werkzeuges möglich,
da ein entsprechend notwendiges Drehmoment durch das Werkzeug auf
den Düsenkörper übertragen
werden kann. Dabei besteht keine Gefahr der Beschädigung des Strömungskanals
oder des Lochsteins, da die Werkzeugaufnahmen seitlich versetzt
zu dem Strömungskanal
in dem Düsenkörper vorgesehen
sind.
Darüber hinaus
besteht die Möglichkeit
an der dem Lochstein abgewandten Seite des Düsenkörpers koaxial zu der durch
die Bohrung des Lochsteins und eventuell den Strömungskanal gebildeten Achse
eine Werkzeugaufnahme, beispielsweise einen Innensechskant an dem
Düsenkörper vorzusehen.
Der Innensechskant hat dabei einen größeren Durchmesser als der Bereich
des Strömungskanals und/oder
des Lochsteins. Durch die Stufe zwischen den beiden Bereichen unterschiedlichen
Durchmessers wird eine Beschädigung
des Lochsteins und des Strömungskanals
durch das Werkzeug ausgeschlossen.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Düseneinsatz
kraftschlüssig
durch eine Presspassung ohne Verwendung zusätzlicher Klebstoffe mit dem
Düsenkörper verbunden.
Ein Stoffschluss durch Schweißen
oder Löten wird
ebenfalls nicht benötigt.
Der Düseneinsatz
weist an dem der Austrittsöffnung
zugewandten Ende einen geringeren Durchmesser auf, als an dem der Eintrittsöffnung zugewandten
Ende. Der Übergang zwischen
den Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers ist durch einen Absatz
gebildet. Ein korrespondierender Absatz ist in dem Düsenkörper vorgesehen.
Die Verbindung zwischen Düseneinsatz
und Düsenkörper hält Wasserdrücken bis
zu 300 bar statt. Durch entsprechend höhere Drücke kann der Düseneinsatz
aus dem Düsenkörper entfernt
werden. Dies führt
dazu, dass der typischerweise aus Edelstahl gefertigte Düsenkörper mehrfach
verwendet werden kann. Dabei wird der entfernte Düseneinsatz
durch einen neuen Düseneinsatz
ersetzt. Ein Austausch ist bei hohen Standzeiten aufgrund der Abnutzung
und Erosion notwendig.
In
den Düsenkörper können verschiedene Düseneinsätze eingefügt werden.
Dabei ist die Länge
des Düseneinsatzes
stets so gewählt,
dass der Düsenkörper an
der der Eintrittsöffnung
zugeordneten Seite bündig
mit der Lochstein-Befestigungshülse
abschließt.
An der der Austrittsöffnung
zugeordneten Seite schließt
der Düsenkörper bündig mit
dem Düseneinsatz
ab. Die verschiedenen Düseneinsätze unterscheiden
sich in der Länge
des Strömungskanals,
dem Durchmesser des Strömungskanals
und der Bohrung des Lochsteins. Dabei können Lochsteine unterschiedlicher
Materialien und Formen eingesetzt werden.
Die
erfindungsgemäße Wasserstrahl-Reinigungsdüse hat darüber hinaus
den Vorteil, dass sie zu Reinigungszwecken in umgekehrter Richtung
in ein Gehäuse
eingesetzt werden kann. In diesem Fall dringt das Wasser oder eine
geeignete Reinigungsflüssigkeit
durch die Austrittsöffnung
in den Strömungskanal
ein und verlässt
die Wasserstrahl-Reinigungsdüse
an der Eintrittsöffnung.
Die Düse
hält dabei
einem Wasserdruck von bis zu 200 bar stand. Ein derartiger Druck
reicht aus, um Verschmutzungen und Ablagerungen zu entfernen.
Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der
nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen zu entnehmen.