DE3925284A1 - Rotationsduese - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationsdüse mit einem Grundkörper, auf dem ein Drehkörper zur Rotation um eine zentrale Achse des Grundkörpers gelagert ist, an dessen zur Austrittsseite der Rotationsdüse zeigenden Stirnfläche mindestens ein Düsenelement angebracht ist, dessen Achse windschief zur Zentralachse geneigt ist, einem den Drehkörper aufnehmenden und mit dem Grundkörper verbindbaren Gehäuse sowie mit dem Drehkörper zusammenarbeitenden Bremsmitteln zur Drehzahlbegrenzung des Drehkörpers.

Die Drehzahlbeeinflussung des Drehkörpers bei einer Rotationsdüse hängt insbesondere mit dem Problem der optimalen Aufprallkraft des Mediums auf das Werkstück zusammen, die auch vom Abstand der Rotationsdüse vom Werkstoff sowie dem Druck dem Medium abhängig ist. Ein weiterer Faktor, der bei der Bearbeitung des Werkstoffes, z.B. Holz oder Beton, von Bedeutung ist, ist seine Beschaffenheit.

Herkömmliche Rotationsdüsen der eingangs genannten Art, wie sie z.B. in der DE 35 32 045 C2 beschrieben sind, sind mit zentrifugal wirkenden Bremsmitteln versehen, die zwischen dem Druckkörper und der Ummantelung angeordnet sind und deren Bewegung in radialen Öffnungen des Drehkörpers durch die Innenfläche der Ummantelung begrenzt ist. Solche Bremsmittel haben zwar den Vorteil, daß eine automatische, vom Druck des Druckmediums abhängige Drehzahl des Drehkörpers eingestellt werden kann. Nachteilig ist jedoch, daß der Benutzer die Drehzahl des Drehkörpers nicht direkt beeinflußen kann, was bei einer Rotationsdüse, die mit einem Druck von mehreren Hundert bar - normalerweise bis zu 1000 bar, es sind jedoch auch Rotationsdüsen bekannt, die mit bis zu 3500 bar hohem Druck beaufschalgt werden - arbeitet, von besonderer Bedeutung ist.

Ausgehend von dem obigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Rotationsdüse ohne unangemessenen konstruktiven Aufwand so weiterzubilden, daß die Drehzahl des Drehkörpers gezielt beeinflußt werden kann, ohne dabei die Leistung der Pumpe verringern zu müssen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bremsmittel mit mindestens einem von außen her betätigbaren Einstellkörper zur Einstellung der Bremskraft zusammenarbeiten.

