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CH714885B1 - Höchstdruckrohrreinigungsdüse mit einer Dichtung am Übergang zwischen einem Statorteilkanal und einem Rotorteilkanal. - Google Patents

Höchstdruckrohrreinigungsdüse mit einer Dichtung am Übergang zwischen einem Statorteilkanal und einem Rotorteilkanal. Download PDF

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CH714885B1
CH714885B1 CH00470/18A CH4702018A CH714885B1 CH 714885 B1 CH714885 B1 CH 714885B1 CH 00470/18 A CH00470/18 A CH 00470/18A CH 4702018 A CH4702018 A CH 4702018A CH 714885 B1 CH714885 B1 CH 714885B1
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Lendi Christoph
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Enz Technik Ag
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Abstract

Es soll eine druckmediumbetriebene Höchstdruckrohrreinigungsdüse, umfassend einen Statorteil (2) mit einem Statorteilkanal (22) und einen relativ zum Statorteil (2) um eine Längsachse (L) der Höchstdruckrohrreinigungsdüse mittels mindestens einem Wälzlager rotierbar gelagerten Rotorteil (1) mit einem Rotorteilkanal (10), wobei ein Übergang vom Statorteilkanal (22) in den Rotorteilkanal (10) mittels einer Dichtung (D) erreicht ist, gebildet werden, welche eine robuste und langlebige Dichtung zwischen Statorteil (2) und Rotorteil (1) aufweist, um die Standzeiten zu erhöhen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Dichtung (D) einen Rotorlagerhohlkörper (15) mit einem in Längsrichtung querenden Rotorlagerkanal (150) und einen Statorlagerhohlkörper (24) mit einem in Längsrichtung querenden Statorlagerkanal (240) umfasst und der Rotorlagerhohlkörper (15) teilweise in den Rotorteilkanal (10) und der Statorlagerhohlkörper (24) teilweise in den Statorteilkanal (22) hineinragend ortsfest voneinander überlappungsfrei beabstandet anordbar ist, wobei im montierten Zustand der Höchstdruckrohrreinigungsdüse jeweils eine Stirnfläche des Rotorlagerhohlkörper (15) direkt auf einer Stirnfläche des Statorlagerhohlkörpers (24) aufliegend dichtend rotierbar zu liegen kommt.

Description

Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung beschreibt eine druckmediumbetriebene Höchstdruckrohrreinigungsdüse, umfassend einen Statorteil mit einem Statorteilkanal und einen relativ zum Statorteil um eine Längsachse der Höchstdruckrohrreinigungsdüse mittels mindestens einem Wälzlager rotierbar gelagerten Rotorteil mit einem Rotorteilkanal, wobei ein Übergang vom Statorteilkanal in den Rotorteilkanal mittels einer Dichtung erreicht ist und der Rotorteil durch eine Pressverbindung relativ zum Statorteil rotierbar befestigt ist.
Stand der Technik
[0002] Für verschiedene Einsatzzwecke sind druckmediumbetriebene Höchstdruckrohrreinigungsdüsen bekannt. Unter Höchstdruck werden hier Zuführdrücke des Druckmediums von 1000 bar bis 3000 bar verstanden. Durch das Druckmedium wird ein Rotorteil relativ zu einem rotierfesten Statorteil rotativ um eine Längsachse der Höchstdruckreinigungsdüse rotiert. Der Rotorteil fungiert im Wesentlichen wie eine Hohlwelle, da das Druckmedium von einem Hochdruckleitungsanschluss, meist in Form einer Schraubkupplung ausgebildet, von einem Statorteilkanal in einen Rotorteilkanal geführt wird. Durch Austritt des Druckmediums aus entsprechenden Düsen am Rotorteil und/oder einem am Rotorteil angeordneten Rotorkopf, wird der Rotorteil relativ zum Statorteil rotiert. Dabei tritt mindestens ein reinigender Druckmediumstrahl aus.
