EP3265235B1

EP3265235B1 - Rotordüse für ein hochdruckreinigungsgerät

Info

Publication number: EP3265235B1
Application number: EP15706847.9A
Authority: EP
Inventors: Sven Dirnberger; Björn SCHWARZ; Stefan Werner; Johann Georg Wesch
Original assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Current assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2018-12-26
Anticipated expiration: 2035-03-02
Also published as: RU2657039C1; JP6505245B2; WO2016138929A1; CN107405636A; EP3265235A1; CN107405636B; AU2015385182B2; ES2717261T3; PL3265235T3; AU2015385182A1; JP2018508350A; MX2017011219A; DK3265235T3; BR112017017295A2; US20170361341A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät mit einem Gehäuse, das mindestens einen tangential in das Gehäuse einmündenden Einlass aufweist sowie einen an einer Stirnwand des Gehäuses angeordneten Auslass, an dem ein Lager mit einer pfannenförmigen, zentral durchbrochenen Vertiefung angeordnet ist, und mit einem im Gehäuse angeordneten, einen Durchgangskanal aufweisenden und sich mit einem balligen Ende in der pfannenförmigen Vertiefung abstützenden Düsenkörper, dessen Längsachse zur Längsachse des Gehäuses geneigt ist und der von der das Gehäuse durchströmenden Flüssigkeit in eine Umlaufbewegung versetzt wird, bei der die Längsachse des Düsenkörpers auf einem Kegelmantel umläuft und sich der Düsenkörper mit einer Anlagefläche an seinem Umfang an einer Stützfläche abstützt, wobei stromabwärts der Stützfläche an der Wand des Gehäuses mehrere Strömungswiderstandselemente in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind, die zum Aufprall von Flüssigkeit jeweils eine in den Innenraum hineinragende Prallfläche aufweisen.
Mit Hilfe einer derartigen Rotordüse kann ein auf einem Kegelmantel umlaufender kompakter Flüssigkeitsstrahl erzeugt werden, der beispielsweise zu Reinigungszwecken auf eine Fläche gerichtet werden kann. Dem Einlass des Gehäuses kann von einem Hochdruckreinigungsgerät unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt werden. In dem Gehäuse befindet sich ein Düsenkörper, der nur einseitig an der pfannenförmigen Vertiefung gelagert ist und sich im Übrigen im Gehäuse um die Längsachse des Gehäuses bewegen kann. Der Düsenkörper weist einen Durchgangskanal auf, durch den die Flüssigkeit die durchbrochene Vertiefung des Gehäuses passieren kann. Die Längsachse des Düsenkörpers ist gegenüber der Längsachse des Gehäuses geneigt. Durch die tangential in das Gehäuse eintretende Flüssigkeit wird der Düsenkörper in die pfannenförmige Vertiefung gedrückt, die ein Lager für den Düsenkörper ausbildet, und zugleich wird der Düsenkörper in Rotation um die Gehäuselängsachse versetzt. Dies hat zur Folge, dass der austretende Flüssigkeitsstrahl ebenfalls die gewünschte kreisförmige Bewegung beschreibt, so dass bei einem mit Punktstrahldüsen vergleichbaren Druck eine verhältnismäßig große Fläche mit Flüssigkeit beaufschlagt werden kann.
Die Zuführung der unter Druck stehenden Flüssigkeit über den tangential in das Gehäuse einmündenden Einlass stellt sicher, dass im Gehäuse befindliche Flüssigkeit um die Längsachse des Gehäuses in Rotation versetzt wird und dadurch auch der Düsenkörper um die Gehäuselängsachse rotiert, indem sich innerhalb des Gehäuses eine rotierende Flüssigkeitssäule ausbildet.
Weist der Düsenkörper eine sehr hohe Drehzahl um die Längsachse des Gehäuses auf, so kann dies zur Folge haben, dass sich der aus dem Auslass heraustretende Flüssigkeitsstrahl auffächert und sich dadurch die Reinigungswirkung des auf eine Fläche auftretenden Flüssigkeitsstrahls verringert. In der DE 44 19 404 A1 wird deshalb vorgeschlagen, an der Innenwand des Gehäuses mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Strömungswiderstandselemente anzuordnen, die die Strömung der Flüssigkeit verlangsamen und dadurch auch die Drehzahl des Düsenkörpers reduzieren. Die Strömungswiderstandselemente werden von Lamellen gebildet, die am stromaufwärtigen Ende eines in das Gehäuse einsetzbaren Einsatzteils angeordnet sind. Das Einsatzteil ist in Längsrichtung des Gehäuses verschiebbar und weist an seinem stromaufwärtigen Ende eine Vielzahl von Schlitzausnehmungen auf, die zwischen sich die Lamellen bilden. Die Lamellen bilden jeweils eine Prallfläche für die umströmende Flüssigkeit aus, wobei die Prallfläche der Flüssigkeit entgegengerichtet ist.
