DE102005037858A1

DE102005037858A1 - Rotationsdüse

Info

Publication number: DE102005037858A1
Application number: DE102005037858A
Authority: DE
Inventors: Anton Jaeger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2007-02-15
Also published as: ITMI20061599A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotationsdüse, insbesondere für Hochdruckreinigungsgeräte, mit einem Düsengehäuse, das an seinem axial hinteren Ende eine Einlassöffnung und am vorderen Ende eine Auslassöffnung für Flüssigkeit aufweist, und mit einem während des Betriebs in einem Rotorraum des Düsengehäuses geneigt angeordneten und durch in den Rotorraum eintretende Flüssigkeit drehantreibbaren Rotor, wobei der Rotor an seinem zur Auslassöffung weisenden vorderen Ende mit einer sich in einem Napflager abstützenden Düse versehen ist und wenigstens eine Zuströmöffnung aufweist, wobei das Düsengehäuse mit einem mehrteiligen Einlassmodul versehen ist, das ein mit dem Düsengehäuse gekoppeltes und die Einlassöffnung bildendes Anschlussorgan und ein dem Anschlussorgan (21) vorgelagertes Funktionsorgan (23) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationsdüse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Rotationsdüsen sind grundsätzlich bekannt. In manchen Anwendungen unvermeidbare Verschleißerscheinungen können prinzipiell durch Austausch der betroffenen Bauteile beseitigt werden. In manchen Fällen ist dies jedoch mit relativ hohen Kosten verbunden, die im Hinblick auf die Gesamtkosten der jeweiligen Rotationsdüse häufig nicht akzeptiert werden. Verschleißerscheinungen beispielsweise treten naturgemäß vermehrt auf, wenn versucht wird, durch Einwirken auf den Rotor dessen Laufverhalten insbesondere im Hinblick auf einen ruhigeren Lauf zu verbessern. Auch der Austausch von Bauteilen mit dem Ziel, das Arbeitsverhalten der Düse zu verändern und insbesondere an verschiedene Anwendungen anzupassen, ohne hierzu mit verschiedenen Düsen arbeiten zu müssen, ist häufig mit nicht akzeptablem Aufwand bzw. nicht vertretbaren Kosten verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rotationsdüse der eingangs genannten Art weiter zu verbessern und insbesondere mit möglichst geringem Aufwand und auf möglichst kostengünstigem Wege Modifizierungen der Rotationsdüse zu ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Durch diese erfindungsgemäße Aufteilung des Einlassmoduls kann das Funktionsorgan mit einer oder mehreren gezielt auf die jeweilige Anwen dung abgestimmten Funktionen versehen werden, und zwar prinzipiell unabhängig von der Ausgestaltung des Anschlussorgans, was allerdings nicht ausschließt, dass das Funktionsorgan und das Anschlussorgan hinsichtlich wenigstens einer dieser Funktionen zusammenwirken.

In einem möglichen Ausführungsbeispiel ist das Einlassmodul durch eine Relativbewegung des Anschlussorgans und/oder des Funktionsorgans relativ zueinander und/oder relativ zum Düsengehäuse verstellbar, insbesondere zum Verändern des Verhältnisses zwischen einer für den Drehantrieb des Rotors sorgenden Strömung einerseits und einer Bypass-Strömung andererseits.

Des Weiteren kann das Funktionsorgan zur Festlegung eines für den Drehantrieb des Rotors sorgenden Treibkanals ausgebildet sein. Dies eröffnet die Möglichkeit, einen Satz von Funktionsorganen vorzusehen, die unterschiedliche Treibkanäle definieren, so dass eine Rotationsdüse einfach durch Auswechseln des Funktionsorgans anders dimensioniert werden kann. Ohne die erfindungsgemäße Aufteilung in Funktionsorgan und Anschlussorgan müsste hierzu das gesamte Anschlussstück ausgewechselt werden, was zumindest in den meisten Fällen mit unvertretbar hohen Kosten verbunden wäre.

Gemäß einem weiteren möglichen Ausführungsbeispiel ist das Funktionsorgan als ein mit dem hinteren Ende des Rotors zusammenwirkender Stabilisator ausgebildet.

Hierdurch sind die Funktionen "Anschließen" einerseits und "Stabilisieren" andererseits auf verschiedene Bestandteile des Einlassmoduls aufgeteilt. Bei Verschleiß des mit dem Rotor zusammenwirkenden Stabilisators kann dieser ausgetauscht werden, ohne das Anschlussorgan ersetzen zu müssen. Dies bringt einen enormen Kostenvorteil mit sich, da die auch als "Stopfen" bezeichneten Anschlussteile in der Regel aus Metall und dabei meist aus Messing hergestellt werden. Die Materialwahl für den Stabilisator kann erfindungsgemäß ohne Rücksicht auf die Anforderungen an das Anschlussorgan erfolgen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Stabilisator um ein vergleichsweise kostengünstig herstellbares Kunststoffspritzgussteil.