[0003] Viele Höchstdruckrohrreinigungsdüsen nutzen eine wälzlagerfreie Lagerung des Rotorteils auf einem Stator, wobei ein Flüssigkeitsfilm erzeugt wird, auf welchem der Rotorteil rotierbar gelagert ist. Problematisch ist die dichtende Verbindung des Statorteils mit dem Rotorteil derartiger Höchstdruckrohrreinigungsdüsen. Wie aus der EP600403 bekannt, kann die Dichtung zwischen Rotorteil und Statorteil durch eine Labyrinthspaltdichtung gelöst werden. Diese umfasst mehrere Einsteckhülsen, welche Ringnuten zur Bildung der Labyrinthspaltdichtung aufweisen müssen. Da eine gewünschte dauerhafte Überlappung der Einsteckhülsen im Betrieb bei Drücken bis zu 3000 bar erreicht werden soll, müssen die Einsteckhülsen sehr präzise hergestellt werden. Schon geringe Abweichungen vom Soll führen zu erhöhter Leckage und eventuell zu einem Versagen der Labyrinthdichtung. Selbst bei akurater Herstellung verschleissen die Einsteckhülsen schnell und müssen in nachteilig kurzen Zeiträumen ausgewechselt werden.
[0004] Ziel war es aber auf die Lagerung auf einem Flüssigkeitsfilm und hydraulische Lager zu verzichten, da diese zu aufwändig in Konstruktion erscheinen und die erreichbaren Standzeiten zur gering waren.
[0005] Aus der CH 707 524 des Anmelders geht eine Höchstdruckrohrreinigungsdüse hervor, welche einen mittels zwei Kugellagern rotierbar auf einem Statorteil gelagerten Rotorteil aufweist. Den Statorteil quert ein Statorteilkanal von der Seite einer Schraubkupplung in Richtung zu einem zentrischen Rotorteilkanal im Rotorteil. Im Rotorteilkanal 10 ist ein Lagerzapfen hineinragend angeordnet welcher einen äusseren Ring aufweist, welcher mit einem Ring an der Stirnfläche des Statorteils, ausserhalb des Statorteilkanals irkverbunden ist. Bei Rotation des Rotorteils reiben beide Ringe aufeinander, ausserhalb des Rotorteilkanals und des Statorteilkanals, ohne direkten Kontakt zum Druckmedium. Der Rotorteil wird durch eine Schraubverbindung auf die Stirnfläche des Statorteils gepresst. In der Praxis kommt es bei einer derartigen Höchstdruckrohrreinigungsdüse aber zu teilweise unerwünscht hoher Leckage und der Verschleiss der Dichtung ist hoch. Dabei müssen die Ringe und der Lagerzapfen häufig ausgewechselt werden. Eine solche Dichtung zwischen Rotorteil und Statorteil hält erhöhten Druckmediumdrücken von 2800 bar und mehr nicht lange genug stand, sodass die Standzeiten zu klein werden.
Darstellung der Erfindung
[0006] Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine druckmediumbetriebene Höchstdruckrohrreinigungsdüse zu schaffen, deren Dichtwirkung im Verlauf des mediumführenden Kanals vom Statorteil zum Rotorteil bei Höchstdrücken von mehr als 2000 bar ausreichend hoch ist, wobei eine robuste langlebige Dichtung ausgebildet ist. Die Intervalle in denen Verschleissteile ausgewechselt werden müssen, sollten im Vergleich zu bekannten Höchstdruckrohrreinigugsdüsen signifikant erhöht werden.
[0007] Eine weitere Aufgabe der Erfindung lag darin, eine Höchstdruckrohrreinigungsdüse auszubilden, welche einfacher und kostengünstiger herstellbar ist und erhöhte Standzeiten selbst bei Arbeitsdrücken zwischen 1000 und 3000 bar und sogar darüber gewährleistet.
