DE102012212129A1

DE102012212129A1 - Fluidantrieb

Info

Publication number: DE102012212129A1
Application number: DE201210212129
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fluidantrieb, insbesondere für Reinigungsvorrichtungen, mit zumindest einem Antriebsrad, insbesondere einem Turbinen- oder Schaufelrad, das unmittelbar durch Beaufschlagen mit einem, insbesondere in Strahlform, zugeführten Fluid in Rotation um eine Antriebsachse versetzbar ist, und einem das Antriebsrad enthaltenden Gehäuse, das wenigstens einen Einlass für das zum Beaufschlagen des Antriebsrads zugeführte Fluid aufweist, wobei durch das Antriebsrad und das Gehäuse ein Ringbereich für das Fluid definiert ist, und das Gehäuse am Ringbereich zumindest eine Abführung für das Fluid aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fluidantrieb, insbesondere für Reinigungsvorrichtungen, mit zumindest einem Antriebsrad, insbesondere einem Turbinen- oder Schaufelrad, das unmittelbar durch Beaufschlagen mit einem, insbesondere in Strahlform, zugeführten Fluid in Rotation um eine Antriebsachse versetzbar ist, und einem das Antriebsrad enthaltenden Gehäuse, das wenigstens einen Einlass für das zum Beaufschlagen des Antriebsrads zugeführte Fluid aufweist, wobei durch das Antriebsrad und das Gehäuse ein Ringbereich für das Fluid definiert ist.
Zudem betrifft die Erfindung eine Reinigungseinheit mit einem Fluidantrieb sowie eine Vorrichtung zum Reinigen von Oberflächen mit einem Fluidantrieb.
Derartige Antriebe sind grundsätzlich bekannt. Von Nachteil bei derartigen Antrieben ist, dass sich das zugeführte Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, z.B. Wasser, im Ringbereich, welcher bezüglich der Antriebsachse radial außen liegt, aufstauen kann. Dadurch wird die freie Drehung des Antriebsrades des Fluidantriebs eingeschränkt. Dies kann zu einer Schwankung der Drehzahl und zu einer Verminderung der Leistung des Fluidantriebs führen. Auch können durch sich ansammelndes Fluid Unwuchten entstehen, welche die Handhabung einer rotierenden, mittels des Fluidantriebs in Rotation zu versetzenden Reinigungseinheit, z.B. einer Bürstenwalze, erschweren.
Bisher wurde das zugeführte Fluid radial innen nahe der Drehachse in axialer Richtung aus dem Fluidantrieb abgeleitet. Fluid, welches sich, insbesondere aufgrund von Zentrifugal- und/oder Gravitationskräften, im Ringbereich sammelte, konnte auf diese Weise nur unzureichend und vor allem nur relativ langsam abgeleitet werden. Insbesondere im unteren Bereich des Fluidantriebs führte die Gravitation dabei zu einer so genannten Kielansammlung, d.h. das Fluid staute sich unten auf, was beispielsweise zu unkontrollierten Bewegungen einer damit verbundenen Reinigungsvorrichtung führen konnte. Auch ein starkes Wippen der Reinigungsvorrichtung konnte dadurch hervorgerufen werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Fluidantrieb insbesondere hinsichtlich der Leistung sowie der Handhabung zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß weist das Gehäuse des Fluidantriebs am Ringbereich zumindest eine Abführung für das Fluid auf.
Auf diese Weise kann das Fluid, nachdem es das Antriebsrad beaufschlagt hat, rasch aus dem Ringbereich abgeleitet werden. Es findet somit ein Freispülen oder "Entlüften" bzw. "Entwässern" des Fluidantriebs statt.
Dadurch, dass das Fluid (im Folgenden manchmal auch einfach und nicht beschränkend als Wasser bezeichnet) radial außen abgeführt wird, sammelt sich das Fluid gar nicht erst im Ringbereich an. Die Bewegung des Antriebsrads wird nicht eingeschränkt. Das Antriebsrad kann sich folglich stets frei bewegen, ohne dass es von einem sich im Ringbereich aufstauenden Fluid gebremst wird. Verluste in der Leistungsfähigkeit des Fluidantriebs werden dadurch minimiert. Die Leistung des Fluidantriebs kann also gegenüber bislang bekannten Antrieben dieser Art insgesamt gesteigert werden.
Mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Abführung als Öffnung im Gehäuse ausgebildet. Die Öffnung kann beispielsweise zylinderförmig mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Querschnittsfläche ausgestaltet sein. Auch eine elliptische oder eckige Öffnung ist denkbar. Die Öffnung kann in das Gehäuse beispielsweise gebohrt, gestanzt, gefräst oder gelasert werden. Alternativ ist auch denkbar, bereits bei der Herstellung des Gehäuses eine oder mehrere Öffnungen als Abführung im Gehäuse vorzusehen.
Eine simple Öffnung im Gehäuse stellt eine besonders einfache und kostengünstige, gewissermaßen passive Abführung für das Fluid dar. Alternativ ist beispielsweise im Prinzip auch denkbar, am Ringbereich eine aktive Absaugvorrichtung als Abführung für das Fluid vorzusehen.
