Die Erfindung betrifft eine Rotordüse gemaß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Hochdruckreiniger und andere Sprühgeräte weisen zur Erzielung
einer besseren Reinigungswirkung eine Düse auf, die einen auf
einer sich in Strahlrichtung öffnenden Kegelfläche umlaufenden
Strahl erzeugt. Aus der DE 40 13 446 C1 ist es bekannt, einen
gegenüber der Längsachse des Gehäuses geneigten Düsenkörper im
Gehäuseinneren vorzusehen, der mit der rotierenden Flüssigkeit
umläuft und sich mit einer Anlagefläche seines Umfangs an die
Innenwand des Gehäuses anlegt. Anlagefläche des Düsenkörpers
und Gehäuseinnenwand bestehen jeweils aus einem bestimmten
Material, so daß sich ein hoher Reibungskoeffizient einstellt.
Beabsichtigt ist eine hohe Reibung zwischen der
Gehäuseinnenwand und dem Düsenkörper, um letzterem eine Drehung
um die eigene Achse, jedoch entgegen der rotierenden
Flüssigkeitssäule im Gehäuseinneren aufzuzwingen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rotordüse
anderer Bauart zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des
Anspruchs 1 auf. Der Düsenkörper ist so im Gehäuse geführt, daß
zwischen der Umfangsfläche des Düsenkörpers und der
Gehäuseinnenwand ein Abstand besteht. Ein Kontakt zwischen der
senkrecht zur radialen Richtung umlaufenden Umfangsfläche und
der Gehäuseinnenwand wird dadurch vermieden. Eine Abnutzung in
diesem Bereich findet nicht statt. Zugleich weist der aus dem
Gehäuse austretende Strahl eine hohe Reinigungswirkung auf.
Eine drehzahlbedingte Divergenz des Strahles ist
vernachlässigbar klein.
Weitere, auch eigenständige erfinderische Merkmale sind den
übrigen Ansprüchen entnehmbar. Insbesondere betrifft dies die
Anordnung eines Ausgleichskörpers im Gehäuse sowie die
Bremsbarkeit des Düsenkörpers bzw. die Erhöhung der Reibung im
Zusammenhang mit der Lagerung des Düsenkörpers oder eines
Führungsmittels hierfür. Ein eigenständiger Schutz wird auch
für einen Hochdruckreiniger mit einer erfindungsgemäßen
Rotordüse sowie für ein Verfahren zur Herstellung einer
Rotordüse beansprucht.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von
Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Rotordüse,
- Fig. 2
- ein Detail aus dem Innenleben der Rotordüse in
abgewandelter Form und in seitlicher Draufsicht
analog Fig. 1,
- Fig. 3
- eine weitere Abwandlung analog Fig. 2,
- Fig. 4 bis 6
- ein Werkstück zur Herstellung der Rotordüse während
unterschiedlicher Bearbeitungsstadien.
Eine erfindungsgemäße Rotordüse 10 weist einen in einem Gehäuse
11 kreisenden Düsenkörper 12 auf. Das Gehäuse 11 ist
zylindrisch ausgebildet mit einer Längsachse 13, einer eine
schmale Bohrung 14 aufweisenden Stirnseite 15 und einer eine
breite Öffnung 16 aufweisenden zweiten Stirnseite 17. Die
Öffnung 16 ist verschlossen durch einen zylindrischen Einsatz
18, der zum Anschluß an eine Leitung bzw. an die Lanze eines
Hochdruckreinigers mit einem über das Gehäuse 11
hervorstehenden Außengewinde 19 oder Innengewinde 20 versehen
ist, und der vorzugsweise außerhalb der Längsachse 13 eine
Einströmbohrung 21 für den Durchtritt des strömenden Mediums
aus einem halboffenen Vorraum 22 des Einsatzes 18 in einen
Innenraum 23 des Gehäuses 11 aufweist.
Der Einsatz 18 ist stufenweise ausgebildet, nämlich mit einem
in den Innenraum 23 ragenden zylindrischen Aufsatz 24 im
Anschluß an ein Basisteil 25 mit U-förmigem Querschnitt, dessen
Basis 26 einen etwas breiteren Außendurchmesser aufweist als
der Aufsatz 24. Die bereits genannte Einströmbohrung 21
erstreckt sich durch die Basis 26 und etwa parallel zur
Längsachse 13 bis in den Aufsatz 24 hinein. Letzterer weist
eine an seinem Umfang angeordnete Ausströmbohrung 27 auf, die
in Querrichtung zur Einströmbohrung 21 an diese anschließt und
die gegenüber einer radialen Richtung (bezogen auf die
Längsachse 13) abgewinkelt ist, so daß im Innenraum 23 eine
umlaufende Strömung entsteht. Je nach gewünschtem Querschnitt
und/oder Umlaufgeschwindigkeit des strömenden Mediums können
auch mehrere Bohrungen 21, 27 vorgesehen sein, beispielsweise
zwei, drei oder vier. Auch kann die Einströmbohrung 21 mittig
angeordnet sein. Die Ausströmbohrung 27 ist dann vorzugsweise
abgewinkelt und beispielsweise durch zwei Teilbohrungen
gebildet (nicht gezeigt).
