DE102020105809B3

DE102020105809B3 - Rotordüse

Info

Publication number: DE102020105809B3
Application number: DE102020105809.8A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2040-03-05

Abstract

Eine Rotordüse, insbesondere für einen Hochdruckreiniger, umfasstein Düsengehäuse mit einer Einlassöffnung zum Einlassen von Flüssigkeit in eine Wirbelkammer und einer Ausstoßöffnung zum Ausstoßen der Flüssigkeit,wobei innerhalb der Wirbelkammer ein Rotor mit einem angeordnet ist, welcher einen aufweist und mit einem vorderen Rotorende an einem Lager abgestützt ist,wobei der Rotor durch in die Wirbelkammer einströmende Flüssigkeit in einen Rotationszustand versetzbar ist, in welchem der Rotor geneigt um eine Längsachse des Düsengehäuses rotiert, wobei der Rotor an einem hinteren Rotorende eine Aufnahme und einen in der Aufnahme angeordneten, axial bewegbaren Blockierkörper aufweist, wobei der Blockierkörper durch eine Spanneinrichtung in Richtung eines Anschlags vorgespannt ist, wobei in einem Stationärzustand des Rotors die Spanneinrichtung das vordere Rotorende in das Lager und den Blockierkörper gegen den Anschlag treibt und den Rotor verspannt, und wobei der Blockierkörper im Rotationszustand außer Eingriff mit dem Anschlag bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotordüse, insbesondere für einen Hochdruckreiniger.
Derartige Rotordüsen sind grundsätzlich bekannt und weisen in der Regel ein sich entlang einer Längsachse erstreckendes Düsengehäuse auf, welches eine Wirbelkammer begrenzt, innerhalb welcher im Betrieb bzw. in einem Rotationszustand ein von Flüssigkeit durchströmbarer Rotor gegenüber der Längsachse geneigt rotiert. Diese geneigte Rotation des Rotors ermöglicht es, einen Kegelstrahl mittels durch eine Rotoröffnung ausgestoßener Flüssigkeit zu erzeugen, welcher durch einen entlang der Rotorachse ausgestoßenen und gemeinsam mit der Rotorachse umlaufenden Punktstrahl gebildet wird.
Bei derartigen Rotordüsen ist der Rotor an einem vorderen Rotorende, an welchem die Rotoröffnung angeordnet ist, an einem Lager abgestützt und wird in dem Rotationszustand aufgrund einer von der den Rotor durchströmenden Flüssigkeit erzeugten Sogwirkung gegen dieses Lager gepresst, um ein kontrolliertes Aussto-ßen der Flüssigkeit zu ermöglichen. Das hintere Rotorende kann hingegen während der Rotation frei bzw. entlang einer Innenwand der Wirbelkammer umlaufen, um eine leichtgängige Rotation erreichen zu können.
Durch das freie Umlaufen des hinteren Rotorendes in dem Rotationszustand ergibt sich jedoch häufig die Problematik, dass der Kontakt zwischen dem vorderen Rotorende und dem Lager bei einem Abschalten der Rotordüse bzw. eines die Flüssigkeit bereitstellenden Gerätes verloren geht und ein Spalt entsteht, in welchen beispielsweise Verschmutzungen eintreten können. Eine solche Gefahr kann insbesondere beim Arbeiten über Kopf bestehen, da gerade bei solchen Arbeiten zusätzlich zu dem Entfall der Sogwirkung bei einem Abschalten des Gerätes der Rotor sich bereits aufgrund der Gravitationskraft von dem Lager entfernt. Verschmutzungen können aber auch dann eindringen, wenn die nicht laufende Rotordüse mit der Ausstoßöffnung nach unten in Kontakt mit dem Boden gelangt, z.B. wenn sich der Benutzer mit der Rotordüse, die typischerweise am freien Ende einer sogenannten Lanze angebracht ist, am Boden abstützt, was in der Praxis nicht selten vorkommt.
Um dieser Problematik zu begegnen, ist aus DE 10 2008 010 690 A1 ein zweiteilig ausgebildeter und teleskopartig verlängerbarer Rotor bekannt, welcher eine über ein vorderes Rotorteil schiebbare Hülse aufweist, welche gegenüber dem ersten Rotorteil axial bewegbar ist. Dabei ermöglicht die bewegbare Hülse insbesondere eine Verlängerung des Rotors in einem Stationärzustand gegenüber dem Rotationszustand, um den Rotor in dem Stationärzustand zwischen einem Lager und einem gegenüberliegenden Anschlag zu verspannen. Diese Lösung gestaltet sich jedoch aufgrund des komplexen zweiteiligen Aufbaus des Rotors aufwendig und kostspielig in der Herstellung und der Montage.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Rotordüse zu schaffen, die zuverlässig Verschmutzungen bei einer Unterbrechung des Betriebs verhindert und eine vereinfachte und kostengünstigere Fertigung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rotordüse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass der Rotor an einem hinteren Rotorende eine Aufnahme und einen in der Aufnahme angeordneten, axial bezüglich der Rotorachse relativ zum vorderen Rotorende bewegbaren Blockierkörper aufweist, wobei der Blockierkörper durch eine Spanneinrichtung des Rotors von dem vorderen Rotorende weg in Richtung eines Anschlags vorgespannt ist, wobei in einem Stationärzustand des Rotors, in welchem der Rotor nicht von Flüssigkeit durchströmt ist, die Spanneinrichtung das vordere Rotorende in das Lager und den Blockierkörper gegen den Anschlag treibt und so den Rotor zwischen dem Lager und dem Anschlag verspannt, und wobei im Rotationszustand des Rotors der Blockierkörper gegen die Vorspannung der Spanneinrichtung in Richtung des vorderen Rotorendes und so außer Eingriff mit dem Anschlag bewegbar ist.
