DE3902135A1 - Duesenkopf mit einem um eine achse drehbar gelagerten, antreibbaren duesentraeger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Düsenkopf mit einem um eine Achse drehbar gelagerten, durch den Rückstoß des aus den Düsen austretenden Druckwassers antreibbaren Düsenträger, dessen Rotationsbewegung mit­ tels einer Bremse abgebremst wird und mit einem ortsfesten, einen Druckwasseranschluß aufweisenden Gehäuse, wobei im Gehäuse eine orts­ feste, vom Druckwasseranschluß ausgehende, das Druckwasser weiterlei­ tende, in einen mittigen Kanal einer im Gehäuse drehbar gelagerten, mit dem Düsenträger verbundenen Hohlwelle sich erstreckende Hülse vor­ gesehen ist und zwischen der Hülse und der Begrenzungsfläche des mit­ tigen Kanals eine Labyrinthspaltdichtung mit den Ringspalt einseitig erweiternden, in der Hülse angeordneten Ringnuten vorgesehen ist.

Ein Düsenkopf dieser Art ist Gegenstand der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 38 27 251.2.

Derartige Düsenköpfe werden bei durch Rückstoß angetriebenen rotieren­ den Werkzeugen benutzt, deren Antrieb nach dem System des Segner′schen Wasserrades erfolgt und zu deren Drehzahlbegrenzung hydraulisch, me­ chanisch oder durch Wirbelstrom wirkende Bremsen vorgesehen sind.

Die bei rotierenden Düsen austretenden Strahlen bilden kreisförmige Auftrefflinien auf dem zu behandelnden Objekt. Sie verdichten sich rechts und links der Vorschubrichtung des Werkzeuges sehr stark, wo­ durch hier eine wesentlich stärkere Abtragsleistung entsteht.

Infolge des Vorschubes des Werkzeuges ergeben sich somit in Vorschub­ richtung links und rechts der geraden Tangenten stark abgetragene Be­ reiche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in den stark abtragenden Bereichen aufzuwendende Energie zu benutzen, um den Vorschub zu verstärken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ortsfeste Hülse sich bis in den Düsenträger erstreckt, ihr freies Stirnende ver­ schlossen ist und benachbart diesem Stirnende mindestens eine Querboh­ rung vorgesehen ist, von der aus die im Düsenträger angeordneten, zu den Spritzdüsen führenden Kanäle mit Druckwasser versorgt werden.

Die sonst bei den bekannten Werkzeugen dauernd aus den Spritzdüsen austretenden Wasserstrahlen werden bei der erfindungsgemäßen Konstruk­ tion in den stark abtragenden Randbereichen des Strahlbogens unterbro­ chen.

Bei einer Strahlunterbrechung von 70° in einem Randbereich sind das bei einem Vollkreis von 360° zweimal 70°. Die Pumpenleistung kann in diesem Fall auf die restlichen zweimal 110° gegeben werden. Dadurch ergibt sich in Vorschubrichtung eine Erhöhung der Energiedichte von

Dies ist gleichbedeutend mit einer Steigerung der Energiedichte um 64 Prozent, während die verbleibende wirksame Arbeits­ breite sich nur um 18 Prozent verringert.

Ein weiterer leistungssteigernder Effekt tritt durch die Strahlunter­ brechung ein, so daß sich eine Verbesserung der Gesamtwirkung von über 50 Prozent einstellt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein mit Druckwasser betriebenes, mit einem drehbaren Düsenträ­ ger ausgerüstetes Werkzeug im Vertikalschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, und zwar in einem vergrößerten Maßstab,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Werkzeuges im Vertikal­ schnitt,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 die mit den Werkzeugen nach der Erfindung gezogene Spur mit einer Breite B,

Fig. 6 die Spur mit der Breite A eines bekannten Werkzeuges, bei dem die Düsen während des gesamten Umlaufes Spritzwasser abgeben, und

Fig. 7 die Differenz zwischen den Spurbreiten A und B.

