WO2022128085A1 - Rotordüse für ein hochdruckreinigungsgerät - Google Patents

Rotordüse für ein hochdruckreinigungsgerät Download PDF

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WO2022128085A1
WO2022128085A1 PCT/EP2020/086536 EP2020086536W WO2022128085A1 WO 2022128085 A1 WO2022128085 A1 WO 2022128085A1 EP 2020086536 W EP2020086536 W EP 2020086536W WO 2022128085 A1 WO2022128085 A1 WO 2022128085A1
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WO
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rotor
nozzle
housing
longitudinal axis
rotor body
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/086536
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Kassulat
Andreas Pfizenmaier
Heiner Kühn
Original Assignee
Alfred Kärcher SE & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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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 that has at least one liquid inlet and one liquid outlet, and with a rotor that is arranged in an interior space of the housing and has a rotor body and a nozzle, the nozzle on a side facing the liquid outlet front end area of the rotor body and the rotor body has a through-channel which is followed by a nozzle channel of the nozzle, and wherein the rotor is supported on a pan-shaped, centrally perforated depression arranged upstream of the liquid outlet, the longitudinal axis of the rotor being inclined relative to the longitudinal axis of the housing and the rotor is caused to rotate by the liquid flowing through the housing, in which the longitudinal axis of the rotor rotates on a cone surface.
  • Such a rotor nozzle is known, for example, from DE 40 13 446 CI and EP 0 762 941 B1. With their help, a compact jet of liquid can be generated that circulates on a cone surface and that can be directed onto a surface for cleaning purposes, for example.
  • the at least one liquid inlet can be supplied with pressurized liquid, usually water, for example from a high-pressure cleaning device which is in flow connection with the at least one liquid inlet via a pressure line.
  • the pressurized liquid can flow into the interior of the housing of the rotor nozzle via the at least one liquid inlet.
  • a rotor which has a rotor body and a nozzle, is arranged in the interior.
  • the nozzle is fixed to an end area of the rotor body facing the liquid outlet.
  • the rotor body has a through-channel which is followed by a nozzle channel of the nozzle.
  • the rotor rests on a recess located upstream of the liquid outlet.
  • the depression is designed in the shape of a pan and has a hole in the middle, so that the through-channel of the rotor body and the nozzle channel of the nozzle can be discharged through the central opening of the recess and the liquid outlet.
  • the longitudinal axis of the rotor is inclined to the longitudinal axis of the housing. The liquid that flows through the housing causes the rotor to rotate around the longitudinal axis of the housing, during which the longitudinal axis of the rotor rotates on a cone surface.
  • the rotor revolving around the longitudinal axis of the housing means that the rotor nozzle emits a compact liquid jet revolving on a cone surface.
  • the pressure of the liquid can be at least 80 bar, for example, preferably at least 100 bar. Such a jet of liquid results in a good cleaning effect.
  • the rotational movement of the rotor around the longitudinal axis of the housing usually leads to an imbalance, which causes the rotor nozzle to vibrate, which are aligned perpendicularly to the longitudinal axis of the housing and are often perceived as annoying by the user.
  • the rotor nozzle is subjected to a recoil force which, due to the rotor being oriented obliquely to the longitudinal axis of the housing, has a force component oriented perpendicularly to the longitudinal axis of the housing. This force component also causes vibrations in the rotor nozzle.
  • EP 1 072 317 A2 and EP 3 646 953 A1 propose a compensating body which is diametrically opposite the rotor in relation to the longitudinal axis of the housing and is rigidly connected to the rotor.
  • the compensating body opposite the rotor thus performs a revolving motion about the longitudinal axis of the housing together with the rotor.
  • the vibrations caused by the rotation of the rotor can be minimized by means of the compensating body.
  • the object of the present invention is therefore to further develop a rotor nozzle of the type mentioned at the outset in such a way that vibrations of the rotor nozzle that occur during operation can be minimized in a structurally simple manner.
  • this object is achieved according to the invention in that the density of the rotor body is at most 1 g/cm 3 .
  • the invention incorporates the idea that the imbalance caused by the rotor during its orbital movement can be reduced by the density of the rotor body being at most 1 g/cm 3 .
  • the density of the rotor body is the quotient of the mass of the rotor body and the volume of the rotor body.
  • the density of the rotor body is at most as high as the density of water, which is typically used as a liquid for cleaning a surface. It is known that the density of water is approximately 1 g/cm 3 .
  • the nozzle causes a slight imbalance when the rotor rotates, although this is practically due to the low mass of the nozzle and the small distance between the center of gravity of the nozzle and the longitudinal axis of the housing is negligible.
  • the rotor revolving around the longitudinal axis of the housing results in practically no imbalance, the effect of which could cause the rotor nozzle to vibrate. It has been shown that when using a rotor body with a maximum density of 1 g/cm 3 a user perceives practically no disruptive vibrations of the rotor nozzle.
  • the density of the rotor body is less than 1 g/cm 3 . It has been shown that not only can an imbalance caused by the revolving rotor be avoided, but it can also be avoided Vibrations are compensated for, which are caused by the force component, which is aligned perpendicular to the longitudinal axis of the housing, of the recoil force caused by the liquid as it exits the nozzle. This results in a further reduction in vibrations of the rotor nozzle that are perceived as disturbing.
