[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotordüsenkopf nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
[0002] Ein derartiger Rotordüsenkopf ist aus der DE 43 40 184 A1 bekannt und wird insbesondere
bei Hochdruckreinigungsgeräten eingesetzt. Der bekannte Rotordüsenkopf weist eine
durchströmbare Rotordüse auf, die an ihrem vorderen Ende in einem axial verstellbaren
Düsenlager anliegt. Durch Verstellen des Düsenlagers kann zwischen einem Rotordüsenbetrieb,
in dem die Rotordüse rotiert, und einem Betrieb mit feststehendem Strahl umgeschaltet
werden, bei dem die Rotordüse fixiert ist. Ferner ist in der oben genannten DE 43
40 184 A1 beschrieben, daß zwei sich an den Rotordüsenkopf anschließende Leitbleche
radial einwärts verstellt werden können, um einen Flachstrahl zu erzeugen.
[0003] Es ist das der Erfindung zugrunde liegende Problem (Aufgabe), einen Rotordüsenkopf
der eingangs genannten Art mit einfachem Aufbau zu schaffen, der kostengünstig und
insbesondere als Massenartikel hergestellt werden kann und dabei leicht montierbar
ist.
[0004] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß
ist ein axial verstellbarer Funktionselementträger vorgesehen, der zumindest teilweise
als Betätigungsgehäuse ausgebildet ist. An dem Funktionselementträger, der gleichzeitig
das Prallelement lagert, ist auch das Düsenlager vorgesehen.
[0005] Der erfindungsgemäße Rotordüsenkopf stellt eine äußerst einfache Konstruktion dar,
da an einem einzigen Bauteil sämtliche funktionswesentlichen Teile, nämlich das Düsenlager
und das Prallelement angeordnet sind. Da der Funktionselementträger axial verstellbar
und durch seine Ausbildung als Betätigungsgehäuse von außen bedienbar ist, läßt sich
der erfindungsgemäße Rotordüsenkopf durch einfaches Betätigen des Funktionselementträgers
von Rotordüsenbetrieb auf Strahlbetrieb umstellen.
[0006] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Figuren
und den Unteransprüchen beschrieben.
[0007] So kann nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Prallelement über
eine Schwenkachse an dem Funktionselementträger befestigt sein, wodurch sich dieses
besonders leichtgängig verstellen läßt.
[0008] Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei Prallelemente vorgesehen sind, die aus einer
geschlossenen Lage, in der sie spitzwinklig aufeinander zulaufen, in eine geöffnete
Lage verschwenkbar sind, in der sie sich von ihren oberstromigen, beabstandeten Enden
zu ihren unterstromigen Enden hin kegelförmig öffnen. Bei dieser Ausführungsform läßt
sich bei geschlossener Lage der Prallelemente ein Flachstrahl erzeugen. In der geöffneten
Lage wird jedoch im Rotordüsenbetrieb ein Kegelstrahl erzeugt, da die Prallelemente
an ihren oberstromigen Enden so weit beabstandet sind, daß der von der Rotordüse erzeugte
Kegelstrahl frei austreten kann.
[0009] Es ist vorteilhaft, wenn sich die Prallelemente in der geschlossenen Lage an ihren
unterstromigen Enden berühren oder nahezu berühren, da dann ein besonders ausgeprägter
Flachstrahl austritt. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Prallelemente in der geschlossenen
Lage möglichst spitzwinklig, beispielsweise unter einem Winkel von etwa 5 Grad aufeinander
zulaufen. Auch hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der gegenseitige Abstand
der Prallelemente in der geschlossenen Lage im wesentlichen die gleiche Größenordnung
wie der unterstromige Innendurchmesser der Rotordüse aufweist, da dies zu einer ausgezeichneten
Strahlbildung führt.
[0010] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Funktionselementträger
in einem Gehäuse aufgenommen. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau,
da der Rotordüsenkopf aus im wesentlichen zwei Bauteilen besteht, nämlich dem Gehäuse
und dem Funktionselementträger. Durch Einsetzen der Rotordüse in das Gehäuse und Einstecken
des Funktionselementträgers, ist der erfindungsgemäße Rotordüsenkopf bereits fertig
montiert.
[0011] Vorzugsweise weist das Gehäuse ein Zentrierstück für das oberstromige Ende der Rotordüse
auf, wodurch gewährleistet ist, daß bei axial verstelltem Funktionselementträger eine
mittige Zentrierung der Rotordüse für einen Strahlbetrieb erfolgt. Dieses Zentrierstück
kann einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet oder aus Fertigungsgründen als separates
Teil in das Gehäuse eingesetzt sein.
[0012] Der Funktionselementträger kann in dem Gehäuse axial und linear verstellbar sein.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn dieser mittels einer Drehbewegung in dem
Gehäuse axial verschiebbar ist. Hierdurch läßt sich durch Drehen des Betätigungsgehäuses
relativ zu dem Gehäuse eine Axialverstellung des Funktionselementträgers hervorrufen,
so daß auch das Düsenlager axial verstellt wird und die Rotordüse freigibt bzw. hemmt.
[0013] Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein gehäusefestes Anschlagelement
vorgesehen, das eine Verstellung des Prallelementes hemmt. Hierdurch läßt sich beispielsweise
im Strahlbetrieb verhindern, daß sich die geschlossenen Prallelemente durch den Strahldruck
öffnen, da diese an den Anschlagelementen anschlagen. Sofern der Funktionselementträger
im Bereich des Prallelementes eine zu dem Anschlagelement komplementäre Aussparung
aufweist, läßt sich dieser durch axiales Verstellen in eine Position bringen, in der
das Anschlagelement in der Aussparung angeordnet ist und dadurch eine Bewegung des
Prallelementes hemmt. Das Anschlagelement kann einstückig mit dem Gehäuse verbunden
sein oder aus Montagegründen nachträglich in dieses eingesetzt werden. Bei der zuletzt
genannten Variante läßt sich das Anschlagelement gleichzeitig dazu verwenden, den
Funktionselementträger zu sichern, damit sich dieser im Betriebszustand nicht aus
dem Gehäuse löst.