Der Düsenkopf 1 weist ein ortsfestes, zylinderförmiges Gehäuse 2 auf, das mit einem Druckwasseranschluß 3 versehen ist. In dem Gehäuse ist eine mit einem mittigen Kanal 4 ausgerüstete Hohlwelle 5 drehbar gela­ gert und stützt sich zu diesem Zweck im Innenraum 6 des Gehäuses 2 an Wälzlagern 7, 8, 9 ab.

Von dem Druckwasseranschluß 3 erstreckt sich eine Hülse 10 durch den mittigen Kanal 4 der Hohlwelle 5 bis in eine Sackbohrung 11 eines Dü-­ senträgers 12, der mit der Hohlwelle 5 verbunden ist.

Die Hülse 10 weist an ihrem Umfang in geringem Abstand voneinander ange­ ordnete, umlaufende, im Querschnitt halbkreisförmige Nuten auf, die Teile einer Labyrinthspaltdichtung zwischen der Hülse 11 und der Be­ grenzungsfläche des Kanals 4 sind. Die die Labyrinthdichtung durchflie­ ßende Teilmenge des Druckmediums wird von einer Kammer 13 aufgenommen,

die mit radial nach außen sich erstreckenden Ablaufbohrungen 14 ausge­ rüstet ist.

Das freie Stirnende 15 der Hülse 10, das innerhalb der Sackbohrung 11 des Düsenträgers 12 liegt, ist verschlossen. Benachbart dem Stirnende 15 ist in der Hülse 10 eine Querbohrung 16 vorgesehen, durch die bei der Rotation des Düsenträgers Druckwasser in die im Düsenträger ange­ ordneten, zu den Spritzdüsen 18 führenden Kanäle eingeleitet wird. In dem in den Fig. 1 und 2 aufgezeigten Ausführungsbeispiel ist der Düsen­ träger 12 mit vier Düsen ausgerüstet, so daß im Düsenträger vier Kanäle 19, 20, 21, 22 vorgesehen sind, von denen jeweils zwei über die Querboh­ rung 16 mit Druckwasser beaufschlagt werden.

Die Hülse 10 weist in dem Ausführungsbeispiel ausschließlich eine Querbohrung 16 auf, die sich über den gesamten Hülsenquerschnitt er­ streckt. Die Mittelachse der Kanäle 19, 20, 21, 22 schneidet sich mit der Mittelachse der Querbohrung 16 und der Mittelachse der Zuflußleitung 17 in einem Punkt.

Aus der Darstellung in der Fig. 2 ergibt sich, daß der Durchmesser der Querbohrung 16 kleiner ist als die lichte Weite der zu den Spritz­ düsen 18 führenden Kanäle 19, 20, 21, 22.

An dem Gehäuse 2 ist ein hülsenförmiger Trägerkörper 23 befestigt, an dem ein Kupferring 24 festgelegt ist. Der Kupferring 24 umschließt mit Abstand Permanentmagnete 25, die an einem Ringkörper 26 befestigt sind. Die Permanentmagnete und der Kupferring bilden eine Wirbelstrombremse, durch die die Drehbewegung des Düsenträgers 12 abgebremst wird.

Der Arbeitsdruck des Druckwassers kann 1000 bar betragen und liegt vorzugsweise im Druckbereich von 1000 bis 3000 bar.

Der Düsenkopf ist von einer zu der zu reinigenden Fläche geöffneten Haube 27 umgeben.

In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 erstreckt sich die Hohlwelle 28 über die gesamte Bauhöhe eines Düsenträgers 29, der im Grundriß rechteckförmig ausgebildet ist. Die freie Stirnfläche 30 der Hohlwelle fluchtet mit einer Begrenzungsfläche 31 des Düsenträgers 29. Die Hohlwelle und der Düsenträger sind miteinander verschweißt. Von dem Druckwasseranschluß 32 erstreckt sich die ortsfeste Hülse 33 bis in den Bereich des Düsenträgers 29 und wird auf der gesamten Länge der Hohlwelle von der Hohlwelle umschlossen.

