DE3419964C2

DE3419964C2 - Spritzkopf eines Hochdruckreinigungsgerätes

Info

Publication number: DE3419964C2
Application number: DE3419964A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Landw. 7053 Kernen Diggelmann; Reiner 7306 Denkendorf Ernst; Werner Ing.(grad.) 7057 Winnnden Schulze; Johann Georg Dipl.-Ing. Wesch (FH), 6901 Dossenheim
Original assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Current assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date: 1984-05-29
Filing date: 1984-05-29
Publication date: 1986-04-17
Also published as: DE3419964A1; JPS60257865A; IT8520934A0; DK235885D0; IT1185592B; DK235885A

Abstract

Um bei einem Spritzkopf am Strahlrohr eines Hochdruckreinigungsgerätes mit einem Düsenkörper, der an einem um eine Drehachse drehbar am Strahlrohr gelagerten Lagerkörper gehalten ist und der eine einen Punktstrahl erzeugende Düsenbohrung aufweist, die so gerichtet ist, daß der von ihr abgegebene Punktstrahl nicht mit der Drehachse zusammenfällt, einen vibrationsfreien Lauf zu erhalten und gleichzeitig einen kompakten Aufbau zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß der Lagerkörper als in einem Gehäuse angeordneter Turbinenläufer mit Turbinenschaufeln oder Turbinenkanälen ausgebildet ist, daß das Gehäuse einen mit dem Strahlrohr verbundenen Einlaß und Umlenkelemente aufweist, die die durch den Einlaß eintretende Reinigungsflüssigkeit gegen die Turbinenschaufeln oder in die Turbinenkanäle einleiten, wobei die Turbinenschaufeln oder Turbinenkanäle und die Umlenkelemente so ausgebildet sind, daß der Turbinenläufer um seine Drehachse verdreht wird, daß die Düsenbohrung an ihrer Einlaßseite mit einem Sammelraum verbunden ist, in den die Reinigungsflüssigkeit nach dem Durchgang durch die Turbinenschaufeln und Turbinenkanäle gelangt, und daß die Düsenbohrung gegenüber der Drehachse geneigt ist.

Description

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Die Erfindung betrifft einen Spritzkopf eines Hochdruckreinigungsgerätes mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Mit Hochdruckreinigungsgeräten, die am Spritzkopf des handgeführten Strahlrohres einen Punktstrahl erzeugen, kann είπε zu reinigende Fläche nur dadurch überstrichen werden, daß die Bedienungsperson das Strahlrohr entsprechend führt. Dabei erhält man zwar im Aufprallbereich eine gute Reinigungswirkung, es besteht aber die Gefahr, daß die zu reinigende Fläche nicht gleichmäßig überstrichen wird.

Die Gleichmäßigkeit der Reinigung läßt sich durch die Verwendung von Flachstrahldüsen verbessern, also von Düsen, die den Strahl auffächern. Jedoch erfahren dabei die Flüssigkeitsteilchen im Flachstrahl beim Durchfliegen der Luft eine so große Abbremsung, daß bereits in geringer Entfernung vom Spritzkopf keine ausreichende Reinigungswirkung mehr erzielbar ist.

Es ist bereits bekannt, Düsenkörper für Punktstrahl oszillierend zu lagern und dadurch den Punktstrahl in eine Schwingiingshewegung zu versetzen (DH-GH 80 29 704). Damit gelingt es zwar, einen größeren Bereich einer zu reinigenden Fläche mit einem Punktstrahl zu überstreichen, jedoch ist eine solche oszillierende Lagerung de· Düse in der Konstruktion aufwendig. Außerdem verweilt der Strahl bei solchen Düsen in den Umkehrpunkten unverhältnismäßig lange, se daß eine gleichmäßige Reinigungswirkung über den gesamten aufgefächerten Strahl nicht erreichbar ist. Durch die oszillierende Bewegung und die damit verbundenen Trägheitskrafte übertragen sich kurze Stöße auf das Strahlrohr, das bei einem solchen oszillierenden Düsenkörper daher von der Bedienungsperson nur schwer gehalten werden kann. Die Arbeit mit einem solchen Strahlrohr ist daher sehr ermüdend.

Es ist weiterhin ein Spritzkopf bekannt geworden, bei dem ein Lagerkörper um eine Längsachse frei drehbar gelagert ist (DE-GM 79 29 277). Dieser trägt mindestens eine Austrittsdüse, die außerhalb der Drehachse angeordnet ist und durch den Rückstoß des abgegebenen Strahles ein Drehmoment auf den Lagerkörper überträgt. Dadurch bewegt sich der Düsenkörper auf einer Kreisbahn um die Drehachse, wodurch auch der Punktstrahl kreisförmig abgelenkt wird. Diese Konstruktion erfordert jedoch einen sehr sperrigen Aufbau und es ist nicht möglich, den Strahl in beliebiger Richtung zu lenken, da die Rückstoßkräfte von der Strahlrichtung abhängen. Nur wenn der Strahl eine ausreichend große Komponente in Umfangsrichtung aufweist, kann die gewünschte Drehung des Lagerkörpers erzielt werden.

Weiterhin ist ein Spritzkopf bekannt, bei dem eine Drehbewegung des Lager&örpers durch eine von der Reinigungsflüssigkeit angetriebene Turbine über ein Untersetzungsgetriebe erfolgt (US-PS 44 07 678). Ein solcher Spritzkopf ist außerordentlich kompliziert aufgebaut und nicht dazu geeignet, am freien Ende eines handgeführten Strahlrohres angeordnet zu werden. Außerdem ist mit einer solchen Anordnung nur eine relativ langsame Drehung des Lagerkörpers möglich, so daß bei einer raschen Bewegung des Strahlrohres eine einwandfreie Oberstreichung der gesamten Fläche nicht gewährleistet ist.

