DE102009051542A1

DE102009051542A1 - Bearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102009051542A1
Application number: DE102009051542A
Authority: DE
Inventors: Anton Jaeger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung mit wenigstens zwei Rotordüsen, die jeweils einen Rotorraum aufweisen, der an einem Ende eine Einlassöffnung und am anderen Ende eine Auslassöffnung für ein Bearbeitungsfluid, insbesondere Wasser, aufweist und in dem ein Rotor angeordnet ist, der im Betrieb geneigt zu einer Mittelachse des Rotorraumes angeordnet ist und drehangetrieben durch in den Rotorraum strömendes Fluid um die Mittelachse des Rotorraumes rotiert, wobei der Rotor eine Zuströmöffnung für das Fluid und an seinem zur Auslassöffnung des Rotorraumes weisenden Ende eine Düse aufweist, mit der der Rotor an einem Lager abgestützt ist, so dass in den Rotorraum und durch den rotierenden Rotor strömendes Fluid den Rotorraum über die Düse des Rotors und die Auslassöffnung des Rotorraumes in Form eines Strahlkegels verlässt, wobei die Mittelachsen der Rotorräume einen Winkel einschließen, der größer als 0° und kleiner als 180°, insbesondere kleiner als 90°, ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung mit wenigstens zwei Rotordüsen, die jeweils einen Rotorraum aufweisen, der an einem Ende eine Einlassöffnung und am anderen Ende eine Auslassöffnung für ein Bearbeitungsfluid, insbesondere Wasser, aufweist und in dem ein Rotor angeordnet ist, der im Betrieb geneigt zu einer Mittelachse des Rotorraums angeordnet ist und drehangetrieben durch in den Rotorraum strömendes Fluid um die Mittelachse des Rotorraums rotiert, wobei der Rotor eine Zuströmöffnung für das Fluid und an seinem zur Auslassöffnung des Rotorraums weisenden Ende eine Düse aufweist, mit der der Rotor an einem Lager abgestützt ist, so dass in dem Rotorraum und durch den rotierenden Rotor strömendes Fluid den Rotorraum über die Düse des Rotors und die Auslassöffnung des Rotorraums in Form eines Strahlkegels verlässt.
Derartige Rotordüsen sind seit langem bekannt, so dass auf deren Grundaufbau und Funktionsprinzip nur insofern einzugehen ist, als eine derartige Rotordüse eingangsseitig Mittel aufweist, die dafür sorgen, dass das unter einem bestimmten Druck stehende Fluid, das beispielsweise von der Pumpe eines Hochdruck-Reinigers zugeführt wird, in radialer und/oder tangentialer Richtung in den Rotorraum der Rotordüse gelangt, wodurch das Fluid im Rotorraum eine Dreh- oder Wirbelströmung um die Mittelachse des Rotorraums erzeugt, die den im Rotorraum angeordneten und mit seinem vorderen Ende am Lager der Rotordüse abgestützten Rotor in Rotation versetzt. Während dieser Rotation ist die Mittelachse des Rotors geneigt zur Mittelachse des Rotorraums orientiert, was zur Folge hat, dass das Fluid, das vom Rotorraum über die Zuströmöffnung des Rotors, durch den Rotor hindurch und über die Düse des Rotors und die Auslassöffnung des Rotorraums strömt, in Form eines Strahlkegels ausgestoßen wird.
Es sind nicht nur derartige Rotordüsen, sondern auch Anordnungen bekannt, bei denen mehrere derartige Rotordüsen zusammengefasst sind und gemeinsam mit Fluid versorgt werden, so dass gleichzeitig mit einer Mehrzahl von Rotordüsen gearbeitet werden kann. Beispiele hierzu sind DE 199 15 025 A1 sowie DE 198 30 801 A1 entnehmbar. Außerdem wird der Vollständigkeit halber auf DE 42 39 542 A1 verwiesen, die allerdings Vorrichtungen beschreibt, die auf einem anderen Grundprinzip als die hier in Rede stehenden Rotordüsen beruhen. Ferner wird zum Stand der Technik auf DE 295 05 127 U1 verwiesen, die ein Gerät zum Reinigen von Klosettschüsseln beschreibt und somit eine ganz spezielle Anwendung zeigt, die einen entsprechenden Aufbau des Reinigungsgeräts bedingt.
