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Die
Erfindung betrifft eine Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät
mit einem Gehäuse, das mindestens einen tangential in das
Gehäuse einmündenden Einlass für eine
Flüssigkeit aufweist und das in einer Stirnwand mit einer
pfannenförmigen, zentral durchbrochenen Vertiefung versehen
ist, und mit einem im Gehäuse angeordneten, einen Durchgangskanal
aufweisenden und sich mit einem kugeligen Ende in der pfannenförmigen
Vertiefung abstützenden Düsenkörper,
dessen Längsachse zur Längsachse des Gehäuses
geneigt ist, wobei Flüssigkeit im Gehäuse durch
die über den mindestens einen Einlass in das Gehäuse
einströmende Flüssigkeit um die Längsachse
des Gehäuses in Rotation versetzbar ist und der Düsenkörper
zusammen mit der rotierenden Flüssigkeit umläuft
und sich dabei mit einer Anlagefläche an seinem Umfang
an die Innenwand des Gehäuses anlegt.
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Derartige
Rotordüsen sind beispielsweise aus der
DE 41 29 026 C1 bekannt.
Mit ihrer Hilfe kann ein auf einem Kegelmantel umlaufender kompakter Flüssigkeitsstrahl
erzeugt werden, der beispielsweise zu Reinigungszwecken auf eine
zu reinigende Fläche gerichtet werden kann. Hierzu kann
der Einlass des Gehäuses mit einem Hochdruckreinigungsgerät verbunden
werden, so dass dem Gehäuse unter hohem Druck stehende
Flüssigkeit zugeführt werden kann. In dem Gehäuse
befindet sich ein Düsenkörper, der nur einseitig
an der pfannenförmigen Vertiefung gelagert ist und sich
im Übrigen im Gehäuse um die Längsachse
des Gehäuses bewegen kann. Der Düsenkörper
weist einen Durchgangskanal auf, durch den die Flüssigkeit
die durchbrochene Vertiefung des Gehäuses passieren kann.
Die Längsachse des Düsenkörpers ist gegenüber
der Längsachse des Gehäuses geneigt. Durch die
tangential in das Gehäuse eintretende Flüssigkeit
wird der Düsenkörper in die pfannenförmige Vertiefung
gedrückt, die ein Lager für den Düsenkörper
ausbildet, und zugleich wird der Düsenkörper in
Rotation um die Gehäuselängsachse versetzt. Dies
hat zur Folge, dass der austretende Flüssigkeitsstrahl
ebenfalls die gewünschte kreisförmige Bewegung
beschreibt, so dass bei einem mit Punktstrahldüsen vergleichbaren Druck
eine verhältnismäßig große Fläche
mit Flüssigkeit beaufschlagt werden kann.
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Die
Zuführung der unter Druck stehenden Flüssigkeit über
den tangential in das Gehäuse einmündenden Einlass
stellt sicher, dass im Gehäuse befindliche Flüssigkeit
um die Längsachse des Gehäuses in Rotation versetzt
wird und dadurch auch der Düsenkörper um die Gehäuselängsachse
rotiert, indem sich innerhalb des Gehäuses eine rotierende Flüssigkeitssäule
ausbildet. Der mindestens eine tangentiale Einlass bildet allerdings
für die Flüssigkeit einen Strömungswiderstand
aus, der zu Strömungsverlusten führt. Um den Strömungswiderstand zu
verringern, könnte der Durchmesser des mindestens einen
tangentialen Einlasses vergrößert werden. Dies
hat dann aber zur Folge, dass sich die Strömungsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit im Bereich des mindestens einen tangentialen
Einlasses verringert, und dies wiederum kann zur Folge haben, dass der
Düsenkörper nicht in allen Fällen zuverlässig
in Rotation um die Gehäuselängsachse versetzbar
ist. Insbesondere das so genannte ”Anlaufverhalten” des Düsenkörpers
kann beeinträchtigt werden. Unter dem Anlaufverhalten wird
das Ingangsetzen der Rotation des Düsenkörpers
verstanden. Bevor dem Gehäuse unter Druck stehende Flüssigkeit
zugeführt wird, befindet sich der Düsenkörper
relativ zur Innenwand des Gehäuses in Ruhe, er führt
also noch keine Umlaufbewegung um die Gehäuselängsachse
aus. Erfolgt nun die Zuführung von unter Druck stehender Flüssigkeit über
den mindestens einen tangentialen Einlass, so muss zunächst
die Haftreibung zwischen dem Düsenkörper und der
Innenwand des Gehäuses überwunden werden, um den Düsenkörper
in Rotation versetzen zu können. Es muss somit zunächst eine
verhältnismäßig große anfängliche
Reibungskraft überwunden werden, um den Düsenkörper
zu bewegen. Führt der Düsenkörper dann
eine Rotationsbewegung aus, so ist für das Reibungsverhalten des
Düsenkörpers an der Innenwand des Gehäuses die
Gleitreibung verantwortlich, die üblicherweise geringer
ist als die anfängliche Haftreibung. Dies hat zur Folge,
dass für die Aufrechterhaltung einer Rotationsbewegung
des Düsenkörpers um die Gehäuselängsachse
eine geringere Kraft erforderlich ist als für das Ingangsetzen
der Bewegung.