Ähnliche Probleme ergeben sich bei einem Spritzkopf, wie er aus der US-PS 33 26 468 bekannt ist.

Auf dem Gebiet der Sprinkleranlagen sind Spritzköpfe bekannt, bei denen die die Düsen tragenden Lagerkörper ebenfalls turbinenartig durch die zu versprühende Flüssigkeit selbst in Drehung versetzt werden (US-PS 31 07 056, US-PS 18 62 381). Bei diesen Anordnungen ist jedoch erwünscht, daß die -abgegebene Flüssigkeitsmenge in Form eines zerrissenen Schleiers abgegeben wird, so daß eine größere Fläche erreicht wird. Diese gattungsfremden Spritzköpfe Fhd daher für Reinigungszwecke nicht geeignet, denn bsi der Reinigung wäre gerade erwünscht, die günstigen Eigenschaften eines Kompakt- oder Punktstrahles beizubehalten und trotzdem mit einem solchen Strahl eine große Fläche möglichs* gleichmäßig überstreichen zu können.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Spritzkopf der gattungsgemäßen Art besonders klein, kompakt und robust aufzubauen, so daß er bequem an einem handgeführten Strahlrohr eingesetzt werden knnn. Außerdem soll der Spritzkopf einerseits die besonders guten Reinigungseigenschaften eines kompakten Punktstrahles beibehalten, andererseits aber auch bei rascher Bewegung des Strahlrohres eine einwandfreie Flächenreinigung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einem Spritzkopf der eingang·; beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Verwendung eines gleichzeitig die Düsenbohrung tragenden Turbineniäufers ermöglicht einen besonc -rs kompakten Aufbau, da keinerlei Getriebemittel oder dergleichen notwendig sind. Außerdem hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß die Druckverluste für die Flüssigkeit wesentlich geringer sind als beispielsweise bei einem Antrieb eines drehenden Lagerkörpers durch den Rückstoß eines austretenden Punktstrahles. Schließlich lassen sich mit einer solchen Anordnung sehr hohe Drehzahlen erreichen, beispielsweise in der Größenordnung von 4000 bis 7000 Umdrehungen pro Minute, so daß auch bei einer sehr schnellen Bewegung des Strahlrohres eine zu reinigende Fläche vollständig überstrichen wird.

Besonders vorteilhaft ist es. wenn die Düsenbohrung unmittelbar in den Turbinenläufer eingearbeitet ist. Dadurch ergibt sich eir»c besonders kompakte Ausgestaltung, denn in dem Gehäuse müssen lediglich Umlenkelemente und der eine Baueinheit aus Turbinenläufer und Düsenkörper bildende Lagerkörper angeordnet sein. Der Turbinenldufer bildet dann selbst den Düsenkörper.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Strömtihgsweg als Samrnelraum ausgebildet.

Die Turbine kann axial oder radial angeströmt werden.

Es ist günstig, wenn die Düsenbohrung in der Drehachse des Turbineniäufers oder in geringem Abstand von dieser endet.

Dadurch ergibt sich ein im wesentlichen exakt ke-

gelmantelförmiger Verlauf des Punktstrahles, wobei durch den Austritt in der Drehachse oder mit geringem Abstand von dieser auch ein besonders ruhiger Lauf des Lagerkörpers erreicht werden kann, der nicht durch seitliche Kräfte und Kippmomente beeinflußt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Turbinenläufer einen den Turbinenschaufeln oder Turbinenkanälen gegenüberliegenden, zur Drehachse konzentrischen Zapfen aufweist, der in eine öffnung im Gehäuse eintaucht und durch dessen Stirnseite die Düsenbohrung austritt. Es ergibt sich damit im Gehäuse eine kleine zentrale öffnung, in der sich der Zapfen mit der Auslaßöffnung der Düsenbohrung befindet, während das Gehäuse ringsum geschlossen sein kann.

Der Zapfen ist vorzugsweise gegenüber dem Gehäuse abgedichtet, beispielsweise können in die Außenwand des Zapfens Umfangsnuten eingearbeitet sein, so daß sich eine Labyrinthspaltdichtung bildet.

Der Turbinenläufer kann im Gehäuse mittels eines Gleitlagers oder vorzugsweise mittels eines Kugellagers gelagert sein, welches abwechselnd Stahlkugeln und Kunststoffkugeln enthält. Die Kunststoffkugeln haben in einem solchen Kugellager selbstschmierende Eigenschaften, da sie kleine Unebenheiten in den Stahlkugeln schließen und diese glätten. Außerde.m können sich Schmutzpartikelchen in die Kunststoffkugeln eindrükken. so daß sie auf diese Weise den Betrieb des Kugellagers nicht mehr stören. Ein solches Kugellager hat somit auch selbstreinigende Wirkung.

Das Kugellager kann als Schrägkugellager ausgebildet sein, es ist auch die Verwendung von Axialkugellagern möglich.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind im Gehäuse Strömungswege vorgesehen, durch die das Kugellager beidseitig von der Reinigungsflüssigkeit im Gehäuse beaufschlagbar ist. Dadurch wird verhindert, daß das Kugellager von der Reinigungsflüssigkeit durchströmt und das in ihm enthaltene Dauerschmierfett dadurch aus dem Kugellager entfernt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Turbinenläufer einen zum Einlaß hin offenen zylindrischen Hohlraum auf, in den ein die Turbinenkanäle aufnehmende.- Einsatz eingeschoben ist. Dieser bildet zwischen sich und der Stirnwand des zylindrischen Hohlraums den Sammelraum, während die Stirnwand die Düsenbohrung aufnimmt oder einen die Düsenbohrung aufnehmenden Düsenkörper trägt. Dadurch wird die Herstellung des Turbinenläufers wesentlich vereinfacht, insbesondere wenn der Einsatz aus Kunststoff besteht.

