EP0372182A2 - Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät - Google Patents

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EP0372182A2
EP0372182A2 EP89117490A EP89117490A EP0372182A2 EP 0372182 A2 EP0372182 A2 EP 0372182A2 EP 89117490 A EP89117490 A EP 89117490A EP 89117490 A EP89117490 A EP 89117490A EP 0372182 A2 EP0372182 A2 EP 0372182A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
axis
nozzle
housing
rotation
Prior art date
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Application number
EP89117490A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0372182B1 (de
EP0372182A3 (en
Inventor
Werner Schulze
Helmut Gassert
Josef Schneider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alfred Kaercher SE and Co KG
Original Assignee
Alfred Kaercher SE and Co KG
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Publication date
Application filed by Alfred Kaercher SE and Co KG filed Critical Alfred Kaercher SE and Co KG
Publication of EP0372182A2 publication Critical patent/EP0372182A2/de
Publication of EP0372182A3 publication Critical patent/EP0372182A3/de
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Publication of EP0372182B1 publication Critical patent/EP0372182B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B05B3/02—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements
    • B05B3/04—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
    • 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
    • B05B3/0463—Rotor nozzles, i.e. nozzles consisting of an element having an upstream part rotated by the liquid flow, and a downstream part connected to the apparatus by a universal joint

Definitions

  • the invention relates to a rotor nozzle for a high-pressure cleaning device with a housing, a rotor rotatably mounted therein and rotated by the cleaning fluid and with a nozzle arranged downstream of the rotor, the outlet axis of which includes a variable acute angle to the axis of rotation of the rotor and which is rotated by the rotor in such a way whose axis of rotation is rotated so that the emerging jet of cleaning liquid rotates on a cone jacket.
  • Such a rotor nozzle is known from German Patent 36 23 368. It enables a point jet to be emitted which revolves on a cone shell, the angle of the cone shell being able to be widened as a function of the speed in the known rotor nozzle.
  • stops By adjusting the stops, it is possible to limit an inclined position of the nozzle and thus an increase in the opening angle of the cone shell, the operator being able to move these stops in the housing of the rotor nozzle, so that the stops then have a differently wide inclination of the nozzle outlet axis compared to the rotor axis of rotation.
  • a rotor nozzle with a stilt which receives the nozzle and is supported with a spherical end in a pan which is open in the middle and held on the housing, while at the other end a driver connected to the rotor and arranged at a radial distance from the rotor axis engages it is particularly advantageous if the stop surrounds the stilt concentrically to the axis of rotation of the rotor, is adjustable in the direction of the axis of rotation of the rotor and forms a circumferential contact edge lying on the outside of the stilt.
  • the stop in the housing is axially displaceable and rotatably mounted with respect to the axis of rotation of the rotor and is screwed into a threaded bore of an adjusting sleeve arranged coaxially to the axis of rotation of the rotor, which is axially immovable in the housing and freely rotatable with respect to the axis of rotation of the rotor is.
  • an adjusting sleeve arranged coaxially to the axis of rotation of the rotor, which is axially immovable in the housing and freely rotatable with respect to the axis of rotation of the rotor is.
  • the driver carries a radial groove in which the stilt is immersed with a driving pin.
  • the adjustment sleeve can close the front of the housing and support the pan for storing the stilts. In this way, the adjusting sleeve practically forms part of the housing, the two housing parts being rotated relative to one another about the longitudinal axis of the housing in order to achieve a change in the beam opening angle.
  • a closable bypass line also exits from the interior of the housing located upstream of the nozzle into the region of the rotor nozzle located immediately downstream of the nozzle.
  • part of the cleaning liquid is guided past the nozzle, so that the pressure of the point jet emerging from the nozzle can be varied.
  • This pressure variation is also supported by the fact that the amount of liquid carried past the nozzle in the bypass re-enters the point jet in the region downstream of the nozzle, thereby tearing it open and fanning it out. Overall, this results in a less sharply focused point beam with a lower exit speed and therefore with a lower impact speed.
  • bypass line comprises a plurality of bypass channels surrounding the nozzle, which are preferably all constructed identically.
  • the effect of the liquid bypassing the nozzle is particularly advantageous if the bypass line emerges from its wall in a funnel which immediately adjoins the nozzle and widens conically in the direction of flow, in particular if the bypass line essentially extends in a direction perpendicular to the axis of rotation of the rotor arranged radial plane enters the funnel, ie essentially perpendicular to the beam direction.
  • the amount of liquid emerging through the bypass line is deflected in the direction of the point jet and entrained by it, so that there is a coating of the sharp core of the point jet which, until it hits an area to be cleaned, is fanned out to form an essentially homogeneous one Beam leads.
  • metering valves are arranged in the bypass line, the position of which can be adjusted by adjusting members arranged on the outside of the rotor nozzle. These allow a continuous or a gradual metering of the amount of liquid flowing through the bypass line, so that the operator has the possibility of adjusting the jet between a sharply focused, pure point jet and a highly diversified, largely homogeneous jet.
  • a particularly favorable solution for the adjustment of the metering valves is obtained if an adjusting ring is rotatably mounted on the housing concentrically to the axis of rotation of the rotor and has on its inside bearing surfaces for valve bodies of the metering valves protruding radially from the housing and elastically pressed against the bearing surface. and if the contact surfaces on rotation of the adjusting ring in the contact area against the valve body are at a different radial distance from the axis of rotation of the adjusting ring exhibit.
  • the bypass line can thus be opened and closed in a metered manner, so that the operator can control the nature of the jet essentially continuously between a point jet and an expanded jet with a circular cross section without additional tools.
  • a closable bypass branching upstream of the rotor from the flow path of the cleaning liquid can also be provided, which bypasses the rotor in such a way that the cleaning liquid flowing through it does not contribute to the rotary drive of the rotor.
