DE202010010979U1

DE202010010979U1 - Rotationsdüse

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Publication number: DE202010010979U1
Application number: DE202010010979U
Authority: DE
Original assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Current assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2020-08-04

Abstract

Rotationsdüse zum Ansprühen und Reinigen von Funktionsteilen einer Werkzeugmaschine und deren Schutzkabine, mit
– einem an einen Spülmittel-Druckschlauch anschließbaren zylindrischen Gehäuse (10) und
– einem am Gehäuse (10) drehbar gelagerten Düsenkopf, in dem Öffnungen für den Austritt der in das Gehäuse unter Druck eingeführten Spülflüssigkeit ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
– der als Spülkopf (26) ausgebildete Düsenkopf einen hohlzylindrischen Hauptteil (27) und einen daran anschließenden kegelförmigen Endteil (28) aufweist und
– Spülstrahlöffnungen (29, 30) im zylindrischen Hauptteil (27) und im Endteil (28) des Spülkopfes (26) angeordnet und als schräg im Raum und zur Mittelachse (31) der Rotationsdüse ausgerichtete Bohrungen (29, 30) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationsdüse zum Bespülen von Funktionsteilen von Werkzeugmaschinen und deren Schutzkabinen, die ein an einen Spülschlauch anschließbares Gehäuse sowie einen am Gehäuse drehbar gelagerten Düsenkopf aufweist, in dem Sprüh- und Spülöffnungen für den Austritt der in das Gehäuse unter Druck eingeführten Spülflüssigkeit ausgebildet sind.
Derartige Rotationsdüsen werden an Werkzeugmaschinen in vorgegebenen Positionen installiert, um bestimmte Maschinenbaugruppen durch Ansprühen mit flüssigem Kühlschmierstoff von abgelagerten Spänen und anderen Feststoffen zu reinigen und zu kühlen. Insbesondere sollen auch die Innenflächen von Schutzkabinen durch Beaufschlagen mit Kühlmittelstrahlen gereinigt werden, wobei aus Kostengründen die Verwendung möglichst geringer Spülflüssigkeitsmengen angestrebt wird.
Zum Stand der Technik gehört eine von der Firma Lechler hergestellte Rotationsdüse, die ein zylindrisches Gehäuse aufweist, das über eine Anschlussmuffe mit einem Spülflüssigkeitsschlauch verbunden wird. Über eine Lageranordnung ist im Gehäuse eine koaxiale Hülse drehbar gelagert, auf deren aus dem Gehäuse vorstehendem Abschnitt ein hohlkugelförmiger Sprühkopf befestigt ist. Als Drehantrieb für die Hülse und den Sprühkopf sind in der Stirnseite des Sprühkopfes schlitzförmige Öffnungen vorgesehen, durch die sich eine unerwünscht starke Zerstäubung des Kühlschmiermittels beim Austritt ergibt. Die Benetzung und Reinigungswirkung der Schutzkabine ist nicht voll befriedigend und für den Anlaufbetrieb sind hohe Drücke notwendig, was zu einem erheblichen Kühlschmierstoffverbrauch führt. Darüber hinaus ist der Fertigungsaufwand insbesondere zur Herstellung des hohlkugelförmigen Sprühkopfes hoch.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rotationsdüse des vorgenannten Typs zu schaffen, bei welcher die Reinigungswirkung verbessert, der Fertigungsaufwand verringert und auch der Kühlmittelverbrauch insbesondere im Anlaufbetrieb vermindert sind.