  • the density of the rotor body is at most 0.97 g/cm 3 .
  • the density of the rotor body is approximately 0.87 g/cm 3 to approximately 0.97 g/cm 3 .
  • the volume of the rotor body minus the through-channel is at least 15% of the volume of the interior of the housing. It has been shown that vibrations of the rotor nozzle can be counteracted particularly effectively by the rotor body filling up at least 15% of the interior of the housing.
  • the volume of the interior of the housing is about 40 cm 3 to about 50 cm 3 and that the volume of the rotor body minus the passage channel is about 8 cm 3 to about 9 cm 3 .
  • the rotor body preferably consists of a plastic material, in particular a polypropylene and/or polyethylene material.
  • the rotor body consists at least in areas, preferably completely, of a polypropylene material without fillers.
  • the rotor body consists at least partially, preferably completely, of a polyethylene material, in particular a high-density polyethylene material, a linear low-density polyethylene material and/or a low- Density polyethylene material.
  • the rotor body can be designed in several parts, ie it can consist of several components with different or the same density, the components being joined together and having a total density of at most 1 g/cm 3 in the assembled state.
  • the rotor body is designed in one piece.
  • the rotor body consists of a single component with a maximum density of 1 g/cm 3 .
  • a rectifier is arranged in a section of the through-channel of the rotor body that faces away from the nozzle.
  • Such rectifiers often have two walls which are perpendicular to one another, run parallel to the longitudinal axis of the rotor and penetrate diametrically through its passage channel.
  • the density of the rectifier is at most 1 g/cm 3 .
  • the density of the rectifier is at most 0.97 g/cm 3 .
  • the rectifier consists of a plastic material, in particular of a polypropylene and/or polyethylene material.
  • a nozzle through which the liquid is discharged is arranged on an end region of the rotor body facing the liquid outlet of the housing. It is favorable here if the nozzle consists of a ceramic material, a sintered metal or a hard metal, because such materials are particularly hard-wearing.
  • the nozzle rotating together with the rotor body around the longitudinal axis of the housing contributes at most to a very small extent due to its low mass and due to the small distance that the center of gravity of the nozzle occupies to the longitudinal axis of the housing Contributes to vibrations that can be bothersome to the user.
  • the nozzle can therefore consist of materials that are as wear-resistant as possible, even if their density is greater than 1 g/cm 3 .
  • the at least one liquid inlet via which the liquid can flow into the interior of the housing, opens into an annular space which surrounds a projection in the circumferential direction that protrudes into the interior of the housing and is aligned coaxially with the longitudinal axis of the housing, with the rotor body immersed in the annular space with a rear end region facing away from the liquid outlet.
  • the annular space forms a guide for the rotor body, so that it reliably maintains an orientation at an angle to the longitudinal axis of the housing.
  • starting behavior of the rotor can be improved as a result.
  • the start-up behavior is understood to mean the initiation of the rotational movement of the rotor around the longitudinal axis of the housing.
  • the rotor Before pressurized liquid is supplied to the housing, the rotor is at rest relative to the inner wall of the housing, i.e. it is not yet rotating. If pressurized liquid is now supplied via the at least one liquid inlet, the rotor must first be set in a rotating motion about the longitudinal axis of the housing. It is advantageous here if the rotor is already aligned at an angle to the longitudinal axis of the housing.
  • the only figure shows a schematic longitudinal section of an advantageous embodiment of a rotor nozzle according to the invention, which is denoted overall by the reference numeral 10 .
  • the rotor nozzle 10 has a housing 12 with a first housing part 14 and a second housing part 16 surrounding an interior space 18 .
  • the second housing part 16 is surrounded by a protective jacket 17 in the circumferential direction.
  • the first housing part 14 is screwed into the second housing part 16 and has a stepped blind hole 20 with an internal thread 22.
  • the first housing part 14 can be connected by means of the internal thread 22 to a jet pipe which is known per se and is therefore not shown in the drawing is in flow connection via a pressure hose with a high-pressure cleaning device, so that the rotor nozzle 10 can be supplied with liquid, preferably water, which has been pressurized by the high-pressure cleaning device.
  • a plurality of tangential liquid inlets 24 of the first housing part 14 adjoin the blind hole 20 in the direction of flow of the liquid, via which the liquid can enter the interior space 18 . Because of the tangential orientation of the liquid inlets 24 , the liquid entering the interior 18 has a directional component that is oriented tangentially with respect to a longitudinal axis 26 of the housing 12 . As a result, liquid in the interior 18 is rotated about the longitudinal axis 26 of the housing 12 .
  • the second housing part 16 has a front housing section 28 and a rear housing section 34 .
  • the rear housing section 34 is integrally connected to the front housing section 28 and is designed essentially as a hollow cylinder.
  • the end wall 30 of the front housing section 28 has a liquid outlet 36 which is aligned coaxially to the longitudinal axis 26 of the housing and which widens conically in the direction facing away from the interior space 18 .
