DE19703043A1 - Rotordüsenkopf - Google Patents
RotordüsenkopfInfo
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- DE19703043A1 DE19703043A1 DE19703043A DE19703043A DE19703043A1 DE 19703043 A1 DE19703043 A1 DE 19703043A1 DE 19703043 A DE19703043 A DE 19703043A DE 19703043 A DE19703043 A DE 19703043A DE 19703043 A1 DE19703043 A1 DE 19703043A1
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- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
- B05B3/02—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements
- B05B3/04—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements driven by the liquid or other fluent material discharged, e.g. the liquid actuating a motor before passing to the outlet
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- B05B3/0463—Rotor nozzles, i.e. nozzles consisting of an element having an upstream part rotated by the liquid flow, and a downstream part connected to the apparatus by a universal joint
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotordüsenkopf nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Rotordüsenkopf ist aus der DE 43 40 184 A1 be
kannt und wird insbesondere bei Hochdruckreinigungsgeräten
eingesetzt. Der bekannte Rotordüsenkopf weist eine durch
strömbare Rotordüse auf, die an ihrem vorderen Ende in einem
axial verstellbaren Düsenlager anliegt. Durch Verstellen des
Düsenlagers kann zwischen einem Rotordüsenbetrieb, in dem die
Rotordüse rotiert, und einem Betrieb mit feststehendem Strahl
umgeschaltet werden, bei dem die Rotordüse fixiert ist. Fer
ner ist in der oben genannten DE 43 40 184 A1 beschrieben,
daß zwei sich an den Rotordüsenkopf anschließende Leitbleche
radial einwärts verstellt werden können, um einen Flachstrahl
zu erzeugen.
Es ist das der Erfindung zugrunde liegende Problem (Aufgabe),
einen Rotordüsenkopf der eingangs genannten Art mit einfachem
Aufbau zu schaffen, der kostengünstig und insbesondere als
Massenartikel hergestellt werden kann und dabei leicht mon
tierbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des An
spruchs 1. Erfindungsgemäß ist ein axial verstellbarer Funk
tionselementträger vorgesehen, der zumindest teilweise als
Betätigungsgehäuse ausgebildet ist. An dem Funktionselement
träger, der gleichzeitig das Prallelement lagert, ist auch
das Düsenlager vorgesehen.
Der erfindungsgemäße Rotordüsenkopf stellt eine äußerst ein
fache Konstruktion dar, da an einem einzigen Bauteil sämtli
che funktionswesentlichen Teile, nämlich das Düsenlager und
das Prallelement angeordnet sind. Da der Funktionselementträ
ger axial verstellbar und durch seine Ausbildung als Betäti
gungsgehäuse von außen bedienbar ist, läßt sich der erfin
dungsgemäße Rotordüsenkopf durch einfaches Betätigen des
Funktionselementträgers von Rotordüsenbetrieb auf Strahlbe
trieb umstellen.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Be
schreibung, den Figuren und den Unteransprüchen beschrieben.
So kann nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfin
dung das Prallelement über eine Schwenkachse an dem Funktion
selementträger befestigt sein, wodurch sich dieses besonders
leichtgängig verstellen läßt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei Prallelemente vorge
sehen sind, die aus einer geschlossenen Lage, in der sie
spitzwinklig aufeinander zulaufen, in eine geöffnete Lage
verschwenkbar sind, in der sie sich von ihren unterstromigen,
beabstandeten Enden zu ihren oberstromigen Enden hin kegel
förmig öffnen. Bei dieser Ausführungsform läßt sich bei ge
schlossener Lage der Prallelemente ein Flachstrahl erzeugen.
In der geöffneten Lage wird jedoch im Rotordüsenbetrieb ein
Kegelstrahl erzeugt, da die Prallelemente an ihren unterstro
migen Enden so weit beabstandet sind, daß der von der Rotor
düse erzeugte Kegelstrahl frei austreten kann.
Es ist vorteilhaft, wenn sich die Prallelemente in der ge
schlossenen Lage an ihren oberstromigen Enden berühren oder
nahezu berühren, da dann ein besonders ausgeprägter Flach
strahl austritt. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Prallele
mente in der geschlossenen Lage möglichst spitzwinklig, bei
spielsweise unter einem Winkel von etwa 5 Grad aufeinander
zulaufen. Auch hat es sich als vorteilhaft herausgestellt,
wenn der gegenseitige Abstand der Prallelemente in der ge
schlossenen Lage im wesentlichen die gleiche Größenordnung
wie der oberstromige Innendurchmesser der Rotordüse aufweist,
da dies zu einer ausgezeichneten Strahlbildung führt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin
dung ist der Funktionselementträger in einem Gehäuse aufge
nommen. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau,
da der Rotordüsenkopf aus im wesentlichen zwei Bauteilen be
steht, nämlich dem Gehäuse und dem Funktionselementträger.
Durch Einsetzen der Rotordüse in das Gehäuse und Einstecken
des Funktionselementträgers, ist der erfindungsgemäße Rotor
düsenkopf bereits fertig montiert.
Vorzugsweise weist das Gehäuse ein Zentrierstück für das un
terstromige Ende der Rotordüse auf, wodurch gewährleistet
ist, daß bei axial verstelltem Funktionselementträger eine
mittige Zentrierung der Rotordüse für einen Strahlbetrieb er
folgt. Dieses Zentrierstück kann einstückig mit dem Gehäuse
ausgebildet oder aus Fertigungsgründen als separates Teil in
das Gehäuse eingesetzt sein.