Diese Aufgabe wird bei einer Rotationsdüse für die Kühlschmierstoffverteilung zum Ansprühen und Reinigen von Funktionsteilen einer Werkzeugmaschine und deren Schutzkabine, die ein mit einem Spülschlauch über eine Muffe verbindbares zylindrisches Gehäuse und einen im bzw. am Gehäuse drehbar gelagerten Spülkopf aufweist, in welchem Öffnungen für den Austritt der in das Gehäuse unter Druck eingeführten Spülflüssigkeit ausgebildet sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Spülkopf einen hohlzylindrischen Hauptteil und einen daran anschließenden kegelförmigen Endteil aufweist und die Spülstrahlöffnungen im zylindrischen Hauptteil und im Endteil des Spülkopfes angeordnet und als schräg im Raum ausgerichtete Bohrungen ausgebildet sind, die um die Längsachse umlaufende kräftige Spülstrahlen erzeugen.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Rotationsdüse ergibt sich ein geringerer Fertigungsaufwand des schlanken Spülkopfes. Die im Endteil des Spülkopfes ausgebildeten raumschräg ausgerichteten Bohrungen haben so große Durchmesser, dass die unter Betriebsdruck in das Gehäuse eingeführte Spülflüssigkeit in Form von kräftigen, um die Düsenachse rotierenden Strahlen austritt und auf die Maschinen- und Kabinenteile auftrifft. Ein Versprühen der Spülflüssigkeit beim Austritt aus dem Spül- bzw. Düsenkopf wird weitgehend vermieden, weil sich dadurch nur eine ungenügende Reinigungswirkung erreichen lässt. Vorteilhaft kann der als hohlzylindrisches und kegelförmiges Bauteil ausgebildete Spülkopf durch eine spanende Bearbeitung, insbesondere durch Abdrehen, hergestellt werden. Aufgrund der in vorgegebenen Bereichen wählbaren Schräglage der Bohrungen wird auf den drehbar gelagerten Spülkopf eine wirksame Drehkraft ausgeübt, die den Spülkopf bereits bei geringeren Druckwerten der eingeführten Spülflüssigkeit in Drehung versetzt, was sich positiv auf das Anlaufverhalten und auch auf die großräumige und gleichmäßige Verteilung der ausgespritzten Kühl- und Schmierflüssigkeiten auswirkt. Mit einer relativ geringen Anzahl an Rotationsdüsen können großflächige Wände von Schutzkabinen wirksam von Anhaftungen, wie Spänen, Filmen, Tropfen od. dgl. gereinigt werden.
Um eine möglichst gleichmäßige dreidimensionale Verteilung der durch die Rotation des Spülkopfes erzeugten umlaufenden Flüssigkeitsstrahlen beispielsweise im Innenraum einer Schutzkabine zu erzielen, sind gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung die Bohrungen in mehreren Sätzen und gleichmäßiger Verteilung unter verschiedenen Raumwinkeln im hohlzylindrischen Hauptteil und auch im kegelförmigen Endteil des Spülkopfes angeordnet.
Eine kompakte Ausbildung der Rotationsdüse und eine sichere Positionierung der Lageranordnung wird gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass im Gehäuse eine Innenhülse drehbar gelagert ist, die aus dem abströmseitigen Ende des Gehäuses herausragt und auf deren herausragenden rohrartigen Teil der hohlzylindrische Teil des Spülkopfes befestigt ist, wobei zwischen der Innenhülse und dem Gehäuse eine Lageranordnung, vorzugsweise eine Wälzlageranordnung, vorgesehen ist.
Zum Konzept der Erfindung gehört auch eine Variante der Rotationsdüse, bei der im Spülkopf und/oder in dessen im Gehäuse drehbar gelagerten Hülse ein Drehantriebselement befestigt ist, das angeströmte Schrägflächen aufweist. Beim Durchfluss der Spülflüssigkeit erzeugt das turbinenartige Antriebselement eine auf den Spülkopf einwirkende Drehkraft. Die erfindungsgemäßen Rotationsdüsen können zweckmäßig im Innenraum einer Werkzeugmaschinen-Schutzkabine an Funktionsteilen der Werkzeugmaschine, wie Maschinenständer, Schlitten, Bearbeitungskopf u. dgl. installiert werden, und zwar bevorzugt in solchen Positionen und Ausrichtungen, dass die kräftigen Flüssigkeitsstrahlen möglichst große Flächen bestreichen und auch verfestigte Ablagerungen entfernen. Besonders bei großen Maschinen werden Rotationsdüsen im Deckenbereich der Schutzkabine bevorzugt oberhalb des Arbeitsbereichs angeordnet.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Rotationsdüse und eine bekannte Rotationsdüse anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1a, b, c ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rotationsdüse in schematischer perspektivischer Darstellung (1a), im Axialschnitt (1b) und im Querschnitt (1c);
2 eine schematische perspektivische Darstellung einer älteren Rotationsdüse.
Die in 2 dargestellte ältere Rotationsdüse enthält ein zylindrisches Gehäuse 1, an dessen einem Ende eine Anschlussmuffe 2 für den dichten Anschluss eines – nicht dargestellten – Druckschlauchs ausgebildet ist, über den das flüssige Kühlschmiermedium zugeführt wird. Im Gehäuse ist eine zentrale Hülse drehbar gelagert, auf deren vorstehendem Endabschnitt ein als Sprühkopf wirkender Kopf 3 befestigt ist, der als Sprühorgan ein hohlkugelförmiges Endteil 4 aufweist, in dem eine schlitzförmige Austrittsöffnung 5 für die Kühlschmierflüssigkeit ausgebildet ist. Diese Austrittsöffnung bewirkt eine Versprühung der austretenden Flüssigkeit, was eine unzureichende Reinigungswirkung zur Folge hat.
