DE4129026C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotordüse für ein Hochdruck­ reinigungsgerät mit einem Gehäuse, das in einer Stirnwand mit einem pfannenförmigen Lager für das vordere kugelige Ende eines eine Durchgangsbohrung aufweisenden Düsenkör­ pers versehen ist, mit einem tangential in das Gehäuse einmündenden Einlaß für eine Flüssigkeit, durch die die Flüssigkeit im Gehäuse um die Gehäuselängsachse in Rota­ tion versetzbar ist, so daß der Düsenkörper zusammen mit der rotierenden Flüssigkeit umläuft und sich dabei mit ei­ ner Anlagefläche an seinem Umfang an die Innenwand des Ge­ häuses anlegt, wobei die Längsachse des Düsenkörpers ge­ genüber der Längsachse des Gehäuses geneigt ist.

Eine solche Rotordüse ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 40 13 446 bekannt. Bei einer solchen Rotor­ düse ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau, da der Düsenkörper nur einseitig gelagert ist, sich im übrigen aber im Gehäuse frei bewegt, wobei er einerseits auf einem Kegelmantel um die Längsachse des Gehäuses umläuft, wäh­ rend er sich andererseits um seine eigene Längsachse dreht. Diese Drehbewegung um die eigene Längsachse läßt sich dadurch weitgehend herabsetzen, daß im Bereich der Anlagefläche eine erhöhte Reibung vorgesehen wird. Aller­ dings gelingt es dadurch nicht, die Umlauffrequenz des Dü­ senkörpers im Gehäuse herabzusetzen.

Es hat sich herausgestellt, daß bei Konstruktionen dieser Art eine solche Drehzahlbegrenzung wünschenswert ist.

Bei Rotordüsen anderer Bauart (DE-PS 35 32 045), bei denen im Gehäuse ein Rotor um eine gehäusefeste Achse drehbar gelagert ist, wird die Drehzahlbegrenzung des Rotors da­ durch erreicht, daß im Rotor in radialer Richtung frei verschieblich kugelförmige Bremskörper gelagert sind, die sich an den Außenmantel des Gehäuses anlegen und eine Bremskraft erzeugen, die mit der Drehzahl des Rotorkörpers zunimmt. Eine solche Konstruktion ist jedoch nur verwend­ bar, wenn im Gehäuse ein Rotor um eine gehäusefeste Achse drehbar gelagert ist. Bei Verwendung eines frei umlaufen­ den Düsenkörpers, der sich zudem um die eigene Längsachse dreht, ist eine radiale Abbremsung an der zylindrischen Innenwand des Rotorgehäuses nicht ohne weiteres möglich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Rotordüse der ein­ gangs beschriebenen Art eine wirksame Drehzahlbeschränkung zu erreichen.

Diese Aufgabe wird bei einer Rotordüse der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Düsenkörper an seinem dem vorderen, kugeligen Ende abge­ wandten hinteren Ende ein Bremskörper in Längsrichtung des Düsenkörpers verschieblich gelagert ist und daß im Ge­ häuse dem hinteren Ende des Düsenkörpers benachbart stirn­ seitig eine Anlagefläche angeordnet ist, an der der im Dü­ senkörper gelagerte Bremskörper über das Ende des Düsen­ körpers vorstehend anliegt, sobald der Düsenkörper im Ge­ häuse umläuft.

Es wird also im Düsenkörper ein Bremskörper gelagert, der sich in Richtung der Längsachse des Düsenkörpers verschie­ ben kann. Da diese Längsachse bei der Umlaufbewegung des Düsenkörpers im Gehäuse schräg zur Gehäuselängsachse und damit zur Umlaufachse steht, ergibt sich durch die Flieh­ kraft auch eine den Bremskörper in Richtung der Düsenkör­ perlängsachse verschiebende Komponente, die den Bremskör­ per aus dem Düsenkörper heraus gegen die stirnseitige An­ lagefläche drückt. Diese Anlage ergibt eine wirksame Bremskraft, die die Umlauffrequenz des Düsenkörpers im Ge­ häuse beschränkt, wobei diese Drehzahlbeschränkung unab­ hängig davon funktioniert, welche Position der Düsenkörper um seine Längsachse einnimmt. Der Düsenkörper kann daher um seine Längsachse frei rotieren, und trotzdem wird die Umlauffrequenz des Düsenkörpers im Gehäuse wirksam be­ schränkt. Die Bremskräfte nehmen mit steigender Umlauffre­ quenz zu.

Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion liegt auch darin, daß der Bremskörper, der beispielsweise als Stahlkörper ausgebildet sein kann, aufgrund seines hohen Gewichtes mit zunehmender Drehzahl auch eine steigende Radialkomponente auf den Düsenkörper ausübt, die diesen mit erhöhter Kraft an die Innenwand des Gehäuses andrückt. Dies wiederum trägt dazu bei, die Eigenrotation des Düsenkörpers um die Längsachse zusätzlich herabzusetzen.

Der Bremskörper kann beispielsweise eine Kugel sein.

Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich, wenn der Bremskörper in einem zylindrischen Sackloch am hinte­ ren Ende des Düsenkörpers frei verschieblich gelagert ist.

Die Anlagefläche für den Bremskörper kann als Ringfläche ausgebildet sein, die im Anlagebereich des Bremskörpers senkrecht zur Längsachse des Düsenkörpers angeordnet ist. Insgesamt weist die Anlagefläche damit infolge der Neigung der Düsenkkörper-Längsachse gegenüber der Gehäuse-Längs­ achse eine leichte Konizität auf.

Zusätzlich kann die Anlagefläche einen zentralen Vorsprung tragen, der über das hintere Ende des in dem pfannenförmi­ gen Lager abgestützten Düsenkörpers in das Gehäuseinnere vorsteht. Dadurch wird gewährleistet, daß auch vor der In­ betriebnahme der Düsenkörper sich im Gehäuse nicht zentral ausrichtet, sondern gegenüber der Längsachse des Gehäuses eine Neigung beibehält. Bei Betriebsbeginn wird daher der Düsenkörper sofort wirksam an die Innenfläche des Gehäuses angepreßt.

Die Umlauffrequenz des Düsenkörpers im Gehäuse wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch zusätzlich herabgesetzt, daß der Düsenkörper über minde­ stens zwei in Richtung seiner Längsachse gegeneinander versetzte Anlageflächen an seinem Umfang an der Innenwand des Gehäuses anliegt. Aufgrund der Schrägstellung des Dü­ senkörpers im Gehäuse ergeben sich dadurch bei der Abwälz­ bewegung des Düsenkörpers an der Innenwand des Gehäuses unterschiedlich lange Abwälzwege der Anlageflächen an der Innenwand des Gehäuses, so daß in diesem Bereich ein Schlupf auftritt. Dieser Schlupf bremst zusätzlich die Um­ laufbewegung des Düsenkörpers im Gehäuse und trägt damit zur Begrenzung der Umlauffrequenz bei.

Die Herabsetzung der Umlauffrequenz kann verbessert werden, wenn sich die Anlageflächen im Endbereich des Düsenkörpers befinden und dieser Endbereich ein erhöhtes Gewicht aufweist, sei es durch eine massive Ausbildung des Düsenkörpers in diesem Bereich oder durch Einbettung eines Gewichtes.

Die Anlagefläche können beispielsweise durch O-Ringe ge­ bildet sein.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Innenwand des Gehäuses parallel zur Längsachse des an der Innenwand anliegenden Düsenkörpers verläuft und der Düsenlänge Anlagefläche mit gleichen Außendurchmessern trägt.

