DE8525639U1

DE8525639U1 - Rotationsdüse

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Publication number: DE8525639U1
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Priority date: 1985-09-09
Filing date: 1985-09-09
Publication date: 1986-01-02
Also published as: CA1299613C; US4747544A; EP0216034A1; DE3532045A1; EP0216034B1; DE3532045C2

Description

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PATENTANWALT DlPL-ING. KURT KAHLER

Anmelders Josef Krähzle

Rudolf-Diesel-Str, 20 7918 Illertissen D - 8931WALKERTSHOFEN Ralffelsenstraße 4

Telefon (082 39) 3 41

Postscheckkonto München 177943-801

Ihr Zelchen/Your Ref.

Mein Zeichen/Our Ref.

K i53Ö-mk Datum/Date

5. Sept. 1985

Beschreibung

ROTATIONSDÜSE

Die "Erfindung betrifft eine Rotätiönsdüse gemäß dem Oberbegriff des anspruchs 1.

Derartige Rotationsdüsen haben bei entsprechendem Druck eine

2 -

gute Reinigungswirkung. Die bisherigen Düsen sind jedoch äußerst kompliziert aufgebaut, benötigen eine große Anzahl von Teilen und die Abdichtung zwischen zueinander bewegten Elementen ist schwierig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde eine Rnfah-inncrUiße anzuop.hfin. die bei äußerst einfachem Aufbau

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praktisch wartungsfrei arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Rotationsdüse mit den Merkmalen des anspruchs 1.

Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Rotations· düse sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die spezielle winkelmäßige Versetzung der Düse ergibt sich die gewünschte Rotation bei Beibehaltung eines hohen Drucks. Dies wird verstärkt durch die Bremswirkung der unter Zentrifugalkraft wirkenden Bremselemente. Das bei der dichtungslosen Rotationsdüse auftretende Leckwasser wird in den Sprühstrahl eingebunden, so daß es nicht stört.

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Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Rotationsdüse ergeben sich aü& der nachfolgenden Beschreibung Vo3 Äusführungsbeispielen ati Hand der Zeichnung.

Es zeigen Fig, 1 einen Längsschnitt durch eine AusfÜhrungsform der erfindungsgemäßen Rotationsdüse,

Fig. 2 einen Schnitt durch den bei der Düse nach Fig. 1 verwendeten Drehkörper längs der Linie D-E der Fig. 3,

Fig. 3 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 2 des Drehkörpers nach Fig. 2 und

!| Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie AB-C des Drehkörpers

|t in Fig. 3.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die erfindungsgemäße Rotationsdüse aus

nur sehr wenigen Teilen aufgebaut. Insbesondere zeigt die U Fig. 1 ein Zentralelement 10 zum Anschluß an eine übliche

Sprühlanze., über die vorzugsweise ventilgesteuert Flüssigkeit, insbesondere Wasser, mit hohem Druck beispielsweise von einer Hochdruckpumpe zugeführt wird.

Auf dem Zentralelement 10 ist ein Kelch 12 aufgesetzt, in dem * ein Drehkörper 14 um eine zentrale Achse 16 der Rotationsdüse

rotieren kann.

Ein Gewindeanschluß 18 des Zentralelements 10 mündet in einer zentralen Bohrung 20, die sich etwa bis zur Mitte eines stiftförtnigen Ansatzes 22 des Zentralelements 10 erstreckt. In dem freien Ende des stiftförmigen Ansatzes 22 ist eine Gewindebohrung vorgesehen, in die eine Schraube 24 einschraubbar ist, die den Drehkörper 14 in einer Bewegung in Richtung der Achse 16 begrenzt.

Am Ende der Bohrung 20 sind in dem stiftförmigen Ansatz 22 über den Umfang einige radiale Bohrungen 26 vorgesehen, die

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in einer Umfangsrille 28 des stiftförmigen Ansatzes 22 münden. ί'

Der Außeudurchmesser des stiftförmigen Ansatzes 22 ist im Be- |

reich der Bohrung 20 geringfügig größer als derjenige im Be- §'

reich der Gewindebohrung 30. %

Der Drehkörper 14 ist in den Figuren 1 bis 4 dargestellt. Er "_; besitzt eine zentrale Bohrung 32 (Fig. 2), deren Durchmesser den beiden Außendurchmessern des stiftförmigen Ansatzes 22

angepaßt sind. Im Bereich der Umfangsrille 28 ist der Dreh- g]

körper 14 mit einem ringförmigen, inneren Einstich 34 versehen, |

in den eine asymmetrische Bohrung 36 von der Stirnseite 38 |_

des Drehkörpers 14 geführt ist. Wie aus den Figuren ersieht- ' lieh verläuft die Bohrung einmal unter einem spitzen Winkel

gegenüber der zentralen Achse 16 (Fig. 1). Zum anderen ist die ,.