Der Funktionselementträger kann in dem Gehäuse axial und li
near verstellbar sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch,
wenn dieser mittels einer Drehbewegung in dem Gehäuse axial
verschiebbar ist. Hierdurch läßt sich durch Drehen des Betä
tigungsgehäuses relativ zu dem Gehäuse eine Axialverstellung
des Funktionselementträgers hervorrufen so daß auch das Dü
senlager axial verstellt wird und die Rotordüse freigibt bzw.
hemmt.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein ge
häusefestes Anschlagelement vorgesehen, das eine Verstellung
des Prallelementes hemmt. Hierdurch läßt sich beispielsweise
im Strahlbetrieb verhindern, daß sich die geschlossenen Pral
lelemente durch den Strahldruck öffnen, da diese an den An
schlagelementen anschlagen. Sofern der Funktionselementträger
im Bereich des Prallelementes eine zu dem Anschlagelement
komplementäre Aussparung aufweist, läßt sich dieser durch
axiales Verstellen in eine Position bringen, in der das An
schlagelement in der Aussparung angeordnet ist und dadurch
eine Bewegung des Prallelementes hemmt. Das Anschlagelement
kann einstückig mit dem Gehäuse verbunden sein oder aus Mon
tagegründen nachträglich in dieses eingesetzt werden. Bei der
zuletzt genannten Variante läßt sich das Anschlagelement
gleichzeitig dazu verwenden, den Funktionselementträger zu
sichern, damit sich dieser im Betriebszustand nicht aus dem
Gehäuse löst.
Das an dem Gehäuse vorgesehene Zentrierstück kann umfangssei
tig axiale Durchflußöffnungen aufweisen und an seinem ober
stromigen Ende kann eine Konusfläche vorgesehen sein, die mit
zumindest einer Nut versehen ist. Durch die umfangsseitigen
Durchflußöffnungen läßt sich oberstromig des Zentrierstückes
ein Wirbel erzeugen, der die Rotordüse in Rotation versetzt.
Sofern die Rotordüse zwischen dem Düsenlager und dem Zen
trierstück durch axiales Verstellen des Funktionselementträ
gers geklemmt wird, ist durch die an der Konusfläche vorgese
hene Nut sichergestellt, daß die Strahlflüssigkeit auch in
diesem Zustand in die Rotordüse gelangen kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die axiale Relativlage
zwischen dem Funktionselementträger und dem Gehäuse in vor
zugsweise drei Positionen arretierbar ist. Hierdurch läßt
sich in einer Position ein Flachstrahl einstellen, nämlich
wenn die Rotordüse zwischen dem Zentrierstück und dem Düsen
lager geklemmt ist. Bei leicht geöffneten Prallelementen läßt
sich ein Rundstrahl erzeugen und bei vollständig geöffneten
Prallelementen ist ein Kegelstrahl im Rotordüsenbetrieb mög
lich. Vorzugsweise e läßt sich die Rundstrahlposition durch
Vorsehen eines Rastzapfens arretieren.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung
bildet der Funktionselementträger unterstromig des Düsenla
gers einen konischen Hohlraum. Hierdurch kann die Rotordüse
in ihrem nicht geklemmten Zustand mit ihrer Mantelfläche an
diesem Hohlraum abrollen, wodurch ein stabiler Betrieb ge
währleistet ist. Auch ist es vorteilhaft, wenn der Funktions
elementträger im Bereich des Düsenlagers einen Haltekragen
aufweist, in den die Rotordüse mit einer an ihrem oberstromi
gen Bereich vorgesehenen Ringnut einsetzbar ist. Hierdurch
ist die Rotordüse an ihrem oberstromigen Ende stets in einer
definierten Position gehalten, so daß auch bei Verstellen des
Funktionselementträgers keine undefinierte Lage der Rotordüse
auftreten kann.
Wenn der Funktionselementträger oberstromig des Düsenlagers
einen sich kegelförmig öffnenden Hohlraum aufweist, läßt sich
in diesem vorteilhaft die geöffnete Prallplatte anordnen, so
daß der kegelförmige Rotordüsenstrahl ungehindert aus dem Ro
tordüsenkopf austreten kann.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Durchströmungskanal der Ro
tordüse eine Einschnürung aufweist, da dann sichergestellt
ist, daß bei einströmender Druckflüssigkeit der Düsenkörper
stets gegen das Düsenlager gedrückt wird.
Das Verstellen des Funktionselementträgers kann in vorteil
hafter Weise durch eine Feder unterstützt werden. Ebenso kann
das Öffnen des Prallelementes zusätzlich zu dem Druck der
durchströmenden Flüssigkeit durch eine Feder unterstützt wer
den.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin
dung kann der Funktionselementträger an seiner oberstromigen
Seite als Betätigungsgehäuse ausgebildet sein und unterstro
mig davon das Düsenlager aufweisen. Hierdurch ergibt sich ei
ne besonders kompakte Ausbildung.
Auch kann der Funktionselementträger im Bereich der Rotordüse
flexibel ausgebildet sein, wodurch durch Verstellen des Funk
tionselementträgers Einfluß auf die Rotordüse genommen werden
kann. So kann der Funktionselementträger beispielsweise im
Bereich der Rotordüse radial verstellbare Lamellen aufweisen,
die das Rotationsverhalten der Rotordüse bei Verstellen des
Funktionselementträgers beeinflussen. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn die Lamellen durch Stellelemente radial ver
stellbar sind, die an den Lamellen oder an einem Gehäuse an
geordnet sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann der Funktionsele
mentträger im wesentlichen über seine gesamten axiale Länge
als Betätigungsgehäuse ausgebildet sein, wodurch die Bedie
nung und Handhabbarkeit verbessert ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
dem Funktionselementträger verdrehbar und/oder axial ver
schiebbar ein Einsatz aufgenommen, der vorzugsweise ein Zen
trierstück für das unterstromige Ende der Rotordüse aufweisen
kann. Auch bei dieser Ausführungsform besteht der erfindungs
gemäße Rotordüsenkopf nur aus wenigen Teilen, die einfach ge
fertigt und leicht montiert werden können.
