DE3915962C1 - Adjustable high-pressure cleaning jet - has ball rotated by turbine blades and held in movable bearing - Google Patents

Adjustable high-pressure cleaning jet - has ball rotated by turbine blades and held in movable bearing

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Abstract

The angularly adjustable rotor nozzle for high pressure cleaning jets comprises a rotary ball (1) mounted in a housing (2) and provided with turbine blades (6). The rotary ball is mounted in a bearing (3) which can be opt. moved or fixed on the housing (2). The rotary ball has a guide element (10) set radially spaced from the axis of rotation and engaging in a ring groove (11) of a guide body (4) which can be connected fixed or movable to the housing. The relative alteration of the distance between the bearing planes of the rotary ball produces an adjustment in the angle of conicity between the spatially fixed rotary axis (A-a) and the jet guide (9). The rotary movement of the rotary ball is caused by the jet leaving the channels (8) of a guide body (5) and streaming through the turbine blades(6). USE/ADVANTAGE - High-pressure cleaning jets. A separate drive for the rotary ball is avoided.

Description

Die Erfindung betrifft eine winkelverstellbare Rotordüse für ein Hochdruckstrahlgerät.The invention relates to an angle-adjustable rotor nozzle for a high pressure blasting machine.

Bei solchen Hochdruckstrahlgeräten werden verschiedene Düsenformen eingesetzt. Eine spezielle Düsenform ist die Rotordüse. Diese ist u.a. aus der DE-PS 36 23 368 bekannt. Dabei wird ein punktförmiger Strahl auf einer Kegelbahn bewegt, so daß eine relativ große Fläche in einer Stellung durch die schnell rotierende Düse angestrahlt werden kann. Sollen mit der bekannten Düse verschiedene Objekte ange­ strahlt werden, so ist es notwendig, die Düse, bzw. das Gerät auf das Objekt oder vom Objekt weg zu bewegen. Eine optimale Anpassung an das Objekt, bietet nur die Winkelver­ stellung des Strahlkegels. Solche Lösungen wurden bisher nicht realisiert und befinden sich nicht auf dem Markt.In such high pressure blasting devices are different Nozzle shapes used. A special nozzle shape is that Rotor nozzle. This is i.a. known from DE-PS 36 23 368. In doing so, a punctiform jet on a bowling alley moved so that a relatively large area in one position can be illuminated by the rapidly rotating nozzle. Different objects should be placed with the known nozzle be blasted, so it is necessary to the nozzle, or that Device to move towards or away from the object. A only the Winkelver. offers optimal adaptation to the object position of the jet cone. Such solutions have so far been not realized and are not on the market.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Rotordüse so auszugestalten, daß bei herstellungstechnisch einfacher und gebrauchsvorteilhafter Bauform eine einfache Verstellung des Kegelwinkels ermöglicht ist.The object of the present invention is a rotor nozzle like this To design that simpler in terms of manufacturing technology and Advantageous design a simple adjustment of the Cone angle is enabled.

Diese Aufgabe ist durch die im Hauptanspruch angegebene Er­ findung gelöst. This task is by the He specified in the main claim finding solved.  

Die Unteransprüche geben weitere vorteilhafte Ausgestaltun­ gen an.The subclaims give further advantageous refinements to.