Das Zusammenwirken zwischen Rotor und Stabilisator erfolgt insbesondere dadurch, dass sich der Rotor im Rotationsbetrieb mit seinem hinteren Ende am Stabilisator abstützt. Hierzu kann dieser eine in den Rotorraum weisende, zumindest bereichsweise konus- oder trichterförmige Stützfläche aufweisen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der im Rotationsbetrieb mit seinem hinteren Ende radial nach außen strebende Rotor durch die hintere Abstützung am Stabilisator vorne sicher im Napflager gehalten wird. Insbesondere kann erreicht werden, dass der Rotor zwischen Napflager und Stabilisator gewissermaßen eingespannt ist, was in einem besonders ruhigen Laufverhalten resultiert.

Für diese Stabilisierung des Rotors ist ein z.B. aus Kunststoff bestehender Stabilisator vollkommen ausreichend. Eventuelle Verschleißerscheinungen können einfach durch Auswechseln des Stabilisators unter Beibehaltung des weiterhin z.B. aus Messing bestehenden Anschlussorgans beseitigt werden.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

1–5 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rotationsdüse,

6–11 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rotationsdüse, und

12 verschiedene Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Gleichrichters eines Rotors.

Die erfindungsgemäße Rotationsdüse gemäß 1–5 umfasst ein Düsengehäuse 11, das von einer Ummantelung 49 umgeben ist. In das hintere Ende des Düsengehäuses 11 ist ein mehrteiliges Einlassmodul eingeschraubt, das ein Anschlussorgan 21 sowie ein – in Verbindung mit den in dieser Anmeldung beschriebenen Ausführungsbeispielen als Stabilisator bezeichnetes – Funktionsorgan 23 umfasst, auf das nachstehend näher eingegangen wird. Auf das Anschlussorgan 21 ist eine Abschlusskappe 51 aufgesteckt, welche gemeinsam mit der Ummantelung 49 des Düsengehäuses 11 die äußere Umhüllung der Rotationsdüse bildet.
Das Innere des Düsengehäuses 11 bildet einen Rotorraum 13 für einen Rotor 15, der sich mit einer Düse 19, die hier als separates Düsenelement ausgebildet ist, an einem Napflager 17 abstützt, das ebenfalls als separates Bauteil ausgebildet und im vorderen Bereich des Düsengehäuses 11 angeordnet ist.
Das Anschlussorgan 21 des Einlassmoduls besitzt an seiner dem Rotorraum 13 zugewandten Seite einen zentralen Zapfen 35. Der Zapfen 35 ist mit radialem Abstand von einer Ringwand 53 umgeben, die an der Innenwand des Düsengehäuses 11 anliegt und im axial hinteren Bereich mit einem Außengewinde versehen ist, das mit einem entsprechenden Innengewinde eines axial hinteren Endbereichs des Düsengehäuses 11 zusammenwirkt, um das Anschlussorgan 21 in das Düsengehäuse 11 hinein und aus dem Düsengehäuse 11 heraus zu schrauben.
Auf die axial vordere Seite des Anschlussorgans 21 ist ein Stabilisator 23 derart aufgesetzt, dass der zentrale Zapfen 35 des Anschlussorgans 21 durch eine zentrale Öffnung 37 des Stabilisators 23 hindurchragt, wobei ein radialer Abstand zum Stabilisator 23 verbleibt, der einen Bypass 29 bildet, auf den nachstehend näher eingegangen wird. Die axiale Länge des Zapfens 35 ist so bemessen, dass das mit einer Schrägfläche 36 versehene freie Ende des Zapfens 35 derart weit in den Rotorraum 13 hineinragt, dass die Schrägfläche 36 des Zapfens 35 zusammen mit einer dem Rotorraum 13 zugewandten Stützfläche 25 des Stabilisators 23 einen Ringkanal für das hintere Ende des an anderer Stelle näher beschriebenen Rotors 15 definieren. Dabei wird die radial innere Wand dieses Ringkanals von der Schrägfläche 36 des Zapfens 35 und die radial äußere Kanalwand von der Stützfläche 25 des Stabilisators 23 gebildet.