Man erkennt, daß die Erfindung jedenfalls dann verwirklicht ist, wenn am Gehäuse und/oder am Grundkörper von außen her betätigbare Einstellkörper angeordnet sind, durch die die Bremsmittel mit höherer oder geringerer Kraft gegen den Drehkörper gedrückt werden können. Der Grundgedanke der Erfindung umfaßt daher eine Vielzahl von Ausführungen, zu denen nicht nur diejenigen gehören, bei denen Reibkräfte genutzt werden. Die Bremswirkung und somit Drehzahlbeinflußung kann genauso elektrisch, magnetisch oder hydraulisch erfolgen. Bei einer hydraulischen Steuerung kann der Drehkörper zum Antrieb eines flüssigen Mediums genutzt werden, dessen Strömungsgeschwindigkeit mittels eines Ventils, das z.B. in einem Bypass eingebaut ist, beeinflußt werden kann.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß der Einstellkörper mit Bezug auf den Drehkörper radial- und/oder axialseitig verstellbar ist. Der Einstellkörper kann in Form einer radial abstehenden und das Gehäuse durchquerenden Schraube ausgebildet sein, die die Bremsmittel gegen die radiale Außenseite des Drehkörpers drückt.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß zwischen dem Einstellkörper und dem Bremsmittel elastisch verformbare Druckkörper angeordnet sind. Handelt es sich hierbei um eine Rotationsdüse mit einem etwa zylinderförmigen Grundkörper, dann ist es zweckmäßig, wenn am Grundkörper ein die Bremsmittel tragendes Haltestück angeordnet ist, aus dessen dem Drehkörper zugekehrten Stirnseite die mit dem Drehkörper zusammenarbeitenden Bremsmittel herausragen. Die Bremsmittel können in besonders einfacher Ausgestaltung der Erfindung auch in Form von Bremsscheiben ausgebildet sein, die mit dem Drehkörper axialseitig in Druckverbindung stehen, wenn der Drehkörper Drehbewegungen ausübt. Der am Grundkörper gelagerte Drehkörper hat in Axialrichtung ein Spiel, so daß er im Ruhezustand nicht unbedingt gegen die Bremsmittel gedrückt ist. Dies ist regelmäßig erst dann der Fall, wenn die Düse mit Druckmedium beaufschlagt wird, wodurch Rückstoßkräfte erzeugt werden, die bewirken, daß der Drehkörper mit den Bremsmitteln in Druckverbindung stehen. Dicke, Form, Material und weitere Eigenschaften der Bremsmittel, die die Bremswirkung bestimmen können, können für bestimmte Arbeitsdrücke experimentell festgestellt werden. Nach Einbau solcher Bremsscheiben ist die obere Drehzahl des Drehkörpers definiert, der Benutzer muß während des Betriebes der Rotationsdüse keine weiteren Einstellungen mehr vornehmen. Nach Abnutzung der Bremsscheiben können diese durch neue ersetzt werden. Bei dieser Ausführungsform ist es daher nicht unbedingt erforderlich, die Bremsmittel in Richtung des Drehkörpers zu verstellen.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht bei einer Rotationsdüse mit einem etwa zylinderförmigen Drehstück vor, daß im Haltestück mindestens eine axial verlaufende und durchgehende Öffnung ausgebildet ist, in welcher der Druckkörper angeordnet ist, und daß das Außengewinde aufweisende Haltestück in dem Innengewinde aufweisenden und topfförmigen Einstellkörper angeordnet ist, der mit Bezug auf das Drehstück axial verstellbar ist. Im Rahmen dieses Erfindungsgedankens ist es besonders zweckmäßig, wenn mindestens zwei mit Druckkörpern sowie mit Bremsmitteln versehene Öffnungen vorgesehen sind.

Um die Bremskraft besser beeinflussen zu können, sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die dem Drehstück zugekehrte und mit Bremsmitteln zusammenarbeitende Stirnseite des Drehkörpers mindestens eine mit den Bremsmitteln zusammenarbeitende und profilierte Bremsbahn besitzt, die bei Verdrehen des Drehkörpers auf die Bremsmittel Druck mit unterschiedlicher Größe ausübt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

In der Figur ist eine teilweise axial geschnittene Rotationsdüse mit einem Grundkörper 10 dargestellt, auf dem ein Drehkörper 12 zur Rotation um eine zentrale Achse 14 des Grundkörpers 10 gelagert ist. Die Lauffläche des Grundkörpers 10 kann mit einem Werkstoff beschichtet sein, der die Gleiteigenschaften erhöht. An der zur Austrittsseite 16 der Rotationsdüse zeigenden Stirnfläche 18 ist ein Düsenelement 20 angebracht, dessen Achse 22 windschief zur Zentralachse 14 geneigt ist. Radial gegenüber kann ein Gewichtsausgleichselement angebracht sein, um die mögliche Unwucht zu kompensieren.Ferner sind ein den Drehkörper 12 aufnehmendes und mit dem Grundkörper 10 verbindbares Gehäuse 24 sowie mit dem Haltekörper 12 zusammenarbeitende Bremsmittel 26 zur Drehzahlbegrenzung des Drehkörpers 12 vorgesehen. Die kugelförmigen Bremsmittel 26 können mit Bezug auf den Drehkörper 12 radial oder axialseitig angeordnet sein. Bei einer radialseitigen Beeinflussung der Drehzahl des Drehkörpers 12 sind im Gehäuse 24 und im Bereich der Bremsscheibe 44, die mit dem Drehkörper 12 drehfest verbunden ist, Bohrungen ausgebildet, die mit Einstellkörpern versehen werden. Hier erfolgt jedoch die Bremskrafteinstellung durch axial verstellbare Bremsmittel 26.