Es kann vorgesehen sein, daß längs des Umfanges des Einsatzes in diesem gegenüber der Drehachsenrichtung in Umfangsrichtung geneigte Nuten eingearbeitet sind, die zusammen mit der Innenwand des zylindrischen Hohlraums die Turbinenkanäle bilden.

Bei einer axial angeströmten Turbine können die Turbinenkanäle in der der Düsenbohrung gegenüberliegenden Stirnseite des Turbinenläufers beginnen und in Umfangsrichtung schräg bis zum Sammelraum verlaufen.

Es ist dabei vorgesehen, daß in dem Gehäuse zwischen Einlaß und Turbinenläufer ein Umlenkkörper angeordnet ist, der an seiner dem Turbinenläufer zugewandten Seite in Umfangsrichtung schräg aus ihm austretende Anströmkanäle aufweist, die den Eintrittsöffnungen der Turbinenkanäle unmittelbar gegenüberliegen.

Um die nach dem Verlassen der Turbinenkanäle oder der Turbinenschaufeln verwirbelnde Reinigungsflüssigkeit zu einem homogenen Punktstrahl auszuformen, ist es günstig, wenn die Düsenbohrung sich vom Sammelraum bis zum Austrittsende stufenförmig verengt. Ferner hat es sich als günstig erwiesen, wenn in die Düsenbohrung ein Gleichrichter eingesetzt ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine die Drehzahl des Turbinenläufers begrenzende Flüssigkeits- oder Wirbelstrombremse vorgesehen.

Dabei kann der Turbinenläufer bei einer Flüssigkeitsbremse schaufeiförmige Bremselemente aufweisen, die

ίο in die Reinigungsflüssigkeit im Gehäuse eintauchen. Das Gehäuse kann die Drehung der Reinigungsflüssigkeit um die Drehachse des Turbinenläufers behindernde Bremsglieder tragen.

Es kann vorgesehen sein, daß am Außenmantel des Turbinenläufers Bremselemente angeordnet sind, denen Bremsglieder an der Innenwand des den Turbinenläufer umgebenden Gehäuses gegenüberliegen, welche vorzugsweise achsparallele Nuten in der Innenseite des Gehäuses umfassen. Durch das Zusammenwirken der schaufeiförmigen Bremselemente und der achsparallelen Nuten werden in diesen Wirbel erzeugt, die die Drehgeschwindigkeit begrenzen, wobei die Bremskräfte mit dem Quadrat der Drehgeschwindigkeit zunehmen, so daß bei niedriger Drehzahl eine sehr geringe Bremswirkung auftritt, die sich bei zunehmender Drehzahl so verstärkt, daß schließlich eine Stabilisierung eintritt. Eine besonders günstige Drehzahl liegt beispielsweise zwischen 3000 und 7000 Umdrehungen pro Minute.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Turbinenläufer auf seiner der Düsenbohrung abgewandten Seite einen mittels einer Spaltdichtung abgedichtet in einen Hohlraum im Gehäuse eintauchenden Lagerzapfen aufweist, und daß der Hohlraum über eine Saugleitung mit einem Injektor in der von der Reinigungsflüssigkeit durchströmten Zuflußleitung in Verbindung steht. Es gelingt dadurch, die axial auf den Turbinenläufer wirkenden Kräfte im wesentlichen ins Gleichgewicht zu bringen. Der Turbinenläufer ist normalerweise allseits von der unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit umgeben mit Ausnahme des durch die öffnung im Gehäuse nach außen zeigenden Bereiches, in dem die Düsenbohrung austritt. Dadurch wirkt auf den Turbinenläufer eine axiale Kraft, die diesen in Richtung auf die Düsenbohrung zu verschieben sucht. Diese Kraft kann dadurch ausgeglichen werden, daß der Lagerzapfen in den Hohlraum mit gegenüber dem Druck der Reinigungsflüssigkeit herabgesetztem Druck mit einer geeigneten Querschnittsflächc eintaucht Diese kann vorzugsweise so gewählt werden, daß der Turbinenläufer bei einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit, also einer bestimmten Injektorwirkung, vollständig im Gleichgewicht steht.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Spritzkopf noch mindestens eine weitere Düsenbohrung aufweist, und daß die aus dem Strahlrohr in den Spritzkopf eintretende Reinigungsflüssigkeit wahlweise der weiteren Düsenbohrung oder über den Turbinenläufer dessen Düsenbohrung zuführbar ist. In diese weitere Düsenbohrung wird üblicherweise eine Flachstrahldüse eingesetzt, so daß mit einem solchen Spritzkopf ein sich längs eines Kegelmantels bewegender Punktstrahl oder ein Flachstrahl erzeugt werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Umschalteinrichtung eine Kammer mit einem Einlaß und zwei Auslassen sowie einen freibeweglichen Ventilkörper um-

faßt, der durch verschiedene Orientierung im drucklosen Zustand wahlweise vor einem der beiden Auslässe positionierbar ist und durch den Druck der Reinigungsflüssigkeit anschließend abdichtend gegen diesen Ausilaß gedruckt wird.

