WO2024088757A1 - Rotary nozzle for a high-pressure cleaning device - Google Patents

Rotary nozzle for a high-pressure cleaning device Download PDF

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WO2024088757A1
WO2024088757A1 PCT/EP2023/078185 EP2023078185W WO2024088757A1 WO 2024088757 A1 WO2024088757 A1 WO 2024088757A1 EP 2023078185 W EP2023078185 W EP 2023078185W WO 2024088757 A1 WO2024088757 A1 WO 2024088757A1
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WO
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rotor nozzle
nozzle
rotor
housing
nozzle body
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/078185
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German (de)
French (fr)
Inventor
Patrick Foltyn
Andreas FRIEDERICH
Tobias GELTZ
Original Assignee
Alfred Kärcher SE & Co. KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Alfred Kärcher SE & Co. KG filed Critical Alfred Kärcher SE & Co. KG
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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/08—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape of pulsating nature, e.g. delivering liquid in successive separate quantities ; Fluidic oscillators
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    • B05B1/083—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape of pulsating nature, e.g. delivering liquid in successive separate quantities ; Fluidic oscillators the pulsating mechanism comprising movable parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/026—Cleaning by making use of hand-held spray guns; Fluid preparations therefor

Definitions

  • the invention relates to a rotor nozzle for a high-pressure cleaning device, with a housing which has at least one inlet opening for pressurized cleaning liquid which opens into an interior of the housing, and an outlet opening arranged on an end wall of the housing, on which a bearing element with a pan-shaped, centrally perforated recess is arranged, and with a nozzle body arranged in the interior of the housing, having a through-channel and supported at one end on the pan-shaped recess for emitting a liquid jet, wherein the longitudinal axis of the nozzle body is inclined to the longitudinal axis of the housing and the nozzle body can be set in a circular movement in which the longitudinal axis of the nozzle body rotates on a conical surface.
  • Such a rotor nozzle is known from WO 2016/138927 A1.
  • a liquid jet can be generated that rotates around a conical shell and can be directed at a surface to be cleaned.
  • Pressurized cleaning liquid preferably water
  • a nozzle body which is mounted at one end on a pan-shaped recess and can otherwise move in the housing about its longitudinal axis.
  • the nozzle body has a through-channel through which the cleaning liquid can be fed to the outlet opening of the housing and discharged from the rotor nozzle.
  • the longitudinal axis of the nozzle body is inclined with respect to the longitudinal axis of the housing.
  • the nozzle body mounted on the pan-shaped recess is set in a rotary movement around the longitudinal axis of the housing, in which the longitudinal axis of the nozzle body rotates on a conical shell. This means that the emerging liquid jet makes a circular movement. so that a relatively large area can be exposed to cleaning fluid.
  • the nozzle body is rotated by means of the cleaning fluid, which for this purpose flows into the interior of the housing with a tangential directional component, so that a column of fluid rotating about the longitudinal axis of the housing is formed in the interior, which takes the nozzle body supported on the pan-shaped recess with it, so that it also rotates about the longitudinal axis of the housing.
  • a similarly designed rotor nozzle is known from EP 0 379 654 A1, in which the cleaning fluid flows into the interior of the housing in an axial direction relative to the housing's longitudinal axis.
  • the nozzle body which is supported on a pan-shaped recess and whose longitudinal axis is inclined to the housing's longitudinal axis, carries a paddle wheel which is acted upon by the inflowing cleaning fluid and thereby sets the nozzle body in a circular movement around the housing's longitudinal axis.
  • a rotor nozzle is known in which the nozzle body is set into a circular movement around the longitudinal axis of the housing by a rotor, which in turn is set in rotation by the cleaning fluid.
  • Such rotor nozzles have proven themselves in practice. However, it is desirable to increase the cleaning performance that can be achieved using such a rotor nozzle.
  • the object of the invention is therefore to further develop a rotor nozzle of the type mentioned at the beginning in such a way that it enables a higher cleaning performance.
  • a rotor nozzle of the generic type according to the invention in that the rotor nozzle has an oscillation device for Generation of temporal and/or spatial oscillations of the liquid jet emerging from the rotor nozzle, wherein the oscillations superimpose a circular movement of the liquid jet caused by the orbital movement of the nozzle body.
  • the rotor nozzle has an oscillation device for generating temporal and/or spatial oscillations of the liquid jet emerging from the rotor nozzle, wherein the oscillations superimpose the circular movement of the liquid jet caused by the orbital movement of the nozzle body.
  • a liquid jet is generated which not only executes a circular movement, but also has temporal and/or spatial oscillations, for example temporal oscillations in the form of pressure fluctuations or spatial oscillations in the form of an additional pendulum movement.
  • the pendulum movement is preferably oriented transversely to the flow direction caused by the orbital movement of the nozzle body.
  • the oscillations of the liquid jet generated by the oscillation device provoke a disintegration of the liquid jet emerging from the rotor nozzle, so that after it emerges from the rotor nozzle it breaks up into individual liquid drops and, as a result, individual drops hit the surface to be cleaned.
  • the drops can be completely separated from one another or still connected to one another via narrow liquid bridges (liquid ligaments), so that the liquid jet forms a modulated or pulsed liquid flow.
  • the drops hit the surface to be cleaned they result in a so-called water hammer effect, which leads to an increased impact force of the cleaning liquid, which significantly increases the cleaning performance of the rotor nozzle. Due to the high impact force of the drops, even stubborn dirt can be removed from the surface to be cleaned without any subsequent treatment being necessary.
  • the High cleaning performance also makes it possible to save cleaning fluid and energy when cleaning the surface.
  • the oscillation frequency of the liquid jet is at least as high as the speed of the nozzle body rotating about the longitudinal axis of the housing.
  • the speed of the nozzle body is preferably 2,000 to 10,000 revolutions per minute, in particular 4,000 to 8,000 revolutions per minute, for example 5,000 to 6,500 revolutions per minute.
  • the oscillation frequency of the liquid jet is a multiple of the rotational speed of the nozzle body rotating about the longitudinal axis of the housing, so that the liquid jet performs a large number of oscillations during a circular movement of the nozzle body about the longitudinal axis of the housing, under the effect of which the liquid jet disintegrates, i.e. is dissolved into droplets.
  • the oscillation frequency can be at least 33 Hz, for example. However, the oscillation frequency can also be significantly higher, for example 1,000 Hz to 2,000 Hz.
  • the oscillation frequency is preferably 10 kHz to 30 kHz, in particular 20 kHz to 25 kHz.
  • the oscillation device Due to its ability to disintegrate the liquid jet exiting the rotor nozzle, the oscillation device can also be called a disintegration device.
  • the pressure of the cleaning liquid supplied to the rotor nozzle is preferably at least 20 bar, preferably at least 40 bar, in particular at least 80 bar.
  • the pressure can be, for example, 20 to 300 bar, in particular 40 to 250 bar.
  • the oscillation device is integrated into the nozzle body. This enables a particularly compact design of the rotor nozzle.
  • the oscillation device forms a flow chamber in the passage channel of the nozzle body, in which a flow guide element is arranged to generate spatial oscillations of the liquid jet.
  • the cleaning liquid flowing through the passage channel of the nozzle body can be given a pendulum movement transverse to the longitudinal axis of the nozzle body, so that the liquid jet emerging from the rotor nozzle performs a pendulum movement in addition to its circular movement. This allows the liquid jet to be broken up into individual drops that hit the surface to be cleaned with high impact force.
  • the flow guide element divides the flow chamber of the nozzle body into a central flow channel and two feedback channels located opposite one another, the feedback channels connecting an output section of the central flow channel to an input section of the central flow channel.
  • the pressurized cleaning fluid can flow through the central flow channel, with part of the cleaning fluid being returned via the feedback channels from the output section of the central flow channel to its input section.
  • the mouth areas of the feedback channels in the input section of the central flow channel are preferably located opposite one another, so that the cleaning fluid flows returned via the feedback channels meet in the input section of the central flow channel and, due to flow instabilities, excite the cleaning fluid flowing through the central flow channel to lateral deflections that are directed in succession and opposite to one another.
  • a resonance vibration is thus induced in the central flow channel, which results in the
  • the liquid jet emerging from the rotor nozzle executes a pendulum motion in addition to its circular motion, under the effect of which it disintegrates into individual droplets.
  • the central flow channel has an inlet section, which is successively followed by a first lens-shaped section and a second lens-shaped section, wherein the first lens-shaped section is longer than the second lens-shaped section and the second lens-shaped section forms the outlet section of the central flow channel.
  • the length of the first lens-shaped section is advantageously at least 1.3 times the length of the second lens-shaped section.
  • the first lens-shaped section is at least twice as long as the second lens-shaped section.
  • a flow separation edge is preferably arranged between the first lens-shaped section and the second lens-shaped section.
  • the oscillation device forms a resonator chamber in the through-channel to generate temporal oscillations in the form of pressure fluctuations in the liquid jet emerging from the rotor nozzle.
  • the pressurized cleaning liquid provided to the rotor nozzle flows through the resonator chamber arranged in the through-channel of the nozzle body.
  • An unsteady flow forms within the resonator chamber, which results in the cleaning liquid flowing out of the resonator chamber exhibiting pressure fluctuations.
  • the pressure fluctuations are aligned axially in relation to the flow direction of the cleaning liquid.
  • a resonator chamber can also be referred to as a Helmholtz resonator.
  • the resonator chamber can, for example, form a cylindrical cavity with an inlet opening and an outlet opening through which the cleaning fluid can flow.
  • the inlet opening of the cavity is followed by a step that is directed radially outwards with respect to the longitudinal axis of the nozzle body, at which the flow of the cleaning fluid separates, so that vortices are formed that move in the direction of flow within the cylindrical cavity, with a resonance vibration forming in the cavity, which results in axially aligned pressure fluctuations in the cleaning fluid.
  • the oscillation device for generating temporal oscillations is arranged upstream of the nozzle body.
  • the housing has an inlet channel to which a liquid supply line can be connected, with the oscillation device being arranged in the region of the inlet channel.
  • Pressurized cleaning liquid can be supplied to the rotor nozzle by means of the liquid supply line.
  • the cleaning liquid can reach the inlet opening leading into the interior of the housing via the inlet channel, with the cleaning liquid being able to be subjected to pressure pulses in the region of the inlet channel so that pressure fluctuations develop in the cleaning liquid, which result in the liquid jet emerging from the rotor nozzle disintegrating, as already explained above.
  • the inlet channel forms a resonator chamber, under the effect of which pressure fluctuations develop in the cleaning fluid flowing through the inlet channel.
  • the resonator chamber can form a cylindrical cavity with an inlet opening and an outlet opening and can be flowed through by the cleaning fluid.
  • the oscillation device has at least one piezoceramic part to which an alternating electrical voltage can be applied, wherein the cleaning fluid provided to the rotor nozzle can be subjected to pressure pulses by the at least one piezoceramic part.
  • the piezoceramic part By applying the alternating electrical voltage to the at least one piezoceramic part, the piezoceramic part is excited to a mechanical oscillation in the form of successive expansions and contractions, which cause temporal oscillations in the form of pressure fluctuations in the cleaning fluid contacting the at least one piezoceramic part.
  • the pressure fluctuations can cause a disintegration of the jet of cleaning fluid emerging from the rotor nozzle.
  • At least one piezoceramic part that can be subjected to alternating voltage has a passage through which the cleaning fluid provided to the rotor nozzle can flow. Due to the application of the alternating electrical voltage to the piezoceramic part, the flow cross-section of the passage changes periodically. By reducing and increasing the flow cross-section, pressure pulses are exerted on the cleaning fluid flowing through the passage, which result in pressure fluctuations that spread in the direction of flow of the cleaning fluid and cause disintegration of the cleaning fluid emerging from the rotor nozzle.
  • the oscillation device has a first and a second piezoceramic part, which can be subjected to alternating voltage, wherein the first piezoceramic part has a passage channel in which the second piezoceramic part is arranged to form an annular gap, wherein the annular gap can be flowed through by the cleaning liquid provided to the rotor nozzle.
  • the cleaning liquid can be subjected to pressure pulses by both the first piezoceramic part and the second piezoceramic part.
  • the cleaning liquid flows around the The second piezoceramic part is arranged behind the first piezoceramic part, so that very strong pressure fluctuations occur in the cleaning liquid, which result in disintegration of the liquid jet emerging from the rotor nozzle.
  • the oscillation device can have at least one piezoceramic part that can be subjected to alternating voltage, which is cuboid-shaped or cylindrical and has a pressure application surface for applying pressure pulses to the cleaning fluid provided to the rotor nozzle.
  • the cuboid-shaped or cylindrical piezoceramic part forms a type of piston that has a pressure application surface, wherein the pressure application surface is excited to mechanical vibrations due to the application of the alternating electrical voltage to the piezoceramic part, which leads to the application of pressure pulses to the cleaning fluid flowing along the pressure application surface.
  • the electrical alternating voltage can be provided by means of external control electronics, which can be detachably connected to the rotor nozzle via an electrical connecting cable.
  • the rotor nozzle can have an electrical connection element, for example a connection plug or a connection socket.