Nach einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die Öffnung zumindest im Wesentlichen tangential, radial oder axial nach außen. Das Fluid kann dadurch beispielsweise neutral oder schräg aus dem Ringbereich abgeleitet werden. Durch eine sich tangential erstreckende Öffnung kann die Abführung des Fluids zusätzlich begünstigt werden, da dem Fluid eine Umfangsgeschwindigeit verliehen wird. Besonders günstig ist dies dann, wenn der Fluidantrieb innerhalb eines Gegenstandes angeordnet ist, der von dem Fluidantrieb selbst in Rotation relativ zum Gehäuse des Fluidantriebs versetzt werden soll. Die Geschwindigkeit des Fluids außerhalb des Gehäuses kann an die Winkelgeschwindigkeit der dem Gehäuse zugewandten Innenwand des Gegenstandes, beispielsweise einer Bürstenwalze, angepasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Abführung am Ringbereich eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Öffnungen des Gehäuses. Die Abführung kann dabei am Ringbereich einen wesentlichen Teil des Gehäuses umfassen. So kann beispielsweise zumindest im Bereich des Antriebsrades das Gehäuse nach Art eines Käfigs mit Streben vorgesehen sein. Auch ein Gehäuse, welches am Ringbereich vollständig offen ist, ist erfindungsgemäß im Prinzip möglich.
Zu große bzw. zu viele Öffnungen im Gehäuse am Ringbereich können unter bestimmten Umständen auch zu Nachteilen bei der Fluidverteilung führen. Insbesondere kann das Fluid in diesem Fall z.B. unkontrolliert aus dem Gehäuse austreten. Beispielsweise die Anzahl, Größe und/oder Orientierung der Öffnungen sind bevorzugt derart optimiert, dass die Öffnungen einerseits genügend Fluid ausreichend schnell abführen können und andererseits eine optimale Wasserverteilung gewährleisten, und zwar eine Verteilung des Wassers außerhalb des Gehäuses in Umfangsrichtung um die Antriebsachse des Antriebsrades herum und in eine oder beide axiale Richtungen längs der Außenseite des Gehäuses.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind auf der einen Seite des Antriebsrades ein Anschlussabschnitt für das Fluid und auf der anderen Seite des Antriebsrades ein Antriebsabschnitt ausgebildet, wobei insbesondere der Antriebsabschnitt ein Getriebe umfasst und/oder der Antriebsabschnitt mit einer Antriebswelle verbunden oder verbindbar ist.
Das Fluid kann somit seitlich, d.h. in axialer Richtung, dem Antriebsrad zugeführt werden. Dies ermöglicht besonders vorteilhafte Konstruktionen von mit einem Fluidantrieb versehenen Reinigungsvorrichtungen. Um bei einer solchen seitlichen Zuführung des Fluids eine Rotation des Antriebsrades zu gewährleisten, kann das zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung auf das Antriebsrad zuströmende Fluid beispielsweise mit Hilfe einer speziellen Zuleitung und/oder Düse kurz vor Erreichen des Antriebsrades so umgelenkt werden, dass das Fluid in der gewünschten Weise bzw. unter einem bestimmten Winkel das Antriebsrad beaufschlagen kann.
Die Zuführung des Fluids und der Antrieb erfolgen auf gegenüberliegenden Seiten des Antriebsrades. Alternativ kann das Fluid auch auf derjenigen Seite zugeführt werden, auf der auch der Antrieb erfolgt.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist eine außerhalb des Ringbereichs gelegene Wandung des Gehäuses zumindest eine Öffnung zur Zuführung eines Gases, insbesondere Luft, zur Leistungssteigerung des Fluidantriebs auf. Es wurde überraschend festgestellt, dass durch das gezielte Einbringen wenigstens einer Öffnung bzw. eines Lochs in eine Wandung des Gehäuses das sich im Gehäuse befindliche Fluid "weicher" gemacht werden kann. Dabei wird ein Gas, insbesondere Luft, über die Öffnung in das Gehäuse eingebracht. Das Gas kann vorzugsweise aus der Umgebung stammen. Es ist jedoch auch denkbar, beispielsweise gezielt Gas, gegebenenfalls unter Druck, in das Gehäuse einzuführen. Das mit Gas versetzte Fluid setzt dem Fluidantrieb, insbesondere dessen Antriebsrad, einen geringeren Widerstand entgegen als nicht mit einem Gas "versetztes" Fluid. Es wurde festgestellt, dass die Leistung des Fluidantriebs dadurch beispielsweise um 20 % bis 30 % gesteigert werden kann. Dies kann dadurch erklärt werden, dass z.B. das "weichere", mit Luft versetzte Wasser beweglichen Teilen des Fluidantriebs, beispielsweise dem Antriebsrad, einen geringeren Widerstand entgegensetzt, wobei die Leistung des zugeführten Fluids, insbesondere die zum Antreiben einer Turbine zur Verfügung stehende Energie eines Fluidstrahls, durch diese gezielte zusätzliche "Belüftung" nicht beeinträchtigt bzw. gemindert wird. Das Einbringen einer Öffnung in die Wandung des Gehäuses ermöglicht somit auf einfache und kostengünstige Weise eine Leistungssteigerung des Fluidantriebs. Die zumindest eine Öffnung kann auch nachträglich in die Wandung des Gehäuses eingebracht, beispielsweise gebohrt, gestanzt, gefräst oder gelasert, werden. Dadurch können z.B. auch ältere Fluidantriebe nachgerüstet werden.
Eine solche Belüftung kann auch die Abführung des Fluids aus dem Gehäuse begünstigen. Durch Gehäuseöffnungen, die zwar im Ringbereich angeordnet, für die Abführung des Fluids aber praktisch nicht oder nur wenig relevant sind, wenn das Fluid zumindest zum überwiegenden Teil bereits über andere Öffnungen austreten kann, kann Luft in den Ringbereich nachströmen, so dass ein die Fluidabführung behindernder Unterdruck im Ringbereich nicht entstehen kann.
