DE3812132A1

DE3812132A1 - Duesenkopf

Info

Publication number: DE3812132A1
Application number: DE3812132A
Authority: DE
Inventors: Paul Hammelmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-04-12
Filing date: 1988-04-12
Publication date: 1989-10-26
Also published as: GB2217234A; FR2629737B1; US4923120A; CH676440A5; DE3812132C2; FR2629737A1; GB8905088D0; GB2217234B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Düsenkopf mit einem um eine Achse drehbar gelagerten, durch den Rückstoß des aus den Düsen austretenden Druckwassers antreibbaren Düsenträger, dessen Rotationsbewegung mit tels einer Bremse abgebremst wird und mit einem ortsfesten, einen Druckwasseranschluß aufweisenden Gehäuse.

Es sind Düsenköpfe dieser Art bekannt, deren Antrieb nach dem System des Segnerschen Wasserrades erfolgt und zu deren Drehzahlbegrenzung hydraulisch, mechanisch oder durch Wirbelstrom wirkende Bremsen vorge sehen sind.

Mit steigenden Arbeitsdrücken (100 bar und mehr) wird die Abdichtung der rotierenden Welle gegenüber dem feststehenden Gehäuse zu einem Problem, welches auch durch die Paarung von Materialien mit günstigen Reibungsbeiwerten nur schwer beherrschbar ist. Da diese Art von Dich tungen unter dem Einfluß des Druckes des Arbeitsmediums sich plastisch verformen, ergeben sich Anpreßdrücke, die eine Rotationsbewegung bloc kieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Düsenkopf der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß er für Druckwasser mit hohen und höchsten Arbeitsdrücken im Dauerbetrieb eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Gehäuse eine ortsfeste, vom Druckwasseranschluß ausgehende, das Druckwasser in den mittigen Kanal einer im Gehäuse drehbar gelagerten, mit dem Düsenträ ger verbundenen Hohlwelle gleitende Hülse vorgesehen ist, wobei die Hülse sich in eine im Durchmesser gegenüber dem mittigen Kanal erwei terte Bohrung der Hohlwelle erstreckt und zwischen der Hülse und der Begrenzungsfläche der erweiterten Bohrung eine Labyrinthspaltdichtung mit den Ringspalt einseitig erweiternden, in der Hülse angeordneten Ringnuten vorgesehen ist.

Von dem Druckwasseranschluß wird durch die Hülse und durch die Hohl welle das Druckwasser in den Düsenträger geleitet und den Düsen zuge führt, wobei der Rückstoß des aus den Düsen austretenden Druckwassers aufgrund einer entsprechenden Schrägstellung der Düsen den Düsenträger in eine Rotationsbewegung setzt.

Durch die Labyrinthdichtung mit den am Hülsenumfang angeordneten Ringnuten, die den Ringspalt zwischen der Hülse und der Bohrung der Hohlwelle einseitig erweitern, wird der hohe Druck des der Hülse zuge führten Druckwassers stufenweise abgebaut. Die Toleranzen im Bereich der Labyrinthspaltdichtung sind so gewählt, daß ein minimaler Durchfluß einer Teilmenge des Druckmediums verbleibt, der der Wärmeabführung und der Schmierung zwischen der ortsfesten Hülse und der sich drehenden Hohlwelle dient.

Die Hülse stellt ein Verschleißteil das, das zu gegebener Zeit ausge wechselt werden muß. Damit die Auswechslung der Hülse in einfacher Weise erfolgen kann, ist die Hülse als Einsteckhülse ausgebildet und wird durch das vordere Einschraubteil der Druckwasserzuleitung in sei ner Lage arretiert.

Um die Nutzungsdauer der Hülse zu erhöhen, wird die Hülse aus einem Material gefertigt, dessen Elastizitätsmodul größer ist als der der Hohlwelle. Unter dem jeweiligen Flüssigkeitsdruck ergibt sich ein Nachstelleffekt bei der Hülse mit der Wirkung einer Verkleinerung des Spaltquerschnitts gegenüber der Hohlwelle. An der Hülse auftretender Verschleiß wird somit ausgeglichen.

