DE2548432C2

DE2548432C2 - Vorrichtung zum Erzeugen eines gegen eine Fläche gerichteten rotierenden Sprühstrahls

Info

Publication number: DE2548432C2
Application number: DE19752548432
Authority: DE
Inventors: Bernard Eaton Salisbury Wiltshire Hart
Original assignee: Individual
Current assignee: Harben Systems Ltd
Priority date: 1974-10-30
Filing date: 1975-10-29
Publication date: 1986-10-02
Also published as: DE2548432A1

Description

— da3 zwischen einem unteren Deckel (11) und einer stationären oberen Haube (13) eine erste Kammer (14) gebildet ist, wobei die Haube (13) den Deckel (11) mit einem axialen Randteil (17) übergreift, und zwischen dem axialen Randteil (17) und einem abgebogenen Rand des Deckels (11) ein ringförmiger axialer Abströmkanal (IS) gebildet ist,

— daß der axiale Randteil (17) an seinem Rand eine vorformbare Dichtung (19) trägt, die den Deckel (11) so weit übergreift, daß zwischen der zu reinigenden Fläche (20) und dem Deckel (11) eine zweite Kammer (21) entsteht,

— daß in der Kammer (14) nahe der Drehachse (6) axiale Öffnungen (15,30) und nahe ihrem äußeren Umfang öffnungen (18,31) angeordnet sind, wobei die Öffnungen (18, 30) in die Kammer (21) und die öffnungen (15, 31) nach außerhalb der Vorrichtung führen, und

— daß in der Kammer (14) mindestens zwei Flügel (10) vorgesehen sind, die mit den Armen (1) rotieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Öffnung (15) der Lufteinlaß und der ringförmige axiale Abströmkanal (18) der Luftauslaß sind, während für das Reinigungsfluid ein Einlaß (8) vorgesehen ist, der mit Strömungskanälen (2) in den Armen (1) und Düsen (3) sowie mit in die Kammer (21) einmündenden öffnungen (12) in Verbindung steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Öffnungen (30) im Deckel (11) Ausgangsöffnungen für Luft aus der Kammer (21) und die öffnungen (31) in der Haube (13) Abströmöffnungen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (11) mit den Armen (1) bzw. Düsen (3) drehbar angeordnet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen eines gegen eine Fläche gerichteten rotierenden Sprühstrahles mit mindestens einer den Strahl bildenden Düse, die mit einem Druckfluiderzeuger verbunden ist und mittels radialer Arme um eine zu ihrer Achse versetzte senkrecht zur angeströmten Fläche verlaufende Drehachse angeordnet ist, wobei die Düsenachse zur Drehachse derart geneigt ist, daß das ausströmende Fluid eine Drehkraft erzeugt, die eine Rota

tion der radialen Arme um die Drehachse bewirkt

Eine derartige Vorrichtung zeigt die US-PS 37 48 050. Dabei ist in einem topfartigen, nach unten offenen Gehäuse ein Rotor angeordnet, der aus zwei Armen mit Sprühdrüsen an ihren Enden besteht Die Ränder des Topfes sind mit Bürsten armiert, die den Sprühraurn umgrenzen. Es sind keine Vorkehrungen zur Führung eines Luftstroms und Einschränkung der Sprühstrahlen getroffen. Dadurch ergibt sich eine verminderte Effektivität, weil ausschließlich der Sprühdüsenstrahl wirkt und weil dessen Strahlieistung sich über einen großen, freien Raum verteilt

Die US-PS 34 41 086 betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Schaum, der über rotierende Düsen ausgestoßen wird. Es ist außerdem ein Ventilator mit Flügeln vorgesehen, der mit den Düsen rotiert Dieser Ventilator hat die Aufgabe, -einen axialen Luftstrom durch ein venturiartiges Führungsglied zu erzeugen, um den Schaum durch eine perforierte zylindrische Fläche zu blasen.