Die Erfindung betrifft zudem eine Reinigungseinheit, insbesondere Bürstenwalze, die mittels eines zumindest ein Antriebsrad umfassenden, insbesondere erfindungsgemäßen, Fluidantriebs um eine Längsachse in Rotation versetzbar ist.
Die Reinigungseinheit ist insbesondere zur, beispielsweise manuellen, Reinigung von geneigt angeordneten Oberflächen, vorzugsweise von Solar- oder Photovoltaikanlagen, geeignet. Wird bei der Reinigungseinheit ein erfindungsgemäßer Fluidantrieb eingesetzt, so kann durch das Abführen des Fluids eine Leistungssteigerung der Reinigungseinheit erreicht werden. Insbesondere eine Bürstenwalze kann dadurch schneller bzw. kraftvoller und auch ruhiger und störungsfreier rotieren.
Nach einer Ausführungsform fällt eine Antriebsachse des Antriebsrads des Fluidantriebs mit der Längsachse der Reinigungseinheit zusammen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Fluidantrieb zumindest teilweise in einem zylinderförmigen, zur Längsachse koaxialen Innenraum der Reinigungseinheit angeordnet. Alternativ kann der Innenraum im Prinzip auch z.B. konisch, kubisch, kugelförmig oder quaderförmig ausgebildet sein. Ein derartiger integrierter Fluidantrieb weist in konstruktiver Hinsicht Vorteile auf.
Die Reinigungseinheit, insbesondere die Bürstenwalze, weist bevorzugt ein zylinderförmiges Gehäuse auf, welches innen hohl ist und auf der Außenseite beispielweise mit Borsten oder anderen geeigneten Reinigungseinrichtungen, wie z.B. Textillappen, versehen sein kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Fluidantrieb bezüglich der Längserstreckung des Innenraumes zumindest näherungsweise mittig angeordnet. Insbesondere ist der Fluidantrieb in den mittleren beiden Vierteln oder im mittleren Drittel der Reinigungseinheit angeordnet. Dadurch liegt der Schwerpunkt der Reinigungseinheit im Wesentlichen in der Mitte, sodass sich eine Benutzung der Reinigungseinheit besonders einfach gestaltet.
Es ist jedoch auch denkbar, den Fluidantrieb nicht mittig im Innenraum anzuordnen. Eventuell entstehende Ungleichgewichte können dabei beispielweise mithilfe von Gegengewichten ausgeglichen werden, wobei diese auch von ohnehin vorhandenen Komponenten gebildet werden können.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind ein Gehäuse des Fluidantriebs und eine Wandung des Innenraumes voneinander beabstandet und definieren einen Ringspalt, wobei insbesondere der Abstand maximal 2 cm, vorzugsweise maximal 1 cm beträgt. Ein derartiger Spalt ist für die Fluidverteilung besonders günstig, wenn ein radial außen erfolgender Austritt des Fluids aus dem Fluidantrieb vorgesehen ist, wie es vorstehend erläutert ist.
Aufgrund des Ringspalts kann das Fluid insbesondere bei tangentialen und/oder radialen Gehäuseöffnungen des Fluidantriebs optimal im Innenraum der Reinigungseinheit verteilt werden, insbesondere gleichmäßig nach beiden Seiten.
Das Fluid kann anschließend über Öffnungen in der Wandung des Innenraums aus dem Innenraum z.B. in radialer Richtung austreten und somit beispielsweise die Borsten bzw. die zu reinigende Oberfläche mit Fluid versorgen.
Nach einer Ausführungsform ist der Fluidantrieb über einen stirnseitigen Zugang in die Reinigungseinheit einbringbar. Hierdurch lässt sich ein besonders einfacher und kostengünstiger Gesamtaufbau erzielen. Insbesondere bei einer Bürstenwalze ist keine Fluidzufuhr zum Fluidantrieb durch die Beborstung der Walze hindurch erforderlich. Auch ein Auswechseln des Fluidantriebs bzw. der Reinigungseinheit gestaltet sich besonders einfach.
Bevorzugt entspricht die Drehrichtung des Antriebsrads relativ zum Gehäuse des Fluidantriebs der Drehrichtung der Reinigungseinheit relativ zum Gehäuse des Fluidantriebs. Durch diese Gleichschaltung der Drehrichtungen wird insbesondere eine optimale Fluidverteilung ermöglicht.
Auch konstruktionstechnisch ist eine Gleichschaltung der Drehrichtungen besonders einfach zu realisieren. Gleichwohl ist auch denkbar, dass die Drehrichtungen einander entgegengesetzt sind. Die ursprünglich mittels des Fluids erzeugte Drehbewegung des Antriebsrads kann z.B. mittels eines geeigneten Getriebes umgekehrt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist ein Antriebsmodul, das den Fluidantrieb und eine mit dem Antriebsrad in Wirkverbindung stehende Antriebswelle umfasst, mit einem Koppelmodul der Reinigungseinheit drehfest lösbar gekoppelt. Das Koppelmodul kann dabei beispielsweise zur Herstellung einer Steck-, Dreh-, Schraub- und/oder Rastverbindung ausgebildet sein.
Das Antriebsmodul kann in den Innenraum der Reinigungseinheit eingeführt und beispielsweise über die Antriebswelle mit dem Koppelmodul gekoppelt werden. Durch die lösbare Koppelung gestaltet sich ein Austausch der Reinigungseinheit bzw. des Fluidantriebs, beispielsweise für Wartungs- oder Reparaturarbeiten oder im Verschleißfall, besonders einfach.
