DE2515892A1

DE2515892A1 - Einrichtung zum zerstaeuben von fluessigkeit

Info

Publication number: DE2515892A1
Application number: DE19752515892
Authority: DE
Inventors: Bernard Eaton Hart
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-04-11
Filing date: 1975-04-11
Publication date: 1975-10-23
Also published as: JPS512016A; GB1504126A; US3950045A

Description

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044-24.O44P(24.O45H) 11. 4. 1975

Bernard Eaton Hart, Rosebank, Stoford bei Salisbury (Wiltshire)

Großbritannien

Einrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an selbstangetriebenen umlaufenden Einrichtungen zum Zerstäuben von Flüssigkeit, insbesondere, aber nicht ausschließlich solche für Verwendung mit Flüssigkeit hohen Druckes, z. B. für Drücke für etwa 200 atü.

Die Verwendung von Flüssigkeit hohen Druckes ergibt bei Einrichtungen dieser Art zwei Hauptschwierigkeiten. Die eine ist, daß die Lagerflächen zwischen dem ruhenden Teil, durch den die Flüssigkeit eingeführt wird, und dem umlaufenden Teil, der den Zerstäuberkopf trägt, den durch den hohen Druck erzeugten hohen Gleitgeschwindigkeiten nicht standhalten; die andere ist, daß die Einrichtung zu unbeherrschtem Drehzahlanstieg neigt.

044-(736l)-Bgn-r (8)

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Die Erfindung liefert eine umlaufende Lagervorrichtung, insbesondere für eine umlaufende Einrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeit, mit einem ruhenden und einem drehbaren Teil, die relativ zueinander um eine Achse sich drehen. Diese Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der ruhende Teil sich in eine axiale Bohrung des drehbaren Teiles hinein erstreckt und einen Kanal für Druckflüssigkeits-Zustrom aufweist, der mit einem radialen Kanal des umlaufenden Teils Verbindung hat, daß ferner der ruhende Teil einander zugewandte ringförmige Lager-Stirnflächen aufweist, an denen entsprechende ringförmige Lager-Stirnflächen des umlaufenden Teils gleiten, und daß der ruhende Teil einen ersten und einen zweiten axial beweglichen Körper aufweist, deren jeder je eine der einander zugewandten Lagerflächen bildet und die so angeordnet sind, daß sie durch den Druck der in den Kanälen befindlichen Flüssigkeit relativ zueinander einen axialen Schub in einer Richtung erfahren, die den Axialspalt zwischen den einander zugewandten Lagerflächen verringert.

Eine bevorzugte Ausführungsform hat zum Kennzeichen, daß zwischen den Körpern ein Ringraum mit einander zugewandten, von diesen Körpern gebildeten Stirnwänden angeordnet ist und mit den Kanälen verbunden ist, so daß der Druck der in diesem Ringraum befindlichen Druckflüssigkeit den genannten axialen Schub ausübt.

Die Erfindung liefert sodann eine Einrichtung zur Erzeugung eines umlaufenden Flüssigkeitsstrahles oder -sprühnebels mit einem Arm, der an seinem einen Ende eine Düse trägt, die mit einem Flüssigkeitseinlaßkanal eines ruhenden Teils, in welchem der Arm um eine zu seiner Längsachse quere Achse drehbar gelagert ist, verbunden und deren Achse so schräg zur Drehebene des Armes gerichtet ist, daß die aus der Düse ausströmende Flüssigkeit eine Kraft auf den Arm ausübt, welche ihn um seine