Mit dem beschriebenen Spritzkopf kann in vorteilhafter Weise ein Punktstrahl längs eines Kegelmantels beweg; werden, wobei durch diese Ausgestaltung gleichzeitig ein Sog erzeugt wird, der die verspritzte Reinigungsflüssigkeit und von der gereinigten Fläche abprallende Flüssigkeitsteilchen in Richtung der Austretenden Flüssigkeit mitreißt. Es wird dadurch der zusätzliche Vorteil erreicht, daß die Bedienungsperson auch durch die von der zu reinigenden Fläche abprallende Flüssigkeit nicht erreicht wird, da der Sog diese Flüssigkeitsteilchen wieder auf die zu reinigende Fläche drückt, an der die Flüssigkeit schließlich abläuft.

Mit diesem Spritzkopf läßt sich eine besonders günstige Reinigungsv/irkung erzielen, denn der längs des Kegelmantels geführte Punktstrahl trifft auf die Fläche als Punktstrahl mit fast unveränderter Energie auf. Führt die Bedienungsperson den Strahl über die Fläche, wird jeder Bereich nacheinander zweimal überstrichen, wobei eine völlig gleichmäßige Bewegung des Punktstrahles erfolgt, die zu keinen Vibrationen des Strahlrohres führt.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch ein erstes bevor/„gtes Ausführungsbeispiel eines Spritzkopfes;

F i g. 2 eine Schnittansicht längs Linie 2-2 in F i g. 1;

F i g. 3 eine Schnittansicht längs Linie 3-3 in F i g. 1;

F i g. 4 eine Schnittansicht längs Linie 4-4 in F i g. 1;

Fig.5 eine Längsschnittansicht durch ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Spritzkopfes;

F i g. 6 eine Schnittansicht längs Linie 6-6 in F i g. 5;

F i g. 7 eine Schnittansicht längs Linie 7-7 in F i g. 5;

F i g. 8 eine Längsschnittansicht eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Spritzkopfes;

Fig.9 eine Schnittansicht längs Linie 9-9 in Fig.8 und

Fig. 10 eine Schnittansicht längs Linie 10-10 in Fig. 8.

Der in den Fi g. 1 bis 4 dargestellte Spritzkopf ist auf das Ende eines Strahlrohres 1 eines in der Zeichnung nicht dargestellten Hochdruckreinigungsgerätes aufgeschraubt.

Bei Hochdruckreinigungsgeräten dieser Art ist das Strahlrohr üblicherweise mittels eines flexiblen Hochdruckschlauches mit dem Hochdruckreinigungsgerät verbunden und bildet einen Teil einer Handspritzpistole, mit der ein flüssiges Reinigungsmittel, beispielsweise unter hohem Druck stehendes Wasser, dem gegebenenfalls eine Chemikalie zugemischt ist, verspritzt werden kann.

Der Spritzkopf in dem in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist ein zweiteiliges, zylindrisches Gehäuse 2 auf mit einem auf das Strahlrohr 1 aufgeschraubten Einlaßteil 3 und mit einem auf dieses aufgeschraubten Auslaßteil 4. Über das Auslaßteil 4 ist eine Kunststoffkappe 5 geschoben.

Das Einlaßteil 3 und das Auslaßteil 4 bilden zusammen einen zylindrischen Hohlraum 6, der auf seiner dem Strahlrohr 1 zugewandten Seite über eine Öffnung 7 in der Stirnwand 8 mit dem Strahlrohr 1 in Verbindung steht. Auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich in der entsprechenden Stirnwand 9 eine zentrale Öffnung 10, die nach außen bundförmig verlängert ist.

In dem auslaßseitigen Teil des Hohlraumes 6 ist ein

Turbinenläufer 11 um eine durch die Zylinderlängsachse gebildete Drehachse drehbar gelagert. Zu diesem Zweck ist im Hohlraum 6 an die auslaßseilige Stirnwand

9 ein im Querschnitt L-förmiger Ring 12 angelegt, der den äußeren Ring 14· eines Schrägkugellagers ί3 abstützt. Der innere Ring 15 des Schrägkugellagers umgibt eine zentrale Verlängerung 16 des Turbinenläufers

ίο 11, die in Form eines 'Drehzapfens':12 auslauft, der in die bundförmig verlängerte'öffnung 10 in der ausiaufseitigen Stirnwand 9 eintaucht. Die Abmessungen sind dabei so gewählt, daß zwischen dem Drehzapfen 17 und der Innenwand der öffnung 10 eine Spaltdichtung entsteht, gegebenenfalls können in die Außenwand des Drehzapfens 17 Umfangsnuten eingelassen sein, so daß eine Labyrinthdichtung entsteht (in Fig. 1 nicht dargestellt).
Das Schrägkugellager 13 umfaßt vorzugsweise in ab-

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aus Kunststoff, so daß ein selbstschmierendes und selbstreinigendes Kugellager entsteht. Die Selbstschmierung erfolgt dabei durch die Kunststoffkugeln, die Material liefern, mit dem Unebenheiten in den Edelstahlkugeln ausgefüllt werden können. Außerdem können sich Verschmutzungen, beispielsweise Metallspäne, in die Kunststoffkugeln eindrücken, so daß sie nicht mehr störend in Erscheinung treten.

