WO2007122236A1

WO2007122236A1 - Vorrichtung zum erzeugen eines hochdruckstrahls

Info

Publication number: WO2007122236A1
Application number: PCT/EP2007/053995
Authority: WO
Inventors: Hubert Schulte; Wolfgang Krumm
Original assignee: Airmatic Gesellschaft für Umwelt und Technik mbH
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2007-11-01
Also published as: DE502007006244D1; ES2359747T8; EP2012970A1; ATE494987T1; ES2359747T3; EP2012970B1; DE202006006572U1

Abstract

Eine Vorrichtung 1 dient zum Erzeugen eines flüssigen oder flüssigkeitsbasierten Hochdruckstrahls. Diese umfasst einen motorisch angetriebenen Rotor 2 mit wenigstens einer in Bezug auf die Rotationsachse eine radiale Erstreckung aufweisenden Druckleitung 3, 3', 3'' mit einer Austrittsöffnung 5, 5', 5''. Ferner umfasst der Rotor 2 eine zentrisch zu seiner Drehachse 6 angeordnete Zuführleitung 13. Die Zuführleitung 13 ist gegenüber dem Rotor 2 drehentkoppelt angeordnet und ragt mit ihrer Austrittsöffnung 15 in eine Eingangskammer 7 des Rotors hinein. In die Eingangskammer 7 mündet zumindest eine Druckleitung 3, 3', 3'' des Rotors 2 mit ihrer Eintrittsöffnung. Die wenigstens eine Ausrittsöffnung 5, 5, 5 rotiert in einem bezogen auf die Rotationsbewegung des Rotors 2 gleich bleibenden oder annähernd gleich bleibenden Abstand zur abzureinigenden Oberfläche.

Description

Vorrichtung zum Erzeugen eines Hochdruckstrahls

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines flüssigen oder flüssigkeitsbasierten Hochdruckstrahls, umfassend einen motorisch angetriebenen Rotor mit wenigstens einer eine radiale Erstreckung aufweisen- den Druckleitung mit einer Austrittsöffnung und umfassend eine zentrisch zur Drehachse des Rotors angeordnete Zuführleitung.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise zum Erzeugen eines Löschmittelstrahls oder auch zum Erzeugen eines Abreinigungsstrahls eingesetzt. Im Zusammenhang mit einer Abreinigungsvorrichtung dient der erzeugte Hochdruckstrahl zum Lösen von auf der Oberfläche eines zu reinigenden Körpers anhaftenden Stoffes oder von daran anhaftenden Gegenständen. Die Abreinigung erfolgt infolge des auf die zu reinigende O- berfläche gerichteten Hochdruckstrahls auf mechanischem Wege. Eine solche Abreinigungsvorrichtung ist aus WO 2005/095057 A1 bekannt. Die in diesem Dokument beschriebene und in Bezug genommene Reinigungsanlage verfügt über einen als Düsenbalken bezeichneten Rotor mit mindestens zwei aneinander bezüglich seiner Drehachse gegenüberliegenden Druckleitungen, die sich von der Drehachse des Düsenbalkens in radialer Richtung nach außen erstrecken. An den Düsenbalken angeformt ist eine Hohlwelle. Die Hohlwelle ist drehbar gelagert und an eine Drehdurchführung angeschlossen. Die Drehdurchführung ist mit ihrer anderen Seite an eine von einer Hochdruckpumpe beaufschlagte Zuführleitung angeschlossen. In Rotation wird der Rotor dieser vorbekannten Anlage ent- weder durch den durch die Hochdruckpumpe erzeugten Druck und durch eine geneigte Ausrichtung der Längsachse der Austrittsöffnungen der Druckleitungen und sodann aufgrund der Rückstoßkraft oder durch einen zusätzlichen motorischen Antrieb. Löscheinrichtungen zum Erzeugen eines rotierenden Hochdruckstrahls sind prinzipiell gleichermaßen aufge- baut wie die vorbeschriebene Abreinigungsanlage.

Der Druck des erzeugten Strahls einer solchen Vorrichtung, wie vorbeschrieben, ist abhängig von dem durch die Hochdruckpumpe zum Zuführen der Flüssigkeit bereitgestellten Druckes. Um den notwendigen Druck herbeizustellen, werden sehr leistungsfähige Hochdruckpumpen benötigt. Diθ im Zusammenhang mit den vorbeschriebenen Vorrichtungen benötigten Drehdurchführungen müssen ausgelegt sein, um dem durch die Hochdruckpumpe bereitgestellten Druck standzuhalten, was wiederum besonders hohe Anforderungen an die Dichtigkeit der Drehdurchführun- gen stellt. Zur Gewährung einer ausreichenden Dichtigkeit ist es notwendig, dass die eingesetzten Dichtungen mit entsprechender Vorspannung an dem jeweils bewegten Element anliegen. Diese Drehdurchführungen sind daher verschleißträchtig. Des Weiteren bedingt eine solche Konzeption der Drehdurchführung, dass eine bestimmte Kraft benötigt wird, damit die beiden drehbar gegeneinander gelagerten Elemente einer solchen Drehdurchführung gegeneinander bewegt werden können. Dieses bedingt Reibungsverluste bei der gewünschten Rotation des Rotors.

Darüber hinaus ist es bei einem Einsatz von Höchstleistungspumpen zum Erzeugen des gewünschten Hochdruckstrahls notwendig, dass die der Pumpe zugeführte Flüssigkeit frei von Schwebstoffen jeder Art ist. Daher befinden sich an der Eingangsseite einer solchen Pumpe Filtereinrichtungen, die zum Gewährleisten eines bestimmungsgemäßen Betriebes der Pumpe regelmäßig gereinigt werden müssen.