Der Stabilisator 23 umfasst einen in radialer Richtung zwischen dem Zapfen 35 und der Ringwand 53 des Anschlussorgans 21 gelegenen, vergleichsweise kurzen Zylinderabschnitt 31. Nach vorne geht der Zylinderabschnitt 31 in eine konusförmige Erweiterung 33 über, welche innen die bereits erwähnte Stützfläche 25 bildet und sich mit ihrem freien Ende an einer an der Innenwand des Düsengehäuses 11 ausgebildeten Schulter 65 abstützt, die einen axial vorderen Endanschlag für den Stabilisator 23 bildet.
Die Ringwand 53 des Anschlussorgans 21 und der Zylinderabschnitt 31 des Stabilisators 23 sind jeweils an ihrem freien Ende mit einem Wulst 61 bzw. 63 versehen. Die Wulste 61, 63 überlappen sich in radialer Richtung, wodurch bei einem vollständigen Entfernen des Anschlussorgans 21 aus dem Düsengehäuse 11 der Stabilisator 23 über die Wulste 61, 63 axial nach hinten mitgenommen wird und der Stabilisator 23 unverlierbar am Anschlussorgan 21 gehalten ist.
Die axial nach hinten weisende Stirnseite des Zylinderabschnitts 31 und eine axial nach vorne weisende Stirnseite eines Zentralabschnitts 55 des Anschlussorgans 21 sind als einander zugewandte ebene Dichtflächen 22, 24 (2) ausgebildet, die in der Stellung gemäß 1 aneinander anliegen und in der Stellung gemäß 2 in axialer Richtung voneinander beabstandet sind.
Zwischen dem Zentralabschnitt 55 und der radial äußeren Ringwand 53 des Anschlussorgans 21 ist eine Ringkammer 59 vorhanden, der die Flüssigkeit über einen Anschlussraum 57 und ebenfalls im Zentralabschnitt 55 ausgebildete Kanäle 67 zugeführt wird.
Aus der Ringkammer 59 gelangt die Flüssigkeit zunächst über einen Ringraum 34 im Zylinderabschnitt 31, der zwischen einer mit dem – in Umfangsrichtung unterbrochenen – Wulst 63 versehenen äußeren Ringwand und einer inneren Ringwand des Zylinderabschnitts 31 ausgebildet ist, sowie über Unterbrechungen in der inneren Ringwand in rückwärtige Kanäle 71 des Stabilisators 23 (3 und 3a) und über diese rückwärtigen Kanäle 71 in einen Ringraum 69 zwischen der konischen Erweiterung 33 des Stabilisators 23 und der Innenwand des Düsengehäuses 11.
An zumindest einer Stelle ist die konische Erweiterung 33 mit einer Aussparung 27 versehen, über welche die Flüssigkeit aus dem Ringraum 69 mit einer Tangentialkomponente in den Rotorraum 13 strömt. Die Aussparung 27 bildet folglich einen Treibkanal bzw. das Ende eines Treibkanals der erfindungsgemäßen Rotationsdüse, mit dem während des Betriebs im Rotorraum 13 eine auch als Drehfeld oder Treibfeld bezeichnete Wirbel- oder Ringströmung erzeugt wird, die für den Drehantrieb des Rotors 15 im auch als Wirbelkammer bezeichneten Rotorraum 13 sorgt.
Das erfindungsgemäße Einlassmodul aus Anschlussorgan 21 und Stabilisator 23 ist außerdem mit einer Bypass-Funktion versehen. Durch Verderhen des Anschlussorgans 21 relativ zum Düsengehäuse 11 wird das Anschlussorgan 21 weiter in das Düsengehäuse 11 hinein oder aus dem Düsengehäuse 11 herausgeschraubt. In der Praxis erfolgt dieses Verstellen dadurch, dass der Benutzer mit einer Hand eine meist als sogenannte Lanze ausgebildete Zufuhrleitung, die fest mit dem Anschlussorgan 21 verschraubt ist und in den Anschlussraum 57 mündet, festhält und mit der anderen Hand die drehfest mit dem Düsengehäuse 11 gekoppelte Ummantelung 49 verdreht, um auf diese Weise das Düsengehäuse 11 relativ zum Anschlussorgan 21 zu verdrehen.
Diese axiale Verstellbewegung des Anschlussorgans 21 relativ zum Düsengehäuse 11 macht der Stabilisator 23 nicht mit, da die beiden vorstehend erwähnten Wulste 61, 63 in axialer Richtung ausreichend weit beabstandet sind. Erst wenn z.B. zu Wartungszwecken oder zum Austausch des Stabilisators 23 das Anschlussorgan 21 vollständig aus dem Düsengehäuse 11 herausgeschraubt und abgenommen wird, erfolgt durch den Wulst 61 des Anschlussorgans 61 eine Mitnahme des Stabilisators 23 über dessen Wulst 63. Diese unverlierbare Verbindung zwischen An schlussorgan 21 und Stabilisator 23 kommt also während des normalen Betriebs der erfindungsgemäßen Rotordüse nicht zum Tragen.