Zwischen dem Prallelement und dem Einsatz kann auch minde
stens ein Betätigungselement vorgesehen sein, wodurch bei ei
ner Relativverschiebung zwischen Einsatz und Funktionsele
mentträger automatisch die Prallelemente betätigt werden.
Das erfindungsgemäße Prallelement kann zusätzlich federbela
stet sein, um ein Öffnen oder Schließen zu unterstützen. Auch
kann das Prallelement als Prallblech ausgebildet oder ein
Kunststoffbauteil sein, das im Innenbereich mit einer Blech
einlage belegt ist, um einen zu hohen Abrieb zu verhindern.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft
anhand einer vorteilhaften Ausführungsform und unter Bezug
nahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch eine erste Ausfüh
rungsform eines Rotordüsenkopfes im Flachstrahlbe
trieb;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Rotordüsenkopfes von
Fig. 1 im Rotordüsenbetrieb, wobei das Gehäuse 10
verglichen zu Fig. 1 um 90° gedreht ist;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht durch eine zweite Ausfüh
rungsform eines Rotordüsenkopfes im Flachstrahlbe
trieb;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht des Rotordüsenkopfes von
Fig. 3 im Rotordüsenbetrieb, wobei das Gehäuse 10
verglichen zu Fig. 3 um 90° gedreht ist;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht durch eine dritte Ausfüh
rungsform eines Rotordüsenkopfes im Flachstrahlbe
trieb; und
Fig. 6 eine Querschnittsansicht des Rotordüsenkopfes von
Fig. 5 im Rotordüsenbetrieb, wobei der Einsatz 11'',
verglichen zu Fig. 5 um 90° gedreht ist.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Rotordüsenkopf weist ein Ge
häuse 10 auf, das eine unterstromige Einströmöffnung 12 sowie
eine oberstromige Öffnung aufweist. Das Gehäuse 10 ist zu et
wa einem Drittel zylinderförmig ausgebildet und verjüngt sich
daran anschließend zu seinem unterstromigen Ende leicht ko
nisch. In die Außenseite des Gehäuses, das zweckmäßigerweise
aus Kunststoff besteht, sind eine Vielzahl von parallelen
Ringnuten 14 eingeformt. Hierdurch wird einerseits Material
gespart. Andererseits läßt sich das Gehäuse 10 dadurch sicher
halten.
In das Gehäuse 10 des Rotordüsenkopf es ist ein Funktionsele
mentträger 20 eingesetzt, der relativ zu dem Gehäuse 10 axial
verstellbar ist. Hierzu ist der Funktionselementträger 20 an
seiner oberstromigen Seite als Betätigungsgehäuse 22 ausge
bildet. Das Betätigungsgehäuse 22 weist den gleichen Außen
durchmesser wie der angrenzende Teil des Gehäuses 10 auf, das
mit seinem oberstromigen Ende in eine Ringnut 24 des Betäti
gungsgehäuses 22 eingesetzt ist. Die umfangsseitige Außenwand
des Betätigungsgehäuses 22 ist mit Griffrippen 26 versehen,
die ein Ergreifen und Verdrehen erleichtern.
An das Betätigungsgehäuse 22 des Funktionselementträgers 20
schließt sich ein Lagerabschnitt 28 an, an dem zwei Prallele
mente 30, 32 in Form von Prallblechen über jeweils eine
Schwenkachse 34, 36 gelagert sind. Unterstromig zu den
Schwenkachsen 34 und 36 ist der Funktionselementträger 20
kelchförmig ausgebildet und bildet einen konischen Hohlraum
40, an dessen oberstromigem Scheitelpunkt ein Düsenlager 42
vorgesehen ist, das als Napflager ausgebildet ist. Etwas
oberstromig zu dem Düsenlager 42 ist an den Funktionselement
träger 20 ein Haltekragen 44 (Fig. 2) angeformt, der aus fle
xiblen, sternartig angeordneten Zapfen besteht. Im Bereich
des unterstromigen Endes des Funktionselementträgers 20 ist
eine Ringnut vorgesehen, in der ein (nicht dargestellter) O-Ring
eingesetzt ist, um gegenüber dem Gehäuse 10 abzudichten.
In dem Rotordüsenkopf ist eine Rotordüse 50 angeordnet, die
einen zentrischen Durchströmungskanal 52 aufweist. Der Durch
strömungskanal 52 ist an seinem unterstromigen Ende verbrei
tert und weist in seinem oberstromigen Bereich eine Ein
schnürung 54 auf. Oberstromig der Einschnürung 54 ist am Au
ßenumfang der Rotordüse 50 eine Ringnut 56 vorgesehen, in die
der Haltekragen 44 des Funktionselementträgers 20 eingreift.
Im unterstromigen Bereich der Rotordüse 50 ist eine Ring
nut 58 vorgesehen, in der ein Lagerring 60 drehbar aufgenom
men ist. Auf dem Lagerring befindet sich ein elastischer
Wälzring 62 (Fig. 2), der im Rotordüsenbetrieb an der inneren
Umfangswand des Gehäuses 10 abläuft. Durch die Anordnung des
Lagerringes 60 und des Wälzringes 62 wird eine Drehzahlrege
lung erreicht.