Wegen des hohen Arbeitsdruckes werden im Übergangsbereich von der er weiterten Bohrung der Hohlwelle zu dem mittigen Kanal scharfe Ecken vermieden und es wird dieser Übergangsbereich mit einer S-förmigen In nenkontur versehen.

Der erfindungsgemäße Düsenkopf ermöglicht ein Arbeiten mit Arbeits drücken, die zwischen 1000 und 3000 bar liegen.

Der Düsenkopf kann zum Entrosten, zum Entlacken und auch zum Entfernen von Beton bis zu einer Tiefe von mehreren Zentimetern verwendet werden.

Der Düsenkopf kann auf einen Arbeitsdruck eingestellt werden, der ein Sandstrahlen im Rahmen der Flächenreinigung entbehrlich macht.

Die das Druckwasser zu den Spritzdüsen führende, im ortsfesten Gehäuse drehbar gelagerte Hohlwelle kann mit verschiedenen Düsenträgern verbun den werden, so daß für die Werkzeuggestaltung ein großer Raum verbleibt.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Düsenkopfes sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Düsenkopf im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils II in Fig. 1,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Düsenkopfes im Längsschnitt,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines Düsenträgers, der mit dem Gehäuse und der im Gehäuse drehbar gelagerten Hohlwelle kombi niert werden kann,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 4 und

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Düsenkopfes im Schnitt.

Der Düsenkopf 1 weist ein ortsfestes, zylinderförmiges Gehäuse 2 auf, das mit einem Druckwasseranschluß 3 ausgerüstet ist.

In dem Gehäuse ist eine mit einem mittigen Kanal 4 versehene Hohlwelle 5 drehbar gelagert. Zu diesem Zweck sind im Innenraum 6 des Gehäuses bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Drucklager 7 und 8 so wie ein Schulterlager 9 vorgesehen. An dem Drucklager 7 stützt sich ein Ringflansch 10 der Hohlwelle 5 ab.

Zur Aufnahme einer Hülse 1 ist in der Hohlwelle 5 eine gegenüber dem mittigen Kanal 4 erweiterte Bohrung 12 vorgesehen, deren Übergangsbe reich 13 zum mittigen Kanal eine S-förmige Innenkontur aufweist, so daß in diesem Übergangsbereich scharfe Kanten vermieden werden.

Die Hülse 11 weist an ihrem Umfang in geringem Abstand voneinander an geordnete umlaufende, im Querschnitt halbkreisförmige Nuten auf, die Teile einer Labyrinthspaltdichtung zwischen der Hülse 11 und der Begrenzungs fläche der erweiterten Bohrung 12 sind.

Die die Labyrinthdichtung durchfließende Teilmenge des Druckmediums wird von einer Kammer 14 aufgenommen, die mit radial nach außen sich erstreckenden Ablaufbohrungen 15 ausgerüstet ist.

Die Hülse 11 weist an der dem Druckwasseranschluß 3 zugewandten Seite einen Ringflansch 16 auf, der sich an einem Dichtungsring 17 abstützt, der an einer Ringfläche des Gehäuses anliegt, die von einer Durchsteck bohrung des Gehäuses für die Hülse 11 ausgeht.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist der Düsenträger 18, in dem die Spritzdüsen 19 festgelegt sind, als Zylinderstück aus gebildet, das mittels Schrauben 20 mit einem Bremskörperträger 21 und über Halbring 22 mit der Hohlwelle 5 verbunden ist. Über ein im Düsen träger vorhandenes Kanalsystem, das mit Druckwasser aus dem mittigen Kanal 4 der Hohlwelle 5 gespeist wird, werden die Düsen 19 mit Druck wasser versorgt.