  • the rotor in which the rotor is rotatably mounted on a hollow shaft which supplies the cleaning liquid to the inside of the rotor, it can be provided that a piece of pipe axially displaceably mounted in the housing is immersed in the hollow shaft, which in the fully inserted state relative to the hollow shaft is essentially sealed, but when pulling out of the hollow shaft forms a connection between the interior of the pipe section and the bypass.
  • a piece of pipe axially displaceably mounted in the housing is immersed in the hollow shaft, which in the fully inserted state relative to the hollow shaft is essentially sealed, but when pulling out of the hollow shaft forms a connection between the interior of the pipe section and the bypass.
  • the pipe section has lateral wall openings which are covered by the hollow shaft when the pipe section is fully inserted, but are released from the wall of the hollow shaft when the pipe section is pulled out of the hollow shaft, and if an annular channel surrounding the pipe section is one Forms part of the bypass.
  • the adjustment of the pipe section is particularly simplified if the pipe section is screwed into an internally threaded bore of the housing that runs coaxially to the axis of rotation of the rotor.
  • the ratio of the amount of liquid passed through the rotor to the amount of liquid passed by the rotor and thus the speed of rotation of the rotor which is set can be continuously adjusted simply by rotating the pipe section relative to the housing and by the associated axial displacement in the thread.
  • the rotor nozzle shown in Figure 1 comprises a cylindrical housing 1 which carries an internally threaded bore 2 on one side, while it is open on the opposite side.
  • the inner threaded bore 2 is followed by a bore with a smooth inner wall 4, which merges into a bearing bore 5 with a reduced inner diameter and finally opens into the cylindrical interior 6 of the housing 1, the inner diameter of which is substantially larger than the inner diameter of the bearing bore 5.
  • a hollow shaft 7 is inserted into the bearing bore 5, which is supported with an annular flange 8 on the step 9 between the inner wall 4 of the bore 2 and the bearing bore 5 and which projects into the interior 6 of the housing.
  • a rotor 10 is rotatably mounted, which has two arms 12 projecting radially from the hollow shaft 7 and reaching as far as the inner wall 11 of the interior 6.
  • the rotor 10 is secured on the hollow shaft 7 in the axial direction on the one hand by a step 13 on the outer circumference of the hollow shaft 7 and on the other hand by a screw 14 which is screwed into the free end of the hollow shaft 7 and thereby closes the end of the hollow shaft 7.
  • the hollow shaft 7 has at the height of the arms 12 of the rotor 10 wall openings 16 which connect the interior of the hollow shaft 7 with the interior 17 of the rotor 10, which again through holes 18 in the arms 12 with outlet openings 19 to the Ends of the arms 12 communicates.
  • the outlet openings point in opposite directions in the circumferential direction, so that liquid escaping through the outlet openings 19 rotates the rotor on the hollow shaft 7.
  • the liquid supply to the hollow shaft 7 takes place via a pipe piece 20 screwed into the internally threaded bore 2, which carries a coupling ring on the part emerging from the housing 1 for connection to a jet pipe of a high-pressure cleaning device (not shown in the drawing), while on the opposite side into the Hollow shaft 7 immersed.
  • the pipe section 20 is sealed by means of an annular seal 22 with respect to the smooth inner wall 4 of the bore 2, in addition the tubular section 20 also carries a further annular seal 23 in a conically narrowing transition region 24, which seals a complementary one when the tubular section 20 is fully inserted into the hollow shaft 7 Sealing surface 25 lies in the entry area into the hollow shaft 7.
  • a plurality of radial openings 26 are arranged in the wall of the pipe section, which are sealed off from the inner wall of the hollow shaft 7 when the pipe section 20 is fully inserted into the hollow shaft 7, as shown in FIG. 1.
  • the pipe section 20 can be rotated in the internal threaded bore 2 with respect to the housing 1 and thereby displaced in the axial direction until the interior of the pipe section 20 is connected via the openings 26 to the annular channel 27 formed by the bore 2 and surrounding the pipe section 20, such as this is shown in the embodiment of Figure 2.
  • This ring channel 27 is connected via a series of channels 28 directly to the interior 6 of the housing 1, so that part of the liquid supplied through the pipe section 20 is bypassed on the rotor 10 is led past.
  • This bypass is formed by the openings 26 in the pipe section 20, by the ring channel 27, by the channels 28 and by the interior 6 of the housing.
  • the liquid which bypasses the rotor is combined again with the liquid which has flowed through the interior of the rotor and reaches the interior 6 through the outlet openings 19.
  • a driver 29 which has a groove or opening 30 running radially from the center to the outside.
  • a driver pin 31 of a stilt 32 which carries a nozzle 33 with a spherical head, plunges into this groove.
  • This stilt 32 has lateral openings 34, which connect the interior 6 of the housing 1 to the nozzle opening 36 in the nozzle 33 via a central channel 35 in the stilt 32.
  • This stilt is supported with the spherical part of the nozzle 33 in a central bearing socket 37 which has a central opening 38 in alignment with the nozzle opening 36.
  • the bearing socket 37 is arranged in the end wall 39 of an adjusting sleeve 40, which plunges into the open end of the housing 1 in a sealed manner by means of an annular seal 41 and is mounted on the housing 1 so that it cannot move and can rotate freely in the axial direction.
  • the housing has an annular groove 42 on its inner wall and the adjusting sleeve 40 has an annular groove 43 aligned with the annular groove 42 on its outer wall, into which a clip 44 is inserted.
  • the adjusting sleeve 40 has an internal thread 45, into which a hood-shaped stop 46 is screwed, which engages in longitudinal grooves 48 on the inner wall of the interior 6 of the housing 1 by means of laterally projecting guide projections 47 and thereby the hood-shaped stop 46 relative to the housing 1 axially displaceable, but non-rotatably.
  • the hood-shaped stop 46 When the adjusting sleeve 40 is rotated relative to the housing 1, the hood-shaped stop 46 thus screws more or less deeply into the internal thread 45, that is to say the stop 46 can also be shifted between a fully screwed-in position (FIG. 1) into a position in which the rotor 10 is approximated. In this position, the hood-shaped stop 46 extends over the driver 29 of the rotor 10 (FIG. 2).