Die Drehzahl, die der Düsenkörper bei seiner Rotation um die Gehäuselängsachse aufweist, wird durch die an der Innenseite des Gehäuses angeordneten Strömungswiderstandselemente indirekt reduziert, indem die Strömungswiderstandselemente verlangsamend auf die umlaufende Flüssigkeit einwirken. Wünschenswert ist es, die Drehzahl des Düsenkörpers bei seiner Rotationsbewegung um die Gehäuselängsachse möglichst wirkungsvoll zu begrenzen.
Es muss allerdings auch dafür Sorge getragen werden, dass das sogenannte "Anlaufverhalten" des Düsenkörpers nicht beeinträchtigt wird. Unter dem Anlaufverhalten wird das Ingangsetzen der Rotation des Düsenkörpers um die Gehäuselängsachse verstanden. Bevor dem Gehäuse unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt wird, befindet sich der Düsenkörper relativ zum Gehäuse in Ruhe, er führt also noch keine Umlaufbewegung um die Gehäuselängsachse aus. Wird nun unter Druck stehende Flüssigkeit über den mindestens einen tangentialen Einlass zugeführt, so muss der Düsenkörper zuverlässig in Rotation versetzt werden. Führt der Düsenkörper dann die Rotationsbewegung aus, so sollte die Drehzahl des Düsenkörpers eine maximale Drehzahl nicht überschreiten, um ein Auffächern des aus dem Auslass heraustretenden Flüssigkeitsstrahls zu vermeiden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Rotordüse der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Drehzahl, die der Düsenkörper bei seiner Rotationsbewegung um die Gehäuselängsachse aufweist, wirkungsvoll begrenzt werden kann, ohne dass das Anlaufverhalten des Düsenkörpers merklich beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Rotordüse der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeder Prallfläche bezogen auf die Strömungsrichtung der Flüssigkeit eine Leitfläche unmittelbar vorgelagert ist, an die sich die Prallfläche kontinuierlich anschließt, wobei die Leitfläche schräg zu einer Radialebene bezogen auf die Längsachse des Gehäuses ausgerichtet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Rotordüse ist jeder Prallfläche eine Leitfläche vorgelagert, an die sich in Strömungsrichtung der Flüssigkeit die jeweilige Prallfläche kontinuierlich anschließt. Die Leitflächen sind schräg zu einer Radialebene bezogen auf die Längsachse des Gehäuses ausgerichtet. Die schräge Ausrichtung der Leitflächen hat zur Folge, dass umlaufende Flüssigkeit entlang der Leitflächen den Prallflächen zugeführt wird, die der Umlaufbewegung der Flüssigkeit entgegenwirken. Dadurch kann eine deutliche Verlangsamung der Flüssigkeitsströmung erreicht werden, und dies wiederum hat zur Folge, dass die Drehzahl, die der Düsenkörper bei seiner Rotationsbewegung um die Gehäuselängsachse aufweist, wirkungsvoll begrenzt werden kann.
Die Strömungswiderstandselemente sind stromabwärts der Stützfläche angeordnet, an der sich der Düsenkörper an der Innenwand des Gehäuses abstützt. Im Bereich zwischen dem mindestens einen Einlass des Gehäuses und der Stützfläche sind keine Strömungswiderstandselemente angeordnet, die die Bewegung der Flüssigkeit beeinträchtigen könnten. Dadurch ist sichergestellt, dass das Anlaufverhalten des Düsenkörpers trotz des Einsatzes der Prall- und Leitflächen nicht merklich beeinträchtigt wird.
Es hat sich gezeigt, dass durch den Einsatz der Prall- und Leitflächen nicht nur die Drehzahl begrenzt werden kann, die der Düsenkörper bei seiner Umlaufbewegung um die Gehäuselängsachse aufweist, sondern es kann auch die Eigenrotation des Düsenkörpers gering gehalten werden, das heißt die Rotation, die der Düsenkörper um seine eigene Längsachse aufweist. Die im Gehäuse rotierende Flüssigkeit hat nämlich nicht nur zur Folge, dass der Düsenkörper entsprechend der Flüssigkeit um die Gehäuselängsachse rotiert. Vielmehr wird der Düsenkörper insbesondere in seinem vorderen, der pfannenförmigen Vertiefung unmittelbar benachbarten Bereich von der umlaufenden Flüssigkeit zu einer Rotation um die Längsachse des Düsenkörpers angetrieben. Die Eigenrotation um die Längsachse des Düsenkörpers überlagert sich der Umlaufbewegung des Düsenkörpers auf dem Kegelmantel des Gehäuses. Die Eigenrotation hat zur Folge, dass auch der aus dem Düsenkörper ausströmende Flüssigkeitsstrahl um seine Längsachse in Rotation gelangt. Dies führt zu einer zusätzlichen Auffächerung des Flüssigkeitsstrahls, die dessen Reinigungswirkung beeinträchtigt. Die Positionierung der Prall- und Leitflächen stromabwärts der Stützfläche, an der sich der Düsenkörper an der Wand des Gehäuses abstützt, führt gerade in dem Bereich des Düsenkörpers zu einer Verlangsamung der Umlaufbewegung des Flüssigkeitsstrahls, in dem der Düsenkörper vom Flüssigkeitsstrahl zu einer Eigenrotation angeregt wird. Es kann daher durch den Einsatz der Prall- und Leitflächen nicht nur die Drehzahl begrenzt werden, die der Düsenkörper bei seiner Umlaufbewegung um die Gehäuselängsachse aufweist, sondern es kann auch die Drehzahl der Eigenrotation des Düsenkörpers begrenzt werden.