Unterstromig zu der Rotordüse 50 ist in dem Gehäuse 10 ein
Zentrierstück 70 vorgesehen, das umfangsseitig axiale Durch
flußöffnungen 72, 74 aufweist. Diese Durchflußöffnungen er
möglichen ein Durchströmen der in die unterstromige Öff
nung 12 einströmenden Flüssigkeit zu dem Hohlraum 40, der
zwischen dem Funktionselementträger 20, dem Innenraum des Ge
häuses 10 und dem Zentrierstück 70 gebildet wird. An seinem
oberstromigen Ende weist das Zentrierstück 70 eine kegelför
mige Fläche 76 auf, die an ihrer Oberseite mit mehreren Nuten
78 versehen ist, die sich radial in Richtung des Scheitel
punktes der Fläche 76 erstrecken.
Die Prallelemente 30, 32 sind über Anlenkbereiche 31, 33, die
gegenüber den Prallelementen um 90 Grad gedreht sind, an den
Schwenkachsen 34 und 36 angelenkt. In ihrer geschlossenen La
ge, die in Fig. 1 dargestellt ist, laufen die beiden Pralle
lemente 30, 32 unter einem sehr geringen Winkel in der Grö
ßenordnung von 5 Grad spitzwinklig in Strömungsrichtung auf
einander zu und berühren sich im drucklosen Zustand an ihren
oberstromigen Enden. Der gegenseitige Abstand der unterstro
migen Enden der geschlossenen Prallelemente 30, 32 entspricht
im wesentlichen dem oberstromigen Innendurchmesser des Durch
strömungskanals 52 der Rotordüse 50.
In der geöffneten Stellung sind die beiden Prallelemente 30,
32 an ihren unterstromigen Enden wesentlich weiter beabstan
det als in der geschlossenen Lage und öffnen sich von ihren
unterstromigen Enden zu ihren oberstromigen Enden hin kegel
förmig mit einem Öffnungswinkel in der Größenordnung von 45
Grad. Die unterstromigen Enden der Prallelemente sind dabei
so weit beabstandet, daß ein von der rotierenden Rotordüse 50
erzeugter Kegelstrahl 80 (Fig. 2) nicht behindert wird. Hier
zu weist das Betätigungsgehäuse 22 des Funktionselementträ
gers 20 einen sich kegelförmig öffnenden Hohlraum 23 auf, der
ein entsprechendes Öffnen der Prallplatten 30, 32 ermöglicht.
In dem in Fig. 1 dargestellten, geschlossenen Zustand der
Prallelemente 30, 32, d. h. im Flachstrahlbetrieb, schlagen
die Anlenkbereiche 31, 33 der Prallplatten 30, 32 an jeweils
einem Zylinderstift 37, 38 an, der eine Öffnungsbewegung der
Prallelemente verhindert. Im geöffneten Zustand der Prallele
mente (Fig. 2) können sich diese frei bewegen, da sich die
Zylinderstifte 37, 38 nicht in den dazu komplementären Aus
sparungen 39, 49 (Fig. 2) des Funktionselementträgers befin
den und somit ein Öffnen der Prallelemente ermöglichen.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Ro
tordüsenkopfes beschrieben, wobei zunächst im Zusammenhang
mit Fig. 1 der Flachstrahlbetrieb erläutert wird.
Für einen Flachstrahlbetrieb wird der Rotordüsenkopf in die
in Fig. 1 dargestellte Stellung gebracht, in welcher der
Funktionselementträger 20 soweit wie möglich in das Gehäuse
10 eingesetzt ist. In diesem Zustand ist die Rotordüse 50
zwischen der Konusfläche 78 des Zentrierstückes 70 und dem
Düsenlager 42 eingeklemmt. Gleichzeitig sind die beiden
Prallplatten 30, 32 geschlossen. Wird nun Flüssigkeit, bei
spielsweise Wasser, unter Druck in die unterstromige Ein
gangsöffnung 12 des Rotordüsenkopfes gegeben, strömt diese
durch die axialen Durchflußöffnungen 72, 74 des Zentrierstüc
kes und füllt den Raum außerhalb der Rotordüse. Da das ober
stromige Ende der Rotordüse 50 gegenüber dem Düsenlager 42
abdichtet, kann an dieser Stelle keine Flüssigkeit austreten.
Bei zunehmendem Druck strömt deshalb die Flüssigkeit durch
die Nuten 78 in der Kegelfläche 76 des Zentrierstückes 70 und
gelangt in den Durchströmungskanal 52 der fixierten Rotordü
se.
Am oberstromigen Ende der Rotordüse 50 tritt die Flüssigkeit
aus und gelangt zwischen die beiden Prallelemente 30, 32, die
jedoch an einer Öffnungsbewegung durch die Zylinderstifte 37,
38 gehemmt sind. Hierdurch entsteht am Ausgang des Rotordü
senkopfes ein Flachstrahl.
Um den Rotordüsenkopf von einem Flachstrahlbetrieb zu einem
Rotordüsenbetrieb umzuschalten, wird der Funktionselementträ
ger 20 um 90 Grad gegenüber dem Gehäuse 10 verdreht, indem
das Betätigungsgehäuse 22 an den Griffrippen 26 gegriffen und
gedreht wird. Hierdurch schiebt sich der Funktionselementträ
ger 20 durch eine nicht dargestellte Führung relativ zu dem
Gehäuse 10 axial nach außen. Gleichzeitig entfernen sich die
Zylinderstifte 37, 38 aus den komplementären Aussparungen 39,
49 des Funktionselementträgers 20, wodurch sich die Prallele
mente 30, 32 öffnen können. Diese Öffnungsbewegung wird zu
sätzlich durch nicht dargestellte Federn unterstützt.