In diesem Ausführungsbeispiel weist die Hülse 33 benachbart ihrem ver­ schlossenen Stirnende 34 eine Querbohrung 35 auf, die sich über den ge­ samten Hülsenquerschnitt erstreckt, die von der Hülse 33 gebildete Zu­ flußleitung 36 durchtritt und mit einem Durchmesser versehen ist, der größer ist als die lichte Weite der zu den Spritzdüsen 18 führenden Kanäle.

Der mehreckige Düsenträger 29 ist mit zylindrischen Ausnehmungen 37 versehen, in die jeweils ein Ende eines zylindrischen Stutzens 38 eines Winkelstücks 39 eingeführt ist, dessen vertikaler Schenkel 40 eine Spritzdüse 18 trägt. Die Winkelstücke 39, die mit Kanälen 41 zum Zufüh­ ren von Druckwasser ausgestattet sind, können relativ zum Düsenträger stufenlos gedreht und in einer gewünschten Stellung arretiert werden. Hierdurch erhalten die Spritzdüsen 18 die Schrägstellung, die erforder­ lich ist, um den Düsenträger zusammen mit der Hohlwelle 28 anzutreiben.

Im Düsenträger 29 sind die Kanäle 42 zum Zuführen von Druckwasser durch Buchsen 43 begrenzt, die sich mit ihren Stirnenden an der Hohlwelle 28 und an dem zylindrischen Stutzen 38 eines Winkelstücks 39 abstützen. Die Kanäle 42 fluchten mit Durchflußbohrungen 44, die in der Hohlwelle 28 angeordnet sind.

Im Bereich der Verbindung zwischen dem Düsenträger 29 und dem zylindri­ schen Stutzen 38 der Winkelstücke 39 weisen die Winkelstücke eine sich über den gesamten Stutzenumfang erstreckende Ringnut 44 auf, in der ein Dichtungs- und Verankerungsring 45 angeordnet ist. Dieser Ring 45 greift in Winkelnuten 46 des Düsenträgers 29 und in eine Winkelringnut eines Befestigungsblockes 48 ein, der einen Stutzen 38 umschließt und mit dem Düsenträger verbunden ist. Die Verbindung kann durch Schrauben vorgenommen werden.

Die Spur mit einer Breite B, die von den aus den rotierenden Spritzdü­ sen austretenden Strahlen auf dem zu behandelnden Objekt gezogen wird, ist in der Fig. 5 dargestellt. Die Fig. 6 zeigt eine Spurbreite A, die von einem bekannten Werkzeug bezogen wird, bei dem die Spritzdüsen ohne eine Unterbrechung, also auf einem Rotationsweg über 360° in Funktion sind.

Die Fig. 7 zeigt die Randbereiche, die sich aus der Differenz A-B ergeben und die beim Gegenstand der Erfindung wegfallen.

Bezugszeichen:

 1 Düsenkopf
 2 Gehäuse
 3 Druckwasseranschluß
 4 Kanal
 5 Hohlwelle
 6 Innenraum
 7 Wälzlager
 8 Wälzlager
 9 Wälzlager
10 Hülse
11 Sackbohrung
12 Düsenträger
13 Kammer
14 Ablaufbohrung
15 Stirnende
16 Querbohrung
17 Zuflußleitung
18 Spritzdüsen
19 Kanal
20 Kanal
21 Kanal
22 Kanal
23 Trägerkörper
24 Kupferring
25 Permanentmagnet
26 Ringkörper
27 Haube
28 Hohlwelle
29 Düsenträger
30 Stirnfläche
31 Begrenzungsfläche
32 Druckwasseranschluß
33 Hülse
34 Stirnende
35 Querbohrung
36 Zuflußleitung
37 Ausnehmung
38 Stutzen
39 Winkelstück
40 Schenkel
41 Kanal
42 Kanal
43 Buchse
44 Hohlwelle
45 Verankerungsring
46 Winkelnut
47
48 Befestigungsblock