Wie bereits erwähnt, wirken die Prallflächen der Umlaufbewegung der Flüssigkeit entgegen. Bevorzugt sind die Prallflächen zumindest bereichsweise in einer Radialebene bezogen auf die Längsachse des Gehäuses angeordnet. Die um die Gehäuselängsachse umlaufende Flüssigkeit kann dadurch zumindest in einem Bereich der Prallfläche senkrecht auf die Prallfläche auftreffen und dadurch eine besonders starke Abbremsung erfahren.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Leitflächen zumindest bereichsweise bogenförmig gekrümmt sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Leitflächen zumindest bereichsweise konvex nach außen gekrümmt sind, das heißt in die Längsachse des Gehäuses abgewandte Richtung. Die bogenförmige Krümmung führt zu einer besonders wirkungsvollen Strömungsänderung der Flüssigkeit in Richtung auf die der jeweiligen Leitfläche unmittelbar nachfolgende Prallfläche.
Jede Leitfläche bildet in Kombination mit der sich an die Leitfläche anschließende Prallfläche günstigerweise eine rinnenförmige Erweiterung des Innenraums des Gehäuses. Die rinnenförmige Erweiterung erstreckt sich in Richtung auf den Auslass des Gehäuses. Bevorzugt ist die rinnenförmige Erweiterung schräg zur Längsachse des Gehäuses, insbesondere parallel zur Längsachse des Düsenkörpers, ausgerichtet.
Besonders günstig ist es, wenn eine Vielzahl von Prall- und Leitflächen bezogen auf die Strömungsrichtung der Flüssigkeit im Wechsel hintereinander angeordnet sind. In Umfangsrichtung des Gehäuses schließen sich somit die Prall- und Leitflächen aneinander an, wobei jeder Leitfläche eine Prallfläche folgt, an die sich wiederum eine Leitfläche anschließt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet jede Leitfläche in Kombination mit der sich an die Leitfläche anschließenden Prallfläche in einer senkrecht zur Längsachse des Gehäuses ausgerichteten Ebene eine S-förmige oder sägezahnförmige Kontur aus. Es hat sich gezeigt, dass dadurch eine besonders wirksame Verlangsamung der Flüssigkeitsströmung in einem Bereich zwischen der Stützfläche, an der sich der Düsenkörper abstützt, und dem Auslass des Gehäuses erzielt werden kann.
Die Leitfläche erstreckt sich in Umfangsrichtung des Gehäuses günstigerweise über einen größeren Bereich als die sich daran anschließende Prallfläche. Besonders günstig ist es, wenn sich die Leitfläche in Umfangsrichtung über einen mindestens doppelt so großen Bereich erstreckt wie die der Leitfläche nachfolgende Prallfläche. Die Flüssigkeit wird dadurch über einen verhältnismäßig großen Umfangsbereich jeweils einer Prallfläche zugeführt und an dieser dann wirkungsvoll abgebremst.
Es kann vorgesehen sein, dass die Strömungswiderstandselemente in eine Wand des Gehäuses angeformt sind. Die Strömungswiderstandselemente bilden bei einer derartigen Ausgestaltung zusammen mit dem Gehäuse ein einteiliges Bauteil aus. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Strömungswiderstandselemente in Kombination mit dem Gehäuse ein einteiliges Spritzgussteil ausbilden, das bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Strömungswiderstandselemente von einem in das Gehäuse einsetzbaren Einsatzteil ausgebildet werden. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Gehäuse verhältnismäßig dünnwandig ausgebildet sein kann, wobei es an seiner Innenseite eine verhältnismäßig glatte Oberfläche aufweisen kann ohne Profilierungen. Die Gefahr, dass sich im Gehäuse Risse bilden, wenn das Gehäuse mit unter hohem Druck stehender Flüssigkeit beaufschlagt wird, kann dadurch besonders gering gehalten werden. Das Einsatzteil kann eine vorgefertigte Baueinheit ausbilden, die in das Gehäuse eingesetzt werden kann. Das Einsatzteil bildet somit ein zusätzliches Bauteil aus, das die Strömungswiderstandselemente bereitstellt, ohne dass dadurch die mechanische Belastbarkeit des Gehäuses beeinträchtigt wird.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Einsatzteil entlang seines Umfangs eine gleichbleibende Wandstärke aufweist. Dies erleichtert die Formgebung des Einsatzteils in einem Spritzgießverfahren. Das Einsatzteil weist bei einer derartigen Ausgestaltung an seiner Außenseite eine Kontur auf, die der innenseitigen Kontur des Einsatzteils entspricht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Einsatzteil mit dem Gehäuse drehfest und axial unbeweglich verbindbar. Das Einsatzteil führt bei einer derartigen Ausgestaltung trotz seiner Bremswirkung, die es auf die umlaufende Flüssigkeit ausübt, weder eine Drehbewegung noch eine Axialbewegung relativ zum Gehäuse aus. Derartige Relativbewegungen könnten zu einer Beschädigung des Einsatzteils und/oder des Gehäuses führen. Die Bereitstellung einer drehfesten und axial unbeweglichen Verbindung zwischen dem Einsatzteil und dem Gehäuse ermöglicht daher eine längere Lebensdauer der Rotordüse.