Zur Folge dieser Ausgestaltung ist eine winkelverstellbare Rotordüse verwirklicht, welche in einfacher Weise die Ver­ stellung des Kegelwinkels, und somit eine einfachere Hand­ habung des Hochdruckstrahlgerätes ermöglicht. Die Kon­ struktion der winkelverstellbaren Rotordüse zeichnet sich durch Einfachheit und Robustheit aus. Die Turbinenschaufeln der Rotorkugel werden durch die Flüssigkeit angeströmt, was eine schnelldrehende Bewegung der Rotorkugel bewirkt. Gleichzeitig gelangt die unter Druck zugeführte Flüssigkeit in die Strahlführung und dadurch in die Austrittsdüse. Ein gesonderter Antrieb der Rotorkugel entfällt. Die Anordnung der Rotorkugel in einem Lager erfüllt gleichzeitig zwei Funktionen. Einmal die Funktion der Lagerung und zum anderen dient die Rotorkugel als Dichtkörper für die Rotationsbewe­ gung im Bereich des Drucklagers gegenüber dem anstehenden Flüssigkeitsdruck. Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Konstruktion liegt darin, daß die Rotorkugel ein Führungs­ element aufweist, das in eine Ringnut eines Führungskörpers eingreift und darin rotiert. Die Konstruktion umfaßt vor­ teilhafter Weise zwei verstellbare Bauteile, die wahlweise verstellt werden können: den Führungskörper und das Lager. Durch die Verstellung des Führungskörpers oder des Lagers ändert sich der Abstand zwischen der Umlaufhöhe der Füh­ rungsstifte in der Ringnut des Führungskörpers gegenüber der Lagerebene. Diese relative Veränderung des Abstandes zwi­ schen der Umlaufebene der Führungselemente und der Lagerebe­ ne des Lagers ist für die Änderung des Kegelwinkels zwischen der raumfesten Rotationsachse und der Strahlführung bzw. der Düse maßgeblich. Durch diese Verstellung wird die Symmetrie­ achse der Rotorkugel gegenüber der ortsfesten Rotationsachse geneigt und der Strahl läuft auf einem Kegelmantel um. Im Ruhezustand mit Kegelwinkel 0° sind die Rotationsachse und die Symmetrieachse der Rotorkugel (Strahlführung) parallel.As a result of this configuration, an angle-adjustable one Realized rotor nozzle, which the Ver position of the cone angle, and thus an easier hand the high-pressure jet device. The con structure of the angle-adjustable rotor nozzle stands out characterized by simplicity and robustness. The turbine blades the rotor ball are flowed through by the liquid, what causes a fast rotating movement of the rotor ball. At the same time, the liquid supplied under pressure arrives into the jet guide and thus into the outlet nozzle. A there is no separate drive for the rotor ball. The order the rotor ball in one bearing fulfills two at the same time Functions. On the one hand the function of storage and on the other the rotor ball serves as a sealing body for the rotational movement in the area of the thrust bearing compared to the upcoming one Fluid pressure. Another advantageous embodiment of the Construction is that the rotor ball is a guide has element that in an annular groove of a guide body engages and rotates in it. The construction includes geous two adjustable components, the optional can be adjusted: the guide body and the bearing. By adjusting the guide body or the bearing the distance between the circumferential height of the feet changes tion pins in the annular groove of the guide body opposite the Storage level. This relative change in the distance between the circulation level of the guide elements and the bearing level ne of the bearing is for changing the taper angle between the fixed axis of rotation and the beam guidance or Nozzle decisive. Through this adjustment, the symmetry axis of the rotor ball in relation to the stationary axis of rotation inclined and the beam revolves around a cone jacket. in the  The axis of rotation and are at rest with a taper angle of 0 ° the axis of symmetry of the rotor ball (beam guidance) parallel.

Gemäß Anspruch 2 ist es vorteilhaft, daß die Strahlführung in der Rotorkugel außermittig angeordnet ist. Dies bewirkt, daß ein möglichst kleiner Lagerdurchmesser für einen mög­ lichst großen Verstellbereich des Strahlkegelwinkels gewählt werden kann, was weiterhin Minimierung des Reibmomentes der Rotorkugel im Lager zur Folge hat.According to claim 2, it is advantageous that the beam guidance is arranged off-center in the rotor ball. This causes, that the smallest possible bearing diameter for one possible largest possible adjustment range of the beam cone angle selected can be what continues to minimize the frictional torque Rotor ball in the bearing.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung weist das Führungselement zwei Stifte auf. Bei Verände­ rung des Kegelwinkels wird dadurch das Verkippen der Kugel verhindert. Das Führungselement kann auch eine flächige Aus­ gestaltung besitzen.According to a further advantageous embodiment of the Erfin The guide element has two pins. With changes Tilting of the ball becomes the cone angle prevented. The guide element can also be flat own design.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Mündung der Führungskanäle des Leitkörpers so angeordnet, daß die Hüllkurve der Turbinenschaufeln der Rotorkugel möglichst tangential durch die sie anströmende Flüssigkeit getroffen wird. Dieses annäherend tangentiale Anströmen der Hüllkurve der Turbinenschaufeln minimiert die Verluste.In an advantageous embodiment, the mouth is the Guide channels of the guide body arranged so that the Envelope of the turbine blades of the rotor ball if possible hit tangentially by the liquid flowing towards it becomes. This almost tangential flow against the envelope the turbine blades minimize the losses.

Aus der Konstruktion der erfindungsgemäßen Rotordüse ergibt sich, daß der Winkel zwischen dem Führungselement und der Nut, d.h. die Neigung des Führungselementes in der Nut, dem Kegelwinkel der Neigung der Strahldüse entspricht.From the construction of the rotor nozzle according to the invention results yourself that the angle between the guide element and the Groove, i.e. the inclination of the guide element in the groove, the Taper angle corresponds to the inclination of the jet nozzle.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Fig. 1 bis 6 dargestellt. An embodiment of the invention is shown in FIGS. 1 to 6.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Eine Prinzipsskizze der Winkelsverstellung für die winkelverstellbare Rotordüse. Fig. 1 A basic sketch of the angle adjustment for the angle-adjustable rotor nozzle.