[0014] Das an dem Gehäuse vorgesehene Zentrierstück kann umfangsseitig axiale Durchflußöffnungen
aufweisen und an seinem unterstromigen Ende kann eine Konusfläche vorgesehen sein,
die mit zumindest einer Nut versehen ist. Durch die umfangsseitigen Durchflußöffnungen
läßt sich unterstromig des Zentrierstückes ein Wirbel erzeugen, der die Rotordüse
in Rotation versetzt. Sofern die Rotordüse zwischen dem Düsenlager und dem Zentrierstück
durch axiales Verstellen des Funktionselementträgers geklemmt wird, ist durch die
an der Konusfläche vorgesehene Nut sichergestellt, daß die Strahlflüssigkeit auch
in diesem Zustand in die Rotordüse gelangen kann.
[0015] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die axiale Relativlage zwischen dem Funktionselementträger
und dem Gehäuse in vorzugsweise drei Positionen arretierbar ist. Hierdurch läßt sich
in einer Position ein Flachstrahl einstellen, nämlich wenn die Rotordüse zwischen
dem Zentrierstück und dem Düsenlager geklemmt ist. Bei leicht geöffneten Prallelementen
läßt sich ein Rundstrahl erzeugen und bei vollständig geöffneten Prallelementen ist
ein Kegelstrahl im Rotordüsenbetrieb möglich. Vorzugsweise läßt sich die Rundstrahlposition
durch Vorsehen eines Rastzapfens arretieren.
[0016] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung bildet der Funktionselementträger
unterstromig des Düsenlagers einen konischen Hohlraum. Hierdurch kann die Rotordüse
in ihrem nicht geklemmten Zustand mit ihrer Mantelfläche an diesem Hohlraum abrollen,
wodurch ein stabiler Betrieb gewährleistet ist. Auch ist es vorteilhaft, wenn der
Funktionselementträger im Bereich des Düsenlagers einen Haltekragen aufweist, in den
die Rotordüse mit einer an ihrem unterstromigen Bereich vorgesehenen Ringnut einsetzbar
ist. Hierdurch ist die Rotordüse an ihrem unterstromigen Ende stets in einer definierten
Position gehalten, so daß auch bei Verstellen des Funktionselementträgers keine undefinierte
Lage der Rotordüse auftreten kann.
[0017] Wenn der Funktionselementträger unterstromig des Düsenlagers einen sich kegelförmig
öffnenden Hohlraum aufweist, läßt sich in diesem vorteilhaft die geöffnete Prallplatte
anordnen, so daß der kegelförmige Rotordüsenstrahl ungehindert aus dem Rotordüsenkopf
austreten kann.
[0018] Auch ist es vorteilhaft, wenn der Durchströmungskanal der Rotordüse eine Einschnürung
aufweist, da dann sichergestellt ist, daß bei einströmender Druckflüssigkeit der Düsenkörper
stets gegen das Düsenlager gedrückt wird.
[0019] Das Verstellen des Funktionselementträgers kann in vorteilhafter Weise durch eine
Feder unterstützt werden. Ebenso kann das Öffnen des Prallelementes zusätzlich zu
dem Druck der durchströmenden Flüssigkeit durch eine Feder unterstützt werden.
[0020] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Funktionselementträger
an seiner unterstromigen Seite als Betätigungsgehäuse ausgebildet sein und oberstromig
davon das Düsenlager aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Ausbildung.
[0021] Auch kann der Funktionselementträger im Bereich der Rotordüse flexibel ausgebildet
sein, wodurch durch Verstellen des Funktionselementträgers Einfluß auf die Rotordüse
genommen werden kann. So kann der Funktionselementträger beispielsweise im Bereich
der Rotordüse radial verstellbare Lamellen aufweisen, die das Rotationsverhalten der
Rotordüse bei Verstellen des Funktionselementträgers beeinflussen. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn die Lamellen durch Stellelemente radial verstellbar sind, die an den
Lamellen oder an einem Gehäuse angeordnet sind.
[0022] Nach einer weiteren Ausführungsform kann der Funktionselementträger im wesentlichen
über seine gesamten axiale Länge als Betätigungsgehäuse ausgebildet sein, wodurch
die Bedienung und Handhabbarkeit verbessert ist.
[0023] Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in dem Funktionselementträger
verdrehbar und/oder axial verschiebbar ein Einsatz aufgenommen, der vorzugsweise ein
Zentrierstück für das oberstromige Ende der Rotordüse aufweisen kann. Auch bei dieser
Ausführungsform besteht der erfindungsgemäße Rotordüsenkopf nur aus wenigen Teilen,
die einfach gefertigt und leicht montiert werden können.
[0024] Zwischen dem Prallelement und dem Einsatz kann auch mindestens ein Betätigungselement
vorgesehen sein, wodurch bei einer Relativverschiebung zwischen Einsatz und Funktionselementträger
automatisch die Prallelemente betätigt werden.
[0025] Das erfindungsgemäße Prallelement kann zusätzlich federbelastet sein, um ein Öffnen
oder Schließen zu unterstützen. Auch kann das Prallelement als Prallblech ausgebildet
oder ein Kunststoffbauteil sein, das im Innenbereich mit einer Blecheinlage belegt
ist, um einen zu hohen Abrieb zu verhindern.