Bevorzugt ist das Einsatzteil mit dem Gehäuse verschraubbar und es weist eine Anschlagfläche auf, die in der Endstellung des Einsatzteils an einer Innenschulter des Gehäuses anliegt. Das Einsatzteil kann bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung so weit in das Gehäuse eingeschraubt werden, bis es mit seiner Anschlagfläche an einer Innenschulter des Gehäuses anliegt. Eine weitere Dreh- oder Axialbewegung des Einsatzteils relativ zum Gehäuse ist dann nicht mehr möglich.
Günstigerweise umfasst das Einsatzteil ein Außengewinde, das mit einem ersten Innengewinde des Gehäuses zusammenwirkt.
Das Außengewinde des Einsatzteils ist günstigerweise stromabwärts der Strömungswiderstandselemente angeordnet. Das Gehäuse weist hierzu stromaufwärts der pfannenförmigen Vertiefung ein komplementär zum Außengewinde des Einsatzteils ausgestaltetes Innengewinde auf.
Günstigerweise ist die Einschraubrichtung des Einsatzteils identisch mit der Umlaufbewegung der Flüssigkeit innerhalb des Gehäuses. Die im Gehäuse umlaufende Flüssigkeit drückt somit das Einsatzteil in die Endstellung, in der das Einsatzteil mit seiner Anschlagfläche an der Innenschulter des Gehäuses anliegt. Die umlaufende Flüssigkeit gewährleistet somit, dass sich die Schraubverbindung zwischen dem Einsatzteil und dem Gehäuse nicht unbeabsichtigt lösen kann.
Das Innengewinde des Gehäuses ist bevorzugt mehrgängig ausgestaltet. Dies hat den Vorteil, dass das Einsatzteil zur Herstellung einer stabilen Schraubverbindung relativ zum mehrgängigen Gewinde nur wenig verdreht werden muss. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Einsatzteil um weniger als 360° relativ zum Gehäuse verdreht werden muss, um seine Endstellung zu erreichen.
Wie bereits erwähnt, wird dem Einlass des Gehäuses während des Gebrauchs der Rotordüse unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt. Die Rotordüse kann hierzu ein mit dem Gehäuse verbindbares Anschlussteil aufweisen zum Anschließen an eine Flüssigkeitszufuhrleitung.
Bevorzugt ist das Anschlussteil mit dem Gehäuse drehfest verbindbar.
Das Anschlussteil weist günstigerweise ein Außengewinde auf, das in ein zweites Innengewinde des Gehäuses einschraubbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform stimmt die Drehrichtung des zweiten Innengewindes mit der Drehrichtung des ersten Innengewindes überein. Eine übereinstimmende Drehrichtung der beiden Innengewinde erleichtert die Formgebung des Gehäuses und ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung.
Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die Drehrichtung des zweiten Innengewindes der Drehrichtung des ersten Innengewindes entgegengerichtet ist. Wie erwähnt ist es günstig, wenn die Einschraubrichtung des Einsatzteils der Umlaufbewegung der Flüssigkeit innerhalb des Gehäuses entspricht. Das Einsatzteil wird dadurch von der Flüssigkeit in seine Endstellung gedrückt. Damit die Reaktionskraft des Gehäuses nicht zu einer Lockerung der Schraubverbindung zwischen dem Gehäuse und dem Anschlussteil führt, ist die Drehrichtung des zweiten Innengewindes günstigerweise gegensinnig zur Drehrichtung des ersten Innengewindes.