Die US-PS 32 83 355 betrifft einen Vakuumreiniger, der mit einem Luftkissen arbeitet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß ein höherer Wirkungsgrad erzielt wird und daß die Verwendungsmöglichkeiten erweitert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch angeführten Merkmale. Die Unteransprüche kennzeichnen zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von zwei Kammern innerhalb der Vorrichtung wird eine Steigerung der Effektivität erzielt. In der oberen Kammer bildet sich ein kräftiger Luftstrom, der axial am Rande der Haube nach unten gerichtet ist und in die untere Kammer eintritt. Dazu kommt noch, daß der Strahl des Reinigungsfluids konzentriert auf einen Teilbereich der gesamten Fläche in die untere Kammer eintritt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgeführt sein, daß die von ihr erzeugte Kraft die Vorrichtung gegenüber der Fläche anhebt und luftkissenartig abstützt oder daß sich die Vorrichtung durch diese Kraft an die Fläche anlegt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen vertikalen Schnitt;

F i g. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der Sprühvorrichtung nach F i g. 1;

Fig.3 einen Ausschnitt der Sprühvorrichtung nach F i g. 1 längs der Schnittlinie III-III in F i g. 1;

Fig.4 einen vertikalen Schnitt durch eine andere Ausführung der erfindungsgemäßen Sprühvorrichtung.

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Sprühvorrichtung enthält mehrere um gleiche Winkel gegeneinander versetzt angeordnete Radialarme 1, von denen lediglich zwei dargestellt sind. Jeder einen Strömungskanal 2 enthaltende Arm 1 weist an seinem äußeren Ende eine Düse 3 und an seinem inneren Ende einen Drehteil 4 einer Kupplung 5 auf und ist um eine Drehachse 6 drehbar. Ein ortsfester Teil 7 der Kupplung 5 ist über einen Einlaß 8 mit einem — nicht dargestellten — Druckfluiderzeuger verbunden. Beispielsweise kann der Einlaß 8 über einen kurzen Schlauch an ein Metallrohr angeschlossen sein, in dem ein Ein-Aus-Schaltventil angeordnet ist und das über einen flexiblen Schlauch mit einem Hochdruckfluid, z. B. Wasser, beaufschlagt wird, wobei das Ventil eine Steuerfunktion für die Drehbewegung

der Sprühvorrichtung ausübt

Die Achse 9 jeder Düse 3 erstreckt sich in einer parallelen Ebene zur Achse 6 und ist zu dieser Achse 6 und zur Drehebene der Düse in einem Winkel α geneigt, so daß das aus der Düse austretende Fluid eine Kraft auf die Düse ausübt, die eine Drehbewegung des Düsenarms 1 um die Drehachse 6 bewirkt Uabei hängt die Drehzahl der Düsen von dem Druck des ankommenden Fluides und dem Neigungswinkel der Düse ab.

Die Arme 1 laufen in einer äußeren Kammer 14 um, die durch eine ortsfeste obere radiale Haube 13, weiche über Streben 13a an einem festen Teil 5a der Kupplung 5 angeschlossen ist, und einen unteren Deckel 11 gebildet wird, der an dem Drehteil 4 der Kupplung 5 befestigt ist und mit den Armen 1 sowie den Düsen 3 umläuft. Der untere Deckel 11 weist mit den Düsenachsen 9 fluchtende öffnungen J2 auf, durch die die Düsen- bzw. Sprühstrahlen austreten können.

Die Haube 13 begrenzt in ihrem mittleren Teil einen Lufteinlaß 15. Die beiden Teile 11 und 13 der Abdekkung bilden zusammen einen ringförmigen axial gerichteten Abströmkanal 18 zwischen ihren abgebogenen Rändern 16,17. Die Endkante 17 der oberen Haube 13 erstreckt sich bis unter die Endkante 16 des Deckels 11 und weist eine verformbare Dichtung 19 auf, die entweder als verformbarer Ring oder auch als Bürste ausgebildet sein kann.

