DE4013446C1 - - Google Patents
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- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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- B05B3/0409—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements driven by the liquid or other fluent material discharged, e.g. the liquid actuating a motor before passing to the outlet with moving, e.g. rotating, outlet elements
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Description
Die Erfindung betrifft eine Rotordüse für ein Hochdruck
reinigungsgerät mit einem zylindrischen Gehäuse, das in
einer Stirnwand eine pfannenförmige, zentral durchbrochene
Vertiefung aufweist, mit einem mit einer Durchgangsbohrung
versehenen Düsenkörper, der sich mit einem kugelig ausge
bildeten Ende in der pfannenförmigen Vertiefung abstützt,
sich in Längsrichtung über einen Teil des Gehäuses er
streckt und einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner
ist als der Innendurchmesser des Gehäuses, und mit einem
tangential in das Gehäuse einmündenden Einlaß für eine
Flüssigkeit, durch den die Flüssigkeit im Gehäuse um die
Längsachse in Rotation versetzbar ist, so daß der Düsen
körper zusammen mit der rotierenden Flüssigkeit umläuft
und sich dabei mit einer Anlagefläche an seinem Umfang an
die Innenwand des Gehäuses anlegt, wobei die Längsachse
des Düsenkörpers gegenüber der Längsachse des Gehäuses ge
neigt ist.
Bei Hochdruckreinigungsgeräten und anderen Sprühgeräten,
die einen auf einer sich in Strahlrichtung öffnenden Ke
gelfläche umlaufenden Strahl erzeugen, sind verschiedene
Antriebsmöglichkeiten bekannt, um in der Rotordüse einen
solchen bewegten Strahl zu erzielen.
Eine mechanisch relativ aufwendige Methode sieht vor, in
einem Gehäuse einen Rotor um die Längsachse des Gehäuses
drehbar zu lagern, der mittels des in das Gehäuse eintre
tenden Flüssigkeitsstrahles angetrieben wird. Über ein Ge
triebe, beispielsweise ein Zahnradgetriebe, wird ein im
Gehäuse ebenfalls um die Längsachse des Gehäuses drehba
rer, schräg zur Längsachse angeordneter Düsenkörper ange
trieben (EP-A2-1 53 129). Die Verwendung eines Zahnradge
triebes führt zu erheblichem konstruktivem Aufwand, außer
dem besteht hier die Gefahr, daß beim fortlaufenden Ge
brauch durch Abnützung der ineinandergreifenden Getriebe
teile nur eine kurze Lebensdauer erreicht werden kann.
Es ist auch bekannt, das Getriebe bei einer solchen Kon
struktion prinzipiell dadurch zu vermeiden, daß der Rotor
selbst einen schräg verlaufenden Düsenkanal trägt (DE-PS
34 19 964). Auch diese Konstruktion benötigt eine beidsei
tige Lagerung des Rotors, die störanfällig sein kann; aus
serdem können sich ausgangsseitig Dichtungsprobleme erge
ben, insbesondere bei der Verwendung in Hochdruckreini
gungsgeräten.
Aus diesem Grunde sind bei weiteren bekannten Rotordüsen
pfannengelagerte Druckstelzen verwendet worden, die durch
einen im Gehäuse um die Längsachse desselben gelagerten
Rotor angetrieben werden (DE-PS 36 23 368). Bei dieser
Konstruktion sind Dichtungsprobleme in Auslaßbereich ver
mieden, es ergibt sich jedoch trotzdem ein relativ großer
Aufwand, da neben dem pfannenförmig gelagerten Düsenkörper
zusätzlich ein drehbarer Rotor vorgesehen sein muß.
Bei einer aus dem deutschen GM 89 09 876 bekannten Kon
struktion wird ein um die Längsachse des Gehäuses drehbar
gelagerter Rotor dadurch vermieden, daß an den Düsenkörper
selbst Rotorschaufeln angeformt werden, auf die ein zen
tral axial in das Gehäuse einmündender Flüssigkeitsstrahl
auftrifft. Der Düsenkörper wälzt sich unter dem Einfluß
dieses zentralen Strahls an der Innenfläche des Gehäuses
ab, vorzugsweise kämmt dabei der mit einem Zahnkranz ver
sehene Außenumfang des Düsenkörpers mit einem Zahnkranz an
der Innenwand des Gehäuses. Auch diese Konstruktion ist
durch die Notwendigkeit der Rotorschaufeln und der Zahn
kränze relativ aufwendig.