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Falls
nun der Strömungsquerschnitt des mindestens einen tangentialen
Einlasses vergrößert wird, um Strömungsverluste
im Bereich des Einlasses zu verringern, so wird dadurch die Strömungsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit im Bereich des Einlasses reduziert, und
dies wiederum kann zur Folge haben, dass die von der Flüssigkeit
auf den Düsenkörper ausgeübte Kraft nicht
ausreicht, um den Düsenkörper in Rotation um die
Gehäuselängsachse zu versetzen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rotordüse der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, dass Strömungsverluste
im Bereich der Rotordüse verringert werden können,
ohne dass dadurch der Betrieb der Rotordüse, insbesondere das
Anlaufverhalten des Düsenkörpers, merklich beeinträchtigt
wird.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Rotordüse der gattungsgemäßen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
der Düsenkörper in einem dem vorderen, kugeligen
Ende abgewandten hinteren Endbereich eine von der Kreisform abweichende
Außenkontur aufweist.
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Durch
die von der Kreisform abweichende Außenkontur im hinteren
Endbereich des Düsenkörpers kann auf den Düsenkörper
von der im Gehäuse rotierenden Flüssigkeit wirksamer
eine Kraft übertragen werden, durch die der Düsenkörper
um die Gehäuselängsachse in Rotation versetzt
wird. Dies wiederum macht es möglich, den Strömungsquerschnitt des
mindestens einen tangential in das Gehäuse einmündenden
Einlasses zu vergrößern, ohne dass dadurch der
Betrieb der Rotordüse und insbesondere das Anlaufverhalten
des Düsenkörpers nachteilig beeinflusst wird.
Durch die Vergrößerung des Strömungsquerschnitts
des mindestens einen Einlasses wird zwar die Strömungsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit im Bereich des Einlasses reduziert, dies
hat jedoch aufgrund der von der Kreisform abweichenden Außenkontur
im hinteren Endbereich des Düsenkörpers keine
Beeinträchtigung von dessen Anlaufverhalten zur Folge.
Der Düsenkörper wird vielmehr von der im Gehäuse
um dessen Längsachse strömenden Flüssigkeit
auch bei vergrößertem Strömungsquerschnitt
des mindestens einen tangentialen Einlasses zuverlässig
von der rotierenden Flüssigkeit in Drehung versetzt.
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Durch
die von der Kreisform abweichende Außenkontur im hinteren
Endbereich des Düsenkörpers können somit
Strömungsverluste der Flüssigkeit im Bereich der
Rotordüse verringert werden und dennoch ist sichergestellt,
dass von der Rotordüse zuverlässig ein unter hohem
Druck stehender, auf einem Kegelmantel umlaufender Reinigungsstrahl
erzeugt werden kann.
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Von
Vorteil ist es, wenn sich der Bereich des Düsenkörpers
mit von der Kreisform abweichender Außenkontur bis unmittelbar
an das hintere Ende des Düsenkörpers erstreckt.
Es hat sich gezeigt, dass dies eine besonders wirk same Kraftübertragung
von der um die Gehäuselängsachse rotierenden Flüssigkeit
auf den Düsenkörper ermöglicht.
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In
seinem Bereich mit von der Kreisform abweichender Außenkontur
weist der Düsenkörper eine unrunde Gestalt auf,
die eine wirksame Kraftübertragung von der rotierenden
Flüssigkeit auf den Düsenkörper ermöglicht.