Fig. 2 Einen Schnitt durch die winkelverstellbare Rotordüse mit Strahlwinkel 0° und einem bewegbaren Führungskör­ per. Fig. 2 shows a section through the angle-adjustable rotor nozzle with 0 ° jet angle and a movable guide body.

Fig. 3 Einen Schnitt durch die winkelverstellbare Rotordüse mit einem Strahlwinkel ungleich 0° und einem bewegba­ ren Führungskörper. Fig. 3 shows a section through the angle-adjustable rotor nozzle with a jet angle unequal to 0 ° and a movable guide body.

Fig. 4 Einen Schnitt durch die winkelverstellbare Rotordüse mit einem bewegbar angeordneten Lager, mit einem Strahlwinkel gleich 0°. Fig. 4 shows a section through the angle-adjustable rotor nozzle with a movably arranged bearing, with a jet angle equal to 0 °.

Fig. 5 Einen Schnitt durch die winkelverstellbare Rotordüse mit einem bewegbar angeordneten Lager bei einem Strahlwinkel ungleich 0°. Fig. 5 shows a section through the angle-adjustable rotor nozzle with a movably arranged bearing at a jet angle not equal to 0 °.

Fig. 6 Prinzipsskizze zur Erläuterung der mittigen/außer­ mittigen Anordnung der Strahlführung. Fig. 6 schematic diagram to explain the central / off-center arrangement of the beam guide.

Die verstellbare Rotordüse weist eine rotierende Rotorkugel 1, ein Gehäuse 2, ein Lager 3, einen Führungskörper 4 und einen Leitkörper 5 auf. Die Rotorkugel 1 besitzt Turbinen­ schaufeln 6, welche durch die aus dem Leitkörper 5 und sich in diesem unter Druck befindliche Flüssigkeit 7 angeströmt werden. Die Flüssigkeit 7 gelangt durch die Führungskanäle 8 zu der Rotorkugel 1. Dabei ist wichtig, daß der Ausgang der Führungskanäle 8 so angeordnet ist, daß diese die Hüllkurve der Turbinenschaufeln 6 annähernd tangential anströmen. Wei­ terhin weist die Rotorkugel 1 eine Strahlführung 9 und eine Austrittsdüse 9 a auf. Diese Strahlführung 9 ist vorzugsweise außermittig angeordnet (Fig. 6). Wie aus dieser Figur er­ sichtlich, erlaubt die außermittige Anordnung der Strahl­ führung 9 die Verkleinerung des Lagerdurchmessers D 1 auf den Durchmesser D 2. An der Rotorkugel 1 sind Führungsele­ mente 10 angeordnet, welche in die Ringnut 11 des Führungs­ körpers 4 eingreifen. In dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel sind an der Rotorkugel zwei Führungselemente 10, 10 a angeordnet. Das Verkippen der Rotorkugel 1 bei der Verstel­ lung des Kegelwinkels wird entweder durch eine besondere, flächige Ausgestaltung des Führungelementes 10 oder durch die Anordnung von zwei oder mehreren Führungselementen ver­ hindert.The adjustable rotor nozzle has a rotating rotor ball 1 , a housing 2 , a bearing 3 , a guide body 4 and a guide body 5 . The rotor ball 1 has turbines blades 6 , which are flowed through by the liquid 7 from the guide body 5 and in this under pressure. The liquid 7 passes through the guide channels 8 to the rotor ball 1 . It is important that the output of the guide channels 8 is arranged so that they flow approximately tangentially to the envelope of the turbine blades 6 . Wei terhin, the rotor ball 1 has a beam guide 9 and an outlet nozzle 9 a . This beam guide 9 is preferably arranged off-center ( FIG. 6). As can be seen from this figure, the eccentric arrangement of the beam guide 9 allows the reduction of the bearing diameter D 1 to the diameter D 2 . On the rotor ball 1 , elements 10 are arranged which engage in the annular groove 11 of the guide body 4 . In the illustrated embodiment, two guide elements 10 , 10 a are arranged on the rotor ball. The tilting of the rotor ball 1 in the adjustment of the cone angle is prevented either by a special, flat design of the guide element 10 or by the arrangement of two or more guide elements.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Ausführung, bei der der Füh­ rungskörper 4 im Gehäuse 2 verstellbar angeordnet ist. Diese Verstellung erfolgt mittels Verstellschraube 12. Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform, bei der der Führungskör­ per 4 mit dem Gehäuse 2 fest verbunden ist, dagegen das La­ ger 3 an dem Gehäuse 4 bewegbar angeordnet ist. Figs. 2 and 3 show where the Füh is arranged adjustably approximately body 4 in the housing 2, an embodiment. This adjustment is carried out by means of the adjustment screw 12 . FIGS. 4 and 5 show an embodiment in which the Führungskör per 4 is fixedly connected to the housing 2, however, the La ger is movably disposed to the housing 4 3.