Eine konstruktiv einfache und trotzdem funktionsgerechte
Rotordüse ist aus der DE-OS 31 50 879 bekannt. Bei dieser
Konstruktion ist in dem Gehäuse ein pfannengestützter Dü
senkörper vorgesehen, der dadurch in einen Umlauf auf ei
nem Kegelmantel versetzt wird, daß er von einer im Gehäu
seinneren um die Längsachse rotierenden Flüssigkeitssäule
mitgenommen wird. Die Flüssigkeitssäule wird durch den
tangentialen Einlaß der Flüssigkeit in das Gehäuseinnere
zu einer Drehung um die Längsachse angeregt. Bei dieser
Konstruktion ergeben sich jedoch dann Schwierigkeiten,
wenn diese Rotordüse mit Flüssigkeit unter hohem Druck be
schickt werden soll. Die um die Längsachse rotierende
Flüssigkeitssäule wirkt nämlich insbesondere im vorderen
Bereich des Düsenkörpers, in dem dieser in der zentralen,
pfannenförmigen Vertiefung gelagert ist, als Drehantrieb
für den Düsenkörper, so daß dieser in eine starke Eigenro
tation um seine eigene Längsachse versetzt wird. Diese Ei
genrotation um die Längsachse überlagert sich mit der Be
wegung des Düsenkörpers auf dem Kegelmantel, und diese Ei
genrotation führt dazu, daß auch der aus dem Düsenkörper
austretende Strahl um seine Längsachse in Rotation ge
langt. Sobald die entsprechend in Umfangsrichtung be
schleunigten Flüssigkeitsteilchen den Düsenkörper verlas
sen, fächert daher der Strahl sehr stark auf, so daß die
Reinigungswirkung bereits in kurzem Abstand vom Düsenkör
per nachläßt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Rotordü
se derart auszubilden, daß diese unerwünschte Eigenrota
tion des Düsenkörpers verringert wird, so daß dadurch die
Kompaktheit des abgegebenen Strahls erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Rotordüse der eingangs be
schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Anlagefläche des Düsenkörpers aus einem Material besteht,
dessen Reibungskoeffizient gegenüber dem Material der Ge
häuseinnenwand < 0,25 ist, insbesondere < 0,5.
Die erhöhte Reibung zwischen Düsenkörper und Gehäuseinnen
wand im Bereich der Anlagefläche führt dazu, daß der Dü
senkörper zumindest teilweise an der Innenwand abgewälzt
wird. Diese Abwälzbewegung führt zu einer Drehung des Dü
senkörpers um die eigene Achse, wobei jedoch die Drehrich
tung der Drehrichtung entgegengesetzt ist, die die rotie
rende Flüssigkeitssäule im Gehäuseinneren dem Düsenkörper
aufzwingt. Durch die erhöhte Reibung gelingt es daher, der
aufgezwängten Eigendrehung durch die rotierende Flüssig
keitssäule entgegenzuwirken und auf diese Weise die uner
wünschte Eigendrehung des Düsenkörpers weitgehend zu ver
meiden.
Der Düsenkörper kann insgesamt aus einem entsprechenden
Material gefertigt werden, beispielsweise einem elastome
ren Kunststoff.
Bevorzugt wird jedoch, den Düsenkörper im Bereich der An
lagefläche mit einem Material zu beschichten, dessen Rei
bungskoeffizient gegenüber dem Material der Gehäuseinnen
wand < 0,25 und insbesondere < 0,5 ist; eine entsprechende
Beschichtung kann natürlich auch die Innenwand des Gehäu
ses tragen.
Dabei kann diese Beschichtung die Form eines O-Ringes ha
ben, der in eine Umfangsnut des Düsenkörpers oder eine Um
fangsnut des Gehäuses eingelegt ist und aus einem Elasto
mermaterial besteht, das die geforderten Reibungswerte
aufweist. Diese Lösung hat zusätzlich den Vorteil, daß bei
einer Abnützung des Anlageflächenbereiches der die Anla
gefläche bildende O-Ring leicht ausgetauscht werden kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen,
daß im Bereich der pfannenförmigen Vertiefung radial von
der Gehäuseinnenwand vorstehende Bremselemente angeordnet
sind, die vorzugsweise Wände sind, die in Radialebenen des
Gehäuses angeordnet sind und den Bewegungsbereich des Dü
senkörpers umgeben. Derartige Bremselemente wirken der Ro
tationsbewegung der Flüssigkeit um die Längsachse des Ge
häuses im auslaßnahen Bereich entgegen, und gerade in die
sem Bereich führt die Rotation der Flüssigkeitssäule zu
der unerwünschten Eigenrotation des Düsenkörpers. Diese
Bremselemente wirken also auch in der Weise, daß die uner
wünschte Anregung einer Eigenrotation des Düsenkörpers
verringert wird. Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft
in Kombination mit der Erhöhung des Reibungskoeffizienten
im Anlagebereich, da beide Effekte in derselben Richtung
wirken, jedoch können diese Bremselemente die genannte
Wirkung auch für sich entfalten, also ohne Erhöhung der
Reibung im Anlagebereich.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Einlaß an dem der pfan
nenförmigen Vertiefung des Gehäuses abgewandten Seite in
einem Bereich des Gehäuses angeordnet ist, in den der von
der pfannenförmigen Vertiefung abgestützte Düsenkörper
nicht hineinreicht. Wenn ein Einlaß in einem Bereich in
das Gehäuse einmündet, in dem sich der Düsenkörper befin
det, kann auch diese eintretende Strömung die Eigendrehung
des Düsenkörpers verstärken. Dadurch, daß man den Einlaß
der Flüssigkeit und den Düsenkörper räumlich voneinander
trennt, wird diese unerwünschte Anregung der Eigenrotation
des Düsenkörpers weitgehend vermieden. Dabei kann der tan
gentiale Einlaß sowohl im Mantel als auch im Boden des Ge
häuses angeordnet sein, wesentlich ist in diesem Zusammen
hang, daß die eintretende Flüssigkeit nicht tangential auf
die Seitenwand des Düsenkörpers unmittelbar auftrifft.