  • the stop 46 is provided with an inwardly projecting stop edge 49 which runs concentrically to the axis of rotation of the rotor and which abuts the outer wall of the stilt 32 and thus the inclination of the stilt 32 relative to the axis of rotation of the rotor limited.
  • the stop 46 shown in FIG. 1 in which it is completely screwed into the internal thread 45, a very extensive inclination is possible, whereas in the extreme case of the stop completely screwed out, an inclination of the stilt 32 is prevented at all, so the exit axis of the nozzle practically coincides with the axis of rotation of the rotor.
  • the hood-shaped stop 46 also forms a collecting space 50 for the liquid entering the interior 6.
  • This collecting space 50 is conically narrowed in the part facing the nozzle 33, so that the liquid is supplied on the one hand to the openings 34 in the stilt 32, but on the other hand to the central opening 51 which is surrounded by the stop edge 49 and through which the stilt 32 passes through.
  • the bearing socket 37 is provided concentrically surrounding a plurality of bores 52 which are parallel to the axis of rotation of the rotor and which open into radial bores 53 of the adjusting sleeve 40 leading from the outside inwards.
  • These radial bores 53 initially have an enlarged outer part 54 and then an inner part 55 with a reduced cross section, which opens into a central, funnel-shaped opening 56 in the adjusting sleeve 40, which adjoins the opening 38 of the bearing socket 37 connects.
  • the bores 53 enter the funnel-shaped opening 56 in the radial direction.
  • valve bodies 57 which are displaceable in the longitudinal direction of the bore are arranged, which are sealed off from the bore 53 by means of ring seals 58 and optionally close or release the bore 53 in the transition region between the outer part 54 and the inner part 55.
  • the valve bodies 57 are pressed radially outward by a coil spring 59 arranged in the outer part 54 of the bore 53 against a contact surface 60 on an adjusting ring 61, which in turn is rotatably mounted on an external thread 62 of the adjusting sleeve 40.
  • the contact surface 60 has different distances in the axial direction from the axis of rotation of the adjusting ring 61, so that when the adjusting ring 61 is rotated, the valve body 57 is pressed into the bore 53 to a different depth against the action of the helical spring 59, and the flow cross section of the bore 53 is more or less release less or close completely when fully inserted.
  • this reduces the exit velocity in the point jet, since the amount of liquid becomes smaller, on the other hand, the amount of liquid entering the point jet at the side tears open and mixes with the amount of liquid in the point jet to form a fanned out, voluminous jet with a circular cross-section and a lower impact velocity of the liquid particles .
  • This transition can be varied continuously by adjusting the metering valves.
  • the bypass line formed by the bores 52 and 53 is opened; in the exemplary embodiment in FIG. 2, however, the metering valves are shown closed.
  • the adjustment of the valve body is not over one made of the adjusting sleeve rotatable adjusting ring, but the valve bodies 57 are screwed into the outer part 54 of the bore 53 and can be rotated directly via knurled disks 63 and adjusted to different immersion depths.
  • a rotor nozzle is obtained which initially gives the possibility of steplessly adjusting the angle of the point jet emerging from the nozzle between 0 and a maximum value, for example 10 °. It is also possible to continuously adjust the speed of the jet by not directing part of the liquid through the rotor, but past the rotor. Finally, the nature of the jet itself can also be changed by dividing the liquid flow through the nozzle 33 and adding a quantity of liquid transversely to the point jet. Overall, you get a very variable rotor nozzle, which is robust in construction and allows easy operation of the various adjustment options.

Abstract

Um bei einer Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät mit einem Gehäuse, einem darin drehbar gelagerten, von einer Reinigungsflüssigkeit in Drehung versetzten Rotor (10) und mit einer stromabwärts des Rotors (10) angeordneten Düse (33), deren Austrittsachse zur Drehachse des Rotors (10) einen variablen spitzen Winkel einschließt und die vom Rotor (10) derart um dessen Drehachse gedreht wird, daß der austretende Strahl der Reinigungsflüssigkeit auf einem Kegelmantel umläuft, eine Verstellung des Austrittswinkels des Punktstrahles zu ermöglichen, ohne dabei andere Parameter ändern zu müssen, wird vorgeschlagen, daß im Gehäuse (1) verstellbare Anschläge (46) angeordnet sind, welche eine Aufweitung des spitzen Winkels zwischen Austrittsachse der Düse (33) und Drehachse des Rotors (10) je nach Position der Begrenzungselemente mehr oder weniger begrenzen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rotordüse für ein Hochdruckrei­nigungsgerät mit einem Gehäuse, einem darin drehbar gela­gerten, von der Reinigungsflüssigkeit in Drehung versetzten Rotor und mit einer stromabwärts des Rotors angeordneten Düse, deren Austrittsachse zur Drehachse des Rotors einen variablen spitzen Winkel einschließt und die vom Rotor derart um dessen Drehachse gedreht wird, daß der austretende Strahl der Reinigungsflüssigkeit auf einem Kegelmantel umläuft.
  • Eine solche Rotordüse ist aus der Deutschen Patentschrift 36 23 368 bekannt. Sie ermöglicht die Abgabe eines Punkt­strahles, der auf einem Kegelmantel umläuft, wobei bei der bekannten Rotordüse der Winkel des Kegelmantels drehzahlab­hängig aufgeweitet werden kann.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Rotordüse so weiterzubilden, daß die Bedienungsperson unabhängig von anderen Betriebsparametern den Winkel des Kegelmantels, auf dem der Punktstrahl umläuft, gezielt verstellen kann.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Rotordüse der eingangs beschrie­benen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Gehäuse ver­stellbare Anschläge angeordnet sind, welche eine Aufweitung des spitzen Winkels zwischen Austrittsachse der Düse und Drehachse des Rotors je nach Position der Begrenzungselemente mehr oder weniger begrenzen.