In die Bohrung 14 an der Stirnseite 15 ist ein Lagerstück 28
nach Art einer (nach innen gerichteten) Pfanne und mit einer
sich nach außen konisch öffnenden Austrittsbohrung 29
angeordnet. Die Funktion des Lagerstücks 28 wird weiter unten
näher beschrieben.
Im Innenraum 23 des Gehäuses 11 ist der Düsenkörper 12
gegenüber der Längsachse 13 geneigt angeordnet. Entsprechend
bildet eine Längsachse 30 des Düsenkörpers 12 einen Winkel
gegenüber der Längsachse 13. Der Düsenkörper 12 ist länglich
mit zylindrischem Querschnitt ausgebildet und wird auch als
Stelze bezeichnet. Ein Fuß 31 ist am unteren Ende des
Düsenkörpers 12 in diesen mit einem Teilabschnitt eingesetzt
und mit einem anderen Teilabschnitt im Lagerstück 28 gelagert.
Hierzu weisen der Fuß 31 und das Lagerstück 28 zueinander
korrespondierende Rundungen auf, nämlich eine etwa teilkugelige
Spitze 32 am Fuß 31 und eine etwa teilkugelige Konkave 33 im
Lagerstück 28.
Die oben bereits erwähnte Austrittsbohrung 29 ist etwa mittig
in der Konkaven 33 angeordnet. Ebenfalls mittig erstreckt sich
im Fuß 31 entlang der Längsachse 30 eine Bohrung 34, die in
eine Düsenbohrung 35 im Düsenkörper 12 übergeht.
Der Düsenkörper 12 ist nahe seinem dem Fuß 31
gegenüberliegenden Kopf 36 mit einer Querbohrung 37 versehen,
an die, in Richtung auf den Fuß 31, die Düsenbohrung 35
anschließt. Querbohrung 37 und Düsenbohrung 35 sind somit nach
Art eines T zueinander ausgerichtet. Die Düsenbohrung 35 weist
vorzugsweise einen in Richtung auf den Fuß 31 abnehmenden
Querschnitt auf. Das strömende Medium tritt über die
Querbohrung bzw. die beiden Öffnungen derselben in den
Düsenkörper 12 ein, gelangt über die Düsenbohrung 35 bis in den
Fuß 31 und tritt aus diesem über die Bohrung 34 aus. Die
Austrittsbohrung 29 im Lagerstück 28 ist so groß bemessen, daß
bei jeder Position des Düsenkörpers 12 kein zusätzlicher
Widerstand für das strömende Medium besteht.
Der Düsenkörper 12 ist für die Rotation im Innenraum 23 des
Gehäuses 11 in besonderer Weise geführt. Zusätzlich zur
Abstützung des Fußes 31 im Lagerstück 28 besteht eine Führung
im Bereich des Kopfes 36. Ein entlang der Längsachse 30
angeordneter Stift 38 ist mit einem Ende im Düsenkörper 12
gehalten und mit dem anderen Ende in einem um die Längsachse 13
des Gehäuses 11 drehenden Rotationskörper gehalten, der hier
als drehende Scheibe 39, als Steg oder dergleichen ausgebildet
ist. Der Stift 38 ist vorzugsweise zumindest im Düsenkörper 12
oder im Rotationskörper drehbar angeordnet, so daß der
Abwälzbewegung des Fußes 31 in der Konkave 33 kein
Drehwiderstand entgegensteht. Die geometrischen Abmessungen -
Innendurchmesser des Innenraums 23, Winkel zwischen den
Längsachsen 13 und 30, Außendurchmesser des Düsenkörpers 12 -
sind so ausgebildet, daß ein Außenumfang 40 des Düsenkörpers 12
keinen Kontakt mit einer korrespondierenden Innenfläche 41 des
Innenraums 23 hat.