In WO 2005/095057 A1 ist neben der vorbeschriebenen Reinigungsanlage eine weitere Reinigungsanlage beschrieben, bei der eine Druckerzeugung ausschließlich durch die Rotationsbewegung des Rotors fliehkraftbedingt erfolgt. Diese Anlage kann mit einer drucklosen Flüssigkeitszufuhr betrie- ben werden, so dass die Anforderungen an eine Drehdurchführung deutlich geringer sind. Nachteilig ist bei dieser Anlage jedoch, dass mit dieser Anlage in Folge der sich drehenden Zuführleitung kein Hochdruckstrahl erzeugt werden kann, da die Flüssigkeit bereits in der Zuführleitung fliehkraftbedingt nach außen beschleunigt und daher nicht zu der Druckleitung in dem Rotor gelangen kann. Dieses gelingt nur, wenn anstelle der vorgesehenen drucklosen Flüssigkeitszufuhr eine Hochdruckflüssigkeitszufuhr eingerichtet wird.

Ausgehend von dem eingangs diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen eines rotierenden Hochdruckstrahls vorzuschlagen, mit der die zu der

Drehdurchführung beschriebenen Nachteile vorbekannter Hochdruckstrah- lerzeugungsvorrichtungen vermieden sind und bei der der Hochdruckstrahl ohne der Notwenigkeit des Einsatzes einer konventionellen Hochdruckpumpe bereitgestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine eingangs genannte, gattungsgemäße Vorrichtung, bei der die Zuführleitung gegenüber dem Rotor drehentkoppelt angeordnet ist und mit ihrer Austrittsöffnung in eine Eingangskammer des Rotors hineinragt, in die die zumindest eine Druckleitung des Rotors mit ihrer Eintrittsöffnung mündet und die wenigstens eine Ausrittsöffnung in einem bezogen auf die Rotationsbewegung des Rotors gleich bleibenden oder annähernd gleichbleibenden Abstand zur abzureinigenden Oberfläche rotiert.

Bei dieser Vorrichtung zum Erzeugen eines rotierenden Hochdruckstrahls ist die Zuführleitung zum Zuführen der Flüssigkeit an den Rotor bzw. die dem Rotor zugeordnete zumindest eine Druckleitung drehentkoppelt bezüglich des Rotors angeordnet. Die drehentkoppelte Zuführleitung ist bis zu dem Rotor geführt und ragt mit ihrer Austrittsöffnung in eine Eingangskammer des Rotors. Damit befindet sich die Drehdurchführung bei dieser Vorrichtung letztendlich innerhalb des Rotors. Die zugeführte Flüssigkeit, beispielsweise das zugeführte Wasser kann quasi drucklos dem Rotor zugeführt werden, was aufgrund der Drehentkopplung der Zuführleitung gegenüber dem Rotor ohne weiteres möglich ist. In die Eingangskammer des Rotors mündet die zumindest eine Druckleitung des Rotors mit ihrer Ein- trittsöffnung. Üblicherweise wird man den Rotor mit mehreren, mit jeweils gleichem Winkelabstand zueinander angeordneten Druckleitungen ausstatten.

Der Rotor selbst ist motorisch angetrieben. Aufgrund der radialen Erstre- ckung der Druckleitungen wird in diesen fliehkraftbedingt entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Rotors ein Druck aufgebaut, mit der Folge, dass an der Austrittsöffnung der Druckleitungen die Flüssigkeit mit dem- entsprechendem Druck austreten kann. In Folge der Drehentkopplung der Zuführleitung rotiert diese bei einem Antrieb des Rotors grundsätzlich nicht. Bei dieser Vorrichtung erfolgt eine Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit erst innerhalb jeder einzelnen Druckleitung. Da die Druckerzeugung eine Folge der Rotation des Rotors ist, braucht zur Druckerzeugung - A -

Iθdiglich der Rotor mit den Druckleitungen angetrieben zu werden. Die zum Antreiben des Rotors benötigte Leistung zum Erzeugen eines Hochdruckstrahls ist verglichen mit derjenigen Leistung, die benötigt wird, um mit einer Hochdruckpumpe denselben Druck aufzubauen, deutlich gerin- ger. Die dem Rotor zugeführte Flüssigkeit braucht nicht schwebstofffrei zu sein. Vielmehr kann dieser in Abhängigkeit von dem Einsatzzweck der Hochdruckerzeugungsvorrichtung der Flüssigkeit ein Abrasivstoff beigemengt sein, wenn die Vorrichtung als Abreinigungsvorrichtung, beispielsweise im Rahmen einer Entzunderungsanlage eingesetzt wird.

Nicht unwesentlich ist bei dieser Vorrichtung auch, dass eine Erhöhung der Anzahl der Druckleitungen in dem Rotor letztendlich keine allenfalls nur eine geringe Erhöhung der für die Druckerzeugung benötigten Leistung zur Folge hat. Die fliehkraftbedingte Druckbeaufschlagung der Flüs- sigkeit in den Druckleitungen ist abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und damit der Druckleitungen und der Länge der Druckleitungen in radialer Richtung bezogen auf die Drehachse des Rotors. Damit ist der Druck, mit dem der Flüssigkeitsstrahl aus jeder Druckleitung austritt abhängig von der Umdrehungsgeschwindigkeit des Austritts der Drucklei- tung.