Die axiale Verstellbarkeit des erfindungsgemäßen Einlassmoduls besteht in diesem Ausführungsbeispiel folglich in einer axialen Relativbewegung zwischen Anschlussorgan 21 und Düsengehäuse 11 und damit zwischen Anschlussorgan 21 und Stabilisator 23, wobei hierdurch der Abstand zwischen den vorstehend erwähnten, einander zugewandten Dichtflächen 22, 24 verändert wird.
In der Stellung gemäß 1 liegen diese beiden Ringflächen 22, 24 abdichtend aneinander an, so dass die Flüssigkeit aus der Ringkammer 59 ausschließlich über den oder die Treibkanäle 27 in den Rotorraum 13 gelangen kann. In der Stellung gemäß 2 dagegen kann die Flüssigkeit aus der Ringkammer 59 auch zwischen den beiden hier axial beabstandeten Dichtflächen 22, 24 hindurch in den einen Bypass-Kanal 29 bildenden Ringraum zwischen dem zentralen Zapfen 35 und der die zentrale Öffnung 37 begrenzenden Innenwand des Zylinderabschnitts 31 hindurch in den Rotorraum 13 strömen. In dieser Stellung strömt die Flüssigkeit sowohl tangential über den Treibkanal 27 als auch axial über den Bypass-Kanal 29 in den Rotorraum 13 ein. Durch eine mehr oder weniger weite Öffnung des Bypass-Kanals 29, d.h. durch eine entsprechende Einstellung des axialen Abstands zwischen Anschlussorgan 21 und Stabilisator 23, kann folglich die Stärke der nur über den Treibkanal 27 erzeugbaren Wirbelströmung innerhalb des Rotorraums 13 variiert werden. Somit kann durch einfaches Verdrehen des Düsengehäuses 11 relativ zum Anschlussorgan 21 die Drehzahl des Rotors 15 verändert werden.
Aufgrund des axial vorstehenden zentralen Zapfens 35 des Anschlussorgans 21 ist eine Mindestneigung des Rotors 15 bezüglich einer Längsachse 39 des Düsengehäuses 11 (1) vorgegeben. Dies bedeutet insbesondere, dass der Rotor 15 aus der Schrägstellung startet, d.h. sich bereits beim Start mit seinem axial hinteren Ende radial außen im Bereich der Innenwand des Düsengehäuses 11 befindet. Da der Treibkanal 27 ebenfalls im Bereich der Innenwand des Düsengehäuses 11 in den Rotorraum 13 mündet, entsteht die für den Drehantrieb des Rotors 15 sorgende Wirbelströmung in einem radialen Bereich, in welchem sich auch das hintere Ende des Rotors 15 befindet. Durch diese Positionierung des Treibkanals 27 wird der Rotor 15 folglich frühzeitig in Drehung versetzt, was ein ausgezeichnetes Startverhalten zur Folge hat.
Während des Rotationsbetriebs liegt das aufgrund der Zentrifugalkraft nach radial außen strebende hintere Ende des Rotors 15 an der konus- oder trichterförmigen Stützfläche 25 des Stabilisators 23 an. Hierzu ist das hintere Ende des Rotors 15 mit einer der Stützfläche 25 und der Schrägfläche 36 am zentralen Zapfen 35 entsprechenden Abschrägung 73 versehen. Durch das Zusammenwirken des hinteren Endes des Rotors 15 mit der Stützfläche 25 während des Rotationsbetriebs ergibt sich eine in Längsrichtung des Rotors 15 nach vorne wirkende Kraftkomponente, die den Rotor 15 mit seiner Düse 19 in das Napflager 17 hinein drückt. Der Rotor 15 ist folglich während des Rotationsbetriebs zwischen dem Napflager 17 und der Stützfläche 25 eingespannt. Durch diese Stabilisierung des Rotors 15 ergibt sich ein besonders ruhiges Laufverhalten.
Wie 2 zeigt, steht auch bei geöffnetem Bypass 29 und somit zurückgezogenem Anschlussorgan 21 der zentrale Zapfen 35 immer noch so weit in den Rotorraum 13 hinein vor, dass eine sogenannte Nullstellung des Rotors 15, in welcher seine Längsachse mit der Längsachse 39 des Düsengehäuses 11 zusammenfällt, zu keinem Zeitpunkt möglich ist.