  • a bearing element 38 is arranged on the inside of the end wall 30 and has a pan-shaped depression 39 with a central opening 40 which is aligned coaxially with the liquid outlet 36 .
  • the bearing element 38 is surrounded by a sealing ring 42 .
  • the bearing element 38 is sealed off from the front housing section 28 by means of the sealing ring 42 .
  • the first housing part 14 has a projection 44 which is aligned coaxially to the housing longitudinal axis 26 and protrudes into the interior space 18 and is surrounded by an annular space 46 in the circumferential direction.
  • the liquid inlets 24 extend through a cylindrical section 48 of the projection 44.
  • a truncated cone-shaped section 50 of the projection 44 adjoins the cylindrical section 48 in one piece.
  • a rotor 52 is arranged in the interior 18 of the housing 12 .
  • the rotor 52 has a rotor body 54 and a nozzle 56 .
  • the nozzle 56 is fixed to a front end area 58 of the rotor body 54 facing the liquid outlet 36 .
  • the rotor 52 has a longitudinal axis 60 which is inclined relative to the longitudinal axis 26 of the housing 12 and intersects the longitudinal axis 26 of the housing 12 in the area of the liquid outlet 36 .
  • the rotor body 34 is penetrated by a passage channel 62 which is followed by a nozzle channel 64 of the nozzle 56 pressed into the front end region 58 of the rotor body 54 .
  • rectifier 66 which has two walls 68, 70 which are perpendicular to one another, run parallel to the longitudinal axis 60 of the rotor 52 and penetrate the through-channel 62 diametrically.
  • the rotor body 54 dips into the annular space 46 at the level of the frustoconical section 50 .
  • the rotor body 54 has a frustoconical contact surface 74 which extends over its circumference and bears against an inner wall 76 of the second housing part 16 .
  • liquid under pressure preferably water
  • the liquid enters the interior space 18 via the tangential inlets 24 and can flow out of the interior space 18 via the through-channel 62 of the rotor body 54 , the nozzle channel 64 of the nozzle 56 and then via the central opening 40 of the bearing element 38 and the liquid outlet 36 .
  • the interior space 18 is filled with liquid which is rotated about the longitudinal axis 26 of the housing 12 by the liquid flowing in via the tangential inlets 24 . A column of liquid rotating about the longitudinal axis 26 is thus formed within the interior space 18 .
  • rotor 52 Under the influence of the rotating column of liquid, rotor 52, which is supported on bearing element 38 and whose longitudinal axis 60 is aligned obliquely with respect to longitudinal axis 26 of the housing, is set in rotation about longitudinal axis 26 of the housing, so that it performs an orbital movement about longitudinal axis 26 of the housing, with longitudinal axis 60 of the Rotor 52 rotates on a cone surface.
  • This circulating movement is that the liquid flowing out of the liquid outlet 36 is discharged in the form of a compact jet of liquid circulating on a cone envelope. For cleaning purposes, for example, this jet of liquid can be directed onto a surface to be cleaned.
  • the density of the rotor body 54 is a maximum of 1 g/cm 3 , that is, the density of the rotor body 54 has at most the same value as the density of the liquid typically used, namely the density of water.
  • the rotor body 54 Since the rotor body 54 has practically the same density or even a slightly lower density than the liquid that is typically used, the rotational movement of the rotor 52 around the longitudinal axis 26 of the housing does not lead to any noticeable imbalance and thus also no noticeable vibrations of the rotor nozzle 10. In addition, A maximum density of the rotor body 54 of 1 g/cm 3 also keeps vibrations low, which are caused by the recoil force of the liquid flowing through the nozzle 56, which recoil is oriented obliquely to the longitudinal axis 26 of the housing.
  • the rotor body preferably consists of a polypropylene or polyethylene material, in particular a polypropylene material without fillers.
  • the rectifier 66 is also preferably made of a polypropylene or polyethylene material, in particular a polypropylene material without fillers.
  • the nozzle 56 is made of a ceramic material, a sintered metal or a hard metal because this gives the nozzle 56 high wear resistance.
  • the nozzle 56 can have a density of more than 1 g/cm 3 , but since it has only a small mass and the center of gravity of the nozzle is arranged at a small distance from the housing longitudinal axis 26, the influence of the nozzle 56 on vibrations of the rotor nozzle 10 is practical negligible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotordüse (10) für ein Hochdruckreinigungsgerät mit einem Gehäuse (12), das mindestens einen Flüssigkeitseinlass (24) und einen Flüssigkeitsauslass (36) aufweist, und mit einem Rotor (52), der in einem Innenraum (18) des Gehäuses (12) angeordnet ist und einen Rotorkörper (54) sowie eine Düse (56) aufweist, wobei die Düse (56) an einem dem Flüssigkeitsauslass (36) zugewandten vorderen Endbereich (58) des Rotorkörpers (54) fixiert ist und der Rotorkörper (54) einen Durchgangskanal (62) aufweist, an den sich ein Düsenkanal (64) der Düse (56) anschließt, und wobei sich der Rotor (52) an einer stromaufwärts des Flüssigkeitsauslasses (36) angeordneten pfannenförmigen, zentral durchbrochenen Vertiefung (39) abstützt, wobei die Längsachse (60) des Rotors (52) zur Längsachse (26) des Gehäuses (12) geneigt ist und der Rotor (52) von der das Gehäuse (12) durchströmenden Flüssigkeit in eine Umlaufbewegung versetzt wird, bei der die Längsachse (60) des Rotors (52) auf einem Kegelmantel umläuft. Um die Rotordüse (10) derart weiterzubilden, dass während ihres Betriebs auftretende Vibrationen auf konstruktiv einfache Weise minimiert werden können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Dichte des Rotorkörpers (54) maximal 1 g/cm3 beträgt.