Nach einer weiteren Ausführungsform steht der Fluidantrieb auf seiner einen Seite mit einer Antriebswelle und auf seiner anderen Seite mit einer Halteeinrichtung in Wirkverbindung, die stirnseitig aus der Reinigungseinheit herausgeführt ist. Der Fluidantrieb kann somit zwischen einer Antriebswelle und einer Halteeinrichtung angeordnet sein.
Die Halteeinrichtung kann dabei einstückig ausgebildet sein. Es ist jedoch auch denkbar, die Halteeinrichtung aus mehreren Einzelteilen aufzubauen, welche beispielweise mithilfe einer Steck-, Dreh-, Schraub- und/oder Rastverbindung aneinander gekoppelt werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Reinigungseinheit relativ zum Gehäuse des Fluidantriebs drehbar. Das Gehäuse des Fluidantriebs dreht sich insbesondere nicht mit der Reinigungseinheit mit und kann in diesem Fall mit einer Halteeinrichtung verbunden oder lösbar koppelbar sein, über welche ein Benutzer die Reinigungseinheit hält und führt.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Reinigungseinheit auf der einen Seite an einer drehfest mit dem Gehäuse verbundenen und stirnseitig aus der Reinigungseinheit herausgeführten Halteeinrichtung und auf der anderen Seite über eine drehfest mit der Reinigungseinheit gekoppelte Antriebswelle am Gehäuse drehbar gelagert. Die Drehlager können dazu ausgebildet sein, eine Relativbewegung in axialer Richtung zum Einsetzen und Herausnehmen des Fluidantriebs zuzulassen. Als Drehlager können beispielsweise Kugellager verwendet werden. Zur Bewegung in axialer Richtung kann radial außen am Drehlager beispielsweise ein Gleitring vorgesehen sein.
Dieses spezielle Lagerungskonzept ist besonders vorteilhaft in Kombination mit einer stirnseitigen bzw. seitlichen Zufuhr des Fluids zum Fluidantrieb.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Fluidantrieb als eine Einheit gemeinsam mit einer Halteeinrichtung und einer Antriebswelle über eine Stirnseite der Reinigungseinheit einsetzbar und herausnehmbar.
Die Reinigungseinheit kann auf diese Weise besonders einfach ausgetauscht werden. Durch den modulartigen Aufbau kann die Reinigungseinheit beispielsweise auch bei anderen Reinigungsvorrichtungen eingesetzt werden bzw. können Fluidantrieb und Halteeinrichtung universell mit unterschiedlichen Reinigungseinheiten, z.B. unterschiedlich langen oder großen Bürstenwalzen, eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zum Reinigen von Oberflächen, umfassend eine langgestreckte, mittels eines (insbesondere erfindungsgemäßen) Fluidantriebs um eine Längsachse in Rotation versetzbare (vorzugsweise erfindungsgemäße) Reinigungseinheit und eine Halteeinrichtung für die Reinigungseinheit. Insbesondere handelt es sich bei der Reinigungseinheit um eine Bürstenwalze.
Ein erster Abschnitt der Halteeinrichtung ist stirnseitig in die Reinigungseinheit hineingeführt und im Wesentlichen parallel zu Längsachse orientiert, während ein zweiter Abschnitt der Halteeinrichtung, welcher mit dem ersten Abschnitt mittelbar oder unmittelbar verbunden ist, im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse orientiert ist. Der zweite Abschnitt der Halteeinrichtung kann auf diese Weise entlang der Reinigungsrichtung verlaufen. Insbesondere kann der zweite Abschnitt bezüglich der Reinigungseinheit mittig angeordnet sein.
Eine Handhabung der Reinigungsvorrichtung gestaltet sich auf diese Weise besonders einfach. Alternativ kann der zweite Abschnitt auch bezüglich der Reinigungseinheit seitlich angeordnet sein.
Der zweite Abschnitt der Halteeinrichtung kann insbesondere eine langgestreckte Haltestange umfassen, welche z.B. teleskopierbar oder aus mehreren Einzelstangen zusammensetzbar aufgebaut sein kann.
Nach einer Ausführungsform weist die Halteeinrichtung einen mehrfach gekrümmten oder gebogenen Verlauf auf, welcher dem des Halters einer Malerrolle entspricht. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist ein erfindungsgemäßer Fluidantrieb besonders vorteilhaft, da durch die Abführung des Fluids im Ringbereich die Leistung grundsätzlich erhöht und so Leistungsverluste, die eventuell durch eine mehrfache Umlenkung des zugeführten Fluid verursacht werden, kompensiert werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform läuft die Halteeinrichtung zunächst senkrecht zur Längsachse auf die Reinigungseinheit zu. Anschließend verläuft die Halteeinrichtung außerhalb der Reinigungseinheit, insbesondere parallel oder schräg zur Längsachse, in Richtung einer Stirnseite der Reinigungseinheit und mündet schließlich unter Ausbildung eines, insbesondere 180° einschließenden, Bogens in die Stirnseite der Reinigungseinheit.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Halteeinrichtung als Fluidleitung ausgebildet. Die Halteeinrichtung ist dazu insbesondere rohrförmig ausgestaltet. Alternativ kann die Fluidleitung auch als separate Leitung, beispielsweise entlang der Halteeinrichtung, zum Fluidantrieb geführt werden.
