DE19739933A1

DE19739933A1 - Hochdruckdüse mit Breitstrahl

Info

Publication number: DE19739933A1
Application number: DE1997139933
Authority: DE
Inventors: Arthur Dipl Ing Rau; Bernd Winkler
Original assignee: WAP Reinigungssysteme GmbH and Co
Current assignee: WAP Reinigungssysteme GmbH and Co
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 1999-04-01
Also published as: EP0901830A3; EP0901830A2

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Hochdruckdüse mit Breitstrahl nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Hochdruckdüsen werden in Hochdruckreinigungsgeräten verwendet und bestehen im wesentlichen aus einer Abschaltpistole, an deren vorderen Ende ein Sprührohr angesetzt ist, welches nach vorne hin durch die besagte Hochdruckdüse abgeschlossen ist. Diese Hochdruckdüsen sind einstellbar ausgebildet und können einen Flachstrahl, einen Rundstrahl oder andere Strahlformen erzeugen. Die Veränderung der Strahlform wird hierbei durch eine Verdrehhülse bewirkt, welche in Umfangsrichtung verdrehbar ist und die mit einer entsprechenden Mechanik auf den Düsenquerschnitt der Hochdruckdüse einwirkt.

Ferner war es bekannt, eine Hochdruckdüse mit Niederdruckeinrichtung so zu kombinieren, wie in der DE 89 10 907 U1 beschrieben, so daß der Hochdruckstrahl aus der Hochdruckdüse abgebbar war und am Außenumfang der Hochdruckdüse eine Niederdruckeinrichtung dergestalt angeordnet war, daß ein Teil des Hochdruckstrahles vor dem Düsenaustrittsquerschnitt in einem Bypasskanal geführt wurde und hierbei eine Verdrillhülse vorhanden war, welche diesen Bypasskanal gegenüber der Außenatmosphäre abdichtete.

Mit der Öffnung dieser Verdrehhülse wurde dann dieser Bypasskanal geöffnet und am Außenumfang der Hochdruckdüse wurde damit ein Ausströmkanal für das Niederdruckwasser erzeugt, welches Niederdruckwasser diesen Wasserstrahl dann mantelförmig um die Hochdruckdüse herumlegte. Nachteil dieser bekannten Hochdruckdüse war jedoch, daß der Niederdruckstrahl sich nicht definiert um den Hochdruckstrahl herumlegte, sondern in undefinierter Weise fladenförmig sich auf dem Hochdruckstrahl anlagerte und außerordentlich ungleichmäßig am Umfang des Hochdruckstrahls verteilt war, weil eben eine definierte Ausströmung aus dem Niederdruckkanal ringsumlaufend um den Hochdruckstrahl nicht gegeben war.

Weiterer Nachteil war der, daß der Niederdruckstrahl im wesentlichen nicht reguliert werden konnte, weil nur entweder eine Offenstellung oder eine geschlossene Stellung möglich waren. Die Verstellung erfolgte nämlich durch eine Verdrehung in einem Winkelbereich von nur 90°.

Die Abdichtung im Niederdruckkanal erfolgte im übrigen über einen Konus, der mit einer Schneidkante der Verstellhülse zusammenwirkt. Es handelt sich also um eine metallische Dichtung, die von ihren Dichtungseigenschaften in bestimmten Anwendungsfällen nachteilig ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine bessere Reinigungswirkung einer derartigen Hochdruckdüse zu gewährleisten, wenn neben dem Hochdruckstrahl der Niederdruckstrahl zugeschaltet wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß nun in definierter Weise ein Niederdruckkanal dadurch geöffnet wird, daß in dem Hochdruckkanal radial eine oder mehrere Bohrungen vorhanden sind, welche in einen radial davon abzweigenden Ringkanal münden, daß der Durchfluß von dem Ringkanal in einen axial nach vorne, etwa parallel zum Hochdruckkanal, gerichteten Austrittskanal verläuft und daß die Abdichtung im Niederdruckkanal durch eine Dichtkante eines Einstellteils erfolgt, welches sich mit seiner Dichtkante an einer zugeordneten ortsfesten O-Ring-Dichtung oder Weichdichtung anlegt.

Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich damit der Vorteil, daß eine ausgezeichnete Regulierung des Niederdruckstrahls möglich ist und daß damit eine stufenlose Herunterregulierung von dem Hochdruckstrahl auf einen Niederdruckstrahl gegeben ist, ohne daß damit die Strahlencharakteristik des Hochdruckstrahls im wesentlichen verändert wird. Es besteht also lediglich eine Strahlenform, nämlich die Strahlenform des Hochdruckstrahls auf den der Niederdruckstrahl in definierter Weise auf dessen Mantelfläche aufgeleitet wird und diesen in der Art eines Mantelrohres ummantelt, ohne hierbei im wesentlichen die Strahlcharakteristik des Hochdruckstrahls zu verändern. Hierbei bleibt es offen, ob der Hochdruckstrahl als Rundstrahl oder als Flachstrahl oder als anders geformter Strahl ausgebildet ist.

Hierbei ist wichtig, daß der Niederdruckkanal mit seinen Ausströmöffnungen etwa in axialer Richtung parallel zu dem Hochdruckkanal verläuft, so daß an der Mündung der Hochdruckdüse eine Reihe von Niederdruckdüsen oder Niederdruckausströmöffnungen am Umfang verteilt angeordnet sind, aus denen das Niederdruckwasser herausströmt.

Es hat sich nun gezeigt, daß der aus der Hochdruckdüse herausströmende Hochdruckstrahl im Bereich seiner Ausströmumgebung einen Unterdruck erzeugt, welcher dafür sorgt, daß die im radialen Abstand außerhalb liegenden Ausströmöffnungen mit dem Unterdruck beaufschlagt werden und daß deshalb das in axialer Richtung aus diesen Ausströmöffnungen herausströmende Niederdruckwasser von dem Unterdruck auf den Hochdruckstrahl radial einwärts gerichtet gesaugt wird und diesen Hochdruckstrahl als Mantel umschließen.

Es handelt sich hierbei also um eine Beimischung definierter Niederdruckstrahls in den Hochdruckstrahl, wobei die Tröpfchengröße eine wesentliche Rolle spielt. Z.B. sind hierbei vier Austrittsöffnungen (Strahlbohrungen) gleichmäßig am Umfang verteilt, um die Hochdruckdüse herum angeordnet, wobei wesentlich ist, daß diese Öffnungen etwa in axialer Richtung gerichtet sind.

Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, es könnte auch vorgesehen sein, daß statt der axialen Richtung (Parallelstellung) der Austrittsöffnungen auch eine leicht konisch einwärts geneigte Richtung dieser Niederdruckaustrittsbohrungen gegeben ist.

Damit wird im Hauptstrahl (dem Hochdruckstrahl) die Flüssigkeit des Bypass-Stromes im Niederdruckbereich hinzugemischt und dadurch vergrößert sich die Tröpfchengröße im Hauptstrahl, weil sich die Tröpfchen des Niederdruckwassers mit den kleineren Tröpfchen des Hochdruckwassers vereinigen und hierdurch größere Tröpfchen bilden. Es handelt sich also um den gleichen Volumenstrom, summiert aus dem Niederdruckstrahl und dem Hochdruckstrahl; aber die Tröpfchengröße wurde vergrößert, woraus sich ergibt, die kinetische Energie des sich hieraus ergebenden Gesamttropfens vergrößert wird und damit erfolgt eine bessere Reinigungswirkung bei höherem Volumen, weil ja den vorherigen niedervolumigen Hochdruckstrahl nun ein größeres Volumen von Niederdruck beigemischt wurde.

Damit ist es also erstmals möglich, bei gleichbleibender Wassermenge einen Hochdruckstrahl über einen bestimmten Druckbereich, z. B. über 30 bis 250 bar, so zu regulieren, daß die Strahlqualität immer dieselbe ist, d. h. daß die Strahlstreifen immer im gleichen Abstand zueinander liegen und daß sich vor allen Dingen dann nicht irgendwelche Zwischenräume, Hohlräume im Strahl ergeben, die wiederum beim Auftreffen dieses Gesamtstrahles auf dem zu reinigenden Objekt Streifen hinterlassen würden und ungereinigte Stellen hinterlassen würden. Das Entscheidende ist, und das zeichnet ja auch die Effizienz einer guten Düse aus, über einen Bereich, der sich je nach Abstand der Düse automatisch ergibt, gleichmäßig zu reinigen über die ganze Breite hinweg und hier nicht irgendwelche Schmutzstreifen zu haben, die daher zum überholten Überfahren veranlassen.

Hieraus ergibt sich also, daß die an sich gewünschte und gewollte Formgebung des Hochdruckstrahles durch die Beimischung des Niederdruckwassers im wesentlichen nicht verändert, sondern beibehalten wird, so daß also die Strahlencharakteristik durch die Beimischung des Niederdruckwassers nicht verändert wird, daß aber insgesamt der Druck vermindert wird, gleichzeitig aber auch die kinetische Energie der Wassertröpfchen erhöht wird.