Die Rotation der wenigstens einen Austrittsöffnung des Rotors erfolgt in einem gleich bleibenden oder zumindest annähernd gleich bleibenden Abstand zu der abzureinigenden Oberfläche. Dadurch ist gewährleistet, dass der auf die abzureinigende Oberfläche auftreffende Reinigungsstrahl unabhängig von der Lage der zumindest einen Austrittsöffnung innerhalb einer Umdrehung der Rotors gleich ist. Dadurch ist die wirksame Fläche des Abreinigungsstrahles erhöht.

Anstelle eines Vorsehens von einer oder mehreren diskreten Druckleitungen, die sich in radialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse des Rotors nach außen erstrecken, kann die Druckleitung auch aus einem durch ein Oberteil und ein Unterteil begrenzten Raum gebildet sein. Erzeugt wird bei einem solchen Rotor ein flächiger Strahl. Sind die diesen Raum be- grenzenden Flächen des Oberteils und des Unterteils rechtwinklig zur Rotationsachse des Rotors angeordnet, bildet sich ein scheibenförmiger Flächenstrahl aus. Sind die die Druckleitung bildenden Flächen des Rotors zur Rotationsachse geneigt, entsteht ein kegel- bzw. kegelstumpfförmiger Hochdruckstrahl. Somit ist unter dem im Rahmen dieser Ausführungen benutzten Begriff "Druckleitung" auch eine solche zu verstehen, die durch einen konzentrisch zur Drehachse des Rotors sich erstreckenden Raum gebildet ist.

Die zweckmäßigerweise als Rohr ausgebildete Zuführleitung, die mit ihrer Austrittsöffnung in die Eingangskammer des Rotors hineinragt, ist zentrisch zur Drehachse des Rotors angeordnet. Die Zuführleitung mündet somit in den Rotor an derjenigen Stelle, an der die Drehgeschwindigkeit am kleinsten ist. Folglich herrscht im Bereich der Drehachse des Rotors und insbesondere in seiner Eingangskammer kein bzw. nur ein sehr geringer Druck. Eine Abdichtung des Rotors gegenüber der drehentkoppelten Zuführleitung ist daher mit einfachen Mitteln möglich. In der Eingangs- kammer steht die zugeführte Flüssigkeit nur mit geringem Druck an, beispielsweise nur mit der durch die Zuführleitung bedingten Flüssigkeitssäule. Dieser Druck braucht letztendlich nur so groß zu sein, dass die über die Zuführleitung zugeführte Flüssigkeit in die Druckleitungen des Rotors einfließen kann.

Die Druckverhältnisse innerhalb der Eingangskammer des Rotors und damit der auf eine Drehabdichtung wirkende Druck ändert sich auch bei einem Betrieb des Rotors mit sehr hohen Drehzahlen, beispielsweise 10.000 U/min, oder mehr nicht nennenswert. Eine Druckerzeugung erfolgt somit bei dieser Vorrichtung erst nachdem die Flüssigkeit die Drehdurchführung passiert hat. Ein Betrieb des Rotors mit hohen Drehzahlen gestattet die Ausbildung eines rotierenden Hochdruckstrahls auch mit Drücken, die mit Hochdruckpumpen nicht oder nur mit Höchstleistungspumpen bereitgestellt werden könnten. Aus diesem Grunde eignet sich diese Vorrich- tung besonders als Abreinigungsvorrichtung zum Abreinigen einer Oberfläche mittels eines auf die Oberfläche gestrahlten flüssigen oder flüssig- keitsbasierten Reinigungsmittels.

In einer Weiterbildung einer solchen Hochdruckstrahlerzeugungsvorrich- tung ist vorgesehen, dass der austretende Hochdruckstrahl eine Beimengung eines Stoffes oder Stoffgemisches aufweist. Bei derartigen Stoffbeimengungen kann es sich beispielsweise um Feststoffpartikel handeln, durch die die abrasive Tätigkeit des Hochdruckstrahls gesteigert werden kann. Eine Zuführung eines solchen Stoffes kann beispielsweise durch Anordnen eines Zuführkanals innerhalb der gegenüber dem Rotor drehentkoppelten Zuführleitung erfolgen, wenn durch diesen Zuführkanal der beizumengende Stoff oder das beizumengende Stoffgemisch zugeführt werden soll. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Zuführkanäle im Bereich des Ausganges einer den durch die Druckleitung gebildeten Hochdruckstrahl umlenkenden Ringkörpers angeordnet sind. Der Umlenkkörper dient zum Umlenken des aus der Druckleitung austretenden Hochdruckstrahls in Richtung zu der zu reinigenden Oberfläche. Eine Zuführung von dem Hochdruckstrahl beizumengenden Stoffen im Bereich des Ausgangs des Umlenkkörpers hat vor allem bei einem Einsatz von abrasiven Stoffen zum Vorteil, dass der Verschleiß der Oberfläche des Umlenkkörpers reduziert ist.

Bei einer mit einem solchen Umlenkkörper ausgerüsteten Hochdruckstrah- lerzeugungsvorrichtung, auch wenn dem Umlenkkörper keine Zufuhrkanäle zugeordnet sind, kann der Umlenkkörper gegenüber dem Rotor drehentkoppelt sein. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Ring- körper Zuführkanäle zum Zuführen von Zuschlagstoffen aufweist.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 : eine zum Teil geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung zum Erzeugen eines rotierenden Hochdruckstrahls und

Fig. 2: eine Unteransicht des Rotors der Vorrichtung der Figur 1.