An die Fluidleitung kann beispielsweise ein Hochdruckreiniger oder ein Schlauch angeschlossen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist eine Wandung der Halteeinrichtung zumindest eine Öffnung zur Zuführung eines Gases, insbesondere Luft, zur Leistungssteigerung des Fluidantriebs auf. Eine derartige Öffnung hat im Wesentlichen dieselben Effekte und Vorteile wie die vorhergehend beschriebene Öffnung zur Zuführung eines Gases in das Gehäuse des Fluidantriebs.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 die Vorrichtung gemäß 1 im entkoppelten Zustand,
3 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reinigungseinheit,
4 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fluidantriebs,
5a, 5b eine Schnittansicht entlang B-B gemäß 3 ohne und mit Bürstenwalze mit tangentialen Gehäuseöffnungen, und
6a, 6b eine Schnittansicht entlang B-B gemäß 3 ohne und mit Bürstenwalze mit radialen Gehäuseöffnungen.
1 zeigt eine Vorrichtung zum, vorzugsweise manuellen, Reinigen von Oberflächen, insbesondere von Solar- oder Photovoltaikanalgen, mit einer langgestreckten Bürstenwalze 10, welche als Reinigungseinheit dient, und einer Haltestange 12, welche die Halteeinrichtung der Reinigungsvorrichtung bildet.
Die Bürstenwalze 10 umfasst Borsten 14, welche an einer Außenseite einer Wandung 16 mit Wandungsöffnungen 17 eines zylindrischen Innenraums 18 angeordnet sind. Der Innenraum 18 erstreckt sich koaxial um eine Längsachse L der Bürstenwalze 10.
Etwa mittig im Innenraum 18 ist ein Fluidantrieb 20 angeordnet, welcher auf einer Seite mit einer Antriebswelle 22, welche entlang einer mit der Längsachse L zusammenfallenden Antriebsachse A verläuft, verbunden ist. Die Antriebswelle 22 ist mit einem Koppelmodul 24, welches stirnseitig im Innenraum 18 der Bürstenwalze 10 angeordnet ist, lösbar koppelbar, insbesondere mithilfe einer Steck-, Rast-, Dreh- und/oder Schraubverbindung.
Im gekoppelten Zustand sind die Antriebswelle 22 und das Koppelmodul 24 drehfest miteinander verbunden. Somit sind auch die Antriebswelle 22 und die Bürstenwalze 10 drehfest miteinander verbunden. Auf der der Antriebswelle 22 abgewandten Seite des Fluidantriebs 20 ist dieser mit einem ersten Abschnitt 26 der Haltestange 12 verbunden. Dieser erste Abschnitt 26 verläuft im Wesentlichen parallel zur Längsachse L bzw. zur Antriebsachse A und führt aus der Bürstenwalze 10 stirnseitig heraus.
Ein daran anschließender Verbindungsabschnitt 28 bildet zunächst einen 180°-Bogen, ehe dieser nach einem zum ersten Abschnitt 26 parallelen Teilstück einen 90°-Bogen bildet. An den Verbindungsabschnitt 28 schließt sich schließlich ein zweiter Abschnitt 30 der Haltestange 12 an, welcher senkrecht zur Längsachse L bzw. Antriebsachse A orientiert ist. Der zweite Abschnitt 30 der Haltestange 12 ist im Wesentlichen mittig zur Walzenbürste 10 angeordnet. Insgesamt hat die Reinigungsvorrichtung also in etwa die Form einer Malerrolle.
Der erste Abschnitt 26, der Verbindungsabschnitt 28 sowie der zweite Abschnitt 30 können einstückig ausgebildet sein. Es sind jedoch auch Teilstücke denkbar, welche aneinander gekoppelt werden können. Die Haltestange 12, insbesondere der zweite Abschnitt 30, kann teleskopierbar ausgebildet sein oder einzelne Teilstücke umfassen, welche z.B. ineinander gesteckt werden können.
Die Haltestange 12 ist hier gleichzeitig als Fluidleitung ausgebildet, mit welcher der Fluidantrieb 20 mit Fluid, beispielsweise Wasser, versorgt wird. Hierzu ist die Haltestange 12 z.B. über einen Schlauch an eine Fluidquelle beispielsweise in Form eines Hochdruckreinigers anschließbar. Ein Antriebsrad des Fluidantriebs 20 wird durch das Wasser in Bewegung gesetzt. Die mit dem Antriebsrad drehfest verbundene Antriebswelle 22 wird hierdurch in Rotation versetzt. Durch die drehfeste Kopplung der Antriebswelle 22 mit dem Koppelmodul 24 wird die Bürstenwalze 10 in Rotation versetzt.
Nach Beaufschlagen des Antriebsrad entweicht das Fluid in den Innenraum 18. Dort gelangt es über die Wandungsöffnungen 17 zu den Borsten 14 der Bürstenwalze 10 und kann so auch als Reinigungsfluid verwendet werden.
2 zeigt die Vorrichtung gemäß 1 im entkoppelten Zustand. Die Antriebswelle 22 und das Koppelmodul 24 sind außer Eingriff. Die Antriebswelle 22, der Fluidantrieb 20 sowie der erste Abschnitt 26 der Halteeinrichtung werden gemeinsam stirnseitig aus dem Innenraum 18 der Bürstenwalze 10 entnommen bzw. gemeinsam in den Innenraum 18 eingeführt. Der erste Abschnitt 26 weist dabei ein Kugellager 32 als Drehlager auf. Durch dieses Kugellager 32 wird eine relative Verdrehbarkeit der Haltestange 12 relativ zur Bürstenwalze 10 im zusammengesetzten Zustand ermöglicht. Die Antriebswelle 22 ist über Kugellager 32' innerhalb eines Gehäuses 35 des Fluidantriebs 20 drehbar gelagert, worauf nachstehend näher eingegangen wird.