Was den Aufbau des Rotors 15 anbetrifft, so weist dieser einen zylindrischen Körper 45 auf, in den vorne das separate Düsenelement 19 und hinten ein erster Gleichrichter 41 eingesetzt sind. Dieser erste Gleichrichter 41 schließt hinten etwa bündig mit dem Rotorkörper 45 ab.
Ein zweiter, hinterer Gleichrichter 43, dessen Außendurchmesser etwa demjenigen des Rotorkörpers 45 und dessen Innendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des vorderen ersten Gleichrichters 41 entspricht, schließt axial hinten an den Rotorkörper 45 an und bildet damit gewissermaßen eine axiale Verlängerung des Rotorkörpers 45 nach hinten. Zusammengehalten wird diese Anordnung aus Rotorkörper 45 und hinterem Gleichrichter 43 durch eine Außenhülse 47, die von hinten auf den Rotorkörper 45 aufgeschoben ist.
Das mit der konischen Stützfläche 25 des Stabilisators 23 zusammenwirkende, mit der Abschrägung 73 versehene hintere Ende des Rotors 15 wird von der Außenhülse 47 gebildet.
Die Flüssigkeit strömt aus dem Rotorraum 13 im hinteren Bereich der Außenhülse 47 seitlich in die Außenhülse 47 hinein und dann in axialer Richtung zunächst durch den hinteren Gleichrichter 43 und anschließend durch den vorderen Gleichrichter 41 hindurch, um dann über die Düse 19 auszutreten. Die Flüssigkeit tritt dabei unabhängig von der Drehzahl des Rotors 15 stets als Kegelstrahl aus, da der Rotor 15 wegen des Zapfens 15 stets geneigt ist.
Die 4 und 5 zeigen zwei Ansichten der erfindungsgemäßen Rotordüse im zusammengesetzten Zustand.
Das zweite erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel gemäß 6–11 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen durch die Realisierung des Treibkanals 27 zur Erzeugung der Wirbel- bzw. Ringströmung, durch die Ausgestaltung des Anschlussorgans 21 im Bereich des zentralen Zapfens 35 sowie durch die Ausgestaltung des Rotors 15.
In diesem Ausführungsbeispiel ist nicht die konische Erweiterung 33, sondern der Zylinderabschnitt 31 des Stabilisators 23 mit jeweils einen Treibkanal 27 bildenden Aussparungen versehen (vgl. insbesondere 11), und zwar im Bereich des axial hinteren freien Endes des Zylinderabschnitts 31. Jeder Treibkanal 27 stellt somit einen Durchbruch in der von dem Zylinderabschnitt 31 gebildeten Ringwand dar, durch den auch bei vollständig geschlossenem Bypass (6) die aus der Ringkammer 59 kommende Flüssigkeit mit einer Tangentialkomponente in den Rotorraum 13 strömen kann. Wird der Bypass 29 durch Verdrehen des Anschlussorgans 21 geöffnet (7 und 8), so strömt die Flüssigkeit zusätzlich in im Wesentlichen axialer Richtung in den Rotorraum 13, und zwar ebenfalls durch die zentrale Öffnung 37 des Stabilisators 23 hindurch.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1–5 münden die Treibkanäle 27 hier also wesentlich weiter radial innen, d.h. die Bildung der Wirbel- bzw. Ringströmung beginnt wesentlich näher an der Längsachse 39 des Düsengehäuses 11. Dies korrespondiert in vorteilhafter Weise mit der bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen freien Winkelverstellbarkeit des Rotors 15. In diesem Ausführungsbeispiel steht nämlich der zentrale Zapfen 35 des Anschlussorgans 21 in keiner Stellung des Anschlussorgans 21 über den Zylinderabschnitt 31 des Stabilisators 23 hinaus in den Rotorraum 13 vor. Dies bedeutet, dass der Rotor 15 eine Nullstellung (8) einnehmen kann, in der die Längsachse des Rotors 15 und die Längsachse 39 (6) des Düsengehäuses 11 zusammenfallen und die Flüssigkeit über den Rotor 15 in Form eines Punktstrahles austritt.