Es ist dabei vorteilhaft, wenn die mindestens zwei Anlage­ flächen im Bereich des hinteren Endes des Düsenkörpers an­ geordnet sind und die Lagerung des Bremskörpers in dem Dü­ senkörper umgeben. Dadurch drückt der Bremskörper bei steigender Drehzahl aufgrund der radial wirkenden Flieh­ kräfte die Anlageflächen zunehmend stärker gegen die In­ nenwand des Gehäuses, so daß auch die Bremswirkung durch Schlupf erhöht wird.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Die Zeichnung zeigt ei­ nen Längsschnitt durch eine Rotordüse mit Begrenzung der Umlauffrequenz des Düsenkörpers.

Die in der Zeichnung dargestellte Rotordüse umfaßt ein Ge­ häuse 1 mit einer hinteren Hälfte 2, die topfförmig ausge­ bildet ist und in ihrem Boden 3 eine zentrale Öffnung 4 aufweist. An diese Öffnung 4 ist an der Unterseite des Bo­ dens 3 ein Anschlußstutzen 5 angeformt, mit dessen Hilfe das Gehäuse 1 beispielsweise auf das Ende eines Strahlroh­ res eines Hochdruckreinigers aufgeschraubt werden kann.

In die hintere Hälfte 2 des Gehäuses 1 ist eine vordere Hälfte 6 eingeschraubt, die mittels einer O-Ring-Dichtung 7 gegenüber der ersten Hälfte 2 abgedichtet ist. Die zwei­ te Hälfte 6 ist im wesentlichen kegelstumpfförmig ausge­ bildet und endet an ihrem schmalen Ende in einer mit einer zentralen Öffnung 8 versehenen Stirnwand 9, in der ein die Öffnung 8 umgebendes, pfannenförmiges Lager 10 gehalten ist.

In diesem Lager 10 stützt sich das kugelige vordere Ende 11 eines Düsenkörpers 12 ab, der im wesentlichen eine Düse 13 und einen sich daran anschließenden Hohlzylinder 14 um­ faßt. Die Düse 13 ist fest in das eine Ende des Hohlzylin­ ders 14 eingesetzt, der Innenraum des Hohlzylinders 14 steht mit einer Düsenbohrung in der Düse 13 in Verbindung. In der Seitenwand des Hohlzylinders 14 sind Fenster 15 an­ geordnet, die eine Strömungsverbindung zwischen dem In­ nenraum des Hohlzylinders 14 einerseits und dem lnnenraum des Gehäuses 1 andererseits herstellen.

An dem der Düse 13 gegenüberliegenden, hinteren Ende 16 des Düsenkörpers 12 weist der Hohlzylinder 14 einen etwas größeren Durchmesser auf als im übrigen Bereich und bildet hier eine Aufnahmebohrung 17 für einen kugelförmigen Bremskörper 18, der in der Aufnahmebohrung 17 parallel zur Längsachse des Düsenkörpers 12 frei verschieblich geführt ist.

Auf der Außenseite trägt der Hohlzylinder 14 in dem die Aufnahmebohrung 17 umgebenden Bereich in axialem Abstand zueinander zwei O-Ringe 19 und 20, die beide an der Innen­ wand 21 der zweiten Hälfte 6 des Gehäuses 1 anliegen. Die­ se Innenwand 21 verläuft parallel zur Längsachse des an die Innenwand angelegten Düsenkörpers 12, so daß beide O-Ringe 19 und 20, die auf der zylindrischen Außenwand des Hohlzylinders 14 angeordnet sind, mit gleicher Kraft an die Innenwand 21 angedrückt werden.

In die hintere Hälfte 2 des Gehäuses 1 ist zwischen deren Boden 3 und die Unterkante der vorderen Hälfte 6 ein sich im wesentlichen parallel zum Boden 3 erstreckender Einsatz 22 eingeschoben, der mittels einer O-Ringdichtung 23 ge­ genüber der Innenwand der hinteren Hälfte 2 des Gehäuses 1 abgedichtet ist. Der Einsatz 22 bildet zusammen mit dem Boden 3 einen Verteilerraum 24, der einerseits mit der Öffnung 4 im Boden 3 in Verbindung steht, andererseits mit schräg mit Tangentialkomponente von dem Verteilerraum 24 in den Innenraum des Gehäuses 1 eintretenden Bohrungen 25 im Einsatz 22.