Generell lassen sich mit Rotordüsen ausgezeichnete Bearbeitungsergebnisse und insbesondere Reinigungsergebnisse erzielen. Um die Flächenleistung von auf dem Prinzip der Rotordüsen basierenden Einrichtungen zu erhöhen, wurde bereits – wie erwähnt – vorgeschlagen, gleichzeitig mehrere Rotordüsen einzusetzen. Hierbei hatte man aber stets das Ziel vor Augen, bei herkömmlichen Vorrichtungen, die eine Vielzahl von punktförmigen Austrittsöffnungen für Flüssigkeit aufweisen, die punktförmigen Austrittsöffnungen jeweils durch eine Rotordüse zu ersetzen, um auf diese Weise die Vorteil von Rotordüsen nutzen zu können. Diese Überlegungen hatten zur Folge, dass bei den bekannten Einrichtungen alle Rotordüsen in die gleiche Richtung weisen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bearbeitungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die mit einer solchen Vorrichtung erzielbaren Bearbeitungsergebnisse weiter verbessert werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Mittelachsen der Rotorräume einen Winkel einschließen, der größer als 0° und kleiner als 180°, insbesondere kleiner als 90°, ist. Insbesondere ist der Winkel zwischen den Mittelachsen der Rotorräume kleiner als 45°. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass es sich bei diesem Winkel um einen spitzen Winkel handelt. Erfindungsgemäß werden also weder punktförmige Austrittsöffnungen einfach durch Rotordüsen ersetzt noch Spezialanwendungen wie beispielsweise in DE 295 05 147 U1 verfolgt, in denen es anwendungsbedingt erforderlich ist, dass die Düsen in entgegengesetzte Richtungen weisen.
Vielmehr beruht die Erfindung auf dem Gedanken, voneinander unabhängige, lediglich gemeinsam mit Fluid versorgbare Rotordüsen gezielt unter einem Winkel zueinander anzuordnen, um auf diese Weise von der Tatsache, dass derartige Rotordüsen das Fluid in Form eines Strahlkegels ausstoßen, gezielt in vorteilhafter Weise Gebrauch machen zu können. Die Erfindung beruht nämlich auf der Erkenntnis, dass eine Aufteilung des insgesamt der Bearbeitungsvorrichtung zugeführten Fluids auf wenigstens zwei Rotordüsen zum einen den grundsätzlichen Vorteil von Rotordüsen, nämlich deren extrem kleinen Platzbedarf, beibehält und zum anderen die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids durch die Rotordüsen reduziert, und zwar entsprechend der Anzahl der Rotordüsen. Eine Aufteilung des Fluids auf zwei Rotordüsen hat also – unter ansonsten gleichen Bedingungen – eine Halbierung der Durchgangsgeschwindigkeit zur Folge. Eine Reduzierung der Durchgangsgeschwindigkeit wiederum hat zur Folge, dass es möglich ist, durch geeignete Ausgestaltung der Rotordüse – beispielsweise durch das Vorsehen so genannter, generell bekannter Gleichrichter – das Fluid während des Durchgangs durch die Rotordüse zu beruhigen. Hierdurch wird eine Optimierung der Bearbeitungswirkung des austretenden Strahls erzielt, wobei sich dieser insbesondere durch eine gute Kompaktheit auszeichnet. Um einen in dieser Hinsicht optimalen Fluidstrahl zu erzeugen, darf für einen vorgegebenen Aufbau und für eine vorgegebene Größe einer Rotordüse die Durchgangsströmung des Fluids durch die Rotordüse nicht zu groß werden. In dieser Hinsicht ist die Erfindung aufgrund der Aufteilung des Fluids auf mehrere Rotordüsen für das Ziel einer Optimierung des austretenden Fluidstrahls in besonderer Weise förderlich.
Des Weiteren berücksichtigt die Erfindung die Überlegung, dass Bearbeitungsvorrichtungen der hier in Rede stehenden Art in der Praxis nur in Ausnahmefällen statisch verwendet werden, und dass der Benutzer die Bearbeitungsvorrichtung vielmehr in der Regel bewegt, um eine größere Fläche zu bearbeiten bzw. zu reinigen. Diese Arbeitsbewegung ist den Umlaufbewegungen der Rotoren der Rotordüsen überlagert. Ist nur eine einzige Rotordüse vorgesehen, so kann es auf dem zu bearbeitenden Gegenstand zu einer Streifenbildung kommen, da im Ergebnis die erwähnte Überlagerung eine Fräs- oder Schruppstruktur zur Folge hat, die in Abhängigkeit von der jeweils zu bearbeitenden Oberfläche nach der Bearbeitung sichtbar bleiben kann und als störend empfunden wird. Dieses Problem kann erfindungsgemäß gelöst werden, denn Versuche haben ergeben, dass bei entsprechender Bewegung der Bearbeitungsvorrichtung derart, dass jede Stelle auf dem zu bearbeitenden Gegenstand nacheinander in den Wirkungsbereich mehrerer Rotordüsen gelangt, nicht nur ein besseres Bearbeitungs- bzw. Reinigungsergebnis an sich erzielt wird, sondern letztlich die jeweilige Oberfläche zum einen – aufgrund der Aufteilung des Fluids auf mehrere Rotordüsen – schonender bearbeitet wird und zum anderen sich ein sichtbar besseres Bearbeitungsergebnis einstellt und überdies keine Bearbeitungsspuren auf der Oberfläche sichtbar bleiben.