Das in 1a, 1b und 1c in perspektivischer Darstellung und im Axialschnitt dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rotationsdüse weist ein hohlzylindrisches langgestrecktes Gehäuse 10 auf, in dessen offenem Einlassende eine Anschlussbuchse 11 für einen Druckschlauch befestigt ist. Das Gehäuse 10 hat einen hohlzylindrischen Mittelteil 12, einen einlassseitigen dünnwandigen Endabschnitt 14 zur Fixierung der Anschlussbuchse 11 mittels Ver bindungselementen 13 und an seinem anderen Ende einen nach radial innen abgewinkelten Ringflansch 15. Die Anschlussbuchse 11 besitzt einen hohlzylindrischen Endabschnitt 16 mit zwei diametralen Abflachungen 17, der in einen nach innen dickwandigeren Buchsenabschnitt 18 übergeht. Der verdickte Buchsenabschnitt 18 bildet eine radiale Anlage- und Stützfläche für Kugeln 23 einer Lageranordnung und weist eine äußere Umfangsnut zur Aufnahme der Verbindungselemente 13 auf.
Im Gehäuse 10 ist ferner eine relativ dünnwandige Hülse 20 drehbar gelagert, die einen konischen Einlaufabschnitt 19 und eine daran anschließende durchgehende zylindrische glatte Innenwand 21 enthält. In dem im Gehäuse 10 befindlichen Abschnitt der Hülse 20 ist ein nach radial außen weisender Ringsteg 22 ausgebildet, dessen Umfangswand bis an die Innenwandung des Gehäuses 10 reicht. Dieser Ringsteg 22 dient als Positionsbegrenzer für zwei Kugelreihen 23, 24, die eine Wälzlageranordnung bilden, mittels der die Hülse 20 im Gehäuse 10 drehbar gelagert ist. Die in 1b linke Kugelreihe 23 stützt sich axial an der Stirnfläche des Buchsenabschnitts 18 der Anschlussbuchse 11 ab und die in 1b rechte Kugelreihe 24 stützt sich an der Innenfläche des Radialflansches 15 ab. Die Hülse 20 ragt mit einem längeren Abschnitt 25 aus dem Gehäuse 10 heraus, wobei die innere Umfangsfläche des Ringflansches 15 an einer äußeren zylindrischen Fläche der Hülse 20 dichtend anliegt.
Auf dem herausragenden Teil bzw. Abschnitt 25 der Hülse 20 ist ein Spülkopf 26 befestigt, der einen hohlzylindrischen Hauptteil 27 aufweist, an welchem ein zweifach kegelförmiger Endteil 28 angeformt bzw. befestigt ist. Im hohlzylindrischen Hauptteil 27 und im doppelt kegelförmigen Endteil 28 sind Bohrungen 29 bzw. 30 ausgebildet, durch die das der Rotationsdüse unter einem Druck von etwa 30 bis 50 bar zugeführte Spülschmiermedium in Form von Spülstrahlen austritt, um die umgebenden Bauteile zu benetzen und von anhaftenden Feststoffen zu reinigen. Um eine wirksame Verteilung der Spülstrahlen im Raum und auch eine gewünschte Drehkraft zu erzielen, sind die Bohrungen 29, 30 unter vorgegebenen Raumwinkeln zur Längsachse 31 ausgerichtet, die in 1b und 1c dargestellt sind.
Die Befestigung des hohlzylindrischen Spülkopfes 26 auf dem vorstehenden Endabschnitt 25 der formsteifen Hülse 20 kann über ein Schraubgewinde 33 am Innenumfang eines verdickten Wandabschnitts 34 sowie über einen Fixierzapfen 35 erfolgen. Die Dauerfestigkeit und Dichtheit der Verbindung kann durch eine zusätzliche Verklebung im Bereich der Schraubverbindung erhöht werden.
Wie aus 1b ersichtlich, liegen die Winkel der Achsen der Düsenbohrungen 29, 30 im Bereich von 15° bis 50° und ihr Durchmesser d beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel einige Millimeter, hier etwa d = 4,0 mm. Natürlich sind – je nach Einsatz – auch andere Schrägwinkel und Durchmesser für die Düsenbohrungen 29, 30 möglich. Die Neigung der Düsenbohrungen 29, 30 zu Querachsen beträgt etwa 10°, wie in 1c gezeigt.
