DE4433646C2 - Rotordüse, insbesondere für ein Hochdruckreinigungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotordüse, insbesondere für ein Hochdruckreinigungsgerät, mit einem Düsengehäuse, das an sei­ nem axial einen Ende eine Einlaßöffnung und am anderen Ende eine Auslaßöffnung für die Reinigungsflüssigkeit aufweist, sowie mit einem im Düsengehäuse gegenüber dessen Längsachse geneigt angeordneten, von der Reinigungsflüssigkeit angetrie­ benen und an der Gehäuseinnenwand sich abwälzenden Rotor, der mit einer von der Reinigungsflüssigkeit durchströmten, axial zum Rotor ausgerichteten Düse versehen ist, deren zur Auslaßöffnung weisendes Ende in einem Napflager schwenkbar abgestützt ist.

Bei einer aus der DE 39 02 478 C1 bekannten Rotordüse dieser Art ist das einlaßseitige Ende des Rotors mit einem sich an der Innenseite des Düsengehäuses abstützenden Lager verse­ hen. Alternativ kann ein am Düsengehäuse angeordneter statio­ närer Lagerring vorgesehen sein.

Bei einer anderen, aus der DE 40 13 446 C1 bekannten Rotor­ düse der eingangs genannten Art ist der Rotor im Bereich sei­ nes einlaßseitigen Endes mit einer Umfangsnut versehen, in die ein O-Ring aus elastomerem Material eingesetzt ist. Die Verwendung eines derartigen, in eine Umfangsnut des Rotors eingesetzten Ringes ist auch bei der aus der DE 41 33 973 A1 bekannten Rotordüse vorgesehen.

Ziel der Erfindung ist es, eine Rotordüse der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, bei der trotz verringerter Umlauf­ geschwindigkeit des Rotors um die Längsachse der Rotordüse die Geschwindigkeit der Eigenrotation des Düsenkörpers frei wählbar ist.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Rotor mit zumindest einem radial nach außen vorstehenden, auf dem Rotor drehbar gelagerten Wälzring versehen ist, der an der Gehäuseinnenwand abläuft.

Während durch den Ablauf des Wälzrings an der Gehäuseinnen­ wand Verformungsarbeit geleistet wird, um die Umlaufgeschwin­ digkeit des Rotors um die Längsachse der Düse zu verringern, wird durch die drehbare Lagerung des Wälzrings eine Entkopp­ lung der sich im Betrieb ergebenden Eigenrotation des Düsen­ körpers von der Umlaufrotation des Düsenkörpers in Anlage an der Gehäuseinnenwand erreicht. Damit ergeben sich nicht nur entscheidende Vorteile hinsichtlich der Vorgabe der Umlauf­ geschwindigkeiten, insbesondere auch in der Startphase, son­ dern auch wesentliche Vorteile hinsichtlich der Verschleiß­ verringerung und der Betriebssicherheit.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotor­ düse zeichnet sich dadurch aus, daß der der Einlaßöffnung zugewandte Bereich des Düsengehäuses als Wirbelkammer mit radial mündenden Einlaßkanälen ausgebildet ist, daß der Ro­ tor mit Antriebslamellen versehen ist und daß die Gehäuse­ innenwand einen zylindrischen oder konischen Ringbereich auf­ weist, an dem der Wälzring des Rotors abläuft, wobei der Wälzring und/oder der Ringbereich elastisch verformbar ist. Hierbei wird durch den Ablauf des Wälzringes an dem Ringbe­ reich aufgrund der elastischen Ausbildung eines oder beider dieser Teile Verformungsarbeit geleistet, wodurch die Umlauf­ geschwindigkeit des Rotors um die Längsachse der Rotordüse herabgesetzt wird.

Vorteilhafterweise ist der Ringbereich mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Profilierung versehen. Dabei kann der Ringbereich in zweckmäßiger Ausgestaltung von gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Rippen oder Noppen gebildet sein.