Zu diesen Vorteilen führende Verhältnisse auf der jeweils bearbeiteten Oberfläche können durch die Erfindung hergestellt werden, da die Mittelachsen der Rotorräume einen sowohl von 0 als auch von 180° verschiedenen Winkel einschließen, der insbesondere kleiner als 90° ist.
An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass in Verbindung mit den meisten Hochdruck-Reinigungsgeräten ein Wert angegeben wird, der die Reinigungsleistung des Geräts widerspiegelt. Diese Reinigungsleistung ist meistens auf eine Betriebsart bezogen, bei welcher das Fluid in Form eines so genannten Flachstrahls ausgestoßen wird. Versuche haben nun ergeben, dass mit einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung die Reinigungsleistung eines Flachstrahls erzielt werden kann, wobei aber gegenüber dem Arbeiten mit einem Flachstrahl die Flächenleistung etwa verdoppelt ist und sich überdies eine schonendere Oberflächenbearbeitung ergibt, wenn die Rotordüsen längs der vorstehend erwähnten Arbeitsbewegung angeordnet sind, so dass jede Stelle auf der zu bearbeitenden Oberfläche nacheinander in den Wirkungsbereich der Rotordüsen gelangt, bei einer beispielsweise zwei Rotordüsen aufweisenden Bearbeitungsvorrichtung also gewissermaßen ”doppelt” bearbeitet wird (”Doppelbearbeitung”).
In Bezug auf die vorstehend genannte DE 295 05 127 U1 (”Reinigung von Klosettschüsseln”) ist noch zu erwähnen, dass die dort beschriebene entgegengesetzte Ausrichtung der Düsen zum einen natürlich keine gemeinsame Bearbeitung von ebenen oder nur leicht gekrümmten Oberflächen ermöglich, wofür die erfindungsgemäße Vorrichtung gerade ausgelegt ist. Zum anderen beruht das bekannte Gerät auf einem durch Rückstoßwirkung erzielten Kreiselprinzip. Derartige Anordnungen sind auch in Form von Tank- oder Fassreinigern bekannt. Das Kreiselprinzip bedingt eine Verringerung der tatsächlichen Aufprallgeschwindigkeit sowie der Verweildauer des Fluidstrahls auf der zu bearbeitenden Oberfläche, was ein schlechteres Bearbeitungsergebnis zur Folge hat. Entsprechend gering ist die Flächenleistung derartiger Kreiselreiniger, wodurch ein mehrmaliges Überfahren der zu bearbeitenden Oberfläche – beispielsweise durch mehrmaliges Anheben und Absenken im Fall eines Tank- oder Fassreinigers – erforderlich ist.
Ein wesentlicher Vorteil einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung gegenüber Vorrichtungen, die lediglich eine Rotordüse aufweisen, ist vor dem Hintergrund einschlägiger Humanschwingungsverordnungen zu sehen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung rotieren die einzelnen Rotoren der Rotordüsen vollkommen unabhängig voneinander. Selbst dann, wenn die Rotordüsen baugleich sind, genügen relativ geringe Herstellungstoleranzen, die in der Praxis ohnehin kaum vermeidbar sind, um sicherzustellen, dass die Rotoren nicht mit exakt der gleichen Umlaufgeschwindigkeit rotieren. Mit anderen Worten ist sozusagen die Phase zwischen den Rotoren keine Konstante. Die von den einzelnen Rotoren hervorgerufenen Schwingungen überlagern sich folglich in einer zeitlich variierenden Art und Weise, d. h. die Einzel-Schwingungen können sich addieren oder auch gegenseitig aufheben. Im zeitlichen Mittel ist bei einer derartigen Vorrichtung mit wenigstens zwei Rotordüsen die Schwingungsbelastung für einen Benutzer deutlich geringer als bei einer Vorrichtung mit nur einer einzigen Rotordüse mit ansonsten vergleichbarer Leistung.
Hierin besteht ein weiterer Unterschied zu der in DE 42 39 542 A1 beschriebenen Vorrichtung, bei der die aufgrund der Hülsenteile gegebene Unwucht der Rotorkörper 4 zum einen vergleichsweise gering ist und zum anderen bei entsprechender Relativausrichtung der beiden Hülsenteile eine störende Addition der Schwingungen verhindert werden kann, d. h. die auf diese Weise erfolgte Zwangskoppelung der Einzeldüsen in Verbindung mit dem andersartigen Rotationsprinzip bietet andere Möglichkeiten, um die Schwingungsproblematik in den Griff zu bekommen, und zwar solche, die bei Vorrichtungen mit mehreren Rotordüsen, von denen die Erfindung ausgeht, nicht ergriffen werden können.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.