  • Figure 1 a longitudinal sectional view of a first advantageous embodiment of a rotor nozzle
  • Figure 2 a longitudinal sectional view of a second advantageous embodiment of a rotor nozzle
  • Figure 3 a longitudinal sectional view of a third advantageous embodiment of a rotor nozzle to which external control electronics are connected;
  • Figure 4 a longitudinal sectional view of a fourth advantageous embodiment of a rotor nozzle to which external control electronics are connected;
  • Figure 5 a longitudinal sectional view of a fifth advantageous embodiment of a rotor nozzle to which external control electronics are connected;
  • Figure 6 a longitudinal sectional view of a sixth advantageous embodiment of a rotor nozzle.
  • FIG. 1 schematically shows a first advantageous embodiment of a rotor nozzle according to the invention, which is designated overall by the reference numeral 10.
  • the rotor nozzle 10 has a housing 12 with a connection part 14 and a cover part 16, which is surrounded by a casing 17.
  • the connection part 14 is screwed to the cover part 16.
  • the connection part 14 has an external thread 18, onto which an internal thread 20 of the cover part 16 can be screwed, a liquid-tight connection between the connection part 14 and the cover part 16 being ensured by means of a sealing ring 22.
  • the connecting part 14 has an inlet channel 24 which is aligned coaxially with a longitudinal axis 26 of the housing 12 and extends from a rear side 28 of the connecting part 14 facing away from the cover part 16 to an end wall 30 of the connecting part 14 which extends into an interior space 32 of the housing 12.
  • the end wall 30 has several inlet openings which adjoin the inlet channel 24.
  • the inlet openings open into the interior space 32 with a tangential directional component with respect to the longitudinal axis 26. To achieve a better overview, only one inlet opening 34 is shown in Figure 1.
  • the cover part 16 surrounds the interior 32 and has a cylindrical rear cover section 36 adjacent to the connection part 14, to which a frustoconical front cover section 38 is integrally connected.
  • the front cover section 38 has an end wall 40 opposite the end wall 30 of the connection part 14 with an outlet opening 42 aligned coaxially to the longitudinal axis 26.
  • a bearing is arranged in the interior space 32 in the form of a bearing ring 44, which forms a pan-shaped, centrally perforated recess 46.
  • a liquid supply line for example a spray lance, which is known per se and is therefore not shown in the drawing for the sake of clarity, can be connected to the connection part 14.
  • an internal thread 48 is arranged in the inlet channel 24, which can be screwed to a complementary external thread of the liquid supply line.
  • Cleaning liquid which has been pressurized by a high-pressure cleaning device can be provided to the rotor nozzle 10 via the liquid supply line.
  • the pressure of the cleaning liquid can be, for example, 20 bar to 300 bar.
  • the pressurized cleaning liquid for example water, can flow into the interior 32 with a tangential directional component via the inlet openings 34, wherein the cleaning liquid rotates in the interior 32 about the longitudinal axis 26 and can exit from the housing 12 via the outlet opening 42.
  • a nozzle body 50 is arranged in the interior 32, which is supported with a spherical end 52 in the pan-shaped recess 46 of the bearing ring 44.
  • the nozzle body 50 has a through-channel 54 which extends along a longitudinal axis 56 of the nozzle body 50.
  • a flow straightener 58 is pressed into the end section of the through-channel 54 facing away from the flow straightener 58, which has two walls that are perpendicular to one another, run parallel to the longitudinal axis 56 of the nozzle body 50 and diametrically penetrate the through-channel 54.
  • the nozzle body 50 has a circumferential annular groove 60 on its circumference, in which an annular contact body 62 is held in a rotationally fixed manner.
  • the contact body 62 forms a contact surface 64 on its outside, with which the nozzle body 50 rests against the inner wall 66 of the cover part 16, the longitudinal axis 56 of the nozzle body 50 being inclined to the longitudinal axis 26 of the housing 12.
  • cleaning fluid under pressure can flow into the interior 32 of the housing 12 via the inlet openings 34.
  • the interior 32 is filled with cleaning fluid which is set in rotation about the longitudinal axis 26 of the housing by the cleaning fluid flowing in via the inlet openings 34 with a tangential directional component.
  • a column of fluid rotating about the longitudinal axis 26 of the housing is thus formed in the interior 32.
  • the rotating column of fluid takes the nozzle body 50, which is supported by its spherical end 32 on the bearing ring 44, with it, so that this also rotates about the longitudinal axis 26 of the housing, wherein it is supported on the inner wall 66 by means of the contact body 62.
  • the pressurized cleaning fluid flows through the passage channel 54 of the nozzle body 50 rotating about the housing longitudinal axis 26, so that the fluid jet emerging from the rotor nozzle 10 describes a circular movement, which is illustrated in Figure 1 by the arrows 68. This makes it possible to apply cleaning fluid to a relatively large area that is to be cleaned.
  • the rotor nozzle 10 has an oscillation device 70 for generating spatial oscillations of the liquid jet emerging from the rotor nozzle 10, wherein the oscillations superimposed on the circular movement of the liquid jet caused by the rotation of the nozzle body 50.
  • a liquid jet is generated which, in addition to the circular movement explained above, has oscillations which result in the liquid jet emerging from the rotor nozzle 10 disintegrating by breaking up into individual drops which then impinge on the surface to be cleaned.
  • the drops impinge on the surface to be cleaned they cause a water hammer effect which leads to an increased impact force of the cleaning liquid, so that even stubborn dirt can be removed from the surface to be cleaned without any subsequent treatment being necessary.
  • the high cleaning performance also has the advantage that cleaning liquid and energy can be saved.
  • the oscillation device 70 is integrated into the nozzle body 50.
  • the oscillation device 70 forms a flow chamber 72 in the through-channel 54 downstream of the flow straightener 58, in which a flow guide element 74 is arranged.
  • the flow guide element 74 divides the flow chamber 72 into a central flow channel 76 and two mutually opposite feedback channels 78, 80, which connect an output section 82 of the central flow channel 76 to an input section 84 of the central flow channel 76.
  • the central flow channel 76 is aligned coaxially to the longitudinal axis 56 of the nozzle body 50 and has, downstream of the inlet section 84, a first section 86 which is lens-shaped in a longitudinal section and a second section 88 which is lens-shaped in a longitudinal section and which is immediately adjacent to this, wherein a flow separation edge 90 is arranged between the first lens-shaped section 86 and the second lens-shaped section 88 and the second lens-shaped section 88 forms the outlet section 82 of the central flow channel 76, from which the feedback channels 78, 80 originate.
  • the first lens-shaped section 86 is longer than the second lens-shaped section 88. In the exemplary embodiment shown, the first lens-shaped section 86 is approximately three times as long as the second lens-shaped section.
  • the cleaning fluid entering the through-channel 54 of the nozzle body 50 via the flow straightener 58 can flow through the central flow channel 76, with a portion of the cleaning fluid being returned from the outlet section 82 to the inlet section 84 via the feedback channels 78, 80.
  • the mouth areas of the feedback channels 78, 80 are located directly opposite one another, so that the fluid flows returned via the feedback channels 78, 80 meet in the inlet section 84 and, due to flow instabilities, stimulate the cleaning fluid flowing through the central flow channel 76 to lateral deflections that follow one another in time and are directed in opposite directions.
  • a liquid jet can be generated that executes a circular movement, with a pendulum movement superimposed on the circular movement.
  • the drops can be completely separated from one another or connected to one another via narrow liquid bridges (liquid ligaments), so that the liquid jet forms a modulated or pulsed liquid flow.
  • a very high cleaning performance can therefore be achieved using the rotor nozzle 10.
  • FIG 2 schematically shows a second advantageous embodiment of a rotor nozzle according to the invention, which is designated overall by the reference numeral 100.
  • the rotor nozzle 100 like the third to sixth advantageous embodiments of rotor nozzles according to the invention explained below with reference to Figures 3 to 6, is largely identical to the rotor nozzle 10 shown in Figure 1 and explained in detail above.
  • identical components are therefore given the same reference numerals as in Figure 1, and with regard to these components, reference is made to the above explanations to avoid repetition.
  • the rotor nozzle 100 shown schematically in Figure 2 has a nozzle body 102 with a nozzle 104, which forms the spherical end of the nozzle body 102, and with a nozzle carrier 106, into which the nozzle 104 is pressed and which has a through-channel 108, wherein an oscillation device 110 for generating temporal oscillations is arranged in the through-channel 108.
  • the oscillation device 110 forms a resonator chamber 112 in the form of a cylindrical cavity 114 with an inlet opening 116 arranged downstream of the flow straightener 58 and an outlet opening 118 arranged downstream of the inlet opening 116.
  • the cleaning fluid provided to the rotor nozzle 100 flows through the resonator chamber 112.
  • the inlet opening 116 is followed by a radially outward-directed step 120, at which the flow of the cleaning liquid separates, so that vortices are formed that move in the direction of flow within the cylindrical cavity 114, with a resonance oscillation forming in the cavity 114 in the form of axially aligned pressure fluctuations of the cleaning liquid.
  • the cleaning liquid emerging from the cavity 114 thus exhibits temporal oscillations in the form of pressure fluctuations.
  • FIG. 3 schematically shows a third advantageous embodiment of a rotor nozzle according to the invention, which is designated overall by the reference numeral 130.
  • the rotor nozzle 130 has a nozzle body 132 with a nozzle 134 and a nozzle carrier 136.
  • the nozzle carrier 136 forms a through-channel 138 which is cylindrical in the region between the flow straightener 58 and the nozzle 134.
  • the rotor nozzle 130 has an oscillation device 140 for generating temporal oscillations.
  • the oscillation device 140 is arranged upstream of the nozzle body 132, and the oscillation device 140 is positioned in the area of the inlet channel 24 of the connection part 14 downstream of the internal thread 48.
  • the inlet channel 24 of the rotor nozzle 130 has an internal annular groove 142 in which the oscillation device 140 is arranged, wherein the oscillation device 140 has an annular piezoceramic part 144 which can be supplied with an electrical alternating voltage by means of an external control electronics 146 and which, under the effect of the alternating voltage, carries out radially aligned mechanical oscillations with respect to the housing longitudinal axis 26.
  • the oscillations are illustrated by the double arrows 145.
  • the piezoceramic part 144 has a passage channel 148 which is aligned coaxially to the housing longitudinal axis 26 and through which the pressurized cleaning liquid can flow.
  • the mechanical vibrations of the piezoceramic part 144 result in the flow cross-section of the passage channel 148 changing periodically by shrinking and enlarging, so that the cleaning liquid flowing through the passage channel 148 is subjected to pressure pulses.
  • the pressure pulses cause pressure fluctuations which spread in the direction of flow of the cleaning liquid and result in the liquid jet emerging from the rotor nozzle 130 disintegrating by breaking up into individual drops which impact the surface to be cleaned with high impact force, as already explained above.
  • FIG 4 schematically shows a fourth advantageous embodiment of a rotor nozzle according to the invention, which is designated overall by the reference numeral 160.
  • the rotor nozzle 160 differs from the rotor nozzle 130 explained above with reference to Figure 3 in that it has an oscillation device 170 for generating temporal oscillations, which in addition to the ring-shaped piezoceramic part 144 has a pin-shaped piezoceramic part 172, which is positioned in the passage channel 148 of the ring-shaped piezoceramic part 144 to form an annular gap 174.
  • the pin-shaped piezoceramic part 172 can be supplied with an alternating electrical voltage by means of external control electronics, which results in the two piezoceramic parts 144, 172 executing mechanical oscillations.
  • the pressurized cleaning fluid can flow through the annular gap 174, whereby the mechanical vibrations of the two piezoceramic parts 144, 172 result in the flow cross-section of the annular gap 174 changing periodically and thereby exerting pressure pulses on the cleaning fluid.
  • the pressure pulses cause the liquid jet emerging from the rotor nozzle 160 to disintegrate, so that individual drops are formed which hit the surface to be cleaned with high impact force, so that the cleaning performance is significantly increased.
  • a fifth advantageous embodiment of a rotor nozzle according to the invention is shown schematically, which is designated overall by the reference number 180.
  • the rotor nozzle 180 has an oscillation device 190 for generating temporal oscillations, which is arranged in a one-sided extension 192 of the inlet channel 34 and comprises a cuboid-shaped or cylindrical piezoceramic part 194, which can be subjected to an electrical alternating voltage by means of external control electronics, so that the piezoceramic part 134 is excited to mechanical vibrations which are aligned radially with respect to the housing longitudinal axis 26 of the rotor nozzle 180.
  • the piezoceramic part 194 has a pressure application surface 196 which faces the housing longitudinal axis 26 and via which the the cleaning fluid flowing through the inlet channel 24 can be subjected to pressure pulses. For this purpose, the cleaning fluid is guided along the pressure application surface 196.
  • the application of pressure pulses to the pressurized cleaning fluid leads to a disintegration of the cleaning fluid jet emerging from the rotor nozzle 180, as already explained above.
  • FIG. 6 schematically shows a sixth advantageous embodiment of a rotor nozzle according to the invention, which is designated overall by the reference numeral 210.
  • the rotor nozzle 210 has an oscillation device 220 for generating temporal oscillations, which forms a resonator chamber 222 in the inlet channel 24 of the rotor nozzle 210 in the form of a cylindrical cavity 224, which is designed similarly to the cylindrical cavity 114 of the rotor nozzle 100 explained above and shown schematically in Figure 2.
