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EP0742053B1 - Hydrodynamische Düse für die Reinigung von Rohren und Kanälen - Google Patents

Hydrodynamische Düse für die Reinigung von Rohren und Kanälen Download PDF

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Publication number
EP0742053B1
EP0742053B1 EP96107047A EP96107047A EP0742053B1 EP 0742053 B1 EP0742053 B1 EP 0742053B1 EP 96107047 A EP96107047 A EP 96107047A EP 96107047 A EP96107047 A EP 96107047A EP 0742053 B1 EP0742053 B1 EP 0742053B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radius
inlet opening
nozzle
water inlet
hydrodynamic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP96107047A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0742053A1 (de
Inventor
Kurt Hörger
Hans Prof. Dr. Lutze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Keg Kommunaler Bedarf Technischer Handel Beratungverkauf GmbH
Original Assignee
Keg Kommunaler Bedarf Technischer Handel Beratungverkauf GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7761321&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0742053(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Keg Kommunaler Bedarf Technischer Handel Beratungverkauf GmbH filed Critical Keg Kommunaler Bedarf Technischer Handel Beratungverkauf GmbH
Publication of EP0742053A1 publication Critical patent/EP0742053A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0742053B1 publication Critical patent/EP0742053B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/049—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes having self-contained propelling means for moving the cleaning devices along the pipes, i.e. self-propelled
    • B08B9/0495—Nozzles propelled by fluid jets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/26—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets
    • B05B1/262—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors
    • B05B1/265—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors the liquid or other fluent material being symmetrically deflected about the axis of the nozzle

Definitions

  • the invention relates to a hydrodynamic nozzle for cleaning pipes and channels according to the preamble of the first claim.
  • Numerous sewer cleaning nozzles are already known which have a water connection as a pressurized water inlet opening and associated recoil openings connected to the rear. Due to the recoil force of the water, the nozzle experiences a feed movement in the pipe or channel.
  • DE-U-92 14 268.8 describes such a nozzle body made of solid material.
  • the connection between the water connection and the water outlets (recoil openings) takes place via a first hole that leads obliquely outwards into the nozzle body from the water connection and a second hole that leads obliquely inwards from the water outlet, which extends as far as the first hole and is connected to it .
  • the apex areas of the holes are rounded off to avoid turbulence.
  • the water connection has a conical bottom of the bore, the cone being open in the direction of the hose connection.
  • the first holes are drilled in the bottom of the hole.
  • the decisive disadvantage of this design is that the water hits the bottom of the water connection, causing turbulence and loss of performance.
  • Another disadvantage is that the two connecting bores meet at an acute angle.
  • a nozzle which is already somewhat improved in terms of flow technology is described in WO 85/05295.
  • the connecting channels between the pressurized water inlet opening and the recoil opening have a relatively large radius.
  • FIG. 2 shows such a nozzle, which has a conical water divider in the center of the hose connection, to which the radius adjoins.
  • the cavity in the nozzle widens relatively sharply, so that an annular baffle is formed in the direction of the recoil openings.
  • the outflow openings lead from the baffle in the cavity to the outside in the radiation angle.
  • Nozzles are inserted into the outflow openings and have a conical widening of the inner diameter in the direction of the cavity.
  • the impact of the liquid flow on the baffle creates a discontinuous cross-sectional constriction, which already reduces the efficiency to approx. 70%.
  • there is the pressure and form resistance of the baffle plate which leads to a further considerable reduction in efficiency, the greatest resistance value of a circular plate being used in the present case. This unfavorable fluidic design weakens the axial pressure of the emerging water jet and thus reduces the cleaning effect.
  • the object of the invention is a hydrodynamic nozzle for the cleaning of pipes and ducts, the highest possible efficiency and thus one optimal cleaning power guaranteed and a simple has a constructive structure.
  • the sewer cleaning nozzle consists of a nozzle body with a connection for a water hose as a pressurized water inlet opening.
  • the pressurized water outlet openings are arranged on the same or different pitch circles and connected to the pressurized water inlet opening via channels.