Fig. 3: eine schematisierte Schnittdarstellung einer weiteren Vorrichtung zum Erzeugen eines rotierenden Hochdruckstrahls,

Fig. 4: eine Teilansicht der inneren Oberfläche eines der Vorrichtung der Figur 4 zugeordneten Umlenkkörpers,

Fig. 5: eine Vorrichtung gemäß Figur 3 gemäß einer weiteren Ausgestaltung und Fig. 6: eine Teilansicht der inneren Oberfläche eines der Vorrichtung der Figur 5 zugeordneten Umlenkkörpers.

Eine Vorrichtung 1 zum Erzeugen eines rotierenden Hochdruckflüssigkeitsstrahls ist konzipiert als Abreinigungsanlage, um geglühte und/oder warmumgeformte Metallbänder von der daran anhaftenden Zunderschicht zu befreien. Mithin handelt es sich bei der Anlage, in die die Vorrichtung 1 integriert ist, um eine Entzunderungsanlage. Der Übersicht halber sind in der Figur 1 eine Haube und eine Absaugeinrichtung nicht dargestellt.

Die Vorrichtung 1 zum Erzeugen des gewünschten flüssigen Hochdruckstrahls zum Entzundern eines an der Vorrichtung 1 vorbeibewegten Metallbandes umfasst einen Rotor 2 zum Erzeugen mehrerer einzelner, unter einem hohen Druck austretender Flüssigkeitsstrahlen. Als Flüssigkeit zum Entzundern wird Wasser eingesetzt, dem bei Bedarf ein Abrasivstoff, beispielsweise eine abrasive Suspension beigemischt sein kann. Der Rotor 2 ist tellerartig konzipiert und verfügt über mehrere, in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnete Druckleitungen. Eine solche Druckleitung ist in Figur 1 im Schnitt dargestellt und mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet. Die Druckleitung 3 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein als Einsatz ausgebildetes Rohrstück 4 gebildet, das in seinem radial äußeren Bereich um 90° gebogen ist und an seinem freien Ende eine Austrittsöffnung 5 aufweist. Die Umbiegung am Ende des Rohrstücks 14 dient zum Umlenken es Hochdruckstrahls, damit die erzeugten Hochdruckstrahle auf eine zu reinigende Fläche gerichtet sind. Anstelle einer Krümmung um 90°, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, können auch Abwinklungen mit anderen Biegebeträgen vorgesehen sein. Eine solche Abwinklung im radialen äußeren Bereich der Druck- leitungen bzw. der Rohrstücke 4 wird man in Abhängigkeit von dem zu reinigenden Gegenstand vorsehen. Ist beispielsweise keine Abwinklung vorgesehen oder auch nur eine geringe, eignet sich die Vorrichtung 1 zum Reinigen der inneren Mantelflächen von Hohlkörpern, beispielsweise Rohren oder dergleichen.

Die Austrittsöffnung 5 ist mit einem Innengewinde ausgestattet, so dass in die Austrittsöffnung 5 ein in den Figuren nicht dargestellter Düseneinsatz θingeschraubt werden kann. Die einzelnen Druckleitungen 3 des Rotors 2 sind sternförmig zur rechtwinklig zu der abzureinigenden Oberfläche verlaufenden Drehachse 6 des Rotors 2 angeordnet. Die Druckleitungen 3 münden eingangsseitig in eine Eingangskammer 7 des Rotors 2. Die Ein- gangskammer 7 ist unmittelbar im Bereich der Drehachse 6 angeordnet. In der Eingangskammer 7 befindet sich ein zentrisch zur Drehachse 6 des Rotors 2 angeordneter Leitkonus 8, dessen Achse in der Drehachse 6 des Rotors 2 angeordnet ist. Der Rotor 2 ist drehmomentschlüssig an eine Hohlwelle 9 angeschlossen, die an einem insgesamt mit dem Bezugszei- chen 10 bezeichneten Gestell gelagert ist. Die aus dem Rotor 2 und der Hohlwelle 9 gebildete Einheit ist durch einen Elektromotor 1 1 über einen Antriebsriemen 12 angetrieben. Die Antriebseinrichtung ist ausgelegt, damit der Rotor 2 mit hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten rotieren kann, beispielsweise mit Umdrehungsgeschwindigkeiten von 10.000 - 12.000 U/min.

Zum Zuführen der für die Strahlerzeugung benötigten Flüssigkeit, beispielsweise Wasser dient ein Zuführrohr 13, das innerhalb der Hohlwelle 9 drehentkoppelt gegenüber der Hohlwelle 9 angeordnet ist. Das Zuführrohr 13 ist mit einem Flüssigkeitsbehälter 14 an dem Gestell 10 befestigt. Der Ausgang des Flüssigkeitsbehälters 14 beaufschlagt den Eingang des Zuführrohrs 13. Der Flüssigkeitsbehälter 14 dient zum Bevorraten derjenigen Flüssigkeit, mit der der aus den Austrittsöffnungen 5 austretende Hochdruckstrahl erzeugt werden soll. Über eine nicht dargestellte Flüssigkeits- Versorgungseinrichtung ist sichergestellt, dass innerhalb des Flüssigkeitsbehälters 14 bei einem Betrieb der Vorrichtung 1 der Flüssigkeitsspiegel konstant bleibt. Anstelle des Vorsehens eines Flüssigkeitsbehälters 14 kann selbstverständlich auch ein anderer Flüssigkeitsanschluss, beispielsweise eine Leitung vorgehen sein. Das Zuführrohr 13 durchgreift die Hohlwelle 9 und ragt mit seiner Austrittsöffnung 15 in die Eingangskammer 7 des Rotors 2 hinein. Die Austrittsöffnung 15 des Zuführrohrs 13 befindet sich mit kurzem Abstand oberhalb der Spitze des Leitkonus 8. Zwischen der Mantelfläche des Zuführrohrs 13 und der Innenwandung der Hohlwelle 9 oder der zur Mantelfläche des Zuführrohrs 13 weisenden Mantelfläche der Eintrittskammer 7 ist eine in der Figur nicht dargestellte Drehdichtung angeordnet. Diese braucht nur einem sehr geringen Druck standzuhalten, nämlich lediglich dem durch den in dem Zuführrohr 13 und dem Flüssig- kθitstank 14 gebildeten Wassersäule entsprechenden. Die vertikale Erstreckung der Hohlwelle 9 nach oben in Richtung zu dem Flüssigkeitsbehälter 14 gestattet es, die Dichtung auch im oberen Endbereich zwischen der Hohlwelle 9 und dem Zuführrohr 13 anzuordnen, mithin an einer Stelle, in der der Druck noch geringer ist als im Bereich der Eingangskammer 7. Die in den Figuren nicht dargestellte Dichtungsanordnung verhindert ebenfalls, dass bei einem Betrieb der Vorrichtung Umgebungsluft durch den zwischen der inneren Mantelfläche der Hohlwelle 9 und der äußeren Mantelfläche des Zuführrohrs 13 befindlichen Spalt in die Ein- gangskammer 7 des Rotors 2 eintritt.