[0026] Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften
Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Querschnittsansicht durch eine erste Ausführungsform eines Rotordüsenkopfes im
Flachstrahlbetrieb;
- Fig. 2
- eine Querschnittsansicht des Rotordüsenkopfes von Fig. 1 im Rotordüsenbetrieb, wobei
das Gehäuse 10 verglichen zu Fig. 1 um 90° gedreht ist;
- Fig. 3
- eine Querschnittsansicht durch eine zweite Ausführungsform eines Rotordüsenkopfes
im Flachstrahlbetrieb;
- Fig. 4
- eine Querschnittsansicht des Rotordüsenkopfes von Fig. 3 im Rotordüsenbetrieb, wobei
das Gehäuse 10' verglichen zu Fig. 3 um 90° gedreht ist;
- Fig. 5
- eine Querschnittsansicht durch eine dritte Ausführungsform eines Rotordüsenkopfes
im Flachstrahlbetrieb; und
- Fig. 6
- eine Querschnittsansicht des Rotordüsenkopfes von Fig. 5 im Rotordüsenbetrieb, wobei
der Einsatz 11'' verglichen zu Fig. 5 um 90° gedreht ist.
[0027] Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Rotordüsenkopf weist ein Gehäuse 10 auf, das eine
oberstromige Einströmöffnung 12 sowie eine unterstromige Öffnung aufweist. Das Gehäuse
10 ist zu etwa einem Drittel zylinderförmig ausgebildet und verjüngt sich daran anschließend
zu seinem oberstromigen Ende leicht konisch. In die Außenseite des Gehäuses, das zweckmäßigerweise
aus Kunststoff besteht, sind eine Vielzahl von parallelen Ringnuten 14 eingeformt.
Hierdurch wird einerseits Material gespart. Andererseits läßt sich das Gehäuse 10
dadurch sicher halten.
[0028] In das Gehäuse 10 des Rotordüsenkopfes ist ein Funktionselementträger 20 eingesetzt,
der relativ zu dem Gehäuse 10 axial verstellbar ist. Hierzu ist der Funktionselementträger
20 an seiner unterstromigen Seite als Betätigungsgehäuse 22 ausgebildet. Das Betätigungsgehäuse
22 weist den gleichen Außendurchmesser wie der angrenzende Teil des Gehäuses 10 auf,
das mit seinem unterstromigen Ende in eine Ringnut 24 des Betätigungsgehäuses 22 eingesetzt
ist. Die umfangsseitige Außenwand des Betätigungsgehäuses 22 ist mit Griffrippen 26
versehen, die ein Ergreifen und Verdrehen erleichtern.
[0029] An das Betätigungsgehäuse 22 des Funktionselementträgers 20 schließt sich ein Lagerabschnitt
28 an, an dem zwei Prallelemente 30, 32 in Form von Prallblechen über jeweils eine
Schwenkachse 34, 36 gelagert sind. Oberstromig zu den Schwenkachsen 34 und 36 ist
der Funktionselementträger 20 kelchförmig ausgebildet und bildet einen konischen Hohlraum
40, an dessen unterstromigem Scheitelpunkt ein Düsenlager 42 vorgesehen ist, das als
Napflager ausgebildet ist. Etwas unterstromig zu dem Düsenlager 42 ist an den Funktionselementträger
20 ein Haltekragen 44 (Fig. 2) angeformt, der aus flexiblen, sternartig angeordneten
Zapfen besteht. Im Bereich des oberstromigen Endes des Funktionselementträgers 20
ist eine Ringnut vorgesehen, in der ein (nicht dargestellter) O-Ring eingesetzt ist,
um gegenüber dem Gehäuse 10 abzudichten.
[0030] In dem Rotordüsenkopf ist eine Rotordüse 50 angeordnet, die einen zentrischen Durchströmungskanal
52 aufweist. Der Durchströmungskanal 52 ist an seinem oberstromigen Ende verbreitert
und weist in seinem unterstromigen Bereich eine Einschnürung 54 auf. Unterstromig
der Einschnürung 54 ist am Außenumfang der Rotordüse 50 eine Ringnut 56 vorgesehen,
in die der Haltekragen 44 des Funktionselementträgers 20 eingreift. Im oberstromigen
Bereich der Rotordüse 50 ist eine Ringnut 58 vorgesehen, in der ein Lagerring 60 drehbar
aufgenommen ist. Auf dem Lagerring befindet sich ein elastischer Wälzring 62 (Fig.
2), der im Rotordüsenbetrieb an der inneren Umfangswand des Gehäuses 10 abläuft. Durch
die Anordnung des Lagerringes 60 und des Wälzringes 62 wird eine Drehzahlregelung
erreicht.
[0031] Oberstromig zu der Rotordüse 50 ist in dem Gehäuse 10 ein Zentrierstück 70 vorgesehen,
das umfangsseitig axiale Durchflußöffnungen 72, 74 aufweist. Diese Durchflußöffnungen
ermöglichen ein Durchströmen der in die oberstromige Öffnung 12 einströmenden Flüssigkeit
zu dem Hohlraum 40, der zwischen dem Funktionselementträger 20, dem Innenraum des
Gehäuses 10 und dem Zentrierstück 70 gebildet wird. An seinem unterstromigen Ende
weist das Zentrierstück 70 eine kegelförmige Fläche 76 auf, die an ihrer Oberseite
mit mehreren Nuten 78 versehen ist, die sich radial in Richtung des Scheitelpunktes
der Fläche 76 erstrecken.