Der Bremskörperträger 21 besteht aus einer Endscheibe 23 und einem hülsenförmigen Trägerkörper 24, an dem ein Kupferring 25 befestigt ist. Der Trägerkörper und die Endscheibe sind über einen Klemmring 26 miteinander verbunden.

Der Kupferring 25 umschließt mit Abstand Permanentmagnete 27, die an einem Ringkörper 28 befestigt sind, der das Gehäuse 2 umgreift und an dem Gehäuse über Madenschrauben 29 festgelegt ist. Die Permanentmag nete und der Kupferring 25 bilden eine Wirbelstrombremse, durch die die Drehbewegung des Düsenträgers abgebremst wird.

Der Ringkörper 28 ist in der Längsrichtung gegenüber dem Gehäuse 2 stu fenweise verstell- und festlegbar. Ausgehend von der in Fig. 1 darge stellten Position mit höchster Bremswirkung kann die Bremswirkung stu fenweise herabgesetzt werden.

Die Fig. 3 zeigt gegenüber dem Düsenkopf nach den Fig. 1 und 2 eine abgewandelte Ausführung, in der der Düsenträger 30 mit Düsen 31 aus gerüstet ist, die zur Seite und nach hinten spritzen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 bis 7 ist der Düsenträger 32 balkenförmig ausgebildet und mit Düsen 33 ausgerüstet.

An der Rückseite des Düsenträgers 32 sind Permanentmagnete 33 auf einem Kreisbogen angeordnet, denen eine Kupferscheibe 34 zugeordnet ist.

Der Spalt 35 zwischen den Permanentmagneten 33 und der Kupferscheibe 34 ist einstellbar. Je enger der Spalt ist um so größer ist die Brems kraft, die durch diese Wirbelstrombremse erzeugt wird.

Die Einteilung des Spaltes erfolgt über Gewindebolzen 36, die an einer Flanschscheibe 37 festgelegt sind, die ihrerseits mittels Madenschrau ben 38 an dem Gehäuse 2 befestigt ist. Die Gewindebolzen 36 greifen mit einem Gewindeende eine Gewindebohrung einer Trägerscheibe 39 an der die Kupferscheibe 34 befestigt ist.

Der Düsenträger ist durch Schrauben an einem Haltering 40 festgelegt, der die Hohlwelle 5 umschließt und sich mit einem Innenflansch 41 an in eine Ringnut der Hohlwelle 5 eingelegte Halbringe 42 abstützt.

Bei dem Düsenkopf nach der Fig. 8 ist die Hülse 11 am vorderen Ende als Druckdüse 43 ausgebildet, der eine in der Hohlwelle vorgesehene Dif fusor 44 vorgeschaltet ist. Durch die mit hoher Geschwindigkeit aus der Druckdüse austretende und in den Diffusor 44 eintretende Flüssigkeit entsteht im Außenbereich der Druckdüse 43 ein Unterdruck, durch den Flüssigkeit aus dem Ringspalt zwischen der Hülse 11 und der Hohlwelle 5 gesaugt wird. Hierdurch wird die Dichtwirkung der Labyrinthspalt dichtung wesentlich verbessert.

Bezugszeichen

1 Düsenkopf
2 Gehäuse
3 Druckwasseranschluß
4 Kanal
5 Hohlwelle
6 Innenraum
7 Drucklager
8 Drucklager
9 Schulterlager
10 Ringflansch
11 Hülse
12 Bohrung
13 Übergangsbereich
14 Kammer
15 Ablaufbohrung
16 Ringflansch
17 Dichtungsring
18 Düsenträger
19 Spritzdüse
20 Schraube
21 Bremskörperträger
22 Halbring
23 Endscheibe
24 Trägerkörper
25 Kupferring
26 Klemmring
27 Permanentmagnet
28 Ringkörper
29 Madenschraube
30 Düsenträger
31 Düse
32 Düsenträger
33 Düse
34 Kupferscheibe
36 Gewindebolzen
37 Flanschscheibe
38 Madenschraube
39 Trägerscheibe
40 Haltering
41 Innenflansch
42 Halbring