Description

ROTORDÜSE FÜR EIN HOCHDRUCKREINIGUNGSGERÄT
Die Erfindung betrifft eine Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät mit einem Gehäuse, das mindestens einen Flüssigkeitseinlass und einen Flüssigkeitsauslass aufweist, und mit einem Rotor, der in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist und einen Rotorkörper und eine Düse aufweist, wobei die Düse an einem dem Flüssigkeitsauslass zugewandten vorderen Endbereich des Rotorkörpers fixiert ist und der Rotorkörper einen Durchgangskanal aufweist, an den sich ein Düsenkanal der Düse anschließt, und wobei sich der Rotor an einer stromaufwärts des Flüssigkeitsauslasses angeordneten pfannenförmigen, zentral durchbrochenen Vertiefung abstützt, wobei die Längsachse des Rotors zur Längsachse des Gehäuses geneigt ist und der Rotor von der das Gehäuse durchströmenden Flüssigkeit in eine Umlaufbewegung versetzt wird, bei der die Längsachse des Rotors auf einem Kegelmantel umläuft.
Eine derartige Rotordüse ist beispielsweise aus der DE 40 13 446 CI und der EP 0 762 941 Bl bekannt. Mit ihrer Hilfe kann ein auf einem Kegelmantel umlaufender kompakter Flüssigkeitsstrahl erzeugt werden, der beispielsweise zu Reinigungszwecken auf eine Fläche gerichtet werden kann. Hierzu kann dem mindestens einen Flüssigkeitseinlass unter Druck stehende Flüssigkeit, üblicherweise Wasser, zugeführt werden, beispielsweise von einem Hochdruckreinigungsgerät, das über eine Druckleitung mit dem mindestens einen Flüssigkeitseinlass in Strömungsverbindung steht. Die unter Druck stehende Flüssigkeit kann über den mindestens einen Flüssigkeitseinlass in den Innenraum des Gehäuses der Rotordüse einströmen. Im Innenraum ist ein Rotor angeordnet, der einen Rotorkörper und eine Düse aufweist. Die Düse ist an einem dem Flüssigkeitsauslass zugewandten Endbereich des Rotorkörpers fixiert. Der Rotorkör per weist einen Durchgangskanal auf, an den sich ein Düsenkanal der Düse anschließt. Der Rotor stützt sich an einer Vertiefung ab, die stromaufwärts des Flüssigkeitsauslasses angeordnet ist. Die Vertiefung ist pfannenförmig ausgestaltet und mittig durchbrochen, so dass die den Durchgangskanal des Rotorkörpers und den Düsenkanal der Düse durchströmende Flüssigkeit über die zentrale Durchbrechung der Vertiefung und den Flüssigkeitsauslass abgegeben werden kann. Die Längsachse des Rotors ist zur Längsachse des Gehäuses geneigt. Von der Flüssigkeit, die das Gehäuse durchströmt, wird der Rotor in eine Umlaufbewegung um die Gehäuselängsachse versetzt, bei der die Längsachse des Rotors auf einem Kegelmantel umläuft. Der um die Gehäuselängsachse umlaufende Rotor hat zur Folge, dass von der Rotordüse ein auf einem Kegelmantel umlaufender kompakter Flüssigkeitsstrahl abgegeben wird. Der Druck der Flüssigkeit kann beispielsweise mindestens 80 bar betragen, vorzugsweise mindestens 100 bar. Ein derartiger Flüssigkeitsstrahl hat eine gute Reinigungswirkung zur Folge.
Die Umlaufbewegung des Rotors um die Gehäuselängsachse führt allerdings üblicherweise zu einer Unwucht, unter deren Wirkung die Rotordüse zu Vibrationen angeregt wird, die senkrecht zur Längsachse des Gehäuses ausgerichtet sind und vom Benutzer häufig als störend wahrgenommen werden. Darüber hinaus wird die Rotordüse bei der Abgabe von unter hohem Druck stehender Flüssigkeit mit einer Rückstoßkraft beaufschlagt, die aufgrund des schräg zur Gehäuselängsachse ausgerichteten Rotors eine senkrecht zur Gehäuselängsachse ausgerichtete Kraftkomponente aufweist. Auch diese Kraftkomponente verursacht Vibrationen der Rotordüse.