Bohrung 36 jedoch auch in Rotationsrichtung versetzt, wie |

dies insbesondere Fig. 4 zeigt. Durch letztere Versetzung, die |

um etwa einen Winkel zwischen 5 Grad und 20 Grad, insbesondere r in der Größenordnung zwischen 10 und 15 Grad erfolgen kann, wird unter dem Druck des zugeführten Wassers der Drehkörper 14 in Rotation versetzt, wobei der Versetzungswinkel wesentlichen Einfluß auf die erreichte Drehzahl hat. Diese kann | je nach Winkel und Wasserdruck bei einigen tausend U/min liegen. [

Der aus Fig. 1 ersichtliche spitze Winkel zwischen der zentralen Achse 16 und der Richtung der Bohrung 36 liegt ebenfalls im Bereich von beispielsweise 5 bis 20 Grad und richtet sich nach dem gewünschten Durchmesser des Ausgangsstrahles der Rotations- I,

In der Bohrung 36 ist ein Gleichrichterkörper 42 eingesetzt, der über seinen Querschnitt verteilt eine Anzahl von zur Zerrtralachse der Bohrung 36 parallele Bohrungen 40 besitzt. Dieser Gleichrichterkörper dient d:-cu, daß über die Bohrung 20 die Radialbohrungen 26 und der '. astich 34 zugeführte und veuwitbelte Wasser in Richtung zur Zenträlächse der Bohrung 34 gleichzurichten und in eine von der Stirnseite 38 des

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Drehkörpers 14 eingesetzte Düse 44 zu leiten. Die Düse 44 ist vorzugsweise in den Drehkörper 14 eingeschraubt und wird in diesem mittels eines O-Rings 46 abgedichtet. Die Düse 44 besitzt einen sich zu ihrer Austrittsöffnung 48 allmählich verengenden Kanal 50, wobei dieser Kanal sich vorzugsweise nichtlinear, etwa hyperbolisch oder parabolisch verjüngt. An ihrer Stirnseite kann die Düse 44 mit einem Schlitz 52 versehen sein, der zum Eingriff eines Schraubendrehers dient.

Das Zentralelement 10 besitzt am Ansatz des Stifts 22 eii>.> sich vornehmlich quer zur Zentralachse 16 erstreckende Anschlagsfläche 18, der ein ringförmiger Bereich 52 der rückwärtigen Stirnfläche des Drehkörpers 14 gegenüberliegt. Der restliche, äußere Bereich der rückwärtigen Stirnfläche ist schräg angephast. Eine zentrale Vertiefung 54 an der vorderen Stirnfläche 38 des Drehkörpers 14 nimmt den Kopf der Schraube 2.4 auf, am Boden der Vertiefung 54 ist ein ringförmigen Flansch 56 (Fig.3) vorgesehen, der eine im wesentlichen kreislinienförmige Berührung mit der Unterseite des Kopfes der Schraube 24 bietet (Fig. 1). Es sei bemerkt, daß der Drehkörper 14 ein gewisses Spiel in Längsrichtung auf dem zentralen Stift 22 besitzt. |

Der Drehkörper 14 ist im Bereich nahe der vorderen Stirnfläche || 38 mit umfangsmäßig verteilten radialen Öffnungen, insbesondere Bohrungen 58 versehen, in die Zentrifugalelemente, wie Kugeln 60 oder auch Rollen einsetzbar sind. Die Kugeln 60 | sind umfangsmäßig über den Drehkörper 14 derart verteilt, daß sich unter Berücksichtigung der Düse 44 eine annähernd rota- j| tionssymrnetrische Auswuchtung ergibt.