  • the channels are inclined at a defined angle to the axis of the nozzle body.
  • a distribution cavity adjoins the pressurized water inlet opening, into which the channels connected to the pressurized water outlet openings open.
  • a conical water divider with a defined cone angle is arranged centrally to the axis of the nozzle body, the cone tip of the water divider being directed towards the pressurized water inlet opening.
  • a defined, substantially semicircular radius adjoins the cone bottom of the water divider, the curvature of which is opposite to the pressurized water inlet opening.
  • Each channel opens into the distribution cavity in such a way that the outermost line of the outside diameter of the channel lies tangentially to the radius or merges into the radius.
  • the pressurized water inlet opening has a radius which increases the diameter in the direction of the distribution cavity and which has the same direction of curvature as the radius which adjoins the water divider.
  • each channel is funnel-shaped at the end that opens into the distribution cavity.
  • the opening angle of the funnel is preferably 45 to 90 °.
  • the nozzle body is of divided design. In the case of nozzles with relatively large dimensions, the division plane lies in the region of the distribution cavity in the center of the radius and perpendicular to the axis of the nozzle body. Nozzles of smaller dimensions can have the parting plane in the region of the distribution cavity at the center of the radius and parallel to the axis of the nozzle body.
  • a central axial through bore is conventionally arranged from the distribution cavity to the end of the nozzle body, which lies opposite the pressurized water outlet openings.
  • this through hole has a funnel-shaped diameter widening at its end in the water divider in the direction of the distribution cavity.
  • the opening angle of the funnel of the through hole is preferably 20 to 90 °.
  • a funnel-shaped supply of the flow medium from the pressurized water inlet to the ducts is achieved in particular by the tangential abutment of the channels on the radius that adjoins the funnel and by the gradual radius-shaped widening of the diameter of the pressurized water inlet opening.
  • the fluidic behavior is further improved by the funnel-shaped widening of the diameter of the channels in the direction of the distribution cavity.
  • the split design of the nozzle makes it easy possible the interiors to reduce the drag coefficient and to increase wear resistance to process accordingly, e.g. to coat. Already the coating of the water divider and of it subsequent radius in the lower part of the nozzle causes a substantial reduction in the drag coefficient. With these relatively minor design changes can the efficiency of the hydrodynamic invention Nozzle compared to conventional sewer cleaning nozzles same design surprisingly increase.
  • FIGS. 1, 2 and 3 A hydrodynamic nozzle with a total of 8 outlet openings and a divided nozzle body 1 is shown in FIGS. 1, 2 and 3.
  • the nozzle body 1 consists of an upper part 2 and a lower part 3, the pressurized water inlet opening 4 being arranged in the form of the hose connection in the upper part.
  • a total of 8 pressurized water outlet openings 5a and 5b are provided, alternately lying on different pitch circles T1 and T2, at an angle of 45 °.
  • the pressurized water outlet openings 5a which lie on the inner pitch circle T1, have a smaller radiation angle ⁇ than the pressurized water outlet openings 5b on the outer pitch circle T2.
  • 1 shows the longitudinal section in the region of the pressurized water outlet openings 5a with the radiation angle ⁇ 1 and in FIG.
  • a distribution cavity 6 is formed at the connection to the pressurized water inlet opening.
  • the pressurized water outlet openings 5a and 5b are connected to the pressurized water inlet opening 4 via channels 6a and 6b, which open into the distribution cavity 7.
  • a conical water divider 8 is arranged, the cone tip of which points in the direction of the pressurized water inlet opening 4.
  • a radius r1 is provided from the bottom of the water divider 8 to the outermost point of the diameter d1 of the channels 6.
  • the channels 6a and 6b are tangential to this radius r1 with the outermost point of their diameter d1.
  • the angle of inclination in comparison to the axis M of the nozzle body 1 corresponds to ⁇ 1 in the channels 6a which are connected to the outlet openings 5a and ⁇ 2 in the channels 6b which are connected to the outlet openings 5b.