Man erkennt, daß der Außengewinde 2 aufweisende Grundkörper 10 etwa zylinderförmig ist und mit einem Innengewinde 1 besitzenden sowie Bremsmittel 26 tragenden Haltestück 46 verschraubbar ist, aus dessen dem Drehkörper 12 zugekehrten Stirnseite die mit dem Drehkörper 12 zusammenarbeitenden Bremsmittel 26, z.B. Stahlkugeln, herausragen.

Das Haltestück 46 ist ein zylinderförmiges Element, das sechs axial verlaufende und durchgehende Öffnungen 50 besitzt, wobei in jeder Öffnung jeweils eine spiralförmige Druckfeder 30 angeordnet ist, deren eines Ende mit dem Bremsmittel 26 zusammenarbeitet, während das andere Ende sich am Boden des topfförmigen Einstellkörpers 28, der mit dem Haltestück 46 über Gewinde verschraubbar ist, abstützt. Auf der Bodenseite des Einstelkörpers 28 ist eine Anlaufscheibe 32 und zwischen dem Einstellkörper 28 sowie dem Grundkörper 10 ist ein O-Ring angeordnet. Die dem Haltestück 46 zugekehrte Seite des Drehkörpers 12 besitzt eine Bremsscheibe 44, die mit sechs radial ausgerichteten und in Umfangsrichtung der Stirnseite geneigten Einschnitten 56 versehen ist, wobei der Übergang zwischen jeweils zwei angrenzenden Einschnitten stufenförmig ausgebildet ist. Die kugelförmigen Bremsmittel 26 rollen daher auf der stufenförmig abgesetzten Stirnseite des Bremsstückes 44 ab. Zwischen dem Bremsstück 44 und dem Grundkörper 10 ist eine Dichtung 36 angeordnet, so daß gewährleistet ist, daß das durch die Zentralbohrung 50 zugeführte Druckmedium in den Düsenkörper 20 gelangen kann, ohne daß es dabei seitlich ausströmt. Für Verbindung des Drehkörpers 12 und des Grundkörpers 10 ist eine Schraube 48, eine Sicherung 40, eine Buchse 38 und eine Ringnut 60 mit radialen Bohrungen für das Druckmedium vorgesehen. Diese sind zweckmäßigerweise axial versetzt, so daß die Achse nicht an einer einzigen Stelle besonders geschwächt ist. Wird nun in die Zentralbohrung 50, die mit dem Düsenkörper 20 medienführend verbunden ist, Druckmedium zugeführt, dann wird aufgrund der Ausrichtung der Düse 20 auf den Drehkörper 12 ein Drehmoment ausgeübt, so daß der Drehkörper 12 um die Achse 14 rotieren anfängt. Die Drehzahl ist zum einen vom Druck und zum anderen von der Durchflußmenge abhängig. Die Drehzahl hängt ferner vom Winkel ab, den die beiden Achsen 14 und 22 einschließen. Wird der Einstellkörper 28 im Uhrzeigersinn verdreht, dann werden die Bremsmittel 26 mit größerer Kraft gegen die Stirnseite des Bremsstückes 34 gepreßt. Der Benutzer kann daher während des Betriebes der Rotationsdüse die Anpreßkraft der Bremsmittel verändern und somit die Drehzahl des Drehkörpers gezielt beeinflussen. Die Bremsscheibe 44 sowie der Drehkörper 46 und der Einstellkörper 28 können aus Kunststoff bestehen, während die kugelförmigen Bremsmittel 26 sowie die Druckkörper 30 aus Metall ausgebildet sein können.

Die Anzahl der Einschnitte 56 könnte selbstverständlich auch größer sein. Das gleiche gilt auch für die Anzahl der Bremsmittel. Durch die Einschnitte sowie die Anordnung der Bremsmittel wird erreicht, daß die Bremskraft während der Rotation des Drehkörpers Werte zwischen einem Maxium und einem Minimum einnimmt. Was in der Anlaufphase der Düse vorteilhaft ist.

Ferner ist eine Rastung 3 vorgesehen, mit der sichergestellt wird, daß die eingestellte Position der Stellmutter 28 unverändert bleibt. Die Stellmutter 28 kann mit einer Skala versehen sein, so daß der Benutzer die genaue Drehzahl des Drehkörpers 12, die mit der Lage der Stellmutter 28 zusammenhängt, einstellen kann. Schließlich sind zwei Endanschläge für die Stellmutter 28 vorgesehen, von denen nur der Endanschlag 4 dargestellt ist. Diese Endanschläge definieren den Arbeitsraum der Stellmutter 28 und gewährleisten, daß die Stellmutter 28 keine Position einnimmt, in der die Rotationsdüse nicht funktionieren, z.B. blockiert ist, würde.