Fig. 1 zeigt, daß der Kelch 12, der aus Kunststoff oder Metall bestehen kann. Auf dein rückwärtigen Ansatz 62 des Zentralelements 10 befestigt ist, wobei die Befestigung beispielsweise durch Aufpressen auf den mit einer Umfangsrille 64 versehenen rückwärtigen Ansatz 62 erfolgen kann. Der Kelch 12 Umgibt den Drehkörper 14 und ragt noch soweit über diesen hinaus, daß der von der Düse 44 abgegebene, konzentrierte

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Wasserstrahl vorzugsweise knapp am Innenrand 66 der Stirnöffnung 68 des Kelchs 12 vorbeigeht, wie dies durch die strichpunktierte Linie 70 in Fig. 1 angedeutet ist. Die Form des Kelchs 12 ist bevorzugt der Art, daß sich zumindest sein Innenmantel von dem ßefestigungsbereich allmählich öffnet und dann in den zylindrischen Bereich 72 übergeht. Der Drehkörper 40 befindet sich in dem sich öffnenden trichterförmigen Bereich 74, wobei seine Außenfläche der Neigung des trichterförmigen Bereichs 74 angepaßt ist und zwischen diesen ein gewisser Abstand vorhanden ist. Zumindest im Bereich der Kugeln 60 kann das Innere des Kelchs mit Vertiefungen 76 versehen sein, die im Falle der Ausführungsform nach Fig. 1 aus Längsrillen bestehen, die sich von der Stirnkante 68 bis zu den Kugeln 60 erstrecken und umfangsmäßig verteilt sind.

Es ist zu beachten, daß innerhalb der gesamten Rotationsdüse keinerlei Dichtungen zwischen relativ zueinander bewegten Teilen 'erforderlich sind.

Die erfindungsgemäße Rotationsdüse arbeitet wie folgt:

Beim Zuführen von Wasser durch die zentrale Bohrung 20, die radialen Bohrungen 26 zum Einstich 34 und den Gleichrichterköper 40 zur Düse 44 wird durch die versetzte Stellung der Düse 44 am Drehkörper 12 ein Drehmoment erzeugt, das den Drehkörper 14 in Rotation versetzt. Der in der Düse 44 erzeugte Gegendruck würde den Drehkörper in Richtung nach rechts in Fig. 1 drücken, so daß die Ringfläche 52 in Anlage mit dem Ansatz 18 kommt. Auf Grund der unterschiedlichen, hydraulischen Druckflächen im Einstich 34 bezüglich des vorderen und hinteren Bereichs des Drehkörpers 14 kann dieser Druck zumindest zum Teil kompensiert werden. Eine Schmierung ist insofern nicht erforderlich als Wasser zwischen dem Innenmantel des Drehkörpers 14 und dem Außenmantel des Stifts 22 zwischen die beiden Flächen 18, 52-gelangt. Dieses Leckwasser¹ ist nicht störend, da es im Inneren des Kelchs 12 in Richtung der Stirnkante 68 des Kelchs

12 fließt und dort vom Strahl 70 aus der Düse 44 mitgenommen wird.

Zur Reduzierung der Drehzahl bei hohem Druck am Ausgang der Düse 44 können bevorzugt die Kugeln 60 vorgesehen sein, die unter Zentrifugalkraft bei Rotation des Drehkörpers 14 nach außen gedruckt werden und an der Innenfläche 72 des Kelchs sich reiben, so daß eine Bremsblöckung eintritt. Diese kann dadurch verstärkt werden, daß die Rillen 76 vorgesehen sind, in die die Kugeln bei Rotation des Drehkörpers 14 kurzzeitig einfallen können, was eine erhöhte Bremsung bewirkt.

Es ergibt sich somit eine Rotationsdüse, die mit sehr hohem '' Druck arbeiten kann, eine äußerst gute Reinigungswirkung besitzt, aus sehr wenigen Teilen aufgebaut ist und vollkommen \ dichtungslos und wartungsfrei ist. Je nach Winkelstellung der

Achse der Düse 44 und Bemessung der Kugeln 60 bzw. Rillen kann die Rotationsdüse für ganz unterschiedliche Drucke ausge- \ legt werden. Das sonst störende Leckwasser wird durch den

\ scharfen Düsenstrahl 70 mitgenommen. Durch die hydraulische

Druckdifferenz im Bereich des Einstichs 34 wird die Reibung

% an den Stirnflächen des Drehkörpers 14 wesentlich vermindert.

·' Der beiden Ausführungsformen der Erfindung verwendete Gleichrichterkörper 40 kann sowohl aus Metall als auch aus Kunststoff bestehen, wobei an die Stelle von Bohrungen auch Längs-,) rillen treten können.