Da der Funktionselementträger 20 einstückig ausgebildet ist,
verschiebt sich das Düsenlager 42 in gleicher Weise wie das
Betätigungsgehäuse 22 in axialer Richtung. Hierdurch kommt
die Rotordüse 50 frei und wird in ihrer Ringnut 56 von dem
Haltekragen 44 des Funktionselementträgers 20 gehalten. Wird
in diesem Zustand Flüssigkeit unter Druck in den Rotordüsen
kopf gegeben, so strömt diese Flüssigkeit durch die axialen
Durchflußöffnungen 72, 74 des Zentrierstückes 70. Durch die
spezielle Anordnung dieser Durchflußöffnungen wird oberstro
mig des Zentrierstückes 70 ein Wasserwirbel erzeugt, der die
Rotordüse 50 in Rotation versetzt. Gleichzeitig wird der
Durchströmungskanal 52 der Rotordüse 50 von der Flüssigkeit
durchströmt, wodurch sich ein Kegelstrahl 80 ergibt.
In einer zusätzlichen, nicht dargestellten Betriebsstellung,
in der die Prallelemente 30, 32 nur geringfügig, beispiels
weise um 1 bis 2 mm, geöffnet werden, läßt sich der erfin
dungsgemäße Rotordüsenkopf als Rundstrahldüse einsetzen.
Zur Montage der Düse wird zunächst der Funktionselementträger
20 vormontiert, indem die beiden Prallelemente 30, 32 an die
sem schwenkbar befestigt werden. Zusätzlich wird der O-Ring
in die unterstromige Ringnut des Funktionselementträgers ein
gesetzt. Die ebenfalls vormontierte, d. h. mit Lagerring 60
und Walzring 62 versehene Rotordüse 50 wird anschließend in
den Haltekragen 44 eingedrückt, der flexibel nachgibt. Nach
dem das Gehäuse 10 mit dem Zentrierstück 70 versehen ist, muß
nur noch der vormontierte Funktionselementträger 20 in das
Gehäuse eingesteckt werden. Durch Einsetzen der beiden Zylin
derstifte 37, 38, die in dem Gehäuse 10 verkeilt werden, ist
der Rotordüsenkopf fertig montiert.
In den Fig. 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform eines Ro
tordüsenkopfes dargestellt, wobei gleich bzw. ähnliche Teile
mit gestrichenen Bezugszeichen versehen sind.
Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Rotordüsenkopf weist ein
Gehäuse 10' auf, das eine unterstromige Einströmöffnung 12'
sowie eine oberstromige Öffnung aufweist. Das Gehäuse 10' ist
zu etwa zwei Drittel zylinderförmig ausgebildet und verjüngt
sich daran anschließend zu seinem unterstromigen Ende leicht
konisch. In die Außenseite des Gehäuses 10', das zweckmäßi
gerweise aus Kunststoff besteht, sind am oberstromigen sowie
am unterstromigen Ende mehrere parallele Ringnuten 14' einge
formt.
In das Gehäuse 10' dieses Rotordüsenkopfes ist ein Funktions
elementträger 20' eingesetzt, der relativ zu dem Gehäuse 10'
verdrehbar ist. Hierzu ist der Funktionselementträger 20' an
seiner oberstromigen Seite als Betätigungsgehäuse 22' ausge
bildet. Das Betätigungsgehäuse 22' weist den gleichen Außen
durchmesser wie der angrenzende Teil des Gehäuses 10' auf,
das mit seinem oberstromigen Ende in eine Ringnut 24' des Be
tätigungsgehäuses 22' eingesetzt ist. Die umfangsseitige Au
ßenwand des Betätigungsgehäuses 22' ist mit Griffrippen 26'
versehen, die ein Greifen und Verdrehen erleichtern.
An das Betätigungsgehäuse 22' des Funktionselementträgers 20'
schließt sich ein Lagerabschnitt 28' an, an dem zwei Prall
elemente 30', 32' über jeweils eine Schwenkachse 34', 36' ge
lagert sind. Unterstromig zu den Schwenkachsen 34', 36' ver
breitert sich der Funktionselementträger 20' bis zu der In
nenwandung des Gehäuses 10'. Ein O-Ring 41' dichtet an dieser
Stelle zwischen dem Funktionselementträger 20' und dem Gehäu
se 10' ab.
Unterstromig dieses Bereiches ist der Funktionselementträger
20' flexibel ausgebildet und weist radial verstellbare Lamel
len 90' auf, an denen Stellnasen 92' angeformt sind. Diese
Stellnasen 92' liegen in der in Fig. 3 dargestellten Stellung
an einer Kulissenführung 94' des Gehäuses 10' an. In der in
Fig. 4 dargestellten Stellung ist die Kulissenführung 94' re
lativ zu den Stellnasen 92' so verdreht, daß sich die Lamel
len 90' aufgrund ihrer elastischen Federkraft geöffnet haben,
wodurch ein kelchförmiger Bereich entsteht, der einen koni
schen Hohlraum 40' bildet, an dessen oberstromigem Scheitel
punkt ein Düsenlager 42' vorgesehen ist.
Etwas oberstromig zu dem Düsenlager 42' ist an den Funktions
elementträger 20' ein Haltekragen 44' (Fig. 4) angeformt, der
aus flexiblen, sternartig angeordneten Zapfen besteht.
In dem Rotordüsenkopf der Fig. 3 und 4 ist eine Rotordüse 50'
angeordnet, die einen zentrischen Durchströmungskanal 52'
(Fig. 3) aufweist. Der Durchströmungskanal 52' ist an seinem
unterstromigen Ende verbreitert und weist in seinem oberstro
migen Bereich eine Einschnürung 54' (Fig. 3) auf. Oberstromig
der Einschnürung 54' ist am Außenumfang der Rotordüse 50' ei
ne Ringnut 56' (Fig. 3) vorgesehen, in die der Haltekragen 44'
(Fig. 4) des Funktionselementträgers 20' eingreift. Im unter
stromigen Bereich der Rotordüse 50' ist eine Ringnut 58'
(Fig. 3) vorgesehen, in der ein Lagerring 60' drehbar aufge
nommen ist. Auf dem Lagerring befindet sich ein elastischer
Wälzring 62', der im Rotordüsenbetrieb (Fig. 4) an der inne
ren Umfangswand des Gehäuses 10' abläuft. Durch die Anordnung
des Lagerrings 60' und des Wälzrings 62' wird eine Drehzahl
regelung erreicht.