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Drehachse zu drehen sucht, die sich dadurch auszeichnet, daß die Einrichtung eine Vorrichtung aufweist, welche selbsttätig den Schrägwinkel, den die Achse der Düse mit der Drehebene des Armes bildet, so verändert, daß sie selbsttätig die Drehzahl des Armes regelt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Arm an einem mit ihm umlaufenden Teil so gelagert, daß er um seine Längsachse gedreht werden kann, und die Regelvorrichtung enthält eine Vorrichtung, den Arm um seine Längsachse zu drehen und somit die Schräge der Düsenachse zu ändern. Der Arm kann im umlaufenden Teil längsverschiebbar sein, und die Regelvorrichtung kann eine am Arm und am umlaufenden Teil angebrachte, mit diesen Teilen zusammenwirkende Vorrichtung aufweisen, den Arm um seine Längsachse zu drehen, wenn er durch den umlaufenden Teil gleitet, wobei eine vorgespannte Feder vorgesehen sein kann, die den Arm am Gleiten hindert, solange nicht eine vorbestimmte Fliehkraft und somit eine vorbestimmte Umlaufwinkelgeschwindigkeit erreicht ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einer nur als Beispiel gegebenen Ausführungsform anhand der beiliegenden Zeichnung hervor. Diese zeigen in

Fig. 1 einen waagerechten Schnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung längs der Linie I-I der Fig. 3,

Fig. 2 eine Ansicht derselben Einrichtung von oben, Fig. 3 eine Seitenansicht derselben Einrichtung,

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Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 2, Fig. 5 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles V der Fig. 3, Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 1.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, weist die Einrichtung eine zentrale Lagervorrichtung 1 auf, die aus einem ruhenden Teil 2, der an eine (nicht gezeichnete) Flüssigkeitszufuhr leitung angeschlossen ist, und einem umlaufenden Teil 3 besteht. Der umlaufende Teil 3 trägt mindestens einen Arm 4, der an seinem Ende mit einer Düse 5, die einen Flüssigkeitsstrahl oder -sprühnebel erzeugen soll, versehen ist. Wie gezeigt, sind zwei um 180 gegeneinander versetzte Arme vorgesehen. Natürlich können auch mehr als zwei Arme vorgesehen werden; sie würden dann gleichmäßig um die Achse herum gegeneinander versetzt sein. Oder aber es kann auch nur ein einziger Arm vorgesehen werden, dann aber mit einem Gegengewicht zum Ausgleich der Massenkräfte.

Jeder Arm 4 enthält einen Längskanal 6, der die Flüssigkeit vom Flüssigkeitseinlaß im ruhenden Lagerteil 2 zur Düse 5 führt.

Jede Düse 5 ist so angeordnet, daß ihre Achse 7 senkrecht zur Längsachse des Armes, schräg zur Drehachse der Einrichtung und um einen Winkel A schräg zur Umlaufebene der Arme ist und somit der Rückstoß, der auf jeden Arm von der aus der Düse 5 ausströmenden Flüssigkeit ausgeübt wird, den Arm in Umlauf versetzt, wobei die Umlaufgeschwindigkeit vom Flüssigkeitsdruck und vom Schrägwinkel A der Düsenachse abhängt.

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Der ruhende Teil der Lagervorrichtung enthält einen ersten Körper 2a; dieser erstreckt sich durch Bohrungen 10, 11 eines zweiten Körpers 2 b des ruhenden Lagerteils und durch einen Körper 3, der den umlaufenden Teil der Lagervorrichtung bildet. Der erste und der zweite Körper 2 a bzw. 2b werden relativ zueinander drehfest gehalten durch einen (nicht gezeichneten) Stift, der in den einen Körper eingesetzt ist und in eine Axialnut des anderen Körpers eingreift; die axiale Länge dieser Nut erl aubt axiale Relativbewegungen der beiden Körper. Jeder dieser beiden Körper 2a, 2b weist eine Stirnfläche 12 bzw. 13 auf; an dieser Stirnfläche 12 des ersten Körpers liegt eine Scheibe 14 an, die durch eine Mutter 15 festgehalten wird. An den einander zugekehrten Stirnflächen des zweiten Körpers 2b bzw. der Scheibe 14 gleiten Stirnflächen 16, 17 des Körpers 3 des umlaufenden Teils; diese Stirnflächen sind mit Druckscheiben aus z.B. Sinterbronze bekleidet, die durch Stifte am Körper 3 drehfest gehalten werden. In der Bohrung 11 des Körpers 3 ist zwischen diesem und dem Körper 2 a eine Lagerbuchse 18 angeordnet.