Der Düsenkörper kann in diesem Bereich beispielsweise
eine ovale Gestalt aufweisen oder auch eine wellenförmige
Außenkontur.
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Als
besonders wirkungsvoll hat sich eine Ausgestaltung erwiesen, bei
der der Düsenkörper im Bereich mit von der Kreisform
abweichender Außenkontur eckig ausgestaltet ist. In diesem
Bereich kann der Düsenkörper beispielsweise sternförmig
ausgebildet sein oder auch in Form eines Mehrkantes, insbesondere
eines Vierkantes oder Sechskantes. Die Bereitstellung von Kanten
im Bereich der Außenkontur des Düsenkörpers
ermöglicht eine besonders effiziente Übertragung
von Kräften von der um die Gehäuselängsachse
rotierenden Flüssigkeit auf den Düsenkörper,
so dass dieser der Bewegung der Flüssigkeit folgt und ebenfalls
um die Gehäuselängsachse umläuft.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Düsenkörper
in seinem hinteren Endbereich nach außen abstehende Rippen
auf. Die Rippen verleihen dem Düsenkörper eine
von der Kreisform abweichende Außenkontur.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn zumindest einige Rippen in einer Radialebene
bezogen auf die Längsachse des Düsenkörpers
verlaufen. Der Düsenkörper kann beispielsweise
mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte
Rippen aufweisen, die jeweils radial ausgerichtet sind.
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Alternativ
oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass zumindest einige
Rippen senkrecht zu einer Radialebene bezogen auf die Längsachse
des Düsenkörpers verlaufen. Unter einer Radialebene wird
hierbei eine Ebene verstanden, die bezogen auf die Längsachse
des Düsenkörpers in Radialrichtung ausgerichtet
ist.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass mehrere Rippen parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Die
im Gehäuse um dessen Längsachse rotierende Flüssigkeit
hat nicht nur zur Folge, dass der Düsenkörper
entsprechend der Flüssigkeit um die Gehäuselängsachse
rotiert. Die um die Längsachse des Gehäuses rotierende
Flüssigkeit wirkt insbesondere im vorderen Bereich des
Düsenkörpers, mit dem dieser in der zentralen,
pfannenförmigen Vertiefung gelagert ist, als Drehantrieb
für den Düsenkörper um dessen Längsachse,
so dass dieser in Eigenrotation um seine eigene Längsachse
versetzt wird. Die Eigenrotation um die Längsachse des
Düsenkörpers überlagert sich der Umlaufbewegung
des Düsenkörpers auf dem Kegelmantel des Gehäuses.
Die Eigenrotation führt dazu, dass auch der auf dem Düsenkörper
austretende Flüssigkeitsstrahl um seine Längsachse
in Rotation gelangt. Sobald die entsprechend in Umfangsrichtung
beschleunigten Flüssigkeitsteilchen den Düsenkörper
verlassen, fächert daher der Flüssigkeitsstrahl
auf. Dies kann zur Folge haben, dass die Reinigungswirkung des Flüssigkeitsstrahls bereits
in kurzem Abstand vom Düsenkörper nachlässt.
Um die Eigenrotation des Düsenkörpers gering zu
halten, ist es von Vorteil, wenn der Düsenkörper
in seinem dem vorderen, kugeligen Ende zugewandten Endbereich eine
kreisförmige Außenkontur aufweist. Durch die kreisförmige
Außenkontur wird die Übertragung von Kräften
von der im Gehäuse rotierenden Flüssigkeit auf
den Düsenkörper im vorderen Bereich des Düsenkörpers
redu ziert. Die Gefahr, dass der Flüssigkeitsstrahl nach
Verlassen des Düsenkörpers auffächert,
wird dadurch gering gehalten. Bei einer derartigen Ausgestaltung
weist der Düsenkörper somit in seinem hinteren
Endbereich eine von der Kreisform abweichende Außenkontur
auf, die das Anlaufverhalten des Düsenkörpers
verbessert, und in seinem vorderen Endbereich weist der Düsenkörper eine
kreisförmige Außenkontur auf, die die Eigenrotation
des Düsenkörpers um seine eigene Längsachse
gering hält.
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Bevorzugt
erstreckt sich der Bereich mit kreisförmiger Außenkontur über
mindestens die Hälfte der Gesamtlänge des Düsenkörpers.
