DE102017110765B4

DE102017110765B4 - Rotordüse und Verfahren zum Erhöhen der Standzeit eines Lagers in einer Rotordüse

Info

Publication number: DE102017110765B4
Application number: DE102017110765.7A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2022-03-03
Anticipated expiration: 2037-05-18
Also published as: US20180345303A1; DE102017110765A1

Abstract

Rotordüse, insbesondere für Hochdruckreinigungsgeräte, mit einem Düsengehäuse (11), das an seinem axial einen Ende eine Einlassöffnung (13) und am anderen Ende eine Auslassöffnung (15) für Flüssigkeit aufweist, sowie mit einem im Düsengehäuse (11) angeordneten, mit seinem zur Auslassöffnung (15) weisenden vorderen Ende an einem Lager (17) abgestützten und von der Flüssigkeit zumindest teilweise durchströmbaren Rotor (19), der durch in das Düsengehäuse (11) einströmende Flüssigkeit in Rotation versetzbar ist,
wobei das Lager (17) wenigstens zwei Lagerseiten (21, 23) aufweist und in zumindest zwei verschiedenen Orientierungen in das Düsengehäuse (11) einsetzbar ist, in denen der Rotor (19) jeweils an einer anderen der Lagerseiten (21, 23) abgestützt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lagerseiten (21, 23) identisch ausgeführt sind.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 eine Rotordüse, insbesondere für Hochdruckreinigungsgeräte, mit einem Düsengehäuse, das an seinem axial einen Ende eine Einlassöffnung und am anderen Ende eine Auslassöffnung für Flüssigkeit aufweist, sowie mit einem im Düsengehäuse angeordneten, mit seinem zur Auslassöffnung weisenden vorderen Ende an einem Lager abgestützten und von der Flüssigkeit zumindest teilweise durchströmbaren Rotor, der durch in das Düsengehäuse einströmende Flüssigkeit in Rotation versetzbar ist, wobei das Lager wenigstens zwei Lagerseiten aufweist und in zumindest zwei verschiedenen Orientierungen in das Düsengehäuse einsetzbar ist, in denen der Rotor jeweils an einer anderen der Lagerseiten abgestützt ist.
Derartige Rotordüsen sind grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus US 2015/0217305 A1 Das Lager für den Rotor unterliegt einem nicht unerheblichen Verschleiß. Der Benutzer muss folglich Ersatzlager vorhalten, um mit der Rotordüse weiterarbeiten zu können, wenn ein bestimmter Verschleißgrad des Lagers erreicht ist. Ein Lager muss auch dann gegen ein Lager anderer Größe ausgetauscht werden, wenn mit einem Rotor anderer Größe gearbeitet werden soll.
Die Erfindung betrifft außerdem gemäß dem unabhängigen Anspruch 10 ein Verfahren zum Erhöhen, nämlich zumindest zum Verdoppeln, der Standzeit eines Lagers, das in einer Rotordüse, insbesondere einer Rotordüse für Hochdruckreinigungsgeräte, verwendet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, den mit einem Austausch des Lagers verbundenen Aufwand zu reduzieren oder überflüssig zu machen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass die Lagerseiten identisch ausgeführt sind.
Bei Verschleiß einer der Lagerseiten ist es erfindungsgemäß lediglich erforderlich, das Lager in einer anderen Orientierung einzusetzen, um die „neue“, noch ungebrauchte Lagerseite zum Einsatz zu bringen. Ein Austausch des Lagers ist nicht erforderlich, weshalb weniger oder überhaupt keine Ersatzlager vorgehalten zu werden brauchen. Hierdurch wird die Standzeit des Lagers bis zu dessen Austausch wenigstens verdoppelt.
Erfindungsgemäß ist die Anzahl der am Lager vorgesehenen Lagerseiten grundsätzlich beliebig. Insbesondere ist eine gerade Anzahl von Lagerseiten vorgesehen, die paarweise einander gegenüberliegend in entgegengesetzte Richtungen weisen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind genau zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Lagerseiten vorgesehen. Im Verschleißfall braucht das Lager folglich lediglich entnommen, um 180° gewendet und in dieser neuen Orientierung wieder eingesetzt zu werden.