Damit ist also ein gleichmäßiges Auftreffen des Breitstrahles oder auch des Rundstrahles auf der zu reinigenden Fläche gegeben und gewährleistet, wodurch eine optimale Reinigungswirkung erzielt wird.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von einer lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert. Hierbei gehen aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 in der Abbildung ist schematisiert ein Schnitt durch eine Hochdruckdüse nach der Erfindung in ihrer Schließstellung dargestellt, d. h. wenn kein Niederdruckwasser zugeführt wird;

Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht auf die Hochdruckdüse nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt die Seitenansicht einer Hochdruckdüse nach der Erfindung;

Fig. 4 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1-3.

Ausgehend von einem Sprührohr 5 ist diese Sprührohr 5 mittels einer zugeordneten Verschraubung in dem Aufnahmegewinde 4 des Düsengehäuses 3 aufgenommen. Das Hochdruckwasser wird damit in Pfeilrichtung 6 in den Längskanal 7 der Hochdruckdüse eingespeist.

Auf dem Düsengehäuse 3 ist hierbei mindestens ein O-Ring 10 angeordnet, auf welchem dichtend und in axialer Richtung verschiebbar ein Einstellteil 9 angeordnet ist. Dieses Einstellteil 9 ist drehfest mit einer Verdrehhülse 1 verbunden, welche Verdrehhülse 1 beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial besteht, welches über entsprechende Verbindungsmittel mit dem aus Metall bestehenden Einstellteil 9 verbunden ist.

Die Verbindung zwischen dem Einstellteil 9 und der Außenseite des Düsengehäuses 3 erfolgt hierbei über ein Einstellgewinde 8.

Das Einstellteil 9 weist an seinem vorderen Ende eine Anschlagkante 13 auf, die sich in der gezeichneten Stellung abdichtend an einem O-Ring 12 anlegt, welcher in einem Düsenaufnahmekörper 11 gelagert ist. Dieser Düsenaufnahmekörper 11 ist mit dem Düsengehäuse 3 über ein Gewinde 25 verschraubt.

An der Auslaßseite des Längskanals 7 ist hierbei in an sich bekannter Weise in eine Gewindeaufnahme 16 eine Hochdruckdüse 15 eingeschraubt, die an ihrem vorderen Ende einen Breitstrahl 17 erzeugt.

Das vordere Ende der Hochdruckdüse ist durch eine Düsenschutzkappe 2 gebildet, welche die Hochdruckdüse 15 von der Seite her abdeckt, so daß sich eine ringsumlaufende Ausnehmung 26 an der Auslaßseite der gesamten Hochdruckdüse ergibt.

Der Düsenaufnahmekörper 11 ist an seinem Außenumfang mit einem O-Ring 14 versehen, der sich abdichtend am Innenumfang der Verdrehhülse 1 anlegt.

Im Längskanal 7 ist nun eine Reihe von radialen Bohrungen 27 angeordnet, welche in der Dichtstellung zunächst am Innenumfang des Einstellteils 9 münden und dort von diesem verschlossen werden.

Sobald nun die Verdrehhülse 1 verdreht wird, wird damit das gesamte Einstellteil in Pfeilrichtung 28 nach hinten bewegt, wodurch die abdichtende Wirkung zwischen der Anschlagkante 13 und dem zugeordneten O-Ring 12 aufgehoben wird, und dieses Niederdruckwasser aus den Bohrungen 27 strömt nun über eine Drosselstrecke 29 von den Bohrungen 27 in den stromabwärts danach sich anschließenden Querkanal 18. Die Drosselstrecke 29 wird hierbei gebildet durch den Innenumfang des Einstellteils 9 in Gegenüberstellung zur Mündung der jeweiligen Bohrung 27 und durch den äußeren Umfang des Düsengehäuses 3 an dieser Strecke. D.h. also, es ist eine sehr feinfühlige Verstellung der Einspeisung des Niederdruckwassers über diese Drosselstrecke 29 möglich, welches dann mit zunehmender Verdrehung der Verdrehhülse 1 in Pfeilrichtung 28 in vermehrtem Volumen von dem Querkanal 18 in den Ringkanal 19 einfließt und dort in parallele Längskanäle 20 verteilt wird, wobei am Umfang des Düsengehäuses 3 z. B. vier Längskanäle 20 vorhanden sind und jeder Längskanal hierbei durch eine zugeordnete Austrittsbohrung 21, 22 definiert wird.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der jeweilige Längskanal 20 parallel zu der Strömungsrichtung im Längskanal 7 gerichtet. Dies führt dazu, daß der Niederdruckstrahl 23 in Pfeilrichtung parallel zu dem ausströmenden Hochdruckstrahl (Breitstrahl 17) austritt, wobei er noch im Bereich der Ausnehmung 26 sich befindet. Da der Hochdruckstrahl (Breitstrahl 17) im Bereich der Ausnehmung aufgrund seiner kinetischen Energie einen Unterdruck erzeugt, wird der Niederdruckstrahl 23 in Pfeilrichtung 24 radial nach innen umgelenkt und vereinigt sich so auf schonende Weise mit dem Hochdruckstrahl, wodurch größere Tröpfchen größerer Energie entstehen.

Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß die Längskanäle 20 mit ihren zugeordneten Austrittsbohrungen 21, 22 parallel zum Hochdruckstrahl verlaufen; sie können auch leicht konisch einwärts geneigt sein, wodurch die Vereinigung mit dem Hochdruckstrahl früher, z. B. noch bereits im Bereich der Ausnehmung 26 erfolgt.

Entscheidend ist, daß die Anordnung der Bypassbohrungen in einem abgestimmten Durchmesser zur Hauptdüse liegt. Ein weiterer entscheidender Punkt ist, daß der Durchmesser der jeweiligen Bypassbohrung bzw. die Anzahl der Bypasskanäle immer abgestimmt sind auf die jeweilige Wassermenge. D.h. die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, lediglich vier Austrittsbohrungen 21, 22 am Umfang verteilt anzuordnen, sondern es können auch mehr oder weniger Austrittsbohrungen angeordnet sein.

In Fig. 2 ist die Stirnansicht der Hochdruckdüse nach der Erfindung dargestellt, wo erkennbar ist, daß die Hochdruckdüse 15 als Breitstrahldüse ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform wird es dann bevorzugt, wenn die entsprechenden Austrittsbohrungen 21, 22 etwa parallel zu dem Breitstrahl im Bereich des Düsengehäuses 3 angeordnet sind.

Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt; die Austrittsbohrungen 21, 22 könnten auch ringförmig um den Breitstrahl angeordnet werden.

Hierbei müssen die Austrittsbohrungen 21, 22 so in der Ausnehmung 26 relativ dicht zum austretenden Breitstrahl 17 plaziert werden, daß dafür gesorgt wird, daß der in der Umgebung des Breitstrahles sich entwickelnde Unterdruck auch in der Lage ist, die aus den Austrittsbohrungen 21, 22 heraustretende Niederdruckstrahlen plangemäß anzusaugen und somit in den Breitstrahl 17 hineinzubringen.

Die Vereinigungswirkung wird auch durch die Kalibrierung der Austrittsbohrungen 21, 22 bestimmt, nämlich durch die Tatsache, wieviel Wasser pro Zeiteinheit aus jeder Austrittsbohrung 21, 22 ausfließt, um durch den entsprechend angelegten Unterdruck auch sich mit dem Breitstrahl 17 vereinigen zu können.

Gegenüber dem Stand der Technik ist also von besonderem Vorteil daß die Abdichtung zur Sperre des Niederdruckkanals nicht durch eine metallische Dichtung erfolgt, sondern durch eine O-Ring dichtung oder durch eine Flachdichtung, was die Dichtungsqualität wesentlich verbessert.

Weiterer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist, daß eine feinfühlige Einleitung eines kalibrierten Menge des Niederdruckstrahls gegeben ist, weil die Ventilöffnung zur Öffnung des Niederdruckkanals durch eine Drosselstrecke oder über eine Drosselstrecke 29 erfolgt, wodurch also der Niederdruckstrahl in definierter Weise in den Hochdruckstrahl eingeführt werden kann.

Ein weiterer Vorteil ist in der Fig. 3 dargestellt, wo erkennbar ist, daß die gesamte Düsenschutzkappe 2 auswechselbar angeordnet ist. Hierbei ist die Düsenschutzkappe durch eine einfache Steckklammer auf dem Düsengehäuse 3 aufsteckbar und auswechselbar gehalten. In einer anderen Ausführungsform kann es vorgesehen sein, daß die Düsenschutzkappe 2 mittels eines Gewindes auf dem Düsengehäuse 3 auswechselbar gehalten wird, und in einer dritten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, daß die Düsenschutzkappe 2 mittels eines Schnappverschlusses auf dem Düsengehäuse auswechselbar gehalten wird. Auf diese Weise wird nämlich schnell die Ausnehmung 26 geöffnet und die Hochdruckdüse 15 kann schnell ausgewechselt werden.