Auf der dem Gehäuseinnenraum zugewandten Seite weist der Einsatz 22 einen zentral in das Gehäuseinnere ragenden Vorsprung 26 auf, der bis über das hintere Ende 16 des Dü­ senkörpers 12 vorsteht und somit verhindert, daß sich der Düsenkörper im Gehäuse 1 zentral ausrichten kann.

Der Vorsprung 26 wird von einer ringförmigen Anlagefläche 27 umgeben, die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des an der Innenwand des Gehäuses 1 anliegenden Düsenkör­ pers 12 ausgerichtet ist. Diese Anlagefläche 27 befindet sich in geringem Abstand vom hinteren Ende 16 des Düsen­ körpers 12, so daß der in der Aufnahmebohrung 17 frei ver­ schiebliche Bremskörper 18 an der Anlagefläche 27 zur An­ lage gelangen kann, solange er sich noch in der Aufnahme­ bohrung 17 befindet.

Das Gehäuse 1 wird von einem zweiteiligen Außengehäuse 28 umgeben, das beispielsweise aus Kunststoff bestehen kann. Es umgibt das Gehäuse 1 mantelartig, im Bereich des An­ schlußstutzens 5 und im Bereich der Öffnung 8 tritt das Gehäuse 1 durch das Außengehäuse 28 hindurch.

Im Betrieb wird unter hohem Druck stehende Reinigungsflüs­ sigkeit über den Anschlußstutzen 5 und die Öffnung 4 in den Verteilerraum 24 eingeleitet und gelangt von dort über die Bohrungen 25 in den Innenraum des Gehäuses 1. Dadurch wird in diesem Innenraum eine um die Längsachse des Gehäu­ ses rotierende Flüssigkeitsfüllung erzielt. Diese nimmt den sich im Lager 10 mit dem kugeligen Ende 11 abstützen­ den Düsenkörper 12 mit, der dabei mit den O-Ringen 19 und 20 gegen die Innenwand der vorderen Hälfte 6 des Gehäuses 1 gedrückt wird.

Die Flüssigkeit gelangt aus dem Innenraum des Gehäuses 1 über die Fenster 15 und die Düse 13 in Form eines kompak­ ten Reinigungsmittelstrahles ins Freie, wobei dieser Strahl auf einem Kegelmantel umläuft, der die Öffnung S durchsetzt.

Durch den Umlauf des Düsenkörpers 12 um die Längsachse des Gehäuses 1 wird auf den kugeligen Bremskörper 18 in der Aufnahmebohrung 17 eine radial nach außen gerichtete Kraft ausgeübt, durch die einerseits der Düsenkörper 12 mit er­ höhter Kraft gegen die Innenwand der vorderen Hälfte 6 des Gehäuses 1 gedrückt wird, während andererseits die paral­ lel zur Längsrichtung des Düsenkörpers 12 gerichtete Kom­ ponente dieser Kraft den Bremskörper 18 gegen die Anlage­ fläche 27 drückt. Diese Kräfte werden mit zunehmender Um­ lauffrequenz größer, so daß die durch die Anlage des Bremskörpers an der Anlagefläche 27 erzeugten Bremskräfte ebenfalls steigen. Dies führt zu einer Begrenzung der Um­ lauffrequenz des Düsenkörpers 12 im Gehäuse 1. In der gleichen Richtung wirken die erhöhten Kräfte, mit denen die beiden O-Ringe 29 und 20 gegen die Innenwand der vor­ deren Hälfte 6 des Gehäuses 1 gedrückt werden. Da die von jedem der beiden O-Ringe bei einem Umlauf im Gehäuse längs der konischen Innenwand zurückzulegenden Wege unterschied­ lich groß sind, tritt zwischen den O-Ringen 19 und 20 ei­ nerseits und der Innenwand andererseits ein Schlupf auf, der ebenfalls die Umlauffrequenz begrenzt. Dieser Effekt wird vergrößert durch die Erhöhung der Anlagekräfte, mit denen die O-Ringe 19 und 20 bei steigender Drehzahl unter dem Einfluß des Bremskörpers 18 gegen die Innenwand ge­ drückt werden.