Claims (14)

1. Rotationsdüse mit einem Grundkörper, auf dem ein Drehkörper zur Rotation um eine zentrale Achse des Grundkörpers gelagert ist, an dessen zur Austrittsseite der Rotationsdüse zeigenden Stirnfläche mindestens ein Düsenelement angebracht ist, dessen Achse windschief zur Zentralachse geneigt ist, einem den Drehkörper aufnehmenden und mit dem Grundkörper verbindbaren Gehäuse sowie mit dem Drehkörper zusammenarbeitenden Bremsmitteln zur Drehzahlbegrenzung des Drehkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsmittel (26) mit mindestens einem von außen her betätigbaren Einstellkörper (28) zur Einstellung der Bremskraft zusammenarbeiten.

2. Rotationsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellkörper (28) mit Bezug auf den Drehkörper (12) radial- und/oder axialseitig verstellbar ist.

3. Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellkörper mit dem Grundkörper oder dem Gehäuse durch Gewinde verbindbar ist.

4. Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einstellkörper (28) und den Bremsmitteln (26) elastisch verformbare Druckkörper angeordnet sind.

5. Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem etwa zylinderförmigen Grundkörper, dadurch gekennzeichnet, daß am Grundkörper (10) ein die Bremsmittel (26) tragendes Haltestück (46) angeordnet ist, aus dessen dem Drehkörper (12) zugekehrten Stirnseiten die mit dem Drehkörper (12) zusammenarbeitenden Bremsmittel (26) herausragen.

6. Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltestück (46) mit dem Grundkörper (10) lösbar verbindbar ist.

7. Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltestück (46) eine durchgehende Bohrung mit Innengewinde (1) besitzt, in die der Außengewinde aufweisende Grundkörper (10) einschraubbar und mit dem Haltestück unverrückbar verbindbar ist.

8. Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem etwa zylinderförmigen Haltestück, dadurch gekennzeichnet, daß im Haltestück (46) mindestens eine axial verlaufende und durchgehende Öffnung (50) ausgebildet ist, in welcher der Druckkörper (30) angeordnet ist, und daß das Außengewinde aufweisende Haltestück (46) in dem Innengewinde aufweisenden und topfförmigen Einstellkörper (28) angeordnet ist, der mit Bezug auf das Haltestück (46) axial verstellbar ist.

9. Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei mit Druckkörpern (30) sowie Bremsmitteln (26) versehene Öffnungen (50) vorgesehen sind.

10. Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als drei um die Achse gleichmäßig verteilte Öffnungen vorgesehen sind.

11. Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Haltestück (46) zugekehrte und mit Bremsmitteln zusammenarbeitende Stirnseite des Drehkörpers (12) mindestens eine mit den Bremsmitteln (26) zusammenarbeitende und profilierte Bremsbahn besitzt, die beim Verdrehen des Drehkörpers (12) auf die Bremsmittel (26) Druck mit unterschiedlicher Größe ausübt.

12. Rotationsdüse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsbahn in Form von Ausnehmungen, Vertiefungen, Schikanen oder dgl. ausgebildet ist.

13. Rotationsdüse nach einem der ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremsbahn in Form von auf einem Kreis liegenden Ausnehmungen ausgebildet ist, die auf die Maße der Bremsmittel abgestimmt sind, so daß die Bremsmittel axiale Hin- und Herbewegungen ausüben können, und
daß die Übergänge zwischen den benachbarten Ausnehmungen als Erhebungen ausgebildet sind.

14. Rotationsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Haltestück (46) zugekehrte und mit Bremsmitteln zusammenarbeitende Stirnseite des Drehkörpers (12) mindestens zwei radial ausgerichtete und in Umfangsrichtung der Stirnseite geneigte Einschnitte (56) besitzt, wobei der Übergang zwischen jeweils zwei angrenzenden Einschnitten stufenförmig ausgebildet ist.