  • Durch die Verstellung der Anschläge ist es ohne wieteres möglich, eine Schrägstellung der Düse und damit eine Ver­größerung des Öffnungswinkels des Kegelmantels zu begrenzen, wobei die Bedienungsperson diese Anschläge in dem Gehäuse der Rotordüse verschieben kann, so daß die Anschläge dann eine unterschiedlich weite Neigung der Düsenaustrittsachse gegenüber der Rotor-Drehachse ermöglichen.
  • Bei einer Rotordüse mit einer die Düse aufnehmenden Stelze, die sich mit einem kugeligen Ende in einer in der Mitte offenen, am Gehäuse gehaltenen Pfanne abstützt, während am anderen Ende ein mit dem Rotor verbundener, in radialem Abstand von der Rotorachse angeordneter Mitnehmer angreift, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Anschlag die Stelze konzentrisch zur Drehachse des Rotors umgibt, in Richtung der Drehachse des Rotors verstellbar ist und eine an der Außenseite der Stelze anliegende, umlaufende Anlagekante bildet.
  • Dabei kann vorgesehen sein, daß der Anschlag im Gehäuse axial verschieblich und bezüglich der Drehachse des Rotors drehfest gelagert ist und in eine koaxial zur Drehachse des Rotors angeordnete Gewindebohrung einer Verstellhülse eingeschraubt ist, die im Gehäuse axial unverschieblich und bezüglich der Drehachse des Rotors frei drehbar gelagert ist. Allein durch Verdrehung dieser Verstellhülse läßt sich dann der Anschlag im Inneren des Gehäuses in axialer Richtung verschieben, so daß dadurch der Austrittswinkel des Punktstrahls stufenlos einstellbar ist.
  • Es ist auch vorteilhaft, wenn der Mitnehmer eine in radia­ler Richtung verlaufende Nut trägt, in welche die Stelze mit einem Mitnahmestift eintaucht.
  • Die Verstellhülse kann das Gehäuse stirnseitig verschließen und die Pfanne zur Lagerung der Stelze tragen. Auf diese Weise bildet die Verstellhülse praktisch einen Teil des Gehäuses, wobei die beiden Gehäuseteile um die Gehäuse­längsachse gegeneinander verdreht werden, um eine Veränderung des Strahlöffnungswinkels zu erreichen.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vor­gesehen, daß zusätzlich eine verschließbare Bypass-Leitung aus dem stromaufwärts der Düse gelegenen Innenraum des Gehäuses in den unmittelbar stromabwärts der Düse gelegenen Bereich der Rotordüse austritt. Dadurch wird ein Teil der Reinigungsflüssigkeit an der Düse vorbeigeführt, so daß dadurch der Druck des aus der Düse austretenden Punktstrahles variiert werden kann. Diese Druckvariation wird auch noch dadurch unterstützt, daß die im Bypass an der Düse vorbeige­führte Flüssigkeitsmenge im Bereich stromabwärts der Düse wieder in den Punktstrahl eintritt und diesen dadurch aufreißt und auffächert. Insgesamt erhält man dadurch einen weniger scharf gebündelten Punktstrahl mit geringerer Austrittsgeschwindigkeit und dadurch mit geringerer Auf­prallgeschwindigkeit.
  • Es kann dabei vorgesehen sein, daß die Bypass-Leitung mehrere die Düse umgebende Bypass-Kanäle umfaßt, die vorzugsweise alle gleich aufgebaut sind.
  • Besonders vorteilhaft ist die Wirkung der die Düse umgehen­den Flüssigkeit, wenn die Bypass-Leitung in einem sich unmittelbar an die Düse anschließenden, sich in Strömungs­richtung konisch aufweitenden Trichter aus desen Wand austritt, insbesondere, wenn die Bypass-Leitung im Wesent­lichen in einer senkrecht zur Drehachse des Rotors angeord­neten Radialebene in den Trichter eintritt, also im wesent­lichen senkrecht zur Strahlrichtung. Durch die trichterför­migen Wände wird die durch die Bypass-Leitung austretende Flüssigkeitsmenge in Richtung des Punktstrahles umgelenkt und von diesem mitgerissen, so daß sich eine Umhüllung des scharfen Kerns des Punktstrahles ergibt, die bis zum Auf­treffen auf einer zu reinigenden Fläche zu einem im wesent­lichen homogen aufgefächerten Strahl führt.
  • Es ist vorteilhaft, wenn in der Bypass-Leitung Dosierventile angeordnet sind, die durch außen an der Rotordüse angeordnete Einstellglieder in ihrer Position verstellbar sind. Diese ermöglichen eine stufenlose oder auch eine in Stufen erfol­gende Dosierung der über die Bypass-Leitung strömenden Flüssigkeitsmenge, so daß die Bedienungsperson die Möglich­keit hat, den Strahl zwischen einem scharf gebündelten, reinen Punktstrahl und einem stark aufgefächerten, weitgehend homogenen Strahl zu verstellen.
  • Eine besonders günstige Lösung für die Verstellung der Dosierventile ergibt sich, wenn auf dem Gehäuse konzentrisch zu der Drehachse des Rotors ein Einstellring drehbar gelagert ist, der an seiner Innenseite Anlageflächen für radial aus dem Gehäuse hervorstehende, elastisch an die Anlagafläche angedrückte Ventilkörper der Dosierventile trägt, und wenn die Anlageflächen bei Verdrehung des Einstellringes im Anlagebereich an den Ventilkörper einen unterschiedlichen radialen Abstand von der Drehachse des Einstellringes aufweisen. Allein durch Verdrehung des Einstellringes läßt sich somit die Bypass-Leitung dosiert öffnen und verschließen, so daß die Bedienungsperson kontrolliert und ohne zusätz­liches Werkzeug die Natur des Strahles im wesentlichen kontinuierlich zwischen einem Punktstrahl und einem aufge­weiteten Strahl mit kreisförmigem Querschnitt verstellen kann.
  • Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann außerdem ein stromaufwärts des Rotors vom Strömungsweg der Reinigungsflüssigkeit abzweigender, verschließbarer Bypass vorgesehen sein, der am Rotor derart vorbeiführt, daß die durch ihn strömende Reinigungsflüssigkeit nicht zum Drehantrieb des Rotors beiträgt. Es ergibt sich dadurch die Möglichkeit, die Drehung des Rotors und insbesondere die Drehzahl des Rotors nur durch einen Teil der Flüssigkeit zu bestimmen, während ein anderer Teil am Rotor vorbeigeführt wird. Dadurch kann die Drehzahl beeinflußt werden. Beson­ders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Bypass dosiert ver­schließbar ist, da auf diese Weise die Drehzahl entsprechend dem Schließzustand des Bypasses variierbar ist.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem der Rotor auf einer Hohlwelle drehbar gelagert ist, welche die Reinigungsflüssigkeit dem Inneren des Rotors zuführt, kann vorgesehen sein, daß in die Hohlwelle ein im Gehäuse axial verschieblich gelagertes Rohrstück eintaucht, welches in voll eingeschobenem Zustand gegenüber der Hohlwelle im wesentli­chen abgedichtet ist, beim Herausziehen aus der Hohlwelle jedoch eine Verbindung des Innenraums des Rohrstücks mit dem Bypass ausbildet. Eine solche konstruktiv sehr einfache und robuste Anordnung ermöglicht die dosierte Umleitung eines Teils der Reinigungsflüssigkeit und damit auch die dosierte Drehzahl-Regelung des Rotors.
  • Als günstig hat es sich dabei herausgestellt, wenn das Rohrstück seitliche Wandöffnungen aufweist, die bei voll ein­geschobenem Rohrstück von der Hohlwelle abgedeckt werden, beim Herausziehen des Rohrstückes aus der Hohlwelle jedoch von der Wand der Hohlwelle freigegeben werden, und wenn ein das Rohrstück umgebender Ringkanal einen Teil des Bypasses bildet. Die Verstellung des Rohrstückes wird besonders vereinfacht, wenn das Rohrstück in eine koaxial zur Drehachse des Rotors verlaufende Innengewindebohrung des Gehäuses eingeschraubt ist. Es läßt sich dann allein durch Verdrehung des Rohrstückes gegenüber dem Gehäuse und durch die damit verbundene axiale Verschiebung im Gewinde das Verhältnis der durch den Rotor geführten Flüssigkeitsmenge zu der am Rotor vorbeigeführten Flüssigkeitsmenge und damit die sich einstellende Drehzahl des Rotors stufenlos verstellen.
  • Die nachfolgende Bescheibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
    • Figur 1: eine Längsschnittansicht einer Rotor­düse mit Drehzahlverstellung des Rotors, Winkelverstellung der Düse und Druck­verstellung des Strahles bei einer Ein­stellung für maximale Drehzahl, maxima­len Öffnungswinkel des Punktstrahles und geöffneter Bypass-Leitung zur Auf­fächerung des Punktstrahls und
    • Figur 2: eine Seitenansicht eines weiteren be­vorzugten Ausführungsbeispieles einer teilweise aufgebrochen dargestellten Rotordüse mit einer Einstellung für minimale Drehzahl, minimalen Öffnungs­winkel des Strahles und mit verschlossener Bypass-Leitung zur Erzeugung eines nicht aufgefächerten Punktstrahles.
  • Die in Figur 1 dargestellte Rotordüse umfaßt ein zylindri­sches Gehäuse 1, welches an einer Seite eine Innengewinde­bohrung 2 trägt, während es auf den gegenüberliegenden Seite offen ist. An die Innengewindebohrung 2 schließt sich eine Bohrung mit glatter Innenwand 4 an, die in eine Lagerboh­rung 5 mit reduziertem Innendurchmesser übergeht und schließ­lich in den zylindrischen Innenraum 6 des Gehäuses 1 einmün­det, dessen Innendurchmesser wesentlich größer ist als der Innendurchmesser der Lagerbohrung 5.
  • In die Lagerbohrung 5 ist eine Hohlwelle 7 eingesetzt, die sich mit einem Ringflansch 8 an der Stufe 9 zwischen der Innenwand 4 der Bohrung 2 und der Lagerbohrung 5 abstützt und welche in den Innenraum 6 des Gehäuses hineinragt. Auf dem in den Innenraum 6 hineinragenden Teil der Hohlwelle 7 ist ein Rotor 10 drehbar gelagert, der zwei von der Hohlwelle 7 radial abstehende, bis an die Innenwand 11 des Innenraumes 6 heranreichende Arme 12 aufweist. Der Rotor 10 ist auf der Hohlwelle 7 in axialer Richtung einerseits durch eine Stufe 13 am Außenumfang der Hohlwelle 7 und andererseits durch eine Schraube 14 gesichert, die in das freie Ende der Hohlwelle 7 eingeschraubt ist und die Hohlwelle 7 dadurch stirnseitig verschließt.
  • Die Hohlwelle 7 weist in der Höhe der Arme 12 des Rotors 10 Wanddurchbrechungen 16 auf, die das Innere der Hohlwelle 7 mit dem Innenraum 17 des Rotors 10 verbinden, der wieder über Bohrungen 18 in den Armen 12 mit Austrittsöffnungen 19 an den Enden der Arme 12 in Verbindung steht. Die Austrittsöffnungen weisen in Umfangsrichtung in entgegengesetzten Richtungen, so daß durch die Austrittsöffnungen 19 austretende Flüssig­keit den Rotor auf der Hohlwelle 7 in Drehung versetzt.