Ein solches erfindungsgemäßes Lager kann auch als Wendelager bezeichnet werden.
Ein einziges Paar von entgegengesetzt orientierten Lagerseiten ist aber nicht zwingend. Grundsätzlich ist es beispielsweise auch möglich, das Lager nach Art eines Würfels mit sechs Lagerseiten und somit drei Lagerseitenpaaren auszubilden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Lagerseiten jeweils konkav ausgeführt. Insbesondere ist vorgesehen, dass sich die Lagerseiten jeweils kegelförmig, trichterförmig oder napfförmig nach außen erweitern.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass einander gegenüberliegende Lagerseiten sich in entgegengesetzte Richtungen öffnen, und zwar insbesondere kegelförmig, trichterförmig oder napfförmig. Insbesondere können die beiden Lagerseiten zusammen eine sanduhrartige Form bilden.
Insbesondere dann, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der rotierende Rotor einen kegelförmigen Flüssigkeitsstrahl ausstößt, haben die sich in entgegengesetzte Richtungen öffnenden Lagerseiten den Vorteil, dass der Austritt des Flüssigkeitsstrahles durch die jeweils nicht verwendete Lagerseite nicht gestört wird.
Insbesondere - aber nicht nur - zwischen zwei in entgegengesetzte Richtungen weisenden Lagerseiten kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zumindest ein Durchgang für aus dem Rotor ausströmende Flüssigkeit vorgesehen sein. Insbesondere fällt eine Mittelachse des Durchgangs mit einer Mittelachse des Lagers und/oder mit einer Längsachse des Düsengehäuses zusammen.
Ist das Lager beispielsweise würfelartig mit sechs paarweise einander gegenüberliegenden Lagerseiten versehen, ist für jedes Lagerseitenpaar ein Durchgang vorhanden, wobei sich alle Durchgänge im Zentrum des Würfels treffen. Durch geeignete Abdichtmaßnahmen kann dafür gesorgt werden, dass während des Betriebs die Flüssigkeit nicht über die jeweils gerade ungenutzten Durchgänge aus dem Lager austritt.
Vorzugsweise ist das Lager einstückig ausgeführt.
Zumindest die unmittelbar mit dem Rotor zusammenwirkenden Lagerflächen der Lagerseiten können aus Keramik bestehen oder Keramik umfassen. Vorzugsweise ist das gesamte Lager aus Keramik hergestellt.
Das Lager kann eine zylindrische Grundform aufweisen. Bevorzugt handelt es sich hierbei um eine kreiszylindrische Grundform. Eine derartige Grundform ist vergleichsweise einfach herstellbar und erleichtert die Abdichtung.
Bevorzugt ist das Lager mit zumindest einer umlaufenden Nut für eine Dichtung versehen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Düsengehäuse einen Sitz zur passgenauen Aufnahme des Lagers aufweist. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, das Lager mit einem speziellen Werkzeug oder einem beliebigen geeigneten Gegenstand durch die Einlassöffnung hindurch aus dem Sitz herauszudrücken.
Bevorzugt ist das Lager über das einlassseitige Ende des Düsengehäuses entnehmbar und einsetzbar.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Lager für eine Rotordüse der hierin beschriebenen Art. Das Lager weist wenigstens zwei Lagerseiten auf. Hinsichtlich möglicher Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Lagers wird auf die vorstehenden Ausführungen in Verbindung mit der hierin beschriebenen Rotordüse verwiesen.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich auch aus den Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht einer Rotordüse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 einen Längsschnitt durch die Rotordüse von 1,
3 eine vergrößerte Darstellung des auslassseitigen Bereiches der Rotordüse von 2, und
4 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lagers für eine Rotordüse.