Claims

1. Düsenkopf mit einem um eine Achse drehbar gelagerten, durch den Rückstoß des aus den Düsen austretenden Druckwassers antreibbaren Dü senträger, dessen Rotationsbewegung mittels einer Bremse abgebremst wird und mit einem ortsfesten, einen Druckwasseranschluß aufweisenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß im Ge häuse (2) eine ortsfeste, vom Druckwasseranschluß (3) ausgehende, das Druckwasser in den mittigen Kanal (4) einer im Gehäuse drehbar gela gerten, mit dem Düsenträger (18, 30, 32) verbundenen Hohlwelle (5) lei tende Hülse (11) vorgesehen ist, wobei die Hülse (11) sich in eine im Durchmesser gegenüber dem mittigen Kanal (4) erweiterte Bohrung (12) der Hohlwelle (5) erstreckt und zwischen der Hülse (11) und der Begren zungsfläche der erweiterten Bohrung (12) eine Labyrinthspaltdichtung mit den Ringspalt einseitig erweiternden, in der Hülse (11) angeord neten Ringnuten vorgesehen ist.

2. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ring nuten in geringem Abstand voneinander auf dem Umfang der Hülse (11) angeordnet sind und zur Aufnahme einer geringen, die Labyrinthspalt dichtung durchfließenden Teilmenge des Druckmediums das Gehäuse (2) eine Kammer (14) aufweist, die mit mindestens einer radial nach außen sich erstreckenden Ablaufbohrung (15) ausgerüstet ist.

3. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11) an der dem Druckwasseranschluß (3) zugewandten Seite einen Ring flansch (16) aufweist, der sich an einem an einer Ringfläche des Ge häuses (2) anliegenden Dichtung (17) abstützt und in das Gehäuse und die erweiterte Bohrung (12) der Hohlwelle (5) einsteckbar ist.

4. Düsenkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Teil der Hülsenlänge in der erweiterten Bohrung (12) der Hohlwelle (5) angeordnet ist.

5. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elasti zitätsmodul der Hülse (11) größer ist als der der Hohlwelle (5).

6. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das mit der Druckwasseraustrittsöffnung versehene Ende der Hohlwelle in eine Aufnahmeaussparung des Düsenträgers (18, 30) ragt und die Hohlwelle (5) mit dem Düsenträger lösbar verbunden ist.

7. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Gehäuse (2) zylinderförmig ausgebildet ist und in seinem Innenraum (6) Lager für die Hohlwelle (5) aufweist, die an ihrem hinteren Ende mit einem sich an einem Lager abstützenden Ring flansch (10) ausgestattet ist.

8. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil des Gehäuses (2) von einem Ringkörper (28) umgriffen ist, der Permanentmagnete (27) trägt, die mit einem geringen Abstand von einem Kupferring (25) umschlossen werden, der an einem mit dem Düsenträger (18) verbundenen Bremskörperträger (21) befestigt ist.

9. Düsenkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkör per (28) in der Längsrichtung stufenweise gegenüber dem Gehäuse (2) verstellbar und festlegbar ist.

10. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsen träger als Zylinderstück oder als im Querschnitt rechteckiger oder tra pezförmiger Balken ausgebildet ist.

11. Düsenkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Perma nentmagnete (33) an der Rückseite des Düsenträgers (32) angeordnet und in Abstand von dem rotierbaren Düsenträger eine Kupferscheibe (34) vor gesehen ist, die an einem Träger festgelegt ist, der an dem ortsfesten Gehäuse (2) befestigt ist.

12. Düsenkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (35) zwischen den Permanentmagneten (33) und der Kupferscheibe (34) einstellbar ist.

13. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11) am vorderen Ende als Druckdüse (43) ausgebildet ist, der ein in der Hohlwelle (5) vorgesehener Diffusor (44) vorgeschaltet ist.