Indem der Rotor an einem hinteren Rotorende eine Aufnahme für einen Blockierkörper aufweist, kann ein von Flüssigkeit durchströmbarer Teil des Rotors, beispielsweise ein länglich geformter Rotorkörper, zunächst einteilig und auf einfache Weise hergestellt werden. Ein solcher Rotorkörper kann die Aufnahme insbesondere direkt bilden, während es auch möglich ist, dass die Aufnahme als gesondertes Bauteil mit einem Rotorkörper verbindbar ist. Auch der Blockierkörper kann, als grundsätzlich beliebig geformtes Massestück, kostengünstig und problemlos gefertigt sowie während der Montage auf einfache Weise in die Aufnahme eingesetzt werden, ohne dass beispielsweise eine passgenau übereinandersteckbare Ausbildung mehrerer Rotorteile erforderlich ist. Der Blockierkörper kann dabei insbesondere axial bezüglich der Rotorachse in die Aufnahme einsetzbar sein.
Die Erfindung ermöglicht somit einen denkbar einfachen Aufbau, der eine äußerst kostengünstige Herstellung erlaubt, mit dem Blockierkörper eine für die Bewegung des Rotors günstige, beliebig und insbesondere relativ groß dimensionierbare Masse am hinteren Rotorende platziert, große Fertigungstoleranzen gestattet und bei alledem eine zuverlässige Schaltfunktion zwischen dem Stationärzustand und dem Rotationszustand sicherstellt.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der Blockierkörper durch eine Feder in Richtung des Anschlags vorgespannt ist, um den Rotor in dem Stationärzustand zuverlässig zu verspannen. Insbesondere kann dabei in vorteilhafter Weise eine sich ohnehin im Betrieb an dem hinteren Rotorende einstellende Sogwirkung genutzt werden, um den Blockierkörper in dem Rotationszustand des Rotors in Richtung des vorderen Rotorendes und außer Kontakt zu dem Anschlag zu bringen, wobei der Blockierkörper bei Entfall dieser Sogwirkung automatisch gegen den Anschlag gedrängt werden kann. Ferner kann ein solches an dem hinteren Ende des Rotors angeordnetes Massestück das während einer Rotation frei umlaufende hintere Rotorende stabilisieren, um eine gleichmäßige Rotation und somit einen gleichmäßigen Kegelstrahl erreichen zu können.
Insbesondere kann der Blockierkörper ein regelmäßig oder unregelmäßig geformtes, zumindest näherungsweise kugelförmiges, eiförmiges, ellipsoidförmiges, würfelförmiges, quaderförmiges, polyederförmiges, pyramidenförmiges oder klumpenförmiges Massestück sein.
Ferner kann der Blockierkörper zumindest teilweise in Richtung des Anschlags verjüngt und/oder abgerundet ausgebildet sein. Dies kann insbesondere ein verbessertes Anlaufen der Rotordüse bzw. einen verbesserten Übergang von dem Stationärzustand in den Rotationszustand des Rotors ermöglichen, indem die beim Starten der Rotation zwischen dem Blockierkörper und dem Anschlag zu überwindende Reibung bei einer derartigen Ausbildung des Blockierkörpers möglichst gering sein kann.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Blockierkörper als Kugel, insbesondere als Vollkugel, ausgebildet sein, die insbesondere einen Durchmesser zwischen 5 mm und 15 mm aufweisen kann. Ein solcher kugelförmiger Blockierkörper kann sich als äußerst einfach und günstig zu fertigen erweisen sowie ein einfaches Einsetzen in die Aufnahme und damit eine schnelle Montage der Rotordüse ermöglichen. Ferner erlaubt ein kugelförmig ausgebildeter Blockierkörper verhältnismäßig große Fertigungstoleranzen. Auch kann ein derartig geformter Blockierkörper einen optimalen Übergang von dem Stationärzustand in den Rotationszustand des Rotors gewährleisten, indem beim Start der Rotation lediglich verhältnismäßig geringe Reibungskräfte zwischen dem Blockierkörper und dem Anschlag zu überwinden sind.
Ferner kann der Blockierkörper, grundsätzlich unabhängig von dessen Form, aus Metall gefertigt sein und/oder der Anschlag kann aus Kunststoff gefertigt sein. Auch dies kann einen leichtgängigen Übergang von dem Stationärzustand in den Rotationszustand des Rotors ermöglichen.
Der Eintrittsbereich kann bei einigen Ausführungsformen eine Fläche, also eine für den Einlass der Flüssigkeit wirksame freie Querschnittsfläche, umschließen, die kleiner ist als eine größte Schnittfläche des Blockierkörpers in einer Ebene senkrecht zu der Rotorachse. Der Eintrittsbereich kann somit kleiner als eine Querschnittsfläche des Blockierkörpers sein. Insbesondere kann der Blockierkörper als eine Kugel ausgebildet sein, wobei die Fläche des Eintrittsbereiches geringer als die durch den Durchmesser des kugelförmigen Blockierkörpers bestimmte Querschnittsfläche des Blockierkörpers sein kann.
Der Eintrittsbereich kann zumindest eine seitlich an dem Rotor ausgebildete Eintrittsöffnung oder eine Mehrzahl von seitlich an dem Rotor ausgebildeten, am Umfang des Rotors verteilt angeordneten Eintrittsöffnungen umfassen. Die freie Querschnittsfläche der einzigen Eintrittsöffnung oder die Summe der einzelnen freien Querschnittsflächen der Mehrzahl von Eintrittsöffnungen kann also bei einigen Ausführungsformen kleiner sein als die Querschnittsfläche einer als Blockierkörper dienenden Kugel oder - allgemein - als die größte Schnittfläche des Blockierkörpers in einer Ebene senkrecht zu der Rotorachse.