  • the pressure water inlet opening 4 widens at its end in the direction of the distribution cavity 7 in a radius r2, which has the same direction of curvature as the radius r1 at the base of the distribution cavity 7.
  • Both radii r1 and r2 are connected to one another via a further radius r3, which has an opposite direction of curvature to the radii r1 and r2.
  • 3 shows the top view of the nozzle according to FIGS. 1 and 2.
  • the pressurized water outlet openings 5a and 5b lie on different pitch circles T1 and T2.
  • Fig. 4 the upper part 2 and the lower part 3 of the nozzle shown in a separate state.
  • the cutting plane was placed along the line A-A in Fig. 3a.
  • the division of the The nozzle was at the center of the radius r1.
  • the Connection of the two nozzle halves 2 and 3 takes place at this embodiment via a thread 9.
  • Das The lower threaded part is used for mounting in the upper part of the nozzle screwed in.
  • the lower part 3 of the nozzle Radii r1 and the water divider 8 arranged, the The water divider is assembled into the upper part of the nozzle protrudes.
  • the Pressurized water inlet opening 4 which at its end in Radius r2 and itself in the direction of the nozzle interior then has the radius r3.
  • This shared Nozzle design has essential manufacturing technology Advantages and is easy to manufacture. Doing so advantageously upper part 2 and lower part 3 manufactured and after their joining channels 6a and 6b and the pressurized water outlet openings 5a and 5b be introduced. Another advantage of the shared Nozzle design is that it is dirty can be easily disassembled and cleaned.
  • the Water divider 8 and the radii r1 are in this example provided with a coating B, which the resistance coefficient decreased.
  • Fig. 5 again shows a sectional view of the Upper nozzle part 2 with introduced channels 6a and Pressurized water outlet openings 5a.
  • the pressurized water inlet opening has one in front of radius r2 conical extension 10 on.
  • Fig. 6 shows a view acc. Fig. 5 from the direction of Lower part of the nozzle 3.
  • the channels 5a and 5b point advantageously at its end, which each opposite to the pressurized water outlet opening 6a and 6b lies, a funnel-shaped extension 11.
  • FIG. 7 A cut and an unfolding along the line X in 5 and 6 is shown in FIG. 7. Go there the funnel-shaped extensions 11 of the channels 5a and 5b into each other.
  • This funnel-shaped extension 11 preferably has an opening angle ⁇ 1 of 90 °.
  • traction nozzles With so-called traction nozzles with a central bore 12 from the distribution cavity 7 to the end of the nozzle body 1 opposite the pressurized water inlet opening 4 acc. Fig. 8, has this bore 12 at its end in the direction of Distribution cavity 7 also a funnel-shaped Extension 13 on.
  • the opening angle is ⁇ 2 preferably 30 °.
  • the two nozzle halves can also be connected to one another in a detachable or non-detachable manner by other known joining methods.
  • the detachable connection as already described, has the advantage of being easier to clean.
  • detachably divided nozzles can be regenerated in the event of any damage in the interior of the nozzle (distribution cavity 7), so that their service life is extended many times over. In continuation of this idea, it is still possible, according to Fig.
  • the lower part 3 has a shaped element 14 which forms the water divider 8 and the radius r1 and is made of wear-resistant and resistance-reducing material.
  • the shaped element 14 is preferably releasably inserted into the lower part so that it can be replaced when worn, and in particular, as shown schematically, is locked with the connecting element 15 by screwing and pinning.
  • the shaped element 14 can also be divided into a plurality of chambers 16 in the form of a segment (FIG. 11 a), the number of the chambers 16 should correspond to the number of pressurized water outlet openings 5.
  • 11b and 11c show the representation of two chamber segments with different shapes along the line X in FIG. 11a. 11b, the chambers 16 are also semicircular in cross section with a radius rk. Another variant is that the chambers 16 have flanks 17 with a defined opening angle ⁇ K and a radius rK2 in the base (FIG. 11c) in order to ensure optimal fluidic behavior of the liquid jet.