Der Rotationskörper (Scheibe 39) ist im Aufsatz 24 mit einem
Wellenstummel 42 gelagert. Hierzu weist der Aufsatz 24 eine
Bohrung 43 mit entsprechendem Querschnitt auf. Wellenstummel 42
und Bohrung 43 erstrecken sich entlang der Längsachse 13. Der
Wellenstummel 42 ist vorzugsweise aus Niro-Stahl gefertigt,
beispielsweise aus Niro 40-34 oder aus Hartmetall. Auch kann
der Aufsatz 24 als gegenüber dem Einsatz 18 eigenständiges Teil
ausgebildet sein, insbesondere aus einem besonders
abnutzungsarmen Werkstoff. Alternativ kann in den Aufsatz 24
eine besonders verschleißfeste Hülse als Lager für den
Wellenstummel 42 eingesetzt sein.
In der Figur angedeutet ist eine Schraube 44 im Aufsatz 24 und
quer zum Wellenstummel 42, mit der letzterer reibend
beaufschlagbar ist. Dadurch ist es möglich, der Rotation des
Düsenkörpers 12 bzw. der Scheibe 39 einen bestimmten Widerstand
entgegen zu setzen und so die Drehzahl bis in einen gewünschten
Bereich zu mindern. Naturgemäß ist auch die Schraube 44
vorzugsweise aus einem besonders verschleißarmen Werkstoff
hergestellt.
Dem Düsenkörper 12 gegenüberliegend ist am Rotationskörper bzw.
an der Scheibe 39 ein Ausgleichskörper 45 angeordnet. Dieser
sollte so ausgerichtet und bemessen sein, daß die durch die
Rotation des Düsenkörpers 12 entstehenden Schwingungen so weit
als möglich eliminiert werden. Gemäß der Figur ist der
Ausgleichskörper 45 stabförmig mit einer Längserstreckung
parallel zur Längsachse 13 ausgebildet und mit der Scheibe 39
verschraubt, siehe Schraube 46. Dabei erstreckt sich der
Ausgleichskörper 45 vom Rotationskörper einseitig abstehend in
Richtung auf die Stirnseite 15.
Eine Besonderheit besteht noch im Bereich der Lagerung des
Stiftes 38 im Kopf 36 des Düsenkörpers 12. Der Stift 38
erstreckt sich bis in den Bereich der Querbohrung 37. Versuche
haben ergeben, daß der Stift an dieser Stelle das strömende
Medium günstig beeinflußt, so daß das aus der Bohrung 34
ausströmende Medium einen stabileren Strahl aufweist.
Vorzugsweise erstreckt sich der Stift 38 bis in den
aufgeweiteten Querschnitt der Düsenbohrung 35 hinein.
Der Fuß 31 und das Lagerstück 28 sind wiederum aus einem
besonders verschleißarmen Werkstoff hergestellt, beispielsweise
Keramik, Sintermetall oder Hartmetall.
Das Gehäuse 11 besteht vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl
oder aus Messing und kann mit einem verschleißarmen Überzug
versehen sein.
Die Rotordüse 10 wird vorzugsweise mit Hochdruckreinigern von
150 bis 500 bar verwendet.
Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Kombination aus Düsenkörper 12
und rotierendem Führungsmittel. Anstelle der in Fig. 1
gezeigten Scheibe 39 ist das Führungsmittel hier ein zumindest
L-förmig gebogener Stift 47. Ein längerer Schenkel 48 ist durch
eine entsprechende Bohrung des Wellenstummels 42 hindurch
gesteckt ünd insbesondere durch Klebung fixiert. Ein etwas
kürzerer Schenkel 49 steckt analog dem Stift 38 im Düsenkörper
12.
Dem kürzeren Schenkel 49 gegenüberliegend ist am längeren
Schenkel 48 der insbesondere stabförmige Ausgleichskörper 45
als Gegengewicht befestigt. Der Ausgleichskörper 45 kann mit
einer zur Aufnahme des längeren Schenkels 48 geeigneten
Querbohrung versehen und auf den Schenkel aufgeschoben sein.
Auch hier ist eine Fixierung durch Klebung oder durch einen
reibschlüssigen Sitz möglich. Ein freies Ende 50 des längeren
Schenkels 48 kann (als Sicherung) gegenüber diesem abgewinkelt
sein.
In einer nichtgezeigten Ausführungsform ist der L-förmige Stift
47 mit dickerem Querschnitt ausgebildet, während der
Wellenstummel 42 und der Ausgleichskörper 45 mit entsprechend
schmalen Abschnitten in kleine Bohrungen im L-förmigen Stift 47
eingesetzt sind.