Es ergibt sich folgende Wirkungsweise: Die Inbetriebnahme der gesamten Vorrichtung erfolgt dadurch, daß durch einen Hochdruckerzeuger Flüssigkeit 7 dem Leitkör­ per 5 zugeführt wird. Durch die Kanäle 8 des Leitkörpers 5 wird die Flüssigkeit 7 so geführt, daß sie als gerichteter Strahl annähernd tangential auf die Hüllkurve der Turbinen­ schaufeln 6 der Rotorkugel 1 trifft. Durch den Impuls bei der Strahlumlenkung wird die Rotorkugel 1 in Rotation ver­ setzt. Die Führungselemente 10 der Rotorkugel 1 laufen dabei in der Ringnut 11 des Führungskörpers 4 um. Im Ruhezustand, mit Kegelwinkel 0°, sind die Rotationsachse A-A und die Sym­ metrieachse B-B der Rotorkugel 1 parallel (Fig. 1, 2 und 4) . This results in the following mode of operation: The entire device is started up by supplying liquid 7 to the Leitkör by 5 by means of a high-pressure generator. Through the channels 8 of the guide body 5 , the liquid 7 is guided so that it scoops as a directed jet approximately tangentially on the envelope of the turbines 6 of the rotor ball 1 . The impulse in the beam deflection causes the rotor ball 1 to rotate. The guide elements 10 of the rotor ball 1 run in the annular groove 11 of the guide body 4 . In the idle state, with a cone angle of 0 °, the axis of rotation AA and the axis of symmetry BB of the rotor ball 1 are parallel (FIGS . 1, 2 and 4).

Wird der Abstand zwischen der Umlaufebene der Führungsele­ mente 10, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Stifte ausgeführt sind und der Lagerebene des Lagers 3 durch das Verschieben des Führungskörpers 4 verändert (Fig. 1 und 3) so neigt sich die Symmetrieachse B-B der Rotorkugel 1 gegenüber der ortsfesten Rotationsachse A-A. Der Strahl bzw. die Strahlführung 9 läuft auf einem Kegelmantel um. Für die Verstellung des Kegelwinkels ist die relative Veränderung des Abstandes zwischen der Umlaufhöhe der Führungsstifte 10 in der Ringnut 11 gegenüber der Lagerebene des Lagers 3 maß­ geblich. Diese Relativverschiebung kann einmal so realisiert werden, daß der Führungkörper 4 gegenüber dem an dem Gehäuse 2 fest angeordnetem Lager 3 verschoben wird, und zum anderen das Lager 3 gegenüber dem in diesem Falle mit dem Gehäuse 2 fest verbundenen Führungskörper 4 verschoben wird. In diesem Fall ist die relative Verschiebung der Lagerebene gegenüber der ortsfesten Ringnut 11 und den darin umlaufenden Füh­ rungsstiften 10 für die Veränderung des Kegelwinkels maß­ gebend.If the distance between the circumferential plane of the guide elements 10 , which are embodied as pins in the present exemplary embodiment and the bearing plane of the bearing 3 is changed by moving the guide body 4 ( FIGS. 1 and 3), the axis of symmetry BB of the rotor ball 1 tends towards the stationary rotation axis AA . The beam or the beam guide 9 revolves around a cone jacket. For the adjustment of the cone angle, the relative change in the distance between the circumferential height of the guide pins 10 in the annular groove 11 relative to the bearing plane of the bearing 3 is significant. This relative displacement can be realized on the one hand in such a way that the guide body 4 is displaced relative to the bearing 3 fixedly arranged on the housing 2 , and on the other hand the bearing 3 is displaced relative to the guide body 4 which in this case is fixedly connected to the housing 2 . In this case, the relative displacement of the bearing plane with respect to the stationary annular groove 11 and the guide pins 10 running therein is decisive for the change in the cone angle.