Die Mittelachsen der Rotorräume können ausgehend von den Rotordüsen entweder auseinander laufen oder aufeinander zu laufen. Die Art der Relativorientierung kann für jedes Paar der insgesamt vorgesehenen Rotordüsen gleich sein, wobei grundsätzlich aber auch eine ”Mischung” möglich ist, d. h. bei einer Bearbeitungsvorrichtung mit mehr als zwei Rotordüsen können – wenn man jeweils zwei Rotordüsen betrachtet – die Mittelachsen sowohl auseinander laufen als auch aufeinander zu laufen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Winkel zwischen den Mittelachsen der Rotorräume in Abhängigkeit von den gegebenen Öffnungswinkeln der Strahlkegel und von einem vorgegebenen Arbeitsabstand zwischen den Auslassöffnungen der Rotorräume und einer zu reinigenden Oberfläche derart gewählt, dass sich die Strahlkegel von wenigstens zwei Rotordüsen auf der Oberfläche nicht oder nur zu einem geringen Prozentsatz überlappen oder durchdringen, oder derart, dass die Strahlkegel von wenigstens zwei Rotordüsen auf der Oberfläche zur Deckung gelangen.
In beiden Alternativen erfolgt somit eine gezielte Wahl des Winkels zwischen den Mittelachsen in Bezug auf die vorgegebenen Strahlkegel-Öffnungswinkel einerseits und auf den vorgegebenen Arbeitsabstand andererseits. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass es für die meisten praktischen Anwendungen einen typischen Arbeitsabstand gibt, auf den folglich bei der Auslegung der Bearbeitungsvorrichtung Bezug genommen werden kann. In der ersten vorstehend genannten Alternative wird durch den Winkel zwischen den Rotorraum-Mittelachsen eine zumindest weitgehende Trennung der Strahlkegel auf der jeweils zu bearbeitenden Oberfläche erzielt, und zwar insbesondere mit dem Ziel, die vorstehend unter dem Stichwort ”Doppelbearbeitung” erläuterte Situation herbeizuführen, die eine hohe Reinigungs- bzw. Bearbeitungsleistung mit einer hohen Flächenleistung und einer schonenden Oberflächenbearbeitung in vorteilhafter Weise kombiniert. Die andere vorstehend genannte Alternative sorgt gezielt für eine Überlagerung der Strahlkegel auf der Oberfläche. Für bestimmte Anwendungen kann eine derartige, beispielsweise vorübergehende, Oberflächenbearbeitung von Vorteil sein, beispielsweise zur Erhöhung der Bearbeitungs- bzw. Reinigungsleistung.
Die Erfindung ist nicht auf Bearbeitungsvorrichtungen mit genau zwei Rotordüsen beschränkt. Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl von mehr als zwei Rotordüsen vorgesehen sein. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Mittelachsen von wenigstens drei Rotorräumen, insbesondere bevorzugt von allen Rotorräumen, in einer gemeinsamen Ebene liegen, um die erläuterten Vorteil einer ”Mehrfachbearbeitung” nutzen zu können.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Winkel zwischen den Mittelachsen der Rotorräume veränderbar. Hierdurch kann die Bearbeitungswirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf unterschiedliche Situationen, Aufgaben und Anwendungen eingestellt werden. Beispielsweise kann aufgrund der Einstellbarkeit des Winkels eine Anpassung der Relativpositionen der Strahlkegel auf der jeweils zu bearbeitenden Oberfläche an den jeweiligen Arbeitsabstand erreicht werden, so dass auch für einen sich verändernden Arbeitsabstand sichergestellt werden kann, dass die jeweils gewünschte Relativpositionierung der Strahlkegel auf der Oberfläche, beispielsweise eine vollständige Trennung oder eine Deckung, gewährleistet ist.
Vorzugsweise ist zum Verändern des Winkels zwischen den Rotorraum-Mittelachsen eine Einstelleinrichtung vorgesehen, mit welcher der Winkel insbesondere stufenlos variierbar ist.
Die Rotorräume bzw. Düsengehäuse der Rotordüsen, in denen jeweils ein Rotorraum ausgebildet ist, können an einem gemeinsamen Träger angebracht sein, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass zumindest ein Rotorraum bzw. Düsengehäuse an dem Träger bewegbar, insbesondere schwenkbar, gelagert ist. Durch eine derartige Lagerung kann eine Veränderbarkeit des Winkels zwischen den Mittelachsen auf einfache Weise herbeigeführt werden.
Bei einer möglichen konkreten Ausgestaltung ist zumindest einem Rotorraum eine flexible oder biegsame Fluidzufuhrleitung, insbesondere ein Schlauch, zugeordnet.
Eine Einstelleinrichtung zum Variieren des Winkels zwischen den Mittelachsen der Rotorräume kann derart ausgebildet sein, dass sie mit dieser flexiblen oder biegsamen Fluidzufuhrleitung zusammenwirkt. Das Verändern der Mittelachsen der Rotorräume kann hierbei also dadurch bewirkt werden, dass auf die beispielsweise als Schlauch ausgebildeten Fluidzufuhrleitungen eingewirkt wird.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist jede Rotordüse ein separates Düsengehäuse auf, in welchem zumindest ein Teil des Rotorraums ausgebildet ist.