Um derartige Vibrationen der Rotordüse entgegenzuwirken, wird in der EP 1 072 317 A2 und der EP 3 646 953 Al ein Ausgleichskörper vorgeschlagen, der dem Rotor bezogen auf die Gehäuselängsachse diametral gegenüberliegt und mit dem Rotor starr verbunden ist. Der dem Rotor gegenüberliegende Ausgleichskörper führt somit gemeinsam mit dem Rotor eine Umlaufbewegung um die Gehäuselängsachse aus. Mittels des Ausgleichskörpers lassen sich die durch die Rotation des Rotors entstehenden Vibrationen minimieren. Der Einsatz eines Ausgleichskörpers ist allerdings mit einem erheblichen konstruktiven Aufwand verbunden und erhöht die Herstellungskosten der Rotordüse, da der Ausgleichskörper sowie der Rotor an einem Tragkörper gehalten werden müssen, der wiederum an einem starr mit dem Gehäuse verbundenen Basisteil drehbar gelagert werden muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Rotordüse der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass während des Betriebs auftretende Vibrationen der Rotordüse auf konstruktiv einfache Weise minimiert werden können.
Diese Aufgabe wird bei einer Rotordüse der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Dichte des Rotorkörpers maximal 1 g/cm3 beträgt.
In die Erfindung fließt der Gedanke mit ein, dass die vom Rotor bei seiner Umlaufbewegung hervorgerufene Unwucht reduziert werden kann, indem die Dichte des Rotorkörpers maximal 1 g/cm3 beträgt. Die Dichte des Rotorkörpers ist der Quotient aus der Masse des Rotorkörpers und dem Volumen des Rotorkörpers. Gemäß der Erfindung ist die Dichte des Rotorkörpers maximal so groß wie die Dichte von Wasser, das typischerweise als Flüssigkeit zur Reinigung einer Fläche zum Einsatz kommt. Bekanntermaßen beträgt die Dichte von Wasser ungefähr 1 g/cm3. Beträgt die Dichte des Rotorkörpers maximal 1 g/cm3, so verursacht bei einer Umlaufbewegung des Rotors allenfalls noch die Düse eine geringe Unwucht, die allerdings aufgrund der geringen Masse der Düse und des geringen Abstandes, den der Schwerpunkt der Düse zur Gehäuselängsachse einnimmt, praktisch vernachlässigbar ist. Somit hat der um die Gehäuselängsachse umlaufende Rotor praktisch keine Unwucht zur Folge, unter deren Wirkung die Rotordüse zu Vibrationen angeregt werden könnte. Es hat sich gezeigt, dass ein Benutzer bei Einsatz eines Rotorkörpers mit einer Dichte von maximal 1 g/cm3 praktisch keine störenden Vibrationen der Rotordüse wahrnimmt.
Besonders günstig ist es, wenn die Dichte des Rotorkörpers kleiner als 1 g/cm3 ist. Es hat sich gezeigt, dass dadurch nicht nur eine vom umlaufenden Rotor hervorgerufene Unwucht vermieden werden kann, sondern es können auch Vibrationen kompensiert werden, die von der senkrecht zur Gehäuselängsachse ausgerichteten Kraftkomponente der beim Austritt aus der Düse von der Flüssigkeit hervorgerufenen Rückstoßkraft verursacht werden. Dies hat eine weitere Verringerung störend empfundener Vibrationen der Rotordüse zur Folge.
Von Vorteil ist es, wenn die Dichte des Rotorkörpers maximal 0,97 g/cm3 beträgt.
Besonders günstig ist es, wenn die Dichte des Rotorkörpers etwa 0,87 g/cm3 bis etwa 0,97 g/cm3 beträgt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotordüse beträgt das Volumen des Rotorkörpers abzüglich des Durchgangskanals mindestens 15 % des Volumens des Innenraums des Gehäuses. Es hat sich gezeigt, dass Vibrationen der Rotordüse besonders effektiv entgegengewirkt werden kann, indem der Rotorkörper den Innenraum des Gehäuses zu mindestens 15 % ausfüllt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Volumen des Innenraums des Gehäuses etwa 40 cm3 bis etwa 50 cm3 beträgt, und dass das Volumen des Rotorkörpers abzüglich des Durchgangskanals etwa 8 cm3 bis etwa 9 cm3 beträgt.
Bevorzugt besteht der Rotorkörper aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem Polypropylen- und/oder Polyethylen-Material.
Günstig ist es, wenn der Rotorkörper zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, aus einem Polypropylen-Material ohne Füllstoffe besteht.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Rotorkörper zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, aus einem Polyethylen-Material besteht, insbesondere aus einem High-Density-Polyethylen-Material, einem Linear-Low-Density- Polyethylen-Material und/oder aus einem Low-Density-Polyethylen-Material. Der Rotorkörper kann mehrteilig ausgestaltet sein, das heißt er kann aus mehreren Bauelementen mit unterschiedlicher oder auch gleicher Dichte bestehen, wobei die Bauelemente zusammengefügt werden und im zusammengefügten Zustand insgesamt eine Dichte von maximal 1 g/cm3 aufweisen.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Rotorkörper einteilig ausgestaltet ist. Bei einer derartigen Ausführungsform besteht der Rotorkörper aus einem einzigen Bauelement, dessen Dichte maximal 1 g/cm3 beträgt.