Flüssigkeit kann somit z.B. durch eine oder mehrere seitliche Eintrittsöffnungen in den Innenraum des Rotors hineinströmen, wobei die Eintrittsöffnungen bzw. der Eintrittsbereich insbesondere bezüglich der Rotorachse zwischen dem Blockierkörper und dem vorderen Rotorende angeordnet sein können. Indem der Eintrittsbereich, z.B. die Eintrittsöffnung bzw. die Eintrittsöffnungen, dabei kleiner als eine Schnittfläche des Blockierkörpers, insbesondere kleiner als eine Querschnittsfläche eines kugelförmigen Blockierkörpers, sein kann bzw. sein können, kann durch die in den Innenraum des Rotors einströmende Flüssigkeit eine Sogwirkung entfaltet werden, durch welche der Blockierkörper in Richtung des vorderen Rotorendes bewegt und außer Kontakt zu dem Anschlag gebracht werden kann. Dadurch kann der Rotor in dem Rotationszustand frei um die Längsachse der Rotordüse rotieren, während der Rotor in dem Stationärzustand sicher zwischen dem Lager und dem Anschlag verspannt werden kann.
Die Aufnahme für den Blockierkörper kann eine Bewegung des Blockierkörpers radial bezüglich der Rotorachse beschränken. Somit kann die Aufnahme insbesondere während der Rotation des Rotors auch zur Mitnahme des Blockierkörpers und damit einer die Rotation an dem hinteren Rotorende stabilisierenden Masse dienen.
Der Blockierkörper kann axial bezüglich der Rotorachse in die Aufnahme einsetzbar sein. Dabei kann der Blockierkörper gegen einen Widerstand axial eindrückbar sein, so dass der Blockierkörper innerhalb der Aufnahme gefangen und verliersicher aufgenommen sein kann. Dazu kann die Aufnahme beispielsweise elastisch bzw. rückfedernd ausgebildet sein. Alternativ dazu kann der Blockierkörper mit radialem Spiel in die Aufnahme einsetzbar sein. In beiden Fällen kann der Blockierkörper auf einfache Weise während der Montage axial in die Aufnahme eingesetzt werden, wobei etwaige Fertigungstoleranzen unkritisch sind.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Blockierkörper sowohl im Stationärzustand als auch im Rotationszustand aus der Aufnahme heraus in Richtung des Anschlags vorstehen. Ferner kann der Blockierkörper in der Aufnahme mit Spiel angeordnet sein. Entsprechend kann der Blockierkörper, abgesehen von der durch die Spanneinrichtung ausgeübten Vorspannung, frei beweglich bzw. lose in der Aufnahme positioniert sein. Die Aufnahme kann dabei lediglich eine radiale Bewegung des Blockierkörpers bezüglich der Rotorachse und eine axiale Bewegung des Blockierkörpers in Richtung des ersten Rotorendes begrenzen. Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Aufnahme nicht komplementär zu dem Blockierkörper oder einem Abschnitt des Blockierkörpers ausgebildet ist. Bei solchen Ausbildungen der Aufnahme und des Blockierkörpers liegt der Blockierkörper bzw. ein innerhalb der Aufnahme angeordneter Teil des Blockierkörpers folglich insbesondere auch im Rotationszustand nicht vollständig an den Innenwänden der Aufnahme an.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Aufnahme napf- oder schalenförmig ausgebildet sein.
Die Aufnahme kann zum Innenraum des Rotors hin offen sein. Somit kann grundsätzlich Flüssigkeit durch die Aufnahme hindurch in den Innenraum des Rotors strömen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Aufnahme bezüglich der Rotorachse in Umfangsrichtung geschlossen ist oder dass die Aufnahme eine Mehrzahl von bezüglich der Rotorachse in Umfangsrichtung beabstandeten Armen umfasst.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Blockierkörper in der Aufnahme gefangen sein. Insbesondere kann die Aufnahme dabei sowohl radiale als auch axiale Bewegungen des Blockierkörpers bezüglich der Rotorachse begrenzen, so dass der Blockierkörper in der Aufnahme verliersicher gehalten sein kann. Dabei kann der Blockierkörper in dem Stationärzustand des Rotors axial aus der Aufnahme herausragen, um den Rotor zwischen dem Anschlag und dem Lager zu verspannen. Auch bei solchen Ausführungsformen kann es vorgesehen sein, den Blockierkörper durch axiales Eindrücken - gegen einen Widerstand - in die Aufnahme einzusetzen, wozu die Aufnahme insbesondere elastisch bzw. rückfedernd ausgebildet sein kann.
Es kann vorgesehen sein, dass im Rotationszustand eine Öffnung der Aufnahme zum Innenraum hin durch den Blockierkörper verschlossen ist. Dabei kann der Blockierkörper die Öffnung abdichtend verschließen, so dass nach einem Anlaufen der Rotordüse eine Flüssigkeitsströmung durch die Aufnahme hindurch in den Innenraum des Rotors unterbrochen sein kann.
Bei einigen Ausführungsformen kann hingegen im Rotationszustand eine Strömungsverbindung an dem Blockierkörper vorbei und/oder durch den Blockierkörper hindurch von der Wirbelkammer über die Aufnahme in den Innenraum des Rotors bestehen. Insbesondere kann sich entlang dieser Strömungsverbindung eine Sogwirkung entfalten, welche den Blockierkörper in dem Rotationszustand in Richtung des ersten Rotorendes und von dem Anschlag weg zieht. Eine Sogwirkung für den Blockierkörper muss aber nicht oder nicht ausschließlich entlang dieser Strömungsverbindung entstehen. Auch wenn im Rotationszustand eine solche Strömungsverbindung nicht besteht, insbesondere durch den Blockierkörper selbst unterbunden ist, kann eine Sogwirkung durch Flüssigkeit entstehend, die durch den Eintrittsbereich in den Innenraum des Rotors gelangt und durch diesen zur Rotoröffnung am vorderen Rotorende strömt.