Die Flüssigkeit wird zugeführt durch eine Sackbohrung 19 des ersten Körpers und von dort durch radiale Bohrungen 20 in eine Ringnut 21, die am Umfang des ersten Körpers in seinem vom Körper 3 des umlaufenden Lagerteils umgebenen Bereich angeordnet ist. Der Körper 3 ist mit radialen Kanälen 22 versehen, die mit den Kanälen 6 der Arme 4 und mit der Ringnut 21 verbunden sind, so daß den Kanälen 6 ständig Flüssigkeit zuströmt.

Bei der beschriebenen Anordnung sucht der Druck der am Ende der Sackbohrung 19 des Körpers 2 a ankommenden Flüssigkeit die Spalte an den Stirnflächen 12 und 13 zu vergrößern; daher würden bei normaler

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Her stellung s genauigkeit und Abnutzung die Lager-Stirnflächen wesentliche Flüssigkeitsmengen zwischen den so auseinanderklaffenden Lagerflächen 12, 16 und 13, 17 entweichen können. Wenn man, um dieses Entweichen zu verhindern, etwa die Mutter 14 anzöge, würden zwischen den Lagerflächen große Reibungskraft und bei der hohen Betriebszahl äußerst großer Verschleiß auftreten und wiederum zu der beschriebenen Undichtheit führen, und das könnte zum Versagen des Lagers führen.

Damit diese Gefahren vermieden werden, ist die Bohrung 10 des zweiten Körpers abgestuft und ebenfalls die Umfangsfläche des ersten Körpers gestuft, so daß zwischen diesen beiden Körpern ein Ringraum gebildet ist. Dieser Ringraum ist mit der in die Bohrung 19 einströmenden Flüssigkeit durch einen Kanal 24 verbunden. Der im Ringraum 23 herrschende Flüssigkeitsdruck verschiebt den ersten Körper 2 a relativ zum zweiten Körper 2b so, daß er den Abstand zwischen den Lagerflächen 12^ 13 und somit die Spalte zwischen den Lagerflächen 12, 16 und 13, 17 zu verringern sucht. Die wirksame Fläche des Ringraumes 23 ist so berechnet, daß die Schubkraft ausreicht, nur eine kleinere Leckmenge von z.B. weniger als 10 % der zwischen den Lagerflächen befindlichen Flüssigkeit zuzulassen; diese Leckmenge ist groß genug, die Lagerflächen zu schmieren, und doch so klein, daß sie den Druck der zu den Düsen strömenden Flüssigkeit nicht wesentlich mindert.

Auf diese Weise werden die Lagerflächen so geschmiert, daß die Reibung zwischen ihnen gemindert und somit ihr Verschließ verringert und selbsttätig wettgemacht wird. Außerdem brauchen die zulässigen Maßabweichungen bei der Herstellung der Lagervorrichtung nicht klein zu sein, da Abweichungen selbsttätig ausgeglichen werden.

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Die Arme 4 sitzen in Querbohrungen 30 des umlaufenden Körpers 3, welche Verbindung mit den radialen Kanälen 22 haben, und sind mit radialen öffnungen 31 und in deren Bereich mit je einer Umfangsnut 32 versehen, so daß ständig Flüssigkeit zu den Kanälen 6 und den Düsen 5 strömen kann.