Die Konstruktion des Rotorkörpers ist so ausgelegt, daß eine Montage und Demontage mit geringem Aufwand möglich ist. Zum Zusammensetzen wird zunächst der Einsatz 22 in die hintere Hälfte 2 des Gehäuses 1 eingelegt, anschlie­ ßend wird die vordere Hälfte 6 des Gehäuses 1 mit in das Lager 10 eingesetztem Düsenkörper mit der hinteren Hälfte 2 verschraubt. In den Düsenkörper 12 ist dabei der kugeli­ ge Bremskörper 18 lose eingelegt, außerdem sind die O-Rin­ ge 19 und 20 aufgesetzt. Diese gegebenenfalls einem Ver­ schleiß unterliegenden Teile können leicht ausgewechselt werden, indem die beiden Hälften 2 und 6 des Gehäuses 1 auseinandergeschraubt werden.

Claims (9)

1. Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät mit einem Gehäuse, das in einer Stirnwand mit einem pfannen­ förmigen Lager für das vordere, kugelige Ende eines eine Durchgangsbohrung aufweisenden Düsenkörpers versehen ist, mit einem tangential in das Gehäuse einmündenden Einlaß für eine Flüssigkeit, durch die die Flüssigkeit im Gehäuse um die Gehäuselängsachse in Rotation versetzbar ist, so daß der Düsenkörper zusammen mit der rotierenden Flüssigkeit umläuft und sich dabei mit einer Anlagefläche an seinem Umfang an die Innenwand des Gehäuses anlegt, wobei die Längsachse des Düsenkörpers gegenüber der Längsachse des Gehäuses geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Düsenkörper (12) an seinem dem vorderen, kugeligen Ende (11) abge­ wandten hinteren Ende (16) ein Bremskörper (18) in Längsrichtung des Düsenkörpers (12) verschieblich gelagert ist und daß im Gehäuse (1) dem hinteren En­ de (16) des Düsenkörpers (12) benachbart stirnseitig eine Anlagefläche (27) angeordnet ist, an der der im Düsenkörper (12) gelagerte Bremskörper (18) über das Ende (16) des Düsenkörpers (12) vorstehend anliegt, sobald der Düsenkörper (12) im Gehäuse (1) umläuft.

2. Rotordüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskörper (18) eine Kugel ist.

3. Rotordüse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskörper (18) in einer zylindrischen Aufnahmebohrung (17) am hinteren Ende (16) des Düsenkörpers (12) frei verschieblich gela­ gert ist.

4. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (27) als Ringfläche ausgebildet ist, die im Anlagebereich des Bremskörpers (18) senkrecht zur Längsachse des Düsenkörpers (12) angeordnet ist.

5. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (27) einen zentralen Vorsprung (26) trägt, der über das hintere Ende (16) des in dem pfannenförmigen Lager (10) abgestützten Düsenkörpers (12) in das Gehäuse­ innere vorsteht.

6. Rotordüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (12) über mindestens zwei in Richtung seiner Längsachse gegeneinander versetzte Anlageflächen (19, 20) an seinem Umfang an der Innenwand (21) des Gehäuses (1) anliegt.

7. Rotordüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Anlagefläche (19, 20) durch einen O-Ring gebildet ist.

8. Rotordüse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Innenwand (21) des Gehäuses (1) parallel zur Längsachse des an der Innenwand (21) anliegenden Düsenkörpers (12) verläuft und der Dü­ senkörper (12) Anlageflächen (19, 20) mit gleichem Außendurchmesser trägt.

9. Rotordüse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Anlageflä­ chen (19, 20) im Bereich des hinteren Endes (16) des Düsenkörpers (12) angeordnet sind und die Lagerung des Bremskörpers (18) in dem Düsenkörper (12) umge­ ben.