Bei einer derartigen Ausgestaltung weist der Düsenkörper
in seinem hinteren Endbereich eine von der Kreisform abweichende
Außenkontur auf. Dieser Bereich erstreckt sich aber allenfalls über
die Hälfte der Gesamtlänge des Düsenkörpers.
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Vorzugsweise
ist der Bereich mit von der Kreisform abweichender Außenkontur
des Düsenkörpers bezogen auf dessen Längsachse
kürzer als der Bereich mit kreisförmiger Außenkontur.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass sich der Bereich mit von der Kreisform
abweichender Außenkontur in Längsrichtung des
Düsenkörpers über einen Bereich von maximal
40% der Gesamtlänge des Düsenkörpers
erstreckt. Es hat sich gezeigt, dass dadurch ein besonders gutes
Anlaufverhalten bei verhältnismäßig geringer
Eigenrotation des Düsenkörpers erzielbar ist.
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Wie
eingangs erwähnt, liegt der um die Gehäuselängsachse
umlaufende Düsenkörper mit einer Anlagefläche
an der Innenwand des Gehäuses an. Bevorzugt wird die Anlagefläche
von einem Ringwulst ausgebildet.
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Es
ist günstig, wenn sich an den Ringwulst in Längsrichtung
des Düsenkörpers zu beiden Seiten Bereiche mit
von der Kreisform abweichender Außenkontur anschließen.
Der Ringwulst ist bei einer derartigen Ausgestaltung im Abstand
zum hinteren Ende des Düsenkörpers angeordnet,
und sowohl im Bereich zwischen dem Ringwulst und dem hinteren Ende
des Düsenkörpers als auch in dem an den Ringwulst
in Richtung auf das vordere Ende des Düsenkörpers
anschließenden Bereich weist der Düsenkörper
eine von der Kreisform abweichende Außenkontur auf. Dadurch
kann auf den Düsenkörper zu beiden Seiten des
Ringwulstes, d. h. zu beiden Seiten der Anlagefläche, eine
verhältnismäßig große Kraft
von der um die Gehäuselängsachse rotierenden Flüssigkeit übertragen
werden. Es hat sich gezeigt, dass dadurch das Anlaufverhalten des
Düsenkörpers verbessert werden kann.
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Der
Ringwulst kann beispielsweise von einem O-Ring gebildet werden,
der in einer den Düsenkörper umgebenden Ringnut
angeordnet ist.
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Der
Ringwulst, insbesondere der O-Ring, ist vorzugsweise aus einem gummielastischen
Material gefertigt.
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Die
voranstehend erläuterte Eigenrotation des Düsenkörpers
um dessen eigene Längsachse kann verringert werden, indem
der Düsenkörper in seinem hinteren Endbereich
ein fliehkraftverstärkendes Masseelement aufweist. Aufgrund
seiner Umlaufbewegung um die Längsachse des Gehäuses
unterliegt der Düsenkörper einer Fliehkraft, die
den Düsenkörper senkrecht zur Gehäuselängsachse
beaufschlagt und gegen die Innenwand des Gehäuses drückt.
Dadurch wird die Eigenrotation des Düsenkörpers
um seine eigene Längsachse behindert. Die auf den Düsenkörper
einwirkende Fliehkraft kann verstärkt werden, indem die
Masse des Düsenkörpers in seinem hinteren Endbereich
erhöht wird. Es ist deshalb günstig, wenn er in
diesem Endbereich ein Masseelement aufweist, beispielsweise einen Metallkörper.
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Bevorzugt
kommt ein kugelförmiges Masseelement zum Einsatz, beispielsweise
eine Metallkugel, insbesondere eine Stahlkugel.
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Die
dem Gehäuse über den mindestens einen tangentialen
Einlass zugeführte Flüssigkeit kann das Gehäuse
nur dadurch verlassen, dass sie durch den Durchgangskanal des Düsenkörpers
hindurchströmt und anschließend die durchbrochene
Vertiefung an der Stirnwand des Gehäuses passiert. Günstigerweise
erstreckt sich der Durchgangskanal in axialer Richtung durch den
Düsenkörper hindurch. Die Flüssigkeit
kann somit am hinteren Ende des Düsenkörpers in
den Durchgangskanal eintreten und diesen am vorderen Ende des Düsenkörpers
verlassen. Es hat sich gezeigt, dass durch einen derartigen Durchgangskanal
die Reinigungswirkung der Rotordüse verbessert wird. Der
Durchgangskanal weist eine verhältnismäßig
große Länge auf. Dadurch werden Turbulenzen der
Flüssigkeitsströmung beruhigt. Derartige Turbulenzen
können zu einer Auffächerung des aus dem Düsenkörper
herausströmenden Flüssigkeitsstrahls führen.