[0032] Die Prallelemente 30, 32 sind über Anlenkbereiche 31, 33, die gegenüber den Prallelementen
um 90 Grad gedreht sind, an den Schwenkachsen 34 und 36 angelenkt. In ihrer geschlossenen
Lage, die in Fig. 1 dargestellt ist, laufen die beiden Prallelemente 30, 32 unter
einem sehr geringen Winkel in der Größenordnung von 5 Grad spitzwinklig in Strömungsrichtung
aufeinander zu und berühren sich im drucklosen Zustand an ihren unterstromigen Enden.
Der gegenseitige Abstand der oberstromigen Enden der geschlossenen Prallelemente 30,
32 entspricht im wesentlichen dem unterstromigen Innendurchmesser des Durchströmungskanals
52 der Rotordüse 50.
[0033] In der geöffneten Stellung sind die beiden Prallelemente 30, 32 an ihren oberstromigen
Enden wesentlich weiter beabstandet als in der geschlossenen Lage und öffnen sich
von ihren oberstromigen Enden zu ihren unterstromigen Enden hin kegelförmig mit einem
Öffnungswinkel in der Größenordnung von 45 Grad. Die oberstromigen Enden der Prallelemente
sind dabei so weit beabstandet, daß ein von der rotierenden Rotordüse 50 erzeugter
Kegelstrahl 80 (Fig. 2) nicht behindert wird. Hierzu weist das Betätigungsgehäuse
22 des Funktionselementträgers 20 einen sich kegelförmig öffnenden Hohlraum 23 auf,
der ein entsprechendes Öffnen der Prallplatten 30, 32 ermöglicht.
[0034] In dem in Fig. 1 dargestellten, geschlossenen Zustand der Prallelemente 30, 32, d.
h. im Flachstrahlbetrieb, schlagen die Anlenkbereiche 31, 33 der Prallplatten 30,
32 an jeweils einem Zylinderstift 37, 38 an, der eine Öffnungsbewegung der Prallelemente
verhindert. Im geöffneten Zustand der Prallelemente (Fig. 2) können sich diese frei
bewegen, da sich die Zylinderstifte 37, 38 nicht in den dazu komplementären Aussparungen
39, 49 (Fig. 2) des Funktionselementträgers befinden und somit ein Öffnen der Prallelemente
ermöglichen.
[0035] Nachfolgend wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Rotordüsenkopfes beschrieben,
wobei zunächst im Zusammenhang mit Fig. 1 der Flachstrahlbetrieb erläutert wird.
[0036] Für einen Flachstrahlbetrieb wird der Rotordüsenkopf in die in Fig. 1 dargestellte
Stellung gebracht, in welcher der Funktionselementträger 20 soweit wie möglich in
das Gehäuse 10 eingesetzt ist. In diesem Zustand ist die Rotordüse 50 zwischen der
Konusfläche 78 des Zentrierstückes 70 und dem Düsenlager 42 eingeklemmt. Gleichzeitig
sind die beiden Prallplatten 30, 32 geschlossen. Wird nun Flüssigkeit, beispielsweise
Wasser, unter Druck in die oberstromige Eingangsöffnung 12 des Rotordüsenkopfes gegeben,
strömt diese durch die axialen Durchflußöffnungen 72, 74 des Zentrierstückes und füllt
den Raum außerhalb der Rotordüse. Da das unterstromige Ende der Rotordüse 50 gegenüber
dem Düsenlager 42 abdichtet, kann an dieser Stelle keine Flüssigkeit austreten. Bei
zunehmendem Druck strömt deshalb die Flüssigkeit durch die Nuten 78 in der Kegelfläche
76 des Zentrierstückes 70 und gelangt in den Durchströmungskanal 52 der fixierten
Rotordüse.
[0037] Am unterstromigen Ende der Rotordüse 50 tritt die Flüssigkeit aus und gelangt zwischen
die beiden Prallelemente 30, 32, die jedoch an einer Öffnungsbewegung durch die Zylinderstifte
37, 38 gehemmt sind. Hierdurch entsteht am Ausgang des Rotordüsenkopfes ein Flachstrahl.
[0038] Um den Rotordüsenkopf von einem Flachstrahlbetrieb zu einem Rotordüsenbetrieb umzuschalten,
wird der Funktionselementträger 20 um 90 Grad gegenüber dem Gehäuse 10 verdreht, indem
das Betätigungsgehäuse 22 an den Griffrippen 26 gegriffen und gedreht wird. Hierdurch
schiebt sich der Funktionselementträger 20 durch eine nicht dargestellte Führung relativ
zu dem Gehäuse 10 axial nach außen. Gleichzeitig entfernen sich die Zylinderstifte
37, 38 aus den komplementären Aussparungen 39, 49 des Funktionselementträgers 20,
wodurch sich die Prallelemente 30, 32 öffnen können. Diese Öffnungsbewegung wird zusätzlich
durch nicht dargestellte Federn unterstützt.
[0039] Da der Funktionselementträger 20 einstückig ausgebildet ist, verschiebt sich das
Düsenlager 42 in gleicher Weise wie das Betätigungsgehäuse 22 in axialer Richtung.
Hierdurch kommt die Rotordüse 50 frei und wird in ihrer Ringnut 56 von dem Haltekragen
44 des Funktionselementträgers 20 gehalten. Wird in diesem Zustand Flüssigkeit unter
Druck in den Rotordüsenkopf gegeben, so strömt diese Flüssigkeit durch die axialen
Durchflußöffnungen 72, 74 des Zentrierstückes 70. Durch die spezielle Anordnung dieser
Durchflußöffnungen wird unterstromig des Zentrierstückes 70 ein Wasserwirbel erzeugt,
der die Rotordüse 50 in Rotation versetzt. Gleichzeitig wird der Durchströmungskanal
52 der Rotordüse 50 von der Flüssigkeit durchströmt, wodurch sich ein Kegelstrahl
80 ergibt.