  • the cylindrical cavity 224 has an inlet opening 226 and an outlet opening 228 and can be flowed through by the pressurized cleaning fluid.
  • the inlet opening 226 is followed by a radially outward-directed step 230, at which the flow of the cleaning liquid separates, so that vortices form in the cylindrical cavity 224 that move in the direction of flow, whereby a resonance oscillation forms in the form of axially aligned pressure fluctuations of the cleaning liquid.
  • the cleaning liquid flowing out of the cavity 224 thus exhibits temporal oscillations in the form of pressure fluctuations. This means that the liquid emerging from the rotor nozzle 210 disintegrates into individual drops that hit the surface to be cleaned with high impact force, as already explained above.

Landscapes

  • Nozzles (AREA)

Abstract

The invention relates to a rotary nozzle for a high-pressure cleaning device, comprising: a housing (12), which has at least one inlet opening (34), opening into an interior (32) of the housing (12), for pressurised cleaning fluid, and an outlet opening (42), arranged on an end face (40) of the housing (12), on which outlet opening a bearing element (44) having a pan-like centrally open indentation (46) is arranged; and a nozzle body (50; 102, 132) for dispensing a fluid jet, which nozzle body is arranged in the interior (32) of the housing (12), has a through-channel (54) and is supported by one end (52) on the pan-like indentation (46), wherein the longitudinal axis (56) of the nozzle body (50; 102; 132) is inclined with respect to the longitudinal axis (26) of the housing (12), and the nozzle body (50; 102; 132) can be set into a circulating motion in which the longitudinal axis (56) of the nozzle body (50; 102; 132) circulates on a cone envelope. In order to further develop the rotary nozzle such that it allows a greater cleaning performance, according to the invention the rotary nozzle (10; 100; 130; 160; 180; 210) has an oscillation device (70; 110; 140; 170; 190; 220) for generating oscillations in time and/or space of the fluid jet exiting the rotary nozzle (10; 100; 130; 160; 180; 210), wherein the oscillations are superimposed on a circular motion of the fluid jet brought about by the circulating motion of the nozzle body (50; 102; 132).

Description

ROTORDÜSE FÜR EIN HOCHDRUCKREINIGUNGSGERÄT ROTOR NOZZLE FOR A HIGH PRESSURE CLEANING DEVICE
Die Erfindung betrifft eine Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät, mit einem Gehäuse, das mindestens eine in einen Innenraum des Gehäuses einmündende Eintrittsöffnung für unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit aufweist sowie eine an einer Stirnwand des Gehäuses angeordnete Austrittsöffnung, an der ein Lagerelement mit einer pfannenförmigen, zentral durchbrochenen Vertiefung angeordnet ist, und mit einem im Innenraum des Gehäuses angeordneten, einen Durchgangskanal aufweisenden und sich mit einem Ende an der pfannenförmigen Vertiefung abstützenden Düsenkörper zur Abgabe eines Flüssigkeitsstrahls, wobei die Längsachse des Düsenkörpers zur Längsachse des Gehäuses geneigt ist und der Düsenkörper in eine Umlaufbewegung versetzbar ist, bei der die Längsachse des Düsenkörpers auf einem Kegelmantel umläuft. The invention relates to a rotor nozzle for a high-pressure cleaning device, with a housing which has at least one inlet opening for pressurized cleaning liquid which opens into an interior of the housing, and an outlet opening arranged on an end wall of the housing, on which a bearing element with a pan-shaped, centrally perforated recess is arranged, and with a nozzle body arranged in the interior of the housing, having a through-channel and supported at one end on the pan-shaped recess for emitting a liquid jet, wherein the longitudinal axis of the nozzle body is inclined to the longitudinal axis of the housing and the nozzle body can be set in a circular movement in which the longitudinal axis of the nozzle body rotates on a conical surface.
Eine derartige Rotordüse ist aus der WO 2016/138927 Al bekannt. Mithilfe der Rotordüse kann ein auf einen Kegelmantel umlaufender Flüssigkeitsstrahl erzeugt werden, der auf eine zu reinigende Fläche gerichtet werden kann. Der Eintrittsöffnung des Gehäuses kann von einem Hochdruckreinigungsgerät unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, zugeführt werden. In dem Gehäuse befindet sich ein Düsenkörper, der mit einem Ende an einer pfannenförmigen Vertiefung gelagert ist und sich im Übrigen im Gehäuse um dessen Längsachse bewegen kann. Der Düsenkörper weist einen Durchgangskanal auf, über den die Reinigungsflüssigkeit der Austrittsöffnung des Gehäuses zugeführt und von der Rotordüse abgegeben werden kann. Die Längsachse des Düsenkörpers ist gegenüber der Längsachse des Gehäuses geneigt. Der an der pfannenförmigen Vertiefung gelagerte Düsenkörper wird in eine Drehbewegung um die Gehäuselängsachse versetzt, bei der die Längsachse des Düsenkörpers auf einem Kegelmantel umläuft. Dies hat zur Folge, dass der austretende Flüssigkeitsstrahl eine kreisförmige Bewegung beschreibt, sodass eine verhältnismäßig große Fläche mit Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden kann. Such a rotor nozzle is known from WO 2016/138927 A1. With the help of the rotor nozzle, a liquid jet can be generated that rotates around a conical shell and can be directed at a surface to be cleaned. Pressurized cleaning liquid, preferably water, can be supplied to the inlet opening of the housing from a high-pressure cleaning device. In the housing there is a nozzle body, which is mounted at one end on a pan-shaped recess and can otherwise move in the housing about its longitudinal axis. The nozzle body has a through-channel through which the cleaning liquid can be fed to the outlet opening of the housing and discharged from the rotor nozzle. The longitudinal axis of the nozzle body is inclined with respect to the longitudinal axis of the housing. The nozzle body mounted on the pan-shaped recess is set in a rotary movement around the longitudinal axis of the housing, in which the longitudinal axis of the nozzle body rotates on a conical shell. This means that the emerging liquid jet makes a circular movement. so that a relatively large area can be exposed to cleaning fluid.
Der Drehantrieb des Düsenkörpers erfolgt bei der aus der WO 2016/138927 Al bekannten Rotordüse mittels der Reinigungsflüssigkeit, die zu diesem Zweck mit einer tangentialen Richtungskomponente in den Innenraum des Gehäuses einströmt, sodass sich im Innenraum eine um die Gehäuselängsachse rotierende Flüssigkeitssäule ausbildet, die den sich an der pfannenförmigen Vertiefung abstützenden Düsenkörper mitnimmt, sodass dieser ebenfalls um die Gehäuselängsachse rotiert. In the rotor nozzle known from WO 2016/138927 A1, the nozzle body is rotated by means of the cleaning fluid, which for this purpose flows into the interior of the housing with a tangential directional component, so that a column of fluid rotating about the longitudinal axis of the housing is formed in the interior, which takes the nozzle body supported on the pan-shaped recess with it, so that it also rotates about the longitudinal axis of the housing.
Aus der EP 0 379 654 Al ist eine ähnlich ausgestaltete Rotordüse bekannt, bei der die Reinigungsflüssigkeit bezogen auf die Gehäuselängsachse in axialer Richtung in den Innenraum des Gehäuses einströmt. Der sich an einer pfannenförmigen Vertiefung abstützende Düsenkörper, dessen Längsachse zur Gehäuselängsachse geneigt ist, trägt ein Schaufelrad, das mit der einströmenden Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt wird und dadurch den Düsenkörper in eine Umlaufbewegung um die Gehäuselängsachse versetzt. A similarly designed rotor nozzle is known from EP 0 379 654 A1, in which the cleaning fluid flows into the interior of the housing in an axial direction relative to the housing's longitudinal axis. The nozzle body, which is supported on a pan-shaped recess and whose longitudinal axis is inclined to the housing's longitudinal axis, carries a paddle wheel which is acted upon by the inflowing cleaning fluid and thereby sets the nozzle body in a circular movement around the housing's longitudinal axis.
Aus der DE 38 36 053 CI ist eine Rotordüse bekannt, bei der der Düsenkörper von einem Rotor in eine Umlaufbewegung um die Gehäuselängsachse versetzt wird, der wiederum von der Reinigungsflüssigkeit in Drehung versetzt wird. From DE 38 36 053 CI a rotor nozzle is known in which the nozzle body is set into a circular movement around the longitudinal axis of the housing by a rotor, which in turn is set in rotation by the cleaning fluid.
Derartige Rotordüsen haben sich in der Praxis bewährt. Es ist allerdings wünschenswert, die mittels einer derartigen Rotordüse erzielbare Reinigungsleistung zu steigern. Such rotor nozzles have proven themselves in practice. However, it is desirable to increase the cleaning performance that can be achieved using such a rotor nozzle.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Rotordüse der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sie eine höhere Reinigungsleistung ermöglicht. The object of the invention is therefore to further develop a rotor nozzle of the type mentioned at the beginning in such a way that it enables a higher cleaning performance.
Diese Aufgabe wird bei einer Rotordüse der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rotordüse eine Oszillationseinrichtung zur Erzeugung von zeitlichen und/oder räumlichen Oszillationen des aus der Rotordüse austretenden Flüssigkeitsstrahls aufweist, wobei die Oszillationen eine durch die Umlaufbewegung des Düsenkörpers hervorgerufene kreisförmige Bewegung des Flüssigkeitsstrahls überlagern. This object is achieved in a rotor nozzle of the generic type according to the invention in that the rotor nozzle has an oscillation device for Generation of temporal and/or spatial oscillations of the liquid jet emerging from the rotor nozzle, wherein the oscillations superimpose a circular movement of the liquid jet caused by the orbital movement of the nozzle body.
Wie bereits erwähnt, wird mithilfe des Düsenkörpers, der um die Gehäuselängsachse der Rotordüse umläuft, eine kreisförmige Bewegung des aus der Rotordüse austretenden Flüssigkeitsstrahls erzeugt. Gemäß der Erfindung weist die Rotordüse eine Oszillationseinrichtung zur Erzeugung von zeitlichen und/oder räumlichen Oszillationen des aus der Rotordüse austretenden Flüssigkeitsstrahls auf, wobei die Oszillationen die durch die Umlaufbewegung des Düsenkörpers hervorgerufene kreisförmige Bewegung des Flüssigkeitsstrahls überlagern. Mithilfe der Oszillationseinrichtung wird ein Flüssigkeitsstrahl erzeugt, der nicht nur eine kreisförmige Bewegung ausführt, sondern zusätzlich zeitliche und/oder räumliche Oszillationen aufweist, beispielsweise zeitliche Oszillationen in Form von Druckschwankungen oder räumliche Oszillationen in Form einer zusätzlichen Pendelbewegung. Bevorzugt ist die Pendelbewegung quer zu der durch die Umlaufbewegung des Düsenkörpers hervorgerufenen Strömungsrichtung ausgerichtet. Die mittels der Oszillationseinrichtung erzeugten Oszillationen des Flüssigkeitsstrahls provozieren eine Desintegration des aus der Rotordüse austretenden Flüssigkeitsstrahls, sodass sich dieser nach Austritt aus der Rotordüse in einzelne Flüssigkeitstropfen auflöst und demzufolge einzelne Tropfen auf die zu reinigende Fläche auftreffen. Die Tropfen können vollständig voneinander getrennt sein oder über schmale Flüssigkeitsbrücken (Flüssigkeitsligamente) noch miteinander verbunden sein, sodass der Flüssigkeitsstrahl eine modulierte oder gepulste Flüssigkeitsströmung ausbildet. Die Tropfen haben beim Auftreffen auf die zu reinigende Fläche einen sogenannten Wasserschlageffekt zur Folge, der zu einer erhöhten Auftreffkraft der Reinigungsflüssigkeit führt, durch die die Reinigungsleistung der Rotordüse deutlich erhöht wird. Unter der Wirkung der hohen Auftreffkraft der Tropfen können selbst hartnäckige Verschmutzungen von der zu reinigenden Fläche gelöst werden, ohne dass eine Nachbehandlung erforderlich ist. Die hohe Reinigungsleistung ermöglicht es außerdem, Reinigungsflüssigkeit und Energie bei der Reinigung der Fläche einzusparen. As already mentioned, a circular movement of the liquid jet emerging from the rotor nozzle is generated with the help of the nozzle body, which rotates around the housing longitudinal axis of the rotor nozzle. According to the invention, the rotor nozzle has an oscillation device for generating temporal and/or spatial oscillations of the liquid jet emerging from the rotor nozzle, wherein the oscillations superimpose the circular movement of the liquid jet caused by the orbital movement of the nozzle body. With the help of the oscillation device, a liquid jet is generated which not only executes a circular movement, but also has temporal and/or spatial oscillations, for example temporal oscillations in the form of pressure fluctuations or spatial oscillations in the form of an additional pendulum movement. The pendulum movement is preferably oriented transversely to the flow direction caused by the orbital movement of the nozzle body. The oscillations of the liquid jet generated by the oscillation device provoke a disintegration of the liquid jet emerging from the rotor nozzle, so that after it emerges from the rotor nozzle it breaks up into individual liquid drops and, as a result, individual drops hit the surface to be cleaned. The drops can be completely separated from one another or still connected to one another via narrow liquid bridges (liquid ligaments), so that the liquid jet forms a modulated or pulsed liquid flow. When the drops hit the surface to be cleaned, they result in a so-called water hammer effect, which leads to an increased impact force of the cleaning liquid, which significantly increases the cleaning performance of the rotor nozzle. Due to the high impact force of the drops, even stubborn dirt can be removed from the surface to be cleaned without any subsequent treatment being necessary. The High cleaning performance also makes it possible to save cleaning fluid and energy when cleaning the surface.
Bevorzugt ist die Oszillationsfrequenz des Flüssigkeitsstrahls mindestens so groß wie die Drehzahl des um die Gehäuselängsachse rotierenden Düsenkörpers. Die Drehzahl des Düsenkörpers beträgt bevorzugt 2.000 bis 10.000 Umdrehungen pro Minute, insbesondere 4.000 bis 8.000 Umdrehungen pro Minute, beispielsweise 5.000 bis 6.500 Umdrehungen pro Minute. Preferably, the oscillation frequency of the liquid jet is at least as high as the speed of the nozzle body rotating about the longitudinal axis of the housing. The speed of the nozzle body is preferably 2,000 to 10,000 revolutions per minute, in particular 4,000 to 8,000 revolutions per minute, for example 5,000 to 6,500 revolutions per minute.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Oszillationsfrequenz des Flüssigkeitsstrahls ein Vielfaches der Drehzahl des um die Gehäuselängsachse rotierenden Düsenkörpers beträgt, sodass der Flüssigkeitsstrahl während einer Umlaufbewegung des Düsenkörpers um die Gehäuselängsachse eine Vielzahl von Oszillationen ausführt, unter deren Wirkung der Flüssigkeitsstrahl desintegriert, das heißt in Tropfen aufgelöst wird. It is particularly advantageous if the oscillation frequency of the liquid jet is a multiple of the rotational speed of the nozzle body rotating about the longitudinal axis of the housing, so that the liquid jet performs a large number of oscillations during a circular movement of the nozzle body about the longitudinal axis of the housing, under the effect of which the liquid jet disintegrates, i.e. is dissolved into droplets.
Bei räumlichen Oszillationen des Flüssigkeitsstrahls kann die Oszillationsfrequenz beispielsweise mindestens 33 Hz betragen. Die Oszillationsfrequenz kann allerdings auch deutlich höher sein, beispielsweise 1.000 Hz bis 2.000 Hz. Bei zeitlichen Oszillationen des Flüssigkeitsstrahls beträgt die Oszillationsfrequenz bevorzugt 10 kHz bis 30 kHz, insbesondere 20 kHz bis 25 kHz. For spatial oscillations of the liquid jet, the oscillation frequency can be at least 33 Hz, for example. However, the oscillation frequency can also be significantly higher, for example 1,000 Hz to 2,000 Hz. For temporal oscillations of the liquid jet, the oscillation frequency is preferably 10 kHz to 30 kHz, in particular 20 kHz to 25 kHz.
Aufgrund ihrer Fähigkeit, den aus der Rotordüse austretenden Flüssigkeitsstrahl zu desintegrieren, kann die Oszillationseinrichtung auch als Desintegrationseinrichtung bezeichnet werden. Due to its ability to disintegrate the liquid jet exiting the rotor nozzle, the oscillation device can also be called a disintegration device.
Der Druck der der Rotordüse zugeführten Reinigungsflüssigkeit beträgt bevorzugt mindestens 20 bar, vorzugsweise mindestens 40 bar, insbesondere mindestens 80 bar. Der Druck kann beispielsweise 20 bis 300 bar, insbesondere 40 bis 250 bar betragen. Die Oszillationseinrichtung ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rotordüse in den Düsenkörper integriert. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung der Rotordüse. The pressure of the cleaning liquid supplied to the rotor nozzle is preferably at least 20 bar, preferably at least 40 bar, in particular at least 80 bar. The pressure can be, for example, 20 to 300 bar, in particular 40 to 250 bar. In a preferred embodiment of the rotor nozzle according to the invention, the oscillation device is integrated into the nozzle body. This enables a particularly compact design of the rotor nozzle.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Oszillationseinrichtung im Durchgangskanal des Düsenkörpers eine Strömungskammer ausbildet, in der ein Strömungsleitelement zur Erzeugung von räumlichen Oszillationen des Flüssigkeitsstrahls angeordnet ist. Mithilfe des Strömungsleitelements kann der den Durchgangskanal des Düsenkörpers durchströmenden Reinigungsflüssigkeit eine Pendelbewegung quer zur Längsachse des Düsenkörpers aufgeprägt werden, sodass der aus der Rotordüse austretende Flüssigkeitsstrahl zusätzlich zu seiner kreisförmigen Bewegung eine Pendelbewegung ausführt. Dadurch kann der Flüssigkeitsstrahl in einzelne Tropfen aufgelöst werden, die mit hoher Auftreffkraft auf die zu reinigende Fläche auftreffen. For example, it can be provided that the oscillation device forms a flow chamber in the passage channel of the nozzle body, in which a flow guide element is arranged to generate spatial oscillations of the liquid jet. With the help of the flow guide element, the cleaning liquid flowing through the passage channel of the nozzle body can be given a pendulum movement transverse to the longitudinal axis of the nozzle body, so that the liquid jet emerging from the rotor nozzle performs a pendulum movement in addition to its circular movement. This allows the liquid jet to be broken up into individual drops that hit the surface to be cleaned with high impact force.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung unterteilt das Strömungsleitelement die Strömungskammer des Düsenkörpers in einen zentralen Strömungskanal und zwei einander gegenüberliegende Rückkopplungskanäle, wobei die Rückkopplungskanäle einen Ausgangsabschnitt des zentralen Strömungskanals mit einem Eingangsabschnitt des zentralen Strömungskanals verbinden. Die unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit kann den zentralen Strömungskanal durchströmen, wobei ein Teil der Reinigungsflüssigkeit über die Rückkopplungskanäle vom Ausgangsabschnitt des zentralen Strömungskanals zu dessen Eingangsabschnitt zurückgeführt wird. Die Mündungsbereiche der Rückkopplungskanäle in den Eingangsabschnitt des zentralen Strömungskanals liegen einander bevorzugt gegenüber, sodass die über die Rückkopplungskanäle zurückgeführten Reinigungsflüssigkeitsströme im Eingangsabschnitt des zentralen Strömungskanals aufeinandertreffen und aufgrund von Strömungsinstabilitäten die den zentralen Strömungskanal durchströmende Reinigungsflüssigkeit zu zeitlich aufeinanderfolgenden und einander entgegen gerichteten seitlichen Auslenkungen anregen. Es wird also im zentralen Strömungskanal eine Resonanzschwingung induziert, die zur Folge hat, dass der aus der Rotordüse austretende Flüssigkeitsstrahl zusätzlich zu seiner kreisförmigen Bewegung eine Pendelbewegung ausführt, unter deren Wirkung er in einzelne Tropfen desintegriert. In a preferred embodiment of the invention, the flow guide element divides the flow chamber of the nozzle body into a central flow channel and two feedback channels located opposite one another, the feedback channels connecting an output section of the central flow channel to an input section of the central flow channel. The pressurized cleaning fluid can flow through the central flow channel, with part of the cleaning fluid being returned via the feedback channels from the output section of the central flow channel to its input section. The mouth areas of the feedback channels in the input section of the central flow channel are preferably located opposite one another, so that the cleaning fluid flows returned via the feedback channels meet in the input section of the central flow channel and, due to flow instabilities, excite the cleaning fluid flowing through the central flow channel to lateral deflections that are directed in succession and opposite to one another. A resonance vibration is thus induced in the central flow channel, which results in the The liquid jet emerging from the rotor nozzle executes a pendulum motion in addition to its circular motion, under the effect of which it disintegrates into individual droplets.
Bevorzugt weist der zentrale Strömungskanal einen Eingangsabschnitt auf, an den sich aufeinanderfolgend ein erster linsenförmiger Abschnitt und ein zweiter linsenförmiger Abschnitt anschließen, wobei der erste linsenförmige Abschnitt länger ist als der zweite linsenförmige Abschnitt und der zweite linsenförmige Abschnitt den Ausgangsabschnitt des zentralen Strömungskanals bildet. Preferably, the central flow channel has an inlet section, which is successively followed by a first lens-shaped section and a second lens-shaped section, wherein the first lens-shaped section is longer than the second lens-shaped section and the second lens-shaped section forms the outlet section of the central flow channel.
Die Länge des ersten linsenförmigen Abschnitts beträgt günstigerweise mindestens das 1,3-fache der Länge des zweiten linsenförmigen Abschnitts. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste linsenförmige Abschnitt mindestens doppelt so lang ist wie der zweite linsenförmige Abschnitt. The length of the first lens-shaped section is advantageously at least 1.3 times the length of the second lens-shaped section. In particular, it can be provided that the first lens-shaped section is at least twice as long as the second lens-shaped section.
Zwischen dem ersten linsenförmigen Abschnitt und dem zweiten linsenförmigen Abschnitt ist bevorzugt eine Strömungsabrisskante angeordnet. A flow separation edge is preferably arranged between the first lens-shaped section and the second lens-shaped section.
Alternativ zum Einsatz eines Strömungsleitelements im Durchgangskanal des Düsenkörpers kann auch vorgesehen sein, dass die Oszillationseinrichtung im Durchgangskanal eine Resonatorkammer ausbildet zur Erzeugung von zeitlichen Oszillationen in Form von Druckschwankungen des aus der Rotordüse austretenden Flüssigkeitsstrahls. Die der Rotordüse bereitgestellte, unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit durchströmt die im Durchgangskanal des Düsenkörpers angeordnete Resonatorkammer. Innerhalb der Resonatorkammer bildet sich eine instationäre Strömung aus, die zur Folge hat, dass die aus der Resonatorkammer herausströmende Reinigungsflüssigkeit Druckschwankungen aufweist. Die Druckschwankungen sind bezogen auf die Strömungsrichtung der Reinigungsflüssigkeit axial ausgerichtet. Eine derartige Resonatorkammer kann auch als Helmholtzresonator bezeichnet werden. Die Resonatorkammer kann beispielsweise einen zylindrischen Hohlraum mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung ausbilden, die von der Reinigungsflüssigkeit durchströmbar sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung schließt sich an die Einlassöffnung des Hohlraums eine bezogen auf die Längsachse des Düsenkörpers radial nach außen gerichtete Stufe an, an der sich die Strömung der Reinigungsflüssigkeit ablöst, sodass sich Wirbel ausbilden, die sich innerhalb des zylindrischen Hohlraums in Strömungsrichtung bewegen, wobei sich im Hohlraum eine Resonanzschwingung ausbildet, die axial ausgerichtete Druckschwankungen der Reinigungsflüssigkeit zur Folge hat. As an alternative to using a flow guide element in the through-channel of the nozzle body, it can also be provided that the oscillation device forms a resonator chamber in the through-channel to generate temporal oscillations in the form of pressure fluctuations in the liquid jet emerging from the rotor nozzle. The pressurized cleaning liquid provided to the rotor nozzle flows through the resonator chamber arranged in the through-channel of the nozzle body. An unsteady flow forms within the resonator chamber, which results in the cleaning liquid flowing out of the resonator chamber exhibiting pressure fluctuations. The pressure fluctuations are aligned axially in relation to the flow direction of the cleaning liquid. Such a resonator chamber can also be referred to as a Helmholtz resonator. The resonator chamber can, for example, form a cylindrical cavity with an inlet opening and an outlet opening through which the cleaning fluid can flow. In such a design, the inlet opening of the cavity is followed by a step that is directed radially outwards with respect to the longitudinal axis of the nozzle body, at which the flow of the cleaning fluid separates, so that vortices are formed that move in the direction of flow within the cylindrical cavity, with a resonance vibration forming in the cavity, which results in axially aligned pressure fluctuations in the cleaning fluid.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Oszillationseinrichtung zur Erzeugung von zeitlichen Oszillationen stromaufwärts des Düsenkörpers angeordnet ist. It can also be provided that the oscillation device for generating temporal oscillations is arranged upstream of the nozzle body.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen Einlasskanal aufweist, an den eine Flüssigkeitszufuhrleitung anschließbar ist, wobei die Oszillationseinrichtung im Bereich des Einlasskanals angeordnet ist. Mittels Flüssigkeitszufuhrleitung kann der Rotordüse unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit zugeführt werden. Über den Einlasskanal kann die Reinigungsflüssigkeit zu der in den Innenraum des Gehäuses einmündenden Eintrittsöffnung gelangen, wobei die Reinigungsflüssigkeit im Bereich des Einlasskanals mit Druckimpulsen beaufschlagt werden kann, sodass sich in der Reinigungsflüssigkeit Druckschwankungen ausbilden, die zur Folge haben, dass der aus der Rotordüse austretende Flüssigkeitsstrahl desintegriert, wie dies voranstehend bereits erläutert wurde. For example, it can be provided that the housing has an inlet channel to which a liquid supply line can be connected, with the oscillation device being arranged in the region of the inlet channel. Pressurized cleaning liquid can be supplied to the rotor nozzle by means of the liquid supply line. The cleaning liquid can reach the inlet opening leading into the interior of the housing via the inlet channel, with the cleaning liquid being able to be subjected to pressure pulses in the region of the inlet channel so that pressure fluctuations develop in the cleaning liquid, which result in the liquid jet emerging from the rotor nozzle disintegrating, as already explained above.
Günstig ist es, wenn der Einlasskanal eine Resonatorkammer ausbildet, unter deren Wirkung sich in der den Einlasskanal durchströmenden Reinigungsflüssigkeit Druckschwankungen ausbilden. Wie bereits erläutert, kann die Resonatorkammer einen zylindrischen Hohlraum mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung ausbilden und von der Reinigungsflüssigkeit durchströmt werden. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Oszillationseinrichtung mindestens ein Piezokeramikteil auf, das mit einer elektrischen Wechselspannung beaufschlagbar ist, wobei die der Rotordüse bereitgestellte Reinigungsflüssigkeit von dem mindestens einen Piezokeramikteil mit Druckimpulsen beaufschlagbar ist. Durch die Beaufschlagung des mindestens einen Piezo- keramikteils mit der elektrischen Wechselspannung wird das Piezokeramikteil zu einer mechanischen Schwingung in Form aufeinanderfolgender Expansionen und Kontraktionen angeregt, die in der das mindestens eine Piezokeramikteil kontaktierenden Reinigungsflüssigkeit zeitliche Oszillationen in Form von Druckschwankungen verursachen. Wie bereits erwähnt, kann mittels der Druckschwankungen eine Desintegration des aus der Rotordüse austretenden Reinigungsflüssigkeitsstrahls hervorgerufen werden. It is advantageous if the inlet channel forms a resonator chamber, under the effect of which pressure fluctuations develop in the cleaning fluid flowing through the inlet channel. As already explained, the resonator chamber can form a cylindrical cavity with an inlet opening and an outlet opening and can be flowed through by the cleaning fluid. In a preferred embodiment of the invention, the oscillation device has at least one piezoceramic part to which an alternating electrical voltage can be applied, wherein the cleaning fluid provided to the rotor nozzle can be subjected to pressure pulses by the at least one piezoceramic part. By applying the alternating electrical voltage to the at least one piezoceramic part, the piezoceramic part is excited to a mechanical oscillation in the form of successive expansions and contractions, which cause temporal oscillations in the form of pressure fluctuations in the cleaning fluid contacting the at least one piezoceramic part. As already mentioned, the pressure fluctuations can cause a disintegration of the jet of cleaning fluid emerging from the rotor nozzle.
Günstig ist es, wenn zumindest ein mit Wechselspannung beaufschlagbares Piezokeramikteil einen Durchlasskanal aufweist, der von der der Rotordüse bereitgestellten Reinigungsflüssigkeit durchströmbar ist. Aufgrund der Beaufschlagung des Piezokeramikteils mit der elektrischen Wechselspannung verändert sich der Strömungsquerschnitt des Durchlasskanals periodisch. Durch die Verringerung und Vergrößerung des Strömungsquerschnitts werden Druckimpulse auf die den Durchlasskanal durchströmende Reinigungsflüssigkeit ausgeübt, die sich in Strömungsrichtung der Reinigungsflüssigkeit ausbreitende Druckschwankungen zur Folge haben und eine Desintegration der aus der Rotordüse austretenden Reinigungsflüssigkeit bewirken. It is advantageous if at least one piezoceramic part that can be subjected to alternating voltage has a passage through which the cleaning fluid provided to the rotor nozzle can flow. Due to the application of the alternating electrical voltage to the piezoceramic part, the flow cross-section of the passage changes periodically. By reducing and increasing the flow cross-section, pressure pulses are exerted on the cleaning fluid flowing through the passage, which result in pressure fluctuations that spread in the direction of flow of the cleaning fluid and cause disintegration of the cleaning fluid emerging from the rotor nozzle.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Oszillationseinrichtung ein erstes und ein zweites Piezokeramikteil aufweist, die mit Wechselspannung beaufschlagbar sind, wobei das erste Piezokeramikteil einen Durchlasskanal aufweist, in dem das zweite Piezokeramikteil unter Ausbildung eines Ringspalts angeordnet ist, wobei der Ringspalt von der der Rotordüse bereitgestellten Reinigungsflüssigkeit durchströmbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Oszillationseinrichtung kann die Reinigungsflüssigkeit sowohl vom ersten Piezokeramikteil als auch vom zweiten Piezokeramikteil mit Druckimpulsen beaufschlagt werden. Die Reinigungsflüssigkeit umströmt hierbei das im Durchlasskanal des ersten Piezokeramikteils angeordnete zweite Piezokeramikteil, sodass sich in der Reinigungsflüssigkeit sehr starke Druckschwankungen ausbilden, die eine Desintegration des aus der Rotordüse austretenden Flüssigkeitsstrahls zur Folge haben. It is particularly advantageous if the oscillation device has a first and a second piezoceramic part, which can be subjected to alternating voltage, wherein the first piezoceramic part has a passage channel in which the second piezoceramic part is arranged to form an annular gap, wherein the annular gap can be flowed through by the cleaning liquid provided to the rotor nozzle. With such a design of the oscillation device, the cleaning liquid can be subjected to pressure pulses by both the first piezoceramic part and the second piezoceramic part. The cleaning liquid flows around the The second piezoceramic part is arranged behind the first piezoceramic part, so that very strong pressure fluctuations occur in the cleaning liquid, which result in disintegration of the liquid jet emerging from the rotor nozzle.
Alternativ oder ergänzend kann die Oszillationseinrichtung zumindest ein mit Wechselspannung beaufschlagbares Piezokeramikteil aufweisen, das quaderförmig oder zylinderförmig ausgestaltet ist und eine Druckbeaufschlagungsfläche zur Beaufschlagung der der Rotordüse bereitgestellten Reinigungsflüssigkeit mit Druckimpulsen aufweist. Das quaderförmig oder zylinderförmig ausgestaltete Piezokeramikteil bildet eine Art Kolben aus, der eine Druckbeaufschlagungsfläche aufweist, wobei die Druckbeaufschlagungsfläche aufgrund der Beaufschlagung des Piezokeramikteils mit der elektrischen Wechselspannung zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, die eine Beaufschlagung der entlang der Druckbeaufschlagungsfläche strömenden Reinigungsflüssigkeit mit Druckimpulsen führt. Alternatively or additionally, the oscillation device can have at least one piezoceramic part that can be subjected to alternating voltage, which is cuboid-shaped or cylindrical and has a pressure application surface for applying pressure pulses to the cleaning fluid provided to the rotor nozzle. The cuboid-shaped or cylindrical piezoceramic part forms a type of piston that has a pressure application surface, wherein the pressure application surface is excited to mechanical vibrations due to the application of the alternating electrical voltage to the piezoceramic part, which leads to the application of pressure pulses to the cleaning fluid flowing along the pressure application surface.
Die Bereitstellung der elektrischen Wechselspannung kann mittels einer externen Steuerelektronik erfolgen, die über eine elektrische Verbindungsleitung mit der Rotordüse lösbar verbindbar ist. Die Rotordüse kann zu diesem Zweck ein elektrisches Anschlusselement aufweisen, beispielsweise einen Anschlussstecker oder eine Anschlussbuchse. The electrical alternating voltage can be provided by means of external control electronics, which can be detachably connected to the rotor nozzle via an electrical connecting cable. For this purpose, the rotor nozzle can have an electrical connection element, for example a connection plug or a connection socket.
Die nachfolgende Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen: The following description of advantageous embodiments of the invention serves to explain in more detail in conjunction with the drawing. They show:
Figur 1 : eine Längsschnittansicht einer ersten vorteilhaften Ausführungsform einer Rotordüse; Figure 1: a longitudinal sectional view of a first advantageous embodiment of a rotor nozzle;
Figur 2: eine Längsschnittansicht einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform einer Rotordüse; Figur 3: eine Längsschnittansicht einer dritten vorteilhaften Ausführungsform einer Rotordüse, an die eine externe Steuerelektronik angeschlossen ist; Figure 2: a longitudinal sectional view of a second advantageous embodiment of a rotor nozzle; Figure 3: a longitudinal sectional view of a third advantageous embodiment of a rotor nozzle to which external control electronics are connected;
Figur 4: eine Längsschnittansicht einer vierten vorteilhaften Ausführungsform einer Rotordüse, an die eine externe Steuerelektronik angeschlossen ist; Figure 4: a longitudinal sectional view of a fourth advantageous embodiment of a rotor nozzle to which external control electronics are connected;
Figur 5: eine Längsschnittansicht einer fünften vorteilhaften Ausführungsform einer Rotordüse, an die eine externe Steuerelektronik angeschlossen ist; Figure 5: a longitudinal sectional view of a fifth advantageous embodiment of a rotor nozzle to which external control electronics are connected;
Figur 6: eine Längsschnittansicht einer sechsten vorteilhaften Ausführungsform einer Rotordüse. Figure 6: a longitudinal sectional view of a sixth advantageous embodiment of a rotor nozzle.
In Figur 1 ist eine erste vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotordüse schematisch dargestellt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegt ist. Die Rotordüse 10 weist ein Gehäuse 12 auf mit einem Anschlussteil 14 und einem Deckelteil 16, das von einem Mantel 17 umgeben ist. Das Anschlussteil 14 ist mit dem Deckelteil 16 verschraubt. Das Anschlussteil 14 weist hierzu ein Außengewinde 18 auf, auf das ein Innengewinde 20 des Deckelteils 16 aufgeschraubt werden kann, wobei mithilfe eines Dichtrings 22 eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Anschlussteil 14 und dem Deckelteil 16 sichergestellt ist. Figure 1 schematically shows a first advantageous embodiment of a rotor nozzle according to the invention, which is designated overall by the reference numeral 10. The rotor nozzle 10 has a housing 12 with a connection part 14 and a cover part 16, which is surrounded by a casing 17. The connection part 14 is screwed to the cover part 16. For this purpose, the connection part 14 has an external thread 18, onto which an internal thread 20 of the cover part 16 can be screwed, a liquid-tight connection between the connection part 14 and the cover part 16 being ensured by means of a sealing ring 22.
Das Anschlussteil 14 weist einen Einlasskanal 24 auf, der koaxial zu einer Längsachse 26 des Gehäuses 12 ausgerichtet ist und sich ausgehend von einer dem Deckelteil 16 abgewandten Rückseite 28 des Anschlussteils 14 bis zu einer Endwand 30 des Anschlussteils 14 erstreckt, die in einen Innenraum 32 des Gehäuses 12 eintaucht. Die Endwand 30 weist mehrere Eintrittsöffnungen auf, die sich an den Einlasskanal 24 anschließen. Bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsform münden die Eintrittsöffnung mit einer bezogen auf die Längsachse 26 tangentialen Richtungskomponente in den Innenraum 32 ein. Zur Erzielung einer besseren Übersicht ist in Figur 1 lediglich eine Eintrittsöffnung 34 dargestellt. The connecting part 14 has an inlet channel 24 which is aligned coaxially with a longitudinal axis 26 of the housing 12 and extends from a rear side 28 of the connecting part 14 facing away from the cover part 16 to an end wall 30 of the connecting part 14 which extends into an interior space 32 of the housing 12. The end wall 30 has several inlet openings which adjoin the inlet channel 24. In the embodiment shown as an example, the inlet openings open into the interior space 32 with a tangential directional component with respect to the longitudinal axis 26. To achieve a better overview, only one inlet opening 34 is shown in Figure 1.
Das Deckelteil 16 umgibt den Innenraum 32 und weist einen an das Anschlussteil 14 angrenzenden, zylindrischen hinteren Deckelabschnitt 36 auf, an den sich einstückig ein kegelstumpfförmiger vorderer Deckelabschnitt 38 anschließt. Der vordere Deckelabschnitt 38 weist eine der Endwand 30 des Anschlussteils 14 gegenüberliegende Stirnwand 40 auf mit einer koaxial zur Längsachse 26 ausgerichteten Austrittsöffnung 42. The cover part 16 surrounds the interior 32 and has a cylindrical rear cover section 36 adjacent to the connection part 14, to which a frustoconical front cover section 38 is integrally connected. The front cover section 38 has an end wall 40 opposite the end wall 30 of the connection part 14 with an outlet opening 42 aligned coaxially to the longitudinal axis 26.
Unmittelbar stromaufwärts der Austrittsöffnung 42 ist im Innenraum 32 ein Lager angeordnet in Form eines Lagerrings 44, der eine pfannenförmige, zentral durchbrochene Vertiefung 46 ausbildet. Immediately upstream of the outlet opening 42, a bearing is arranged in the interior space 32 in the form of a bearing ring 44, which forms a pan-shaped, centrally perforated recess 46.
An das Anschlussteil 14 kann eine an sich bekannte und deshalb zur Erzielung einer besseren Übersicht in der Zeichnung nicht dargestellte Flüssigkeitszufuhrleitung, beispielsweise eine Sprühlanze, angeschlossen werden. Zu diesem Zweck ist im Einlasskanal 24 ein Innengewinde 48 angeordnet, das mit einem komplementär ausgestalteten Außengewinde der Flüssigkeitszufuhrleitung verschraubt werden kann. Über die Flüssigkeitszufuhrleitung kann der Rotordüse 10 Reinigungsflüssigkeit bereitgestellt werden, die von einem Hochdruckreinigungsgerät unter Druck gesetzt wurde. Der Druck der Reinigungsflüssigkeit kann beispielsweise 20 bar bis 300 bar betragen. Über die Eintrittsöffnungen 34 kann die unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, mit einer tangentialen Richtungskomponente in den Innenraum 32 einströmen, wobei die Reinigungsflüssigkeit im Innenraum 32 um die Längsachse 26 rotiert und über die Austrittsöffnung 42 aus dem Gehäuse 12 heraustreten kann. A liquid supply line, for example a spray lance, which is known per se and is therefore not shown in the drawing for the sake of clarity, can be connected to the connection part 14. For this purpose, an internal thread 48 is arranged in the inlet channel 24, which can be screwed to a complementary external thread of the liquid supply line. Cleaning liquid which has been pressurized by a high-pressure cleaning device can be provided to the rotor nozzle 10 via the liquid supply line. The pressure of the cleaning liquid can be, for example, 20 bar to 300 bar. The pressurized cleaning liquid, for example water, can flow into the interior 32 with a tangential directional component via the inlet openings 34, wherein the cleaning liquid rotates in the interior 32 about the longitudinal axis 26 and can exit from the housing 12 via the outlet opening 42.
Im Innenraum 32 ist ein Düsenkörper 50 angeordnet, der sich mit einem balligen Ende 52 in der pfannenförmigen Vertiefung 46 des Lagerrings 44 abstützt. Der Düsenkörper 50 weist einen Durchgangskanal 54 auf, der sich entlang einer Längsachse 56 des Düsenkörpers 50 erstreckt. In einen dem Lagerring 44 abgewandten Endabschnitt des Durchgangskanals 54 ist ein Strömungsgleichrichter 58 eingepresst, der zwei senkrecht aufeinander stehende, parallel zur Längsachse 56 des Düsenkörpers 50 verlaufende und den Durchgangskanal 54 diametral durchsetzende Wände aufweist. In Höhe des Strömungsgleichrichters 58 weist der Düsenkörper 50 an seinem Umfang eine umlaufende Ringnut 60 auf, in der ein ringförmiger Anlagekörper 62 drehfest gehalten ist. Der Anlagekörper 62 bildet auf seiner Außenseite eine Anlagefläche 64 aus, mit der der Düsenkörper 50 an der Innenwand 66 des Deckelteils 16 anliegt, wobei die Längsachse 56 des Düsenkörpers 50 zur Längsachse 26 des Gehäuses 12 geneigt ist. A nozzle body 50 is arranged in the interior 32, which is supported with a spherical end 52 in the pan-shaped recess 46 of the bearing ring 44. The nozzle body 50 has a through-channel 54 which extends along a longitudinal axis 56 of the nozzle body 50. In a A flow straightener 58 is pressed into the end section of the through-channel 54 facing away from the flow straightener 58, which has two walls that are perpendicular to one another, run parallel to the longitudinal axis 56 of the nozzle body 50 and diametrically penetrate the through-channel 54. At the level of the flow straightener 58, the nozzle body 50 has a circumferential annular groove 60 on its circumference, in which an annular contact body 62 is held in a rotationally fixed manner. The contact body 62 forms a contact surface 64 on its outside, with which the nozzle body 50 rests against the inner wall 66 of the cover part 16, the longitudinal axis 56 of the nozzle body 50 being inclined to the longitudinal axis 26 of the housing 12.
Wie bereits erwähnt, kann unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit über die Eintrittsöffnungen 34 in den Innenraum 32 des Gehäuses 12 einströmen. Der Innenraum 32 ist im Betrieb der Rotordüse 12 mit Reinigungsflüssigkeit gefüllt, die von der über die Eintrittsöffnungen 34 mit tangentialer Richtungskomponente einströmenden Reinigungsflüssigkeit um die Gehäuselängsachse 26 in Drehung versetzt wird. Es bildet sich somit im Innenraum 32 eine um die Gehäuselängsachse 26 rotierende Flüssigkeitssäule aus. Die rotierende Flüssigkeitssäule nimmt den sich mit seinem balligen Ende 32 am Lagerring 44 abstützenden Düsenkörper 50 mit, sodass dieser ebenfalls um die Gehäuselängsachse 26 rotiert, wobei er sich mittels des Anlagekörpers 62 an der Innenwand 66 abstützt. Die unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit durchströmt den Durchgangskanal 54 des um die Gehäuselängsachse 26 rotierenden Düsenkörpers 50, sodass der aus der Rotordüse 10 austretende Flüssigkeitsstrahl eine kreisförmige Bewegung beschreibt, die in Figur 1 durch die Pfeile 68 veranschaulicht ist. Dies gibt die Möglichkeit, eine verhältnismäßig große Fläche, die gereinigt werden soll, mit Reinigungsflüssigkeit zu beaufschlagen. As already mentioned, cleaning fluid under pressure can flow into the interior 32 of the housing 12 via the inlet openings 34. When the rotor nozzle 12 is in operation, the interior 32 is filled with cleaning fluid which is set in rotation about the longitudinal axis 26 of the housing by the cleaning fluid flowing in via the inlet openings 34 with a tangential directional component. A column of fluid rotating about the longitudinal axis 26 of the housing is thus formed in the interior 32. The rotating column of fluid takes the nozzle body 50, which is supported by its spherical end 32 on the bearing ring 44, with it, so that this also rotates about the longitudinal axis 26 of the housing, wherein it is supported on the inner wall 66 by means of the contact body 62. The pressurized cleaning fluid flows through the passage channel 54 of the nozzle body 50 rotating about the housing longitudinal axis 26, so that the fluid jet emerging from the rotor nozzle 10 describes a circular movement, which is illustrated in Figure 1 by the arrows 68. This makes it possible to apply cleaning fluid to a relatively large area that is to be cleaned.
Um die Reinigungswirkung zu erhöhen, weist die Rotordüse 10 eine Oszillationseinrichtung 70 auf zur Erzeugung von räumlichen Oszillationen des aus der Rotordüse 10 austretenden Flüssigkeitsstrahls, wobei die Oszillationen die durch die Rotation des Düsenkörpers 50 hervorgerufene kreisförmige Bewegung des Flüssigkeitsstrahls überlagern. Mithilfe der Oszillationseinrichtung 70 wird ein Flüssigkeitsstrahl erzeugt, der zusätzlich zu der voranstehend erläuterten kreisförmigen Bewegung Oszillationen aufweist, die zur Folge haben, dass der aus der Rotordüse 10 austretende Flüssigkeitsstrahl desintegriert, indem er sich in einzelne Tropfen auflöst, die dann auf die zu reinigende Fläche auftreffen. Die Tropfen haben beim Auftreffen auf die zu reinigende Fläche einen Wasserschlageffekt zur Folge, der zu einer erhöhten Auftreffkraft der Reinigungsflüssigkeit führt, sodass selbst hartnäckige Verschmutzungen von der zu reinigenden Fläche gelöst werden können, ohne dass eine Nachbehandlung erforderlich ist. Die hohe Reinigungsleistung hat darüber hinaus den Vorteil, dass Reinigungsflüssigkeit und Energie eingespart werden können. In order to increase the cleaning effect, the rotor nozzle 10 has an oscillation device 70 for generating spatial oscillations of the liquid jet emerging from the rotor nozzle 10, wherein the oscillations superimposed on the circular movement of the liquid jet caused by the rotation of the nozzle body 50. With the help of the oscillation device 70, a liquid jet is generated which, in addition to the circular movement explained above, has oscillations which result in the liquid jet emerging from the rotor nozzle 10 disintegrating by breaking up into individual drops which then impinge on the surface to be cleaned. When the drops impinge on the surface to be cleaned, they cause a water hammer effect which leads to an increased impact force of the cleaning liquid, so that even stubborn dirt can be removed from the surface to be cleaned without any subsequent treatment being necessary. The high cleaning performance also has the advantage that cleaning liquid and energy can be saved.
Bei der in Figur 1 dargestellten vorteilhaften Ausführungsform ist die Oszillationseinrichtung 70 in den Düsenkörper 50 integriert. Die Oszillationseinrichtung 70 bildet hierzu im Durchgangskanal 54 stromabwärts des Strömungsgleichrichters 58 eine Strömungskammer 72 aus, in der ein Strömungsleitelement 74 angeordnet ist. Das Strömungsleitelement 74 unterteilt die Strömungskammer 72 in einen zentralen Strömungskanal 76 und zwei einander gegenüberliegende Rückkopplungskanäle 78, 80, die einen Ausgangsabschnitt 82 des zentralen Strömungskanals 76 mit einem Eingangsabschnitt 84 des zentralen Strömungskanals 76 verbinden. Der zentrale Strömungskanal 76 ist koaxial zur Längsachse 56 des Düsenkörpers 50 ausgerichtet und weist stromabwärts des Eingangsabschnitts 84 einen ersten, in einem Längsschnitt linsenförmigen Abschnitt 86 und einen sich unmittelbar an diesen anschließenden zweiten, im Längsschnitt linsenförmigen Abschnitt 88 auf, wobei zwischen dem ersten linsenförmigen Abschnitt 86 und dem zweiten linsenförmigen Abschnitt 88 eine Strömungsabrisskante 90 angeordnet ist und der zweite linsenförmige Abschnitt 88 den Ausgangsabschnitt 82 des zentralen Strömungskanals 76 ausbildet, von dem die Rückkopplungskanäle 78, 80 ausgehen. Der erste linsenförmige Abschnitt 86 ist länger ausgestaltet als der zweite linsenförmige Abschnitt 88. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste linsenförmige Abschnitt 86 etwa dreimal so lang wie der zweite linsenförmige Abschnitt. Die über den Strömungsgleichrichter 58 in den Durchgangskanal 54 des Düsenkörpers 50 eintretende Reinigungsflüssigkeit kann den zentralen Strömungskanal 76 durchströmen, wobei ein Teil der Reinigungsflüssigkeit über die Rückkopplungskanäle 78, 80 ausgehend vom Ausgangsabschnitt 82 zum Eingangsabschnitt 84 zurückgeführt wird. Die Mündungsbereiche der Rückkopplungskanäle 78, 80 liegen einander unmittelbar gegenüber, sodass die über die Rückkopplungskanäle 78, 80 zurückgeführten Flüssigkeitsströme im Eingangsabschnitt 84 aufeinandertreffen und aufgrund von Strömungsinstabilitäten die den zentralen Strömungskanal 76 durchströmende Reinigungsflüssigkeit zu zeitlich aufeinanderfolgenden und einander entgegen gerichteten seitlichen Auslenkungen anregen. Dies hat zur Folge, dass sich im zentralen Strömungskanal 76 eine selbsterregte Resonanzschwingung ausbildet, sodass der aus der Rotordüse 10 austretende Flüssigkeitsstrahl zusätzlich zu seiner kreisförmigen Bewegung um die Gehäuselängsachse 26 eine Pendelbewegung ausführt, unter deren Wirkung der Flüssigkeitsstrahl in einzelne Tropfen desintegriert. Die Pendelbewegung ist in Figur 1 durch die gestrichelte Linie 92 veranschaulicht. In the advantageous embodiment shown in Figure 1, the oscillation device 70 is integrated into the nozzle body 50. For this purpose, the oscillation device 70 forms a flow chamber 72 in the through-channel 54 downstream of the flow straightener 58, in which a flow guide element 74 is arranged. The flow guide element 74 divides the flow chamber 72 into a central flow channel 76 and two mutually opposite feedback channels 78, 80, which connect an output section 82 of the central flow channel 76 to an input section 84 of the central flow channel 76. The central flow channel 76 is aligned coaxially to the longitudinal axis 56 of the nozzle body 50 and has, downstream of the inlet section 84, a first section 86 which is lens-shaped in a longitudinal section and a second section 88 which is lens-shaped in a longitudinal section and which is immediately adjacent to this, wherein a flow separation edge 90 is arranged between the first lens-shaped section 86 and the second lens-shaped section 88 and the second lens-shaped section 88 forms the outlet section 82 of the central flow channel 76, from which the feedback channels 78, 80 originate. The first lens-shaped section 86 is longer than the second lens-shaped section 88. In the exemplary embodiment shown, the first lens-shaped section 86 is approximately three times as long as the second lens-shaped section. The cleaning fluid entering the through-channel 54 of the nozzle body 50 via the flow straightener 58 can flow through the central flow channel 76, with a portion of the cleaning fluid being returned from the outlet section 82 to the inlet section 84 via the feedback channels 78, 80. The mouth areas of the feedback channels 78, 80 are located directly opposite one another, so that the fluid flows returned via the feedback channels 78, 80 meet in the inlet section 84 and, due to flow instabilities, stimulate the cleaning fluid flowing through the central flow channel 76 to lateral deflections that follow one another in time and are directed in opposite directions. This results in a self-excited resonance oscillation forming in the central flow channel 76, so that the liquid jet emerging from the rotor nozzle 10, in addition to its circular movement around the housing longitudinal axis 26, carries out a pendulum movement, under the effect of which the liquid jet disintegrates into individual drops. The pendulum movement is illustrated in Figure 1 by the dashed line 92.
Mithilfe der in Figur 1 dargestellten Rotordüse 10 kann somit ein Flüssigkeitsstrahl erzeugt werden, der eine kreisförmige Bewegung ausführt, wobei der kreisförmigen Bewegung eine Pendelbewegung überlagert ist. Dies hat zur Folge, dass der aus der Rotordüse 10 austretende Flüssigkeitsstrahl sich in einzelne Tropfen auflöst, die mit hoher Auftreffkraft auf eine zu reinigende Fläche auftreffen können. Die Tropfen können hierbei vollständig voneinander getrennt sein oder auch über schmale Flüssigkeitsbrücken (Flüssigkeitsligamente) noch miteinander verbunden sein, sodass der Flüssigkeitsstrahl eine modulierte oder gepulste Flüssigkeitsströmung ausbildet. Mittels der Rotordüse 10 lässt sich somit eine sehr hohe Reinigungsleistung erzielen. Using the rotor nozzle 10 shown in Figure 1, a liquid jet can be generated that executes a circular movement, with a pendulum movement superimposed on the circular movement. This means that the liquid jet emerging from the rotor nozzle 10 breaks up into individual drops that can hit a surface to be cleaned with high impact force. The drops can be completely separated from one another or connected to one another via narrow liquid bridges (liquid ligaments), so that the liquid jet forms a modulated or pulsed liquid flow. A very high cleaning performance can therefore be achieved using the rotor nozzle 10.
In Figur 2 ist eine zweite vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotordüse schematisch dargestellt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 100 belegt ist. Die Rotordüse 100 ist ebenso wie die nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 6 erläuterten dritten bis sechsten vorteilhaften Ausführungsformen erfindungsgemäßer Rotordüsen weitgehend identisch ausgestaltet wie die in Figur 1 dargestellte und voranstehend im Einzelnen erläuterte Rotordüse 10. In den Figuren 2 bis 6 werden deshalb identische Bauteile mit denselben Bezugszeichen belegt wie in Figur 1, und bezüglich dieser Bauteile wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die voranstehenden Erläuterungen Bezug genommen. Figure 2 schematically shows a second advantageous embodiment of a rotor nozzle according to the invention, which is designated overall by the reference numeral 100. The rotor nozzle 100, like the third to sixth advantageous embodiments of rotor nozzles according to the invention explained below with reference to Figures 3 to 6, is largely identical to the rotor nozzle 10 shown in Figure 1 and explained in detail above. In Figures 2 to 6, identical components are therefore given the same reference numerals as in Figure 1, and with regard to these components, reference is made to the above explanations to avoid repetition.
Die in Figur 2 schematisch dargestellte Rotordüse 100 weist einen Düsenkörper 102 auf mit einer Düse 104, die das ballige Ende des Düsenkörpers 102 ausbildet, und mit einem Düsenträger 106, in den die Düse 104 eingepresst ist und der einen Durchgangskanal 108 aufweist, wobei im Durchgangskanal 108 eine Oszillationseinrichtung 110 zur Erzeugung von zeitlichen Oszillationen angeordnet ist. Die Oszillationseinrichtung 110 bildet eine Resonatorkammer 112 aus in Form eines zylindrischen Hohlraums 114 mit einer stromabwärts des Strömungsgleichrichters 58 angeordneten Einlassöffnung 116 und einer stromabwärts der Einlassöffnung 116 angeordneten Auslassöffnung 118. Im Betrieb der Rotordüse 100 wird die Resonatorkammer 112 von der der Rotordüse 100 bereitgestellten Reinigungsflüssigkeit durchströmt. An die Einlassöffnung 116 schließt sich eine radial nach außen gerichtete Stufe 120 an, an der sich die Strömung der Reinigungsflüssigkeit ablöst, sodass sich Wirbel ausbilden, die sich innerhalb des zylindrischen Hohlraums 114 in Strömungsrichtung bewegen, wobei sich im Hohlraum 114 eine Resonanzschwingung ausbildet in Form axial ausgerichteter Druckschwankungen der Reinigungsflüssigkeit. Die aus dem Hohlraum 114 austretende Reinigungsflüssigkeit weist somit zeitliche Oszillationen auf in Form von Druckschwankungen. Dies hat zur Folge, dass der aus der Rotordüse 100 austretende Flüssigkeitsstrahl sich in einzelne Tropfen auflöst, die mit hoher Auftreffkraft auf die zu reinigende Fläche auftreffen, um diese wirkungsvoll zu reinigen, wie dies voranstehend bereits unter Bezugnahme auf die Rotordüse 10 erläutert wurde. In Figur 3 ist eine dritte vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotordüse schematisch dargestellt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 130 belegt ist. Die Rotordüse 130 weist einen Düsenkörper 132 mit einer Düse 134 und einem Düsenträger 136 auf. Der Düsenträger 136 bildet einen Durchgangskanal 138 aus, der im Bereich zwischen dem Strömungsgleichrichter 58 und der Düse 134 zylindrisch ausgestaltet ist. The rotor nozzle 100 shown schematically in Figure 2 has a nozzle body 102 with a nozzle 104, which forms the spherical end of the nozzle body 102, and with a nozzle carrier 106, into which the nozzle 104 is pressed and which has a through-channel 108, wherein an oscillation device 110 for generating temporal oscillations is arranged in the through-channel 108. The oscillation device 110 forms a resonator chamber 112 in the form of a cylindrical cavity 114 with an inlet opening 116 arranged downstream of the flow straightener 58 and an outlet opening 118 arranged downstream of the inlet opening 116. When the rotor nozzle 100 is in operation, the cleaning fluid provided to the rotor nozzle 100 flows through the resonator chamber 112. The inlet opening 116 is followed by a radially outward-directed step 120, at which the flow of the cleaning liquid separates, so that vortices are formed that move in the direction of flow within the cylindrical cavity 114, with a resonance oscillation forming in the cavity 114 in the form of axially aligned pressure fluctuations of the cleaning liquid. The cleaning liquid emerging from the cavity 114 thus exhibits temporal oscillations in the form of pressure fluctuations. This means that the liquid jet emerging from the rotor nozzle 100 breaks up into individual drops that impact the surface to be cleaned with high impact force in order to clean it effectively, as was already explained above with reference to the rotor nozzle 10. Figure 3 schematically shows a third advantageous embodiment of a rotor nozzle according to the invention, which is designated overall by the reference numeral 130. The rotor nozzle 130 has a nozzle body 132 with a nozzle 134 and a nozzle carrier 136. The nozzle carrier 136 forms a through-channel 138 which is cylindrical in the region between the flow straightener 58 and the nozzle 134.
Die Rotordüse 130 weist eine Oszillationseinrichtung 140 zur Erzeugung von zeitlichen Oszillationen auf. Die Oszillationseinrichtung 140 ist stromaufwärts des Düsenkörpers 132 angeordnet, und zwar ist die Oszillationseinrichtung 140 im Bereich des Einlasskanals 24 des Anschlussteils 14 stromabwärts des Innengewindes 48 positioniert. Der Einlasskanal 24 der Rotordüse 130 weist eine innenliegende Ringnut 142 auf, in der die Oszillationseinrichtung 140 angeordnet ist, wobei die Oszillationseinrichtung 140 ein ringförmiges Piezo- keramikteil 144 aufweist, das mittels einer externen Steuerelektronik 146 mit einer elektrischen Wechselspannung beaufschlagt werden kann und unter der Wirkung der Wechselspannung bezogen auf die Gehäuselängsachse 26 radial ausgerichtete mechanische Schwingungen ausführt. Die Schwingungen sind durch die Doppelpfeile 145 veranschaulicht. Das Piezokeramikteil 144 weist einen koaxial zur Gehäuselängsachse 26 ausgerichteten Durchlasskanal 148 auf, der von der unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit durchströmt werden kann. Die mechanischen Schwingungen des Piezokeramikteils 144 haben zur Folge, dass sich der Strömungsquerschnitt des Durchlasskanals 148 periodisch verändert, indem er sich verkleinert und vergrößert, sodass die den Durchlasskanal 148 durchströmende Reinigungsflüssigkeit mit Druckimpulsen beaufschlagt wird. Die Druckimpulse verursachen sich in Strömungsrichtung der Reinigungsflüssigkeit ausbreitende Druckschwankungen und haben zur Folge, dass der aus der Rotordüse 130 austretende Flüssigkeitsstrahl desintegriert, indem er sich in einzelne Tropfen auflöst, die mit hoher Auftreffkraft auf die zu reinigende Fläche auftreffen, wie dies voranstehend bereits erläutert wurde. In Figur 4 ist eine vierte vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotordüse schematisch dargestellt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 160 belegt ist. Die Rotordüse 160 unterscheidet sich von der voranstehend unter Bezugnahme auf die Figur 3 erläuterten Rotordüse 130 dadurch, dass sie zur Erzeugung von zeitlichen Oszillationen eine Oszillationseinrichtung 170 aufweist, die zusätzlich zu dem ringförmigen Piezokeramikteil 144 ein stiftförmiges Piezokeramikteil 172 aufweist, das unter Ausbildung eines Ringspalts 174 im Durchlasskanal 148 des ringförmigen Piezokeramikteils 144 positioniert ist. Das stiftförmige Piezokeramikteil 172 kann ebenso wie das ringförmige Piezokeramikteil 144 mittels einer externen Steuerelektronik mit einer elektrischen Wechselspannung beaufschlagt werden, die zur Folge hat, dass die beiden Piezokeramikteile 144, 172 mechanische Schwingungen ausführen. Der Ringspalt 174 kann von der unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit durchströmt werden, wobei die mechanischen Schwingungen der beiden Piezokeramikteile 144, 172 zur Folge haben, dass sich der Strömungsquerschnitt des Ringspalts 174 periodisch verändert und dadurch Druckimpulse auf die Reinigungsflüssigkeit ausgeübt werden. Wie voranstehend bereits erläutert, rufen die Druckimpulse eine Desintegration des aus der Rotordüse 160 austretenden Flüssigkeitsstrahls hervor, sodass sich einzelne Tropfen ausbilden, die mit hoher Auftreffkraft auf die zu reinigende Fläche auftreffen, sodass die Reinigungsleistung signifikant erhöht wird. The rotor nozzle 130 has an oscillation device 140 for generating temporal oscillations. The oscillation device 140 is arranged upstream of the nozzle body 132, and the oscillation device 140 is positioned in the area of the inlet channel 24 of the connection part 14 downstream of the internal thread 48. The inlet channel 24 of the rotor nozzle 130 has an internal annular groove 142 in which the oscillation device 140 is arranged, wherein the oscillation device 140 has an annular piezoceramic part 144 which can be supplied with an electrical alternating voltage by means of an external control electronics 146 and which, under the effect of the alternating voltage, carries out radially aligned mechanical oscillations with respect to the housing longitudinal axis 26. The oscillations are illustrated by the double arrows 145. The piezoceramic part 144 has a passage channel 148 which is aligned coaxially to the housing longitudinal axis 26 and through which the pressurized cleaning liquid can flow. The mechanical vibrations of the piezoceramic part 144 result in the flow cross-section of the passage channel 148 changing periodically by shrinking and enlarging, so that the cleaning liquid flowing through the passage channel 148 is subjected to pressure pulses. The pressure pulses cause pressure fluctuations which spread in the direction of flow of the cleaning liquid and result in the liquid jet emerging from the rotor nozzle 130 disintegrating by breaking up into individual drops which impact the surface to be cleaned with high impact force, as already explained above. Figure 4 schematically shows a fourth advantageous embodiment of a rotor nozzle according to the invention, which is designated overall by the reference numeral 160. The rotor nozzle 160 differs from the rotor nozzle 130 explained above with reference to Figure 3 in that it has an oscillation device 170 for generating temporal oscillations, which in addition to the ring-shaped piezoceramic part 144 has a pin-shaped piezoceramic part 172, which is positioned in the passage channel 148 of the ring-shaped piezoceramic part 144 to form an annular gap 174. The pin-shaped piezoceramic part 172, like the ring-shaped piezoceramic part 144, can be supplied with an alternating electrical voltage by means of external control electronics, which results in the two piezoceramic parts 144, 172 executing mechanical oscillations. The pressurized cleaning fluid can flow through the annular gap 174, whereby the mechanical vibrations of the two piezoceramic parts 144, 172 result in the flow cross-section of the annular gap 174 changing periodically and thereby exerting pressure pulses on the cleaning fluid. As already explained above, the pressure pulses cause the liquid jet emerging from the rotor nozzle 160 to disintegrate, so that individual drops are formed which hit the surface to be cleaned with high impact force, so that the cleaning performance is significantly increased.