Durch die verhältnismäßig große
Länge des Durchgangskanals wird die Gefahr von Turbulenzen
verringert.
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Besonders
günstig ist es, wenn im Durchgangskanal ein Gleichrichter
angeordnet ist, denn dadurch können Turbulenzen im Flüssigkeitsstrahl besonders
wirkungsvoll beruhigt werden. Der Gleichrichter kann parallel zur
Längsachse des Düsenkörpers verlaufende
Wände aufweisen, die den Durchgangskanal diametral durchgreifen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Gleich richter zwei senkrecht
aufeinander stehende, parallel zum Durchgangskanal verlaufende und
diesen diametral durchsetzende Wände aufweist.
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Günstigerweise
ist im hinteren Endbereich des Durchgangskanals ein fliehkraftverstärkendes Masseelement
angeordnet, das von der Flüssigkeit umströmbar
ist. Das Masseelement kann in den Durchgangskanal eingepresst sein.
Dies erleichtert die Montage des Düsenkörpers.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn im Durchgangskanal ein Gleichrichter
angeordnet ist, der sich in Richtung auf das vordere, kugelige Ende des
Düsenkörpers an das Masseelement anschließt. Bei
einer derartigen Ausgestaltung kann die Flüssigkeit den
Düsenkörper axial durchströmen, wobei
sie am hinteren Ende des Düsenkörpers in den Durchgangskanal
eintritt und zunächst das bevorzugt kugelförmige
oder zylinderförmige Masseelement umströmt. Anschließend
durchströmt die Flüssigkeit den sich in Richtung
auf das vordere Ende des Düsenkörpers an das Masseelement
anschließenden Gleichrichter. Der Gleichrichter hat eine
Beruhigung des Flüssigkeitsstrahls zur Folge, indem Turbulenzen
innerhalb des Flüssigkeitsstrahls abgeschwächt
werden. Es kann eine praktisch turbulenzfreie Flüssigkeitsströmung
erzielt werden, so dass die Gefahr besonders gering ist, dass der
Flüssigkeitsstrahl bei Verlassen des Düsenkörpers
auffächert.
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Die
nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren
Erläuterung. Es zeigen:
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1:
einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Rotordüse mit einem Gehäuse, in dem ein Düsenkörper
angeordnet ist;
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2:
eine Seitenansicht des Düsenkörpers mit in Längsrichtung
geschnittenem Gehäuse;
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3:
eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in 1 und
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4:
eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 in 1.
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In
der Zeichnung ist schematisch eine Rotordüse 10 für
ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Hochdruckreinigungsgerät
dargestellt, die auf ein Strahlrohr 12 des Hochdruckreinigungsgerätes
aufgeschraubt ist. Das Strahlrohr 12 ist in der Zeichnung nur
ausschnittsweise wiedergegeben, da es dem Fachmann an sich bekannt
ist. Es umfasst einen Rohrabschnitt 13, an dessen in der
Zeichnung nicht dargestelltes, der Rotordüse 10 abgewandtes
Ende in üblicher Weise der Druckschlauch des Hochdruckreinigungsgerätes
angeschlossen werden kann, sowie einen Verbindungsabschnitt 14 mit
einem Außengewinde 16 zur lösbaren Verbindung
des Strahlrohrs 12 mit der Rotordüse 10.
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Die
Rotordüse 10 weist ein Gehäuse 20 auf mit
einem ersten Gehäuseteil 21 und einem zweiten Gehäuseteil 22,
die einen Innenraum 24 definieren. Das erste Gehäuseteil 21 hat
einen kegelstumpfförmigen vorderen Gehäuseabschnitt 26 mit
einer Stirnwand 28 und einem Mantel 30, sowie
einen hinteren Gehäuseabschnitt 32, der sich einstückig
an den vorderen Gehäuseabschnitt 26 anschließt
und hohlzylindrisch ausgebildet ist. Es trägt ein Innengewinde 34, in
das der Verbindungsabschnitt 14 des Strahlrohrs 12 mit
seinem Außen gewinde 16 eingeschraubt ist. In Richtung
auf die Stirnwand 28 schließt sich an das Innengewinde 34 ein
zylindrischer Dichtungsabschnitt 36 an, der über
eine bezogen auf die Längsachse 38 des Gehäuses 20 radial
nach innen gerichtete Schulter 40 in den im Wesentlichen
kegelstumpfförmigen Innenraum 24 übergeht.