Um Strömungsverluste der Flüssigkeit beim Durchströmen des Rotorkörpers gering zu halten, ist es von Vorteil, wenn in einem der Düse abgewandten Abschnitt des Durchgangskanals des Rotorkörpers ein Gleichrichter angeordnet ist. Derartige Gleichrichter weisen häufig zwei senkrecht aufeinander stehende, parallel zur Längsachse des Rotors verlaufende und dessen Durchgangskanal diametral durchsetzende Wände auf.
Günstig ist es, wenn die Dichte des Gleichrichters maximal 1 g/cm3 beträgt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Dichte des Gleichrichters maximal 0,97 g/cm3 beträgt.
Der Gleichrichter besteht bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem Polypropylen- und/oder Polyethylen- Material.
Wie bereits erwähnt, ist an einem dem Flüssigkeitsauslass des Gehäuses zugewandten Endbereich des Rotorkörpers eine Düse angeordnet, über die die Flüssigkeit abgegeben wird. Günstig ist es hierbei, wenn die Düse aus einem Keramikmaterial, einem Sintermetall oder einem Hartmetall besteht, denn derartige Materialien sind besonders verschleißarm. Die zusammen mit dem Rotorkörper um die Gehäuselängsachse umlaufende Düse trägt aufgrund ihrer geringen Masse und aufgrund des geringen Abstandes, den der Schwerpunkt der Düse zur Gehäuselängsachse einnimmt, allenfalls zu einem sehr geringen Teil zu Vibrationen bei, die vom Benutzer als störend empfunden werden können. Die Düse kann daher aus möglichst verschleißarmen Materialien bestehen, auch wenn deren Dichte größer ist als 1 g/cm3.
Der mindestens eine Flüssigkeitseinlass, über den die Flüssigkeit in den Innenraum des Gehäuses strömen kann, mündet bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in einen Ringraum, der einen in den Innenraum des Gehäuses hineinragenden, koaxial zur Gehäuselängsachse ausgerichteten Vorsprung in Umfangsrichtung umgibt, wobei der Rotorkörper mit einem dem Flüssigkeitsauslass abgewandten hinteren Endbereich in den Ringraum eintaucht. Der Ringraum bildet eine Führung aus für den Rotorkörper, so dass dieser zuverlässig eine Ausrichtung schräg zur Gehäuselängsachse beibehält. Insbesondere das sogenannte "Anlaufverhalten" des Rotors kann dadurch verbessert werden. Unter dem Anlaufverhalten wird das Ingangsetzen der Umlaufbewegung des Rotors um die Gehäuselängsachse verstanden. Bevor dem Gehäuse unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt wird, befindet sich der Rotor relativ zur Innenwand des Gehäuses in Ruhe, er führt also noch keine Umlaufbewegung aus. Erfolgt nun die Zuführung von unter Druck stehender Flüssigkeit über den mindestens einen Flüssigkeitseinlass, so muss zunächst der Rotor in eine Umlaufbewegung um die Gehäuselängsachse versetzt werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Rotor bereits schräg zur Gehäuselängsachse ausgerichtet ist. Dies wird durch eine Zwangsführung erreicht, indem der dem Flüssigkeitsauslass abgewandte hintere Endbereich des Rotorkörpers in den Ringraum eintaucht, der einen in den Innenraum des Gehäuses hineinragenden, koaxial zur Längsachse des Gehäuses ausgerichteten Vorsprung in Umfangsrichtung umgibt.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung.
Die einzige Figur zeigt schematisch einen Längsschnitt einer vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotordüse, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegt ist. Die Rotordüse 10 weist ein Gehäuse 12 auf mit einem ersten Gehäuseteil 14 und einem zweiten Gehäuseteil 16, die einen Innenraum 18 umgeben. Das zweite Gehäuseteil 16 ist in Umfangsrichtung von einem Schutzmantel 17 umgeben.
Das erste Gehäuseteil 14 ist in das zweite Gehäuseteil 16 eingeschraubt und weist eine stufig ausgestaltete Sackbohrung 20 auf mit einem Innengewinde 22. Das erste Gehäuseteil 14 kann mittels des Innengewindes 22 an ein an sich bekanntes und deshalb in der Zeichnung nicht dargestelltes Strahlrohr angeschlossen werden, das über einen Druckschlauch mit einem Hochdruckreinigungsgerät in Strömungsverbindung steht, so dass der Rotordüse 10 Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, zugeführt werden kann, die vom Hochdruckreinigungsgerät unter Druck gesetzt wurde.
An die Sackbohrung 20 schließen sich in Strömungsrichtung der Flüssigkeit mehrere tangentiale Flüssigkeitseinlässe 24 des ersten Gehäuseteils 14 an, über die die Flüssigkeit in den Innenraum 18 eintreten kann. Aufgrund der tangentialen Ausrichtung der Flüssigkeitseinlässe 24 weist die in den Innenraum 18 eintretende Flüssigkeit eine bezogen auf eine Längsachse 26 des Gehäuses 12 tangential ausgerichtete Richtungskomponente auf. Dadurch wird im Innenraum 18 Flüssigkeit um die Längsachse 26 des Gehäuses 12 in Rotation versetzt.