Der Turbinenläufer 11 umgibt auf seinem der Verlängerung 16 gegenüberliegenden Ende einen zum Einlaßteil 3 hin offenen zylindrischen Hohlraum 19, aus dem eine sich stufenförmig verengende Düsenbohrung 20 austritt. Diese Düsenbohrung 20 ist gegenüber der Drehachse um einige Grad, beispielsweise um 10°, geneigt und tritt im Bereich der Stirnseite 21 des Drehzapfens 17 aus diesem aus. Der Austritt erfolgt dabei entweder im Bereich der Drehachse selbst oder im geringen Abstand von dieser, da auch der Durchmesser des Drehzapfens 17 gegenüber dem Durchmesser des Turbinenläufers 11 selbst gering ist. Dieser Durchmesser kann beispielsweise in der Größenordnung zwischen 4 und

10 mm liegen.

In der Düsenbohrung 20 kann in dem Eintrittsbereich ein an sich bekannter Gleichrichter angeordnet sein, der zur Homogenisierung der Strömung in der Düsenbohrung beiträgt. Dieser Gleichrichter ist in Fig. 1 nicht dargestellt.

In das offene Ende des Hohlraumes 19 ist ein kreiszylindrischer massiver Kunststoffeinsatz eingesetzt, der in dem Hohlraum drehfest gehalten wird, beispielsweise durch einen Preßsitz. Der Kunststoffeinsatz 22 schließt mit der freien Kante 23 des Turbinenläufers 11 ab und weist eine Höhe auf, die geringer ist als die Höhe des Hohlraumes 19, so daß zwischen dem Kunststoffeinsatz 22 und der den Hohlraum abschließenden Stirnwand 24 des Turbinenläufers 11 ein Sammelraum 25 gebildet wird, aus dem die Düsenbohrung 20 austritt.

Der Kunststoffeinsatz 22 weist längs seines Umfanges in Umfangsrichtung schräg verlaufende Umfangsnuten

26 auf, die sich über seine ganze axiale Länge erstrecken und somit Turbinenkanäle bilden, die von der Unterseite

27 des Kunststoffeinsatzes 22 bis in den Sammelraum 25 führen.

Die Unterseite 27 ist mit radial verlaufenden, flügel- oder schaufeiförmigen Bremselementen 28 versehen, die einen innerhalb der Eintrittsöffnungen 29 der Umfangsnuten 26 liegenden Kranz bilden (F~i g. 2).

In den einlaßseitigen Teil des Hohlraumes 6 ist ein Umlenkkörper eingesetzt, der den einlaßseitigen Teil

des Hohlraumes 6 gegenüber dem übrigen Hohlraum abschließt und an seinem Umfang in Umfangsrichtung geneigte Umfangsnuten 31 aufweist, die zusammen mit der Innenwand des Hohlraumes 6 Anströmkanäle 32 ■bilden. Die Anströmkanäle 32 und die Umfangsnuten 26 iim Kunststoffeinsatz 22 befinden sich im gleichen Abstand von der Drehachse, die Auslässe der Anströmkamäle 32 liegef" den Eintrittsöffnungen 29 der Umfangsinuten 26 in geringem Abstande gegenüber.
ι j Der drehfest mit dem Einlaßteil 3 verbundene Um-•.ilenkkörper 30 weist auf seiner dem Turbinenläufer 11 zugewandten Seite ebenfalls einen Kranz von schaufeiförmigen, radial nach außen verlaufenden Bremsgliedern 33 auf, die den entsprechend ausgebildeten Bremselementen 28 des Kunststoffeinsatzes 22 in geringem Abstand gegenüberliegen.

Der Außendurchmesser des Turbinenläufers 11 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des ihn aufnehmenden Hohlraumes 6. so daß sich zwischen diesen beiden Teilen ein schmaler Ringspalt bildet, der sich im Bereich der Verlängerung 16 des Turbinenläufers 11 zu dem Kugellager 13 hin erweitert. In dem Ring 12 sind -aus diesem erweiterten Ringspalt zunächst axial verlaufende und dann radial verlaufende Kanäle 34 bzw. 35 eingearbeitet, die in einen Ringraum 36 münden, der die Verlängerung 16 des Turbinenläufers 11 auf der gegenüberliegenden Seite des Kugellagers 13 umgibt. Auf diese Weise stehen der Ringspalt auf der einen Seite des Kugellagers und der Ringraum auf der anderen Seite des Kugellagers miteinander in Verbindung.

Im Betrieb tritt durch das Strahlrohr 1 unter hohem (Druck (z. B. 100 Bar) stehende Reinigungsflüssigkeit in den Hohlraum 6 ein. Im Umlenkkörper 30 wird die Reinigungsflüssigkeit durch die schräggerichteten Anströmkanäle 32 hindurchgeleitet und gelangt aus diesen in die ebenfalls schrägverlaufenden Umfangsnuten 26 des Turbinenläufers 11. Durch die Schrägrichtung der Änströmkanäle und auch der Umfangsnuten wird ein Drehmoment auf den Turbinenläufer übertragen, so daß dieser um seine Drehachse in Drehung versetzt wird. Die aus den Umfangsnuten 26 austretende Reinigungsflüssigkeit wird im Sammelraum 25 gesammelt und von dort durch die Düsenbohrung 20 nach außen abgegeben. Dabei ist die Düsenbohrung so ausgebildet, daß ein Punktstrahl entsteht, also ein Strahl, der über seine Länge im wesentlichen nicht auffächert. Durch die Neigung der Düsenbohrung gegenüber der Drehachse tritt der Punktstrahl dabei auf dem Mantel eines Kegels aus, dessen Spitze durch die Drehachse definiert wird.

Die Drehzahl des Turbinenläufers wird durch das Zusammenwirken der Bremselemente 28 und der Bremsglieder 33 begrenzt, die gemeinsam als Flüssigkeitsbremse wirken. Dabei ist vorteilhaft, daß die Bremswirkung vom Quadrat der Drehzahl abhängt und somit bei niedrigen Drehzahlen gering ist.