Die Aufnahme kann einteilig mit einem Rotorkörper ausgebildet sein.
Des Weiteren kann der Rotorkörper den Eintrittsbereich für die Flüssigkeit aufweisen. Insbesondere können die bereits genannten Eintrittsöffnungen dabei an einer Außenseite des Rotorkörpers ausgebildet sein.
Ferner kann der Rotorkörper den von Flüssigkeit durchströmbaren Innenraum aufweisen.
Es kann vorgesehen sein, dass der Rotorkörper eine langgestreckte Form aufweist und insbesondere hülsenförmig ausgebildet ist.
Wenn die Aufnahme einteilig mit einem solchen Rotorkörper ausgebildet ist, sind keine weiteren Montageschritte zum Anbringen der Aufnahme an dem Rotor erforderlich. Vielmehr kann der Blockierkörper auf einfache Weise in einen ohnehin zum Leiten von Flüssigkeit zu der Rotoröffnung benötigten Rotorkörper eingesetzt werden.
Bei einigen Ausführungsformen kann sich der Rotorkörper entweder direkt oder mittels eines Düsenelementes am Lager abstützen. Dabei kann ein solches Düsenelement beispielsweise auf den Rotorkörper aufsteckbar oder in den Rotorkörper einsteckbar sein, wobei das Düsenelement insbesondere an oder in dem Rotorkörper verklemmbar sein kann.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Spanneinrichtung am Rotorkörper abgestützt sein.
Die Spanneinrichtung kann ein elastisch verformbares Spannelement, insbesondere eine Feder, aufweisen. Insbesondere kann ein solches elastisch verformbares Spannelement an dem Rotorkörper abgestützt und eine Feder kann beispielsweise innerhalb des Rotorkörpers fixiert sein, um eine axial bezüglich der Rotorachse wirkende Kraft zwischen dem in der Aufnahme aufgenommenen Blockierkörper und dem Rotorkörper übertragen und den Rotor dadurch zwischen dem Anschlag und dem Lager verspannen zu können.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Blockierkörper durch einen Umschaltvorgang, durch welchen der Rotor von dem Stationärzustand in den Rotationszustand überführbar ist, in Richtung des vorderen Rotorendes bewegbar sein.
Dabei kann der Blockierkörper durch den Umschaltvorgang in die Aufnahme hinein oder weiter in die Aufnahme hinein bewegbar sein.
Der Umschaltvorgang kann durch die sich beim Anlaufen der Rotordüse aufbauende Strömung von Flüssigkeit durch den Rotor und/oder durch die sich beim Anlaufen der Rotordüse einstellenden Druck- und/oder Strömungsverhältnisse am und/oder im Rotor auslösbar sein. Folglich kann die ohnehin erzeugte Strömung zum Ausstoßen von Flüssigkeit durch die Rotoröffnung unmittelbar auch für den Umschaltvorgang und das Lösen des Blockierkörpers von dem Anschlag genutzt werden.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Umschaltvorgang durch Ausnutzen eines aufgrund der Strömung von Flüssigkeit durch den Rotor entstehenden Venturi-Effektes erfolgen, wobei der Venturi-Effekt insbesondere innerhalb des Rotors entstehen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass sich der Durchmesser des Innenraums des Rotors entlang der Rotorachse von dem Eintrittsbereich zu dem vorderen Rotorende verringert, wobei sich der Durchmesser insbesondere kontinuierlich verringern kann. Insbesondere kann durch eine solche Ausbildung des Rotors ein Venturi-Effekt erreicht werden, wobei sich die Strömungsgeschwindigkeit von dem Eintrittsbereich zu der Rotoröffnung hin erhöht. Aufgrund einer solchen sich erhöhenden Strömungsgeschwindigkeit kann eine Sogwirkung auf den Blockierkörper ausgeübt werden, um den Blockierkörper beim Anlaufen der Rotordüse in einem Umschaltvorgang in Richtung des ersten Rotorendes zu bewegen und während der Rotation außer Kontakt zu dem Anschlag zu halten.
Die Bedingungen für das Auslösen des Umschaltvorgangs können durch Modifizieren wenigstens eines Rotorparameters oder einer Beziehung wenigstens zweier Rotorparameter zueinander veränderbar und insbesondere gezielt vorgebbar sein. Dabei kann der Rotorparameter beispielsweise das Verhältnis zwischen dem Strömungsquerschnitt in dem Eintrittsbereich und dem Strömungsquerschnitt in einem dem Eintrittsbereich nachgelagerten Bereich sein. Insbesondere kann durch dieses Verhältnis eine Sogwirkung auf den Blockierkörper während des Anlaufens der Rotordüse und in dem Rotationszustand des Rotors angepasst werden.
Ferner kann der Rotorparameter eine von der Spanneinrichtung auf den Blockierkörper ausgeübte Kraft sein, wobei die Spanneinrichtung insbesondere eine Feder aufweisen und die Kraft durch Verändern der Federkonstante der Feder anpassbar sein kann. Dabei kann insbesondere der Zeitpunkt des Umschaltvorgangs wählbar sein, indem die Federkonstante an den gewünschten minimalen Betriebsdruck der Rotordüse beim Start angepasst ist. Die Feder kann entsprechend mindestens so stark sein wie ein gewünschter Öffnungsdruck, so dass der Blockierkörper erst bei Entstehen einer diesen Öffnungsdruck übersteigenden Sogwirkung in Richtung des vorderen Rotorendes bewegt wird und den Rotor für eine Rotation in dem Rotationszustand freigibt. Insbesondere kann eine solche Feder auswechselbar sein, um den Öffnungsdruck beispielsweise flexibel an verschiedene Anwendungen anpassen zu können.