Die Sprühvorrichtung enthält ferner eine Einrichtung zur Erzeugung eines Luftstroms in der von der Abdekkung gebildeten Kammer 21, welcher die Sprühvorrichtung oberhalb der zu reinigenden Fläche 20 trägt Die.se Einrichtung weist mehrere, z. B. sechs, unter gleichen Winkeln gegeneinander versetzte radiale Flügel 10 auf, die an dem Deckel 11 montiert sind.

Im Betrieb wird die Sprühvorrichtung auf die Fläche 20, z. B. eine Straße oder einen Papiermaschinen-Filz, aufgesetzt, die mit dem aus den Düsen 3 austretenden Druckfluid gereinigt werden soll. Die durch das Druckfluid rotierenden radialen Arme 1 nehmen die Flügel 10 mit, die in der Kammer 14 einen von dem radial inneren Einlaß 15 zu dem Ringkanal 18 nach radial auswärts gerichteten Luftstrom erzeugen, der als axial gerichtete Ringströmung austritt und die Kammer 21 zwischen dem Deckel 11 und der Fläche 20 mit Druckluft füllt. Durch das sich unter dem Deckel 11 und oberhalb der Fläche 20 ausbildende Luftkissen wird die Sprühvorrichtung angehoben und gehalten. Eine entsprechend abgeänderte Ausführung könnte auch lediglich durch die Rückstoßkraft eines ringförmigen Luftstroms getragen werden.

Da die Sprühvorrichtung sich über ein Luftkissen auf der Fläche 20 abstützt, kann sie einfach gesteuert werden und ist gegenüber mechanisch getragenen Vorrichtungen unempfindlicher gegen Störungen. Darüber hinaus ist eine Drehzahlsteuerung der Vorrichtung unnötig, weil durch die Pumpwirkung der Flügel 10 überschüssige Energien absorbiert werden, die andernfalls die Drehzahl der Vorrichtung in unzulässiger Weise erhöhen könnten. Als einzige Maßnahme ist !ediglich die Neigung der Düsen 3 in Abhängigkeit vom Druck des der Vorrichtung zugeführten Fluides einzustellen, um eine gewünschte Umlaufgeschwindigkeit zu erhalten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die obere Haube 13 und der untere Deckel 11 mit den Flü' geln 10 aus einem hochfesten, pulver-gegossenen Polyäthylen, wobei die Wandstärke zwischen 3 und 4,5 mm betragen kann. Das Wasser strömt der Vorrichtung mit einem Druck von vorzugsweise 300 psi zu, und die Drehzahl der Sprührohre liegt zwischen 200 und 300 Upm. Bei dieser Drehzahl wird eine ausreichend große Luftströmung zum Anheben und Halten der Vorrichtung oberhalb der Fläche 20 erzeugt
Bei einer üblichen Sprühvorrichtung können von den Düsenstrahlen erzeugte, nicht unerhebliche Führungskräfte auf die Vorrichtung längs der Rotationsachsen auftreten, die die Vorrichtung von der Prallfläche der Düsenstrahlen wegbewegen. Bei vertikaler Drehachse

ίο sind diese Reaktionen zwar unerheblich, sie können jedoch nicht mehr toleriert werden, wenn die Drehachse zur Vertikalen bzw. zur Horizontalen geneigt ist Wenn die Sprühvorrichtung beispielsweise zum Reinigen von Schiffsrümpfen verwendet wird, können diese Reaktionskräfte insbesondere bei einer Reinigung mit Wasser die Handhabung dieses Sprühapparats erheblich erschweren. Diese Schwierigkeit wird bei einer Ausführung nach F i g. 4 beseitigt, die im wesentlichen derjenigen nach den Fig. 1 bis 3 entspricht die jedoch so ausgebildet ist, daß die erzeugte Luftströmung den axialen Reaktionskräften der Düsenstrahlen gegen die Fläche 20 mehr entgegenwirkt als bei der Ausführung nach den F i g. 1 bis 3.

