DE2828811A1

DE2828811A1 - Beaufschlagter rasensprenger mit ausgeglichenen reaktionskraeften

Info

Publication number: DE2828811A1
Application number: DE19782828811
Authority: DE
Inventors: Norman D Morgan
Original assignee: Rain Bird Corp
Current assignee: Rain Bird Corp
Priority date: 1977-10-20
Filing date: 1978-06-30
Publication date: 1979-04-26
Also published as: SE7806942L; ES471382A1; ZA783789B; IT7825270A0; IT1099307B; AU3772878A; IL54933A; GR65301B; BR7804255A; JPS5464718A; CA1093612A; AU521580B2; DK301178A; FR2406386A1; IL54933A0; MX146485A; GB2006050A; GB2006050B

Description

"Beaufschlagter Rasensprenger mit ausgeglichenen

Reaktionskräften"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wassersprenger mit einem beaufschlagten Arm und insbesondere auf beaufschlagte Rasensprenger mit Berieselung eines vollen Kreisgebiets statt eines !Teils desselben.

Ein Sprenger mit baufschlagtem Arm besteht gewöhnlich aus einem hohlen Rumpf für die Zufuhr von Wasser aus einem im wesentlichen senkrechten Steigrohr an eine Düse, die am Rumpf unter einem Winkel von etwa 10-30 Grad zur Horizontalen angebracht ist. Der Rumpf des Sprengers ist auf einem unteren Lager montiert und kann sich um eine im wesentlichen senkrechte Achse drehen. Gegen den Sprengerrumpf kann sich ein beaufschlagter Arm um die gleiche senkrechte Achse drehen. Eine Torsionsfeder drückt den beaufschlagten Arm gegen einen am Rumpf angebrachten Anschlag, und in dieser Stellung befindet sich ein auf dem Arm angebrachter Ablenklöffel direkt in dem aus der Düse ausfließenden Wasserstrahl. Der beaufschlagte Arm wird vom Wasserstrahl abgelenkt und

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dabei gedreht, wobei die Torsionsfeder zusammengedrückt wird. Die Pederkraft verlangsamt die Drehung und dreht schließlich die Drehrichtung des beaufschlagten Arms um« Der Arm wird dabei gegen den am Rumpf angebrachten Anschlag getrieben und übt einen eine Winkelbeschleunigung ergebenden Impuls auf den Rumpf aus. Der beaufschlagte Arm wird immer wieder von dem aus der Düse ausströmenden Wasserstrahl abgelenkt und schwingt von einer Winkelstellung in die andere. Dabei treten aufgrund der Winkelbeschleunigung Impulse bei jedem Schwingungszyklus am Rumpf des Rasensprengers auf.

Obwohl der beaufschlagte Arm normalerweise ausgewuchtet ist in dem Sinne, daß sein Schwerpunkt mit der Drehachse zusammenfällt, ist die vom Wasserstrahl auf den Arm ausgeübte Ablenkkraft notwendigerweise in Bezug auf die Drehachse unsymmetrisch. Die Kraft des auf den Ablenklöffel auftreffenden Wasserstrahls hat eine Horizontalkomponente, die den Arm um seine Achse zu drehen versucht, und ferner eine zusätzliche zweite Horizontalkomponente und eine Vertikalkomponente, die beide in der Ebene der Drehachse wirksam werden und zu einer Abnutzung der lagerflächen zwischen dem beaufschlagten Arm und dem Rumpf des Rasensprengers führen. Sogar die die Drehung des Arms bewirkende Horizontalkomponente ist keine reine Drehmomentenkraft und führt zu einer unsymmetrischen Reaktionskraft am Lager des beaufschlagten Arms. Weitere Komplikationen ergeben sich daraus, daß diese unsymmetrischen Kräfte an das untere Lager übertragen werden, an dem der

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Rumpf befestigt ist.