  • Die Flüssigkeitszufuhr zu der Hohlwelle 7 erfolgt über ein in die Innengewindebohrung 2 eingeschraubtes Rohrstück 20, welches auf dem aus dem Gehäuse 1 heraustretenden Teil einen Überwurfring zum Anschluß an ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Strahlrohr eines Hochdruckreinigungsgerätes trägt, während es auf der gegenüberliegenden Seite in die Hohlwelle 7 eintaucht. Das Rohrstück 20 ist mittels einer Ringdichtung 22 gegenüber der glatten Innenwand 4 der Bohrung 2 abgedichtet, zusätzlich trägt das Rohrstück 20 noch eine weitere Ringdichtung 23 in einem sich konisch verengenden Übergangsbereich 24, der bei voll in die Hohlwelle 7 einge­schobenem Rohrstück 20 abdichtend an einer komplementären Dichtfläche 25 im eintrittsbereich in die Hohlwelle 7 enliegt. In unmittelbarer Nähe zum freien Ende des Rohrstückes 20 sind in der Wand des Rohrstückes mehrere radiale Öffnungen 26 angeordnet, die bei voll in die Hohlwelle 7 eingeschobenem Rohrstück 20 von der Innenwand der Hohlwelle 7 abdichtend verschlossen werden, wie dies in Figur 1 dargestellt ist.
  • Das Rohrstück 20 kann in der Innengewindebohrung 2 gegenüber dem Gehäuse 1 verdreht und dadurch in axialer Richtung ver­schoben werden, bis das Innere des Rohrstückes 20 über die Öffnungen 26 mit dem durch die Bohrung 2 gebildeten und das Rohrstück 20 umgebenden Ringkanal 27 in Verbindung steht, wie dies beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 darge­stellt ist. Dieser Ringkanal 27 steht über eine Reihe von Kanälen 28 unmittelbar mit dem Innenraum 6 des Gehäuses 1 in Verbindung, so daß ein Teil der durch das Rohrstück 20 zugeführten Flüssigkeit über einen Bypass am Rotor 10 vorbeigeführt wird. Dieser Bypass wird gebildet durch die Öffnungen 26 im Rohrstück 20, durch den Ringkanal 27, durch die Kanäle 28 und durch den Innenraum 6 des Gehäuses. Im Innenraum 6 des Gehäuses wird die über den Bypass am Rotor vorbeigeleitete Flüssigkeit mit der Flüssigkeit wieder vereinigt, die durch das Innere des Rotors hindurchgeströmt ist und durch die Austrittsöffnungen 19 hindurch in den Innenraum 6 gelangt.
  • Durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Rohrstückes 20 in das Gehäuse 1 kann die Aufteilung der beiden Teilströme variiert werden, bis bei voll eingeschobenem Rohrstück 20 (Figur 1) dei gesamte Flüssigkeit durch den Rotor 1 hin­durchgeführt wird. Dadurch läßt sich die Drehzahl des Rotors stufenlos verstellen.
  • Auf den Rotor 10 ist das Ende der Hohlwelle 7 und die diese verschließende Schraube 14 kappenförmig überfangend ein Mitnehmer 29 drehfest aufgesetzt, der eine radial von der Mitte zur Außenseite verlaufende Nut oder Öffnung 30 aufweist. In diese Nut taucht ein Mitnehmerstift 31 einer Stelze 32 ein, die eine Düse 33 mit kugelförmigem Kopf trägt. Diese Stelze 32 weist seitliche Öffnungen 34 auf, die über einen zen­tralen Kanal 35 in der Stelze 32 den Innenraum 6 des Gehäu­ses 1 mit der Düsenöffnung 36 in der Düse 33 verbinden.
  • Diese Stelze stützt sich mit dem kugelförmigen Teil der Düse 33 in einer zentralen Lagerpfanne 37 ab, die eine zentrale Öffnung 38 in Ausrichtung mit der Düsenöffnung 36 aufweist. Die Lagerpfanne 37 ist dabei in der Stirnwand 39 einer Verstellhülse 40 angeordnet, die in das offene Ende des Gehäuses 1 mittels einer Ringdichtung 41 abgedichtet ein­taucht und am Gehäuse 1 in axialer Richtung unverschieb­lich und frei drehbar gelagert ist. Zu diesem Zweck weist das Gehäuse an seiner Innenwand eine Ringnut 42 und die Verstellhülse 40 an ihrer Außenwand eine mit der Ringnut 42 ausgerichtete Ringnut 43 auf, in die eine Klammer 44 eingelegt ist.
  • An der Innenseite weist die Verstellhülse 40 ein Innengewinde 45 auf, in welches ein haubenförmiger Anschlag 46 einge­schraubt ist, der mittels seitlich abstehender Führungsvor­sprünge 47 in Längsnuten 48 an der Innenwand des Innenraumes 6 des Gehäuses 1 eingreift und dadurch den haubenförmigen Anschlag 46 gegenüber dem Gehäuse 1 axial verschieblich, jedoch drehfest lagert.
  • Beim Verdrehen der Verstellhülse 40 relativ zum Gehäuse 1 schraubt sich somit der haubenförmige Anschlag 46 mehr oder weniger tief in das Innengewinde 45 ein, das heißt der Anschlag 46 kann zwischen einer vollständig eingeschraubten Stellung (Figur 1) auch in eine Stellung verschoben werden, in der er dem Rotor 10 angenähert ist. In dieser Stellung überfängt der haubenförmige Anschlag 46 den Mitnehmer 29 des Rotors 10 (Figur 2).
  • An seinem der Stirnwand 39 der Verstellhülse 40 zugewandten Ende ist der Anschlag 46 mit einer konzentrisch zur Drehachse des Rotors verlaufenden, nach innen vorspringenden Anschlag­kante 49 versehen, die an der Außenwand der Stelze 32 anliegt und somit die Schrägstellung der Stelze 32 gegenüber der Drehachse des Rotors begrenzt. Bei der in Figur 1 darge­stellten Position des Anschlages 46, bei dem dieser voll­ständig in das Innengewinde 45 eingeschraubt ist, ist eine sehr weitgehende Schrägstellung möglich, bei dem in Figur 2 dargestellten Extremfall des vollständig herausgeschraubten Anschlages wird dagegen eine Schrägstellung der Stelze 32 überhaupt verhindert, so daß die Austrittsachse der Düse mit der Drehachse des Rotors praktisch zusammenfällt.