[0040] In einer zusätzlichen, nicht dargestellten Betriebsstellung, in der die Prallelemente
30, 32 nur geringfügig, beispielsweise um 1 bis 2 mm, geöffnet werden, läßt sich der
erfindungsgemäße Rotordüsenkopf als Rundstrahldüse einsetzen.
[0041] Zur Montage der Düse wird zunächst der Funktionselementträger 20 vormontiert, indem
die beiden Prallelemente 30, 32 an diesem schwenkbar befestigt werden. Zusätzlich
wird der O-Ring in die oberstromige Ringnut des Funktionselementträgers eingesetzt.
Die ebenfalls vormontierte, d. h. mit Lagerring 60 und Walzring 62 versehene Rotordüse
50 wird anschließend in den Haltekragen 44 eingedrückt, der flexibel nachgibt. Nachdem
das Gehäuse 10 mit dem Zentrierstück 70 versehen ist, muß nur noch der vormontierte
Funktionselementträger 20 in das Gehäuse eingesteckt werden. Durch Einsetzen der beiden
Zylinderstifte 37, 38, die in dem Gehäuse 10 verkeilt werden, ist der Rotordüsenkopf
fertig montiert.
[0042] In den Fig. 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform eines Rotordüsenkopfes dargestellt,
wobei gleiche bzw. ähnliche Teile mit gestrichenen Bezugszeichen versehen sind.
[0043] Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Rotordüsenkopf weist ein Gehäuse 10' auf, das
eine oberstromige Einströmöffnung 12' sowie eine unterstromige Öffnung aufweist. Das
Gehäuse 10' ist zu etwa zwei Drittel zylinderförmig ausgebildet und verjüngt sich
daran anschließend zu seinem oberstromigen Ende leicht konisch. In die Außenseite
des Gehäuses 10', das zweckmäßigerweise aus Kunststoff besteht, sind am unterstromigen
sowie am oberstromigen Ende mehrere parallele Ringnuten 14' eingeformt.
[0044] In das Gehäuse 10' dieses Rotordüsenkopfes ist ein Funktionselementträger 20' eingesetzt,
der relativ zu dem Gehäuse 10' verdrehbar ist. Hierzu ist der Funktionselementträger
20' an seiner unterstromigen Seite als Betätigungsgehäuse 22' ausgebildet. Das Betätigungsgehäuse
22' weist den gleichen Außendurchmesser wie der angrenzende Teil des Gehäuses 10'
auf, das mit seinem unterstromigen Ende in eine Ringnut 24' des Betätigungsgehäuses
22' eingesetzt ist. Die umfangsseitige Außenwand des Betätigungsgehäuses 22' ist mit
Griffrippen 26' versehen, die ein Greifen und Verdrehen erleichtern.
[0045] An das Betätigungsgehäuse 22' des Funktionselementträgers 20' schließt sich ein Lagerabschnitt
28' an, an dem zwei Prall-elemente 30', 32' über jeweils eine Schwenkachse 34', 36'
gelagert sind. Oberstromig zu den Schwenkachsen 34', 36' verbreitert sich der Funktionselementträger
20' bis zu der Innenwandung des Gehäuses 10'. Ein O-Ring 41' dichtet an dieser Stelle
zwischen dem Funktionselementträger 20' und dem Gehäuse 10' ab.
[0046] Oberstromig dieses Bereiches ist der Funktionselementträger 20' flexibel ausgebildet
und weist radial verstellbare Lamellen 90' auf, an denen Stellnasen 92' angeformt
sind. Diese Stellnasen 92' liegen in der in Fig. 3 dargestellten Stellung an einer
Kulissenführung 94' des Gehäuses 10' an. In der in Fig.4 dargestellten Stellung ist
die Kulissenführung 94' relativ zu den Stellnasen 92' so verdreht, daß sich die Lamellen
90' aufgrund ihrer elastischen Federkraft geöffnet haben, wodurch ein kelchförmiger
Bereich entsteht, der einen konischen Hohlraum 40' bildet, an dessen unterstromigem
Scheitelpunkt ein Düsenlager 42' vorgesehen ist.
[0047] Etwas unterstromig zu dem Düsenlager 42' ist an den Funktionselementträger 20' ein
Haltekragen 44' (Fig. 4) angeformt, der aus flexiblen, sternartig angeordneten Zapfen
besteht.
[0048] In dem Rotordüsenkopf der Fig. 3 und 4 ist eine Rotordüse 50' angeordnet, die einen
zentrischen Durchströmungskanal 52' (Fig. 3) aufweist. Der Durchströmungskanal 52'
ist an seinem oberstromigen Ende verbreitert und weist in seinem unterstromigen Bereich
eine Einschnürung 54' (Fig. 3) auf. Unterstromig der Einschnürung 54' ist am Außenumfang
der Rotordüse 50' eine Ringnut 56' (Fig.3) vorgesehen, in die der Haltekragen 44'
(Fig. 4) des Funktionselementträgers 20' eingreift. Im oberstromigen Bereich der Rotordüse
50' ist eine Ringnut 58' (Fig. 3) vorgesehen, in der ein Lagerring 60' drehbar aufgenommen
ist. Auf dem Lagerring befindet sich ein elastischer Wälzring 62', der im Rotordüsenbetrieb
(Fig. 4) an der inneren Umfangswand des Gehäuses 10' abläuft. Durch die Anordnung
des Lagerrings 60' und des Wälzrings 62' wird eine Drehzahlregelung erreicht.