Vorzugsweise ist die Länge des Düsenkörpers < 3/4 der Ge
häuselänge; bei kürzeren Düsenkörpern besteht die Gefahr,
daß die Düsenkörper in Schwingungen geraten und einen un
ruhigen, aufgefächerten Strahl erzeugen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen,
daß die der pfannenförmigen Vertiefung gegenüberliegende
Stirnwand des Gehäuses einen zentralen, in das Gehäusein
nere hineinragenden Vorsprung trägt, der im Gehäuseinneren
einen Ringraum ausbildet, in den das dem kugeligen Ende
abgewandte Ende des Düsenkörpers eintaucht, wenn er sich
mit seinem kugeligen Ende in der pfannenförmigen Vertie
fung abstützt. Ein solcher Ringraum, in den der tangentia
le Einlaß einmündet, erzeugt eine Drehung der Flüssig
keitssäule im Gehäuseinneren, wobei sich die Flüssigkeits
teilchen bevorzugt im wandnahen Bereich aufhalten. Dadurch
wird am auslaßseitigen Ende, an dem der Düsenkörper zen
tral gelagert ist, die Wahrscheinlichkeit einer Übertra
gung einer Eigenrotation geringer. Außerdem ergibt sich
durch diese Anordnung des Vorsprunges eine Vororientierung
des Düsenkörpers bereits vor Beginn einer Flüssigkeits
strömung, so daß beim Einschalten der Flüssigkeitsströmung
der Düsenkörper bereits eine Schräglage einnimmt und da
durch sicher gegen die Innenwand des Gehäuses gedrückt
wird, sobald die Flüssigkeit das Gehäuse durchströmt.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Düsenkörper an dem in
den Ringraum eintauchenden Ende einen geringeren Außen
durchmesser aufweist als am übrigen Teil seiner Baulänge,
beispielsweise kann der Düsenkörper nur einen zentralen
Verlängerungsstift an seinem dem kugeligen Ende gegenüber
liegenden Ende tragen, der in den Ringraum hineinragt.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel mündet
ein zweiter Einlaß für Flüssigkeit parallel zur Längsachse
in das Gehäuse ein, und es ist ein Verteiler vorgesehen,
der die Flüssigkeit wahlweise dem einen oder dem anderen
Einlaß oder beiden Einlässen gleichzeitig zuführt. Beim
Eintritt durch den tangentialen Einlaß ergibt sich ein Um
lauf des Düsenkörpers auf dem Kegelmantel, beim Einlaß
durch den axialen Einlaß dagegen nicht. Durch entsprechen
de Aufteilung kann auf diese Weise die Drehzahl variiert
werden, mit welcher der Düsenkörper auf dem Kegelmantel
umläuft.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
vorgesehen, daß neben dem Gehäuse ein weiterer Düsenkörper
stationär angeordnet ist, der mit einer Flüssigkeitszufuhr
in Verbindung steht, die auch zu dem Einlaß oder den Ein
lässen des Gehäuses führt, und daß eine Umschaltung den
Strömungsweg zu dem stationären Düsenkörper wahlweise
freigibt oder verschließt. Auf diese Weise kann der Benut
zer wählen, ob er einen umlaufenden Strahl oder einen sta
tionären Strahl erzeugen will.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Inneren des Gehäuses
verstellbare Stützflächen vorgesehen sind, an denen der
Düsenkörper mit seiner Anlagefläche anliegt, und wenn der
Neigungswinkel der Längsachse des Düsenkörpers gegenüber
der Längsachse des Gehäuses bei unterschiedlichen Positio
nen der Stützflächen verschieden ist. Allein durch Ver
schieben der Stützflächen ist es daher möglich, den Öff
nungswinkel des umlaufenden Punkstrahles zu variieren.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsfor
men der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung
der näheren Erläuterung. Es zeigen
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Rotordüse
mit auf einem Kegelmantel umlaufendem Dü
senkörper;
Fig. 2 eine Längsschnittansicht eines weiteren
bevorzugten Ausführungsbeispiels einer
Rotordüse mit zusätzlicher Umschaltung
auf einen stationären Düsenkörper;
Fig. 3 eine Längsschnittansicht eines weiteren
bevorzugten Ausführungsbeispiels einer
Rotordüse mit Drehzahlvariation des Dü
senkörpers und
Fig. 4 eine Längsschnittansicht eines weiteren
bevorzugten Ausführungsbeispiels einer
Rotordüse mit einer Öffnungswinkelver
stellung des Düsenkörpers.
