DE19623636C2 - Rotorlagerung für Rohrreinigungsgeräte - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagerung eines Rotors an einem Stator und insbesondere eine Drehdurchführung in einem Rotor oder Stator eines Reinigungskopfes für ein Rohr- oder Kanalisationsreinigungsgerät.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise gemäß dem Prospekt "Kanalreinigung und Zubehör" der Anmelderin, sind Rohrreinigungsgeräte dieser Gattung bekannt. Diese Geräte bestehen aus einem granat- oder bombenförmigen zylindrischen Reinigungskopf, der über eine Schlauchleitung mit einer Hochdruckflüssigkeitspumpe fluidverbunden ist. An dem Reinigungskopf befinden sich radial voneinander beabstandete Düsen, die über ein Kanalsystem innerhalb des Reinigungskopfes mit der Schlauchleitung verbunden sind und mit unter Druck stehender Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser beaufschlagt werden. Die Düsen sind dabei derart an der Mantelfläche des Kopfes ausgerichtet, daß die jeweiligen Düsenaustrittsrichtungen radial in einem schrägen Winkel bezüglich der Mittelachse des zylindrischen Reinigungskopfes nach hinten, d. h. in Richtung der Schlauchleitung verlaufen und somit eine Düsenschubkraft sowohl in Radial- als auch in Axialrichtung auf den Reinigungskopf ausüben.

Durch die radiale Düsenstrahlkomponente werden Verschmutzungen an den Innenflächen einer Kanalisationsleitung gelöst, während die axial gerichtete Strahlkomponente den Reinigungskopf in der Kanalisationsleitung nach dem Rückstoßprinzip Vorwärts bewegt. Je nach Austrittswinkel und Schubkraft der Düsen können damit erhebliche Zug- und Reinigungsleistungen erzielt werden, sodaß Schlauchleitungen bis zu 350 m bei einem durch die Pumpe aufgebauten Flüssigkeitsdruck von 100 bis 300 bar und einer Flüssigkeitsfördermenge von 300 bis 600 l/min durch die Kanalisationsleitung geschleppt werden können.

Eine Weiterentwicklung dieser bekannten Reinigungsgeräte sieht vor, den Reinigungskopf mit einem zylinderförmigen Rotor auszubilden, der auf einem axial ausgerichteten, im Reinigungskopf befestigten Stator gelagert ist und an seiner Mantelfläche eine Anzahl von Düsen aufweist. Diese Düsen sind dabei tangential zur Mantelfläche des Rotors ausgerichtet und erzeugen somit ein Drehmoment um die Statorachse, welches den Rotor in eine Rotationsbewegung versetzt.

Als Lagerung des Rotors wird normalerweise ein Gleitlager verwendet, welches aus einer Messingbüchse besteht, die in eine entsprechende Bohrung im Rotors preßgepaßt und auf einer Drehwelle des Stators aufgelagert ist. Hierbei handelt es sich im wesentlichen um ein hydrostatisches Gleitlager, für das Flüssigkeit, welches für die Düsen an der Mantelfläche des Rotors vorgesehen ist, teilweise abgezweigt und in den Spalt zwischen der Messingbüchse und der Drehwelle gepreßt wird.

Derartige Reinigungsköpfe weisen jedoch folgende Nachteile auf:

Im Betrieb gelangt normalerweise Schmutz in Form von Schlick, Schotter und Geäst in den Reinigungskopf und damit auch in das Gleitlager des Rotors, der mit einer Drehzahl von über 10000 U/min gedreht wird. Diese Schmutzpartikel bewirken eine erhebliche Abrasion im Lager insbesondere an der Gleitfläche der Messingbüchse, die zu einer vorzeitigen Zerstörung des Gleitlagers führt.