Es kann ein gemeinsamer Träger für die Düsengehäuse vorgesehen sein, an dem die Düsengehäuse, insbesondere durch Verschrauben, anbringbar sind. Dies ermöglicht einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau. Insbesondere ist von Vorteil, dass erforderlichenfalls Bestandteile einer Rotordüse unabhängig von den anderen Rotordüsen ausgewechselt werden können.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass ein gemeinsames Düsengehäuse für die Rotordüsen vorgesehen ist, in welchem die Rotorräume ausgebildet sind.
Sowohl bei dem vorstehend erwähnten Träger als auch bei dem gemeinsamen Düsengehäuse für die Rotordüsen kann es sich vorzugsweise um ein Bauteil handeln, das sich zum einen durch eine relativ hohe mechanische Festigkeit, Steifheit oder Starrheit und zum anderen dadurch auszeichnet, dass zwischen einem Anschlussabschnit für die Lanze eines Hochdruckreinigungsgerätes und den einzelnen Einlassöffnungen der Düsengehäuse vergleichsweise kurze Wege für das Fluid vorhanden sind. Mit anderen Worten: Vorzugsweise sind der gemeinsame Träger für das Düsengehäuse und das gemeinsame Düsengehäuse starr und kompakt ausgebildet.
Insbesondere ist der gemeinsame Träger bzw. das gemeinsame Düsengehäuse einstückig ausgebildet, wobei es sich bevorzugt um ein einstückiges Formteil handelt.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung in einer ersten Betriebsstellung,
2 die Bearbeitungsvorrichtung von 1 in Bezug auf eine zu bearbeitende Oberfläche,
3 die Bearbeitungsvorrichtung von 1 in einer zweiten Betriebsstellung,
4 die Bearbeitungsvorrichtung von 3 in Bezug auf eine zu bearbeitende Oberfläche,
5 Ansichten einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung, und
6 weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung.
Bei dem in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Bearbeitungsvorrichtung drei Rotordüsen 11, die fächerartig derart angeordnet sind, dass die Mittelachsen 21 der Rotorräume 13 in einer Ebene liegen.
Da – wie im Einleitungsteil erwähnt – der grundsätzliche Aufbau und das Funktionsprinzip von Rotordüsen, wie sie hier zum Einsatz kommen, grundsätzlich bekannt sind und darüber hinaus im Einleitungsteil auch erläutert wurden, ist in 1 lediglich in Verbindung mit einer Rotordüse 11 schematisch ein im Rotorraum 13 der Rotordüse 11 angeordneter lang gestreckter Rotor 19 angedeutet, der sich mit einer an seinem vorderen Ende vorgesehenen Düse 25 an einem Lager 27 abstützt. Der Rotorraum 13 ist in einem Düsengehäuse 39 ausgebildet, das an seinem vorderen Ende eine Auslassöffnung 17 aufweist und mit einer hier nicht im einzelnen dargestellten Einlassöffnung 15 versehen ist, über die das Fluid, insbesondere Wasser, in der im Einleitungsteil beschriebenen Art und Weise in den Rotorraum 13 gelangt, um den Rotor 19 derart in Rotation zu versetzen, dass er um die Mittelachse 21 des Rotorraums 13 rotiert, wobei die Mittelachse 51 des Rotors 19 geneigt zur Mittelachse 21 des Rotorraums 13 verläuft.
Hierdurch wird das Fluid in Form eines Strahlkegels 29 ausgestoßen, dessen Öffnungswinkel durch die Neigung des Rotors 19 bestimmt ist, die der Rotor 19 während des Rotationsbetriebs in Bezug auf die Mittelachse 21 des Rotorraums 13 einnimmt. Diese Neigung des Rotors 19 kann durch geeignete Mittel, die grundsätzlich bekannt sind, gezielt vorgegeben werden. So ist es beispielsweise möglich, die Rotordüse 11 derart auszubilden, dass sich der Rotor 19 mit einem hinteren Bereich an der Innenwand des den Rotorraum 13 definierenden Düsengehäuses 39 abgestützt ist.
Die einzelnen Rotordüsen 11 der erfindungsgemäßen Vorrichtung und insbesondere deren Rotoren 19 sind somit zum einen jeweils vollkommen frei beweglich im Inneren des jeweiligen Rotorraums 13 angeordnet. Die Bewegung, die der Rotor 19 während des Rotationsbetriebs ausführt, wird somit ausschließlich durch unmittelbares Zusammenwirken des Rotors 19 mit dem in den Rotorraum 13 strömenden Fluid erzeugt. Zum anderen sind die Rotordüsen 11, insbesondere die Bewegungen der Rotoren 19, vollkommen unabhängig voneinander. Es ist im Stand der Technik eine Vielzahl von Mitteln bekannt, mit denen die Rotationsbewegung eines Rotors einer Rotordüse gezielt beeinflusst werden kann. Durch die erwähnte Unabhängigkeit der Rotordüsen untereinander kann somit, falls dies für eine bestimmte Anwendung erwünscht oder vorteilhaft ist, jede Rotordüse 11 hinsichtlich des Bewegungsverhaltens ihres Rotors 19 unabhängig von den anderen Rotordüsen 11 ausgelegt oder betrieben werden.