[0008] Die oben erwähnte Aufgabe wird durch eine Höchstdruckrohrreinigungsdüse mit einer speziellen Dichtung gemäss Anspruch 1 gelöst, wobei sich durch konstruktive Änderungen mehrere Vorteile ergeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0009] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen beschrieben. Figur 1 zeigt eine teilweise schematische Schnittansicht eines Längsschnitts durch eine Höchstdruckrohrreinigungsdüse. Figur 2a zeigte einen Längsschnitt einer Explosionsdarstellung eines Rotorteils, einer Dichtung und eines Statorteils, während Figur 2b den Abschnitt der Dichtung gemäss Figur 2a in einem Längsschnitt im Detail zeigt. Figur 3 zeigt eine Seitenansicht und eine Ansicht in Richtung Längsachse des Statorlagerhohlkörpers. Figur 4 zeigt den Bereich der Dichtung der Höchstdruckrohrreinigungsdüse im montierten Zustand in einer detaillierten Längsschnittansicht.
Beschreibung
[0010] Es wird eine Höchstdruckrohrreinigungsdüse 0 der eingangs erwähnten Art anhand der Figuren beschrieben, welche im Wesentlichen einen Rotorteil 1 und einen Statorteil 2 umfasst. Hier weist der Rotorteil 1 ein kopfseitiges Ende 14 mit einem Gewinde 140 auf, an welchem ein Rotorkopf 5 aufgeschraubt befestigt ist. Der Rotorteil 1 ist auf den Statorteil 2 gepresst, relativ zum Statorteil 2 rotierbar gelagert. Hier ist ein Gehäuse 4 ausgestaltet, welches den Rotorteil 1 und den Statorteil 2 mindestens teilweise umschliesst und für eine unverlierbare Verbindung des Rotorteils 1 in Richtung der Längsachse L sorgt. Das Gehäuse 4 hält den Rotorteil 1 rotierbar in der Nähe des kopfseitigen Endes 14 und ist mittels eines Innengewindes an einem entsprechenden Aussengewinde am Statorteil 2 befestigt. Um eine Rotation des Rotorteils 1 zu ermöglichen, ist mindestens ein Wälzlager 13 zwischen Rotorteil 1 und dem Statorteil 2 direkt oder indirekt verbunden angeordnet. Bevorzugt sind mehrere Wälzlager im Verlauf des Rotorteils 1 entlang der Längsachse L angeordnet. Die Reinigungswirkung, der Vortrieb und die Rotation wird durch Druckmedium erreicht, welches durch diverse Düsen ausgelassen wird. Da die Ausgestaltung der Düsen hier keine grosse Rolle spielt, wird hier nicht näher darauf eingegangen.
[0011] Den Rotorteil 1 quert ein Rotorteilkanal 10 vollständig. Bevorzugt durchsetzt der Rotorteilkanal 10 konzentrisch den Rotorteil 1 von einem Rotorlagerzapfen 12 bis zum kopfseitigen Ende 14. Der Statorteil 2 wird von einer Schraubkupplung 21 und einem anschliessenden Statorteilkanal 22 vollständig durchsetzt. Dabei mündet der Durchgang der Schraubkupplung 21 in den konzentrisch ausgeführten Statorteilkanal 22. An der dem Rotorteil 1 gegenüberliegenden Seite des Statorteils 2 wird ein Hochdruckleitungsanschluss an der Schraubkupplung 21 befestigt, womit der Statorteilkanal 22 und der Rotorteilkanal 10 mit Wasser beaufschlagt werden können.
[0012] Am Übergang zwischen Statorteilkanal 22 und Rotorteilkanal 10 ist eine Dichtung D angeordnet, welche mehrteilig ausgeführt ist und für eine ungestörte Rotation des Rotorteils 1 sorgt, wobei nur wenig Druckmedium, bevorzugt Wasser austritt. Um eine gebremste Rotationsbewegung des Rotorteils 1 um seine Längsachse L zu ermöglichen, sind Bremsmittel 3 entlang des äusseren Umfangs des Rotorteils 1 platziert, welche bevorzugt als Permanentmagnete ausgeführt sind und eine Wirbelstrombremse zusammen mit dem Gehäuse 4 des Rotorteils 1 bilden.