Darüberhinaus sind bekanntlich Gleitlager insbesondere für schnell drehende Rotoren ungeeignet für die Aufnahme hoher Radialkräfte, die jedoch zweifellos beim Einsatz des bekannten Rohrreinigungsgeräts schon aufgrund von schmutzbedingter Unwuchten und hoher Umdrehungszahlen auftreten. Es liegt daher auf der Hand, daß Lager, wie sie aus dem Stand der Technik für Reinigungsköpfe dieser Gattung bekannt sind, in bestimmten Zeitintervallen ausge­ tauscht werden müssen, was die Betriebskosten in die Höhe treibt und die Handhabung des Geräts verschlechtert.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gat­ tungsgemäßes Reinigungsgerät zu schaffen, dessen Lagerung für einen Rotor eine höhere Lebensdauer aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rohreinigungs­ kopf für ein Rohr- und Kanalisationsreinigungsgerät mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Der Kern der Erfindung besteht demzufolge darin, daß der Rotor mittels eines Gleit- und eines Wälzlagers in dem Stator drehbar gehalten wird, wo­ bei die Gleitfläche des Gleitlagers aus einem Keramikmaterial besteht und die Axiallänge des Gleitlagers bezüglich dessen Spalthöhe derart gewählt ist, daß das Lager gleichzeitig die Funktion einer Dichtung für das axial beabstandete zusätzliche Wälzlager übernimmt.

Die Erfindung besteht demzufolge darin, zumindest die Dreh­ durchführung am Rotor oder Stator, vorzugsweise die beiden Gleitflächen des Gleitlagers zwischen dem Rotor und dem Stator eines Rohrreinigungsgeräts aus einem Keramikmaterial auszubil­ den. Dies hat den Vorteil, daß durch die Wahl dieses Materials die Abrasionswirkung an den Gleitflächen erheblich reduziert werden kann. Ferner hat sich gezeigt, daß durch die abriebfe­ sten keramischen Gleitflächen die Spaltbreite im Gleitlager, d. h., die Spielpassung derart klein gewählt werden kann, daß bei einer entsprechenden Axiallänge des Lagerbereichs, das Gleitlager wie eine Art Wellendichtung wirkt. Mit anderen Wor­ ten ausgedrückt, dringt Flüssigkeit von einem axialen Ende des Lagers in den Lagerspalt zwischen den Keramikgleitflächen ein, so erstreckt sich der Flüssigkeitsfgleitfilm nicht über die gesamte Axiallänge des Lagers, sondern endet in einem zum Ein­ dringende gegenüberliegenden äußeren Endabschnitt des Gleitla­ gerbereichs, ohne daß eine Leckage an Flüssigkeit auftritt.

Die Eigenschaft des erfindungsgemäßen Keramikgleitlagers er­ möglicht nunmehr auch die Möglichkeit, zusätzlich zur Gleitla­ gerung die Wälzlagerung in Form zumindest eines Kugel-, Nadel- oder Rollenlagers zur drehbaren Abstützung des Rotors am Sta­ tor anzuordnen. Dieses Wälzlager befindet sich dabei auf einer axial zum Gleitlager flüssigkeitsabgwandten Seite, d. h. auf einer dem axialen Flüsigkeitseindringende gegenüberliegenden Seite, sodaß das erfindungsgemäße Gleitlager als Dichtung für das Wälzlager dient.

Somit ist es möglich, eine Kombination aus einem Gleitlager für eine ausgezeichnete Führung des Rotors und einer Wälzlagerung zu verwirklichen, mittels der Radial- und Axialkräfte aufgenommen werden können. Dabei wurde auch das bisher bei Reinigungsköpfen dieser Gattung aufgetretene Schmierungsproblem am Wälzlager gelöst, wonach im Stand der Technik bei dem Versuch, eine Wälzlagerung zu verwenden, auch bei selbstdichtenden Lagertypen immer wieder Flüssigkeit in die Wälzlagerung eingedrungen ist und die Schmierstoffe ausgespült hat. Durch die der Wälzlagerung vorgeschalteten, als Dichtung wirkenden Keramik-Gleitlagerung kann dieses Eindringen von Flüssigkeit im Reinigungskopf nahezu vollständig vermieden und damit die Lebensdauer der Wälzlager erheblich erhöht werden.

Weitere Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitende Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Rotorkopfes für ein Kanalisationsreinigungsgerät.

Gemäß dieser einzigen Figur hat der erfindungsgemäße Reinigungskopf für ein Kanalisationsreinigungsgerät einen Stator, auf dem ein Rotor drehbar durch ein Gleitlager sowie durch eine Wälzlagerung gehalten ist. Die Gleitflächen des Gleitlagers sind dabei aus einem keramischen Material ausgebildet.