Eine weitere Asymmetrie ergibt sich aus den auf den Rumpf des Rasensprengers wirkenden Reaktionskräften der Düse. Abgesehen von der Wirkung auf den beaufschlagten Arm hat der Wasserdurchfluß durch die Düse vertikale und horizontale Komponenten einer Reaktionskraft zur Folge; beide Komponenten wirken in der Vertikalebene dv.reh die Düse und ihre Drehachse« Diese unsymmetrischen Kräfte führen wiederum zu einer beschleunigten Abnutzung der Lagerflächen des unteren Lagers, an dem der Rumpf befestigt ist. Das für Berieselung verwendete Wasser enthält häufig Feststoffe und Sand mit starker Abriebswirkung, die die Abnutsung der beiden unteren Lager und des Lagers des beaufschlagten Arms beschleunigen können.

Ein weiterer Nachteil bekannter Rasensprenger mit beaufschlagtem Arm ergibt sich daraus, daß bei der Anbringung derartiger Rasensprenger auf Abhängen, auf denen die Drehachse gegen die Vertikale verkippt ist, die Drehgeschwindigkeit von der auf den Rumpf des Rasensprengers wirkenden Schwerkraft beeinflußt wird. Es ergibt sich insbesondere eine zyklische Veränderung der Drehgeschwindigkeit bei der Drehung des Rasensprengers. Es besteht deshalb seit langem ein Bedarf an einer Rasensprengeranordnung mit beaufschlagtem Arm, bei der die Reaktionskräfte auf die Düse und die auf den Arm wirkenden Beschleunigungskräfte so ausgeglichen werden, daß die Abnutzung der Lager der Anordnung verringert wird; ferner soll eine derartige Anordnung auch auf geneigten Flächen verwendet werden

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können, ohne daß sich Veränderungen der Drehgeschwindigkeit des Rasensprengers ergeben. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Anforderungen*

Die vorliegende Erfindung schafft einen symmetrisch aufgebauten Rasensprenger mit einem beaufschlagten Arm, zwei diametral gegenüberliegenden Düsen, und zwei am Ende des beaufschlagten Arms angebrachten Ablenklöffeln, auf die jeweils der Wasserstrahl der zugeordneten Düse auftrifft. Die auf die Ablenklöffel des beaufschlagten Arms wirkenden Kräfte werden dadurch völlig ins Gleichgewicht gebracht, sodaß nur eine Drehmomentenkraft auf die Drehachse wirkt; · ferner wirkt parallel zur Drehachse eine Kraftkomponente, doch führen keine unausgeglichenen Kräfte zur Abnützung der lager des Rasensprengers.

Die an den Düsen auftretenden Reaktionskräfte gleichen einander in Horizontalrichtung oder Radialrichtung aus, und die Vertikalkomponenten ergeben eine rein achsiale Reaktionskraft parallel zur Drehachse. Es treten deshalb wieder keine nicht ins Gleichgewicht gebrachten Reaktionskräfte an den Düsen auf, die zu einer Abnützung der lager führen könnten. Aufgrund des neuartigen Aufbaus gemäß vorliegender Erfindung sind das untere lager und das Lager des beaufschlagten Arms langer brauchbar als in bekannten Sprengervorrichtungen. Außerdem kann der erfindungsgemäße Rasensprenger an einem Abhang angebracht werden, an dem das Zuführungsrohr gegen die Vertikale verkippt ist, da keine nicht ausgeglichenen

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Schwerkraftskomponenten auf den Rumpf des Rasensprengers wirken.

Weitere Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen»

Figur 1 ist ein Aufriß eines typischen bekannten Rasensprengers mit beaufschlagtem Arm, wie er dem Stand der Technik entspricht,

Figur 2 ist ein teilweiser Aufriß und eine teilweise Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Rasensprengers mit beaufschlagtem Arm.

Figur 3 ist schließlich ein endseitiger Aufriß .des in Figur 2 dargestellten Sprengers.

Aus den Zeichnungen ersieht man, daß die vorliegende Erfindung hauptsächlich Rasensprenger mit beaufschlagtem Arm betrifft, wobei an einem verbesserten Rasensprenger mit beaufschlagtem Arm keine unsymmetrischen Kräfte auf die Lagerungen wirken. Der erfindungsgemäße Rasensprenger kann aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt werden; vorzugsweise werden Metall und Kunststoff verwendet.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, besteht ein bekannter Rasensprenger mit beaufschlagtem Arm aus einem Schraubanschluß für die Befestigung eines mit einem Gewinde versehenen, praktisch senkrechten (nicht dargestellten) Zuleitungsrohrs 12 und einem Rumpfteil H, das drehbar gegen den Schraubanschluß 10 und das Zuleitungsrohr 12 auf einem unteren Lager