  • the number of pressurized water outlet openings 5 (or 5a and 5b) is determined in accordance with the desired requirement profile, and their radiation angle ⁇ can also be the same, so that they lie on a common pitch circle T. 6 or more pressurized water outlet openings are usually selected.
  • the radiation angle ⁇ can be between 5 ° and 40 °.
  • the radii r1, r2 and r3 the dimensions of the water divider 8 and the distance L from the center of the radius r1, from the start of the nozzle on the side of the hose connection, are defined determine.
  • the continuous flow area is lengthened or the axial pressure PK in the area of the core zone (K) and the axial pressure PH in the main area (H) are increased (FIG. 12).
  • D1 is the nozzle diameter.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Düse für die Reinigung von Rohren und Kanälen nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Es sind bereits zahlreiche Kanalreinigungsdüsen bekannt, die einen Wasseranschluß als Druckwassereintrittsöffnung und damit verbundene nach hinten gerichtete Rückstoßöffnungen aufweisen. Durch die Rückstoßkraft des Wassers erfährt die Düse im Rohr oder Kanal eine Vorschubbewegung. Einen derartigen Düsenkörper aus Vollmaterial beschreibt DE-U-92 14 268.8. Die Verbindung zwischen Wasseranschluß und den Wasserauslässen (Rückstoßöffnungen) erfolgt dabei über eine vom Wasseranschluß aus schräg nach außen in den Düsenkörper hineinführende erste Bohrung und eine vom Wasserauslaß schräg nach innen führende zweite Bohrung, die bis an die erste Bohrung hinanreicht und mit dieser in Verbindung steht. Die Scheitelbereiche der Bohrungen werden dabei abgerundet, um Verwirbelungen zu vermeiden. Der Wasseranschluß weist einen kegelförmigen Bohrungsgrund auf, wobei der Kegel in Richtung des Schlauchanschlusses geöffnet ist. In dem Bohrungsgrund werden die ersten Bohrungen eingebracht. Der entscheidende Nachteil dieser konstruktiven Ausführung besteht darin, daß das Wasser auf dem Bohrungsgrund des Wasseranschlusses aufprallt, wodurch Verwirbelungen und damit Leistungsverluste auftreten. Weiterhin wirkt sich nachteilig aus, daß die beiden Verbindungsbohrungen in einem spitzen Winkel aufeinander treffen.
Eine strömungstechnisch bereits etwas verbesserte Düse wird in WO 85/05295 beschrieben. Dabei weisen die Verbindungskanäle zwischen Druckwassereintrittsöffnung und Rückstoßöffnung einen relativ großen Radius auf.
In Fig. 2 wird eine derartige Düse gezeigt, die mittig im Bereich des Schlauchanschlusses einen kegelförmigen Wasserteiler aufweist, an welchen sich der Radius anschließt. Vom Schlauchanschluß aus verbreitert sich der Hohlraum in der Düse relativ scharfkantig, so daß eine ringförmige Prallfläche in Richtung der Rückstoßöffnungen gebildet wird. Die Ausströmöffnungen führen von der Prallfläche im Hohlraum im Abstrahlwinkel nach außen. In die Ausströmöffnungen sind Düsen eingesetzt, die in Richtung zum Hohlraum eine kegelförmige Erweiterung des Innendurchmessers aufweisen. Durch das Auftreffen des Flüssigkeitsstroms auf die Prallfläche entsteht nach der Strömungslehre eine unstetige Querschnittsverengung, die den Wirkungsgrad bereits auf ca. 70% verringert. Dazu kommt der Druck- und Formwiderstand der Prallplatte, der zu einer weiteren erheblichen Verringerung des Wirkungsgrades führt, wobei im vorliegenden Fall der größte Widerstandswert einer kreisförmigen Platte anzusetzen ist.
Durch diese ungünstige strömungstechnische Gestaltung wird der Axialdruck des austretenden Wasserstrahls geschwächt und somit die Reinigungswirkung verringert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydrodynamische Düse für die Reinigung von Rohren und Kanälen zu entwickeln, die einen höchstmöglichen Wirkungsgrad und somit eine optimale Reinigungskraft gewährleistet und einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruches und die weiteren Merkmale in den Unteransprüchen gelöst.