Die nachfolgende Beschreibung zweier vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Figur 1:: eine Längsschnittansicht einer ersten vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotordüse mit einem Gehäuse, in dem ein Einsatzteil und ein Düsenkörper angeordnet sind;
Figur 2:: eine Längsschnittansicht eines Gehäusedeckels der Rotordüse aus Figur 1;
Figur 3:: eine Seitenansicht des Einsatzteils der Rotordüse aus Figur 1;
Figur 4:: eine Schnittansicht des Einsatzteils entlang der Linie 4-4 in Figur 3;
Figur 5:: eine Schnittansicht eines Gehäusedeckels einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotordüse und
Figur 6:: eine Schnittansicht des Gehäusedeckels längs der Linie 6-6 in Figur 5.

In den Figuren 1 bis 4 ist schematisch eine erste vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotordüse dargestellt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegt ist. Die Rotordüse 10 weist ein Gehäuse 12 auf mit einem Gehäuseboden 14 und einem Gehäusedeckel 16. Der Gehäuseboden 14 ist scheibenförmig ausgestaltet und weist mehrere tangentiale Einlässe 18 auf, die in einen Innenraum 20 des Gehäuses 12 einmünden. Der Innenraum 20 ist vom Gehäusedeckel 16 umgeben und verjüngt sich ausgehend von den tangentialen Einlässen 18 zu einem Auslass 22, der an einer Stirnwand 24 des Gehäusedeckels 16 angeordnet ist.
Über die tangentialen Einlässe 18 kann dem Innenraum 20 unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt werden, die im Innenraum 20 um eine Gehäuselängsachse 26 rotiert und über den Auslass 22 aus dem Gehäuse 12 heraustreten kann.
Unmittelbar stromaufwärts des Auslasses 22 ist im Innenraum 20 ein Lager angeordnet in Form eines Lagerrings 28, der eine pfannenförmige Vertiefung 30 ausbildet. Der Lagerring 28 trägt an seiner Außenseite einen Dichtring 32 und ist dadurch gegenüber dem Gehäusedeckel 16 abgedichtet.
Stromaufwärts des Lagerrings 28 weist der Gehäusedeckel 16 ein erstes Innengewinde 34 auf, das mehrgängig ausgestaltet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Innengewinde 34 zweigängig ausgebildet. Stromaufwärts des ersten Innengewindes 34 bildet der Gehäusedeckel 16 eine Innenschulter 36 aus und stromaufwärts der Innenschulter 36 ist der Gehäusedeckel 16 in Form eines konischen Anlagebereichs 38 ausgestaltet. Stromaufwärts des konischen Anlagebereichs 38 bildet der Gehäusedeckel 16 eine glatte Stützfläche 40 ohne jegliche Profilierung aus, die im dargestellten Ausführungsbeispiel konisch ausgestaltet ist. Dem Auslass 22 abgewandt weist der Gehäusedeckel 16 im Abstand zur Stützfläche 40 eine zweite Innenschulter 42 auf, an der der Gehäuseboden 14 anliegt.
Dem Auslass 22 abgewandt bildet der Gehäusedeckel 16 im Abstand zur zweiten Innenschulter 42 ein zweites Innengewinde 44 aus, dessen Drehrichtung im dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem ersten Innengewinde 34 übereinstimmt. Alternativ kann die Drehrichtung des zweiten Innengewindes 44 der Drehrichtung des ersten Innengewindes 34 entgegengerichtet sein.
In den Gehäusedeckel 16 ist ein Einsatzteil 46 eingeschraubt, das in den Figuren 3 und 4 schematisch dargestellt ist. Das Einsatzteil 46 weist ein Außengewinde 48 auf, das mit dem ersten Innengewinde 34 des Gehäusedeckels 16 verschraubt werden kann. Stromaufwärts des Außengewindes 48 bildet das Einsatzteil 46 eine Vielzahl von in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordneter Strömungswiderstandselemente 50 aus, die jeweils eine Prallfläche 52 aufweisen. Jeder Prallfläche 52 ist bezogen auf die Strömungsrichtung der Flüssigkeit eine Leitfläche 54 vorgelagert. Die Prall- und Leitflächen 52, 54 sind in Umfangsrichtung des Einsatzteils 46 einander abwechselnd angeordnet und gehen kontinuierlich ineinander über. In einer senkrecht zur Gehäuselängsachse 26 ausgerichteten Ebene bilden die Prall- und Leitflächen im dargestellten Ausführungsbeispiel eine S-förmige Kontur aus, indem sowohl die Prallflächen 52 als auch die Leitflächen 54 bogenförmig gekrümmt sind. Die Prallflächen 52 weisen einen in einer Radialebene bezogen auf die Gehäuselängsachse 26 ausgerichteten Endabschnitt 56 auf. Dies wird aus Figur 4 deutlich. Jede Leitfläche 54 bildet in Kombination mit der sich daran anschließenden Prallfläche 52 eine rinnenförmige Erweiterung 55, die schräg zur Längsachse 26 des Gehäuses 12 ausgerichtet ist.
In Umfangsrichtung weist das Einsatzteil 46 im Bereich der Prall und Leitflächen 52, 54 eine gleichbleibende Materialstärke auf. Dies erleichtert die Fertigung des Einsatzteils 46 in einem Spritzgießverfahren.