Um bei Montage und Demontage eine axiale Beweglichkeit der Antriebswelle 22, des Fluidantriebs 20 sowie des ersten Abschnitts 26 relativ zur Bürstenwalze 10 entlang der Längsachse L bzw. Antriebsachse A zu ermöglichen, ist ein Gleitring 34 am Kugellager 32 vorgesehen. Dadurch kann das Kugellager 32 längs der Wandung 16 des Innenraums 18 gleiten.
Sämtliche Bauteile des erfindungsgemäßen Gegenstandes können aus Kunststoffmaterial hergestellt sein. Insbesondere die Haltestange 12, der Fluidantrieb 20 sowie die Antriebswelle 22 können alternativ oder zusätzlich auch beispielweise ein Aluminium-, Karbon-, und/oder Kohlefasermaterial umfassen.
Zur Montage der Reinigungsvorrichtung wird die Antriebswelle 22 zusammen mit dem Fluidantrieb 20 und dem ersten Abschnitt 26 in den Innenraum 18 der Bürstenwalze 10 gesteckt. Das freie Ende der Antriebswelle 22 rastet dabei derart in das Koppelmodul 24 ein, dass die Antriebswelle 22 hierdurch drehfest mit der Bürstenwalze 10 verbunden ist.
3 zeigt eine Reinigungseinheit, welche bei einer Reinigungsvorrichtung gemäß 1 und 2 verwendet werden kann.
Ein Gehäuse 35 des Fluidantriebs 20 ist mit der Haltestange 12 drehfest verbunden. Ein Antriebsrad des Fluidantriebs 20 ist über ein Getriebe mit einer Antriebswelle 22 drehfest verbunden, welche wiederum über das Koppelmodul 24 mit der Bürstenwalze 10 drehfest verbunden ist. Die Verbindung zwischen der Antriebswelle 22 und dem Koppelmodul 24 erfolgt z.B. über einen Formschluss. Hierzu kann die Antriebswelle 22 z.B. an ihrem freien Ende als Vierkant ausgebildet sein. Die Kopplung der Antriebswelle 22 an das Koppelmodul 24 in axialer Richtung erfolgt z.B. mittels vorgespannter Rastkugeln 36 des Koppelmoduls 24, welche in Mulden oder Löcher der Antriebswelle 22 einrasten.
Die Antriebswelle 22, das Antriebsrad des Fluidantriebs 20 sowie die Bürstenwalze 10 sind relativ zum Gehäuse 35 und zur Haltestange 12 verdrehbar. Dazu weist das Gehäuse 35 des Fluidantriebs 20 Kugellager 32' auf, wodurch eine relative Drehbarkeit der Antriebswelle 22 zum Gehäuse 35 gewährleistet wird. Auch der erste Abschnitt 26 der Haltestange 12 weist ein Kugellager 32 auf, welches eine relative Verdrehbarkeit der Bürstenwalze 10 zur Haltestange 12 ermöglichen. Es können auch mehrere Kugellager 32, 32' vorgesehen sein, um beispielweise mehrere in axialler Richtung verteilte Abstützpunkte zu erhalten.
Zwischen dem Gehäuse 35 und der Wandung 16 des Innenraums 18 ist ein Ringspalt 38 vorhanden. Der Abstand des Gehäuses 35 zur Wandung 16 ist derart gewählt, dass eine optimale Verteilung des aus dem Fluidantrieb 20 ausströmenden Fluids gewährleitstet wird. Das Fluid tritt radial außen aus dem Fluidantrieb 20 aus und wird an der Wandung 16 deflektiert. Für eine optimale Verteilung des Fluids kann die Drehrichtung des Antriebsrads des Fluidantriebs 20 der Drehrichtung der Bürstenwalze 10 entsprechen. Auch kann die Wandung 16 eine spezielle Struktur aufweisen, um das Fluid gleichmäßig zu verteilen bzw. abzuleiten.
4 zeigt einen Fluidantrieb 20, welcher beispielsweise in einer Reinigungsvorrichtung gemäß 1 und 2 bzw. in einer Reinigungseinheit gemäß 3 eingesetzt werden kann.
Das Fluid strömt entlang einer Strömungsrichtung R zunächst durch den ersten Abschnitt 26 der Haltestange 12 und gelangt schließlich zu einem als Düse 40 ausgebildeten Einlass, über welchen ein Antriebsrad 42 des Fluidantriebs 20 beaufschlagt und in Rotation versetzt wird. Das Antriebsrad 42 versetzt über ein Getriebe eine Antriebswelle 22 in Rotation.
Das Gehäuse 35 des Fluidantriebs 20 weist an einem Ringbereich 43 Öffnungen 44 als Abführung für das Fluid auf. Der Ringbereich 43 ist hierbei bezüglich der Antriebsachse A radial außen angeordnet.
In der dargestellten Ausführungsform sind am Ringbereich 43 mehrere in Umfangsrichtung verteilte Öffnungen 44 vorgesehen. Zudem ist eine axiale Öffnung 44 am Ringbereich 43 ausgebildet, welche parallel zur Antriebsachse A verläuft. Erfindungsgemäß können am Ringbereich 43 beliebig viele Öffnungen 44 mit radialer, tangentialer und/oder axialer Erstreckung angeordnet werden. Die Querschnittsform der Öffnungen 44 ist dabei grundsätzlich beliebig und kann beispielsweise kreisförmig, elliptisch oder eckig sein.