Der Wälzring ist vorteilhafterweise als O-Ring ausgebildet.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Rotor zwei axial hintereinander und koaxial zueinander angeordnete Wälzringe tragen, die beide dem Ringbereich anliegen. Je nach Gestaltung des Ringbereichs an der Gehäuseinnenwand können die Wälzringe gleichen oder unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Entscheidend ist dabei allein, daß das Verhältnis der Ablaufwege der beiden Wälzringe an dem Ringbereich bei einer Umdrehung des Rotors zu ihrem Durchmesser unterschiedlich groß ist, so daß die hieraus resultierenden, vergleichbar bei einem Fahrzeug mit starr an der Achse gekoppelten Rädern auftretenden Reibungseffekte zu einer Verminderung der Drehzahl des Rotors führen.

Weiter sieht die Erfindung vor, daß der Wälzring von einer Nut eines drehbar auf dem Rotor angeordneten Lagerrings aufgenommen ist. Dann besteht weiter die vorteilhafte Möglichkeit, daß der Lagerring zwischen einer am einlaßseitigen Ende fest mit dem Rotor oder dem Düsenkörper verbundenen, die Antriebslamellen tragenden Antriebshülse und einer auf dem Rotor oder dem Düsenkörper drehbaren und axial verschiebbaren Klemmhülse angeordnet ist. Hierdurch kann bei entsprechender Dimensionierung der Bauteile eine selbststätige Drehzahlregelung erreicht werden, da die Klemmhülse infolge der Fliehkraft gegen den Lagerring gedrückt wird, wodurch auf diesen und damit mittelbar auch auf den Wälzring eine zusätzliche Bremskraft ausgeübt wird.

Am einlaßseitigen Ende des Düsengehäuses ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung eine Innenkonusfläche vorgesehen, der die mit der Einlaßöffnung versehene Stirnseite des Rotors bei betriebsmäßigem Zustand mit geringem Abstand gegenübersteht. Als günstig hat sich hierbei herausgestellt, wenn der zwischen der Stirnseite des Rotors und der Innenkonusfläche gebildete Spalt zwischen 0,1 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 1 mm breit ist. Durch diesen geringen Spalt wird eine hinreichende Beruhigung des in den Düsenkörper eintretenden, verwirbelten Wassers erreicht.

Die Innenkonusfläche weist zweckmäßigerweise einen zentral vorstehenden Zapfen auf, durch den der Rotor auch ohne Druckbeaufschlagung der Rotordüse in seiner gegen die Längsachse geneigten Lage gehalten wird.

Schließlich ist im Rahmen der Erfindung noch vorgesehen, daß das Napflager in einer axial gegen Federkraft, zur Auslaßöffnung hin verstellbaren Lageraufnahme angeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; die einzige Figur zeigt eine Rotordüse nach der Erfindung.

Die in der Zeichnung wiedergegebene Rotordüse dient insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit einem Hochdruckreinigungsgerät. Die Rotordüse besteht im einzelnen aus einem zweigeteilten Gehäuse 1, dessen beide Teile 1.1, 1.2 miteinander verschraubt und durch einen O-Ring 2 gegenseitig abgedichtet sind. Das Düsengehäuse 1 ist an seinem axial einen Ende mit einer zentralen Einlaßöffnung 3 und am anderen Ende mit einer Auslaßöffnung 4 für die Reinigungsflüssigkeit versehen. Auf der Seite der Auslaßöffnung 4 ist eine Gummikappe 5 auf das Düsengehäuse 1 aufgesetzt.

Im Inneren des Düsengehäuses 1 ist ein gegenüber dessen Längsachse 6 geneigt angeordneter Rotor 7 vorgesehen, der sich in drehangetriebenem Zustand an der Gehäuseinnenwand abwälzt. Der Rotor 7 ist mit einer von der Reinigungsflüssigkeit durchströmten, im wesentlichen axial zum Rotor 7 ausgerichteten Düse 8 versehen. Das zur Auslaßöffnung 4 weisende Ende der Düse 8 bzw. des Düsenkörpers 8.1 ist in einem Napflager 9 schwenkbar abgestützt.