Die Kanalreinigungsdüse besteht dabei aus einem Düsengrundkörper mit einem Anschluß für einen Wasserschlauch als Druckwassereintrittsöffnung. Auf der Seite der Druckwassereintrittsöffnung sind die Druckwasseraustrittsöffnungen auf gleichen oder unterschiedlichen Teilkreisen angeordnet und über Kanäle mit der Druckwassereintrittsöffnung verbunden. Die Kanäle sind in definierten Winkel zur Achse des Düsenkörpers geneigt.
Erfindungsgemäß schließt sich an die Druckwassereintrittsöffnung ein Verteilungshohlraum an, in welchen die mit den Druckwasseraustrittsöffnungen verbundenen Kanäle münden. Am Grund des Verteilungshohlraumes, welcher der Druckwassereintrittsöffnung gegenüberliegt, ist zentrisch zur Achse des Düsenkörpers ein kegelförmiger Wasserteiler mit einem definierten Kegelwinkel angeordnet, wobei die Kegelspitze des Wasserteilers in Richtung zur Druckwassereintrittsöffnung gerichtet ist.
An den Kegelgrund des Wasserteilers schließt sich ein definierter, im wesentlichen halbkreisförmiger Radius an, dessen Krümmung der Druckwassereintrittsöffnung entgegengesetzt ist. Jeder Kanal mündet so in den Verteilungshohlraum, daß die äußerste Linie des Außendurchmessers des Kanals tangential am Radius anliegt, bzw. in den Radius übergeht.
Weiterhin weist die Druckwassereintrittsöffnung in Richtung des Verteilungshohlraumes umlaufend einen durchmesservergrößernden Radius auf, der die gleiche Krümmungsrichtung wie der Radius hat, der sich an den Wasserteiler anschließt.
Diese beiden Radien sind zur Vermeidung von Wirbelbildungen über einen weiteren Radius mit entgegengesetzter Krümmungsrichtung miteinander verbunden. Zusätzlich ist der Durchmesser jedes Kanals, an dem Ende, welches in den Verteilungshohlraum mündet, trichterförmig erweitert. Der Öffnungswinkel des Trichters beträgt vorzugsweise 45 bis 90°.
Zur Gewährleistung einer ökonomischen Fertigung ist der Düsenkörper geteilt ausgebildet. Die Teilungsebene liegt bei Düsen mit relativ großen Abmessungen im Bereich des Verteilungshohlraumes im Mittelpunkt des Radius und senkrecht zur Achse des Düsenkörpers.
Düsen kleinerer Abmessung können die Teilungsebene im Bereich des Verteilungshohlraumes im Mittelpunkt des Radius und parallel zur Achse des Düsenkörpers aufweisen. Bei sogenannten Zugdüsen ist herkömmlich vom Verteilungshohlraum bis zum Ende des Düsenkörpers, welches den Druckwasseraustrittsöffnungen gegenüberliegt, eine zentrische axiale Durchgangsbohrung angeordnet. Diese Durchgangsbohrung weist erfindungsgemäß an ihrem Ende im Wasserteiler in Richtung zum Verteilungshohlraum eine trichterförmige Durchmessererweiterung auf.
Der Öffnungswinkel des Trichters der Durchgangsbohrung beträgt vorzugsweise 20 bis 90°.
Erfindungsgemäß besteht auch die Möglichkeit, den Wasserteiler oder eine Einheit aus Wasserteiler und sich daran anschließenden Radius separat zu fertigen und in den Düsenkörper bzw. dessen Unterteil einzusetzen.
Mit dieser erfindungsgemäßen hydrodynamischen Düse, wird insbesondere durch das tangentiale Anliegen der Kanäle an dem Radius, der sich an den Trichter anschließt, und durch die allmähliche radienförmige Durchmessererweiterung der Druckwassereintrittsöffnung eine trichterförmige Zuführung des Strömungsmediums von der Druckwassereintrittsöffnung zu den Kanälen erzielt. Weiter verbessert wird das strömungstechnische Verhalten durch die trichterförmige Durchmessererweiterung der Kanäle in Richtung des Verteilungshohlraumes.