Unterstromig zu der Rotordüse 50' ist in dem Gehäuse 10' ein
Einsatz 70' vorgesehen, der umfangsseitig axiale Durchfluß
öffnungen 72', 74' aufweist. Diese Durchflußöffnungen ermög
lichen ein Durchströmen der in die unterstromige Öffnung 12'
einströmenden Flüssigkeit zu dem Hohlraum 40' (Fig. 4), der
zwischen dem Funktionselementträger 20', dem Innenraum des
Gehäuses 10' und dem Einsatz 70' gebildet wird.
Die Prallbleche 30', 32' sind über Anlenkbereiche 31', 33',
die gegenüber den Prallelementen um 90° gedreht sind, an den
Schwenkachsen 34' und 36' angelenkt. In ihrer geschlossenen
Lage, die in Fig. 3 dargestellt ist, laufen die beiden Prall
elemente 30', 32' unter einem sehr geringen Winkel in der
Größenordnung von 50 spitzwinklig in Strömungsrichtung auf
einander zu und berühren sich im drucklosen Zustand an ihren
oberstromigen Enden. Der gegenseitige Abstand der unterstro
migen Enden der geschlossenen Prallelemente 30', 32' ent
spricht im wesentlichen dem oberstromigen Innendurchmesser
des Durchströmungskanals 52' der Rotordüse 50'. Im übrigen
entspricht die Konstruktion der Prallelemente derjenigen von
Fig. 1 und 2.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten, geschlossenen Zustand der
Prallelemente 30', 32', das heißt im Flachstrahlbetrieb,
schlagen die Anlenkbereiche 31', 33' der Prallelemente
30', 32' an jeweils einem Zylinderstift 37', 38' an, der eine
Öffnungsbewegung der Prallelemente verhindert. Im geöffneten
Zustand der Prallelemente (Fig. 4) können sich diese frei be
wegen, da die Zylinderstifte 37', 38' um 90° gedreht worden
sind und somit eine Schwenkbewegung der Prallelemente nicht
mehr behindern.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Rotordüsenkopfes ge
mäß Fig. 3 und 4 beschrieben, wobei zunächst im Zusammenhang
mit Fig. 3 der Flachstrahlbetrieb erläutert wird.
Für einen Flachstrahlbetrieb wird der Rotordüsenkopf in die
in Fig. 3 dargestellte Stellung gebracht. In diesem Zustand
ist die Rotordüse 50' von den Lamellen 90' des Funktionsele
mentträgers 20' geklemmt, da die Stellnasen 92' von der Ku
lissenführung 94' des Gehäuses 10' radial nach innen gedrückt
werden. Gleichzeitig sind die beiden Prallelemente 30', 32'
geschlossen. Wird nun Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, un
ter Druck in die unterstromige Eingangsöffnung 12' des Rotor
düsenkopfes gegeben, strömt diese durch die axialen Durch
flußöffnungen 72', 74' des Einsatzes 70' und füllt den Raum
außerhalb der Rotordüse. Da das oberstromige Ende der Rotor
düse 50' gegenüber dem Düsenlager 42' abdichtet, kann an die
ser Stelle keine Flüssigkeit austreten. Bei zunehmendem Druck
strömt deshalb die Flüssigkeit in den Durchströmungskanal 52'
der fixierten Rotordüse 50'.
Am oberstromigen Ende der Rotordüse 50' tritt die Flüssigkeit
aus und gelangt zwischen die beiden Prallelemente 30', 32',
die jedoch an einer Öffnungsbewegung durch die Zylinderstifte
37', 38' gehemmt sind. Hierdurch entsteht am Ausgang des Ro
tordüsenkopfes ein Flachstrahl.
Um den Rotordüsenkopf von einem Flachstrahlbetrieb zu einem
Rotordüsenbetrieb umzuschalten, wird der Funktionselementträ
ger 20' um 90° gegenüber dem Gehäuse 10 verdreht, in dem das
Betätigungsgehäuse 22' an den Griffrippen 26' gegriffen und
gedreht wird. Hierdurch werden die Prallelemente 30', 32'
nicht mehr durch die Zylinderstifte 37', 38' gehemmt, wodurch
sich die Prallelemente öffnen können. Diese Öffnungsbewegung
wird zusätzlich durch nicht dargestellte Federn unterstützt.
Durch das relative Verdrehen des Funktionselementträgers 20'
und des Gehäuses 10' öffnen sich auch die Lamellen 90' des
Funktionselementträgers, wodurch die Rotordüse 50' freikommt
und in ihrer Ringnut 56' von dem Haltekragen 44' gehalten
wird. Wird in diesem Zustand Flüssigkeit unter Druck in den
Rotordüsenkopf gegeben, so strömt diese Flüssigkeit durch den
Einsatz 70' und es wird oberstromig davon ein Wasserwirbel
erzeugt, der die Rotordüse 50' in Rotation versetzt. Gleich
zeitig wird der Durchströmungskanal 52' der Rotordüse 50' von
der Flüssigkeit durchströmt, wodurch sich ein Kegelstrahl er
gibt.