Die Rotordüsen 11 sind jeweils über eine flexible Fluidzufuhrleitung in Form eines Schlauchstücks 37 an einen Verteiler 49 angeschlossen, der eingangsseitig mit einer gemeinsamen Eingangsleitung 47 für das Fluid verbunden ist. Die Eingangsleitung 47 ist während des Betriebs mit einer Fluidquelle, beispielsweise einem Hochdruck-Reinigungsgerät, verbunden.
Die einzelnen Anschlussschläuche 37 der Rotordüsen 11 wirken mit einer nachstehend näher beschriebenen Einstelleinrichtung 33 (vgl. 2 und 4) zusammen, die dazu dient, die Winkel zwischen den Mittelachsen 21 der Rotorräume 13 zu verändern. Dies erfolgt durch Verschwenken der Rotordüsen 11 relativ zueinander. Hierzu sind die Rotordüsen 11 schwenkbar an einem gemeinsamen Träger 35 gelagert. Der Träger 35 kann beispielsweise in Form eines aus zwei Halbschalen bestehenden Gehäuses vorgesehen sein, in welchem die vorstehend erwähnten Bauteile angeordnet sind. Durch geeignete Mittel kann dafür gesorgt werden, dass die Einstelleinrichtung 33 von außen zugänglich ist, so dass der Benutzer die erwähnte Winkelveränderung auf einfache Weise vornehmen kann.
Die erwähnte Einstelleinrichtung 33 umfasst eine geradlinige Führung 41, deren Längsachse mit der Mittelachse des Schlauchstücks 37 der mittleren Rotordüse 11 zusammenfällt. Die Anordnung ist derart gewählt, dass die Winkellage der Mittelachse 21 der mittleren Rotordüse 11 unabhängig von der Stellung der Einstelleinrichtung 33 konstant bleibt. An der Führung 41 ist ein Schieber 43 längs der Achse der Führung 41 verschiebbar gelagert. Der Schieber 43 ist an seinen freien Enden mit Kontaktstücken 45 versehen, die mit den Schlauchstücken 37 der beiden äußeren Rotordüsen 11 zusammenwirken, und zwar derart, dass in jeder Stellung des Schiebers 43 längs der Führung 41 die Schlauchstücke 37 der beiden äußeren Rotordüsen 11 in einen Abstand zueinander gezwungen werden, welcher der konstanten Länge des Schiebers 43 senkrecht zur Führung 41 entspricht. Aufgrund ihrer flexiblen Ausgestaltung können die Schlauchstücke 37 der Bewegung des Schiebers 43 nachgeben. Da den Schlauchstücken trotz ihrer Flexibilität eine gewisse Steifigkeit bzw. Verlaufsbeständigkeit innewohnt, hat eine durch den Schieber 43 erfolgende Verformung der Schlauchstücke 37 ein Verschwenken der beiden äußeren Rotordüsen 11 zur Folge, d. h. die Rotordüsen 11 werden mittels des Schiebers 43 über die Anschlussschläuche 37 umgesteuert.
Dieses Verstellprinzip ist insbesondere aus einem Vergleich der 1 und 3 bzw. 2 und 4 ersichtlich. Die erwähnte Steifigkeit bzw. Verlaufsbeständigkeit der Schläuche 37 stellt sicher, dass bei einer Bewegung des Schiebers 43 von der Stellung gemäß 3 in die Stellung gemäß 1 die Schläuche 37 auch ohne ziehende Beaufschlagung durch den Schieber 43 zurück in die Stellung gemäß 1 gelangen. Alternativ ist es auch möglich, die Schläuche 37 derart mit dem Schieber 43 bzw. dessen Kontaktstücken 45 zu koppeln, dass die Schläuche 37 bezüglich der Längsrichtung des Schiebers 43 am Schieber 43 fixiert sind, wobei diese Fixierung derart ausgestaltet ist, dass eine Bewegung des Schiebers 43 und der Kontaktstücke 45 längs der Schläuche 37 möglich ist.
In der Stellung gemäß 1 und 2 ist jeweils zwischen zwei der Mittelachsen 21 der Rotorräume 13 ein spitzer Winkel vorhanden, wobei die Mittelachsen 21 ausgehend von den Rotordüsen 11 auseinander laufen. 2 ist zu entnehmen, dass hier die erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung einer Oberfläche 31 eingesetzt wird und sich hierbei in einem typischen Arbeitsabstand D zur Oberfläche 31 befindet.