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gelagert ist. Eine Düse 18 kann am Rumpfteil 14 befestigt werden und erhält durch, den Rumpf das über Zuleitungsrohr 12 eingeleitete Wasser zugeführt. Die Düse ist gewöhnlich unter einem Winkel von 10-30 Grad gegen die Horizontale geneigt und kann bei ihrer Abnutzung ersetzt werden; ein Austausch der Düsen ist auch möglich, um verschieden weit reichende Berieselung zu erzielen. Einstückig mit dem Rumpf 14 ist eine Brücke 20 ausgebildet, die nach oben über den Rumpf aufragt. Brücke 20 besteht aus einem ersten Seitenarm 20a, der nach oben von einem Punkt dicht neben der Düse 18 ausgeht, und einem zweiten Seitenarm 20b, der dem ersten · Seitenarm diametral gegenüberliegt. Ein oberer Abschnitt 20c ist einstückig mit den Seitenarmen ausgebildet und verbindet sie.

Ein beaufschlagter Arm 24 ist drehbar um die Vertikalachse des Rumpfteils 14.angeordnet. Der Arm 24 kann sich um eine Welle 26 drehen, die vom Rumpf 14 aufragt; die Drehung geht bis zu einer entsprechenden Öffnung im Oberteil 20c der Brücke 20. Einstückig mit dem Arm 24 ist eine Nabe 30 ausgebildet, die zur drehbaren Befestigung um Welle 26 dient und über und praktisch parallel zur Richtung des von Düse 18 austretenden Wasserstrahls verläuft. Am Ende des Arms ist ein Ablenklöffel 32 angeordnet, der von dem Arm nach unten verlaufend direkt in den Wasserstrahl ragt. Ferner geht von Arm 24 ein Flügel 34 nach unten, der näher als der Ablenklöffel an der Düse angebracht ist. Der von der Düse 18

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ausgehende Wasserstrahl geht an einer Seite des Flügels 34 vorbei und trifft dann auf die konkave Oberfläche des Ablenklöffels 32 auf, wodurch der beaufschlagte Arm um seine Drehachse um einen bestimmten Winkel verdreht wird.

Eine Torsionsfeder 36 ist um die in der Mitte gelegene Nabe 30 des Arms 24 geschlungen-und mit einem Ende mit der Brücke 20 und dem anderen Ende mit dem Arm verbunden. Die Feder 36 drückt den Arm 24 gegen eine Seite des ersten Seitenarms 20a der Brücke. In dieser Stellung ist der Ablenklöffel 32 des beaufschlagten Arms auf dem Weg des Wasserstrahls. Das Gewicht des beaufschlagten Arms 24 wird gewöhnlich durch einen gegenüberliegenden Arm 36 kompensiert, der von Nabe 30 entgegengesetzt dem beaufschlagten Arm verläuft. Wenn Wasser durch Düse 18 ausgespritzt wird, ergibt sich eine Reaktionskraft an der Düse, die in horizontale und vertikale Komponenten aufgespalten werden kann. Die beiden Komponenten dieser Reaktionskraft drehen den Rumpf 14 des Rasensprengers um eine horizontale Achse und werden durch gleich große, entgegengesetzt gerichtete Reaktionskräfte des unteren Lagers 16 kompensiert. Die Reaktionskräfte der Düse ergeben damit eine beträchtliche Abnutzung am unteren Lager.

Die beim Auftreffen von Wasser auf den Flügel 34 und den Ablenklöffel 32 des Arms 24 am Arm auftretende Kraft kann in drei Komponenten aufgespalten werden. Es treten auf: Die gewünschte horizontale Komponente, die zur Drehung des Arms führt; und eine zweite horizontale und eine vertikale Komponente,

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die beide in der Ebene des Arms 24 und seiner Drehachsewirksam werden. Die zweite horizontale Komponente und die vertikale Komponente werden von gleich großen, entgegengesetzten Reaktionskräften am Nabenabschnitt 30 kompensiert, da dieser an Welle 26 anliegt. Diese Reaktionskräfte werden ebenfalls an das untere Lager 16 übertragen und erhöhen damit dessen Abnutzung.