Aus der Darstellung der Figur 1 ist erkennbar, dass sich die Austrittsöffnung 15 der Zuführleitung 13 in einer Höhe befindet, damit die daraus austretende Flüssigkeit zum Erreichen der Eintrittsöffnungen der Drucklei- tungen 3 keinen ausschließlich parallel zur Drehachse 6 der Hohlwelle 13 gerichteten Weg durchströmen muss. Vielmehr begünstigt eine Rotation des Rotors 2 das Einströmen der zugeführten Flüssigkeit in die Druckleitungen 3.

Der Rotor 2 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mehrteilig aufgebaut und umfasst ein Oberteil 16 und ein Unterteil 17. Das Oberteil 16 ist über einen Anschlussflansch 18 an die Hohlwelle 9 angeschlossen. Das Unterteil 17 ist mit dem Oberteil 16 verschraubt, so dass dieses von dem Oberteil 16 abgenommen werden kann. Die zueinander weisenden Oberflächen des Oberteils 16 und des Unterteils 17 weisen zur Aufnahme der Rohrstücke 4 nutförmige Ausnehmungen auf. Die Rohrstücke 4 sind spielfrei in den sich ergänzenden Nuten des Oberteils 16 und des Unterteils 17 fixiert. Die die Druckleitungen ausbildenden Rohrstücke 4 können bei abgenommenem Unterteil 17 ausgewechselt werden. Bei einem Be- trieb der Vorrichtung 1 mit einer mit einem abrasiven Zuschlagstoff, beispielsweise Zunder in einer vorbestimmten Fraktion enthaltenden Flüssigkeit sind die Rohrstücke 4 vor allem im Bereich ihrer Krümmung einem bestimmten Verschleiß ausgesetzt. Daher ist es zweckmäßig, dass die Rohrstücke 4 als Verschleißteile bei einem derartigen Betrieb der Vorrich- tung 1 auswechselbar sind.

Die in Figur 2 dargestellte Unteransicht des Rotors 2 zeigt, dass der Rotor 2 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Druckleitungen 3, 3', 3" und dementsprechend drei Austrittsöffnungen 5, 5', 5" aufweist. Die Eintrittskammer 7 und der darin angeordnete Leitkonus 8 dienen zum Einleiten der durch das Zuführrohr 13 zugeführten Flüssigkeit in die in die Ein- gangskammer 7 mündenden Eintrittsöffnungen der Druckleitungen 3, 3', 3" bzw. der Rohrstücke 4.

Bei einem Betrieb der Vorrichtung 1 wird über den vorbeschriebenen Antrieb die Hohlwelle 9 und damit der an die Hohlwelle 9 angeschlossene Rotor 2 in eine Rotationsbewegung um die Drehachse 6 versetzt. Die in dem Zuführrohr 13 anstehende Flüssigkeit bewegt sich im Zuge der Rotation in die Druckleitungen 3, 3', 3", wird in diesen entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Rotors 2 mit zunehmender Entfernung von der Drehachse 6 des Rotors 2 beschleunigt und damit unter Druck gesetzt, so dass aus den Austrittsöffnungen, 5, 5', 5", in die typischerweise Beschleunigungsdüsen eingesetzt sind, drei rotierende Hochdruckstrahle austreten. Innerhalb der Druckleitungen 3, 3', 3" herrscht der größte Druck an den von der Drehachse 6 am weitesten beabstandeten Abschnitten, mithin in den Austrittsöffnungen 5, 5', 5", deren Längsachse bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zur Drehachse 6 des Rotors 2 angeordnet sind. Die Achse der Austrittsöffnungen 5, 5', 5" können zu der Drehachse 6 des Rotors 2 auch geneigt sein. Die Neigung kann in der in Figur 1 gezeigten Ebene oder auch in oder entgegen der Rotationsrichtung des Rotors 2 vorgesehen sein. Typischerweise wird man bei Vorsehen einer ge- neigten Achse der Austrittsöffnungen 5, 5', 5" diese nur mit einem kleinen Winkel neigen. Die Austrittsöffnungen 5, 5', 5" rotieren mit gleich bleibenden Abstand zu der abzureinigenden Oberfläche,