Das Einsatzteil 46 erstreckt sich vom ersten Innengewinde 34 des Gehäusedeckels 16 bis zu einem stromaufwärtigen Rand 58 des konischen Anlagebereichs 38, so dass die Stützfläche 40 vom Einsatzteil 46 nicht beeinträchtigt wird.
Im Übergangsbereich zwischen dem Außengewinde 48 und den Strömungswiderstandselementen 50 bildet das Einsatzteil 46 außenseitig eine Anschlagfläche 60 aus, und das Einsatzteil 46 kann mit seinem Außengewinde 48 so weit in das erste Innengewinde 34 eingeschraubt werden, bis die Anschlagfläche 60 an der ersten Innenschulter 36 des Gehäusedeckels 16 anliegt.
Nach dem Einschrauben des Einsatzteils 46 in den Gehäusedeckel 16 kann in den Innenraum 20 ein Düsenkörper 62 eingesetzt werden, der sich mit einem balligen Ende 64 in der pfannenförmigen Vertiefung 30 des Lagerrings 28 abstützt. Der Düsenkörper 62 weist eine Düse 66 auf, die das ballige Ende 64 ausbildet, sowie einen Düsenträger 68, der einen sich in axialer Richtung entlang einer Längsachse 70 des Düsenkörpers 62 erstreckenden Durchgangskanal 72 aufweist. In den Durchgangskanal 72 ist die Düse 66 eingepresst. Die Düse 66 weist einen fluchtend zum Durchgangskanal 72 ausgerichteten Düsenkanal 74 auf. In seinem der Düse 66 abgewandten Endbereich erweitert sich der Durchgangskanal 72 stufig. Im Bereich der Erweiterung ist ein fliehkraftverstärkender Massekörper in Form einer Stahlkugel 76 gehalten. An die Stahlkugel 76 schließt sich im Durchgangskanal 72 in Richtung der Düse 66 ein Gleichrichter 78 an, der zwei senkrecht aufeinander stehende, parallel zur Längsachse 70 des Düsenkörpers 62 verlaufende und den Durchgangskanal 72 diametral durchsetzende Wände aufweist.
Die Stahlkugel 76 kann im Durchgangskanal 72 von Flüssigkeit umströmt werden, so dass diese, nachdem sie den Gleichrichter 78 und die Düse 66 passiert hat, durch den Lagerring 28 und den Auslass 22 hindurchströmen und die Rotordüse 10 verlassen kann.
In Höhe des Gleichrichters 78 weist der Düsenträger 68 eine in Umfangsrichtung umlaufende Ringnut auf, in der ein O-Ring 86 drehfest gehalten ist. Bezogen auf die Längsachse 70 des Düsenkörpers 62 steht der O-Ring 86 in radialer Richtung über den Düsenträger 68 hervor. Er bildet eine Anlagefläche aus, mit der der Düsenkörper 62 an der Stützfläche 40 des Gehäusedeckels 16 anlegbar ist. Dies wird aus Figur 1 deutlich.
Bezogen auf die Längsachse 70 erstreckt sich der Düsenkörper 62 über mindestens ein Drittel seiner Gesamtlänge im Bereich stromaufwärts des Einsatzteils, d. h. im Bereich zwischen dem Einsatzteil 46 und dem Gehäuseboden 14.
Die rinnenförmigen Erweiterungen 55 sind parallel zur Längsachse 70 des Düsenkörpers 62 ausgerichtet.
Das Gehäuse 12 der Rotordüse 10 ist mit einem Anschlussteil 88 verschraubt, über das dem Gehäuse 12 von einem Hochdruckreinigungsgerät unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt werden kann. Das Anschlussteil 88 weist hierzu ein Außengewinde 90 auf, das in das zweite Innengewinde 44 des Gehäusedeckels 16 eingeschraubt werden kann.
Über das Anschlussteil 88 dem Gehäuse 12 zugeführte Flüssigkeit gelangt über die tangentialen Einlässe 18 in den Innenraum 20 des Gehäuses 12 und kann den Innenraum 20 über den Durchgangskanal 72, den Düsenkanal 74, den Lagerring 28 und den Auslass 22 verlassen. Der Innenraum 20 ist im Betrieb der Rotordüse 10 mit Flüssigkeit gefüllt, die von der über die tangentialen Einlässe 18 einströmenden Flüssigkeit um die Gehäuselängsachse 26 in Drehung versetzt wird. Es bildet sich somit im Innenraum 20 eine um die Gehäuselängsachse 26 rotierende Flüssigkeitssäule aus. Die rotierende Flüssigkeitssäule nimmt den sich mit seinem balligen vorderen Ende 64 am Lagerring 28 abstützenden Düsenkörper 62 mit, so dass dieser ebenfalls um die Gehäuselängsachse 26 rotiert. Der Düsenkörper 62 liegt über den drehfest am Düsenkörper 62 gehaltenen O-Ring 86 an der kreiszylindrischen Stützfläche 40 an. Die Längsachse 70 des Düsenkörpers 62 ist somit zur Gehäuselängsachse 26 geneigt.