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Das
zweite Gehäuseteil 22 ist in Form einer Abschlussplatte 42 ausgestaltet,
die den Innenraum 24 in axialer Richtung begrenzt und einerseits
an der Schulter 40 und andererseits am freien Ende 44 des Strahlrohrs 12 anliegt.
In die der Stirnwand 28 abgewandte Richtung schließt
sich an die Abschlussplatte 42 ein das Strahlrohr 12 in
Umfangsrichtung umgebender Dichtring 46 an, der eine flüssigkeitsdichte Verbindung
des Strahlrohrs 12 mit der Rotordüse 10 gewährleistet.
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Die
Abschlussplatte 42 weist mehrere, vorzugsweise vier, in
Umfangsrichtung in gleichmäßigem Abstand zueinander
angeordnete tangentiale Einlässe 48 auf, über
die Flüssigkeit, die der Rotordüse 10 über
das Strahlrohr 12 von einem Hochdruckreinigungsgerät
zugeführt wird, in den Innenraum 24 eintreten
kann. Aufgrund der tangentialen Ausrichtung der Einlässe 48 weist
die in den Innenraum 24 eintretende Flüssigkeit
eine bezogen auf die Längsachse 38 tangential
ausgerichtete Richtungskomponente auf. Dadurch wird im Innenraum 24 Flüssigkeit um
die Längsachse 38 des Gehäuses 20 in
Rotation versetzt.
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Die
Stirnwand 28 des vorderen Gehäuseabschnitts 26 weist
eine zentrale Durchbrechung 50 auf, die sich in die der
Abschlussplatte 22 abgewandte Richtung konisch erweitert.
Innenseitig ist die zentrale Durchbrechung 50 von einem
pfannenförmigen Lagerring 52 umgeben, der außenseitig
einen Dicht ring 54 trägt und dadurch gegenüber
dem vorderen Gehäuseabschnitt 26 abgedichtet ist.
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Im
Lagerring 52 stützt sich das kugelige vordere
Ende 56 eines Düsenkörpers 60 ab.
Dieser ist mehrteilig ausgestaltet. Er umfasst eine Düse 62,
die das vordere Ende 56 des Düsenkörpers 60 ausbildet, sowie
einen Düsenträger 64 mit einem sich in
axialer Richtung entlang der Längsachse 66 des
Düsenkörpers 60 erstreckenden Durchgangskanal 68,
in den die Düse 62 mit einem fluchtend zum Durchgangskanal 68 ausgerichteten
Düsenkanal 70 eingepresst ist und der sich in
seinem der Düse 62 abgewandten Endbereich stufig
erweitert. Im Bereich der Erweiterung ist in den Durchgangskanal 68 ein
fliehkraftverstärkender Massekörper in Form einer
Stahlkugel 72 eingepresst. An die Stahlkugel 72 schließt
sich im Durchgangskanal 68 in Richtung der Düse 62 ein Gleichrichter 74 an,
der zwei senkrecht aufeinander stehende, parallel zur Längsachse 66 des
Düsenkörpers 60 verlaufende und den Durchgangskanal 68 diametral
durchsetzende Wände 75, 76 aufweist.
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Die
Stahlkugel 72 kann im Durchgangskanal 68 von Flüssigkeit
umströmt werden, so dass diese, nachdem sie den Gleichrichter 74 und
die Düse 62 passiert hat, durch den Lagerring 52 und
die zentrale Durchbrechung 50 hindurchströmen
und dadurch die Rotordüse 10 verlassen kann.
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Der
Düsenträger 64 weist einen vorderen Umfangsbereich 78 mit
kreisförmiger Außenkontur und einen sich daran
anschließenden hinteren Umfangsbereich 80 mit
von der Kreisform abweichender Außenkontur auf. Die von
der Kreisform abweichende Außenkontur des hinteren Umfangsbereichs 80 wird
mittels außenseitig vom Düsenträger 64 abstehender
Rippen 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89 gebildet. Dies
wird insbesondere aus 3 deutlich. Die Rip pen 82 und 86 stehen
sich hierbei diametral gegenüber und sind jeweils radial
ausgerichtet bezogen auf die Längsachse 66 des
Düsenkörpers 60. In entsprechender Weise
stehen sich die Rippen 84 und 88 diametral gegenüber
und sind radial ausgerichtet. Im Gegensatz hierzu sind die Rippen 83 und 89 fluchtend
zueinander und parallel zu den Rippen 84 und 88 ausgerichtet,
und die Rippen 85 und 87 sind ebenfalls fluchtend
zueinander und parallel zu den Rippen 84 und 88 ausgerichtet.