Der Rotor 15 startet aus dieser Nulllage, und für ein optimales Startverhalten ist durch die vorstehend erläuterte, ebenfalls zentrumsnahe Mündung der Treibkanäle 27 in den Rotorraum 13 gesorgt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Rotor 15 mit einer Druckfeder 75 versehen, die zwischen dem axial vorderen Ende der Außenhülse 47 und einer im vorderen Bereich des Rotorkörpers 45 ausgebildeten Schulter 77 angeordnet ist. Die Druckfeder 75 beaufschlagt die Außenhülse 47 stets nach axial hinten, so dass der Rotor 15 in der Nulllage gemäß 8 seine größte axiale Länge aufweist. Strebt der Rotor 15 im Rotationsbetrieb aufgrund der Zentrifugalkraft mit seinem hinteren Ende nach radial außen, so wird die Druckfeder 75 über die Außenhülse 47 zusammengedrückt, da das Zusammenwirken zwischen dem hinteren Ende der Außenhülse 47 und der konischen Stützfläche 25 des Stabilisators 23 für eine die Außenhülse 47 nach axial vorne drückende Kraftkomponente sorgt.
Die Druckfeder 75 ermöglicht somit die erforderliche Längenveränderbarkeit des Rotors 15 und sorgt dafür, dass der Rotor 15 zu jedem Zeitpunkt zwischen dem Napflager 17 und der Stützfläche 25 des Stabilisators 23 eingespannt ist.
Während 9 die erfindungsgemäße Rotordüse im zusammengesetzten Zustand entsprechend 4 und 5 zeigt, ist in 10 die Außenhülse 47 des Rotors 15 schräg von hinten dargestellt.
12 zeigt – zum Teil schematisch – weitere Varianten der vorstehend bereits anhand der beiden Ausführungsbeispiele erläuterten Gleichrichteranordnung des Rotors 15.
In 12a ist lediglich das Prinzip einer Aufteilung in einen vorderen Gleichrichter 41, der hier in den zylindrischen Rotorkörper 45 eingesetzt ist, und einen hinteren Gleichrichter 43 dargestellt, der hier als lediglich axial hinten an den Rotorkörper 45 angesetztes Modul vorgesehen ist. Der Zusammenhalt dieser Anordnung kann prinzipiell durch beliebige Mittel erfolgen, beispielsweise durch eine Außenhülse 47 gemäß 12b, die von hinten aufgeschoben wird und mit dem Rotorkörper 45 verrastet werden kann, wobei eine solche Verrastung aber nicht zwingend ist, sondern z.B. auch eine in einen strammen Sitz resultierende enge Passung vorgesehen sein kann.
Das hintere Ende der Außenhülse 47 ist mit einer Abschrägung 37 sowie mit einer oder mehreren seitlichen Zuströmöffnungen 79 versehen, über welche die aus der Wirbelkammer der Rotationsdüse kommende Flüssigkeit in den Rotor 15 eintreten und nach Durchströmen der Gleichrichteranordnung über das mit einer Bohrung 81 versehene Düsenelement 19 aus dem Rotor 15 und damit der Rotationsdüse austreten kann.
Bei den Varianten gemäß 12c und 12d umfasst die Gleichrichteranordnung lediglich einen einzigen Gleichrichter 44, der im Beispiel der 12c in das hintere Ende des Rotorkörpers 45 derart eingesteckt ist, dass er auf bestimmungsgemäße Weise und insbesondere ohne Beschädigung oder Zerstörung von Bestandteilen des Rotors einschließlich des Gleichrichters 44 selbst entfernt werden kann, um z.B. einen verstopften Gleichrichter 44 auswechseln zu können. Die Verbindung zwischen Gleichrichter 44 und Rotorkörper 45 kann manuell oder mithilfe eines Werkzeugs lösbar sein. Ferner kann der Gleichrichter 44 verdrehsicher mit dem Rotorkörper 45 verbunden sein, z.B. durch eine entsprechende Steckkontur, die beispielsweise schlitzförmig oder auf andere Art und Weise nicht-kreisförmig ausgebildet sein kann. Eine solche Verdrehsicherung für den Gleichrichter 44, die für eine merkliche Verbesserung des Spritzbildes sorgt, kann alternativ oder zusätzlich durch die Außenhülse 47 erreicht werden.