  • Es ist damit durch Verdrehung der Verstellhülse 40 gegenüber dem Gehäuse 1 möglich, den Anschlag 46 in axialer Richtung zu verstellen und damit den maximalen Öffnungswinkel zwischen Austrittachse der Düse und der Drehachse des Rotors.
  • Der haubenförmige Anschlag 46 bildet im übrigen einen Sammel­raum 50 für die in den Innenraum 6 eintretende Flüssigkeit. Dieser Sammelraum 50 ist in dem Düse 33 zugewandten Teil konisch verengt, so daß die Flüssigkeit zum einen den Öffnungen 34 in der Stelze 32, zum anderen aber der zentralen Öffnung 51 zugeführt wird, die von der Anschlagkante 49 umgeben wird und durch welche die Stelze 32 hindurchtritt.
  • In der Stirnwand 39 der Verstellhülse 40 sind die Lagerpfanne 37 konzentrisch umgebend mehrere zur Drehachse des Rotors parallele Bohrungen 52 vorgesehen, die in von außen nach innen führende radiale Bohrungen 53 der Verstellhülse 40 einmünden. Diese radialen Bohrungen 53 weisen zunächst einen erweiterten äußeren Teil 54 und daran anschließend einen inneren Teil 55 mit reduziertem Querschnitt auf, der in eine zentrale, trichterförmig sich nach außen erweiternde Öffnung 56 in der Verstellhülse 40 einmündet, die sich an die Öffnung 38 der Lagerpfanne 37 anschließt. Die Bohrungen 53 treten dabei in radialer Richtung in die sich trichterförmig erweiternde Öffnung 56 ein.
  • In dem äußeren Teil 54 der Bohrungen 53 sind in Bohrungs­längsrichtung verschiebliche Ventilkörper 57 angeordnet, die mittels Ringdichtungen 58 gegenüber der Bohrung 53 abgedichtet sind und die Bohrung 53 im Übergangsbereich zwischen dem äußeren Teil 54 und dem inneren Teil 55 wahl­weise verschließen oder freigeben. Bei dem Ausführungsbei­ spiel der Figur 1 werden die Ventilkörper 57 durch im äußeren Teil 54 der Bohrung 53 angeordnete Schraubenfedern 59 radial nach außen gegen eine Anlagefläche 60 an einem Einstellring 61 gedrückt, der seinerseits auf einem Außen­gewinde 62 der Verstellhülse 40 verdrehbar gelagert ist. Die Anlagefläche 60 hat in axialer Richtung unterschiedliche Abstände von der Drehachse des Einstellringes 61, so daß bei einer Verdrehung des Einstellringes 61 die Ventilkörper 57 entgegen der Wirkung der Schraubenfeder 59 verschieden tief in die Bohrung 53 eingedrückt werden und dabei den Strömungsquerschnitt der Bohrung 53 mehr oder weniger freigeben oder bei vollständigem Einschieben ganz ver­schließen. Man erhält damit ein durch Verdrehung des Ein­stellringes 61 stufenlos betätigbares Dosierventil in jeder Bohrung 53. Mittels dieser Dosierventile läßt sich an der Düse 33 vorbei ein Teilstrom unmittelbar in die trichter­förmige Öffnung 56 einleiten, der sich dort mit dem aus der Düsenöffnung 36 austretenden Punktstrahl mischt. Dadurch wird einerseits die Austrittgeschwindigkeit im Punkstrahl herabgsetzt, da die Flüssigkeitsmenge geringer wird, ande­rerseits reißt die seitlich in den Punktstrahl eintretende Flüssigkeitssmenge den Punktstrahl auf und vermengt sich mit der Flüssigkeitsmenge des Punktstrahles zur Bildung eines aufgefächerten, voluminösen Strahles mit kreisförmigem Querschnitt und geringerer Aufprallgeschwindigkeit der Flüssigkeitsteilchen. Durch Verstellung der Dosierventile läßt sich dieser Übergang stufenlos variieren.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die durch die Bohrungen 52 und 53 gebildete Bypass-Leitung geöffnet, bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind die Dosierven­tile hingegen geschlossen dargestellt. Bei dem Ausführungs­beispiel der Figur 2 ist außerdem in Abwandlung von dem der Figur 1 die Verstellung der Ventilkörper nicht über einen auf der Verstellhülse verdrehbaren Einstellring vorgenommen, sondern die Ventilkörper 57 sind in den äußeren Teil 54 der Bohrung 53 eingeschraubt und unmittelbar über Rändelscheiben 63 verdrehbar und in unterschiedliche Eintauchtiefe ver­stellbar.
  • Man erhält insgesamt eine Rotordüse, welche zunächst die Mög­lichkeit gibt, den Winkel des aus der Düse austretenden Punktstrahles stufenlos zwischen 0 und einem Maximalwert, beispielsweise 10°, zu verstellen. Außerdem ist es möglich, die Drehzahl des Strahles stufenlos einzustellen, indem ein Teil der Flüssigkeit nicht durch den Rotor gelenkt wird, sondern am Rotor vorbei. Schließlich kann auch die Natur des Strahles selbst dadurch verändert werden, daß der Flüssigkeitsstrom durch die Düse 33 aufgeteilt wird und dem Punktstrahl quer eine Flüssigkeitsmenge zugefügt wird. Insgesamt erhält man somit eine sehr variabel einsetzbare Rotordüse, die robust ist im Aufbau und eine einfache Bedienung der verschiedenen Verstellmöglichkeiten erlaubt. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 können alle drei Variationen durch Verdrehung von Einzelteilen um die Längs­achse des Gehäuses vorgenommen werden, nämlich durch Ver­drehung des gesamten Gehäuses gegenüber dem am Strahlrohr festgelegten Rohrstutzen, durch Verdrehen der Verstellhülse gegenüber dem Gehäuse und schließlich durch Verdrehung des Einstellringes gegenüber der Verstellhülse, wobei äußerlich Gehäuse, Verstellhülse und Einstellring fluchtend ausgebildet sind und somit eine zylindrische Außenkontur für die gesamte Rotordüse beibehalten werden kann.