Je nach Wahl des Gewindes (Gewindesteigung) kann auch die Verstellcharakteristik der Verdrehhülse eingestellt werden, wodurch eine definierte Abgabe des Niederdruckstrahles in die Längskanäle 20 gewährleistet wird.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Hochdruckdüse ohne vorher beschriebene Einstelleinrichtung arbeitet. Hierbei ist dann vorgesehen, daß zwei koaxiale Rohre, die flüssigkeitsdicht voneinander abgetrennt sind, mit dem Düsengehäuse 3 verbunden sind, wobei über den Koaxialkanal 30 das Niederdruckwasser und über den Koaxialkanal 31 das Hochdruckwasser in einem Sprührohr 5 herangeführt wird (Fig. 4).

Bei dieser Ausführungsform entfällt also die Einstelleinrichtung (Ventileinrichtung) für die Öffnung und Schließung des Niederdruckkanals, weil die eigentliche Mengenregulierung für das Niederdruckwasser in der Sprühpistole selbst stattfindet oder in einer separaten Einstelleinrichtung, die beispielsweise vor der Sprühpistole im Bereich des Sprührohres angeordnet sein kann.

Insgesamt ergibt sich eine deutlich verbesserte Reinigungswirkung.

Bezugszeichenliste

1

Verdrehhülse

2

Düsenschutzkappe

3

Düsengehäuse

4

Aufnahmegewinde

5

Sprührohr

6

Pfeilrichtung

7

Längskanal

8

Einstellgewinde

9

Einstellteil

10

O-Ring

11

Düsenaufnahmekörper

12

O-Ring

13

Anschlagkante

14

O-Ring

15

Hochdruckdüse

16

Gewindeaufnahme

17

Breitstrahl

18

Querkanal

19

Ringkanal

20

Längskanal

21

Austrittsbohrung

22

Austrittsbohrung

23

Strahl

24

Pfeilrichtung

25

Gewinde

26

Ausnehmung

27

Bohrung

28

Pfeilrichtung

29

Drosselstrecke

30

Koaxialkanal

31

Koaxialkanal

Claims

1. Hochdruckdüse, insbesondere mit Breitstrahl, mit einem Hochdruckkanal und mindestens einem parallel dazu verlaufenden Niederdruckkanal, wobei eine verschließbare Verbindung zwischen Hoch- und Niederdruckkanal vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hochdruckkanal (7) radial eine oder mehrere Bohrungen (27) vorhanden sind, welche in einen radial davon abzweigenden Ringkanal (19) münden, daß der Durchfluß von dem Ringkanal (19) in einen axial nach vorne, etwa parallel zum Hochdruckkanal (7), gerichteten offenen Austrittskanal (21, 22) verläuft, und daß die Abdichtung im Niederdruckkanal durch eine Dichtkante eines Einstellteils (9) erfolgt, welches sich mit seiner Dichtkante (13) an einer zugeordneten ortsfesten O-Ring- Dichtung (12) oder Weichdichtung anlegt, und daß durch Verstellen des Einstellteiles eine Regulierung des austretenden Hochdruckstrahles über einen bestimmten Druckbereich erfolgt.

2. Hochdruckdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckdüse (15) und die Enden der Austrittskanäle (21, 22) in einer gemeinsamen Ausnehmung (26) angeordnet sind.

3. Hochdruckdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Enden der Austrittskanäle (21, 22) im Winkel zur Längsachse der Hochdruckdüse (15) angeordnet sind.

4. Hochdruckdüse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Austrittskanäle (21, 22) auf einem Kreis um die Hochdruckdüse (15) angeordnet sind.

5. Hochdruckdüse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Austrittskanäle (21, 22) in ihrer geometrischen Anordnung an die Form der Hochdruckdüse (15) angepaßt sind.

6. Hochdruckdüse nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung des Einstellteils (9) eine drehfest mit diesem verbundene Verdrehhülse (1) vorgesehen ist, und eine Gewindeverbindung (8) zwischen der Verdrehhülse (1) bzw. dem Einstellteil (9) und dem Düsengehäuse (3) vorgesehen ist.