Der der Einlaßöffnung 3 zugewandte Bereich des Düsengehäuses 1 ist als Wirbelkammer 10 ausgebildet, in die mehrere, mit der Einlaßöffnung 3 in Verbindung stehende Einlaßkanäle 11 in radialer Richtung münden. Der Rotor 7 ist im Bereich der Wirbelkammer 10 mit Antriebslamellen 12 versehen. Weiter weist der Rotor 7 einen radial nach außen vorstehenden Wälzring 13 auf, der an einem im Ausführungsbeispiel zylindrischen Ringbereich 14 der Gehäuseinnenwand - der jedoch auch konisch ausgebildet sein kann - abläuft. Dieser Ringbereich 14 ist mit einer sich in axialer Richtung des Düsengehäuses 1 erstreckenden Profilierung versehen, die von gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Rippen gebildet ist. Der Wälzring 13 und/oder der Ringbereich 14 sind dabei elastisch verformbar, so daß beim Ablauf des Wälzrings 13 an dem Ringbereich eine die Drehzahl des Rotors 7 vermindernde Verformungsarbeit geleistet wird. Der Wälzring 13 ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, als O-Ring ausgebildet.

Es besteht jedoch auch die in der Zeichnung nicht dargestellte Möglichkeit, daß der Rotor 7 zwei axial hintereinander und koaxial zueinander angeordnete Wälzringe 13 trägt, die beide dem Ringbereich 14 anliegen. Je nach Gestaltung des Ringbereichs 14 an der Gehäuseinnenwand können die Wälzringe 13 gleichen oder unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Entscheidend ist dabei allein, daß das Verhältnis der Ablaufwege der beiden Wälzringe 13 an dem Ringbereich 14 bei einer Umdrehung des Rotor 7 zu ihrem Durchmesser unterschiedlich groß ist. Dadurch treten Reibungseffekt auf, die vergleichbar zu einem Fahrzeug mit starr an der Achse gekoppelten Rädern sind und zu einer Verminderung der Drehzahl des Rotors 7 führen.

Dabei ist der Wälzring 13 von einer Nut eines drehbar auf dem Rotor 7 angeordneten Lagerrings 20 aufgenommen. Der Lagerring 20 selbst ist zwischen einer am einlaßseitigen Ende fest mit dem Rotor 7 bzw. mit dem Düsenkörper 8.1 verbundenen Antriebshülse 15 und einer auf dem Rotor 7 bzw. auf dem Düsenkörper 8.1 drehbaren und axial verschiebbaren Klemmhülse 16 angeordnet. Die Antriebshülse 15 trägt dabei zugleich die Antriebslamellen 12. Bei drehangetriebenem Rotor 7 wird mit zunehmender Drehzahl infolge der Fliehkraft die Klemmhülse 16 gegen den Lagerring 20 verstellt, wodurch der Lagerring 20 und über ihn auch der Wälzring 13 eine zusätzliche Reibungsarbeit verursachen, so daß eine selbsttätige Drehzahlregelung erreicht wird.

Am einlaßseitigen Ende des Düsengehäuses 1 ist eine Innenkonusfläche 17 vorgesehen, die an einem in die Einlaßöffnung 3 vorstehenden Einsatzteil 18 angeordnet ist. Die einlaßseitige Stirnfläche des Rotors 7 steht dieser Innenkonusfläche 17 bei betriebsmäßigem Zustand mit geringem Abstand gegenüber, wodurch erreicht wird, daß die in diesem Bereich stark verwirbelte Reinigungsflüssigkeit beruhigt in den Düsenkörper 8.1 eintritt. Der zwischen der Stirnseite des Rotors 7 und der Innenkonusfläche 17 gebildete Spalt ist etwa zwischen 0,1 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 1 mm breit.