Bei einem Betrieb der Vorrichtung 1 herrscht auch bei hohen Drehzahlen des Rotors 2 in seiner Eingangskammer 7 nur ein geringer Druck, und zwar ein solcher, der durch die Wassersäule der in dem Zuführrohr 13 und dem Flüssigkeitsbehälter 14 entsprechend seinem Wasserspiegel herrschenden Wassersäule. Innerhalb der Eingangskammer 7 ist die Drehgeschwindigkeit nur gering, auf der Spitze des Leitkonus 8 sogar Null, so dass eine kontinuierliche Flüssigkeitsversorgung für die Druckleitungen 3, 3', 3" auch bei hohen oder sehr hohen Drehzahlen des Rotors 2 gewährleistet ist. In Figur 3 ist schematisiert eine weitere Vorrichtung 19 zum Erzeugen eines Hochdruckstrahls gezeigt. Die Vorrichtung 19 ist prinzipiell aufgebaut wie die Vorrichtung 1 . Somit verfügt die Vorrichtung 19 über einen Rotor 20 und ein drehentkoppelt gegenüber dem Rotor innerhalb einer Hohlwelle 21 desselben angeordnetes Zuführrohr 22. Das Zuführrohr 22 dient zum Zuführen der Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Wasser. Das Zuführrohr 22 ist in nicht näher dargestellter Art und Weise an eine Flüssigkeitsquelle, beispielsweise einen Flüssigkeitsbehälter angeschlossen. Inner- halb des Zuführrohrs 22 ist ein Zuführkanal 23 angeordnet. Somit ist die freie Wegsamkeit zum Zuführen der Reinigungsflüssigkeit auf den zwischen dem Zuführkanal 23 und der Innenwand des Zuführrohrs 23 gebildeten Ringspalt 24 begrenzt. Der Zuführkanal 23 dient zum bedarfsweisen Zuführen von Feststoffpartikeln, die in der Eingangskammer 25 des Rotors 20 der zugeführten Flüssigkeit, beispielsweise dem zugeführten Wasser beigemengt werden. Durch die Feststoffzufuhr wird die abrasive Tätigkeit des erzeugten Hochdruckstrahls erhöht. Handelt es sich bei der Vorrichtung 19 um eine solche einer Entzunderungsanlage, wird als Feststoff Zunder zugeführt.

Der Rotor 20 dieses Ausführungsbeispiels ist durch ein Oberteil 26 und ein Unterteil 27 gebildet. Zwischen dem Oberteil 26 und dem Unterteil 27 befindet sich ein scheibenförmiger Raum, der die Druckleitung 28 dieses Ausführungsbeispiels darstellt. Das Oberteil 26 ist mit dem Unterteil 27 durch einzelne Stege radialer Erstreckung verbunden. Diese sind in Figur 3 nicht dargestellt. Bei einer Rotation des Rotors 20 wird somit in der Druckleitung 28 ein flächiger Hochdruckstrahl generiert, der aufgrund der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 20 das zugeführte Wasser, über den Umfang der Druckleitung 28 gleichmäßig verteilt, in radialer Richtung nach außen transportiert. Somit kann der erzeugte Hochdruckstrahl als Flächenstrahl angesprochen werden. Dieses Ausführungsbeispiel macht deutlich, dass die Eingangskammer auch Teil der Druckleitung 28 sein kann und ein Leitkonus, wie zu dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 beschrieben, nicht unbedingt notwendig ist. Die Eingangsöffnung der Druckleitung 28 ist in Figur 3 mit dem Bezugszeichen E gekennzeichnet. Diθ Ausgangsöffnung A der Druckleitung 28 ist bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 in radialer Richtung nach außen weisend angeordnet. Auch die Ausgangsöffnung A dieses Ausführungsbeispiels rotiert in einem gleich bleibenden Abstand zur abzureinigenden Oberfläche. Letztendlich handelt es sich bei der Ausgangsöffnung A ebenso wie bei der Eingangsöffnung E der Druckleitung 28 um umlaufende Öffnungen.

Für den Fall, dass eine weitere Beschleunigung des durch die Rotation des Rotors 20 erzeugten Hochdruckstrahls gewünscht ist, kann vorgese- hen sein, dass die Druckleitung 28 im Bereich der Ausgangsöffnung A o- der in einem Abschnitt kurz davor eine düsenartige Querschnittsverengung aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist dieses durch ringförmig um die Rotationsachse umlaufende Wülste, angeformt an die Unterseite des Oberteils 26 bzw. die Oberseite des Unterteils 27 realisier- bar. Zum Erzeugen des gewünschten düsenartigen Querschnitts im Bereich der Ausgangsöffnung A der Druckleitung 28 liegen die beiden Wülste einander unmittelbar gegenüber.

Zum Umlenken dieses durch die Druckleitung 28 erzeugten Hochdruck- Strahls dient bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ein Umlenkkörper 29. Der Umlenkkörper 29 ist als Ringkörper konzipiert und dient zum Umlenken des in der Druckleitung 28 erzeugten Hochdruckstrahls in Richtung zu der abzureinigenden Oberfläche hin. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Umlenkung um etwa 90°. Der Umlenkkörper 29 ist bezüglich der Drehbewegung des Rotors 20 drehentkoppelt. Der Umlenkkörper 29 verfügt über ein Außenteil 30, an dessen innerer Oberfläche 31 der aus der Druckleitung 28 austretende Hochdruckstrahl in Richtung zur abzureinigenden Oberfläche hin umgelenkt wird. Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt der Umlenkkörper 29 zudem über ein Innenteil 32, welches jedoch grundsätzlich nicht unbedingt benötigt wird.