Der konstruktive Aufbau des erfindungsgemäßen Reinigunskopfes läßt sich dabei wie folgt beschreiben.

Der Stator besteht u. A. aus einer Lagerwelle 11, die mit einem nicht gezeigten Anschlußstutzen für eine Schlauchleitung drehfest verbunden ist. Die Lagerwelle 11 ist dabei mit einer durchgehenden Axialbohrung 2 versehen, die an den beiden axialen Enden der Welle 11 jeweils offen ist. In einem Mittenabschnitt der Lagerwelle 11 ist ferner ein radial nach außen vorstehender Wellenabsatz oder Wellenring 16 ausgedreht. Auf einer Seite des Wellenabsatzes 16, welche dem Anschlußstutzen zugewandt ist, bildet die Lagerwelle 11 an ihrer Mantelfläche die Auflagerfläche für zwei Kugellager 7 mit Innen- und Außenring, die mittels einer Distanzhülse 8 axial voneinander beabstandet sind und durch einen auf die Lagerwelle 11 aufgeschraubten Deckel 13 über die Innenringe und die Distanzhülse 8 gegen den Wellenabsatz 16 gedrückt und damit axial eingespannt werden.

Auf der gegenüberliegenden Seite des Wellenabsatzes 16 ist die Lagerwelle 11 von einer Gleitlagerhülse 14 aus einem Keramikmaterial umgeben, die auf die Lagerwelle 11 aufgepreßt und ggf. verklebt ist. Die Gleitlagerhülse 14 erstreckt sich dabei über den gesamten Wellenabschnitt vom äußersten Ende bis zum Wellenabsatz 16 und bildet auf deren radialer Außenseite die eine keramische Gleitfläche des Rotorgleitlagers.

Der Rotor besteht aus einem zylinderförmigen beidseits offenen Rotormantel 5, der in einem axialen Mittenabschnitt einen radial einwärts vorstehenden ringförmigen Vorsprung 17 hat sowie an einem axialen Ende mit einem Innengewinde 18 ausgebildet ist. In den Rotormantel 5 ist von dessen gemäß der Figur linkem Ende (dem Anschlußstutzen abgewandt) eine Gleitlagerbüchse 6 eingepreßt und ggf. eingeklebt, die mittels eines in das Innengewinde 18 eingeschraubten Flanschelements 1 gegen den einwärts gerichteten Vorsprung 17 des Rotormantels 5 angepreßt wird. Diese Gleitlagerbüchse 6 besteht aus einem keramischen Material und ist an ihrer Innenfläche derart ausdimesioniert, daß sie zusammen mit der Gleitlagerhülse 14 der Lagerwelle 11 eine enge Spielpassung ausbildet, sodaß die Gleitlagerbüchse 6 auf der Gleitlagerhülse 14 gedreht werden kann.

In einem Endbereich der Gleitlagerbüchse 6 auf seiten des inneren Vorsprungs 17 ist eine ringförmige, radial nach außen ausgedrehte Ausnehmung 19 vorgesehen, deren Ringboden über zumindest eine radiale Leckagebohrung 20 nach außen geöffnet ist. Axial wird diese Ausnehmung 19 begrenzt auf einer Axialseite durch die Gleitlagerfläche der Büchse 6 selbst und auf der anderen Axialseite durch eine Wellendichtung 10, die auf der Außenfläche der Gleitlagerhülse 14 gleitet.

Unmittelbar hinter der Gleitlagerbüchse 6 befindet sich ein Schrägkugellager 9, dessen Außenring, der auf die Innenfläche der radial einwärts gerichteten Vorsprungs 17 des Rotormantels 5 aufgelagert ist, über das Flanschelement 1 und die Gleitlagerbüchse 6 axial kraftbeaufschlagt wird, derart, daß sich dessen Innenring gegen den Wellenabsatz 16 und zwar auf der den Radiallagern 7 abgewandten Seite der Lagerwelle 11 anlegt und diese somit axial fixiert. Der Innenring selbst ist auf der Lagerwelle 11 aufgepaßt d. h. auf der Außenfläche der Gleitlagerhülse 14, die sich wie vorstehend bereits erwähnt wurde, über den gesamten Lagerwellenbereich bis zum Wellenabsatz 16 erstreckt.