Die in Fig. 1 dargestellte Rotordüse 1 ist auf das
Strahlrohr 2 eines in der Zeichnung nicht dargestellten
Hochdruckreinigers aufgeschraubt; dieses Strahlrohr kann
mittels einer flexiblen Hochdruckleitung mit dem drucksei
tigen Ausgang einer Hochdruckpumpe verbunden werden und
führt dann unter hohem Druck, beispielsweise unter 100
bar, eine gegebenenfalls mit Chemikalien versetzte Reini
gungsflüssigkeit zu.
Auf das Ende des Strahlrohres 2 ist ein haubenförmiges Bo
denteil 3 aufgeschraubt, welches einen sich stufenförmig
verengenden Innenraum 4 aufweist, in dessen Endteil das
Strahlrohr 2 einmündet.
Das Bodenteil 3 bildet den Boden 5 eines zylindrischen In
nenraumes 6 eines auf das Bodenteil 3 aufgeschraubten Ge
häuses 7, dessen Innenraum 6 sich zu der dem Boden 5 ge
genüberliegenden Stirnwand 8 hin konisch verengt. In der
Stirnwand 8 befindet sich eine zentrale Durchbrechung 9,
die umgeben wird von einer pfannenförmigen Vertiefung 10
das heißt einer die Durchbrechung 9 auf der Innenseite des
Gehäuses 7 ringförmig umgebenden Schulter mit im Quer
schnitt kreisbogenförmigem Querschnitt.
Das Gehäuse 7 wird überfangen von einer nach vorne offenen
Haube 11, die sich zum freien Ende des Gehäuses 7 hin so
weit erstreckt, daß sie über die Stirnwand 8 hervorsteht.
Aus dem tiefsten Teil des Innenraumes 4 treten in radialer
Richtung Kanäle 12 in das Bodenteil 3 ein, die mit einer
tangential in Umfangsrichtung verlaufenden Komponente in
den Innenraum 6 führen. Sie gelangen dort in einen dem Bo
den 5 benachbarten Ringraum 13, der zwischen einem zentra
len, in den Innenraum 6 hineinragenden Vorsprung 14 und
der Innenwand 15 des Innenraumes 6 ausgebildet ist.
Im Inneren des Innenraumes ist ein im wesentlichen rohr
förmiger Düsenkörper 16 mit einer in Längsrichtung verlau
fenden Durchgangsöffnung 17 angeordnet, der an seinem der
Stirnwand 8 zugewandten Ende kugelig ausgebildet ist. Die
ses kugelige Ende 18 taucht in die pfannenförmige Vertie
fung 10 ein und wird in dieser abgestützt. An seinem ge
genüberliegenden Ende trägt der Düsenkörper 16 eine zen
trale, stiftförmige Verlängerung 19, die in den Ringraum
13 eintaucht. An der Außenwand 20 des Düsenkörpers 16 ist
an dem dem pfannenförmigen Ende 18 gegenüberliegenden Ende
21 in einer aus der Zeichnung nicht deutlich ersichtbaren
Umfangsnut ein O-Ring 22 aus elastomerem Material einge
legt, der sich bei entsprechender Schrägstellung des Dü
senkörpers an die Innenwand 15 des Innenraumes 6 anlegt.
Der O-Ring besteht aus einem Elastomermaterial, dessen
Reibungskoeffizient gegenüber dem Material der Innenwand
15 relativ groß ist, beispielsweise < 0,25 und insbesonde
re < 0,5.
Im Betrieb wird Flüssigkeit unter hohem Druck über das
Strahlrohr 2 in den Innenraum 4 eingeführt und gelangt von
dort über die Kanäle 12 in den Innenraum 6. Dabei tritt
die Flüssigkeit durch die entsprechende Führung der Kanäle
12 tangential zur Umfangsrichtung in den Innenraum 6 ein,
so daß innerhalb des Innenraumes 6 eine um die Längsachse
rotierende Flüssigkeitssäule ausgebildet wird. Diese Flüs
sigkeitssäule nimmt bei ihrer Rotation um die Längsachse
auch den Düsenkörper 16 mit, der auf diese Weise längs ei
nes Kegelmantels umläuft, wobei der Öffnungswinkel durch
die Anlage des O-Ringes 22 an der Innenwand 15 des Innen
raumes 6 bestimmt wird.