[0013] In der Explosionsdarstellung gemäss Figur 2a sind Rotorteil 1, Dichtung D und Statorteil 2 der Einfachheit halber zusammen dargestellt. Entlang des Rotorteils 1 sind Mitnehmer 11 angeordnet, welche für die Mitnahme der Bremsmittel 3 sorgen, welche in Figur 2a nicht dargestellt sind. Bei Rotation des Rotorteils 1 um die Längsachse L werden die Bremsmittel 3 entsprechend mitrotiert, während das Gehäuse 4 ortsfest und drehfest bleibt. Der Rotorlagerzapfen 12 wird in eine Aussparung 23 im Statorteil 2 eingebracht und dort rotierbar gelagert.
[0014] Die Dichtung D umfasst einen Rotorlagerhohlkörper 15 mit einem zentrischen Rotorlagerkanal 150. Der Rotorlagerhohlkörper 15 wird in dem Rotorteilkanal 10 im Bereich des Rotorlagerzapfens 12 eingelassen und darin ortsfest gelagert. Im Rotorteilkanal 10 ist ein Hinterschnitt 100 ausgespart, in welchen ein Dichtungsring 16, hier in Form eines O-Ringes 16 einbringbar und lagerbar ist. Die äussere Kontur des Rotorlagerhohlkörpers 15 kann konusförmig ausgestaltet sein, wobei dann der Rotorteilkanal 10 entsprechend ebenfalls konusartig ausgestaltet sein sollte. Selbst bei hohen Rotationsgeschwindigkeit kann somit eine Drehung des Rotorlagerhohlkörpers 15 unterbunden werden. Bei Verwendung eines O-Ringes 16 ist eine Abdichtung zum Rotorteilkanal 10 verbessert.
[0015] Ebenfalls Teil der Dichtung D ist der Statorlagerhohlkörper 24 mit einem zentrischen Statorlagerkanal 240. Der Statorlagerhohlkörper 24 wird mindestens teilweise in den Statorteilkanal 22 eingeführt und ist in diesem ortsfest gelagert. Hier ist der Statorlagerhohlkörper 24 mit einem im Wesentlichen zylindrischen Querschnitt ausgeführt, welcher in Längsrichtung L in den Statorteilkanal 22 in Richtung der Schraubkupplung 21 ragend eingebracht wird. Ein Dichtungsring 25, hier in Form eines O-Rings 25 ist in einem Hinterschnitt 26 im Statorteilkanal 22 gelagert angeordnet. Da der Rotorteilkanal 10 und der Statorteilkanal 22 im Betrieb mit einem Druckmedium v v unter hohen Drücken von mehr als 1000bar bis zu 3000bar beaufschlagt werden, ist die Verwendung der O-Ringe 16, 25 bevorzugt durchgeführt, um die Abdichtung zu verbessern.
[0016] Im montierten Zustand der Höchstdruckrohrreinigungsdüse 0 liegen Rotorlagerhohlkörper 15 und Statorlagerhohlkörper 24 direkt aufeinander auf und bilden die Dichtung D, welche bei nur geringem Verlust von Druckmedium eine Rotationsbewegung des Rotorteils 1 relativ zum Statorteil 2 erlaubt. Der Rotorlagerhohlkörper 15 weist eine Stirnfläche 151 auf und der Statorlagerhohlkörper 24 eine Stirnfläche 242. Rotorlagerhohlkörper 15 und Statorlagerhohlkörper 24 sind aus Hartmetall gebildet. Bevorzugt verwendete Hartmetalle umfassen mehr als 70% Wolframcarbid in Form von Partikeln, welche in einer Matrix von bis zu 27% Cobalt und/oder Nickel zusammengehalten werden.
[0017] Beide zentrischen Kanäle 150, 240 weisen bevorzugt den gleichen Querschnitt auf.
[0018] Durch eine zylindrische Ausgestaltung des Statorlagerhohlkörpers 24 kann ein Längenausgleich in Richtung Längsachse L bei Lagerung des Statorlagerhohlkörpers 24 im Statorteilkanal 22 erreicht werden.
[0019] Um eine Verdrehsicherung des Statorlagerhohlkörpers 24 zu erreichen, ist ein Kragen 241 am Statorlagerhohlkörper 24 vorgesehen, welcher am Rand des Statorlagerhohlkörper 24 auf der dem Rotorteilkanal 10 zugewandten Seite ausgestaltet ist.