Die Druckverluste, die die Reinigungsflüssigkeit beim Durchströmen dieses Spritzkopfes erfährt, sind außerordentlich gering, d. h. durch den Antrieb des Turbinenläufers wird nur ein sehr kleiner Anteil der Bewegungsenergie der einströmenden Reinigungsflüssigkeit ver- braucht

Unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit, die durch den den Turbinenläufer 11 umgebenden Ringspalt zum Kugellager 13 gelangt, kann aus diesem kein Schmierfett ausspülen, da das Kugellager über die; bei- e* den Kanäle 34 und 35 auch auf der gegenüberliegenden Seite von der Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt wird, so daß sich insgesamt keine Strömung durch das Kugellager hindurch ergibt. Das Gehäuse ist im Bereich des Drehzapfens 17 gegenüber dem Turbinenläufer effektiv abgedichtet, so daß durch diese Gleitsitzdichtung nur ein sehr geringer Anteil der Reinigungsflüssigkeit austritt.

Der Turbinenläufer ist bis auf die Düsenbohrung rotationssymmetrisch aufgebaut, so daß sich bei dem Betrieb des Spritzkopfes kaum Unwuchten ergeben. Dadurch läßt sich ein weitgehend vibrationsfreier Betrieb erreichen.

Das in den F i g. 5 bis 7 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Spritzkopfes ist weitgehend gleich aufgebaut; einander entsprechende Teile tragen daher dieselben Bezugszeichen.

Unterschiede ergeben sich vor allen Dingen durch die Verwendung eines Axialkugellagers 40 anstelle einr:s Schrägkugellagers. Dieses Kugellager umfaßt einen auslaßseitigen Ring 41 und einen einlaßseitigen Ring 42, zwischen denen ein Kugelkranz 43 angeordnet ist. Die Ringe und der Kugelkranz umgeben die Verlängerung 16 des Turbinenläufers 11 konzentrisch, wobei sich der auslaßseitige Ring 41 am Ring 12 und der einlaßseitige Ring 42 an der Stirnwand 24 des Turbinenläufers 11 abstützt.

Darüberhinaus tragen der Turbinenläufer 11 und der Umlenkkörper 30 an den einander zugewandten Seiten keine Bremselemente und Bremsglieder. Dagegen ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Flüssigkeitsbremse vorgesehen, die jedoch durch achsparallele Rippen 44 am Umfange des Turbinenläufers 11 und durch achsparallele Nuten 45 in der den Turbinenläufer 11 umgebenden Innenwand des Gehäuses 2 gebildet werden. Die Rippen 44 sind sägezahnförmig ausgebildet, so daß eine steile Kante 46 beim Vorbeilaufen an den Nuten 45 in diesen Flüssigkeitswirbel erzeugt, die zur Abbremsung des Turbinenläufers führen (F i g. 7).

In dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse nicht von einer Kunststoffkappe überfangen, es wäre jedoch durchaus möglich, auch hier eine entsprechende Kunststoffkappe vorzusehen.

Im übrigen ergibt sich aufgrund des ähnlichen Aufbaus auch eine gleichartige Betriebsweise.

Bei dem in den Fig.8 bis 10 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel eines Spritzkopfes ist ebenfalls ein ähnlicher Aufbau gewählt, entsprechende Teile tragen daher auch in diesem Ausführungsbeispiel gleiche Bezugszeichen.

Ein wesentlicher Unterschied des Ausführungsbeispiels der Fig.8 liegt darin, daß das Einlaßteil 3 des Gehäuses Teil eines Doppelgehäuses 50 ist, das zwei getrennte Auslaßsysteme für die zugeführte Reinigungsflüssigkeit aufweist Zu diesem Zweck bildet das Doppelgehäuse 50 zusammen mit dem in dieses eingeschraubte Auslaßteil 4 einen Hohlraum 6, in dem in der anhand der vorstehenden Beispiele erläuterten Weise ein Turbinenläufer 11 drehbar gelagert ist, der durch den Zustrom der Reinigungsflüssigkeit in Drehung versetzt wird und die Reinigungsflüssigkeit nach dem Durchströmen der Turbinenkanäle über eine Düsenbohrung auf einen Kegelmantel abgibt. In dem in F i g. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist statt der Kugellager 13 bzw. 40 ein Gleitlager 51 verwendet, so daß bei diesem Ausführungsbeispiel auch der Ring 12 mit den Kanälen 34 und 35 wegfällt

Außerdem weist der Turbinenläufer 11 einen durch den Kunststoffeinsatz 22 und den Umlenkkörper 30 hindurchtretenden Lagerzapfen 52 auf, der in eine Lageröffnung 53 in der einlaufseitigen Stirnwand 8 eintaucht.

diibci aber zwischen seiner Stirnfläche 54 und dem Boden 55 der Liigeröffnung 53 eine Absaugkammcr 56 freiläßt. Der Lagerzapfen bildet in der Lageröffnung 53 eine Spaltdichtung, so daß die Absaugkammer 56 gegenüber dem Hohlraum 6 weitgehend abgedich'st ist.

Die Einlaßöffnung 7 für die Reinigungsflüssigkeit ist in dem Ausführungsbeispiel der Fig.8 als Injektor 57 ausgebildet, der eine mit der Absaugkammer 56 verbundene Saugleitung 58 umfaßt.