In dem der Vertiefung 10 naheliegenden Bereich versucht
die um die Längsachse des Gehäuses 7 rotierende Flüssig
keitssäule dem Düsenkörper 16 eine gleichsinnige Drehung
aufzuzwingen, im Bereich des O-Ringes 22 erfährt jedoch
der Düsenkörper durch die abwälzende Bewegung an der In
nenwand 15 des Innenraumes 6 ein entgegengesetztes An
triebsmoment, wobei sich die beiden entgegengesetzten Ten
denzen weitgehend aufheben. Dies führt dazu, daß der Dü
senkörper 16 bei seiner Kegelmantelumlaufbewegung um seine
eigene Achse nur eine sehr geringe Drehung ausführt, so
daß durch die Durchgangsöffnung 17 hindurchtretende Flüs
sigkeit im wesentlichen eine Beschleunigung in Längsrich
tung des Düsenkörpers 16 erfährt, nicht jedoch eine Dreh
beschleunigung um die Längsachse des Düsenkörpers 16. Der
austretende Flüssigkeitsstrahl bleibt somit über eine
größere Strecke kompakt und fächert nicht infolge einer
hohen Eigenrotation auf.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist ähn
lich dem der Fig. 1 ausgebildet, einander entsprechende
Teile tragen daher dieselben Bezugszeichen.
Zusätzlich trägt die Rotordüse der Fig. 2 eingeformt in
die Haube 11 einen stationären Düsenkörper 25, der seit
lich versetzt gegenüber dem Gehäuse 7 an der Haube 11 ge
halten ist. Im Strahlrohr 2 befindet sich eine radiale
Bohrung 28, die zwischen zwei in das Strahlrohr 2 einge
legten Umfangsdichtungen 29 und 30 aus dem Strahlrohr 2
austritt. Eine dritte Umfangsdichtung 31 ist stromaufwärts
der beiden Umfangsdichtungen 29 und 30 angeordnet.
Die Haube 11 kann im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 gegen
über dem Gehäuse 7 in axialer Richtung verschoben werden,
so daß eine in der Haube 11 angeordnete, in radialer Rich
tung verlaufende Verbindungsleitung 26, die über eine
axiale Verbindungsleitung 27 zu dem stationären Düsenkör
per 25 führt, wahlweise zwischen den Umfangsdichtungen 29
und 30 oder zwischen den Umfangsdichtungen 30 und 31 ange
ordnet werden kann. Im ersten Falle ergibt sich eine Ver
bindung mit der radialen Bohrung 28, so daß über diese ra
diale Bohrung 28 sowie die beiden Verbindungsleitungen 26
und 27 ein Strömungsweg zum stationären Düsenkörper 25
hergestellt wird. Im anderen Falle endet die Verbindungs
leitung 26 stumpf auf dem Außenmantel des Strahlrohres 2,
die Bohrung 28 hingegen wird durch die beiden benachbarten
Umfangsdichtungen 29 und 30 gegenüber der sie überdecken
den Haube 11 abgedichtet.
Um die Haube 11 in der Position festzulegen, in der die
Verbindungsleitung 26 mit der Bohrung 28 ausgerichtet ist,
befindet sich in der Haube 11 zusätzlich eine federbela
stete Rastkugel 32, die in eine Öffnung 33 im Strahlrohr 2
eintauchen kann und somit eine Verschiebung der Haube 11
gegenüber dem Gehäuse 7 nur unter Überschreiten einer be
stimmten Kraft ermöglicht.
Der Benutzer hat bei diesem Ausführungsbeispiel die Mög
lichkeit, zwischen der Abgabe eines rotierenden, auf einem
Kegelmantel umlaufenden Punktstrahles und der Abgabe eines
stationären Strahles zu wählen, indem er die Haube 11 ge
genüber dem Gehäuse 7 verschiebt. Befinden sich die Ver
bindungsleitung 26 und die radiale Bohrung 28 in Ausrich
tung zueinander, gelangt der allergrößte Teil der Flüssig
keit ausschließlich zum Düsenkörper 25, da der Strömungs
widerstand durch den Innenraum 6 wesentlich größer ist,
als der beim Durchgang durch den stationären Düsenkörper
25. Ist die Bohrung 28 hingegen verschlossen, tritt die
gesamte Flüssigkeitsmenge in der anhand des Ausführungs
beispiels der Fig. 1 beschriebenen Weise durch den Innen
raum 6 hindurch und erzeugt dort einen auf einem Kegelman
tel umlaufenden, kompakten Punktstrahl.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist der Innenraum
6 über seine gesamte Länge zylindrisch ausgebildet, im
strömungsabwärts gelegenen Bereich trägt der Innenraum zu
sätzlich in Radialebenen angeordnete Wände 35, die mit ih
rer Innenkante 36 in Strömungsrichtung schräg nach innen
laufen. Diese Wände 35 bilden eine Wirbelbremse für die im
Innenraum um die Längsachse rotierende Flüssigkeitssäule,
das heißt sie bremsen die Rotationsbewegung der Flüssig