[0020] Der Rotorteil 1 ist mit dem Rotorlagerzapfen 12 ausgestaltet, welcher in die Aussparung 23 am Statorteil 2 einführt wird und mit einem Zentriermittel 120 am Rotorteil 1 auf Zentriermitteln 230 am Statorteil 2 zu liegen kommt. Die Zentriermittel 120 am Rotorteil 1 sind hier als Zentriervertiefung 120 ausgeführt, während die Zentriermittel 230 als Zentriererhebung 230 am Statorteil 2 angeformt sind. Hier ist die Zentriervertiefung 120 mit gestrichelten Linien in Richtung Statorteil 2 weitergeführt. Die Zentriermittel 120, 230 werden aufeinander gepresst wirkverbunden. Wenn Druckmedium die Dichtung D passiert, tritt das Druckmedium in einen Auslassraum 231 aus, von welchem aus das Druckmedium durch vorgesehene Bohrungen aus dem Gehäuse 4 entweichen kann.
[0021] Wie in Figur 3 erkennbar, ist der Kragen 241 entsprechend so ausgestaltet, dass sich der Statorlagerhohlkörper 24 nach dem Einlass den Statorteilkanal 22 nicht mit dem Rotorteil 1 mitdrehen kann. Der Durchmesser des Kragen 241 ist teilweise grösser als der Durchmesser des Statorteilkanals 22. Der Querschnitt des Kragens 241 ist nicht kreisförmig ausgestaltet, sondern weist abgeflachte Kanten auf. Da der Querschnitt des Kragens 241 mindestens teilweise grösser ist als der Querschnitt des Statorteilkanal 22, wird eine Verdrehsicherung erreicht.
[0022] Um das Einführen des Rotorlagerhohlkörpers 15 und/oder des Statorlagerhohlkörpers 24 in den jeweiligen Kanal 10, 22 zu erleichtern sind die äusseren Bereiche der Körper 15, 24 gerundet ausgestaltet.
[0023] Im montierten Zustand und bei Druckbeaufschlagung der Höchstdruckrohrreinigungsdüse 0 fliesst der Hauptstrom des Druckmediums vom Statorteilkanal 22 durch den den Statorlagerhohlkörper 24 bzw. den Statorlagerkanal 240, den Rotorlagerhohlkörper 15 bzw. den Rotorlagerkanal 150 in den Rotorteilkanal 10. Zwischen den Stirnflächen 151, 242 von Rotorlagerhohlkörper 15 und Statorlagerhohlkörper 24, tritt ein geringer Anteil des Druckmediums aus und in den Auslassraum 231. Der Auslassraum 231 ist zwischen Statorteil 2 und Rotorteil 1, vom Gehäuse 4 umhüllt, gebildet. Da im Gehäuse 4 Auslassbohrungen vorgesehen sind, kann Druckmedium letztlich aus dem Gehäuse 4 entweichen. Das austretende Druckmedium ist mit den getrichelten Pfeilen in Figur 4 angedeutet, wobei Auslassöffnungen im Gehäuse 4 nicht gezeigt sind.