Die Innenkonusfläche 17 weist einen zentral vorstehenden Zapfen 18 auf, der dafür sorgt, daß der Rotor 7 auch ohne Druckbeaufschlagung des Düsengehäuses 1 in seiner geneigten Stellung verbleibt.

Das Napflager 9 ist in einer axial gegen Federkraft zur Auslaßöffnung 4 hin verstellbaren Lageraufnahme 19 angeordnet, wodurch die Düse 8 auch ohne Druckbeaufschlagung des Düsengehäuses 1 stets dem Napflager 9 anliegt. Auf diese Weise wird ein ruhiger und damit verschleißfreier Anlauf des Rotors 7 bei Druckbeaufschlagung sichergestellt.

Claims (13)

1. Rotordüse, insbesondere für ein Hochdruckreinigungsge­ rät, mit einem Düsengehäuse (1), das an seinem axial ei­ nen Ende eine Einlaßöffnung (3) und am anderen Ende eine Auslaßöffnung (4) für die Reinigungsflüssigkeit auf­ weist, sowie mit einem im Düsengehäuse (1) gegenüber des­ sen Längsachse (6) geneigt angeordneten, von der Reini­ gungsflüssigkeit angetriebenen und an der Gehäuseinnen­ wand sich abwälzenden Rotor (7), der mit einer von der Reinigungsflüssigkeit durchströmten, axial zum Rotor (7) ausgerichteten Düse (8) versehen ist, deren zur Auslaß­ öffnung (4) weisendes Ende in einem Napflager (9) schwenkbar abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor mit zumindest einem radial nach außen vor­ stehenden, auf dem Rotor (7) drehbar gelagerten Wälzring (13) versehen ist, der an der Gehäuseinnenwand abläuft.

2. Rotordüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Einlaßöffnung (3) zugewandte Bereich des Dü­ sengehäuses (1) als Wirbelkammer (10) mit radial münden­ den Einlaßkanälen (11) ausgebildet ist, daß der Rotor (7) mit Antriebslamellen (12) versehen ist und daß die Gehäuseinnenwand einen zylindrischen oder konischen Ring­ bereich (14) aufweist, an dem der Wälzring (13) des Ro­ tors (7) abläuft, wobei der Wälzring (13) und/oder der Ringbereich (14) elastisch verformbar ist.

3. Rotordüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbereich mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Profilierung versehen ist.

4. Rotordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Ringbereich (14) von gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Rippen oder Noppen gebildet ist.

5. Rotordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzring (13) als O-Ring ausgebildet ist.

6. Rotordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (7) zwei axial hintereinander und koaxial zueinander angeordnete Wälzringe (13) trägt, die beide am Ringbereich (14) anliegen.

7. Rotordüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Wälzringe (13) gleichen oder unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.

8. Rotordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzring (13) von einer Nut eines drehbar auf dem Rotor (7) angeordneten Lagerrings (20) aufgenommen ist.

9. Rotordüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß der Lagerring (20) zwischen einer am einlaßseitigen Ende fest mit dem Rotor (7) oder dem Düsenkörper (8.1) verbundenen, die Antriebslamellen (12) tragenden Antriebshülse (15) und einer auf dem Rotor (7) oder dem Düsenkörper (8.1) drehbaren und axial verschiebbaren Klemmhülse (16) angeordnet ist.

10. Rotordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am einlaßseitigen Ende des Düsengehäuses (1) eine Innenkonusfläche (17) vorgesehen ist, der die mit der Einlaßöffnung versehene Stirnseite des Rotors (7) im be­ triebsmäßigen Zustand mit geringem Abstand gegenüber­ steht.

11. Rotordüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Stirnseite des Rotors (7) und der Innenkonusfläche (17) gebildete Spalt zwischen 0,1 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 1 mm breit ist.

12. Rotordüse nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet daß die Innenkonusfläche (17) einen zentral vorstehenden Zapfen (18) aufweist.

13. Rotordüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Napflager (9) in einer axial gegen Federkraft zur Auslaßöffnung (4) hin verstellbaren Lageraufnahme (19) angeordnet ist.