Fig. 3 ist eine weitere Abwandlung entnehmbar. Hier ist das
rotierende Führungsmittel als S-förmiger oder Z-förmiger Stift
51 ausgebildet. Ein freier abgewinkelter Schenkel 52 ist analog
Fig. 2 im Düsenkörper 12 gehalten, während ein
gegenüberliegender freier und abgewinkelter Schenkel 53 den
Wellenstummel 42 ersetzt und drehbar im Aufsatz 24 gelagert
ist. Ein Ausgleichskörper ist in dieser Ausführungsform nicht
gezeichnet.
Rotordüsen allgemein und die erfindungsgemäße Rotordüse im
besonderen können auf spezielle Weise hergestellt werden. Dies
wird anhand der Figuren 4 bis 6 nachfolgend erläutert.
Die fertige Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät weist
ein zylindrisch-konisches Gehäuse auf, siehe Figuren 1 und 6.
Hergestellt wird dieses Gehäuse in mehreren Schritten.
Ausgegangen wird von einem einfachen Rohrstück 54 mit einem
Innendurchmesser und einem bestimmten Außendurchmesser. Zur
Herstellung der konischen Außenform des Gehäuses 11 wird ein
Ende 55 des Rohrstücks 54 einem Pressvorgang unterzogen. Das
Ergebnis der Pressung zeigt Fig. 5, siehe dort den konischen
Abschnitt 56. Das Pressen erfolgt vorzugsweise durch ein
geeignetes Presswerkzeug, das außen am Ende 55 angreift, in
Verbindung mit einem konischen Gegenwerkzeug, das im Inneren
des Rohrstücks 54 den Pressdruck aufnimmt.
Das Rohrstück 54 wird vor dem Pressen von einem längeren Rohr
abgetrennt, insbesondere abgesägt oder abgeschnitten.
Vorzugsweise besteht das Rohrstück aus Messing, wobei die
Messingart in Abhängigkeit von der durchzuführenden Verformung
und der zu erzielenden Genauigkeit ausgewählt werden kann.
Andere Werkstoffarten sind möglich. Wichtig sind die
Verformbarkeit und Genauigkeit der Verformung.
Das Pressen des Rohrstücks 54 erfolgt kalt, d. h. insbesondere
ohne Wärmezufuhr, so dass der erforderliche Energieaufwand
gering ist.
Ziel der konischen Verformung durch Pressen ist die Einsparung
von Material. Die konische Form ergibt sich durch die Rotation
des Düsenkörpers 12 im Gehäuse 11. Der hierfür erforderliche
Innenraum kann aus dem Vollen (Stange) oder aus einem Rohr mit
kleinem Innendurchmesser gedreht werden. Das erfindungsgemäße
Verfahren erspart durch die Verformung den sonst durch das
Drehen anfallenden Materialabtrag und reduziert so den
Materialverbrauch erheblich.
Nach dem Pressvorgang werden die endgültigen Innenmaße des
Gehäuses 11 durch Drehen oder Fräsen eingestellt. Die Summe der
anfallenden Materialspäne ist minimal gegenüber einer insgesamt
durch Drehen oder Fräsen erfolgenden Herstellung. Erst nach dem
Pressen wird auch das Lagerstück 28 nahe der Stirnseite 15 von
innen in die Bohrung 14 eingesetzt.
Bezugszeichenliste:
- 10
- Rotordüse
- 11
- Gehäuse
- 12
- Düsenkörper
- 13
- Längsachse
- 14
- Bohrung
- 15
- Stirnseite
- 16
- Öffnung
- 17
- zweite Stirnseite
- 18
- Einsatz
- 19
- Außengewinde
- 20
- Innengewinde
- 21
- Einströmbohrung
- 22
- Vorraum
- 23
- Innenraum
- 24
- Aufsatz
- 25
- Basisteil
- 26
- Basis
- 27
- Ausströmbohrung
- 28
- Lagerstück
- 29
- Austrittsbohrung
- 30
- Längsachse
- 31
- Fuß
- 32
- Spitze
- 33
- Konkave
- 34
- Bohrung
- 35
- Düsenbohrung
- 36
- Kopf
- 37
- Querbohrung
- 38
- Stift
- 39
- Scheibe
- 40
- Außenumfang
- 41
- Innenfläche
- 42
- Wellenstummel
- 43
- Bohrung
- 44
- Schraube
- 45
- Ausgleichskörper
- 46
- Schraube
- 47
- L-Stift
- 48
- langer Schenkel
- 49
- kurzer Schenkel
- 50
- freies Ende
- 51
- S-Stift
- 52
- Schenkel
- 53
- Schenkel
- 54
- Rohrstück
- 55
- Ende
- 56
- konischer Abschnitt