Zur Vermeidung von Gleitreibung zwischen der Ringnut 8 und dem Führungsstift 10 kann anstelle der Ringnut 8 ein Kugel­ lager eingesetzt werden. Der Führungsstift greift in diesem Fall in die Bohrung des Innenringes ein.To avoid sliding friction between the annular groove 8 and the guide pin 10 , a ball bearing can be used instead of the annular groove 8 . In this case, the guide pin engages in the bore of the inner ring.

Claims (5)

1. Winkelverstellbare Rotordüse für ein Hochdruckstrahlge­ rät, bestehend aus einer, in einem Gehäuse (2) angeord­ neten, um eine raumfeste Rotationsachse (A-A) rotieren­ den Rotorkugel (1), mit daran angeordneten Turbinen- Schaufeln (6), mit einer Strahlführung (9) und einer Austrittdüse (9 a), wobei die Rotorkugel (1) in einem La­ ger (3) gelagert ist, und das Lager (3) wahlweise beweg­ bar oder fest an dem Gehäuse (2) angeordnet ist, die Rotorkugel (8) ein im radialen Abstand von der Drehachse angeordnetes Führungselement (10) aufweist, welches in eine Ringnut (11) eines Führungskörpers (4) eingreift, wobei der Führungskörper (4) wahlweise fest oder beweg­ bar mit dem Gehäuse (2) verbunden ist, und die relative Veränderung des Abstandes zwischen zwei Lagerebenen der Rotorkugel, nämlich der Umlaufebene des Führungsstiftes (10) in der Ringnut (11) und der Lagerebene des Lagers (3), die Verstellung des Kegelwinkels zwischen der raum­ festen Rotationsachse (A-A) und der Strahlführung (9) bewirkt, und die Rotationsbewegung der Rotorkugel (1) durch das Anströmen der Turbinenschaufeln (6) durch den aus den Kanälen (8) eines Leitkörpers (5) austretenden Strahl verursacht wird.1. Angle-adjustable rotor nozzle for a high-pressure jet device, consisting of a, in a housing ( 2 ) arranged to rotate about a fixed axis of rotation (AA) , the rotor ball ( 1 ), with turbine blades ( 6 ) arranged thereon, with a jet guide ( 9) and an exit nozzle (9 a), wherein the rotor ball (1) in a La ger (3 is mounted), and the bearing (3) is selectively disposed Move bar or fixed to the housing (2), the rotor ball (8 ) has a guide element ( 10 ) arranged at a radial distance from the axis of rotation, which engages in an annular groove ( 11 ) of a guide body ( 4 ), the guide body ( 4 ) being connected either fixedly or movably to the housing ( 2 ), and the relative change in the distance between two bearing planes of the rotor ball, namely the plane of rotation of the guide pin ( 10 ) in the annular groove ( 11 ) and the bearing plane of the bearing ( 3 ), the adjustment of the cone angle between the fixed R otationsachse (AA) and the beam guide ( 9 ), and the rotational movement of the rotor ball ( 1 ) is caused by the flow against the turbine blades ( 6 ) by the emerging from the channels ( 8 ) of a guide body ( 5 ) jet. 2. Winkelverstellbare Rotordüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlführung (9) in der Rotorku­ gel (1) außermittig angeordnet ist.2. Angle-adjustable rotor nozzle according to claim 1, characterized in that the jet guide ( 9 ) in the Rotorku gel ( 1 ) is arranged off-center. 3. Winkelverstellbare Rotordüse nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Führungselemente (10, 10 a) vorgesehen sind und diese die Form von Stiften aufweisen.3. Angularly adjustable rotor nozzle according to one or more of the preceding claims, characterized in that two guide elements ( 10 , 10 a ) are provided and these have the shape of pins. 4. Winkelverstellbare Rotordüse nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Führungskanäle (8) des Leitkörpers (5) so angeordnet ist, daß der Strahl die Hüllkurve der Turbinenschaufeln (6) der Rotordüse (1) annähernd tan­ gential trifft.4. Angle-adjustable rotor nozzle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the mouth of the guide channels ( 8 ) of the guide body ( 5 ) is arranged so that the jet, the envelope of the turbine blades ( 6 ) of the rotor nozzle ( 1 ) approximately tan gential meets. 5. Winkelverstellbare Rotordüse nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel a zwischen der Ringnut (8) und dem Füh­ rungselement (10) dem Winkel β zwischen der Rotations­ achse (A-A) und der Strahlführung (9) entspricht.5. Angularly adjustable rotor nozzle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the angle a between the annular groove ( 8 ) and the guide element ( 10 ) corresponds to the angle β between the axis of rotation (AA) and the beam guide ( 9 ).
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