keitssäule in diesem austrittsnahen Bereich ab. Dies führt
dazu, daß in diesem Bereich weniger Eigenrotation auf den
Düsenkörper 16 übertragen wird, das heißt die Tendenz zu
einer unerwünschten Eigenrotation des Düsenkörpers um sei
ne Längsachse wird durch diese Maßnahme herabgesetzt. Die
se Maßnahme ist besonders vorteilhaft in Kombination mit
der durch die Abwälzbewegung des Düsenkörpers erzeugten,
der unerwünschten Eigendrehung entgegenwirkenden Antriebs
kraft, die durch den erhöhten Reibungswert des Anlagemate
rials begünstigt wird, jedoch kann bei allen Ausführungs
beispielen auch diese Maßnahme allein eingesetzt werden,
um die unerwünschte Eigendrehung des Düsenkörpers 16 um
seine Längsachse zu unterdrücken.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden in radialen
Ebenen verlaufende Wände als Wirbelbremse eingesetzt, es
könnten auch andere in den Innenraum ragende Vorsprünge
dafür verwendet werden, so daß im austrittsnahen Bereich
des Innenraumes dieser abwechselnd einen großen und einen
kleinen Innendurchmesser aufweist. Wesentlich ist, daß die
Rotation der Flüssigkeitssäule im Innenraum nur im aus
trittsnahen Bereich herabgesetzt wird, da diese Rotation
im austrittsfernen Bereich notwendig ist, um den Düsenkör
per mitzunehmen und auf der Kegelmantelfläche umlaufen zu
lassen.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht
wieder weitgehend dem der Fig. 1, entsprechende Teile
tragen daher auch hier dieselben Bezugszeichen. Das Aus
führungsbeispiel der Fig. 3 unterscheidet sich von dem
der Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß aus dem Innenraum
4 des Bodenteiles 3 sowohl solche Kanäle 42 austreten, die
in Umfangsrichtung tangential in den Innenraum 6 einmün
den, als auch solche Kanäle 43, die in axialer Richtung in
den Innenraum 6 einmünden. Die Kanäle 42 treten dabei im
äußeren Umfangsbereich des Innenraumes 4 aus diesem aus,
und zwar stromaufwärts einer Stufe 44, die den stromauf
wärts gelegenen Teil des Innenraumes 4 mit größerem Durch
messer von dem stromabwärts gelegenen Teil 45 mit geringe
rem Durchmesser trennt. Aus diesem Teil 45 tritt der axial
in den Innenraum 6 eintretende Kanal 43 aus.
Das Strahlrohr 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel stirn
seitig verschlossen und weist dort einen zentralen Vor
sprung 46 auf, der dichtend an die Stufe 44 angelegt ist,
so daß der Vorsprung 46 den stromabwärts gelegenen Teil 45
des Innenraumes 4 vom übrigen Innenraum abtrennt.
Der Innenraum des Strahlrohres 2 steht über schräg nach
außen geführte Bohrungen 47 mit dem stromaufwärts der Stu
fe 44 angeordneten Teil des Innenraumes 4 in Verbindung.
In dieser Position des Strahlrohres 2 gelangt die über das
Strahlrohr 2 herbeigeführte Flüssigkeit über die in Um
fangsrichtung in den Innenraum 6 einmündenden Kanäle 42 in
denselben, so daß in der beschriebenen Weise im Innenraum
6 eine um ihre Längsachse rotierende Flüssigkeitssäule
ausgebildet wird, die den Düsenkörper 16 mitnimmt und so
mit einen auf einem Kegelmantel umlaufenden Kompaktstrahl
ausbildet.
Das Strahlrohr 2 läßt sich in axialer Richtung gegenüber
dem Bodenteil 3 dadurch verschieben, daß es aus dem Boden
teil 3 herausgeschraubt wird. Dabei hebt der Vorsprung 46
von der Stufe 44 ab und stellt somit über einen zwischen
der Stufe 44 und dem Vorsprung 46 ausgebildeten Ringspalt
eine Verbindung zum Teil 45 des Innenraumes 4 her. Über
das Strahlrohr 2 herbeigeführte Flüssigkeit kann nunmehr
zusätzlich auch über den axialen Kanal 43 in den Innenraum
eintreten, der keinerlei Drehung der Flüssigkeitssäule im
Innenraum 6 erzeugt. Es wird also ein Bypass geöffnet,
durch den ein Teil der herbeigeführten Flüssigkeit hin
durchtritt, ohne zu der Kegelmantelumlaufbewegung des Kom
paktstrahles beizutragen. Das Verhältnis der Aufteilung
ergibt sich einmal durch die Größe der axialen Verschie
bung des Strahlrohres 2 gegenüber dem Bodenteil 3, das
heißt durch mehr oder weniger starkes Herausschrauben des
Strahlrohres 2 aus dem Bodenteil 3, zum anderen durch die
Strömungsquerschnitte der Kanäle 42 beziehungsweise 43.