Strömt das Fluid in das Gehäuse 35 ein, so treibt das Fluid zunächst das Antriebsrad 42 an und sammelt sich nicht, wie im Stand der Technik, am Ringbereich 43 des Fluidantriebs 20 an, sondern wird sofort über die Öffnungen 44 aus dem Gehäuse 35 des Fluidantriebs 20 abgeleitet. Dadurch, dass sich kein Fluid im Ringbereich 43 sammelt, bildet das Fluid keinen Widerstand für das Antriebsrad 42 und schränkt somit nicht die Leistung des Fluidantriebs 20 ein.
Das Gehäuse 35 weist zudem eine schräg verlaufende Belüftungsbohrung 46 als weitere Öffnung auf. Über die Belüftungsbohrung 46 gelangt Umgebungsluft in das Gehäuse 35. Das Fluid wird dadurch mit Gas angereichert und somit "weicher". Die Leistung des Fluidantriebs 20 kann dadurch weiter erhöht werden.
Die 5a, 5b sowie 6a, 6b zeigen jeweils einen Schnitt längs der Linie B-B der 3. Dabei zeigen 5a und 6a jeweils ausschließlich den Fluidantrieb 20 ohne Bürstenwalze 10. Der Fluidantrieb 20 mit Bürstenwalze 10 ist jeweils in 5b und 6b dargestellt.
In 5a und 5b sind die Öffnungen 44 tangential ausgerichtet. Das Fluid 48, welches über die Düse 40 das Antriebsrad 42 beaufschlagt, kann somit das Gehäuse 35 des Fluidantriebs 20 besonders schnell wieder verlassen. Das Fluid 48 tritt anschließend in den Ringspalt 38 zwischen dem Gehäuse 35 und der Wandung 36 der Bürstenwalze 10 ein und wird dort optimal verteilt. Schließlich gelangt das Fluid 48 durch Wandungsöffnungen 17 zu den Borsten 14 der Bürstenwalze 10.
Die Ausführungsform gemäß 6a und 6b entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 5a und 5b. Die Öffnungen 44 sind hier jedoch radial orientiert.
Durch die Öffnungen 44 im Gehäuse 35 am Ringbereich 43 wird das Fluid 48 schnell aus dem Fluidantrieb abgeführt. Das Antriebsrad 42 wird dadurch nicht durch aufstauendes Fluid gebremst. Die Leistung des Fluidantriebs 20 wird dadurch insgesamt gesteigert.
In den Ausführungsformen gemäß 5a und 5b sowie 6a und 6b ist jeweils eine Düse 40 vorgesehen, die bezüglich des Gehäuses 35 fest angeordnet ist. Wie angedeutet, nimmt die durch die Öffnungen 44 austretende Fluidmenge mit größer werdendem Winkelabstand von der Düse 40 ab, wobei diese Abnahme bei den tangentialen Öffnungen 44 gemäß 5a, 5b stärker ist als bei den radialen Öffnungen 44. Gleichwohl sind die von der Düse 40 entfernteren Öffnungen 44, durch die relativ wenig bzw. praktisch kein Fluid austritt, von praktischer Bedeutung, da durch diese Öffnungen 44 Luft in das Gehäuse 35 nachströmen kann, wodurch die Fluidabfuhr über die düsennahen Öffnungen 44 begünstigt wird.
Grundsätzlich können erfindungsgemäß aber auch jeweils mehrere Düsen 40 vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind und das Antriebsrad 42 gleichzeitig an mehreren Stellen beaufschlagen.
Bezugszeichenliste

10: Bürstenwalze, Reinigungseinheit
12: Haltestange, Halteeinrichtung
14: Borste
16: Wandung
17: Wandungsöffnung
18: Innenraum
20: Fluidantrieb
22: Antriebswelle
24: Koppelmodul
26: erster Abschnitt
28: Verbindungsabschnitt
30: zweiter Abschnitt
32, 32': Kugellager, Drehlager
34: Gleitring
35: Gehäuse
36: Rastkugel
38: Ringspalt
40: Düse, Einlass
42: Antriebsrad
43: Ringbereich
44: Öffnung, Abführung
46: Belüftungsbohrung, Öffnung
48: Fluid
L: Längsachse
A: Antriebsachse
R: Strömungsrichtung

Claims

Fluidantrieb (20), insbesondere für Reinigungsvorrichtungen, mit – zumindest einem Antriebsrad (42), insbesondere einem Turbinen- oder Schaufelrad, das unmittelbar durch Beaufschlagen mit einem, insbesondere in Strahlform, zugeführten Fluid (48) in Rotation um eine Antriebsachse (A) versetzbar ist, und – einem das Antriebsrad (42) enthaltenden Gehäuse (35), das wenigstens einen Einlass (40) für das zum Beaufschlagen des Antriebsrads (42) zugeführte Fluid (48) aufweist, wobei durch das Antriebsrad (42) und das Gehäuse (35) ein Ringbereich (43) für das Fluid (48) definiert ist, und das Gehäuse (35) am Ringbereich (43) zumindest eine Abführung (44) für das Fluid (48) aufweist.
Fluidantrieb (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführung als Öffnung (44) im Gehäuse (35) ausgebildet ist.
Fluidantrieb (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnung (44) zumindest im Wesentlichen tangential, radial oder axial nach außen erstreckt.
Fluidantrieb (22) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführung am Ringbereich (43) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Öffnungen (44) des Gehäuses umfasst.
Fluidantrieb (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der einen Seite des Antriebsrades (42) ein Anschlussabschnitt für das Fluid (48) und auf der anderen Seite des Antriebsrades (42) ein Antriebsabschnitt ausgebildet sind, wobei insbesondere der Antriebsabschnitt ein Getriebe umfasst und/oder der Antriebsabschnitt mit einer Antriebswelle (22) verbunden oder verbindbar ist.
Fluidantrieb (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine außerhalb des Ringbereiches (43) gelegene Wandung des Gehäuses (35) zumindest eine Öffnung (46) zur Zuführung eines Gases, insbesondere Luft, zur Leistungssteigerung des Fluidantriebs (20) aufweist.
Reinigungseinheit (10), insbesondere Bürstenwalze, die mittels eines zumindest ein Antriebsrad (42) umfassenden Fluidantriebs (20), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, um eine Längsachse (L) in Rotation versetzbar ist.
Reinigungseinheit (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsachse (A) des Antriebsrads (42) des Fluidantriebs (20) mit der Längsachse (L) der Reinigungseinheit (10) zusammenfällt.
Reinigungseinheit (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidantrieb (20) zumindest teilweise in einem zylinderförmigen, zur Längsachse (L) koaxialen Innenraum (18) der Reinigungseinheit (10) angeordnet ist.
Reinigungseinheit (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidantrieb (20) bezüglich der Längserstreckung des Innenraumes (18) zumindest näherungsweise mittig angeordnet ist, insbesondere in den mittleren beiden Vierteln oder im mittleren Drittel der Reinigungseinheit (10).
Reinigungseinheit (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (35) des Fluidantriebs (20) und eine Wandung (16) des Innenraumes (18) voneinander beabstandet sind und einen Ringspalt (38) definieren, wobei insbesondere der Abstand maximal 2 cm, vorzugsweise maximal 1 cm beträgt.
Reinigungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidantrieb (20) über einen stirnseitigen Zugang in die Reinigungseinheit (10) einbringbar ist.
Reinigungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung des Antriebsrads (42) relativ zu einem Gehäuse (35) des Fluidantriebs (20) der Drehrichtung der Reinigungseinheit (10) relativ zum Gehäuse (35) des Fluidantriebs (20) entspricht.
Reinigungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsmodul, das den Fluidantrieb (20) und eine, sich insbesondere entlang einer Antriebsachse (A) erstreckende, mit dem Antriebsrad (42) in Wirkverbindung stehende Antriebswelle (22) umfasst, mit einem, insbesondere im Bereich einer Stirnseite der Reinigungseinheit (10) angeordneten, Koppelmodul (24) der Reinigungseinheit (10) drehfest lösbar gekoppelt ist.
Reinigungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidantrieb (20) auf seiner einen Seite mit einer, insbesondere sich entlang einer Antriebsachse (A) erstreckenden, Antriebswelle (22) in Wirkverbindung steht und auf seiner anderen Seite mit einer, insbesondere sich zumindest abschnittweise entlang einer Antriebsachse (A) erstreckenden, Halteeinrichtung (12) in Wirkverbindung steht, die stirnseitig aus der Reinigungseinheit (10) herausgeführt ist.
Reinigungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit (10) relativ zu einem Gehäuse (35) des Fluidantriebs (20) drehbar ist.
Reinigungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit (10) auf der einen Seite an einer drehfest mit einem Gehäuse (35) des Fluidantriebs (20) verbundenen und stirnseitig aus der Reinigungseinheit (10) herausgeführten Halteeinrichtung (12) und auf der anderen Seite über eine drehfest mit der Reinigungseinheit (10) gekoppelte Antriebswelle (22) am Gehäuse (35) drehbar gelagert ist, wobei insbesondere die Drehlager (32) dazu ausgebildet sind, eine Relativbewegung in axialer Richtung zum Einsetzen und Herausnehmen des Fluidantriebs (20) zuzulassen.
Reinigungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidantrieb (20) als eine Einheit gemeinsam mit einer Halteeinrichtung (12) und einer Antriebswelle (22) über eine Stirnseite der Reinigungseinheit einsetzbar und herausnehmbar ist.
Vorrichtung zum Reinigen von Oberflächen, umfassend eine langgestreckte, mittels eines Fluidantriebs (20), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, um eine Längsachse (L) in Rotation versetzbare, insbesondere als Bürstenwalze ausgebildete, Reinigungseinheit (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 7 bis 18, und eine Halteeinrichtung (12) für die Reinigungseinheit (10), wobei ein erster Abschnitt (26) der Halteeinrichtung (12) stirnseitig in die Reinigungseinheit (10) hineingeführt und im Wesentlichen parallel zur Längsachse (L) orientiert ist, und ein zweiter Abschnitt (30) der Halteeinrichtung (12), welcher mit dem ersten Abschnitt (26) verbunden ist, im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (L) orientiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (12) einen mehrfach gekrümmten oder gebogenen Verlauf aufweist, welcher dem des Halters einer Malerrolle entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (12) zunächst senkrecht zur Längsachse (L) auf die Reinigungseinheit (10) zuläuft, anschließend außerhalb der Reinigungseinheit (10), insbesondere parallel oder schräg zur Längsachse (L), in Richtung einer Stirnseite der Reinigungseinheit (10) verläuft und schließlich unter Ausbildung eines Bogens in die Stirnseite der Reinigungseinheit (10) mündet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (12) als Fluidleitung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandung der Halteeinrichtung (12) zumindest eine Öffnung (46) zur Zuführung eines Gases, insbesondere Luft, zur Leistungssteigerung des Fluidantriebs (20) aufweist.