Nicht nur durch Anpassen der Federkonstante, sondern alternativ oder zusätzlich auch durch die Wahl der vorstehend erläuterten freien Querschnittsfläche des Eintrittsbereiches kann das Startverhalten der Rotordüse beeinflusst, d.h. der Öffnungsdruck festgelegt werden, ab welchem der Rotor zur Rotation freikommt.
Federkonstante und Eintrittsbereich stellen somit zwei Parameter dar, mit denen das Verhalten der Rotordüse eingestellt werden kann.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Anschlag von einer der Auslassöffnung axial bezüglich der Längsachse gegenüberliegenden Begrenzung der Wirbelkammer gebildet sein. Beispielsweise kann der Anschlag von einem in das Düsengehäuse einschiebbaren oder einschraubbaren Anschlussstopfen oder von einem separaten Anschlagelement gebildet sein, das zwischen einem Anlageabschnitt des Düsengehäuses und einem in das Düsengehäuse einschiebbaren oder einschraubbaren Anschlussstopfen angeordnet ist. Dabei können der Anschlussstopfen oder das Anschlagelement insbesondere als Treibsatz ausgebildet sein, über welchen die Flüssigkeit in die Wirbelkammer einströmen kann.
Die Erfindung wird im Folgenden rein beispielhaft anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine Längsschnittdarstellung einer Rotordüse gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
2A und 2B jeweilige vergrößerte Längsschnittdarstellungen der Rotordüse von 1 zur Veranschaulichung eines an einem hinteren Rotorende eines Rotors angeordneten Blockierkörpers in einem Stationärzustand (2A) und einem Rotationszustand (2B) des Rotors.

1 zeigt eine Rotordüse 11 mit einem Düsengehäuse 13, welches sich entlang einer Längsachse L erstreckt und an einem Einlassende 15 mit einem Anschlussstopfen 53 verschraubt ist. In dem Anschlussstopfen 53 ist dabei eine Zuführleitung 59 ausgebildet, um ein Fluid und insbesondere Wasser in eine von dem Düsengehäuse 13 umgrenzte Wirbelkammer 19 zu leiten.
Ein durch die Zuführleitung 59 zugeführtes Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit wie insbesondere Wasser, ist durch ein Anschlagelement 55 hindurch in die Wirbelkammer 19 einführbar, wobei ein oder mehrere im Anschlagelement 55 ausgebildete Kanäle, von dem bzw. denen Abschnitte 61 in 1 dargestellt sind, für von der Zuführleitung 59 kommendes Fluid mit einer radialen und/oder tangentialen Komponente in die Wirbelkammer 19 münden, so dass darin eine Wirbelströmung erzeugt werden kann. Mittels dieser Wirbelströmung ist ein innerhalb der Wirbelkammer 19 angeordneter Rotor 25, welcher sich entlang einer Rotorachse R erstreckt, in einem Rotationszustand (B) in Rotation um die Längsachse L des Düsengehäuses 13 versetzbar, wobei die Rotorachse R gegenüber der Längsachse L in diesem Rotationszustand geneigt ist (vgl. auch 2B).
Der genannte Rotor 25 weist einen länglich und hülsenartig ausgebildeten Rotorkörper 47 auf, welcher einen Innenraum 27 des Rotors 25 begrenzt, der zumindest teilweise von Flüssigkeit durchströmbar ist. Dazu weist der Rotorkörper 47 mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, einen Eintrittsbereich für die Flüssigkeit bildende Eintrittsöffnungen 33 auf, durch welche Flüssigkeit aus der Wirbelkammer 19 in den Innenraum 27 des Rotors 25 eintreten kann. Die durch die Eintrittsöffnungen 33 eintretende Flüssigkeit strömt in der Folge durch einen Gleichrichter 57 in Richtung eines vorderen Rotorendes 29, an welchem eine Rotoröffnung 35 zum Ausstoßen der Flüssigkeit ausgebildet ist.
Die Rotoröffnung 35 ist dabei an einem Düsenelement 49 vorgesehen, welches mit dem Rotorkörper 47 verbunden ist und über welches sich der Rotor 25 an einem Lager 31 abstützt. In dem Rotationszustand (B) des Rotors 25 in welchem dieser von Flüssigkeit durchströmt ist, kann der Rotor 25 insbesondere durch eine sich entfaltende Sogwirkung gegen das Lager 31 gepresst sein. Das Lager 31 ist dabei napfartig ausgebildet und kann beispielsweise aus Keramik gefertigt sein, um eine leichtgängige Rotation des Rotors 25 zu ermöglichen. Ferner ist das Lager 31 an einem Auslassende 21 des Düsengehäuses 13 angeordnet, welches eine Ausstoßöffnung 23 aufweist, durch welche durch die Rotoröffnung 35 ausgestoßene Flüssigkeit die Rotordüse 11 verlassen kann.