[0049] Oberstromig zu der Rotordüse 50' ist in dem Gehäuse 10' ein Einsatz 70' vorgesehen,
der umfangsseitig axiale Durchflußöffnungen 72', 74' aufweist. Diese Durchflußöffnungen
ermöglichen ein Durchströmen der in die oberstromige Öffnung 12' einströmenden Flüssigkeit
zu dem Hohlraum 40' (Fig.4), der zwischen dem Funktionselementträger 20', dem Innenraum
des Gehäuses 10' und dem Einsatz 70' gebildet wird.
[0050] Die Prallbleche 30', 32' sind über Anlenkbereiche 31', 33', die gegenüber den Prallelementen
um 90° gedreht sind, an den Schwenkachsen 34' und 36' angelenkt. In ihrer geschlossenen
Lage, die in Fig. 3 dargestellt ist, laufen die beiden Prall-elemente 30', 32' unter
einem sehr geringen Winkel in der Größenordnung von 5° spitzwinklig in Strömungsrichtung
aufeinander zu und berühren sich im drucklosen Zustand an ihren unterstromigen Enden.
Der gegenseitige Abstand der oberstromigen Enden der geschlossenen Prallelemente 30',
32' entspricht im wesentlichen dem unterstromigen Innendurchmesser des Durchströmungskanals
52' der Rotordüse 50'. Im übrigen entspricht die Konstruktion der Prallelemente derjenigen
von Fig. 1 und 2.
[0051] Bei dem in Fig. 3 dargestellten, geschlossenen Zustand der Prallelemente 30', 32',
das heißt im Flachstrahlbetrieb, schlagen die Anlenkbereiche 31', 33' der Prallelemente
30', 32' an jeweils einem Zylinderstift 37', 38' an, der eine Öffnungsbewegung der
Prallelemente verhindert. Im geöffneten Zustand der Prallelemente (Fig.4) können sich
diese frei bewegen, da die Zylinderstifte 37', 38' um 90° gedreht worden sind und
somit eine Schwenkbewegung der Prallelemente nicht mehr behindern.
[0052] Nachfolgend wird die Funktionsweise des Rotordüsenkopfes gemäß Fig. 3 und 4 beschrieben,
wobei zunächst im Zusammenhang mit Fig. 3 der Flachstrahlbetrieb erläutert wird.
[0053] Für einen Flachstrahlbetrieb wird der Rotordüsenkopf in die in Fig. 3 dargestellte
Stellung gebracht. In diesem Zustand ist die Rotordüse 50' von den Lamellen 90' des
Funktionselementträgers 20' geklemmt, da die Stellnasen 92' von der Kulissenführung
94' des Gehäuses 10' radial nach innen gedrückt werden. Gleichzeitig sind die beiden
Prallelemente 30', 32' geschlossen. Wird nun Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, unter
Druck in die oberstromige Eingangsöffnung 12' des Rotordüsenkopfes gegeben, strömt
diese durch die axialen Durch-flußöffnungen 72', 74' des Einsatzes 70' und füllt den
Raum außerhalb der Rotordüse. Da das unterstromige Ende der Rotordüse 50' gegenüber
dem Düsenlager 42' abdichtet, kann an dieser Stelle keine Flüssigkeit austreten. Bei
zunehmendem Druck strömt deshalb die Flüssigkeit in den Durchströmungskanal 52' der
fixierten Rotordüse 50'.
[0054] Am unterstromigen Ende der Rotordüse 50' tritt die Flüssigkeit aus und gelangt zwischen
die beiden Prallelemente 30', 32', die jedoch an einer Öffnungsbewegung durch die
Zylinderstifte 37', 38' gehemmt sind. Hierdurch entsteht am Ausgang des Rotordüsenkopfes
ein Flachstrahl.
[0055] Um den Rotordüsenkopf von einem Flachstrahlbetrieb zu einem Rotordüsenbetrieb umzuschalten,
wird der Funktionselementträger 20' um 90° gegenüber dem Gehäuse 10' verdreht, in
dem das Betätigungsgehäuse 22' an den Griffrippen 26' gegriffen und gedreht wird.
Hierdurch werden die Prallelemente 30', 32' nicht mehr durch die Zylinderstifte 37',
38' gehemmt, wodurch sich die Prallelemente öffnen können. Diese Öffnungsbewegung
wird zusätzlich durch nicht dargestellte Federn unterstützt.
[0056] Durch das relative Verdrehen des Funktionselementträgers 20' und des Gehäuses 10'
öffnen sich auch die Lamellen 90' des Funktionselementträgers, wodurch die Rotordüse
50' freikommt und in ihrer Ringnut 56' von dem Haltekragen 44' gehalten wird. Wird
in diesem Zustand Flüssigkeit unter Druck in den Rotordüsenkopf gegeben, so strömt
diese Flüssigkeit durch den Einsatz 70' und es wird unterstromig davon ein Wasserwirbel
erzeugt, der die Rotordüse 50' in Rotation versetzt. Gleichzeitig wird der Durchströmungskanal
52' der Rotordüse 50' von der Flüssigkeit durchströmt, wodurch sich ein Kegelstrahl
ergibt.
[0057] In einer zusätzlichen, nicht dargestellten Betriebsstellung, in der die Prallelemente
30', 32' nur geringfügig, beispiels-weise um ein bis zwei Millimeter geöffnet werden,
läßt sich der erfindungsgemäße Rotordüsenkopf als Rundstrahldüse einsetzen.
[0058] Die Montage der Düse erfolgt im wesentlichen so, wie dies bei der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde.