In 1b ist eine Variante dargestellt, mit deren Hilfe der Spülkopf ebenfalls in Drehung versetzt werden kann. Zu diesem Zweck ist im Spülkopf 26 und/oder in der Hülse 20 ein kreisrundes Antriebselement 40 angeordnet, in welchem schaufel- bzw. flügelförmige Ein bauten 41 angeordnet sind. Die das Gehäuse 10 und den Spülkopf 26 durchströmende Spülflüssigkeit übt auf das Antriebselement 40 durch Auftreffen auf die Schrägflächen der Einbauten 41 eine Drehkraft aus. Durch die feste Verbindung zwischen dem Antriebselement 40 und der Hülse 20 wird diese Drehkraft auf den Spülkopf 26 übertragen. Das Antriebselement 40 kann als zusätzliche Maßnahme zu den unter Raumwinkeln ausgerichteten Spritzöffnungen 29, 30 im Spülkopf 26 vorgesehen werden, ist jedoch auch als alleiniger Drehantrieb möglich.
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Rotationsdüse ist der Fertigungsaufwand des Spülkopfes durch dessen hohlzylindrische Form gegenüber einer bekannten Rotationsdüse mit hohlkugelförmigem Spülkopf wesentlich verringert. Da der Drehantrieb des Spülkopfes durch die schräg zur Langsachse 31 und zu Querachsen ausgerichteten Bohrungen 28, 29 erfolgt, ergibt sich ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Anlaufverhalten, was eine Verminderung der Betriebsdrücke der zugeführten Spülschmierflüssigkeit ermöglicht. Darüber hinaus lässt sich durch die Schräganordnung und die gleichmäßige Verteilung mehrerer Bohrungen in dem hohlzylindrischen Hauptteil sowie in dem kegelförmigen Endteil des Spülkopfes eine gleichmäßigere Benetzung und damit ein verbesserter Reinigungseffekt erzielen. Die Rotationsdüse ist Teil eines Spül- und Reinigungssystems und wird über Druckleitungen mit Spül- und Schmierflüssigkeit beaufschlagt, die auch zur Kühlung von thermisch beanspruchten Teilen, wie Werkzeugen, Werkstücken, Lagern, etc., sowie zum Schmieren verwendet wird.

Claims

Rotationsdüse zum Ansprühen und Reinigen von Funktionsteilen einer Werkzeugmaschine und deren Schutzkabine, mit – einem an einen Spülmittel-Druckschlauch anschließbaren zylindrischen Gehäuse (10) und – einem am Gehäuse (10) drehbar gelagerten Düsenkopf, in dem Öffnungen für den Austritt der in das Gehäuse unter Druck eingeführten Spülflüssigkeit ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – der als Spülkopf (26) ausgebildete Düsenkopf einen hohlzylindrischen Hauptteil (27) und einen daran anschließenden kegelförmigen Endteil (28) aufweist und – Spülstrahlöffnungen (29, 30) im zylindrischen Hauptteil (27) und im Endteil (28) des Spülkopfes (26) angeordnet und als schräg im Raum und zur Mittelachse (31) der Rotationsdüse ausgerichtete Bohrungen (29, 30) ausgebildet sind.
Rotationsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (29, 30) in mehreren Sätzen und in gleichmäßiger Verteilung unter verschiedenen Winkeln im Hauptteil (27) und im Endteil (28) des Spülkopfes (26) angeordnet sind.
Rotationsdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (10) eine Hülse (20) drehbar gelagert ist, die aus dem abströmseitigen Ende des Gehäuses (10) herausragt und auf deren herausragendem rohrartigen Teil (25) der hohlzylindrische Srülkopf (26) befestigt ist.
Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hülse (20) und dem Gehäuse (10) eine Lageranordnung (23, 24), vorzugsweise mit Wälzlagern, angeordnet ist.
Rotationsdüse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hohlzylindrische Gehäuse (10) an einem Ende einen nach radial innen weisenden Ringflansch (15) und an seinem einströmseitigen anderen Ende eine Anschlussbuchse (11) für den Anschluss an eine Druckleitung aufweist.
Rotationsdüse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass im drehbar gelagerten Spülkopf (26) ein Antriebselement (40) vorgesehen ist, das von der durchfließenden Spülflüssigkeit beaufschlagte Schrägflächen aufweist und eine Drehkraft auf den Spülkopf (26) ausübt.
Rotationsdüse nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Merkmale eines der Ansprüche 1 bis 5.