In der Stellung der Einstellvorrichtung 33 gemäß 1 und 2 sind die spitzen Winkel zwischen den Mittelachsen 21 der Rotorräume 13 derart gewählt, dass sich die Strahlkegel 29 der Rotordüsen 11 auf der Oberfläche 31 nicht überlappen oder durchdringen. Vielmehr schließen die Strahlkegel 29 auf der Oberfläche 31 aneinander an, so dass durch Bewegen der Bearbeitungsvorrichtung in der Ebene der 2 längs der Oberfläche 31 optimale Bearbeitungs- bzw. Reinigungsergebnisse erzielt werden, wie es im Einleitungsteil erläutert wurde.
In den 3 und 4 befindet sich die Einstelleinrichtung 33 in einer Stellung, in der wiederum jeweils zwischen zwei Mittelachsen 21 der Rotordüsen 11 ein spitzer Winkel gegeben ist, die Mittelachsen 21 nunmehr aber ausgehend von den Rotordüsen 11 aufeinander zu laufen. Hierdurch kann die in 4 dargestellte Bearbeitungskonfiguration erzielt werden, in der alle drei Strahlkegel 29 auf der zu bearbeitenden Oberfläche 31 zur Deckung gelangen.
Die Relativanordnung der einzelnen Strahlkegel 29 auf der Oberfläche 31 ist nicht nur von den Winkeln zwischen den Mittelachsen 21, sondern auch vom Arbeitsabstand D abhängig. Die erläuterte Einstellbarkeit der Winkel zwischen den Mittelachsen 21 ermöglicht es dem Benutzer, die jeweils gewünschte Bearbeitungskonfiguration (z. B. keine Überlappung/Durchdringung der Strahlkegel 29 gemäß 2 oder zur Deckung gelangende Strahlkegel 29 gemäß 4) für zumindest in einem gewissen Rahmen unterschiedliche Arbeitsabstände D zu realisieren, wobei selbstverständlich aufgrund der stufenlosen Verstellbarkeit der Mittelachsen 21 auch beliebige Zwischen-Konfigurationen möglich sind.
5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei Rotordüsen 11 vorgesehen sind. Der Winkel zwischen den Mittelachsen 21 der Rotorräume 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein fester, unveränderlicher spitzer Winkel.
Für die beiden Rotordüsen 11 ist ein gemeinsamer Träger 35 vorgesehen, der Schraubaufnahmen 55 für die Düsengehäuse 39 der Rotordüsen 11 aufweist. Der Träger 35 ist mit einem Anschlussabschnitt 53 für eine nicht dargestellte Fluidzuleitung versehen. Über den Anschlussabschnitt 53 gelangt während des Betriebs das Fluid derart in die Rotorräume 13 der Rotordüsen 11, dass in der im Einleitungsteil erläuterten Art und Weise in den Rotorräumen 13 jeweils die Dreh- oder Wirbelströmung erzeugt wird, die jeweils für den Drehantrieb des nicht dargestellten Rotors sorgt.
6 zeigt, dass die Anzahl der Rotordüsen erfindungsgemäß grundsätzlich beliebig ist. Es sind drei unterschiedliche Träger 35 dargestellt, durch die jeweils eine strauß- oder fächerartige Anordnung der hier nicht dargestellten Rotordüsen vorgegeben ist, und zwar derart, dass die in 6 durch gestrichelte Linien angedeuteten Mittelachsen 21 der Rotorräume der Rotordüsen unter spitzen Winkeln auseinander laufen.
Die Träger 35 weisen jeweils eine der Anzahl der Rotordüsen entsprechende Zahl von Schraubaufnahmen 55 für die Düsengehäuse der Rotordüsen auf, d. h. gemäß 6 kann die erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung beispielsweise zwei, drei oder vier Rotordüsen umfassen.
Die Winkel zwischen den Mittelachsen 21 der Rotordüsen sind bei einer Ausgestaltung der gemeinsamen Träger 35 gemäß 6 nicht veränderbar.
Sowohl der gemeinsame Träger 35 gemäß 5 als auch die gemeinsamen Träger 35 gemäß 6 sind jeweils von hoher Steifigkeit bzw. Starrheit. Die Träger 35 können einstückig ausgebildet sein oder beispielsweise aus zwei Halbschalen bestehen, wobei die Trennebene mit derjenigen Ebene, in der die Mittelachsen 21 der Rotorräume liegen, zusammenfällt. Die Strömungswege für das Fluid vom Anschlussabschnitt 53 bis zur jeweiligen Rotordüse sind vergleichsweise kurz, wobei dies im Besonderen für das Ausführungsbeispiel der 5 gilt. Jedenfalls durchströmt das Fluid am Träger 35 nur solche Abschnitte, die sich durch eine hohe Starrheit bzw. Steifigkeit auszeichnen. Ein Durchströmen von Steckverbindungen zwischen mehreren separaten, vergleichsweise kleinen bzw. leichten Bauteilen wird hierdurch in vorteilhafter Weise vermieden.
Insgesamt zeichnen sich die in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele durch eine besonders geringe Schwingungsbelastung für den Benutzer während des Betriebs aus.