[0059] Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform eines Rotordüsenkopfes beschrieben,
der in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist.
[0060] Der in Fig. 5 und 6 dargestellte Rotordüsenkopf weist einen Funktionselementträger
20'' auf, der über seine gesamte axiale Länge als Betätigungsgehäuse 22'' ausgebildet
ist. Das Gehäuse ist an seinem oberstromigen Ende zylinderförmig ausgebildet und verjüngt
sich über ca. 80 % seiner Länge in Richtung seines oberstromigen Endes leicht konisch.
In das oberstromige Ende des Funktionselementträgers 20'' ist ein Einsatz 11'' eingesetzt,
der sich gegenüber dem Funktionselementträger verdrehen läßt und sich dabei axial
verschiebt. Ein O-Ring 74'' dichtet dabei zwischen dem Einsatz 11'' und dem Funktionselementträger
20'' ab.
[0061] Im unterstromigen Drittel des Funktionselementträgers ist ein zylinderförmiger Hohlraum
23'' ausgebildet, an den sich ein Lagerabschnitt 28'' anschließt, an dem zwei Prallelemente
30'', 32'' über jeweils eine Schwenkachse 34'' gelagert sind. Oberstromig zu den Schwenkachsen
34'' und 36'' bildet der Funktionselementträger 20'' einen kelchförmigen bzw. konischen
Hohlraum 40'', an den sich oberstromig ein zylindrischer Hohlraum 41'' anschließt.
Am oberen Scheitelpunkt des konischen Hohlraums 40'' ist ein Düsenlager 42'' vorgesehen,
das als Napflager ausgebildet ist. Etwas oberstromig zu dem Düsenlager 42'' befindet
sich ein zu den ersten beiden Ausführungsformen identischer Haltekragen.
[0062] In dem Rotordüsenkopf ist eine Rotordüse 50'' eingesetzt, die einen zentrischen Durchströmungskanal
52'' aufweist. Die übrige Konstruktion der Rotordüse gleicht der der Fig. 1 - 4.
[0063] Oberstromig zu der Rotordüse 50'' ist in dem Einsatz 11'' ein Zentrierstück 70''
vorgesehen, das genauso wie das Zentrierstück 70 der ersten Ausführungsform ausgebildet
ist und den gleichen Zwecken dient.
[0064] Die Prallelemente 30'', 32'' sind über Anlenkbereiche 31'', 33'', die gegenüber den
Prallelementen um 90° gedreht sind, an den Schwenkachsen 34'' und 36'' angelenkt.
Einstückig mit den Anlenkbereichen 31'', 33'' sind Betätigungsvorsprünge verbunden,
an denen Betätigungsstifte 96'', 98'' angreifen können (Fig.6), um die Prallelemente
zu betätigen. Die Betätigungsstifte 96'', 98'' verlaufen in entsprechenden Bohrungen
des Funktionselementträgers 22'' und sind parallel zur der Strömungsrichtung angeordnet.
Die oberstromigen Enden der Betätigungsstifte 96'', 98'' können mit einer Anschlagfläche
13'' des Einsatzes 11'' in Eingriff treten, wodurch die Betätigungsstifte axial in
Strömungsrichtung durch den Funktionselementträger 20'' hindurch verschoben werden
und die Prallelemente 30'', 32'' für einen Flachstrahlbetrieb schließen. Hierbei drücken
die Unterseiten der Anlenkbereiche 31'', 33'' gegen zwei Federn, die in Sackbohrungen
des Funktionselementträgers eingesetzt sind.
[0065] In dem in Fig. 5 dargestellten, geschlossenen Zustand der Prallelemente 30', 32',
das heißt im Flachstrahlbetrieb, schlagen die Betätigungsstifte 96'', 98'' gegen die
Vorsprünge der Anlenkbereiche 31'', 33'' der Prallelemente an. Gleichzeitig sind die
oberstromigen Enden der Betätigungsstifte durch den Einsatz 11'' an einer Axialbewegung
gehindert. Hierdurch wird eine Öffnungsbewegung der Prallelemente verhindert. Im geöffneten
Zustand der Prallelemente (Fig.6) werden diese von den zugehörigen Federn radial nach
außen gedrückt, wodurch diese die zugehörigen Betätigungsstifte entgegen der Strömungsrichtung
axial nach hinten drücken. Da sich die Anschlagfläche 13'' des Einsatzes 11'' aufgrund
einer relativen Drehbewegung zwischen Einsatz 11'' und Funktionselementträger 20''
axial entgegen der Strömungsrichtung von dem Funktionselementträger 20'' entfernt
hat, schlagen die oberstromigen Enden der Betätigungsstifte nicht mehr an dem Einsatz
11'' an.
[0066] Die Funktionsweise dieser Ausführungsform einer Rotordüse entspricht grundsätzlich
derjenigen der ersten Ausführungsform der Fig. 1 und 2. Um den Rotordüsenkopf der
Fig. 5 und 6 von einem Flachstrahlbetrieb zu einem Rotordüsenbetrieb umzuschalten,
wird der Funktionselementträger 20'' bzw. das einstückig mit diesem verbundene Gehäuse
22'' um 90° gegenüber dem Einsatz 11'' verdreht. Hierdurch verschieben sich Einsatz
11'' und Funktionselementträger 20'' relativ zueinander in axialer Richtung. Gleichzeitig
kommen die oberstromigen Enden der Betätigungsstifte 96'' , 98'' von der Anschlagfläche
13'' des Einsatzes 11'' frei, wodurch sich die Prallelemente 30'', 32'' unterstützt
durch die Federkraft der zugehörigen Federn öffnen können.