Der erfindungsgemäß abgewandelte Rumpf 48 des Rasensprengers (Figur 2) hat einen gegabelten oberen Abschnitt 50 mit zwei daran angebrachten Düsen 52, 54 und ist drehbar mit einem nicht dargestellten Lager in der gleichen Weise wie bekannte Rasensprenger gelagert. Ein beaufschlagter Arm 58 hat zwei diametral gegenüberliegende Abschnitte 58a, 58b, zv/ei Ablenklöffel 60, 62 und zwei entsprechende Flügel 64 bzw. 66 und ist drehbar an der in der Mitte gelegenen Welle 68 befestigt, die der Welle 26 bekannter Rasensprenger entspricht. Ein Brückenabschnitt 70 mit zwei Seitenarmen 70a, 70b und einem oberen Verbindungsabschnitt 70c ist einstückig mit dem gegabelten Rumpf 50 ausgebildet und bildet, wie bei der bekannten Ausführungsform, einen Anschlag für den Drehwinkel des beaufschlagten Arms 58 bei dessen Drehung. Eine Torsionsfeder 72 drückt den Arm 58 an die Brücke 70, der von dieser durch die aus Düsen 52, 54 austretenden Wasserstrahlen in der gleichen Weise weggelenkt wird, wie im Falle des oben beschriebenen, bekannten Rasensprengers.

Die Erfindung ergibt völligen Ausgleich der an der Düse

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auftretenden Reaktionskräfte und der auf Arm 58 wirkenden Kräfte. Was die Reaktionskräfte an den Düsen angeht, so sind die horizontalen Kraftkomponenten an jeder Düse gleich groß und entgegengesetzt, sodaß sich diese Komponenten kompensieren. Die vertikalen Komponenten der an der Düse auftretenden Reaktionskräfte sind an jeder Düse gleich groß und gleichgerichtet, sodaß keine Torsionskräfte auf das Rumpfteil 50 des Rasensprengers wirken. Es tritt nur eine vertikale Kraft auf, die parallel zur Drehachse gerichtet ist.

Was die vom V/asserstrahl auf den Arm 58 zu dessen Bewegung ausgeübten Kräfte angeht, so ersieht man, daß die Horizontalkomponenten der an jedem Ablenklöffel zur Winkelbeschleunigung des Arms angelegten Kräfte gleich groß sind, sodaß an dem symmetrischen Arm ein reines Drehmoment auftritt. Was die anderen horizontalen und vertikalen Komponenten der Kraft angeht, die in der Ebene der Drehachse wirksam werden, so ersieht man, daß die horizontalen Kräfte gleich groß und einander entgegengerxchtet sind und sich damit kompensieren. Die vertikalen Komponenten sind gleich groß und haben die gleiche Richtung, ergeben jedoch kein Drehmoment sondern nur eine in Richtung der Drehachse wirkende Vertikalkraft. Es werden deshalb nur achsiale Kräfte auf die beiden Lager des Rasensprengers ausgeübt und die Abnutzung der Lager ist deshalb gegenüber der Abnutzung bei bekannten Rasensprengern mit beaufschlagtem Arm stark verringert.

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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Rasensprengers ist es, daß dieser auf einem Abhang angebracht werden kann, auf dem die Drehachse gegen die Vertikale verkippt ist. Dabei bleibt jedoch die Drehgeschwindigkeit des Rasensprengers gleichförmig, da die auf die beiden Seiten des Rumpfes wirkenden Schwerkraftskomponenten stets im Gleichgewicht sind. Die oben beschriebene Erfindung stellt damit einen bedeutenden Portschritt gegenüber bekannten Rasensprengern mit beaufschlagtem Arm dar, die nur eine Düse und einen Arm aufweisen. Zwar wurde nur eine spezielle Form, der Erfindung dargestellt und im einzelnen beschrieben, doch sind Abänderungen am Aufbau im Rahmen der Erfindung möglich, deren Umfang ausschließlich von den Patentansprüchen definiert wird.