Der Abstand der Rippen 85 und 87 zu den Rippen 84 bzw. 88 ist
identisch mit dem Abstand, den die Rippen 83 und 89 zu
den Rippen 84 bzw. 88 aufweisen.
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In
Höhe der Rippen 82 bis 89 weist der Düsenträger 64 im
hinteren Umfangsbereich 80 eine in Umfangsrichtung umlaufende
Ringnut 91 auf, die einen O-Ring 92 trägt,
der in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse 66 des
Düsenkörpers 60 über die Rippen 82 bis 89 hervorsteht.
Er bildet eine Anlagefläche aus, mit der der Düsenkörper 60 an
die Innenwand 94 des Gehäuses 20 anlegbar
ist. Wie insbesondere aus den 1 und 2 deutlich
wird, erstrecken sich die Rippen 82 bis 89 in
axialer Richtung zu beiden Seiten des O-Rings 92, wobei
sie bis zu dem dem vorderen Ende 56 abgewandten hinteren Ende 96 des
Düsenkörpers 60 verlaufen.
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In
axialer Richtung erstrecken sich die Rippen 82 bis 89 über
weniger als die Hälfte der Gesamtlänge des Düsenkörpers 60.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die
Länge der Rippen 82 bis 89 weniger als
40% der Gesamtlänge des Düsenkörpers 60,
beispielsweise 30% bis 35% der Gesamtlänge.
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Wie
bereits erläutert, wird im Betrieb der Rotordüse 10 über
das Strahlrohr 12 unter hohem Druck stehende Flüssigkeit,
beispielsweise Wasser, von einem Hochdruckreinigungsgerät
zugeführt. Die Flüssigkeit gelangt über
die tangentialen Einlässe 48 in den Innenraum 24 des
Gehäuses 20 und kann den Innenraum über
den Durchgangskanal 68, den Düsenkanal 70,
den Lagerring 52 und daran anschließend über
die zentrale Durchbrechung 50 verlassen. Der Innenraum 24 ist
im Betrieb der Rotordüse 10 mit Flüssigkeit
gefüllt, die von der über die tangentialen Einlässe 48 einströmenden
Flüssigkeit um die Längsachse 38 des
Gehäuses 20 in Drehung versetzt wird. Es bildet
sich somit im Innenraum 24 eine rotierende Flüssigkeitssäule
aus. Die rotierende Flüssigkeitssäule nimmt den
sich mit seinem kugeligen vorderen Ende 56 im Lagerring 52 abstützenden Düsenkörper 60 mit,
so dass dieser ebenfalls um die Längsachse 38 des
Gehäuses 20 rotiert. Mit dem O-Ring 92 liegt
der Düsenkörper 60 an der Innenwand 94 des
Gehäuses 20 an. Die Längsachse 66 des
Düsenkörpers 60 ist somit zur Längsachse 38 des
Gehäuses 20 geneigt. Der hintere Umfangsbereich 80 des
Düsenkörpers 60 befindet sich aufgrund der
Neigung des Düsenkörpers 60 zumindest
in Höhe der Stahlkugel 72 auf nur einer Seite
der Längsachse 38 des Gehäuses 20,
wohingegen der vordere Umfangsbereich 78 sich sowohl auf
der einen Seite als auch auf der gegenüberliegenden anderen
Seite der Längsachse 38 erstreckt. Dies wird aus
den 3 und 4 deutlich. 3 zeigt
eine Schnittansicht senkrecht zur Längsachse 38 des
Gehäuses 20 in Höhe der Stahlkugel 72,
und 4 zeigt eine Schnittansicht senkrecht zur Längsachse 38 des
Gehäuses 20 ungefähr in der Mitte des
vorderen Umfangsbereichs 78.