Bei der Ausführung nach F i g. 4 sind die der Ausführung nach den F i g. 1 bis 3 entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, die auch nicht mehr im einzelnen beschrieben werden. Diese Sprühvorrichtung ist vorzugsweise für einen Betrieb mit einem gasförmigen Medium, z. B. Luft, ausgelegt. Der Lufteinlaß 30 in die Kammer 14 befindet sich neben dem Mittelpunkt des drehbaren Deckels 11 und der Luftauslaß 31 am Umfang der Kammer 14 der stationären Haube 13. Mehrere gegeneinander winkelversetzt angeordnete Einlaßöffnungen 30 sind im zentralen Bereich des Dekkels 11 vorgesehen, wobei die Haube 13 — unter Weglassen des Einlasses 15 — zentral mit der Kupplung 5 in Eingriff steht und mehrere gegeneinander winkelversetzt angeordnete Auslaßöffnungen 31 in ihrem Umfangsbereich aufweist.

Wenn die Arme 1 und mit ihnen die Flügel 10 rotieren, wird das Fluid in die Kammer 14 zwischen den Abdekkungen 11 und 13 durch die Öffnungen 30 aus der Kammer 21 zwischen der Fläche 20 und dem Deckel 11 eingesaugt und aus der Kammer 14 durch die Abströmöffnungen 31 abgeblasen. Dadurch entsteht ein Unterdruck oberhalb der Fläche 20, welcher eine Anziehung der Vorrichtung gegen diese Fläche bewirkt. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, daß dieser Unterdruck zumindest teilweise oder vorzugsweise vollständig den axialen Reaktionen entgegenwirkt, die durch die Düsenstrahlen aus der Ringdüse erzeugt werden, wobei in gegenseitiger Abstimmung dieser Kräfte die Vorrichtung definitiv an der Fläche 20 gehalten werden kann.
Der Rand des Deckels 13 weist bei der Ausführung nach F i g. 4 eine Dichtung 19 auf oder kann mit — nicht dargestellten — Rollen versehen sein, die eine Bewegung der Vorrichtung auf der Fläche 20 unterstützen.

Für einen Unterwasserbetrieb können die Flügel 10 weggelassen werden, wobei dann die Flu'dströmung in der Kammer 14 zwischen den Abdeckungen 11 und 13 durch die Wirkung der radialen Arme 1 auf das in der Kammer 14 enthaltene Wasser bewirkt wird. Diese Arme 1 versetzen das Wasser in der Kammer 14 in eine Drehbewegung, durch die es unter der Wirkung von

Zentrifugalkräften nach radial auswärts gedrückt wird und aus der Kammer 14 durch die Auslaßöffnungen 31 abströmt.

Das Wasser wird in die Kammer 14 durch die Einlaß-

L-.

öffnungen 30 aus der Kammer 21 zwischen dem Deckel 11 und der Fläche 20 angesaugt, so daß in dieser Kammer 21 ein Unterdruck entsteht. Bei dieser Ausführung können sich die Auslaßöffnungen 31 zweckmäßig an dem sich axial erstreckenden Umfangsrandteil der Haube 13 befinden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines gegen eine Fläche gerichteten rotierenden Sprühstrahles mit mindestens einer den Strahl bildenden Düse, die mit einem Druckfluiderzeuger verbunden ist und mittels radialer Arme um eine zu ihrer Achse versetzte senkrecht, zur angeströmten Fläche verlaufende Drehachse angeordnet ist, wobei die Düsenachse zur Drehachse derart geneigt ist, daß das ausströmende Fluid eine Drehkraft erzeugt, die eine Rotation der radialen Arme um die Drehachse bewirkt, dadurch gekennzeichnet,