Wenn ein großer Anteil der zugeführten Flüssigkeit über
den Kanal 43 in den Innenraum 6 eintritt, wird die Rota
tion der Flüssigkeitssäule im Innenraum 6 geschwächt mit
dem Ergebnis, daß die Umlaufgeschwindigkeit des Düsenkör
pers 16 herabgesetzt wird. Die Bedienungsperson kann auf
diese Weise die Umlaufgeschwindigkeit des erzeugten Punkt
strahles beeinflussen.
Auch das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel weist
große Ähnlichkeit mit dem der Fig. 1 auf, so daß auch
hier entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen tragen.
Wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind bei diesem
Ausführungsbeispiel Kanäle 52 vorgesehen, die tangential
zur Umfangsrichtung in den Innenraum 6 einmünden, und Ka
näle 53, die axial einmünden. Der Kanal 53 tritt dabei in
radialer Richtung aus dem Innenraum 4 aus, im Bereich des
Austrittes liegt ein quer durch den Innenraum 4 geführter
Nadelventilkörper 51 dichtend an, der den Kanal 53 ver
schließt, wenn er vollständig eingeschoben ist, der ihn
aber öffnet, wenn er herausgezogen ist. Die Eintauchtiefe
des Nadelventilkörpers 51 wird durch seine Anlage an einer
exzentrischen Steuerbahn 54 bestimmt, die sich an der In
nenseite der drehbar auf dem Bodenteil 3 angeordneten Hau
be 11 befindet. Diese erstreckt sich im dargestellten Aus
führungsbeispiel nur über die Höhe des Bodenteiles 3.
Das Gehäuse 7 ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht auf
das Bodenteil 3 dieses überfangend aufgeschraubt, sondern
in dieses eingeschraubt, im übrigen ist der Aufbau aber
ähnlich, da sich auch bei diesem Ausführungsbeispiel im
Innenraum 6 ein Düsenkörper 16 befindet, der mit einem ku
geligen Ende 18 in der pfannenförmigen Vertiefung 10 ruht
und durch die sich um die Längsachse drehende Flüssig
keitssäule im Innenraum 6 an der Innenwand anliegend längs
eines Kegelmantels umläuft. Im Bodenteil ist kein zentra
ler Vorsprung 14 vorgesehen, sondern der Boden 5 ist eben
ausgebildet.
Am stromabwärts gelegenen Ende ist im Innenraum 6 ein
Stützring 55 angeordnet, der eine schräg nach innen wei
sende Stützfläche 56 trägt. An diese Stützfläche legt sich
die obere Kante 57 des Düsenkörpers 16 bei dessen Kegel
mantelumlaufbewegung an, wobei durch diese Anlage die
maximale Schrägstellung des Düsenkörpers begrenzt wird.
Der Stützring 55 ist im Innenraum 6 in axialer Richtung
verschiebbar gelagert. Die Stirnwand 8 durchsetzende
Schubstangen 58 stützen sich dazu an dem Ring 55 ab und
liegen mit ihrem äußeren Ende an einer Gleitbahn 60 an der
Innenseite einer das Gehäuse 7 überfangenden Haube 59 an,
die auf das Gehäuse 7 aufgeschraubt ist und somit durch
Verdrehen in axialer Richtung gegenüber dem Gehäuse 7 be
wegt werden kann. Beim weiteren Einschrauben der Haube 59
drückt diese die Schubstangen 58 in den Innenraum 6 hinein
und verschiebt dadurch den Stützring 55 entgegen der Strö
mungsrichtung der Flüssigkeit. Dies führt dazu, daß der
auf einem Kegelmantel umlaufende Düsenkörper 16 bereits
bei einer geringeren Schrägstellung an der Stützfläche 56
anschlägt, das heißt der Öffnungswinkel des aus dem Düsen
körper 16 abgegebenen Punktstrahles wird herabgesetzt.
Dieses Verschieben des Ringes 55 kann soweit erfolgen, bis
der Düsenkörper mit seiner Längsachse parallel zur Längs
achse des Gehäuses steht, in diesem Extremfall gibt die
Düse dann nur noch einen zentral gerichteten Strahl ab.
Bei der dargestellten Rotordüse kann der Benutzer durch
Verdrehung der Haube 11 und damit der Steuerbahn 54 das
Verhältnis der Flüssigkeit steuern, das mit Komponente in
Umfangsrichtung in den Innenraum 6 oder nur in axialer
Richtung eintritt, das heißt dadurch läßt sich in der be
schriebenen Weise die Umlaufgeschwindigkeit des Düsenkör
pers 16 regulieren. Durch Verdrehung der Haube 59 ist der
Öffnungswinkel einstellbar, wobei es vorteilhaft ist, bei
gegen 0 tendierendem Öffnungswinkel des Düsenkörpers 16
die Strömung im wesentlichen durch die axialen Kanäle 53
eintreten zu lassen, um eine unerwünschte Drehung des Dü
senkörpers und damit eine ebenfalls unerwünschte Auffäche
rung des Kompaktstrahles zu vermeiden.