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Aufgrund
der Neigung des Düsenkörpers 60 relativ
zur Längsachse 38 des Gehäuses 20 wird
der hintere Umfangsbereich 80 in Höhe der Stahlkugel sowohl
auf seiner bezogen auf die Längsachse 38 radialen
Außenseite 98 als auch auf seiner bezogen auf
die Längsachse 38 radialen Innenseite 99 von Flüssigkeit
mit gleicher Strömungsrichtung umströmt. Die Geschwindigkeits vektoren
der den hinteren Umfangsbereich 80 in Höhe der
Stahlkugel 72 umströmenden Flüssigkeit
ist in 3 durch die Pfeile 101 und 102 veranschaulicht.
Der Pfeil 101 zeigt den Geschwindigkeitsvektor der Flüssigkeit,
die den hinteren Umfangsbereich 80 auf der radialen Außenseite 98 umströmt,
und der Pfeil 102 zeigt den Geschwindigkeitsvektor der
Flüssigkeit, die den hinteren Umfangsbereich 80 an
der radialen Innenseite 99 umströmt. An der radialen
Außenseite 98 weist die Flüssigkeit eine
höhere Geschwindigkeit auf als an der radialen Innenseite,
die Richtung der Geschwindigkeiten stimmt aber überein.
Dies hat zur Folge, dass im hinteren Umfangsbereich 80,
der sich durch eine von der Kreisform abweichende Außenkontur
auszeichnet, von der um die Längsachse 38 des
Gehäuses 20 rotierenden Flüssigkeitssäule
eine beachtliche Kraft auf den Düsenkörper 60 übertragen
werden kann, so dass dieser der Umlaufbewegung der Flüssigkeitssäule
folgt.
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In 4 sind
die Strömungsverhältnisse der den Düsenkörper 60 umströmenden
Flüssigkeit veranschaulicht, wie sie im vorderen Umfangsbereich 78 vorliegen.
Der vordere Umfangsbereich 78 weist einen verhältnismäßig
kurzen Abstand zum Lagerring 52 auf. Trotz seiner Neigung
zur Längsachse 38 weist daher der Düsenkörper 60 zu
beiden Seiten der Längsachse 38 Umfangsbereiche
auf, die jeweils von der um die Längsachse 38 rotierenden
Flüssigkeit umströmt werden. Der Pfeil 104 symbolisiert
den Geschwindigkeitsvektor der Flüssigkeit, die den vorderen
Umfangsbereich 78 an einer ersten Seite umströmt,
und der Pfeil 105 symbolisiert den Geschwindigkeitsvektor
der Flüssigkeit, die den vorderen Umfangsbereich 78 auf
der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite umströmt.
Es wird deutlich, dass die Geschwindigkeitsvektoren 104 und 105 einander
entgegengerichtet sind. Die den Düsenkörper 60 im
vorderen Umfangsbereich 78 umströmende Flüssigkeit
hat deshalb die Tendenz, den Düsenkörper 60 zu
einer Eigenrotation um seine eigene Längsachse 66 anzutreiben.
Da jedoch der vordere Umfangsbereich 78 im Gegensatz zum
hinteren Umfangsbereich 80 eine kreisförmige Außenkontur
aufweist, wird im vorderen Umfangsbereich 78 von der um
die Längsachse 38 des Gehäuses 20 rotierenden Flüssigkeit
nur eine verhältnismäßig geringe Kraft
auf den Düsenkörper 60 übertragen.
Dieser weist daher eine verhältnismäßig
geringe Eigenrotation auf. Da er jedoch im hinteren Umfangsbereich 80 von
der um die Längsachse 38 rotierenden Flüssigkeit
sowohl innenseitig als auch außenseitig mit Kräften
in gleicher Richtung beaufschlagt wird, die aufgrund der unrunden
Außenkontur in diesem Bereich eine beträchtliche
Größe aufweisen, wird der Düsenkörper 60 zuverlässig
zu einer Umlaufbewegung um die Längsachse 38 angetrieben,
ohne dass diese Kräfte eine Eigenrotation des Düsenkörpers 60 zur
Folge haben.
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Die
Umlaufbewegung des Düsenkörpers 60 um
die Längsachse 38 hat zur Folge, dass aus dem Gehäuse 20 der
Rotordüse 10 ein kompakter Reinigungsstrahl austritt,
der auf einem Kegelmantel umläuft. Dieser kompakte Reinigungsstrahl
ist für Reinigungszwecke besonders geeignet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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