Bezugszeichenliste

11: Rotordüse
13: Rotorraum
15: Einlassöffnung
17: Auslassöffnung
19: Rotor
21: Mittelachse
23: Zuströmöffnung
25: Düse
27: Lager
29: Strahlkegel
31: Oberfläche
33: Einstelleinrichtung
35: Träger
37: Fluidzufuhrleitung, Schlauch
39: separates Düsengehäuse
41: Führung
43: Schieber
45: Kontaktstück
47: Eingangsleitung
49: Verteiler
51: Mittelachse des Rotors
53: Anschlussabschnitt
55: Schraubaufnahme
D: Arbeitsabstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19915025 A1 [0003]
DE 19830801 A1 [0003]
DE 4239542 A1 [0003, 0013]
DE 29505127 U1 [0003, 0011]
DE 29505147 U1 [0006]

Claims

Bearbeitungsvorrichtung mit wenigstens zwei Rotordüsen (11), die jeweils einen Rotorraum (13) aufweisen, der an einem Ende eine Einlassöffnung (15) und am anderen Ende eine Auslassöffnung (17) für ein Bearbeitungsfluid, insbesondere Wasser, aufweist und in dem ein Rotor (19) angeordnet ist, der im Betrieb geneigt zu einer Mittelachse (21) des Rotorraumes (13) angeordnet ist und drehangetrieben durch in den Rotorraum (13) strömendes Fluid um die Mittelachse (21) des Rotorraumes (13) rotiert, wobei der Rotor (19) eine Zuströmöffnung (23) für das Fluid und an seinem zur Auslassöffnung (17) des Rotorraumes (13) weisenden Ende eine Düse (25) aufweist, mit der der Rotor (19) an einem Lager (27) abgestützt ist, so dass in den Rotorraum (13) und durch den rotierenden Rotor (19) strömendes Fluid den Rotorraum (13) über die Düse (25) des Rotors (19) und die Auslassöffnung (17) des Rotorraumes (13) in Form eines Strahlkegels (29) verlässt, wobei die Mittelachsen (21) der Rotorräume (13) einen Winkel einschließen, der größer als 0° und kleiner als 180°, insbesondere kleiner als 90°, ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Mittelachsen (21) der Rotorräume (13) kleiner als 45° ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Mittelachsen (21) der Rotorräume (13) ein spitzer Winkel ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (21) ausgehend von den Rotordüsen (11) auseinander laufen.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (21) ausgehend von den Rotordüsen (11) aufeinander zu laufen.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Mittelachsen (21) der Rotorräume (13) in Abhängigkeit von den gegebenen Öffnungswinkeln der Strahlkegel (29) und einem vorgegebenen Arbeitsabstand (D) zwischen den Auslassöffnungen (17) der Rotorräume (13) und einer zu reinigenden Oberfläche (31) derart gewählt ist, dass sich die Strahlkegel (29) von wenigstens zwei Rotordüsen (11) auf der Oberfläche (31) nicht oder nur zu einem geringen Prozentsatz durchdringen, oder derart, dass die Strahlkegel (29) von wenigstens zwei Rotordüsen (11) auf der Oberfläche (31) zur Deckung gelangen.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Rotordüsen (11) vorgesehen sind, wobei die Mittelachsen (21) der Rotorräume (13) in einer Ebene liegen.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Paar von, insbesondere unmittelbar benachbarten, Rotorräumen (13) deren Mittelachsen (21) einen Winkel einschließen, der größer als 0° und kleiner als 180° ist, bevorzugt kleiner als 45° ist, und insbesondere bevorzugt ein spitzer Winkel ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Mittelachsen (21) der Rotorräume (13) veränderbar ist, wobei bevorzugt eine Einstelleinrichtung (33) vorgesehen ist, mittels welcher der Winkel zwischen den Mittelachsen (21) der Rotorräume (13), insbesondere stufenlos, variierbar ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorräume (13) an einem gemeinsamen Träger (35) angebracht sind und zumindest ein Rotorraum (13) an dem Träger (35) bewegbar, insbesondere schwenkbar, gelagert ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Rotorraum (13) eine flexible oder biegsame Fluidzufuhrleitung (37), insbesondere ein Schlauch, zugeordnet ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstelleinrichtung (33) zum Variieren des Winkels zwischen den Mittelachsen (21) der Rotorräume (13) mit der flexiblen oder biegsamen Fluidzufuhrleitung (37) zusammenwirkt.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rotordüse (11) ein separates Düsengehäuse (39) aufweist, in welchem zumindest ein Teil des Rotorraumes (13) ausgebildet ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsamer Träger (35) für die Düsengehäuse (39) vorgesehen ist, an dem die Düsengehäuse (39), insbesondere durch Verschrauben, anbringbar sind.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Düsengehäuse für die Rotordüsen vorgesehen ist, in dem die Rotorräume ausgebildet sind.