Damit die bei üblichen Einrichtungen drohende Gefahr ungeregelter Drehzahl und Beschleunigung vermieden wird, ist in der erfindungsgemäßen Einrichtung ein Drehzahlregler vorgesehen. Zu diesem Zweck ist jeder Arm in der Bohrung 30 des Körpers 3 in Richtung seiner Längsachse verschiebbar und um seine Längsachse d rehbar. Jeder Arm ist entgegen der Richtung der im Lauf auf ihn wirkenden Fliehkraft durch eine Feder 33 vorgespannt, die zwischen einer Fläche des Körpers 3 und einem Widerlager 34, das an dem der Düse 5 abgelegenen Ende des Armes 4 angebracht ist, eingespannt ist. Damit die Bewegung des Armes in Richtung dieser Federkraft begrenzt wird, ist der Arm mit einem Flansch 35 versehen, der einen Anschlag bildet, welcher sich an den Körper 3 anlegt. Außerdem ist für jeden Arm 4 eine Regelvorrichtung vorgesehen, die den Arm mit dem Körper 3 kuppelt und den Arm dann, wenn er in der Bohrung 30 infolge der Fliehkraft entgegen der Federkraft gleitet, dreht und den Schrägwinkel A der Düsenachse vergrößert.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, hat diese Regelvorrichtung die Form je eines an jedem Arm 4 angebrachten Stiftes 40, der einen zur Längsachse des Armes schrägen Schlitz 41 einer am Körper 3 befestigten Platte 42 eingreift. Es könnte aber auch umgekehrt die Regelvorrichtung die Form eines an der Platte befestigten Stiftes haben, der in eine Spiralnut des zugehörigen Armes eingreift.

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Um die beschriebene Einrichtung in Betrieb zu setzen, dreht man die Arme um ihre Längsachsen in diejenige Stellung, in welcher der Schrägwinkel A am kleinsten ist, und führt Flüssigkeit in die Einlaßöffnung der zentralen Lagervorrichtung 1 ein. Die Arme beginnen umzulaufen, und weil der Schräg winkel A der Düsenachsen seinen Kleinstwert hat, wird auf die Arme 4 ein Größtwert von Düsenstrahl-Rückstoßkraft ausgeübt, so daß die anfänglich hohe Reibung der Ruhe zwischen den Lagerflächen 12, 16 und 13, 17 überwunden wird. Sobald diese Reibung der Ruhe überwunden ist, beschleunigen die Arme 4 ihren Umlauf, bis die geforderte Winkelgeschwindigkeit erreicht ist. In diesem Augenblick überwindet die Fliehkraft der Arme 4 die Kraft der Federn 3, und die Arme gleiten in den Querbohrungen des Körpers 3 und werden infolgedessen um ihre Längsachsen gedreht, so daß der Schrägwinkel A der Achsen der Düsen 5 größer wird. Infolgedessen wird die Tangentialkomponente der auf die Arme ausgeübten Kraft verringert und somit auch die Beschleunigung verringert. Schließlich tritt ein Beharrungszustand ein, in welchem die Arme mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufen.

Um diesen Beharrungszus tand zu ändern, braucht man nur die Vorspannung der Federn 33 zu ändern.

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Claims

A nsprüche

Cl-J Umlaufende Lagervorrichtung, insbesondere für eine umlaufende Einrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeit, mit einem ruhenden und einem drehbaren Teil, die relativ zueinander um eine Achse sich drehen, dadurch gekennzeichnet, daß der ruhende Teil (2) sich in eine axiale Bohrung (18) des drehbaren Teiles (3) hinein erstreckt und einen Kanal für Druckflüssigkeits-Zustrom aufweist, der mit einem radialen Kanal (22) des umlaufenden Teiles Verbindung hat, daß ferner der ruhende Teil (2) einander zugewandte ringförmige Lager-Stirnflächen (12, 13) aufweist, an denen entsprechende ringförmige Lager-Stirnflächen (16, 17) des umlaufenden Teiles gleiten, und daß der ruhende Teil (2) einen ersten und einen zweiten axial beweglichen Körper (2 a, 2b) aufweist, deren jeder je eine der einander zugewandten Lagerflächen (12, 13) bildet und die so angeordnet sind, daß sie durch den Druck der in den Kanälen (19, 22) befindlichen Flüssigkeit relativ zueinander einen axialen Schub in einer Richtung erfahren, die den Axialspalt zwischen den einander zugewandten Lagerflächen (12, 13) verringert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Körpern (2a, 2b) ein Ringraum (23) mit einander zugewandten, von diesen Körpern (2a, 2b) gebildeten Stirnwänden angeordnet ist und mit den Kanälen (19, 22) verbunden ist, so daß der Druck der in diesem Ringraum (23) befindlichen Druckflüssigkeit den genannten axialen Schub ausübt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der