[0067] Auch bei dieser Ausführungsform läßt sich in einer zusätzlichen, nicht dargestellten
Betriebsstellung eine nur geringfügige Öffnung der Prallelemente 30'', 32'' erreichen,
wodurch der Rotordüsenkopf als Rundstrahldüse eingesetzt werden kann.
[0068] Sowohl die Gehäuse 10, 10' wie auch die Funktionselementträger 20, 20', 20'' sind
einstückig ausgebildet und aus Kunststoff hergestellt. Die Prallelemente bestehen
aus Metall, können jedoch auch aus anderen Materialien gefertigt werden.
1. Rotordüsenkopf mit
- einer durchströmbaren Rotordüse (50, 50', 50'');
- einem Düsenlager (42, 42', 42''), dessen axiale Position verstellbar ist; und
- zumindest einem radial verstellbaren Prallelement (30, 30', 30''; 32, 32', 32''),
gekennzeichnet durch
einen axial verstellbaren Funktionselementträger (20, 20', 20''), der
- zumindest teilweise als Betätigungsgehäuse (22, 22', 22'') ausgebildet ist,
- das Düsenlager (42, 42', 42'') aufweist, und
- das Prallelement (30, 30', 30''; 32, 32', 32'') lagert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Prallelement (30, 30', 30''; 32, 32', 32'') über eine Schwenkachse (34, 34', 34'';
36, 36', 36'') an dem Funktionselementträger (20, 20', 20'') befestigt ist.
3. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Prallelemente (30, 30', 30''; 32, 32', 32'') vorgesehen sind, die aus einer geschlossenen
Lage, in der sie spitzwinklig aufeinander zulaufen und sich vorzugsweise zumindest
an ihren unterstromigen Enden berühren, in eine geöffnete Lage verschwenkbar sind,
in der sie sich von ihren oberstromigen, beabstandeten Enden zu ihren unterstromigen
Enden hin kegelförmig öffnen, wobei vorzugsweise der gegenseitige Abstand der oberstromigen
Enden der geschlossenen Prallelemente (30, 30'; 32, 32') im wesentlichen die gleiche
Größenordnung aufweist, wie der unterstromige Innendurchmesser der Rotordüse (50,
50').
4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20, 20') in einem Gehäuse (10, 10') aufgenommen ist, das
vorzugsweise ein Zentrierstück (70, 70') für das oberstromige Ende der Rotordüse (50,
50') aufweist, wobei vorzugsweise der Funktionselementträger (20, 20') in dem Gehäuse
(10, 10') mittels einer Drehbewegung axial verschiebbar ist und/oder ein gehäusefestes
Anschlagelement (37, 37'; 38, 38') vorgesehen ist, das eine Verstellung des Prallelementes
(30, 30'; 32, 32') hemmt, wobei bevorzugt der Funktionselementträger (20, 20') im
Bereich des Prallelementes (30, 30'; 32, 32') eine zu dem Anschlagelement (37, 37';
38, 38') komplementäre Aussparung aufweist.
5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Zentrierstück (70, 70'') umfangsseitig axiale Durchflußöffnungen (72, 74) und
an seinem unterstromigen Ende eine Kegelfläche (76) aufweist, die mit zumindest einer
Nut (78) versehen ist und/oder die axiale Relativlage zwischen dem Funktionselementträger
(20, 20'') und einem Gehäuse (10) oder einem Einsatz (11'') in vorzugsweise drei Positionen
arretierbar ist und/oder der Funktionselementträger (20, 20', 20'') oberstromig des
Düsenlagers (42, 42', 42'') einen konischen Hohlraum (40, 40', 40'') bildet.
6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20, 20', 20'') im Bereich des Düsenlagers (42, 42', 42'')
einen vorzugsweise angeformten Haltekragen (44, 44') aufweist, und daß die Rotordüse
(50', 50'') in ihrem unterstromigen Bereich eine Ringnut (56, 56') aufweist.
7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20, 20', 20'') unterstromig des Düsenlagers (42, 42',
42'') einen sich vorzugsweise kegelförmig öffnenden Hohlraum (23, 23', 23'') aufweist,
in dem die Prallplatte angeordnet ist und/oder der Durchströmungskanal (52, 52', 52'')
der Rotordüse (50, 50', 50'') eine Einschnürung (54, 54') aufweist und/oder der Funktionselementträger
(20, 20', 20'') an seiner oberstromigen Seite als Betätigungsgehäuse (22, 22', 22'')
ausgebildet ist und oberstromig davon das Düsenlager (42, 42', 42'') aufweist.
8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20') im Bereich der Rotordüse (50') flexibel ausgebildet
ist und vorzugsweise im Bereich der Rotordüse (50') radial verstellbare Lamellen (90')aufweist,
die vorzugsweise durch Stellelemente (92', 94') radial verstellbar sind, die an diesen
oder an einem Gehäuse (10') angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionselementträger (20'') im wesentlichen über seine gesamte axiale Länge
als Betätigungsgehäuse (22'') ausgebildet ist und/oder, daß in dem Funktionselementträger
(20'') verdrehbar und/oder axial verschiebbar ein Einsatz (11'') aufgenommen ist,
der vorzugsweise ein Zentrierstück (70'') für das oberstromige Ende der Rotordüse
(50'') aufweist, wobei vorzugsweise zumindest ein Betätigungselement (96'', 98'')
zwischen dem Prallelement (30'', 32'') und dem Einsatz (11'') vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Prallelement (30'', 32'') federbelastet und/oder mit einer Blecheinlage belegt
ist und/oder der Funktionselementträger (20, 20', 20'') einstückig ausgebildet ist.