Aufgrund der bereits erwähnten geneigten Ausrichtung der Rotorachse R zu der Längsachse L in dem Rotationszustand (B) des Rotors 25 wird den Innenraum 27 des Rotors 25 durchströmende Flüssigkeit in einem kegelförmigen Strahl ausgestoßen, welcher von einem auf einer entsprechenden Kegelfläche umlaufenden und jeweils entlang der Rotorachse R ausgestoßenen Punktstrahl gebildet wird. Während dieser Rotation läuft der am vorderen Rotorende 29 an dem Lager 31 abgestützte Rotor 25 an einem hinteren Rotorende 37 frei um, sodass eine leichtgängige Rotation erreicht werden kann, während der der Rotor 25 mit einem in einer Außennut 67 auf dem Rotorkörper 47 sitzenden Elastomerring 69 an der Innenwand des Düsengehäuses 13 entlanggleitet oder auf dieser abrollt oder eine kombinierte Gleit- und Rollbewegung ausführt. Der Elastomerring 69 kann alternativ oder es kann alternativ ein weiterer Elastomerring in einer axial weiter hinten ausgebildeten Außennut 67 angeordnet sein.
An dem hinteren Rotorende 37 ist ein Blockierkörper 41 axial bezüglich der Rotorachse R bewegbar in einer Aufnahme 39 aufgenommen, welcher hier als Kugel ausgebildet ist. Dieser Blockierkörper 41, der beispielsweise aus Metall gefertigt sein kann, stellt somit eine kompakte Masse dar, die das hintere Rotorende 37 während der Rotation des Rotors 25 um die Längsachse L des Düsengehäuses 13 stabilisiert, sodass eine gleichmäßige Rotation und ein gleichmäßig austretender Kegelstrahl erreicht werden können.
Die Aufnahme 39 ist hier napf- bzw. schalenförmig ausgebildet und begrenzt insbesondere radiale Bewegungen des Blockierkörpers 41 bezüglich der Rotorachse R. Insbesondere sorgt die Aufnahme 39 für eine Mitnahme des Blockierkörpers 41 durch den Rotor 25 bei dessen Rotation. Ferner weist die Aufnahme 39 einen Endanschlag 63 auf, durch welchen eine Bewegung des Blockierkörpers 41 in Richtung des vorderen Rotorendes 29 beschränkt ist. Die Aufnahme 39 ist einteilig mit dem Rotorkörper 47 ausgebildet und ermöglicht ein axiales Einsetzen des Blockierkörpers 41 bezüglich der Rotorachse R und somit eine einfache Montage. Dabei kann die Aufnahme 39 beispielsweise elastisch rückfedernd ausgebildet sein, so dass der Blockierkörper 41 entgegen eines Widerstandes in die Aufnahme 39 eindrückbar und daraufhin in der Aufnahme 39 gefangen sein kann, während es auch möglich ist, dass der Blockierkörper 41 mit einem mehr oder weniger großen Spiel in der Aufnahme 39 angeordnet ist, wie es bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Grundsätzlich besteht bei derartigen Rotordüsen 11 die Problematik, dass das vordere Rotorende 29, insbesondere bei einem Abschalten der Rotordüse 11 bzw. einem die Flüssigkeit bereitstellenden Gerät und Überführen des Rotors 25 in einem Stationärzustand (A), in welchem der Rotor 25 nicht von Flüssigkeit durchströmt ist und nicht um die Längsachse L des Düsengehäuses 13 rotiert, außer Kontakt zu dem Lager 31 geraten kann. Insbesondere eine in dem Stationärzustand (A) unterbleibende Sogwirkung kann dabei zu einem Entfernen des vorderen Rotorendes 29 von dem Lager 31 führen, sodass Verschmutzungen durch die Ausstoßöffnung 35 eintreten und sich zwischen dem Lager 31 und dem Rotor 25 oder innerhalb der Wirbelkammer 19 ablagern können. Wenn das vordere Rotorende 29 aus dem Lager 31 heraus gerät, besteht zudem ein Risiko, dass der Rotor 25 nach dem Wiedereinschalten nicht oder nicht richtig zurück in das Lager 31 findet und so nicht oder nicht richtig anläuft. Dieses Risiko besteht auch ohne eingedrungene Verschmutzungen, wenngleich solche das Risiko erhöhen.
Um diesem Problem zu begegnen, ist der Blockierkörper 41 axial bezüglich der Rotorachse R beweglich in der Aufnahme 39 angeordnet und durch eine Spanneinrichtung 43 in Richtung eines Anschlags 45 vorgespannt, welcher von dem Anschlagelement 55 gebildet ist. Die Spanneinrichtung 43 weist dabei ein innerhalb des Rotorkörpers 47 und daran abgestütztes elastisch verformbares Spannelement 51 auf, welches als Feder ausgebildet ist und eine Vorspannung entlang der Rotorachse R in Richtung des Anschlags 45 auf den Blockierkörper 41 ausübt.
Wie 2A zeigt, ist der Blockierkörper 41 durch das Spannelement 51 in einem Stationärzustand (A) des Rotors 25 gegen den Anschlag 45 gedrängt, so dass der Rotor 25 zwischen dem Anschlag 45 und dem Lager 31 verspannt ist. Insbesondere kann das Ausbleiben einer der Vorspannung entgegenwirkenden Sogwirkung in dem Stationärzustand (A) dabei automatisch zu einem Verspannen des Rotors 25 zwischen dem Anschlag 45 und dem Lager 31 führen. Somit kann erreicht werden, dass das vordere Rotorende 29 stets in Kontakt zu dem Lager 31 bleibt und kein Spalt zwischen diesen beiden Elementen entsteht, in welchen Verschmutzungen eintreten könnten.
Ausgehend von dem in 2A gezeigten Stationärzustand (A) des Rotors 25, in welchem dieser nicht von Flüssigkeit durchströmt ist und nicht um die Längsachse L des Düsengehäuses 13 rotiert, kann der Blockierkörper 41 durch einen Umschaltvorgang axial bezüglich der Rotorachse R in die Aufnahme 39 hinein bzw. weiter in die Aufnahme 39 hinein bewegt werden, so dass der Blockierkörper 41 in dem in 2B gezeigten Rotationszustand (B) des Rotors 25 außer Kontakt zu dem Anschlag 45 ist.