Der Umlenkkörper 29 ist von der Rotationsbewegung des Rotors 20 drehentkoppelt, da durch diesen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht nur eine Umlenkung des austretenden Hochdruckstrahls zur abzureinigenden Oberfläche hin erfolgen soll, sondern gleichfalls soll durch den Umlenkkörper 29 die Rotationsgeschwindigkeit des Hochdruckstrahls selbst abgebremst bzw. auch in Richtung zur abzureinigenden Oberfläche hin gelenkt werden, damit der aus dem Umlenkkörper 29 austretende Hochdruckstrahl bezüglich seines Energiemomentes möglichst rechtwinklig auf die abzureinigende Oberfläche trifft. Um diesen Vorgang zu unter- stützen, kann der Umlenkkörper 29 auch aktiv angetrieben sein, insbesondere mit einer langsameren Drehgeschwindigkeit als der Rotor 20 oder mit einer gegenläufigen Drehrichtung. Durch den drehentkoppelten Umlenkkörper 29 gegenüber dem mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Rotor 20 bei einem Betrieb der Vorrichtung 19 kommt dem Umlenkkörper 29 zudem eine Schutzfunktion zu.

Zum Unterstützen des Umlenkprozesses verfügt die innere Oberfläche 31 des Außenteils 30 der Umlenkvorrichtung 29 über eine Vielzahl eingefräster Nuten 33, die jeweils durch einen schmalen Trennsteg 34 bei dem dar- gestellten Ausführungsbeispiel voneinander getrennt sind. Der Verlauf der Nuten 33 ist geneigt, kann jedoch auch gekrümmt sein. Die Nuten 33 haben nicht nur den Zweck, den aus der Druckleitung 28 austretenden Flächenstrahl hinsichtlich seiner Rotationsgeschwindigkeit zu bremsen bzw. umzulenken, sondern auch den Flächenstrahl in eine Vielzahl einzelner diskreter Strahlen zu teilen, wodurch die Reinigungseffektivität erhöht ist.

Figur 4 zeigt in einer vergrößerten Darstellung die innere Oberfläche 31 des Außenteils 30 des Umlenkkörpers 29 mit den darin eingebrachten Nuten 33 und den die Nuten 33 trennenden Stegen 34. In dieser Darstellung ist erkennbar, dass die entgegen der Strömungsrichtung weisenden Abschlüsse der Stege 34 zur Teilung des herangeführten Hochdruckflüssigkeitsstrahls geeignet sind.

Figur 5 zeigt eine weitere Vorrichtung 35 zum Erzeugen eines Hochdruck- Strahls. Die Vorrichtung 35 ist prinzipiell aufgebaut wie die Vorrichtung 19 und unterscheidet sich von dieser dadurch, dass in den Umlenkkörper 36 Zuführkanäle 37 zum Zuführen von Feststoffpartikeln eingebracht sind. Die Zuführkanäle 37 durchgreifen das Außenteil 38 des Umlenkkörpers 36 und münden im Bereich des Ausgangs der Nuten 39 in die Nuten 39. Bei einer Zufuhr von Feststoffpartikeln, insbesondere solcher mit abrasiver Eigenschaft, wie beispielsweise Zunder werden diese bei diesem Ausführungsbeispiel dem erzeugten Hochdruckstrahl erst dann beigemengt, wenn dieser nicht mehr oder so gut wie nicht mehr umgelenkt werden muss und somit bereits seine auf die abzureinigende Oberfläche gerichtete Richtung aufweist. Hierdurch wird der Verschleiß der inneren Oberfläche des Umlenkkörpers 36 minimiert. Figur 6 zeigt eine vergrößerte Dar- Stellung der inneren Oberfläche des Außenteils 38 des Umlenkkörpers 36. Aus dieser ist die Anordnung der Zuführkanale 37 und deren Mündung in den Nuten 39 erkennbar. Bei einem Betrieb der Vorrichtung 35 wird aufgrund der Anordnung der Zuführkanäle 37 in diesen ein Unterdruck erzeugt, so dass darin anstehende Feststoffpartikel selbsttätig in den umge- lenkten Hochdruckflüssigkeitsstrahl nach Art einer Saugstrahlpumpe eingezogen werden. Auch bei der Vorrichtung 35, kann wenn gewünscht im Bereich des Ausgangs der Druckleitung des Rotors eine düsenartige Verjüngung angeordnet sein.

Die Beschreibung der vorbeschriebenen Vorrichtungen verdeutlicht, dass zum Erzeugen der aus dem Rotor austretenden Hochdruckstrahlen nur eine solche Leistung benötigt wird, die den Rotor nebst seiner Hohlwelle und die darin enthaltene bzw. durchströmende Flüssigkeit in die entsprechende Drehzahl versetzt. Durch die beschriebene Flüssigkeitszuführung mit der Drehdurchführung in der Eingangskammer des Rotors befindet sich diese in einem drucklosen bzw. quasi drucklosen Bereich, so dass zur gewünschten Abdichtung reibungsarme kostengünstige Dichtungen eingesetzt werden können.