ι Es sei noch daraufhingewiesen, daß der Versetzungswinkel

der Achse der Düsse 44 auch das Startverhalten der Rota-

! tionsdüse bestimmt. Er ist ferner gegebenenfalls unter

Berücksichtigung der Bremsmittel so zu wählen, daß der Rundstrahl nicht auf grund des Luftwiderstandes und der Zentrifugalkraft zerstäubt und damit wirkungslos wird.

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Claims

-BrH: j. n
P

- - Ansprüche ρ

ROTATIONSDÜSE

1. Rotationsdüse gekennzeichnet durch ein zentrales Lager- und Zuführelement (10), auf dem ein Drehkörper (14) zur Rotation um eine zentrale Achse (16) gelagert ist, an dessen einer zur Austrittsseite der Düse zeigenden Stirnfläche (38) mindestens ein Düsenelement (44) angebracht ist, dessen Achse (70) sowohl zur zentralen Achse (16) als auch in Rotationsrichtung versetzt ist, und durch eine den Drehkörper (14) in geringem Abstand umgebende Ummantelung (12).

2. Rotationsdüse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (14)dichtungsfrei auf dem Lager- und Zuführelement (10) gelagert ist.

3. Rotationsdüse nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Lager- und Zuführelement (10) eine zentrale Bohrung (20) besitzt, die in radialen öffnungen (26, 28) mündet, die wiederum einem Innenraum (34) im Drehkörper gegenüberliegen, der mit dem Eingang der Düse (M-) in Verbindung steht.

4. Rotationsdüse nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (34, 36) des Drehkörpers (14) einen Gleichrichterkörper (40) aufweist, der zugeführte Flüssigkeit in Austrittsstrahlrichtung ausrichtet und der Düse (44) zuführt.

5. Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenelement (44) einen sich allmählich von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung (48) verjüngenden Kanal (50) aufweist.

6. Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche da-

durch gekennzeichnet, aß zentrifugalwirkende Bremsmittel

^ (00) vorgesehen sind.

1. Rotationsdüse nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsmittel aus Elementen (60) bestehen, die in radialen öffnungen im Drehkörper (14) untergebracht sind und deren

i| Bewegung in radialer Richtung durch die Innenfläche der

Ummantelung (12) begrenzt.

8. Rotationsdüse nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Ummantelung (12) derart ausgebildet ist, daß sie der Rotation der Bremselemente (60) einen er-

\ höhten Widerstand entgegensetzt.

9. Rotationsdüse nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß

die Innenfläche (72) der Ummantelung (12) mit umfangsmäßig [ verteilten Vertiefungen, insbesondere Längsrillen (76) ver-

fr- sehen ist.

10. Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (12) kelchartig ausgebildet ist mit einem sich trichterartig öffnenden Bereich (74), in dem der Drehkörper (14) angeordnet ist sowie einem sich daran anschließenden, mehrzylindrischen Teil (72), der über die Stirnfläche (38) des Drehkörpers (14) hinausragt.

11. Rotationsdüse nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenelement (44) im Drehkörper (14) derart ausgerichtet befestigt ist, daß der vom Düsenelement (44) abgegebene Sprühstrahl (70) nahe am Innenrand (6fO der vorderen Stirnkante (68) der Ummantelung (12) vorbeiläuft.

12. Rotationsdüge nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurdh gekennzeichnet, daß die Ummantelung (12) aus Kunst-

stoff ist und auf dem eingarigsseitigen Ende des Lage*- und ZüfÜhrelemenfes (10) aufgebracht, insbesondere aufgepreßt ist*

13. Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche da-= durch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der zylindrischen Bereiche beidseitig der radialen öffnungen (26) des Lager- und Zuführelements (10) und die dazu entsprechenden Innendurchmesser des Drehkörpers (14) derart bemessen sind, daß über den Innenraum (34) eine hydraulische Druckdifferenz auf den Drehkörper (14) ausgeübt wird, die dem in dem Düsenelement (44) entstehenden Gegendruck entgegenwirkt.

14. Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagyr- und Zuführelement (10) und der Drehkörper (14) Drehteile sind.

15. Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichterkörper aus Meta'l oder Kunststoff besteht und mit zur Richtung des Austrittssprühstrahles parallelen Bohrungen und/oder Rillen versehen ist.

16. Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Versetzungswinkel des Düsenelements (44) zur zentralen Achse (16) bzw. zur Rotationsrichtung in der Größenordnung zwischen 1 und 25° liegen.

17. Rotationsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (14) auf dem Lager- und Zuführelement (10) ein gewisses Spiel in Richtung zur zentralen Achse (16) aufweist.