Bezugszeichenliste
[0024] 0 Höchstdruckrohrreinigungsdüse 1 Rotorteil 10 Rotorteilkanal 100 Hinterschnitt 11 Mitnehmer 12 Rotorlagerzapfen 120 Zentriermittel 13 Wälzlager / Kugellager 14 kopfseitiges Ende 140 Gewinde 15 Rotorlagerhohlkörper 150 zentrischer Rotorlagerkanal in Rotorlagerkonus 151 Stirnfläche 16 O-Ring/Dichtungsring 2 Statorteil 21 Schraubkupplung 22 Statorteilkanal 23 Ausparung 230 Zentriermittel 231 Auslassraum 24 Statorlagerhohlkörper 240 Statorlagerkanal in Statorlagerkonus 241 Kragen 242 Stirnfläche 25 O-Ring/Dichtungsring 26 Hinterschnitt 3 Bremsmittel 4 Gehäuse 5 Rotorkopf L Längsachse

Claims (9)

1. Druckmediumbetriebene Höchstdruckrohrreinigungsdüse (0), umfassend einen Statorteil (2) mit einem Statorteilkanal (22) und einen relativ zum Statorteil (2) um eine Längsachse (L) der Höchstdruckrohrreinigungsdüse (0) mittels mindestens einem Wälzlager rotierbar gelagerten Rotorteil (1) mit einem Rotorteilkanal (10), wobei ein Übergang vom Statorteilkanal (22) in den Rotorteilkanal (10) mittels einer Dichtung (D) erreicht ist und der Rotorteil (1) von einem Gehäuse (4) gehalten relativ zum Statorteil (2) rotierbar befestigt ist, dadurch gekennzeichnet,dass die Dichtung (D) einen Rotorlagerhohlkörper (15) mit einem in Längsrichtung querenden Rotorlagerkanal (150) und einen Statorlagerhohlkörper (24) mit einem in Längsrichtung querenden Statorlagerkanal (240) umfasst und der Rotorlagerhohlkörper (15) teilweise in den Rotorteilkanal (10) und der Statorlagerhohlkörper (24) teilweise in den Statorteilkanal (22) hineinragt eine Stirnfläche des Rotorlagerhohlkörpers (15) direkt überlappungsfrei auf einer Stirnfläche des Statorlagerhohlkörpers (24) gegen einen Austritt des Druckmediums dichtend rotierbar aufliegt.
2. Druckmediumbetriebene Höchstdruckrohrreinigungsdüse (0) nach Anspruch 1, wobei die Aussenkontur des Rotorlagerhohlkörpers (15) konisch und die Aussenkontur des Statorlagerhohlkörpers (24) zylindrisch in einen Kragen (241) mündend ausgestaltet ist.
3. Druckmediumbetriebene Höchstdruckrohrreinigungsdüse (0) nach Anspruch 1, wobei der Rotorlagerhohlkörper (15) und der Statorlagerhohlkörper (24) aus Hartmetall ausgebildet ist.
4. Druckmediumbetriebene Höchstdruckrohrreinigungsdüse (0) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils im Rotorteilkanal (10) ein Hinterschnitt (100) und im Statorteilkanal (22) ein Hinterschnitt (26) zur Befestigung des Rotorlagerhohlkörpers (15) respektive des Statorlagerhohlkörpers (24) ausgebildet ist.
5. Druckmediumbetriebene Höchstdruckrohrreinigungsdüse (0) nach Anspruch 4, wobei Rotorlagerhohlkörper (15) und Statorlagerhohlkörper (24) durch jeweils einen Dichtungsring (16, 25) gesichert sind.
6. Druckmediumbetriebene Höchstdruckrohrreinigungsdüse (0) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Querschnitt des Rotorteilkanals (10) konisch verläuft.
7. Druckmediumbetriebene Höchstdruckrohrreinigungsdüse (0) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Zentriermittel (120) an einem Rotorlagerzapfen (12) des Rotorteils (1) und Zentriermittel (230) am Statorteil (2) angeordnet sind, mittels welchen eine Zentrierung des Rotorteils (1) relativ zum Statorteil (2) erreicht ist.
8. Druckmediumbetriebene Höchstdruckrohrreinigungsdüse (0) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beide zentrischen Kanäle(150, 240) im Rotorlagerhohlkörper (15) und im Statorlagerhohlkörper (24) den gleichen Querschnitt aufweisen.
9. Druckmediumbetriebene Höchstdruckrohrreinigungsdüse (0) nach einem Ansprüche 2 bis 8, wobei der radiale Querschnitt des Kragens (241) abgeflachte Kanten aufweist und damit im Statorteilkanal (22) nicht rotierbar ist.
CH00470/18A 2018-04-13 2018-04-13 Höchstdruckrohrreinigungsdüse mit einer Dichtung am Übergang zwischen einem Statorteilkanal und einem Rotorteilkanal. CH714885B1 (de)

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