Während in der Variante gemäß 12c der Raum zwischen Rotorkörper 45 und Außenhülse 47 praktisch vollständig durch den Gleichrichter 44 ausgefüllt ist, verbleibt in dem Beispiel der 12d ein Vorraum 85. Mit einer die axiale Länge dieses Vorraumes 85 festlegenden Schulter 87 stützt sich die Außenhülse 47 an der Rückseite des Gleichrichters 44 ab, der hier lediglich an der hinteren Stirnseite des Rotorkörpers 45 anliegt, d.h. nicht gesteckt ist. Ein solcher Vorraum 85 kann als Beruhigungsstrecke für die bereits in den Rotor 15, aber noch nicht in den Gleichrichter 44 eingetretene Flüssigkeit dienen. Untersuchungen haben ergeben, dass eine solche im Rotor 5 noch vor dem Gleichrichter erfolgende Beruhigung der Flüssigkeit eine deutliche Verbesserung des Spritzbildes zur Folge hat.
Die im hinteren Gleichrichter 43 bzw. einzigen Gleichrichter 44 ausgebildeten Gleichrichterkanäle 83 besitzen in den dargestellten Beispielen einen Durchmesser, der kleiner ist als derjenige der Düsenbohrung 81. Eine für die Praxis ausreichende Filterung kann aber auch dann erreicht werden, wenn die Kanäle 83 einen größeren Durchmesser als die Düsenbohrung 81 aufweisen. Untersuchungen haben ergeben, dass dies bis zu einem Faktor von etwa 2 gilt, um den die Kanäle 83 einen größeren Durchmesser aufweisen als die Düsenbohrung 81. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Gleichrichteranordnung eine vorteilhafte Sieb- bzw. Filterfunktion erfüllen, die ein Verstopfen der Düse 19 sicher verhindert.
Eine wesentliche Verbesserung des Spritzbildes ergibt sich, wenn die Breite bzw. Stärke der Stege zwischen den einzelnen Gleichrichterkanälen 83 möglichst klein gewählt wird. Untersuchungen haben ergeben, dass unter etwa 1,5mm bleibende Stegstärken bzw. -breiten diesbezüglich besonders vorteilhaft sind. Bevorzugt werden Stegstärken bzw. -breiten von weniger als 0,5 mm und insbesondere von etwa 0,2 bis 0,3 mm gewählt.
Die Gleichrichteranordnung, insbesondere ein hinterer Gleichrichter 43 bzw. ein hinterer Abschnitt bzw. Verlängerungsabschnitt eine einzigen Gleichrichters 44, kann in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, das Gewicht des Rotors 15 im hinteren Bereich zu erhöhen, was sich zumindest für manche Rotationsdüsen-Auslegungen als vorteilhaft erweist. Hierzu kann die Gleichrichteranordnung z.B. als Träger für entsprechende Gewichtseinsätze ausgebildet sein.
Ein verstopfter oder beschädigter hinterer Gleichrichter 43 bzw. einziger Gleichrichter 44 kann erfindungsgemäß problemlos z.B. von Hand ausgetauscht werden, ohne die Funktionsfähigkeit der Restdüse zu beeinträchtigen.
Das Funktionsorgan 23 kann alternativ oder zusätzlich zu der vorstehend erläuterten Stabilisierung des Rotors 15 und dem Einstellen des Verhältnisses zwischen Drehantriebs- und Bypass-Strömung weitere Funktionen erfüllen.
So kann z.B. – insbesondere in Anwendungen, bei denen abweichend von den hier dargestellten Ausführungsbeispielen der Rotor 15 nicht direkt mit dem Funktionsorgan 23 zusammenwirkt – ein Teilbereich des Funktionsorgans 23 als Bremse für die den Rotor 15 antreibende Strömung in der Wirbelkammer 13 oder direkt für den Rotor 15 ausgebildet sein. Hierzu können in einer der Wirbelkammer 13 zugewandten Fläche des Funktionsorgans entweder die umlaufende Flüssigkeit und damit indirekt auch den Rotor 15 oder den Rotor 15 direkt bremsende Strukturen beispielsweise in Form von z.B. rippenförmigen Vorsprüngen, taschenartigen Vertiefungen und/oder aufgebrachten Materialien vorgesehen sein. Diese bremsenden oder hemmenden Strukturen können z.B. lediglich in einem radial äußeren Bereich vorgesehen sein.
Jede der erwähnten Funktionen des Funktionsorgans kann unabhängig von oder in Kombination mit wenigstens einer der jeweils anderen Funktionen realisiert werden.