Dieser Umschaltvorgang kann dabei durch die sich beim Anlaufen der Rotordüse 11 aufbauende Strömung von Flüssigkeit durch den Innenraum 27 des Rotors 25 auslösbar sein, wobei dies insbesondere durch Ausnutzen eines sich aufgrund dieser Strömung einstellenden Venturi-Effektes erfolgen kann. Dazu ist der Rotorkörper 47 bzw. das Düsenelement 49 entlang der Rotorachse R ausgehend von den Eintrittsöffnungen 33 zu dem vorderen Rotorende 29 mit sich verringerndem Durchmesser ausgebildet, so dass sich die Geschwindigkeit der den Rotor 25 durchströmenden Flüssigkeit entlang dieser Richtung erhöht und eine Sogwirkung an dem hinteren Rotorende 37 ausübt. Ferner sind die Eintrittsöffnungen 33 in der Summe kleiner als die größte Querschnittsfläche des kugelförmigen Blockierkörpers 41 ausgebildet, um ein Lösen des Blockierkörpers 41 von dem Anschlag 45 zu ermöglichen.
Beim Anlaufen der Rotordüse 11 kann der Blockierkörper 41 folglich entgegen der von dem Spannelement 51 ausgeübten Vorspannung in die Aufnahme 39 hinein gezogen und außer Kontakt zu dem Anschlag 45 gebracht werden, während der Blockierkörper 41 bei einem Unterbrechen der Strömung automatisch gegen den Anschlag gedrängt wird. Für eine solche Sogwirkung ist eine Verringerung des Durchmessers nicht zwingend erforderlich.
Wie ferner aus 2B ersichtlich wird, versperrt der Blockierkörper 41 in dem Rotationszustand eine Öffnung 65 zwischen der Aufnahme 39 und dem Innenraum 27 des Rotors 25. Dabei kann der Blockierkörper 41 diese Öffnung 65 abdichtend versperren und somit eine Strömung durch die Öffnung 65 unterbinden, während es auch möglich ist, dass eine solche Strömungsverbindung in dem Rotationszustand bestehen bleibt.
Durch eine derartig ausgebildete Rotordüse 11 mit einem mittels der Spanneinrichtung 43 in Richtung des Anschlags 45 vorgespannten Blockierkörper 41 und insbesondere einem solchen kugelförmigen Blockierkörper 41 kann folglich auf einfache Weise ein Eintritt von Verschmutzungen in die Wirbelkammer 19 verhindert und erreicht werden, dass das vordere Rotorende 29 stets in Kontakt mit dem Lager 31 bleibt. Dabei kann ein solcher massiger Blockierkörper 41, welcher insbesondere auch eiförmig, ellipsoidförmig, quaderförmig, würfelförmig, polyederförmig oder klumpenförmig ausgebildet sein kann, unkompliziert und entsprechend kostengünstig gefertigt und während der Montage problemlos in die Aufnahme 39 eingesetzt werden. Die Masse des Blockierkörpers 41 kann auf die Rotation des Rotors 25 stabilisierend wirken und grundsätzlich beliebig dimensioniert werden. Ein als Kugel ausgebildeter Blockierkörpers 41 kann insbesondere einen leichtgängigen Übergang von dem Stationärzustand (A) in den Rotationszustand (B) des Rotors 25 aufgrund geringer zu überwindender Reibungskräfte zwischen dem Blockierkörper 41 und dem Anschlag 45 ermöglichen und unter äußerst geringen Herstellungskosten gefertigt werden.
Bezugszeichenliste

11: Rotordüse
13: Düsengehäuse
15: Einlassende
17: Einlassöffnung
19: Wirbelkammer
21: Auslassende
23: Ausstoßöffnung
25: Rotor
27: Innenraum
29: vorderes Rotorende
31: Lager
33: Eintrittsbereich, Eintrittsöffnung
35: Rotoröffnung
37: hinteres Rotorende
39: Aufnahme
41: Blockierkörper
43: Spanneinrichtung
45: Anschlag
47: Rotorkörper
49: Düsenelement
51: Spannelement
53: Anschlussstopfen
55: Anschlagelement
57: Gleichrichter
59: Zuführleitung
61: Abschnitt
63: Endanschlag
65: Öffnung
67: Außennut
69: Elastomerring
(A): Stationärzustand
(B): Rotationszustand
L: Längsachse
R: Rotorachse

Claims

Rotordüse (11), insbesondere für einen Hochdruckreiniger, mit einem sich entlang einer Längsachse (L) erstreckenden Düsengehäuse (13), welches an einem Einlassende (15) eine Einlassöffnung (17) zum Einlassen von Flüssigkeit in eine Wirbelkammer (19) und an einem dem Einlassende (15) gegenüberliegenden Auslassende (21) eine Ausstoßöffnung (23) zum Ausstoßen der Flüssigkeit aufweist, wobei innerhalb der Wirbelkammer (19) ein sich entlang einer Rotorachse (R) erstreckender Rotor (25) angeordnet ist, welcher einen von Flüssigkeit zumindest teilweise durchströmbaren Innenraum (27) aufweist und welcher mit einem vorderen Rotorende (29) an einem Lager (31) abgestützt ist, wobei der Rotor (25) einen Eintrittsbereich (33) zum Einlassen von Flüssigkeit aus der Wirbelkammer (19) in den Innenraum (27) und an dem vorderen Rotorende eine Rotoröffnung (35) zum Ausstoßen der Flüssigkeit durch die Ausstoßöffnung (23) aufweist, wobei der Rotor (25) durch in die Wirbelkammer (19) einströmende Flüssigkeit in einen Rotationszustand (B) versetzbar ist, in welchem der Rotor (25) um die Längsachse (L) rotiert und zumindest teilweise von Flüssigkeit durchströmt ist, wobei die Rotorachse (R) zumindest in dem Rotationszustand (B) gegenüber der Längsachse (L) geneigt ist, wobei der Rotor (25) an einem hinteren Rotorende (37) eine Aufnahme (39) und einen in der Aufnahme (39) angeordneten, axial bezüglich der Rotorachse (R) relativ zum vorderen Rotorende (29) bewegbaren Blockierkörper (41) aufweist, wobei der Blockierkörper (41) durch eine Spanneinrichtung (43) des Rotors (25) von dem vorderen Rotorende (29) weg in Richtung eines Anschlags (45) vorgespannt ist, wobei in einem Stationärzustand (A) des Rotors (25), in welchem der Rotor (25) nicht von Flüssigkeit durchströmt ist, die Spanneinrichtung (43) das vordere Rotorende (29) in das Lager (31) und den Blockierkörper (41) gegen den Anschlag (45) treibt und so den Rotor (25) zwischen dem Lager (31) und dem Anschlag (45) verspannt, und wobei im Rotationszustand (B) des Rotors (25) der Blockierkörper (41) gegen die Vorspannung der Spanneinrichtung (43) in Richtung des vorderen Rotorendes (29) und so außer Eingriff mit dem Anschlag (45) bewegbar ist.