Das zweite Gehäuseteil 16 hat einen vorderen Gehäuseabschnitt 28 und einen hinteren Gehäuseabschnitt 34. Der vordere Gehäuseabschnitt 28 ist kegelstumpfförmig ausgestaltet und weist eine Stirnwand 30 und einen Kegelmantel 32 auf. Der hintere Gehäuseabschnitt 34 schließt sich einstückig an den vorderen Gehäuseabschnitt 28 an und ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltet.
Die Stirnwand 30 des vorderen Gehäuseabschnitts 28 weist einen koaxial zur Gehäuselängsachse 26 ausgerichteten Flüssigkeitsauslass 36 auf, der sich in die dem Innenraum 18 abgewandte Richtung konisch erweitert. An der Innenseite der Stirnwand 30 ist ein Lagerelement 38 angeordnet, das eine pfannenförmige Vertiefung 39 mit einer zentralen Durchbrechung 40 aufweist, die koaxial zum Flüssigkeitsauslass 36 ausgerichtet ist. Das Lagerelement 38 ist von einem Dichtring 42 umgeben. Mittels des Dichtrings 42 ist das Lagerelement 38 gegenüber dem vorderen Gehäuseabschnitt 28 abgedichtet.
Das erste Gehäuseteil 14 weist einen koaxial zur Gehäuselängsachse 26 ausgerichteten Vorsprung 44 auf, der in den Innenraum 18 hineinragt und in Umfangsrichtung von einem Ringraum 46 umgeben ist. Die Flüssigkeitsein- lässe 24 erstrecken sich durch einen zylindrischen Abschnitt 48 des Vorsprungs 44. An den zylindrischen Abschnitt 48 schließt sich einstückig ein kegelstumpfförmiger Abschnitt 50 des Vorsprungs 44 an.
Im Innenraum 18 des Gehäuses 12 ist ein Rotor 52 angeordnet. Der Rotor 52 weist einen Rotorkörper 54 und eine Düse 56 auf. Die Düse 56 ist an einem dem Flüssigkeitsauslass 36 zugewandten vorderen Endbereich 58 des Rotorkörpers 54 festgelegt. Der Rotor 52 weist eine Längsachse 60 auf, die zur Längsachse 26 des Gehäuses 12 geneigt ist und die Längsachse 26 des Gehäuses 12 im Bereich des Flüssigkeitsauslasses 36 schneidet.
In Längsrichtung wird der Rotorkörper 34 von einem Durchgangskanal 62 durchgriffen, an den sich ein Düsenkanal 64 der in den vorderen Endbereich 58 des Rotorkörpers 54 eingepressten Düse 56 anschließt.
In einem der Düse 56 abgewandten Abschnitt des Durchgangskanals 62 ist ein Gleichrichter 66 angeordnet, der zwei senkrecht aufeinander stehende, parallel zur Längsachse 60 des Rotors 52 verlaufende und den Durchgangskanal 62 diametral durchsetzende Wände 68, 70 aufweist.
Mit einem dem Flüssigkeitsauslass 36 abgewandten hinteren Endbereich 72 taucht der Rotorkörper 54 in Höhe des kegelstumpfförmigen Abschnitts 50 in den Ringraum 46 ein. Im Abstand zum hinteren Endbereich 72 weist der Rotorkörper 54 eine sich über dessen Umfang erstreckende kegelstumpfförmige Anlagefläche 74 auf, die an einer Innenwand 76 des zweiten Gehäuseteils 16 anliegt.
Im Betrieb wird der Rotordüse 10 über das erste Gehäuseteil 14 unter Druck stehende Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, von einem Hochdruckreinigungsgerät zugeführt. Die Flüssigkeit gelangt über die tangentialen Einlässe 24 in den Innenraum 18 und kann über den Durchgangskanal 62 des Rotorkörpers 54, den Düsenkanal 64 der Düse 56 und anschließend über die zentrale Durchbrechung 40 des Lagerelements 38 und den Flüssigkeitsauslass 36 aus dem Innenraum 18 herausströmen. Der Innenraum 18 ist im Betrieb der Rotordüse 10 mit Flüssigkeit gefüllt, die von der über die tangentialen Einlässe 24 einströmenden Flüssigkeit um die Längsachse 26 des Gehäuses 12 in Drehung versetzt wird. Es bildet sich somit innerhalb des Innenraums 18 eine um die Längsachse 26 rotierende Flüssigkeitssäule aus.
Unter dem Einfluss der rotierenden Flüssigkeitssäule wird der sich am Lagerelement 38 abstützende Rotor 52, dessen Längsachse 60 schräg zur Gehäuselängsachse 26 ausgerichtet ist, um die Gehäuselängsachse 26 in Drehung versetzt, so dass er eine Umlaufbewegung um die Gehäuselängsachse 26 ausführt, wobei die Längsachse 60 des Rotors 52 auf einem Kegelmantel umläuft. Diese Umlaufbewegung hat zur Folge, dass die aus dem Flüssigkeitsauslass 36 herausströmende Flüssigkeit in Form eines auf einem Kegelmantel umlaufenden kompakten Flüssigkeitsstrahls abgegeben wird. Dieser Flüssigkeitsstrahl kann beispielsweise zu Reinigungszwecken auf eine zu reinigende Fläche gerichtet werden.