11: Düsengehäuse
13: Rotorraum, Wirbelkammer
15: Rotor
17: Napflager
19: Düse, Düsenelement
21: Anschlussorgan
22: Dichtfläche des Anschlussorgans
23: Funktionsorgan, Stabilisator
24: Dichtfläche des Stabilisators
25: Stützfläche
27: Treibkanal
29: Bypass-Kanal
31: Zylinderabschnitt, Ringwand
33: Erweiterung
34: Ringraum
35: zentraler Zapfen
36: Schrägfläche
37: zentrale Öffnung
39: Längsachse
41: vorderer Gleichrichter
43: hinterer Gleichrichter
45: Rotorkörper
47: Außenhülse
49: Ummantelung
51: Kappe
53: Ringwand
55: Zentralabschnitt
57: Anschlussraum
59: Ringkammer
61: Wulst
63: Wulst
65: Schulter
67: Kanal
69: Ringraum
71: Nut
73: Abschrägung
75: Druckfeder
77: Schulter
79: Zuströmöffnung
81: Düsenbohrung
83: Gleichrichterkanal
85: Vorraum, Beruhigungsstrecke
87: Schulter

Claims

Rotationsdüse, insbesondere für Hochdruckreinigungsgeräte, mit einem Düsengehäuse (11), das an seinem axial hinteren Ende eine Einlassöffnung und am vorderen Ende eine Auslassöffnung für Flüssigkeit aufweist, und mit einem während des Betriebs in einem Rotorraum (13) des Düsengehäuses (11) geneigt angeordneten und durch in den Rotorraum (13) eintretende Flüssigkeit drehantreibbaren Rotor (15), wobei der Rotor (15) an seinem zur Auslassöffnung weisenden vorderen Ende mit einer sich in einem Napflager (17) abstützenden Düse (19) versehen ist und wenigstens eine Zuströmöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsengehäuse (11) mit einem mehrteiligen Einlassmodul (21, 23) versehen ist, das ein mit dem Düsengehäuse (11) gekoppeltes und die Einlassöffnung bildendes Anschlussorgan (21) und ein dem Anschlussorgan (21) vorgelagertes Funktionsorgan (23) umfasst.
Rotationsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsorgan (23) in Form eines separaten Bauteils vorgesehen ist.
Rotationsdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussorgan (21) und das Funktionsorgan (23) lösbar miteinander gekoppelt sind.
Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsorgan (23) austauschbar ist.
Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsorgan (23) einstückig ausgebildet ist.
Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsorgan (23) aus Kunststoff hergestellt ist.
Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsorgan (23) im Spritzgussverfahren hergestellt ist.
Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsorgan als ein mit dem hinteren Ende des Rotors (15) zusammenwirkender Stabilisator (23) ausgebildet ist.
Rotationsdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (15) im Rotationsbetrieb mit seinem hinteren Ende am Stabilisator (23) abgestützt ist.
Rotationsdüse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisator (23) eine in den Rotorraum (13) weisende, zumindest bereichsweise konus- oder trichterförmige Stützfläche (25) aufweist.
Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein für den Drehantrieb des Rotors (15) sorgender, insbesondere mit einer Tangentialkomponente in den Rotorraum (13) mündender Treibkanal (27) durch das Funktionsorgan (23) definiert ist.
Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassmodul durch eine Relativbewegung des Anschlussorgans (21) und/oder des Funktionsorgans (23) relativ zueinander und/oder relativ zum Düsengehäuse (11) verstellbar ist, insbesondere zum Verändern des Verhältnisses zwischen einer für den Drehantrieb des Rotors (15) sorgenden Strömung einerseits und einer Bypass-Strömung andererseits.
Rotationsdüse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung eine Axialbewegung und/oder eine Drehbewegung des Anschlussorgans (21) und/oder des Funktionsorgans (23) umfasst.
Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassmodul (21, 23) einen für den Drehantrieb des Rotors (15) sorgenden, insbesondere mit einer Tangentialkomponente in den Rotorraum (13) mündenden Treibkanal (27) und einen Bypasskanal (29) definiert, wobei das Verhältnis der über den Treibkanal (27) einerseits und den Bypasskanal (29) andererseits in den Rotorraum (13) gelangenden Strömungsanteile durch Einstellen des Einlassmoduls (21, 23) veränderbar ist.
Rotationsdüse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussorgan (21) und das Funktionsorgan (23) einander zugewandte, insbesondere ringförmige Dichtflächen (22, 24) umfassen, die bei geschlossenem Bypasskanal (29) abdichtend aneinander anliegen und zum Öffnen des Bypasskanals (29) auseinander bewegbar sind.
Rotationsdüse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (22, 24) eben sind und insbesondere senkrecht zur Axialrichtung verlaufen.
Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (29) radial innerhalb einer mit dem hinteren Ende des Rotors (15) zusammenwirkenden Stützfläche (25) durch das Funktionsorgan (23) hindurch verläuft.
Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibkanal (27) radial außen um eine mit dem hinteren Ende des Rotors (15) zusammenwirkende Stützfläche (25) herum verläuft.
Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibkanal (27) radial innerhalb einer mit dem hinteren Ende des Rotors (15) zusammenwirkenden Stützfläche (25) durch das Funktionsorgan (23) hindurch verläuft.
Rotationsdüse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibkanal (27) durch eine Ringwand (31) hindurch verläuft, deren nach axial hinten weisende Ringfläche (24) als mit einer Dichtfläche (22) des Anschlussorgans (21) zum Verschließen des Bypasskanals (29) zusammenwirkende Dichtfläche ausgebildet ist.
Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsorgan (23) einen Zylinderabschnitt (31) umfasst, der nach axial vorne als konische oder trichterförmige Erweiterung (33) fortgesetzt ist.
Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussorgan (21) mit einem zentralen Zapfen (35) durch eine zentrale Öffnung (37) des Funktionsorgans (23) nach axial vorne hindurch ragt, wobei der Zapfen (35) einen eine Mindestneigung für den Rotor (15) festlegenden Rotoranschlag bildet.
Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (15) unter der Wirkung einer Federkraft längenveränderlich ist und eine drehzahlabhängige Neigung im Rotorraum (13) einnimmt, wobei vorzugsweise ein Neigungswinkel von 0° bezüglich einer Längsachse (39) des Düsengehäuses (11) möglich ist.
Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsorgan (23) bereichsweise als Bremse für die einen Drehantrieb des Rotors (15) bewirkende Strömung oder direkt für den Rotor (15) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Bremsbereich sich über wenigstens einen radialen Teilbereich erstreckt, dessen kleinster Radius bevorzugt größer als Null ist.
Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsdüse für einen Betriebsdruck der Flüssigkeit, insbesondere für einen durch ein anschließbares Hochdruckreinigungsgerät bereitgestellten Betriebsdruck, von mehr als etwa 130 bar, insbesondere mehr als etwa 160 bar ausgelegt ist.