In einer zusätzlichen, nicht dargestellten Betriebsstellung,
in der die Prallelemente 30', 32' nur geringfügig, beispiels
weise um ein bis zwei Millimeter geöffnet werden, läßt sich
der erfindungsgemäße Rotordüsenkopf als Rundstrahldüse ein
setzen.
Die Montage der Düse erfolgt im wesentlichen so, wie dies bei
der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.
Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform eines Rotordü
senkopfes beschrieben, der in den Fig. 5 und 6 dargestellt
ist.
Der in Fig. 5 und 6 dargestellte Rotordüsenkopf weist einen
Funktionselementträger 20'' auf, der über seine gesamte axiale
Länge als Betätigungsgehäuse 22'' ausgebildet ist. Das Gehäuse
ist an seinem unterstromigen Ende zylinderförmig ausgebildet
und verjüngt sich über ca. 80% seiner Länge in Richtung sei
nes unterstromigen Endes leicht konisch. In das unterstromige
Ende des Funktionselementträgers 20'' ist ein Einsatz 11'' ein
gesetzt, der sich gegenüber dem Funktionselementträger ver
drehen läßt und sich dabei axial verschiebt. Ein O-Ring 74''
dichtet dabei zwischen dem Einsatz 11'' und dem Funktionsele
mentträger 20'' ab.
Im oberstromigen Drittel des Funktionselementträgers ist ein
zylinderförmiger Hohlraum 23'' ausgebildet, an den sich ein
Lagerabschnitt 28'' anschließt, an dem zwei Prallelemente 30'',
32'' über jeweils eine Schwenkachse 34'' gelagert sind. Unter
stromig zu den Schwenkachsen 34'' und 36'' bildet der Funktion
selementträger 20'' einen kelchförmigen bzw. konischen Hohl
raum 40'', an den sich unterstromig ein zylindrischer Hohlraum
41'' anschließt. Am oberen Scheitelpunkt des konischen Hohl
raums 40'' ist ein Düsenlager 42'' vorgesehen, das als Napfla
ger ausgebildet ist. Etwas oberstromig zu dem Düsenlager 42''
befindet sich ein zu den ersten beiden Ausführungsformen
identischer Haltekragen.
In dem Rotordüsenkopf ist eine Rotordüse 50'' eingesetzt, die
einen zentrischen Durchströmungskanal 52'' aufweist. Die übri
ge Konstruktion der Rotordüse gleicht der der Fig. 1-4.
Unterstromig zu der Rotordüse 50'' ist in dem Einsatz 11'' ein
Zentrierstück 70'' vorgesehen, das genauso wie das Zentrier
stück 70 der ersten Ausführungsform ausgebildet ist und den
gleichen Zwecken dient.
Die Prallelemente 30'', 32'' sind über Anlenkbereiche 31'', 33'',
die gegenüber den Prallelementen um 90° gedreht sind, an den
Schwenkachsen 34'' und 36'' angelenkt. Einstückig mit den An
lenkbereichen 31'', 33'' sind Betätigungsvorsprünge verbunden,
an denen Betätigungsstifte 96'', 98'' angreifen können (Fig. 6),
um die Prallelemente zu betätigen. Die Betätigungsstifte 96'',
98'' verlaufen in entsprechenden Bohrungen des Funktionsele
mentträgers 22'' und sind parallel zur der Strömungsrichtung
angeordnet. Die unterstromigen Enden der Betätigungsstifte
96'', 98'' können mit einer Anschlagfläche 13'' des Einsatzes 11''
in Eingriff treten, wodurch die Betätigungsstifte axial
in Strömungsrichtung durch den Funktionselementträger 20''
hindurch verschoben werden und die Prallelemente 30'', 32'' für
einen Flachstrahlbetrieb schließen. Hierbei drücken die Un
terseiten der Anlenkbereiche 31'', 33'' gegen zwei Federn, die
in Sackbohrungen des Funktionselementträgers eingesetzt sind.
In dem in Fig. 5 dargestellten, geschlossenen Zustand der
Prallelemente 30', 32', das heißt im Flachstrahlbetrieb,
schlagen die Betätigungsstifte 96'', 98'' gegen die Vorsprünge
der Anlenkbereiche 31'', 33'' der Prallelemente an. Gleichzei
tig sind die unterstromigen Enden der Betätigungsstifte durch
den Einsatz 11'' an einer Axialbewegung gehindert. Hierdurch
wird eine Öffnungsbewegung der Prallelemente verhindert. Im
geöffneten Zustand der Prallelemente (Fig. 6) werden diese von
den zugehörigen Federn radial nach außen gedrückt, wodurch
diese die zugehörigen Betätigungsstifte entgegen der Strö
mungsrichtung axial nach hinten drücken. Da sich die An
schlagfläche 13'' des Einsatzes 11'' aufgrund einer relativen
Drehbewegung zwischen Einsatz 11'' und Funktionselementträger
20'' axial entgegen der Strömungsrichtung von dem Funktionse
lementträger 20'' entfernt hat, schlagen die unterstromigen
Enden der Betätigungsstifte nicht mehr an dem Einsatz 11'' an.
Die Funktionsweise dieser Ausführungsform einer Rotordüse
entspricht grundsätzlich derjenigen der ersten Ausführungs
form der Fig. 1 und 2. Um den Rotordüsenkopf der Fig. 5 und 6
von einem Flachstrahlbetrieb zu einem Rotordüsenbetrieb umzu
schalten, wird der Funktionselementträger 20'' bzw. das ein
stückig mit diesem verbundene Gehäuse 22 um 90° gegenüber
dem Einsatz 11'' verdreht. Hierdurch verschieben sich Einsatz
11'' und Funktionselementträger 20'' relativ zueinander in
axialer Richtung. Gleichzeitig kommen die unterstromigen En
den der Betätigungsstifte 96'', 98'' von der Anschlagfläche 13''
des Einsatzes 11'' frei, wodurch sich die Prallelemente 30'', 32''
unterstützt durch die Federkraft der zugehörigen Federn
öffnen können.