Die in den 1, 2 und 3 dargestellte erfindungsgemäße Rotordüse umfasst ein insbesondere aus Metall hergestelltes, bezüglich einer Längsachse 35 im Wesentlichen rotationssymmetrisches Düsengehäuse 11, in welchem ein auch als Wirbelkammer bezeichneter Rotorraum 37 ausgebildet ist.
In das hintere Ende des Düsengehäuses 11 ist ein Stopfen 33 eingeschraubt, über den die Rotordüse in an sich bekannter Weise mit einer Zufuhrleitung beispielsweise in Form einer sogenannten Lanze verbunden werden kann, die wiederum an ein Hochdruckreinigungsgerät angeschlossen werden kann, welches der Rotordüse eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, unter hohem Druck zuführt. Über eine oder mehrere nicht dargestellte Bohrungen im Stopfen 33 gelangt die unter Druck stehende Flüssigkeit derart in den Rotorraum 37, dass eine Wirbelströmung entsteht und dadurch ein im Rotorraum 37 angeordneter Rotor 19 in Rotation um die Längsachse 35 versetzt wird.
Dieses Funktionsprinzip einer Rotordüse ist dem Fachmann bekannt, so dass hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.
Im Bereich einer vorderen Auslassöffnung 15 ist im Düsengehäuse 11 ein Sitz 31 für ein auch in 4 dargestelltes Lager 17 ausgebildet, das während des Betriebs passgenau im Sitz 31 angeordnet ist und sich an einer die Auslassöffnung 15 begrenzenden Schulter abstützt.
Das einstückig ausgebildete, aus Keramik hergestellte Lager 17 besitzt eine kreiszylindrische Grundform, die außen mit einer umlaufenden Nut 27 (vgl. 4) versehen ist, welche zur Aufnahme einer O-Ringdichtung 29 (vgl. 3) dient, wodurch verhindert wird, dass die Flüssigkeit während des Betriebs im Bereich des Sitzes 31 außen an dem Lager 17 vorbei zur Auslassöffnung 15 gelangt.
Das Lager 17 ist als ein Wendelager ausgebildet, das zwei identische Lagerseiten 21, 23 aufweist, die jeweils eine napfartige Vertiefung mit einer zentrisch angeordneten Lagerfläche 41 für das vordere Ende des Rotors 19 aufweisen. Über einen Durchgang 25 sind die beiden Lagerseiten 21, 23 miteinander verbunden. Die Lagerfläche 41 wird von einem inneren Ringbereich gebildet, der den Durchgang 25 konzentrisch umgibt. Der innere Ringbereich 41 und ein äußerer Ringbereich 39 sind durch Stege 45 miteinander verbunden, zwischen denen Vertiefungen 43 ausgebildet sind. Diese Vertiefungen 43 sind keine Durchbrüche, d.h. die beiden Lagerseiten 21, 23 stehen nur über den zentralen Durchgang 25 miteinander in Verbindung. Die Vertiefungen 43 können die Herstellung des Lagers 17 erleichtern. Grundsätzlich kann auf derartige Vertiefungen 43 verzichtet und können die Lagerseiten 21, 23 jeweils glatt ausgebildet werden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Lager 17 symmetrisch bezüglich einer Ebene ausgeführt, welche durch die umlaufende Nut 27 definiert ist und somit senkrecht zur Mittelachse der zylindrischen Grundform des Lagers 17 und somit bei eingesetztem Lager 17 senkrecht zur Längsachse 35 des Düsengehäuses 11 verläuft.
Während des Betriebs läuft der Rotor 19 auf einem Kegel um die Längsachse 35, wobei der Rotor 19 an der konischen Innenwand des Düsengehäuses 11 in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten abrollt und/oder gleitet. Je nach konkreter Ausgestaltung der Rotordüse kann der Rotor 19 zusätzlich eine Eigenrotation um die eigene Längsachse ausführen. Die durch einen Innenkanal 20 des Rotors 19 zu dessen vorderem Ende strömende Flüssigkeit bildet bei auf diese Weise rotierendem Rotor 19 einen aus der Auslassöffnung 15 austretenden Kegelstrahl aus. Auf die dem Fachmann grundsätzlich bekannte Kinematik einer derartigen Rotordüse braucht an dieser Stelle nicht näher eingegangen zu werden.
Die Bewegung des Rotors 19 während des Betriebs führt zu einem Verschleiß der jeweils verwendeten Lagerseite und dabei insbesondere der Lagerfläche 41. Um im Verschleißfall die jeweils andere Lagerseite in Betrieb zu nehmen, kann das Lager 17 über die Auslassöffnung 15 in den Rotorraum 37 gedrückt und nach Entfernen des Stopfens 33 über die Einlassöffnung 13 entnommen bzw. mit einem Werkzeug oder von Hand gegriffen und in der entsprechenden neuen Orientierung wieder im Sitz 31 angeordnet werden.
Hierdurch verdoppelt sich die Standzeit der Rotordüse, bevor das Lager 17 durch ein neues Lager ersetzt werden muss.
Bezugszeichenliste