Claims (9)

1. Düsenkopf mit einem um eine Achse drehbar gelagerten, durch den Rückstoß des aus den Düsen austretenden Druckwassers antreibbaren Dü­ senträger, dessen Rotationsbewegung mittels einer Bremse abgebremst wird und mit einem ortsfesten, einen Druckwasseranschluß aufweisenden Gehäuse, wobei im Gehäuse eine ortsfeste, vom Druckwasseranschluß aus­ gehende, das Druckwasser weiterleitende, in einen mittigen Kanal einer im Gehäuse drehbar gelagerten, mit dem Düsenträger verbundenen Hohl­ welle sich erstreckenden Hülse vorgesehen ist und zwischen der Hülse und der Begrenzungsfläche des mittigen Kanals eine Labyrinthspaltdich­ tung mit den Ringspalt einseitig erweiternden, in der Hülse angeordne­ ten Ringnuten vorgesehen ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die ortsfeste Hülse (10, 33) sich bis in den Bereich des Düsenträgers (12, 29) erstreckt, ihr freies Stirnende (15, 34) verschlos­ sen ist und benachbart diesem Stirnende mindestens eine Querbohrung (16, 35) vorgesehen ist, von der aus die im Düsenträger angeordneten, zu den Spritzdüsen (18) führenden Kanäle (19, 20, 21, 22; 41) mit Druck­ wasser versorgt werden.

2. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (10, 33) benachbart ihrem verschlossenen Stirnende (15, 34) ausschließ­ lich eine Querbohrung (16, 35) aufweist, die sich über den gesamten Hülsenquerschnitt erstreckt und im Düsenträger (12, 29) vier Spritzdü-­ sen und die zugeordneten vier Kanäle zum Zuführen von Druckwasser vor­ gesehen sind und die Mittelachsen der Kanäle mit der Mittelachse der durch die Hülse gebildeten Zuflußleitung sich in einem Punkt schneiden.

3. Düsenkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Querbohrung (16) kleiner ist als die lichte Weite der zu den Spritzdüsen (18) führenden Kanäle (19, 20, 21, 22).

4. Düsenkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Querbohrung (35) größer ist als die lichte Weite der zu den Spritzdüsen führenden Kanäle (41).

5. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsen­ träger (29) mehreckig ausgebildet ist, zylindrische Ausnehmungen (37) aufweist, in die jeweils ein Ende eines zylindrischen Stutzens (38) eines Winkelstücks (39) eingeführt ist, dessen vertikaler Schenkel (40) eine Spritzdüse (18) trägt, daß die mit Kanälen (41) zum Zuführen von Druckwasser ausgestatteten Winkelstücke (39) relativ zum Düsenträ­ ger stufenlos drehbar und arretierbar sind.

6. Düsenkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Düsenträ­ ger (29) die Kanäle (42) zum Zuführen von Druckwasser durch Buchsen (43) begrenzt werden, die sich mit ihren Stirnenden an der Hohlwelle (29) und an dem zylindrischen Stutzen (38) eines Winkelstücks (39) ab­ stützen.

7. Düsenkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Verbindung zwischen dem Düsenträger (29) und den zylindri­ schen Stutzen (38) der Winkelstücke (39) die Winkelstücke eine sich über den gesamten Stutzenumfang erstreckende Ringnut aufweisen, in der ein Dichtungs- und Verankerungsring (45) angeordnet ist, der sich in Winkelringnuten des Düsenträgers (29) und eines den Stutzen umschlie­ ßenden, mit dem Düsenträger verbindbaren Befestigungsblockes (48) er­ streckt.

8. Düsenkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsen­ träger eine Bohrung aufweist, die sich über seine gesamte Bauhöhe er­ streckt und daß in diese Bohrung das freie Ende der Hohlwelle (28) ein­ geführt ist und die Hohlwelle mit dem Düsenträger verschweißt ist.

9. Düsenkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (28) über ihre gesamte Länge die ortsfeste Hülse (33) umschließt.