Auch bei dieser Ausführungsform läßt sich in einer zusätzli
chen, nicht dargestellten Betriebsstellung eine nur geringfü
gige Öffnung der Prallelemente 30'', 32'' erreichen, wodurch
der Rotordüsenkopf als Rundstrahldüse eingesetzt werden kann.
Sowohl die Gehäuse 10, 10' wie auch die Funktionselementträ
ger 20, 20', 20'' sind einstückig ausgebildet und aus Kunst
stoff hergestellt. Die Prallelemente bestehen aus Metall,
können jedoch auch aus anderen Materialien gefertigt werden.
Claims (23)
1. Rotordüsenkopf mit
- - einer durchströmbaren Rotordüse (50, 50', 50'');
- - einem Düsenlager (42, 42', 42''), dessen axiale Position verstellbar ist; und
- - zumindest einem radial verstellbaren Prallele
ment (30, 30', 30''; 32, 32', 32''),
gekennzeichnet durch
einen axial verstellbaren Funktionselementträger (20, 20', 20''), der - - zumindest teilweise als Betätigungsgehäuse (22, 22', 22'') ausgebildet ist,
- - das Düsenlager (42, 42', 42'') aufweist, und
- - das Prallelement (30, 30', 30''; 32, 32', 32'') la gert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Prallelement (30, 30', 30''; 32, 32', 32'') über
eine Schwenkachse (34, 34', 34''; 36, 36', 36'') an dem
Funktionselementträger (20, 20', 20'') befestigt ist.
3. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Prallelemente (30, 30', 30''; 32, 32', 32'') vor
gesehen sind, die aus einer geschlossenen Lage, in
der sie spitzwinklig aufeinander zulaufen und sich
vorzugsweise zumindest an ihren oberstromigen Enden
berühren, in eine geöffnete Lage verschwenkbar sind,
in der sie sich von ihren unterstromigen, beabstande
ten Enden zu ihren oberstromigen Enden hin kegelför
mig öffnen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der gegenseitige Abstand der unterstromigen Enden der
geschlossenen Prallelemente (30, 30'; 32, 32') im we
sentlichen die gleiche Größenordnung aufweist, wie
der oberstromige Innendurchmesser der Rotordüse
(50, 50').
5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20, 20') in einem Gehäuse
(10, 10') aufgenommen ist, das vorzugsweise ein Zen
trierstück (70, 70') für das unterstromige Ende der
Rotordüse (50, 50') aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20, 20') in dem Gehäu
se (10, 10') mittels einer Drehbewegung axial ver
schiebbar ist.
7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche 5-6,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein gehäusefestes Anschlagelement (37, 37'; 38, 38')
vorgesehen ist, das eine Verstellung des Prallelemen
tes (30, 30'; 32, 32') hemmt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20, 20') im Bereich des
Prallelementes (30, 30'; 32, 32') eine zu dem An
schlagelement (37, 37'; 38, 38') komplementäre Aus
sparung aufweist.
9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Zentrierstück (70, 70'') umfangsseitig axiale
Durchflußöffnungen (72, 74) und an seinem oberstromi
gen Ende eine Kegelfläche (76) aufweist, die mit zu
mindest einer Nut (78) versehen ist.
10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die axiale Relativlage zwischen dem Funktionselement
träger (20, 20'') und einem Gehäuse (10) oder einem
Einsatz (11'') in vorzugsweise drei Positionen arre
tierbar ist.
11. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20, 20', 20'') unterstro
mig des Düsenlagers (42, 42', 42'') einen konischen
Hohlraum (40, 40', 40'') bildet.
12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20, 20', 20'') im Bereich
des Düsenlagers (42, 42', 42'') einen vorzugsweise an
geformten Haltekragen (44, 44') aufweist, und daß die
Rotordüse (50', 50'') in ihrem oberstromigen Bereich
eine Ringnut (56, 56') aufweist.
13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20, 20', 20'') oberstromig
des Düsenlagers (42, 42', 42'') einen sich vorzugswei
se kegelförmig öffnenden Hohlraum (23, 23', 23'') auf
weist, in dem die Prallplatte angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Durchströmungskanal (52, 52', 52'') der Rotordüse
(50, 50', 50'') eine Einschnürung (54, 54') aufweist.
15. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20, 20', 20'') an seiner
oberstromigen Seite als Betätigungsgehäuse (22, 22',
22'') ausgebildet ist und unterstromig davon das Düsen
lager (42, 42', 42'') aufweist.
16. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20') im Bereich der Rotor
düse (50') flexibel ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20') im Bereich der Rotor
düse (50') radial verstellbare Lamellen (90') aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Lamellen (90') durch Stellelemente (92', 94') radi
al verstellbar sind, die an diesen oder an einem Ge
häuse (10') angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20'') im wesentlichen über
seine gesamte axiale Länge als Betätigungsgehäuse
(22'') ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Funktionselementträger (20'') verdrehbar
und/oder axial verschiebbar ein Einsatz (11'') aufge
nommen ist, der vorzugsweise ein Zentrierstück (70'')
für das unterstromige Ende der Rotordüse (50'') auf
weist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest ein Betätigungselement (96'', 98'') zwischen
dem Prallelement (30'', 32'') und dem Einsatz (11'') vor
gesehen ist.
22. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Prallelement (30'', 32'') federbelastet und/oder mit
einer Blecheinlage belegt ist.
23. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20, 20', 20'') einstückig
ausgebildet ist.
Priority Applications (3)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |