Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung des Rotors einer Rohrreinigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und auf eine Rohrreinigungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Selbsttätige Rohrreinigungsvorrichtungen werden z.B. für das periodische Entfernen von Schlamm und anderen Ablagerungen in Kanalisationsleitungen verwendet. Zur Reinigung werden mechanische Mittel, wie Fräserköpfe, Bürsten, Schrupper und/oder Ketten verwendet, die von einem Rotor betätigt werden. Zum Ausspülen wird, mit oder ohne Verwendung von mechanischen Hilfsmitteln, ein Druckmedium ausgespritzt, vorzugsweise aus einem Rotorkopf. Das Druckmedium ist in der Regel gewöhnliches Leitungswasser oder wird offenen Gewässern entnommen.
Durch das Druckmedium wird nicht nur die Rohrreinigungsvorrichtung mittels Rückstossdüsen selbsttätig vorwärts bewegt, auch der Rotor wird mit tangential aus dem Rotorkopf austretenden Rückstossdüsen in schnelle Drehung versetzt.
Die EP-B1 0 077 562 beschreibt ein sich selbsttätig vorwärtsbewegendes Rohrreinigungsgerät mit einem durch Rückstossdüsen angetriebenen Rotor, welchem durch eine hohle Achse Druckmedium zugeführt wird. Der Rotor ist zwischen zwei radialen Lagerflächen auf einer Achse des Stators schwimmend gelagert. Den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Rotors sind etwa gleichgrosse Radiallager zugeordnet. Im Rotor sind sowohl schräg nach hinten gerichtete Rückstossdüsen als auch Reinigungsdüsen angeordnet, die als senkrecht gegen die Rohrwandung gerichtete Radialdüsen ausgebildet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auch bei erschwerten Bedingungen die volle Leistungsfähigkeit erreicht, insbesondere in Schlamm und anderen Ablagerungen. Die Rohrreinigungsvorrichtung soll universell einsetzbar sein und bei niedrigem Pumpenverschleiss und geringem Treibstoffverbrauch einen flexiblen Betrieb erlauben.
In bezug auf das Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäss nach dem Kennzeichen von Patentanspruch 1 gelöst.
Vorzugsweise tritt das an der Aufschlagfläche entspannte Druckmedium mindestens teilweise nach hinten gerichtet, aus der Rohrreinigungsvorrichtung aus, wobei das Druckmittel unter Erzeugung eines Vorschubs vollständig entspannt wird. Gleichzeitig mit der Erzeugung eines Vorschubs erfolgt auch ein Verschmutzungsrückstoss.
Im Gegensatz zu allen bekannten Lösungen wird erfindungsgemäss das Drehmoment im Innern der Kanalreinigungsvorrichtung erzeugt, nicht durch tangential nach aussen gerichtete Austrittsdüsen im Rotorkopf für das Druckmedium. Damit wird das erzeugte Drehmoment unabhängig von Schlamm und anderen Ablagerungen, was in bezug auf die Leistungsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit von entscheidender Bedeutung ist.
Nach einer ersten Variante wird das Druckmedium, in der Praxis Leitungswasser, in einem aussenliegenden Statormantel zugeführt und auf die Aufschlagflächen einer innenliegenden Rotorwelle umgelenkt. Vorzugsweise werden die Aufschlagflächen durch wenigstens ein Schaufelrad der Rotorwelle gebildet. Die Schaufeln können in bekannter Weise wie Schaufeln von Turbinenrädern zur Strom- oder Druckerzeugung ausgebildet sein.
Nach einer zweiten Variante wird das Druckmedium in einem innenliegenden Stator zugeführt und auf die Aufschlagflä chen eines aussenliegenden Rotormantels umgelenkt. Diese Aufschlagflächen können durch innenseitig am Rotormantel befestigte Schaufeln gebildet sein.
Das Druckmedium tritt mit einem hohen Druck, der 500 bar erreichen kann, aus den Austrittsöffnungen der Druckkanäle im Stator aus. Da jedoch bei sehr hohen Drucken der Pumpenverschleiss grösser und der Treibstoffverbrauch höher ist, wird bevorzugt mit einem Druck im Bereich von 80-150 bar gearbeitet. Mit einer Druckerhöhung wird nicht nur die Leistungsfähigkeit des Rotorkopfs erhöht, sondern bei gleichbleibendem Widerstand auch dessen Rotation beschleunigt. Bei niedrigem Widerstand kann der Druck entsprechend herabgesetzt werden, was die erwähnten Pumpenverschleiss und Treibstoffverbrauch in Verbesserung der Wirtschaftlichkeit erniedrigt.
Die Wirkung des in Richtung der Aufschlagflächen umgeleiteten Druckmediums kann weiter erhöht werden, wenn dieses gebündelt auftrifft.
Das durch die Erzeugung des Drehmoments an der Aufschlagfläche teilentspannte Druckmedium kann teilweise in den Rotorkopf umgeleitet werden und dort austreten, wobei pro \ffnung ein rotierender Reinigungsstrahl gebildet wird. Falls nach einer besonderen Ausführungsform das gesamte Kühlmedium in den Rotorkopf umgeleitet wird, tritt dieses nach hinten gerichtet aus, um neben dem Spül- bzw. Reinigungseffekt den notwendigen Vorschub zu erzeugen. In der Praxis wird jedoch häufiger ein Teil des Druckmediums nach hinten, in vom Rotorkopf wegweisender Richtung, abgeleitet und tritt dort, zur Erzeugung des Vorschubs nach hinten gerichtet, aus. Das restliche Druckmedium wird in den Rotorkopf umgeleitet und tritt dort nach vorn, senkrecht zur Längsachse der Rotorwelle verlaufend oder nach hinten gerichtet aus.
Die Austrittsrichtung des Druckmediums aus dem Rotorkopf kann beliebig variiert und kombiniert werden, wo bei dem Reinigungseffekt, dem Verbrauch an Druckmedium und dem erzeugten Vorschub angemessen Rechnung getragen wird.
Vorzugsweise wird das auf den Rotor einwirkende Drehmoment durch das aus dem Rotorkopf austretende Druckwasser nicht oder nur geringfügig beeinflusst.
Eine erfindungsgemässe Rohrreinigungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch Patentanspruch 5 gekennzeichnet.
Die nach hinten gerichteten Auslaufkanäle können im Anschlussdeckel und/oder im Rotorkopf ausgebildet sein, wesentlich ist lediglich, dass der notwendige Vorschub erzeugt wird.
Die Rotorwelle weist vorzugsweise im Bereich des Schaufelrades und bis zu wenigstens einem stirnseitigen Ende einen Axialkanal auf, welcher über innere Radialkanäle mit der/den Aufschlagsfläche/n des Schaufelrades verbunden ist. Eine hintere \ffnung des Axialkanals mündet in nach hinten gerichtete hintere Auslaufkanäle im Anschlussdeckel, welche den notwendigen Vorschub erzeugen. Eine vordere \ffnung des Axialkanals mündet in eine axiale Bohrung des Rotorkopfs mit nach vorn gerichteten, vertikal zur Längsachse verlaufenden und/oder nach hinten gerichteten vorderen Auslaufkanälen, welche der Reinigung bzw. Spülung dienen. Bevorzugt weist der Axialkanal in der Rotorwelle eine hintere und eine vordere Austrittsöffnung auf, wodurch sich das Druckmedium nach dem Verlassen des Schaufelhohlraums aufteilt und in zwei Richtungen abfliesst.
Zur Unterstützung der mit dem unbewehrten Druckmedium erzielten Reinigung ist der Rotorkopf zweckmässig als Fräser ausgebildet, wobei eine Zahnung, Riffelung oder dgl. in diesen eingearbeitet sein kann oder ein Fräserkopf aufgesteckt ist. Die Fräser bestehen, wenigstens im Bereich der Arbeitsflächen, zweckmässig aus gehärtetem Stahl oder Hartmetall. Weiter kann der Rotorkopf mit Bürsten, Schruppern oder Reinigungsketten in an sich bekannter Weise bestückt sein.
Das Druckmedium kann zur Erzeugung eines Vorschubs nach hinten, zusätzlich oder vorzugsweise alternativ zum Abfluss durch den Axialkanal in der Rotorwelle, abgeführt werden, indem aus der Hülse des Stators mehrere in den Schaufelhohlraum mündende, in axialer Richtung nach hinten verlaufende Kanäle ausgespart sind. Diese gehen in nach hinten gerichtete Auslaufkanäle im Abschlussdeckel über. Falls das Druckmedium gleichzeitig in der Rotorwelle und in der Hülse nach hinten geleitet wird, können die Auslaufkanäle im Abschlussdeckel die gleichen sein.
Aus dem Statormantel ausgesparte Zufluss- und Abflusskanäle sind vorzugsweise einzeln und/oder paarweise alternierend angeordnet.
Bei einer als Vollkörper ausgebildeten Rotorwelle verläuft vom Schaufelhohlraum aus wenigstens ein im Statormantel in axialer Richtung angeordneter Kanal nach vorn, also in Richtung des Rotorkopfs, welche/r in stirnseitige Mittel des Statormantels mündet/münden, die geeignet sind, das teilentspannte Druckmedium in entsprechende Mittel im Rotorkopf zu leiten, welche über wenigstens einen radialen Stichkanal und eine axiale Bohrung des Rotorkopfs mit nach vorn gerichteten, vertikal zur Längsachse verlaufenden und/oder nach hinten gerichteten vorderen Auslaufkanälen verbunden ist. Die axiale Bohrung kann nach vorne offen sein und einen Vorstrahl bilden. Bei drehendem Rotor kann das Druckmedium dank der an sich bekannten Mittel problemlos aus dem Stator in den Rotorkopf gelangen.
Dieses Übertragungssystem des Druckmediums vom Stator in den Rotor kann beliebig mit einer Druckmediumführung im Rotor kombiniert werden.
Die den Schaufelhohlraum seitlich begrenzenden Dichtringe sind zweckmässig fest mit der Rotorwelle verbunden und drehen daher mit. Gegenüber der Hülse des Stators haben diese Dichtringe dagegen eine Gleitfläche mit Spiel, zweckmässig von etwa 0,1-0,2 mm. Sowohl die Gleitfläche als auch die verdrehungsfeste Verbindung des Dichtrings mit der Rotorwelle sind vorzugsweise mit je wenigstens einem O-Ring abgedichtet.
Die Rotorwelle ist bevorzugt mittels leichtgängiger Kegelrollen-, Wälz-, Kugel- oder Gleitlager bekannter Bauart im Statormantel abgestützt.
Bezüglich der Vorrichtung besteht eine weitere erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe darin, dass der Rotor nicht mittels einer Rotorwelle im Stator gelagert ist, sondern mittels eines verlängert ausgebildeten Rotormantels auf einer vorn ausgebildeten Querschnittsverengung des Stators, auch Statorzapfen genannt. Die Zufuhr des Druckmediums erfolgt über den Statorzapfen, wo das Kühlmedium in radialer Richtung, vorzugsweise gebündelt, austritt. An der Innenseite des verlängert ausgebildeten Rotormantels sind Schaufeln angebracht, welche eine Aufschlagfläche für das aufgespritzte Druckmedium aufweisen. Dadurch wird ein Drehmoment erzeugt, welches den Rotor in schnelle Rotation versetzt. Der Abfluss des im Schaufelhohlraum teilweise entspannten Druckmediums erfolgt analog zu oben beschriebenen Ausführungsformen.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen sind, näher erläutert. Es zeigen schematisch:
- Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Rohrreinigungsvorrichtung,
- Fig. 2 einen Querschnitt von Fig. 1 bei II-II,
- Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Schaufelrad,
- Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine Rotorwelle,
- Fig. 5 einen Axialschnitt durch einen Anschlussdeckel,
- Fig. 6 ein Schema der Druckmediumführung im und der Befestigung des Anschlussdeckels,
- Fig. 7 einen Axialschnitt durch einen Rotorkopf, und
- Fig. 8 ein Schema der Druckmediumführung im und der Befestigung des Rotorkopfs.
Der Stator einer in Fig. 1 gezeigten Rohrreinigungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Anschlussdeckel 10 und einem Statormantel 12. Der Rotor ist im Stator gelagert, er besteht im wesentlichen aus einer koaxial geführten Rotorwelle 14, einem Rotorkopf 16 und mitdrehenden Dichtungen 18.
Der mit 3-6 Schrauben 20 mit der Hülse 12 verschraubte Anschlussdeckel 10 ist im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet. Aus der kleineren Stirnseite ist eine mit der Längsachse L koaxiale, blind endende Bohrung ausgespart, welche den Einlass 22 für das Druckmedium 64 bildet.
Mit der Längsachse L einen spitzen Winkel bildende Verbindungskanäle 24 leiten das Druckmedium 64, nach der Umlenkung in die axiale Richtung, in Druckkanäle 26 der Hülse 12, wobei der Übergangsbereich abgedichtet ist.
Im bzw. am Einlass 22 ist eine an sich bekannte nicht dargestellte Zuleitung des Druckmediums angekoppelt.
In bezug auf die Fliessrichtung F des zugeleiteten Druckmittels, welche Richtung auch die selbsttätige Vorwärtsbewegung der Rohrreinigungsvorrichtung ist, enden die Druckkanäle 26 vor dem vorderen stirnseitigen Ende 38 der Hülse 12 und verlaufen in radialer Richtung nach innen, die Druckkanalöffnung ist mit 46 bezeichnet.
Die Rotorwelle 14 ist über zwei Lager, bestehend aus einem mit dem Stator verbundenen Aussenring 28, einem mit dem Rotor verbundenen Innenring 30 und Kegelrollen 32. Der in bezug auf die Richtung F hintere Innenring 30 dient als Auflage für eine Wellenmutter 34, welche die Rotorwelle 14 in Längsrichtung der Achse L sichert. An den vorderen Innenring 30 schliesst ein erster Dichtring 18 mit einer äusseren Gleitfläche 36 an. In Abstand davon, benachbart der vorderen Stirnseite 38 der Rotorwelle 14 ist ein zweiter Dichtring 18 angeordnet, ebenfalls mit einer äusseren Gleitfläche. Die beiden Dichtringe sind auf ihrer Innen- und Aussenseite mit je einem O-Ring 40 weiter abgedichtet.
Im Bereich zwischen den beiden Dichtringen 18 weist die Rotorwelle ein angeformtes oder unlösbar befestigtes Schaufelrad 42 auf. Dieses dreht sich mit geringem Spiel im Schaufelhohlraum 44, welcher mit Druckmedium 64 gefüllt ist. Aus den nach innen umgelenkten Druckkanälen 26 tritt das Druckmedium 64 mit hohem Druck aus den Druckkanalöffnungen 46 aus und wird gegen die wie Turbinenschaufeln wirkenden Schaufeln 43 des Schaufelrades 42 geschleudert, wodurch ein Drehmoment erzeugt und der Rotor auf einer hohen Tourenzahl betätigt wird.
Zwischen den Schaufeln 43 fliesst das durch die Ausübung des Drehmoments teilweise entspannte Druckmedium 64 durch innere Radialkanäle 48 in eine sich bis zum hinteren stirnseitigen Ende 50 und, sich verengend, bis zum vorderen stirnseitigen Ende 38 der Rotorwelle 14 erstreckt. Am hinteren stirnseitigen Ende 50 der Rotorwelle 14 tritt das Druckmedium 64 in hintere Auslasskanäle 52, welche nach hinten gericntet sind. Das aus den hinteren Auslaufkanälen 52 austretende Druckmedium 64 entspannt vollständig und verleiht der Rohrreinigungsvorrichtung einen Vorschub.
Das hintere stirnseitige Ende 50 der Rotorwelle 14 ist in einer Bohrung 51 des Anschlussdeckels 10 gelagert und mit einem O-Ring 54 abgedichtet.
Das vordere stirnseitige Ende 38 ist mittels zweier oder mehrerer Schrauben 56 starr mit dem Rotorkopf 16 verbunden. Der Rotorkopf weist eine axiale Bohrung 58 auf, welche nach dem Verschrauben des Rotorkopfs 16 flächenbündig auf der verengten zentralen Bohrung der Rotorwelle 14 aufliegt. Der Rotorkopf 16 kann nach einer nicht dargestellten Variante auch mittels eines Zentralgewindes aufgeschraubt sein.
Von der Bohrung 58 zweigen nach vorne gerichtete vordere Auslaufkanäle 60 ab, durch welche das nach vorne geleitete, teilweise entspannte Druckmedium 64 abfliesst. Das aus den vorderen Auslaufkanälen 60 austretende Druckmedium 64 hat einen Reinigungseffekt, welcher bei senkrecht oder nahezu senkrecht zur Längsachse L verlaufenden Kanälen optimal ist.
Die nach vorne gerichteten Aussenkonturen des Rotorkopfs 16 sind nur angedeutet. Damit soll gezeigt werden, dass der Rotorkopf jede beliebige Form annehmen kann. Zur Bildung eines Fräserkopfs können entsprechende Nuten ausgespart sein, ein Fräserkopf kann aufgesteckt oder andere geeignete Reinigungsmittel wie Bürsten, Schrupper oder Reinigungsketten können angebracht werden.
Die Querschnitte aller Druck- bzw. Abflussleitungen sind so bemessen, dass eine optimale Drehzahl erreicht wird, der notwendige Vorschub erzielt wird und aus dem Rotorkopf 16 austretende Druckmedium optimal aufeinander abgestimmt sind.
Fig. 2 zeigt im Querschnitt die aussenliegende Hülse 12 des Stators und die innenliegende Rotorwelle 14 mit dem längslaufenden Axialkanal 49. Im Statormantel 12 sind in Fig. 1 nicht dargestellte, in axialer Richtung verlaufende Kanäle 62 eingezeichnet, welche das im Schaufelhohlraum 44 (Fig. 1) teilweise entspannte Druckmedium 64 in Richtung der im Anschlussdeckel 10 angeordneten hinteren Auslasskanäle 52 leitet. Es ist ersichtlich, dass zwei axial gegenüberliegende Druckkanäle 26 und paarweise axial verlaufende Abflusskanäle 62 alternierend angeordnet sind.
Im Gegensatz zur Ausführungsform von Fig. 2 kann in diesem Fall die Rotorwelle 14 mindestens in diesem Bereich ohne Bohrung 49 ausgebildet sein.
Das in Fig. 3 im Querschnitt dargestellte Schaufelrad 42 weist fünf Schaufeln 43 auf. Aus den angedeuteten Druckkanalöffnungen 46 austretendes Druckmedium 64 trifft auf je eine der Aufschlagflächen 66 des Schaufelrades 42 auf, in der unteren Variante gebündelt. Da der ganze Schaufelhohlraum 44 (Fig. 1) unter Druck steht, wird das Druckmedium auch bei hoher Rotationsgeschwindigkeit des Schaufelrades 42 durch innere Radialkanäle 48 in die zentrale Bohrung 49 der Rotorwelle 14, welche sich stets über den Bereich des Schaufelrades 42 erstreckt, gepresst und von dort zu wenigstens einem der Auslaufkanäle 52, 60 geführt.
In Fig. 4 ist, der besseren Übersichtlichkeit wegen, eine separate Rotorwelle 14 gezeichnet, welche ein einstückig geformtes Schaufelrad 42 mit Aufschlagflächen 66 umfasst. Die zentrale Bohrung 49 ist über innere Radialkanäle 48 mit dem das Schaufelrad umgebenden Hohlraum verbunden. Die O-Ringe 40, 54 sind bereits eingesetzt. Der sich vom hinteren stirnseitigen Ende 50 zum vorderen stirnseitigen Ende 38 erstreckende Axialkanal 49 verengt sich in Richtung der vorderen Stirnseite unmittelbar nach den Radialkanälen 48. Damit fliesst, entsprechende Querschnitte der Auslasskanäle 52, 60 vorausgesetzt, mehr abfliessendes Druckmedium 64 nach hinten.
Am vorderen stirnseitigen Ende 38 sind Bohrungen 57 zur Befestigung des Rotorkopfs mit Schrauben vorgesehen.
Im Einlass 22 des in Fig. 5 separat dargestellten Anschlussdeckels 10 ist ein Druckschlauch in bekannter Weise derart befestigbar, dass er sich in bezug auf den Anschlussdeckel 10 frei drehen kann. Im Zusammenhang mit Fig. 6 ist der Verlauf der beiden vom Einlass 22 ausgehenden Verbindungskanäle 24, welche einander diagonal gegenüberliegen, besser ersichtlich. Sie gehen in axiale Druckkanäle 26 über, welche das Druckmedium 64 in entsprechende Kanäle 26 des Statormantels (Fig. 1) leiten.
Im Zusammenhang mit Fig. 6 ist der Verlauf der drei hinteren Auslasskanäle 52 angedeutet, welche das Druckmedium 64 übernehmen und an die Oberfläche der Vorrichtung geleitet werden. Die Pfeile deuten die Flussrichtung des Druckmediums 64 an.
Ebenfalls in Fig. 6 sind noch drei Schraubenlöcher für die Schrauben 20 (Fig. 1) angedeutet, welche die Hauptbestandteile des Stators, den Anschlussdeckel 10 und den Statormantel 12, fest miteinander verbinden.
Der in Fig. 7 dargestellte Statorkopf 16 ist in Verbindung mit Fig. 8 zu betrachten, wo der Verlauf der vorderen Auslasskanäle 60 dargestellt ist. Diese zweigen von der blinden axialen Bohrung 58 im Statorkopf 16 ab und leiten das Druckwasser über vier Kanäle auf die zu reinigende Rohrleitung, während der Rotorkopf 16 mit hoher Geschwindigkeit dreht. Die vorderen Auslaufkanäle 60 können auch senkrecht zur Längsachse L oder nach hinten gerichtet ausgebildet sein.
Der Rotorkopf 16 ist in seiner einfachsten Form gezeigt, geeignete mechanische Reinigungshilfsmittel können problemlos mit den Schrauben 56 befestigt werden.
The invention relates to a method for generating a rotary movement of the rotor of a pipe cleaning device according to the preamble of claim 1 and to a pipe cleaning device for performing the method.
Automatic pipe cleaning devices are e.g. used for periodic removal of sludge and other deposits in sewer pipes. Mechanical means, such as milling heads, brushes, roughing tools and / or chains, which are actuated by a rotor, are used for cleaning. For rinsing out, with or without the use of mechanical aids, a pressure medium is sprayed out, preferably from a rotor head. The pressure medium is usually ordinary tap water or is taken from open water.
The pressure medium not only automatically moves the pipe cleaning device forward by means of recoil nozzles, the rotor is also set in rapid rotation by means of recoil nozzles emerging tangentially from the rotor head.
EP-B1 0 077 562 describes an automatically moving pipe cleaning device with a rotor driven by recoil nozzles, to which pressure medium is supplied through a hollow axis. The rotor is floating between two radial bearing surfaces on an axis of the stator. Radial bearings of approximately the same size are assigned to the two opposite end faces of the rotor. Both obliquely rearward recoil nozzles and cleaning nozzles are arranged in the rotor, which are designed as radial nozzles directed perpendicularly against the tube wall.
The invention has for its object to provide a method and a device of the type mentioned, which achieves full performance even under difficult conditions, especially in mud and other deposits. The pipe cleaning device should be universally applicable and allow flexible operation with low pump wear and low fuel consumption.
With regard to the method, the object is achieved according to the invention according to the characterizing part of patent claim 1.
The pressure medium relaxed on the impact surface preferably exits the pipe cleaning device, at least partially directed rearward, the pressure medium being completely relaxed to produce a feed. At the same time as a feed is generated, there is also a recoil of pollution.
In contrast to all known solutions, according to the invention the torque is generated inside the channel cleaning device, not by means of outlet nozzles in the rotor head for the pressure medium which are directed outward tangentially. This makes the torque generated independent of sludge and other deposits, which is of crucial importance in terms of performance and economy.
According to a first variant, the pressure medium, in practice tap water, is supplied in an external stator jacket and redirected onto the impact surfaces of an internal rotor shaft. The impact surfaces are preferably formed by at least one blade wheel of the rotor shaft. The blades can be designed in a known manner like blades of turbine wheels for generating electricity or pressure.
According to a second variant, the pressure medium is fed into an internal stator and deflected onto the surfaces of an external rotor shell. These impact surfaces can be formed by blades attached to the inside of the rotor casing.
The pressure medium emerges from the outlet openings of the pressure channels in the stator at a high pressure, which can reach 500 bar. However, since the pump wear is greater and the fuel consumption is higher at very high pressures, a pressure in the range of 80-150 bar is preferred. Increasing the pressure not only increases the performance of the rotor head, but also accelerates its rotation while maintaining the same resistance. If the resistance is low, the pressure can be reduced accordingly, which lowers the pump wear and fuel consumption mentioned and improves the economy.
The effect of the pressure medium diverted in the direction of the impact surfaces can be further increased if it strikes in a bundle.
The pressure medium partially released by the generation of the torque on the impact surface can be partially diverted into the rotor head and exit there, a rotating cleaning jet being formed per opening. If, according to a special embodiment, the entire cooling medium is diverted into the rotor head, it emerges directed towards the rear in order to produce the necessary feed in addition to the rinsing or cleaning effect. In practice, however, part of the printing medium is more often diverted to the rear, in the direction pointing away from the rotor head, and exits there, directed towards the rear to generate the feed. The remaining pressure medium is diverted into the rotor head and exits there, running forwards, perpendicular to the longitudinal axis of the rotor shaft, or directed towards the rear.
The direction of discharge of the print medium from the rotor head can be varied and combined as desired, where due account is taken of the cleaning effect, the consumption of print medium and the feed generated.
The torque acting on the rotor is preferably not or only slightly influenced by the pressurized water emerging from the rotor head.
A pipe cleaning device according to the invention for carrying out the method is characterized by claim 5.
The outlet channels directed towards the rear can be formed in the connection cover and / or in the rotor head, it is only essential that the necessary feed is generated.
The rotor shaft preferably has an axial channel in the region of the blade wheel and up to at least one end face, which is connected to the impact surface (s) of the blade wheel via internal radial channels. A rear opening of the axial channel opens into rear outlet channels in the rear cover, which generate the necessary feed. A front opening of the axial channel opens into an axial bore of the rotor head with forward outlet channels, which are directed forwards and run vertically to the longitudinal axis and / or are directed backwards and which are used for cleaning or flushing. The axial channel in the rotor shaft preferably has a rear and a front outlet opening, as a result of which the pressure medium divides after leaving the blade cavity and flows off in two directions.
In order to support the cleaning achieved with the unreinforced pressure medium, the rotor head is expediently designed as a milling cutter, wherein a toothing, corrugation or the like can be incorporated therein or a milling cutter head is attached. The milling cutters, at least in the area of the work surfaces, suitably consist of hardened steel or hard metal. Furthermore, the rotor head can be equipped with brushes, roughing tools or cleaning chains in a manner known per se.
The pressure medium can be removed to generate a feed to the rear, in addition or preferably as an alternative to the outflow through the axial channel in the rotor shaft, in that a plurality of channels opening into the blade cavity and extending in the axial direction to the rear are left out of the sleeve of the stator. These merge into outlet channels in the end cover directed towards the rear. If the pressure medium is simultaneously directed backwards in the rotor shaft and in the sleeve, the outlet channels in the end cover can be the same.
Inflow and outflow channels cut out of the stator jacket are preferably arranged alternately and / or in pairs.
In the case of a rotor shaft designed as a solid body, at least one channel arranged in the stator jacket in the axial direction runs from the blade cavity to the front, i.e. in the direction of the rotor head, which opens into the end means of the stator jacket, which are suitable for the partially relaxed pressure medium in corresponding means to conduct in the rotor head, which is connected via at least one radial branch channel and an axial bore of the rotor head with forward-facing, vertical to the longitudinal axis and / or rear-facing front outlet channels. The axial bore can be open to the front and form a pre-jet. When the rotor is rotating, the pressure medium can easily get from the stator into the rotor head thanks to the means known per se.
This transmission system of the pressure medium from the stator into the rotor can be combined as desired with a pressure medium guide in the rotor.
The sealing rings that laterally delimit the blade cavity are expediently firmly connected to the rotor shaft and therefore rotate with them. Compared to the sleeve of the stator, however, these sealing rings have a sliding surface with play, expediently of approximately 0.1-0.2 mm. Both the sliding surface and the torsion-proof connection of the sealing ring to the rotor shaft are preferably sealed with at least one O-ring each.
The rotor shaft is preferably supported in the stator jacket by means of smooth-running tapered roller, roller, ball or slide bearings of known design.
With regard to the device, a further solution to the object according to the invention is that the rotor is not mounted in the stator by means of a rotor shaft, but rather by means of an elongated rotor jacket on a constriction of the stator formed at the front, also called a stator pin. The pressure medium is supplied via the stator journal, where the cooling medium exits in the radial direction, preferably in a bundle. On the inside of the elongated rotor shell, blades are attached which have an impact surface for the sprayed-on pressure medium. This creates a torque that causes the rotor to rotate quickly. The outflow of the pressure medium partially relaxed in the blade cavity takes place analogously to the embodiments described above.
The invention is explained in more detail with reference to exemplary embodiments shown in the drawing, which are also the subject of dependent claims. They show schematically:
1 shows an axial section through a pipe cleaning device,
2 shows a cross section of FIG. 1 at II-II,
3 shows a cross section through a paddle wheel,
4 shows an axial section through a rotor shaft,
5 shows an axial section through a connection cover,
6 shows a diagram of the pressure medium routing in and the attachment of the connection cover,
- Fig. 7 is an axial section through a rotor head, and
8 is a diagram of the pressure medium guide in and the attachment of the rotor head.
1 essentially consists of a connection cover 10 and a stator jacket 12. The rotor is mounted in the stator, it essentially consists of a coaxially guided rotor shaft 14, a rotor head 16 and rotating seals 18.
The connection cover 10 screwed to the sleeve 12 with 3-6 screws 20 is essentially frustoconical. A blind, coaxial with the longitudinal axis L, hole is recessed from the smaller end, which forms the inlet 22 for the pressure medium 64.
With the longitudinal axis L connecting channels 24 forming an acute angle, after the deflection in the axial direction, guide the pressure medium 64 into pressure channels 26 of the sleeve 12, the transition region being sealed.
A supply line of the pressure medium, which is known per se and is not shown, is coupled in or at the inlet 22.
With respect to the direction of flow F of the supplied pressure medium, which direction is also the automatic forward movement of the pipe cleaning device, the pressure channels 26 end in front of the front end 38 of the sleeve 12 and extend in the radial direction inwards, the pressure channel opening is denoted by 46.
The rotor shaft 14 is via two bearings, consisting of an outer ring 28 connected to the stator, an inner ring 30 connected to the rotor and tapered rollers 32. The inner ring 30, which is rearward in the direction F, serves as a support for a shaft nut 34 which holds the rotor shaft 14 secures in the longitudinal direction of the axis L. A first sealing ring 18 with an outer sliding surface 36 adjoins the front inner ring 30. At a distance from it, adjacent to the front end face 38 of the rotor shaft 14, there is a second sealing ring 18, likewise with an outer sliding surface. The two sealing rings are further sealed on their inside and outside with an O-ring 40 each.
In the area between the two sealing rings 18, the rotor shaft has a paddle wheel 42 which is integrally formed or permanently attached. This rotates with little play in the blade cavity 44, which is filled with pressure medium 64. From the inwardly deflected pressure channels 26, the pressure medium 64 emerges from the pressure channel openings 46 at high pressure and is thrown against the blades 43 of the blade wheel 42, which act like turbine blades, whereby torque is generated and the rotor is actuated at a high number of revolutions.
Between the blades 43, the pressure medium 64, which has been partially relaxed due to the exertion of the torque, flows through inner radial channels 48 into one that extends as far as the rear end 50 and, narrowing, up to the front end 38 of the rotor shaft 14. At the rear end 50 of the rotor shaft 14, the pressure medium 64 enters rear outlet channels 52, which are directed towards the rear. The pressure medium 64 emerging from the rear outlet channels 52 relaxes completely and gives the pipe cleaning device a feed.
The rear end 50 of the rotor shaft 14 is mounted in a bore 51 of the connection cover 10 and sealed with an O-ring 54.
The front end 38 is rigidly connected to the rotor head 16 by means of two or more screws 56. The rotor head has an axial bore 58 which, after the rotor head 16 has been screwed on, lies flush on the narrowed central bore of the rotor shaft 14. According to a variant not shown, the rotor head 16 can also be screwed on by means of a central thread.
Front outlet ducts 60 branch off from the bore 58 and through which the partially relaxed pressure medium 64, which is directed towards the front, flows off. The pressure medium 64 emerging from the front outlet channels 60 has a cleaning effect which is optimal with channels running perpendicular or almost perpendicular to the longitudinal axis L.
The forward contours of the rotor head 16 are only hinted at. This is to show that the rotor head can take any shape. Appropriate grooves can be left out to form a cutter head, a cutter head can be attached or other suitable cleaning agents such as brushes, roughing tools or cleaning chains can be attached.
The cross sections of all pressure and drain lines are dimensioned such that an optimal speed is achieved, the necessary feed is achieved and the pressure medium emerging from the rotor head 16 are optimally coordinated with one another.
FIG. 2 shows in cross section the outer sleeve 12 of the stator and the inner rotor shaft 14 with the longitudinal axial channel 49. In the stator casing 12, not shown in FIG. 1, axially extending channels 62 are drawn, which the in the blade cavity 44 (Fig. 1) partially relaxed pressure medium 64 in the direction of the rear outlet channels 52 arranged in the connection cover 10. It can be seen that two axially opposite pressure channels 26 and drain channels 62 which run axially in pairs are arranged alternately.
In contrast to the embodiment of FIG. 2, in this case the rotor shaft 14 can be formed without a bore 49 at least in this area.
The blade wheel 42 shown in cross section in FIG. 3 has five blades 43. Pressure medium 64 emerging from the indicated pressure channel openings 46 hits one of the impact surfaces 66 of the impeller 42, in the lower variant, bundled. Since the entire vane cavity 44 (FIG. 1) is under pressure, the pressure medium is pressed and pressed even at high rotational speed of the vane wheel 42 through inner radial channels 48 into the central bore 49 of the rotor shaft 14, which always extends over the area of the vane wheel 42 from there to at least one of the outlet channels 52, 60.
4, for the sake of clarity, a separate rotor shaft 14 is drawn, which comprises an integrally shaped paddle wheel 42 with impact surfaces 66. The central bore 49 is connected via internal radial channels 48 to the cavity surrounding the impeller. The O-rings 40, 54 have already been inserted. The axial channel 49, which extends from the rear end 50 to the front end 38, narrows in the direction of the front end immediately after the radial channels 48. With the corresponding cross sections of the outlet channels 52, 60, more flowing pressure medium 64 flows to the rear.
At the front end 38, holes 57 are provided for fastening the rotor head with screws.
In the inlet 22 of the connection cover 10 shown separately in FIG. 5, a pressure hose can be fastened in a known manner in such a way that it can rotate freely with respect to the connection cover 10. In connection with FIG. 6, the course of the two connecting channels 24, which start at the inlet 22 and which lie diagonally opposite one another, can be seen better. They pass into axial pressure channels 26, which guide the pressure medium 64 into corresponding channels 26 of the stator sheath (FIG. 1).
The course of the three rear outlet channels 52, which take over the pressure medium 64 and are directed to the surface of the device, is indicated in connection with FIG. 6. The arrows indicate the direction of flow of the print medium 64.
Also in Fig. 6, three screw holes for the screws 20 (Fig. 1) are indicated, which firmly connect the main components of the stator, the connection cover 10 and the stator casing 12.
The stator head 16 shown in FIG. 7 is to be considered in connection with FIG. 8, where the course of the front outlet channels 60 is shown. These branch off from the blind axial bore 58 in the stator head 16 and guide the pressurized water via four channels to the pipeline to be cleaned, while the rotor head 16 rotates at high speed. The front outlet channels 60 can also be formed perpendicular to the longitudinal axis L or directed towards the rear.
The rotor head 16 is shown in its simplest form, suitable mechanical cleaning aids can be easily attached with the screws 56.