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Kanal (19) des ruhenden Teils im ersten Körper (2a) gebildet, axial gerichtet, an seinem Innenende geschlossen und mit dem Kanal (22) des umlaufenden Teiles verbunden ist und daß die Flächeninhalte der einander zugewandten Stirnwände des Ringraumes (23) durch den Flächeninhalt des Kanals (19) des ersten Körpers (2a) bestimmt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Kanals (19) des ersten Körpers (2a) mit dem Kanal (22) des umlaufenden Teiles zwischen den einander zugewandten Stirnflächen (12, 13) angeordnet ist und daß die Flächeninhalte der einander zugewandten Stirnwände des Ringraumes (23) derart bemessen sind, daß von jener Verbindung her zwischen den Kanälen (19, 2 2) und zwischen den Paaren aneinandergleitender Lagerflächen ein geregelter Druckflüssigkeits-Leckstrom stattfindet, der die Lagerflächen schmiert.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper (2a) sich durch eine Bohrung des zweiten Körpers (2b) und durch die Bohrung (18) des umlaufenden Teiles (3) erstreckt und daß der zweite Körper (2 b) einander zugewandte Stirnflächen aufweist , die eine der einander zugewandten Lagerflächen (12) und eine der einander zugewandten Stirnwände des Ringraumes (23) bilden.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der ruhende Teil (2) mit einem Anschluß der Zufuhr von Druckflüssigkeit versehen ist und daß der umlaufende Teil (3) einen Arm

(4) trägt, der an seinem äußeren Ende mit einer Strahl- oder Sprühdüse

(5) versehen ist, und der Kanal (22) des umlaufenden Teiles (3) mit dieser Düse verbunden ist.

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7. Einrichtung zur Erzeugung eines umlaufenden Flüssigkeitsstrahles oder -sprühnebels mit einem Arm, der an seinem einen Ende eine Düse trägt, die mit einem Flüssigkeitseinlaßkanal eines ruhenden Teils, in welchem der Arm um eine zu seiner Längsachse quere Achse drehbar gelagert ist, verbunden und deren Achse so schräg zur Drehebene des Armes gerichtet ist, daß die aus der Düse ausströmende Flüssigkeit eine Kraft auf den Arm ausübt, welche ihn um seine Drehachse zu drehen sucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Vorrichtung (40, 41) aufweist, welche selbsttätig den Schräg winkel (A), den die Achse (7) der Düse (5) mit der Drehebene des Armes (4) bildet, so verändert, daß sie selbsttätig die Drehzahl des Armes (4) regelt.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlregel Vorrichtung eine Vorrichtung (40, 41) aufweist, welche den Arm (4) in Abhängigkeit von der Fliehkraft des Armes um seine Längsachse dreht.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (4) in dem umlaufenden Teil (3) so gelagert ist, daß er relativ zum umlaufenden Teil in Richtung seiner Längsachse gleiten kann, und daß die Drehzahlregel Vorrichtung Bauteile (40, 41), die am Arm und am umlaufenden Teil angebracht sind und den Arm, wenn er axial gleitet, relativ zum ruhenden Teil um seine Längsachse drehen, sowie einen Bauteil (33) aufweist, der dieses Gleiten des Armes verhindert, solange nicht der Arm eine vorbestimmte Umlaufwinkelgeschwindigkeit erreicht hat.

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10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Arm drehenden Bauteile ein schräger Schlitz (41) und ein darin eingreifender Stift (40) sind.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (40) am Arm (4) und der Schlitz (41) am umlaufenden Teil (3) angeordnet ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (40) am umlaufenden Teil (3) und der Schlitz (41) in Form einer Spiralnut am Arm (4) angeordnet ist.

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