Claims (16)

1. Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät mit einem Gehäuse, einem darin drehbar gelagerten, von der Reini­gungsflüssigkeit in Drehung versetzten Rotor und mit einer stromabwärts des Rotors angeordneten Düse, deren Austrittsachse zur Drehachse des Rotors eine variablen spitzen Winkel einschließt und die vom Rotor derart um dessen Drehachse gedreht wird, daß der austretende Strahl der Reinigungsflüssigkeit auf einem Kegelmantel umläuft,
dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) verstellbare Anschläge (46) angeordnet sind, welche eine Aufweitung des spitzen Winkels zwi­schen Austrittsachse der Düse (33) und Drehachse des Rotors (10) je nach Position der Anschläge (46) mehr oder weniger begrenzen.
2. Rotordüse nach Anspruch 1 mit einer die Düse (33) auf­nehmenden Stelze (32), die sich mit einem kugeligen Ende in einer in der Mitte offenen, am Gehäuse (1) ge­haltenen Pfanne (37) abstützt, während am anderen Ende ein mit dem Rotor (10) verbundener, in radialem Abstand von der Rotorachse angeordneter Mitnehmer (29) angreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (46) die Stelze (32) konzentrisch zur Drehachse des Rotors (10) umgibt, in Richtung der Drehachse des Rotors (10) verstellbar ist und eine an der Außenseite der Stelze (32) anliegende, umlaufende Anlagekante (49) bildet.
3. Rotordüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (46) im Gehäuse (1) axial verschieblich und bezüglich der Drehachse des Rotors (10) drehfest gelagert ist und in eine koaxial zur Drehachse des Rotors (10) angeordnete Gewindebohrung (45) einer Verstellhülse (40) eingeschraubt ist, die am Gehäuse (1) axial unverschieblich und bezüglich der Drehachse des Rotors (10) frei drehbar gelagert ist.
4. Rotordüse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (29) eine in radialer Richtung verlaufende Nut (30) trägt, in welche die Stelze (32) mit einem Mitnehmerstift (31) eintaucht.
5. Rotordüse nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellhülse (40) das Gehäuse (1) stirnseitig verschließt und die Pfanne (37) zur Lagerung der Stelze (32) trägt.
6. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß eine verschließbare Bypass-Leitung (52, 53) aus dem stromaufwärts der Düse (33) gelegenen Innenraum (6) des Gehäuses (1) in den unmittelbar stromabwärts der Düse (33) gelegenen Bereich der Rotor­ düse austritt.
7. Rotordüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (52, 53) mehrere die Düse (33) umgebende Bypass-Kanäle umfaßt.
8. Rotordüse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (52, 53) in einem sich unmit­telbar an die Düse (33) anschließenden, sich in Strö­mungsrichtung konisch aufweitenden Trichter (56) aus dessen Wand austritt.
9. Rotordüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (52, 53) im wesentlichen in einer senkrecht zur Drehachse des Rotors (10) angeordneten Radialebene in den Trichter (56) eintritt.
10. Rotordüse nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bypass-Leitung (52, 53) Dosierventile (57) angeordnet sind, die durch außen an der Rotordüse angeordnete Einstellglieder (61; 63) in ihrer Position verstellbar sind.
11. Rotordüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gehäuse (1) konzentrisch zu der Drehachse des Rotors (10) ein Einstellring (61) drehbar gelagert ist, der an seiner Innenseite Anlagerflächen (60) für radial aus dem Gehäuse (1) hervorstehende, elastisch an die Anlagefläche (60) angedrückte Ventilkörper (57) der Dosierventile trägt und daß die Anlageflächen (60) bei Verdrehung des Einstellringes (61) im Anlagebereich an den Ventilkörpern (57) einen unterschiedlichen radialen Abstand von der Drehachse des Einstellringes (61) aufweisen.
12. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein stromaufwärts des Rotors (10) vom Strömungsweg der Reinigungsflüssigkeit abzwei­gender, verschließbarer Bypass (26, 27, 28) vorgesehen ist, der am Rotor (10) derart vorbeiführt, daß die durch ihn strömende Reinigungsflüssigkeit nicht zum Drehantrieb des Rotors (10) beiträgt.
13. Rotordüse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass (26, 27, 28) dosiert verschließbar ist.
14. Rotordüse nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Rotor (10) auf einer Hohlwelle (7) drehbar gelagert ist, welche die Reinigungsflüssigkeit dem Inneren des Rotors (10) zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hohlwelle (7) ein im Gehäuse (1) axial verschieblich gelagertes Rohrstück (20) eintaucht, welches in voll eingescho­benem Zustand gegenüber der Hohlwelle (7) im wesentlichen abgedichtet ist, beim Herausziehen aus der Hohlwelle (7) jedoch eine Verbindung des Innenraums des Rohrstük­kes (20) mit dem Bypass (26, 27, 28) ausbildet.
15. Rotordüse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (20) seitliche Wandöffnungen (26) aufweist, die bei voll eingeschobenem Rohrstück (20) von der Hohlwelle (7) abgedeckt werden, beim Herausziehen des Rohrstückes (20) aus der Hohlwelle (7) jedoch von der Wand der Hohlwelle (7) freigegeben werden, und daß ein das Rohrstück (20) umgebender Ringkanal (27) einen Teil des Bypasses (26, 27, 28) bildet.
16. Rohrstück nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (20) in eine koaxial zur Drehachse des Rotors (10) verlaufende Innengewinde­bohrung (2) des Gehäuses (1) eingeschraubt ist.
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