Durch diese Konstruktion kann die über den Injektor 57 in den Hohlraum 6 einströmende Reinigungsflüssigkeit den Druck in der Absaugkammer 56 wesentlich unter den Flüssigkeitsdruck im Hohlraum 6 erniedrigen, so daß die im Bereich der Stirnfläche 54 auf den Turbinenläufer wirkenden Axialkräfte geringer sind, als sie es unter dem Einfluß des statischen Druckes der Reinigungsflüssigkeit im Hohlraum 6 wären. Dadurch ist es möglich, die auf den Turbinenläufer in axialer Richtung wirkenden Druckkräfte auszugleichen. Während der Turbinenläufrr allseits von der unter hohem Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit umgeben wird, fehlt eine solche Druckbeaufschlagung im Bereich der auslaßseitigen Stirnseite 21. Durch die Herabsetzung des Druckes in der Absaugkammer 56 kann diese fehlende Druckbeaufschlagung ausgeglichen werden, so daß sich der Türbinenläufer weitgehend im Gleichgewicht befindet. Ein vollständiger Ausgleich kann für eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit durch eine geeignete Geschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit durch eine geeignete Wahl üer Größe der Stimfläehe erreicht werden.

Eine solche Druckentlastung durch Vorsehen einer Absaugkammer und eines Injektors kann auch bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen Verwendung finden, dasselbe gilt für die abweichende Lagerung des Turbinenläufers.

Das Doppelgehäuse 50 nimmt nun zusätzlich im Turbinenläufer noch einen zweiten Flüssigkeitskanal 59 auf, der parallel zum zylindrischen Hohlraum 6 verläuft ur.d in einen Düsenkörper 60 mit einer Düsenbohrung 61 einmündet. Die Düsenbohrung 61 verläuft parallel zur 'Drehachse des Turbinenläufers 11 und endet im wesentlichen in derselben Ebene wie die Düsenbohrung 20 im Turbinenläufer. Düsenkörper und Düsenbohrung sind so ausgebildet, daß sie einen aufgefächerten Flachstrahl erzeugen.

In dem mit der Zuleitung verbundenen Ende des Doppelgehäuses 50 ist eine Umschaltkammer 62 angeordnet, die über einen Einlaß 63 mit der Zuleitung und über je einen Auslaß 64 bzw. 65 mit dem Injektor 57 bzw. dem Kanal 59 in Verbindung steht Im Inneren der Umschaltkammer 62 ist ein kugelförmiger Ventilkörper 66 frei beweglich, der beim Andrücken gegen einen der beiden als Ventilsitz ausgebildeten Auslässe 64 oder 65 diesen verschließen kann.

Schaltet man die Zufuhr der Reinigungsflüssigkeit ab, d. h. macht man das Innere der Umschaltkammer 62 drucklos, dann kann sich der Ventilkörper 66 frei in der Umschaltkammer 62 bewegen, so daß man durch entsprechende Orientierung des Spritzkopfes erreichen kann, daß der Ventilkörper entweder im Bereich des einen Auslasses 64 oder im Bereich des anderen Auslasses 65 liegt. Beim Einschalten der Förderung der Reinigungsflüssigkeit wird dann der Ventilkörper durch die Reinigungsflüssigkeit fest gegen den entsprechenden Auslaß gedrückt und verschließt diesen, so daß die Reinigungsflüssigkeit durch den anderen Auslaß strömen Es ist auf dieser Weise in einfacher Weise möglich, zwischen einem Flachstrahi (über den Düsenkörper 60) oder einem längs eines Kegelmantels umlaufenden Punktstrahl (durch den Turbinenläufer 11) umzuschalten.

Auch hier ist darauf hinzuweisen, daß ein Doppelgehäuse 50 mit einer Flachstrahldüse und einer Umschaltmöglichkeit auch in Kombination mit den vorstehend beschriebenen Spritzköpfen Verwendung finden kann.

Die Turbinenläufer können auch anders ausgestaltete Turbinen aufweisen, beispielsweise können statt der Turbinenkanäle Turbinenschaufeln vorgesehen sein. Die Anströmung kann anstatt in axialer Richtung auch .in radialer Richtung erfolgen, wie dies im Turbinenbau an sich bekannt ist.

Die Herstellung wird erleichtert, wenn der Turbincnläufer im Rotorgehäuse als Spritzteil mit den Nuten am Umfang so gestaltet ist, daß er ohne Nacharbeitung aus einer geteilten Form herzustellen ist. Günstig ist es. wenn auch der Lagerkörper ein Spritzteil ist, das in entsprechender Weise hergestellt wird.

Anstelle der erörterten Flüssigkeitsbremse oder einer Wirbelstrombremse könnte auch eine Fliehkraftbremse Verwendung finden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spritzkopf eines Hochdruckreinigungsgerätes mit einer Düse, die an einem um eine Drehachse drehbaren Lagerkörper angeordnet ist und einen Punktstrahl erzeugt, dessen Längsachse nicht mit der Drehachse zusammenfällt, mit einer von der Reinigungsflüssigkeit durchströmten Turbine, die den Lagerkörper um die Drehachse antreibt, und mit einem Strömungsweg im Lagerkörper, durch den die Reinigungsflüssigkeit nach dem Durchströmen der Turbine zu der Düsenbohrung gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper selbst als in einem Gehäuse (2; 50) angeordneter Turbinenläufer (11) ausgebildet ist und daß die Düsenbohrung (20) gegenüber der Drehachse des Turbinenläufers (11) in einem spitzen Winkel geneigt ist

2. Spritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dzß die Düsenbohrung (20) unmittelbar in

Hpn Tnrhir^nlänfpr/I1^ pincrpnrhiMtPt i^t

v. _x j _σ

3. Spritzkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsweg als Sammelraum (25) ausgebildet ist.

4. Spritzkopf nach einem der voranstehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenläufer (11) axial angeströmt ist.

5. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenläufer (11) radial angeströmt ist.

6. Spritzkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrung (20) in der Drehachse des Turbinenläufers (11) oder in geringem Abstand von dieser endet.

7. Spritzkopf nach einem der voranstellenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenläufer (11) einen den Turbinenschaufeln oder Turbinenkanälen (Umfangsnuten 26) gegenüberliegenden, zur Drehachse konzentrischen Zapfen (17) aufweist, der in eine öffnung (10) im Gehäuse (2; 50) eintaucht und durch dessen Stirnseite (21) die Düsenbohrung (20) austritt.

8. Spritzkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (17) gegenüber dem Gehäuse (2; 50) abgedichtet ist.

9. Spritzkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Außenwand des Zapfens (17) Umfangsnuten eingearbeitet sind.

10. Spritzkopf nach einem de- voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenläufer (11) im Gehäuse (2; 50) mittels eines Kugellagers (13; 40) gelagert ist, welches abwechselnd Stahlkugeln und Kunststoffkugeln enthält.

11. Spritzkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) Strömungswege (Ka-Haie 34. 35) vorgesehen sind, durch die das Kugellager (13; 40) beidseitig von der Reinigungsflüssigkeit im Gehäuse (2) beaufschlagbar ist.

12. Spritzkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenläufer (11) einen zum Einlaß (7) hin offenen, zylindrischen Hohlraum (19) aufweist, in den ein die Turbinenkanäle (Umfangsnuten 26) aufnehmender Einsatz (22) eingeschoben ist, daß der Einsatz (22) zwischen sich und der Stirnwand (24) des zylindrisehen Hohlraums (19) den Sammelraum (25) bildet, und daß die Stirnwand (24) die Düsenbohrung (20) aufnimmt oder einen die Düsenbohrung aufnehmen

den Düsenkörper trägt

13. Spritzkopf nach Anspruch 12, dadurch gekenn- j zeichnet, daß der Einsatz (22) aus Kunststoff besteht j

14. Spritzkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß längs des Umfanges des Einsatzes (22) in diesen gegenüber der Drehachsenrichtung in Umfangsrichtung geneigte Nuten (26) eingearbeitet sind, die zusammen mit der Innenwand des zylindrischen Hohlraumes (19) die Turbinenkanäle-oilden.

15. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenkanäle in der der Düsenbohrung (20) gegenüberliegenden Stirnseite (27) des Turbinenläufers (11) beginnen und in Umfangsrichtung schräg bis zum Sammelraum (25) verlaufen.

16. Spritzkopf nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß in dem Gehäuse (2; 50) zwischen Einlaß (7) und Turbinenläufer (11) ein Umlcnkkörper (30) angeordnet ist der an seiner dem Turbinenläufer (11) zugewandten Seite in Umfangsrichtung schräg aus ihm austretende A.nströmkanäle (32) aufweist die den Eintrittsöffnungen (29) der Turbinenkanäle (Umfangsnuten 26) unmittelbar gegenüberliegen.

17. Spritzkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrung (20) siu.T vom Sammelraum (25) bis zu ihrem Austrittsende stufenförmig verengt

18. Spritzkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß in die Düsenbohrung (20) ein Gleichrichter eingesetzt ist

19. Spritzkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß eine die Drehzahl des Turbinenläufers (11) begrenzende Flüssigkeits-, Wirbelstrom- oder Fliehkraftbremse vorgesehen ist

20. Spritzkopf nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenläufer (11) schaufeiförmige Bremselemente (28; Bippen 44) aufweist, die in die Reinigungsflüssigkeit im Gehäuse (2; 50) eintauchen.

21. Spritzkopf nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2; 50) die Drehung der Reinigungsflüssigkeit um die Drehachse des Turbinenläufers (11) behindernde Bremsglieder (33; Nuten 45) trägt

22. Spritzkopf nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenmantel des Turbinenläufers (11) Bremselemente (Rippen 44) angeordnet sind, denen Bremsglieder (Nuten 45) an der Innenwand des den Turbinenläufer (11) umgebenden Gehäuses (2:50) gegenüberliegen.

23. Spritzkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenläufer (11) auf seiner der Düsenbohrung abgewandten Seite einen mittels einer Spaltdichtung abgedichtet in einen Hohlraum (Absaugkammer 56) im Gehäuse (50) eintauchenden Lagerzapfen (52) aufweist und daß der Hohlraum (Absaugkammer 56) über eine Saugleitung (58) mit einem Injektor (57) in der von der Reinigungsflüssigkeit durchströmten Zuflußleitung in Verbindung steht. *'# j

24. Spritzkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er noch mindestens eine weitere Düsenbohrung (61) aufweist und daß die aus dem Strahlrohr (1) in den Spritzkopf eintretende Reinigungsflüssigkeit wahlweise der weiteren Düsenbohrung (61) oder über

den Turbinenläufer (11) dessen Düsenbohrung (20) zuführbar ist

25. Spritzkopf nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung eine Kammer (62) mit einem Einlaß (63) und zwei Auslassen (64,65) sowie einen frei beweglichen Ventilkörper (66) umfaßt, der durch verschiedene Orientierung im drucklosen Zustand vor einem der beiden Auslässe (64 oder 65) po£^;lionierbar ist und durch den Drack der Reinigungsflüssigkeit anschließend abdichtend gegen diesen Auslaß (64 bzw. 65) gedruckt wird.