Obwohl dies im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 nicht aus
drücklich beschrieben worden ist, ist es auch hier vor
teilhaft, im Anlagebereich, das heißt im Bereich der
Stützfläche 56 und der oberen Kante 57, die Reibung durch
entsprechende Materialwahl der einander gegenüberstehenden
Flächen so zu erhöhen, daß der unerwünschten Eigendrehung
des Düsenkörpers in der beschriebenen Weise entgegenge
wirkt wird.
Claims (12)
1. Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät mit
einem Gehäuse, das in einer Stirnwand mit einer
pfannenförmigen, zentral durchbrochenen Vertie
fung versehen ist, mit einem eine Durchgangsboh
rung aufweisenden Düsenkörper, der sich mit einem
kugelig ausgebildeten Ende in der pfannenförmigen
Vertiefung abstützt, sich in Längsrichtung über
einen Teil des Gehäuses erstreckt und einen Aus
sendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der
Innendurchmesser des Gehäuses, und mit einem tan
gential in das Gehäuse einmündenden Einlaß für
eine Flüssigkeit, durch den die Flüssigkeit im
Gehäuse um die Längsachse in Rotation versetzbar
ist, so daß der Düsenkörper zusammen mit der ro
tierenden Flüssigkeit umläuft und sich dabei mit
einer Anlagefläche an seinem Umfang an die Innen
wand des Gehäuses anlegt, wobei die Längsachse
des Düsenkörpers gegenüber der Längsachse des Ge
häuses geneigt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (22)
des Düsenkörpers (16) aus einem Material besteht,
dessen Reibungskoeffizient gegenüber dem Material
der Gehäuseinnenwand (15) < 0,25 ist.
2. Rotordüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Düsenkörper (16) im Bereich der An
lagefläche mit einem Material beschichtet ist,
dessen Reibungskoeffizient gegenüber dem Material
der Gehäuseinnenwand < 0,25 ist.
3. Rotordüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Düsenkörper (16) im Bereich der An
lageflächen einen diese bildenden O-Ring (22) aus
einem Elastomermaterial trägt.
4. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der
pfannenförmigen Vertiefung (10) radial von der
Gehäuseinnenwand (15) vorstehende Bremselemente
(35) angeordnet sind.
5. Rotordüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Bremselemente (35) Wände sind, die
in Radialebenen des Gehäuses (7) angeordnet sind
und den Bewegungsbereich des Düsenkörpers (16)
umgeben.
6. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (12;
42; 52) an dem der pfannenförmigen Vertiefung
(10) des Gehäuses (7) abgewandten Ende in einem
Bereich des Gehäuses (7) angeordnet ist, in den
der in der pfannenförmigen Vertiefung (10) abge
stützte Düsenkörper (16) nicht hineinreicht.
7. Rotordüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß die Länge des Düsenkörpers (16) < 3/4
der Gehäuselänge.
8. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die der pfannen
förmigen Vertiefung (10) gegenüberliegende Boden
wand (5) des Gehäuses (7) einen zentralen, in das
Gehäuseinnere (6) hineinragenden Vorsprung (14)
trägt, der im Gehäuseinneren (6) einen Ringraum
(13) ausbildet, in den das dem kugeligen Ende
(18) abgewandte Ende (21) des Düsenkörpers (16)
eintaucht, wenn er sich mit seinem kugeligen Ende
(18) in der pfannenförmigen Vertiefung (10) ab
stützt.
9. Rotordüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß der Düsenkörper (16) an dem in den Ring
raum (13) eintauchenden Ende einen geringeren
Außendurchmesser aufweist als über den übrigen
Teil seiner Baulänge.
10. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Ein
laß (43; 53) für Flüssigkeit parallel zur Längs
achse in das Gehäuse (7) einmündet und daß ein
Verteiler (28; 51) vorgesehen ist, der die Flüs
sigkeit wahlweise dem einen oder dem anderen Ein
laß oder beiden Einlässen gleichzeitig zuführt.
11. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Gehäu
se (7) ein weiterer Düsenkörper (25) stationär
angeordnet ist, der mit einer Flüssigkeitszufuhr
(28, 26, 27) in Verbindung steht, die auch zu dem
Einlaß oder den Einlässen (12) des Gehäuses (7)
führt, und daß eine Umschaltung den Strömungsweg
zu dem stationären Düsenkörper (25) wahlweise
freigibt oder verschließt.
12. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des
Gehäuses (6) verstellbare Stützflächen (56) vor
gesehen sind, an denen der Düsenkörper (16) mit
seiner Anlagefläche (Kante 57) anliegt, und daß
der Neigungswinkel der Längsachse des Düsenkör
pers (16) gegenüber der Längsachse des Gehäuses
(7) bei unterschiedlichen Positionen der Stütz
fläche (56) verschieden ist.
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