In Figur 5 ist eine fünfte vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotordüse schematisch dargestellt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 180 belegt ist. Die Rotordüse 180 weist zur Erzeugung von zeitlichen Oszillationen eine Oszillationseinrichtung 190 auf, die in einer einseitigen Erweiterung 192 des Einlasskanals 34 angeordnet ist und ein quaderförmiges oder zylinderförmiges Piezokeramikteil 194 umfasst, das mittels einer externen Steuerelektronik mit einer elektrischen Wechselspannung beaufschlagt werden kann, sodass das Piezokeramikteil 134 zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, die bezogen auf die Gehäuselängsachse 26 der Rotordüse 180 radial ausgerichtet sind. Das Piezokeramikteil 194 weist eine Druckbeaufschlagungsfläche 196 auf, die der Gehäuselängsachse 26 zugewandt ist und über die die den Einlasskanal 24 durchströmende Reinigungsflüssigkeit mit Druckimpulsen beaufschlagbar ist. Zu diesem Zweck wird die Reinigungsflüssigkeit an der Druckbeaufschlagungsfläche 196 entlanggeführt. Auch bei der Rotordüse 180 führt die Beaufschlagung der unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit mit Druckimpulsen zu einer Desintegration des aus der Rotordüse 180 austretenden Reinigungsflüssigkeitsstrahls, wie dies voranstehend bereits erläutert wurde. In Figure 5, a fifth advantageous embodiment of a rotor nozzle according to the invention is shown schematically, which is designated overall by the reference number 180. The rotor nozzle 180 has an oscillation device 190 for generating temporal oscillations, which is arranged in a one-sided extension 192 of the inlet channel 34 and comprises a cuboid-shaped or cylindrical piezoceramic part 194, which can be subjected to an electrical alternating voltage by means of external control electronics, so that the piezoceramic part 134 is excited to mechanical vibrations which are aligned radially with respect to the housing longitudinal axis 26 of the rotor nozzle 180. The piezoceramic part 194 has a pressure application surface 196 which faces the housing longitudinal axis 26 and via which the the cleaning fluid flowing through the inlet channel 24 can be subjected to pressure pulses. For this purpose, the cleaning fluid is guided along the pressure application surface 196. In the case of the rotor nozzle 180, too, the application of pressure pulses to the pressurized cleaning fluid leads to a disintegration of the cleaning fluid jet emerging from the rotor nozzle 180, as already explained above.
In Figur 6 ist eine sechste vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotordüse schematisch dargestellt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 210 belegt ist. Die Rotordüse 210 weist zur Erzeugung von zeitlichen Oszillationen eine Oszillationseinrichtung 220 auf, die im Einlasskanal 24 der Rotordüse 210 eine Resonatorkammer 222 ausbildet in Form eines zylindrischen Hohlraums 224, der ähnlich ausgestaltet ist wie der zylindrische Hohlraum 114 der voranstehend erläuterten und in Figur 2 schematisch dargestellten Rotordüse 100. Der zylindrische Hohlraum 224 weist eine Einlassöffnung 226 und eine Auslassöffnung 228 auf und kann von der unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit durchströmt werden. An die Einlassöffnung 226 schließt sich eine radial nach außen gerichtete Stufe 230 an, an der sich die Strömung der Reinigungsflüssigkeit ablöst, sodass sich im zylindrischen Hohlraum 224 Wirbel ausbilden, die sich in Strömungsrichtung bewegen, wobei sich eine Resonanzschwingung ausbildet in Form axial ausgerichteter Druckschwankungen der Reinigungsflüssigkeit. Die aus dem Hohlraum 224 herausströmende Reinigungsflüssigkeit weist somit zeitliche Oszillationen auf in Form von Druckschwankungen. Dies hat zur Folge, dass die aus der Rotordüse 210 austretende Flüssigkeit in einzelne Tropfen desintegriert, die mit hoher Auftreffkraft auf die zu reinigende Fläche auftreffen, wie dies voranstehend bereits erläutert wurde. Figure 6 schematically shows a sixth advantageous embodiment of a rotor nozzle according to the invention, which is designated overall by the reference numeral 210. The rotor nozzle 210 has an oscillation device 220 for generating temporal oscillations, which forms a resonator chamber 222 in the inlet channel 24 of the rotor nozzle 210 in the form of a cylindrical cavity 224, which is designed similarly to the cylindrical cavity 114 of the rotor nozzle 100 explained above and shown schematically in Figure 2. The cylindrical cavity 224 has an inlet opening 226 and an outlet opening 228 and can be flowed through by the pressurized cleaning fluid. The inlet opening 226 is followed by a radially outward-directed step 230, at which the flow of the cleaning liquid separates, so that vortices form in the cylindrical cavity 224 that move in the direction of flow, whereby a resonance oscillation forms in the form of axially aligned pressure fluctuations of the cleaning liquid. The cleaning liquid flowing out of the cavity 224 thus exhibits temporal oscillations in the form of pressure fluctuations. This means that the liquid emerging from the rotor nozzle 210 disintegrates into individual drops that hit the surface to be cleaned with high impact force, as already explained above.

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 eine in einen Innenraum (32) des Gehäuses (12) einmündende Eintrittsöffnung (34) für unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit aufweist sowie eine an einer Stirnwand (40) des Gehäuses (12) angeordnete Austrittsöffnung (42), an der ein Lagerelement (44) mit einer pfannenförmigen, zentral durchbrochenen Vertiefung (46) angeordnet ist, und mit einem im Innenraum (32) des Gehäuses (12) angeordneten, einen Durchgangskanal (54) aufweisenden und sich mit einem Ende (52) an der pfannenförmigen Vertiefung (46) abstützenden Düsenkörper (50; 102, 132) zur Abgabe eines Flüssigkeitsstrahls, wobei die Längsachse (56) des Düsenkörpers (50; 102; 132) zur Längsachse (26) des Gehäuses (12) geneigt ist und der Düsenkörper (50; 102; 132) in eine Umlaufbewegung versetzbar ist, bei der die Längsachse (56) des Düsenkörpers (50; 102; 132) auf einem Kegelmantel umläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotordüse (10; 100; 130; 160; 180; 210) eine Oszillationseinrichtung (70; 110; 140; 170; 190; 220) zur Erzeugung von zeitlichen und/oder räumlichen Oszillationen des aus der Rotordüse (10; 100; 130; 160; 180; 210) austretenden Flüssigkeitsstrahls aufweist, wobei die Oszillationen eine durch die Umlaufbewegung des Düsenkörpers (50; 102; 132) hervorgerufene kreisförmige Bewegung des Flüssigkeitsstrahls überlagern. Rotordüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationseinrichtung (70; 110) in den Düsenkörper (50; 102) integriert ist. Rotordüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationseinrichtung (70) im Durchgangskanal (54) des Düsenkörpers (50) eine Strömungskammer (72) ausbildet, in der ein Strömungsleitelement (74) zur Erzeugung von räumlichen Oszillationen des Flüssigkeitsstrahls angeordnet ist. Rotordüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (74) die Strömungskammer (72) des Düsenkörpers (50) in einen zentralen Strömungskanal (76) und zwei einander gegenüberliegende Rückkopplungskanäle (78, 80) unterteilt, wobei die Rückkopplungskanäle (78, 80) einen Ausgangsabschnitt (82) des zentralen Strömungskanals (76) mit einem Eingangsabschnitt (84) des zentralen Strömungskanals (76) verbinden. Rotordüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationseinrichtung (110) im Durchgangskanal (108) eine Resonatorkammer (112) ausbildet zur Erzeugung von zeitlichen Oszillationen in Form von Druckschwankungen des aus der Rotordüse (100) austretenden Flüssigkeitsstrahls. Rotordüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatorkammer (112) einen zylindrischen Hohlraum (114) mit einer Einlassöffnung (116) und einer Auslassöffnung (118) ausbildet, die von der Reinigungsflüssigkeit durchströmbar sind. Rotordüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationseinrichtung (140; 170; 190; 220) zur Erzeugung von zeitlichen Oszillationen stromaufwärts des Düsenkörpers (132) angeordnet ist. Rotordüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen Einlasskanal (24) aufweist, an den eine Flüssigkeitszufuhrleitung anschließbar ist, wobei die Oszillationseinrichtung (140; 170; 190; 220) im Bereich des Einlasskanals (24) angeordnet ist. Rotordüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationseinrichtung (220) im Einlasskanal (24) eine Resonatorkammer (222) ausbildet, unter deren Wirkung sich in der den Einlasskanal (24) durchströmenden Reinigungsflüssigkeit Druckschwankungen ausbilden. Rotordüse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationseinrichtung (140; 170; 190) mindestens ein Piezokeramik- teil (144; 172; 194) aufweist, das mit einer elektrischen Wechselspannung beaufschlagbar ist, wobei die der Rotordüse (130; 160; 180) bereitgestellte Reinigungsflüssigkeit von dem mindestens einen Piezo- keramikteil (144; 172; 194) mit Druckimpulsen beaufschlagbar ist. Rotordüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Piezokeramikteil (144) einen Durchlasskanal (148) aufweist, der von der der Rotordüse (130) bereitgestellten Reinigungsflüssigkeit durchströmbar ist. Rotordüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationseinrichtung ein erstes Piezokeramikteil (144) und ein zweites Piezokeramikteil (172) aufweist, wobei das erste Piezokeramikteil (144) einen Durchlasskanal (148) aufweist, in dem das zweite Piezokeramikteil (172) unter Ausbildung eines Ringspalts (174) angeordnet ist, der von der der Rotordüse (160) bereitgestellten Reinigungsflüssigkeit durchströmbar ist. Rotordüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Piezokeramikteil (194) quaderförmig oder zylinderförmig ausgestaltet ist und eine Druckbeaufschlagungsfläche (196) aufweist, über die die der Rotordüse (180) bereitgestellte Reinigungsflüssigkeit mit Druckimpulsen beaufschlagbar ist. PATENT CLAIMS Rotor nozzle for a high-pressure cleaning device, with a housing (12) which has at least one inlet opening (34) for pressurized cleaning liquid which opens into an interior space (32) of the housing (12), and an outlet opening (42) arranged on an end wall (40) of the housing (12), on which outlet opening a bearing element (44) with a pan-shaped, centrally perforated recess (46) is arranged, and with a nozzle body (50; 102, 132) arranged in the interior space (32) of the housing (12), having a through-channel (54) and supported at one end (52) on the pan-shaped recess (46) for emitting a liquid jet, wherein the longitudinal axis (56) of the nozzle body (50; 102; 132) is inclined to the longitudinal axis (26) of the housing (12) and the nozzle body (50; 102; 132) can be set into a orbital movement in which the longitudinal axis (56) of the nozzle body (50; 102; 132) rotates on a conical surface, characterized in that the rotor nozzle (10; 100; 130; 160; 180; 210) has an oscillation device (70; 110; 140; 170; 190; 220) for generating temporal and/or spatial oscillations of the liquid jet emerging from the rotor nozzle (10; 100; 130; 160; 180; 210), the oscillations superimposing a circular movement of the liquid jet caused by the orbital movement of the nozzle body (50; 102; 132). Rotor nozzle according to claim 1, characterized in that the oscillation device (70; 110) is integrated in the nozzle body (50; 102). Rotor nozzle according to claim 2, characterized in that the oscillation device (70) is in the through-channel (54) of the nozzle body (50) forms a flow chamber (72) in which a flow guide element (74) is arranged for generating spatial oscillations of the liquid jet. Rotor nozzle according to claim 3, characterized in that the flow guide element (74) divides the flow chamber (72) of the nozzle body (50) into a central flow channel (76) and two mutually opposite feedback channels (78, 80), the feedback channels (78, 80) connecting an output section (82) of the central flow channel (76) to an input section (84) of the central flow channel (76). Rotor nozzle according to claim 2, characterized in that the oscillation device (110) forms a resonator chamber (112) in the through-channel (108) for generating temporal oscillations in the form of pressure fluctuations of the liquid jet emerging from the rotor nozzle (100). Rotor nozzle according to claim 5, characterized in that the resonator chamber (112) forms a cylindrical cavity (114) with an inlet opening (116) and an outlet opening (118) through which the cleaning liquid can flow. Rotor nozzle according to claim 1, characterized in that the oscillation device (140; 170; 190; 220) for generating temporal oscillations is arranged upstream of the nozzle body (132). Rotor nozzle according to claim 7, characterized in that the housing (12) has an inlet channel (24) to which a liquid supply line can be connected, the oscillation device (140; 170; 190; 220) being arranged in the region of the inlet channel (24). Rotor nozzle according to claim 8, characterized in that the oscillation device (220) forms a resonator chamber (222) in the inlet channel (24), under the effect of which pressure fluctuations form in the cleaning liquid flowing through the inlet channel (24). Rotor nozzle according to claim 7 or 8, characterized in that the oscillation device (140; 170; 190) has at least one piezoceramic part (144; 172; 194) which can be subjected to an alternating electrical voltage, wherein the cleaning liquid provided to the rotor nozzle (130; 160; 180) can be subjected to pressure pulses by the at least one piezoceramic part (144; 172; 194). Rotor nozzle according to claim 10, characterized in that at least one piezoceramic part (144) has a passage channel (148) through which the cleaning liquid provided to the rotor nozzle (130) can flow. Rotor nozzle according to claim 10, characterized in that the oscillation device has a first piezoceramic part (144) and a second piezoceramic part (172), the first piezoceramic part (144) having a passage channel (148) in which the second piezoceramic part (172) is arranged to form an annular gap (174) through which the cleaning liquid provided to the rotor nozzle (160) can flow. Rotor nozzle according to claim 10, characterized in that at least one piezoceramic part (194) is cuboid-shaped or cylindrical and has a pressure application surface (196) via which the cleaning liquid provided to the rotor nozzle (180) can be subjected to pressure pulses.
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