Auch wenn in dem Ausführungsbeispiel die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand einer Entzunderungsanlage beschrieben ist, eignet sich diese ebenfalls zum Erzeugen von rotierenden Hochdruckstrahlen für verschiedenste Anwendungen, beispielsweise auch im Zusammenhang mit Feuerlöscheinrichtungen. Die Ausbildung des rotierenden Strahls kann in Abhängigkeit von der Ausdehnung und Orientierung der Druckleitungen, dem Winkel ihrer Austrittsöffnungen und/oder den eingesetzten Düsen dem jeweils gewünschten Anwendungszweck angepasst sein. Bezugszeichenliste

1 Hochdruckstrahlerzeugungs- 31 Innere Oberfläche des Au¬

Vorrichtung ßenteils

2 Rotor 32 Innenteil , 3', 3" Druckleitung 33 Nut

4 Rohrstück 34 Steg , 5', 5" Austrittsöffnung

6 Drehachse 35 Hochdruckstrahlerzeugungs-

7 Eingangskammer vorrichtung

8 Leitkonus 36 Umlenkkörper

9 Hohlwelle 37 Zuführkanal

10 Gestell 38 Außenteil

1 1 Elektromotor 39 Nut

12 Antriebsriemen

13 Zuführrohr A Ausgangsöffnung

14 Flüssigkeitsbehälter E Eintrittsöffnung

15 Austrittsöffnung

16 Oberteil

17 Unterteil

18 Anschlussflansch

19 Hochdruckstrahlerzeugungs- Vorrichtung

20 Rotor

21 Hohlwelle

22 Zuführrohr

23 Zuführkanal

24 Ringspalt

25 Eingangskammer

26 Oberteil

27 Unterteil

28 Druckleitung

29 Umlenkkörper

30 Außenteil

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines flüssigen oder flüssigkeitsbasier- ten Hochdruckstrahls, umfassend einen motorisch angetriebenen

Rotor (2, 20) mit wenigstens einer eine radiale Erstreckung aufweisenden Druckleitung (3, 3', 3"; 28) mit einer Austrittsöffnung (5, 5', 5"; A) und umfassend eine zentrisch zur Drehachse (6) des Rotors (2, 20) angeordnete Zuführleitung (13, 22), wobei die Zuführleitung (13, 22) gegenüber dem Rotor (2, 20) drehentkoppelt angeordnet ist und mit ihrer Austrittsöffnung (15) in eine Eingangskammer (7, 25) des Rotors (2, 20) hineinragt, in die die zumindest eine Druckleitung (3, 3', 3"; 28) des Rotors (2, 20) mit ihrer Eintrittsöffnung (E) mündet und die wenigstens eine Ausrittsöffnung (5, 5', 5"; A) in ei- nem bezogen auf die Rotationsbewegung des Rotors (2, 20) gleich bleibenden oder annähernd gleichbleibenden Abstand zur abzurei- nigenden Oberfläche rotiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2, 20) über eine Hohlwelle (9, 21 ) angetrieben ist, in der, gegenüber dieser drehentkoppelt, ein die Zuführleitung darstellendes Rohr (13, 22), das seinerseits an eine Flüssigkeitsquelle (14) angeschlossen ist, angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Austrittsöffnung (5, 5', 5") der zumindest einen Druckleitung parallel oder annähernd parallel zur Drehachse (6) des Rotors (2) verläuft.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (5, 5', 5") der Druckleitung (3, 3', 3") mit einem Innengewinde zum Einschrauben eines Düseneinsatzes ausgestattet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) mehrere, im gleichen Winkelabschnitt

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) teller- oder scheibenförmig ausgestaltet ist und die zumindest eine Druckleitung (3, 3', 3") innerhalb des Rotors (2) verlau- fend angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) ein mit seinem Antrieb verbundenes Oberteil (16) und ein von dem Oberteil (16) lösbares Unterteil (17) aufweist und die zu- mindest eine Druckleitung (3, 3', 3") als auswechselbares Rohrstück (4) zwischen dem Oberteil (16) und dem Unterteil (17) gehalten ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (17) und/oder das Oberteil (16) des Rotors (2) entsprechend der Formgebung des zumindest einen Rohrstücks (4) Nuten zur Aufnahme eines jeden, eine Druckleitung (3, 3', 3") darstellenden Rohrstücks (4) aufweisen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sich von der Eingangskammer (25) des Rotors (20) in radialer Richtung nach außen erstreckende Druckleitung (28) durch einen zwischen einem Oberteil (26) und einem Unterteil

(27) des Rotors (20) begrenzten Raum gebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Strahls dem Ausgang (A) der Druckleitung

(28) ein ringförmiger Umlenkkörper (29, 36) zum Umlenken des Hochdruckstrahls nachgeschaltet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkkörper (29, 36) gegenüber der Rotationsbewegung des Rotors (20) drehentkoppelt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkkörper mit einer gegenüber dem Rotor unter- er-hiαHlir-hαn πrαhnαer'l-nΛ/i nHinkαit nnH/nHαr Hrαh rir-hti inn α nnαtriα. ben ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die den Hochdruckstrahl umlenkende Ringflä- che (31 ) des Umlenkkörpers (29, 36) durch eine Vielzahl von in

Strömungsrichtung weisenden Nuten (33, 39) strukturiert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Nuten (33, 39) durch einen eine Spitze ausbildenden Trennsteg (34) voneinander getrennt sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (33, 39) gekrümmt oder geneigt sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einigen Nuten (39) ein Zuführkanal (37) zum Zuführen eines dem Hochdruckstrahl beizumengenden Stoffes oder Stoffgemisches mündet, welcher Zuführkanal (37) an einer Stelle in die jeweilige Nut (39) mündet, an der der Hoch- druckstrahl bereits umgelenkt, zumindest weitgehend umgelenkt ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Zuführleitung (22) ein Zuführkanal (23) zum Zuführen eines Stoffes oder Stoffgemisches angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 , 19, 35) eine Abreinigungseinrich- tung zum Abreinigen einer Oberfläche mittels eines auf die Oberfläche gestrahlten flüssigen oder flüssigkeitsbasierten Reinigungsmit- tels ist.