Rotordüse (11) nach Anspruch 1, wobei der Blockierkörper (41) als Kugel, insbesondere als Vollkugel, ausgebildet ist, die insbesondere einen Durchmesser zwischen 5 mm und 15mm aufweist.
Rotordüse (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Eintrittsbereich (33) eine Fläche umschließt, die kleiner ist als eine größte Schnittfläche des Blockierkörpers (41) in einer Ebene senkrecht zu der Rotorachse (R), wobei insbesondere der Eintrittsbereich zumindest eine seitlich an dem Rotor (25) ausgebildete Eintrittsöffnung (33) oder eine Mehrzahl von seitlich an dem Rotor (25) ausgebildeten, am Umfang des Rotors (25) verteilt angeordneten Eintrittsöffnungen (33) umfasst.
Rotordüse (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahme (39) napf- oder schalenförmig ausgebildet ist.
Rotordüse (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahme (39) zum Innenraum (27) des Rotors (25) hin offen ist.
Rotordüse (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahme (39) bezüglich der Rotorachse (R) in Umfangsrichtung geschlossen ist oder wobei die Aufnahme (39) eine Mehrzahl von bezüglich der Rotorachse (R) in Umfangsrichtung beabstandeten Armen umfasst.
Rotordüse (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Blockierkörper (41) in der Aufnahme (39) gefangen ist.
Rotordüse (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Rotationszustand (B) eine Öffnung der Aufnahme (39) zum Innenraum (27) hin durch den Blockierkörper (41) verschlossen ist.
Rotordüse (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Rotationszustand (B) eine Strömungsverbindung an dem Blockierkörper (41) vorbei und/oder durch den Blockierkörper (41) hindurch von der Wirbelkammer (19) über die Aufnahme (39) in den Innenraum (27) des Rotors (25) besteht.
Rotordüse (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahme (39) einteilig mit einem Rotorkörper (47) ausgebildet ist.
Rotordüse (11) nach Anspruch 10, wobei der Rotorkörper (47) den Eintrittsbereich (33) für die Flüssigkeit aufweist.
Rotordüse (11) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Rotorkörper (47) den von Flüssigkeit durchströmbaren Innenraum (27) aufweist.
Rotordüse (11) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Rotorkörper (47) eine langgestreckte Form aufweist und insbesondere hülsenförmig ausgebildet ist.
Rotordüse (11) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Rotorkörper (47) sich entweder direkt oder mittels eines Düsenelementes (49) am Lager (31) abstützt.
Rotordüse (11) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Spanneinrichtung (43) am Rotorkörper (47) abgestützt ist.
Rotordüse (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spanneinrichtung (43) ein elastisch verformbares Spannelement (51), insbesondere eine Feder, aufweist.
Rotordüse (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Blockierkörper (41) durch einen Umschaltvorgang, durch welchen der Rotor (25) von dem Stationärzustand (A) in den Rotationszustand (B) überführbar ist, in Richtung des vorderen Rotorendes (29) bewegbar ist.
Rotordüse (11) nach Anspruch 17, wobei der Blockierkörper (41) durch den Umschaltvorgang in die Aufnahme (39) hinein oder weiter in die Aufnahme (39) hinein bewegbar ist.
Rotordüse (11) nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Umschaltvorgang durch die sich beim Anlaufen der Rotordüse (11) aufbauende Strömung von Flüssigkeit durch den Rotor und/oder durch die sich beim Anlaufen der Rotordüse (11) einstellenden Druck- und/oder Strömungsverhältnisse am und/oder im Rotor (25) auslösbar ist.
Rotordüse (11) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der Umschaltvorgang durch Ausnutzen eines aufgrund der Strömung von Flüssigkeit durch den Rotor (25) entstehenden Venturi-Effektes erfolgt, wobei der Venturi-Effekt insbesondere innerhalb des Rotors (25) entsteht.
Rotordüse (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Durchmesser des Innenraums (27) des Rotors (25) entlang der Rotorachse (R) von dem Eintrittsbereich (33) zu dem vorderen Rotorende verringert, insbesondere wobei sich der Durchmesser kontinuierlich verringert.
Rotordüse (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anschlag (45) von einer der Auslassöffnung (23) axial bezüglich der Längsachse (L) gegenüberliegenden Begrenzung der Wirbelkammer (19) gebildet ist.