Das Flanschelement 1 ist ebenfalls mit einer axialen Druchgangsbohrung 21 ausgebildet, wobei die Schraubverbindung zwischen dem Flanschelement 1 und dem Rotormantel 5 durch einen Dichtring 4 gedichtet ist.

Die Durchgangsbohrung 21 des Flanschelements 1 ist dabei an einem zur Schraubverbindung gegenüberliegenden axialen Endabschnitt mit einem Innengewinde 22 versehen, welches durch einen axial mittigen Radialfreistich 23 zur Aufnahme eines Dichtrings begrenzt wird, an den sich wiederum die als Zentrierbohrung ausgebildete Durchgangsbohrung anschließt. Dieses Flanschelement 1 dient folglich der Aufnahme eines Reinigungswerkzeugs, beispielsweise eines Scheidmessers oder aber auch eines zweiten koaxial angeordneten Rotors, an dessen Mantelfläche Rückstoßdüsen an­ geordnet sind, wie sie bereits im Stand der Technik beschrie­ ben werden.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß die Flüssigkeits­ versorgung von Rückstoßdüsen über einen Zufuhrkanal erfolgt, der durch die Durchgangsbohrung 2 in der Lagerwelle 11 und die Durchgangsbohrung 21 im Flanschelement 1 ausgebildet wird.

Wie aus der Figur ferner zu entnehmen ist, ist die axiale Län­ ge der Gleitlagerbüchse 6 größer als die Axiallänge der Lager­ welle 11 gemessen von deren zum Flanschelement 1 weisenden En­ de bis zum Wellenabsatz 16. Hieraus ergibt sich im montierten Zustand des Rotors auf dem Stator ein axialer Spalt 24 zwi­ schen dem Lagerwellenende bzw. der Gleitlagerhülse 14 und der Stirnseite des Flanschelements 1, so daß eine durch die Durch­ gangsbohrung 2 in der Lagerwelle 11 strömende Flüssigkeit über den Spalt 24 unmittelbar zwischen die Gleitflächen der Lager­ hülse 14 und der Lagerbüchse 6 des Rotorgleitlagers eindringen und dort ein Gleitfilm aufbauen kann.

Wie bereits vorstehend erwähnt wurde, ist die Spielpassung der Gleitlagerhülse 14 und der Gleitlagerbüchse 6 extrem klein, derart, daß bei den in Reinigungsköpfen dieser Gattung vor­ herrschenden Flüssigkeitsdrücken die Flüssigkeit zwar in den Gleitlagerspalt eindringen, diesen jedoch nicht vollständig axial durchströmen kann. Dies wird erreicht durch die erfin­ dungsgemäße Wahl des Lagermaterials, nämlich Keramik, welches ein äußerst abriebfester Stoff ist und daher auch bei einer großen Verschmutzungsgefahr, wie vorliegend bei Rohrreini­ gungsgeräten der Fall, eine Verringerung der Lagespaltbreite gegenüber herkömmlichen Gleitlagern für Reinigungsköpfe zu­ läßt.

D. h., in Abhängigkeit der zu erwartenden Fluiddrücke kann un­ geachtet abrasiver Stoffe eine solche Spielpassung für das Ke­ ramikgleitlager gewählt werden, daß nahezu keine Flüssigkeit auf der fluidabgewandten Seite des Lagers austritt und somit das Gleitlager die Funktion einer Wellendichtung übernimmt.

Zusätzlich zu dieser Dichtung ist die Gleitlagerbüchse 6 mit der radialen Ausnehmung 19 sowie der Leckagebohrung 20 ausgebildet, über die solche Flüssigkeit, die ggf. das Gleitlager axial durchströmt hat, unterstützt durch die Zentrifugalkraft, radial nach Außen abtransportiert werden kann. Als dritte Sicherheitsmaßnahme dient schließlich die Wellendichtung 10 axial hinter der Ausnehmung 19 um eine vollständige Dichtigkeit zu garantieren.