Im Bereich des Einsatzteils 46 erfährt die um die Gehäuselängsachse 26 umlaufende Flüssigkeit eine Abbremsung aufgrund der Prallflächen 52, auf die ein Teil der umlaufenden Flüssigkeit auftrifft. Flüssigkeit wird hierbei über die Leitflächen 54 jeweils einer Prallfläche 52 zugeführt, so dass eine wirkungsvolle Abbremsung der Flüssigkeit erzielt werden kann. Stromaufwärts des Einsatzteils 46 erfährt die Flüssigkeit dagegen keine Abbremsung. Dies stellt sicher, dass der Düsenkörper 62 von der Flüssigkeit zuverlässig in Rotation um die Gehäuselängsachse 26 versetzt wird. In diesem Bereich befindet sich der Düsenkörper 62 lediglich auf einer Seite der Gehäuselängsachse 26, wohingegen der Düsenkörper 62 im Bereich des Einsatzteils 46 und der Düse 66 die Gehäuselängsachse 26 kreuzt. Dies wird aus Figur 1 deutlich. Die den Düsenkörper 62 umströmende Flüssigkeit könnte den Düsenkörper 62 in dem Bereich, in dem er die Gehäuselängsachse 26 kreuzt, zu einer Eigenrotation um die Längsachse 70 des Düsenkörpers 62 antreiben. Da jedoch die Flüssigkeit in diesem Bereich von den Strömungswiderstandselementen 50 abgebremst wird, kann die Eigenrotation des Düsenkörpers 62 gering gehalten werden. Darüber hinaus wird durch die Bereitstellung der Strömungswiderstandselemente 50 eine Begrenzung der Drehzahl erzielt, die der Düsenkörper 62 bei seiner Rotationsbewegung um die Gehäuselängsachse 26 aufweist. Die Verringerung der Eigenrotation des Düsenkörpers 62 sowie die Verringerung der Drehzahl des Düsenkörpers 62 um die Gehäuselängsachse 26 stellen sicher, dass sich der aus dem Gehäuse 12 heraustretende Flüssigkeitsstrahl nur unmerklich auffächert. Die Rotordüse 10 zeichnet sich daher durch eine besonders große Reinigungswirkung aus.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung eines vorgefertigten Einsatzteils 46 beschränkt, das in Ergänzung zum Gehäusedeckel 16 und zum Gehäuseboden 14 zum Einsatz kommt. In den Figuren 5 und 6 ist schematisch ein Gehäusedeckel 116 einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotordüse dargestellt. Der Gehäusedeckel 116 ist weitgehend identisch ausgebildet wie der voranstehend beschriebene Gehäusedeckel 16. Er unterscheidet sich vom Gehäusedeckel 16 dadurch, dass Strömungswiderstandselemente 118 unmittelbar in den Gehäusedeckel 16 eingeformt sind. Die Strömungswiderstandselemente 118 sind identisch ausgestaltet wie die voranstehend erläuterten Strömungswiderstände 50. Sie weisen jeweils eine Prallfläche 120 auf, der eine Leitfläche 122 vorgelagert ist. Die Prall- und Leitflächen 120, 122 gehen kontinuierlich ineinander über und bilden jeweils eine rinnenförmige Erweiterung 123. Jeweils eine Prallfläche 120 und eine Leitfläche 122 bilden in einer senkrecht zur Gehäuselängsachse 124 ausgerichteten Ebene eine S-förmige Kontur aus. Alternativ könnten die Prall- und Leitflächen 120, 122 auch eine sägezahnförmige Kontur ausbilden. Die Leitflächen 122 führen in gleicher Weise wie die voranstehend erläuterten Leitflächen 54 der jeweils in Umlaufbewegung der Flüssigkeit nachfolgenden Prallfläche 120 Flüssigkeit zu, wobei die Flüssigkeit an der Prallfläche 120 merklich abgebremst wird.
Der Gehäusedeckel 116 kommt alternativ zum Gehäusedeckel 16 zum Einsatz. Auch in den Gehäusedeckel 116 kann der Gehäuseboden 14 eingesetzt werden, und der Gehäusedeckel 116 kann mit dem Anschlussteil 88 verschraubt werden. Hierzu weist auch der Gehäusedeckel 116 an seinem dem Auslass 126 abgewandten Endbereich ein Innengewinde 128 auf.