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Claims

Patentanwalt« Patentanwälte

Dr.-lnp. Han» Ruod-Λο I-1 · C Γ>" Ί - C ~> γαγ-μγπ DIpL-In₀. Han» E. Ru»chke

D.pl.-lr.ß.OlafRuschke D. . FUSOiKF Ct ^PAR j NER Dipl.-lng.JUrgonRost

Augusto-Viktoria-StraBo 66 Γ Λ I UiN I ftN VlI AL I t PienzonauorstraBo 2

Berlin 33 BERLIN-MÜNCHEN βΟΟΟ München 80

Telofon: (0 30) 8 28 38 95 Telefon: {0 89) 98 03 24

(0 30) E 2S 44 81 (0 89)98 72 58

Kabel: Quadratur Berlin - A-VA-VWII „ . . . . , „ ,

Kabel: Quadratur München

R 1501

RAIN BIRD SPRIHIO,ER Mi¹S. .CORP.
19233 East Poothill Boulevard
G-lendora, Kalifornien
U. S. A.

Patentansprüche

(1j Wassersprenger mit beaufschlagtem Arm, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegabelter Sprengerrumpf (50) mit einem im wesentlichen senkrechten Einführungsabschnitt und zwei symmetrischen, für die Aufnahme von zwei Düsen (52, 54) ausgebildeten Ausflußabschnitt (58a, 58b) vorgesehen ist, daß der Rumpf (50) drehbar um eine im wesentlichen senkrecht verlaufende Welle (68) montiert ist, daß ein beaufschlagter Arm (58) drehbar um die gleiche Welle wie der Rumpf (50) an demselben befestigt ist und zwei diametral gegenüberlxegende Abschnitte (58a, 58b) mit zwei Ablenklöffeln (60, 62) an den Enden der Abschnitte aufweist, daß eine Torsionsfeder (72) zwischen dem beaufschlagten Arm (58) und dem Sprengerrumpf (50) eingesetzt ist und den Arm

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ORIGlMAL INSPECTED

winkelmäßig in eine erste Richtung drückt, und daß am Rumpf befestigte Anschlageinrichtungen das Weiterdrehen des beaufschlagten Arms (58) in der ersten Winkelrichtung verhindern, wodurch der Arm in die gegenläufige Winkelrichtung durch das Auftreffen von Wasser auf die Ablenklöffel (60, 62) abgelenkt wird und unter dem Einfluß der Feder (72) zurückkehrt und dabei an die Anschlageinrichtungen trifft, um damit den Sprengerrumpf in die erste Winkelrichtung weiterzubewegen, wobei keine nicht achsialen Reaktionskräfte an der Düse oder den Arm beschleunigende! Kräfte auftreten und keine unausgeglichenen, von der Schwerkraft herrührenden Kräfte auf den Sprenger wirken.

2, Wassersprenger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinrichtungen aus einem einstückig mit dem Sprengerkörper (48) ausgeführten Brückenabschnitt (70) bestehen, der zwei aufragende Seitenarme (701, 70b) und ein oberes Verbindungsteil (70c) aufweist, und daß der beaufschlagte Arm (58) zusammen mit dem Brückenabschnitt (70) drehbar befestigt ist.

3. Verbesserung an einem Wassersprenger mit einem Rumpf, Düsen und einem unter Pederdruck stehenden, vom Wasser beaufschlagten Arm, der immer wieder vom Wasserstrom abgelenkt wird und unter dem Einfluß der Federkraft in die Anfangsstellung zurückkehrt, um dabei auf dem Rumpf aufzutreffen und ihn schrittweise zu verdrehen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Düsen (52, 54) vorgesehen sind, daß der Rumpf (48)

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des Sprengers gegabelt ist und Anschlußteile für die Düsen bildet, sodaß zwei diametral gegenüberliegende Wasβerströme erzeugt werden, und daß der Arm aus zwei diametral gegenüberliegenden Abschnitten (58a, 58b) besteht, die sich gemeinsam bewegen und den Rumpf (48) dabei drehen, wodurch die auf die Düse wirkenden Reaktionskräfte und die den beaufschlagten Arm beschleunigenden Kräfte völlig ins Gleichgewicht gebracht werden und keine nicht achsiale Komponenten aufweisen, und wodurch keine nicht ausgeglichenen Gravitationskräfte auf den Rumpf (48) des Sprengers wirksam werden können.

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