Die axial nachfolgend angeordneten Wälzlagerungen sind damit vor einer Flüssigkeit innerhalb der Lagerwelle 11 geschützt, sodaß beispielsweise ein Verschmutzen der Wälzlagerung oder ein Auswaschen der Wälzlagerschmierstoffe verhindert wird.

Abschließend sei noch darauf hinzuweisen, daß gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Käfig 3 um den Rotorkopf angeordnet ist, der zum einen als Abstandshalter zu der Wandung einer Kanalisationsleitung dient und zum anderen ein Schutz vor wegschleudernden Teilen darstellt.

Ferner ist zwischen dem Deckel 13 und dem Rotormantel 5 eine Wellendichtung 12 vorgesehen, die das Eindringen von Flüssigkeit in den Bereich der Wälzlagerung verhindert.

Die Erfindung betrifft zusammenfassend die Lagerung eines Rotors an einem Stator eines Rohrreinigungsgeräts für Kanalisationsleitungen. Die Lagerung erfolgt über ein Gleitlager, dessen Gleitflächen aus Keramik sind. Die Spielpassung des Gleitlagers ist so klein gewählt, daß eine an einem Axialende eindringende Gleitflüssigkeit das Lager in Axialrichtung nicht vollständig durchströmt. Zusätzlich zum Gleitlager ist eine Wälzlagerung in Form einer Radial und/oder Schräglagerung vorgesehen, die derart angeordnet ist, daß das Keramikgleitlager die Wellendichtung der Wälzlagerung bildet.

Claims (11)

1. Rohrreinigungskopf für ein Rohr- und Kanalisationsreinigungsgerät mit einem Rotor (5), der an einem Stator (11) gelagert ist, wofür im Rotor (5) oder im Stator (11) eine Drehdurchführung ausgeformt ist, die eine Gleitfläche eines Gleitlagers bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die eine Gleitfläche des Gleitlagers aus einem Keramikmaterial besteht, wobei das Gleitlager eine solche Axiallänge und Spalthöhe hat, daß es gleichzeitig als Dichtung einer axial beabstandeten zusätzlichen Wälzlagerung (7, 9) dient.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gleitflächen des Gleitlagers aus Keramik sind.

3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator eine Lagerwelle (11) hat, die zumindest im Bereich des Gleitlagers von einer Gleitlagerhülse (14) aus Keramik umgeben ist, die auf die Lagerwelle (11) aufgepaßt ist.

4. Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der Gleitlagerhülse (14) mit einer Anzahl von axial beabstandeten Radialnuten versehen ist.

5. Lagerung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehdurchführung im Rotor (5) ausgebildet ist, der hierfür eine axiale Durchgangsbohrung aufweist, in die eine Gleitlagerbüchse (6) aus Keramik eingepreßt oder geschraubt ist.

6. Lagerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitlagerbüchse (6) an ihrer Innenfläche eine ringförmige Ausnehmung (19) hat, welche die Gleitfläche axial begrenzt und welche über zumindest eine radiale Leckagebohrung (20) durch die Gleitlagerbüchse (6) und den Rotor (5) nach Außen offen ist.

7. Lagerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (19) axial durch eine Wellendichtung (10) begrenzt ist, die mit der Gleitlagerhülse (14) der Lagerwelle (11) dichtend in Eingriff ist.

8. Lagerung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da das Gleitlager ein hydrostatisches Gleitlager ist, das von einer Reinigungsflüssigkeit des Reinigungskopfes druckbeaufschlagt ist, welches unter einem vorbestimmten Druck in den Lagerspalt zwischen den Gleitlagerflächen von einem axialen Ende des Gleitlagers aus eindringt.

9. Lagerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalthöhe zwischen den Gleitflächen des Gleitlagers in Abhängigkeit des vorbestimmten Flüssigkeitsdrucks für ein Verhindern eines axialen Durchströmens des Gleitlagers von der Reinigungsflüssigkeit gewählt ist.

10. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlagerung (7, 9) zumindest ein Radiallager (7) hat.

11. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlagerung (7, 9) ein Radiallager (7) und ein Schräglager (9) hat.