11: Düsengehäuse
13: Einlassöffnung
15: Auslassöffnung
17: Lager
19: Rotor
20: Innenkanal
21: Lagerseite
23: Lagerseite
25: Durchgang
27: Nut
29: Dichtung
31: Sitz
33: Stopfen
35: Längsachse
37: Rotorraum, Wirbelkammer
39: äußerer Ringbereich
41: innerer Ringbereich
43: Vertiefung
45: Steg

Claims

Rotordüse, insbesondere für Hochdruckreinigungsgeräte, mit einem Düsengehäuse (11), das an seinem axial einen Ende eine Einlassöffnung (13) und am anderen Ende eine Auslassöffnung (15) für Flüssigkeit aufweist, sowie mit einem im Düsengehäuse (11) angeordneten, mit seinem zur Auslassöffnung (15) weisenden vorderen Ende an einem Lager (17) abgestützten und von der Flüssigkeit zumindest teilweise durchströmbaren Rotor (19), der durch in das Düsengehäuse (11) einströmende Flüssigkeit in Rotation versetzbar ist, wobei das Lager (17) wenigstens zwei Lagerseiten (21, 23) aufweist und in zumindest zwei verschiedenen Orientierungen in das Düsengehäuse (11) einsetzbar ist, in denen der Rotor (19) jeweils an einer anderen der Lagerseiten (21, 23) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerseiten (21, 23) identisch ausgeführt sind.
Rotordüse nach Anspruch 1, wobei das Lager (17) als Wendelager ausgebildet ist.
Rotordüse nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Lager (17) eine gerade Anzahl von Lagerseiten (21, 23) aufweist, die paarweise einander gegenüberliegend in entgegengesetzte Richtungen weisen.
Rotordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lagerseiten (21, 23) jeweils konkav ausgeführt sind und insbesondere sich kegelförmig, trichterförmig oder napfförmig nach außen erweitern.
Rotordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den zwei Lagerseiten (21, 23) ein Durchgang (25) für aus dem Rotor (19) ausströmende Flüssigkeit vorgesehen ist.
Rotordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lager (17) mit einer umlaufenden Nut (27) für eine Dichtung (29) versehen ist.
Rotordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Düsengehäuse (11) einen Sitz (31) zur passgenauen Aufnahme des Lagers (17) aufweist.
Rotordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lager (17) über das einlassseitige Ende des Düsengehäuses (11) entnehmbar und einsetzbar ist.
Lager (17) für eine Rotordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Erhöhen, nämlich zumindest zum Verdoppeln, der Standzeit eines Lagers (17), das in einer Rotordüse, insbesondere einer Rotordüse für Hochdruckreinigungsgeräte, verwendet wird, wobei die Rotordüse ein Düsengehäuse (11), das an seinem axial einen Ende eine Einlassöffnung (13) und am anderen Ende eine Auslassöffnung (15) für Flüssigkeit aufweist, sowie einen im Düsengehäuse (11) angeordneten, mit seinem zur Auslassöffnung (15) weisenden vorderen Ende an dem Lager (17) abgestützten und von der Flüssigkeit zumindest teilweise durchströmbaren Rotor (19) umfasst, der durch in das Düsengehäuse (11) einströmende Flüssigkeit in Rotation versetzbar ist, wobei das Lager (17) wenigstens zwei Lagerseiten (21, 23) aufweist und in zumindest zwei verschiedenen Orientierungen in das Düsengehäuse (11) einsetzbar ist, in denen der Rotor (19) jeweils an einer anderen der Lagerseiten (21, 23) abgestützt ist, wobei die Lagerseiten (21, 23) identisch ausgeführt sind, und wobei das Verfahren umfasst, dass die Rotordüse mit in der einen Orientierung eingesetztem Lager (17) betrieben wird, und dass bei Verschleiß der bei diesem Betrieb das vordere Ende des Rotors (19) abstützenden Lagerseite das Lager (17) aus dem Düsengehäuse (11) entnommen, in der anderen Orientierung in das Düsengehäuse (11) eingesetzt und die Rotordüse mit in dieser anderen Orientierung eingesetztem Lager (17) betrieben wird.