Um zu vermeiden, dass der um die Gehäuselängsachse 26 umlaufende Rotor 52 eine merkliche Unwucht ausbildet, unter deren Einfluss die Rotordüse 10 zu Vibrationen angeregt wird, die senkrecht zur Gehäuselängsachse 26 ausgerichtet sind, beträgt die Dichte des Rotorkörpers 54 maximal 1 g/cm3, das heißt die Dichte des Rotorkörpers 54 hat maximal denselben Wert wie die Dichte der typischerweise zum Einsatz kommenden Flüssigkeit, nämlich der Dichte von Wasser. Da der Rotorkörper 54 praktisch dieselbe Dichte oder sogar eine etwas geringere Dichte als die typischerweise zum Einsatz kommende Flüssigkeit aufweist, führt die Umlaufbewegung des Rotors 52 um die Gehäuselängsachse 26 zu keiner merklichen Unwucht und damit auch nicht zu merklichen Vibrationen der Rotordüse 10. Darüber hinaus können durch eine maximale Dichte des Rotorkörpers 54 von 1 g/cm3 auch Vibrationen geringgehalten werden, die von der schräg zur Gehäuselängsachse 26 ausgerichteten Rückstoßkraft der die Düse 56 durchströmenden Flüssigkeit hervorgerufen werden. Der Rotorkörper besteht bevorzugt aus einem Polypropylen- oder Polyethylen-Material, insbesondere einem Polypropylen-Material ohne Füllstoffe.
Auch der Gleichrichter 66 besteht bevorzugt aus einem Polypropylen- oder Polyethylen-Material, insbesondere einem Polypropylen-Material ohne Füllstoffe.
Die Düse 56 besteht aus einem Keramikmaterial, einem Sintermetall oder einem Hartmetall, denn dies verleiht der Düse 56 eine hohe Verschleißfestigkeit. Die Düse 56 kann eine Dichte von mehr als 1 g/cm3 aufweisen, da sie jedoch nur eine geringe Masse aufweist und der Schwerpunkt der Düse in geringem Abstand zur Gehäuselängsachse 26 angeordnet ist, ist der Einfluss der Düse 56 auf Vibrationen der Rotordüse 10 praktisch vernachlässigbar.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät mit einem Gehäuse (12), das mindestens einen Flüssigkeitseinlass (24) und einen Flüssigkeitsauslass (36) aufweist, und mit einem Rotor (52), der in einem Innenraum (18) des Gehäuses (12) angeordnet ist und einen Rotorkörper (54) und eine Düse (56) aufweist, wobei die Düse (56) an einem dem Flüssigkeitsauslass (36) zugewandten vorderen Endbereich (58) des Rotorkörpers (54) fixiert ist und der Rotorkörper (54) einen Durchgangskanal (62) aufweist, an den sich ein Düsenkanal (64) der Düse (56) anschließt, und wobei sich der Rotor (52) an einer stromaufwärts des Flüssigkeitsauslasses (36) angeordneten pfannenförmigen, zentral durchbrochenen Vertiefung (39) abstützt, wobei die Längsachse (60) des Rotors (52) zur Längsachse (26) des Gehäuses (12) geneigt ist und der Rotor (52) von der das Gehäuse (12) durchströmenden Flüssigkeit in eine Umlaufbewegung versetzt wird, bei der die Längsachse (60) des Rotors (52) auf einem Kegelmantel umläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des Rotorkörpers (54) maximal 1 g/cm3 beträgt. Rotordüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des Rotorkörpers (54) kleiner als 1 g/cm3 ist. Rotordüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des Rotorkörpers (54) maximal 0,97 g/cm3 beträgt. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Rotorkörpers (54) abzüglich des Durchgangskanals (62) mindestens 15 % des Volumens des Innenraums (18) des Gehäuses (12) beträgt. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (54) aus einem Kunststoffmaterial besteht, insbesondere aus einem Polypropylen- oder Polyethylen- Material. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der Düse (56) abgewandten Abschnitt des Durchgangskanals (62) ein Gleichrichter (66) angeordnet ist, dessen Dichte maximal 1 g/cm3 beträgt. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (56) aus einem Keramikmaterial, einem Sintermetall oder einem Hartmetall besteht. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Flüssigkeitseinlass (24) in einen Ringraum (56) einmündet, der einen in den Innenraum (18) des Gehäuses (12) hineinragenden, koaxial zur Längsachse (26) des Gehäuses (12) ausgerichteten Vorsprung (44) in Umfangsrichtung umgibt, wobei der Rotorkörper (54) mit einem dem Flüssigkeitsauslass (36) abgewandten hinteren Endbereich (72) in den Ringraum (46) eintaucht.
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