In gleicher Weise wie in den voranstehend beschriebenen Gehäusedeckel 16 kann auch in den Gehäusedeckel 116 der Düsenkörper 62 eingesetzt werden, der von der die Gehäuselängsachse 124 umlaufenden Flüssigkeit zu einer Rotation um die Gehäuselängsachse 124 angetrieben wird, wobei die Drehzahl des Düsenkörpers 62 durch die Bereitstellung der Strömungswiderstandselemente 118 wirkungsvoll begrenzt werden kann. Darüber hinaus kann durch den Einsatz der Strömungswiderstandselemente 118 die Eigenrotation des Düsenkörpers 62 begrenzt werden, ohne dass jedoch dessen Anlaufverhalten beeinträchtigt wird.

Claims

Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät mit einem Gehäuse (12), das mindestens einen tangential einmündenden Einlass (18) aufweist sowie einen an einer Stirnwand (24) des Gehäuses (12) angeordneten Auslass (22), an dem ein Lager mit einer pfannenförmigen, zentral durchbrochenen Vertiefung (30) angeordnet ist, und mit einem im Gehäuse (12) angeordneten, einen Durchgangskanal (72) aufweisenden und sich mit einem balligen Ende (64) in der pfannenförmigen Vertiefung (30) abstützenden Düsenkörper (62), dessen Längsachse (70) zur Längsachse (26; 124) des Gehäuses (12) geneigt ist und der von der das Gehäuse (12) durchströmenden Flüssigkeit in eine Umlaufbewegung versetzt wird, bei der die Längsachse (70) des Düsenkörpers (62) auf einem Kegelmantel umläuft und sich der Düsenkörper (62) mit einer Anlagefläche (86) an seinem Umfang an einer Stützfläche (40) abstützt, wobei stromabwärts der Stützfläche (40) an der Wand des Gehäuses (12) mehrere Strömungswiderstandselemente (50; 118) in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind, die zum Aufprall von Flüssigkeit jeweils eine in das Gehäuse (12) hineinragende Prallfläche (52; 120) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Prallfläche (52; 120) bezogen auf die Strömungsrichtung der Flüssigkeit eine Leitfläche (54; 122) unmittelbar vorgelagert ist, an die sich die Prallfläche (52; 120) kontinuierlich anschließt, wobei die Leitfläche (54; 122) schräg zu einer Radialebene bezogen auf die Längsachse (26; 124) des Gehäuses (12) ausgerichtet ist.
Rotordüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallflächen (52; 120) zumindest bereichsweise in einer Radialebene bezogen auf die Längsachse (26; 124) des Gehäuses (12) angeordnet sind.
Rotordüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitflächen (54; 122) zumindest bereichsweise bogenförmig gekrümmt sind.
Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leitfläche (54; 122) in Kombination mit der sich an die Leitfläche (54; 122) anschließenden Prallfläche (52; 120) eine rinnenförmige Erweiterung (55; 123) des Innenraums (20) des Gehäuses (12) ausbildet.
Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Prall- und Leitflächen (52, 54; 120, 122) bezogen auf die Strömungsrichtung der Flüssigkeit im Wechsel hintereinander angeordnet sind.
Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leitfläche (54; 122) in Kombination mit der sich an die Leitfläche (54; 122) anschließenden Prallfläche (52; 120) in einer senkrecht zur Längsachse (26; 124) ausgerichteten Ebene eine S-förmige oder sägezahnförmige Kontur ausbildet.
Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswiderstandselemente (118) in eine Wand des Gehäuses (12) eingeformt sind.
Rotordüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswiderstandselemente (50) von einem in das Gehäuse (12) einsetzbaren Einsatzteil (46) ausgebildet sind.
Rotordüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (46) entlang seines Umfangs eine gleichbleibende Wandstärke aufweist.
Rotordüse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (46) mit dem Gehäuse (12) drehfest und axial unbeweglich verbindbar ist.
Rotordüse nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (46) mit dem Gehäuse (12) verschraubbar ist und eine Anschlagfläche (60) aufweist, die in der Endstellung des Einsatzteils (46) an einer Innenschulter (36) des Gehäuses (12) anlegbar ist.
Rotordüse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (46) ein Außengewinde (48) aufweist, das mit einem ersten Innengewinde (34) des Gehäuses (12) zusammenwirkt.
Rotordüse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschraubrichtung des Einsatzteils (46) der Strömungsrichtung der Flüssigkeit im Innenraum (20) des Gehäuses (12) entspricht.
Rotordüse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Innengewinde (34) mehrgängig ist.
Rotordüse nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotordüse (10) ein mit dem Gehäuse (12) verbindbares Anschlussteil (88) aufweist zum Anschließen an eine Flüssigkeitszufuhrleitung.
Rotordüse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (88) ein Außengewinde (90) aufweist, das in ein zweites Innengewinde (44) des Gehäuses (12) einschraubbar ist.
Rotordüse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung des zweiten Innengewindes (44) mit der Drehrichtung des ersten Innengewindes (34) übereinstimmt.
Rotordüse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung des zweiten Innengewindes (44) der Drehrichtung des ersten Innengewindes (34) entgegengerichtet ist.
Rotordüse nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (88) mit dem Gehäuse (12) drehfest verbunden ist.