Durch die erstmalige vollständige Beseitigung von unstetigen Querschnittsänderungen sowie Formwiderständen mit der neuartigen und eleganten Innengestaltung der Düse werden Stoßverluste und turbulente Strömungen nahezu bis auf Null reduziert.
Durch die geteilte Ausführung der Düse ist es leicht möglich, die Innenräume zur Verringerung des Widerstandsbeiwertes und zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit entsprechend zu bearbeiten, z.B. zu beschichten. Bereits die Beschichtung des Wasserteilers und des sich daran anschließenden Radius im Düsenunterteil bewirkt eine wesentliche Verringerung des Widerstandsbeiwertes. Mit diesen relativ geringfügigen konstruktiven Veränderungen kann der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen hydrodynamischen Düse im Vergleich zu herkömmlichen Kanalreinigungsdüsen gleicher Bauart überraschender Weise erhöht werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1:
Düse in Schnittdarstellung
Fig. 2:
Düse in Schnittdarstellung um 45° gedreht
Fig. 3:
Draufsicht auf die Düse gem. Fig. 1
Fig. 4:
Düse geteilt
Fig. 5:
Oberteil der geteilten Düse mit Kanälen und Druckwasseraustrittsöffnungen
Fig. 6:
Ansicht des Düsenoberteils aus Richtung des Verteilungshohlraumes
Fig. 7:
Schnitt und Abwicklung durch drei Kanäle und Austrittsöffnungen gem. Fig. 5 und 6
Fig. 8:
Zugdüse
Fig. 9:
Düse mit eingesetztem Wasserteiler
Fig. 10a:
Düsenunterteil mit eingesetztem Formelement
Fig. 10b und 10c:
Darstellung des Formelementes
Fig. 11a:
Formelement mit kammerförmiger Unterteilung
Fig. 11b und 11c:
Schnittdarstellung von Kammersegmenten
Fig. 12:
Verlauf des Axialdruckes im Flüssigkeitsstrahl
Eine hydrodynamische Düse mit insgesamt 8 Austrittsöffnungen und einem geteilten Düsenkörper 1 ist in Fig. 1, 2 und 3 dargestellt. Der Düsenkörper 1 besteht aus einem Oberteil 2 und einem Unterteil 3, wobei im Oberteil die Druckwassereintrittsöffnung 4 in Form des Schlauchanschlusses angeordnet ist. Jeweils im Winkel von 45° sind, abwechselnd auf unterschiedlichen Teilkreisen T1 und T2 liegend, insgesamt 8 Druckwasseraustrittsöffnungen 5a und 5b vorgesehen. Dabei haben die Druckwasseraustrittsöffnungen 5a, die auf dem inneren Teilkreis T1 liegen einen kleineren Abstrahlwinkel α als die Druckwasseraustrittsöffnungen 5b auf dem äußeren Teilkreis T2. In Fig. 1 ist der Längsschnitt im Bereich der Druckwasseraustrittsöffnungen 5a mit dem Abstrahlwinkel α1 und in der Fig. 2 der Längsschnitt im Bereich der Druckwasseraustrittsöffnungen 5b mit dem Abstrahlwinkel α2 dargestellt.
Am Anschluß an die Druckwassereintrittsöffnung wird ein Verteilungshohlraum 6 gebildet. Die Druckwasseraustrittsöffnungen 5a und 5b sind über Kanäle 6a und 6b, die in den Verteilungshohlraum 7 münden, mit der Druckwassereintrittsöffnung 4 verbunden. Am Grund des Verteilungshohlraumes 7 ist ein kegelförmiger Wasserteiler 8 angeordnet, dessen Kegelspitze in Richtung zur Druckwassereintrittsöffnung 4 weist. Vom Grund des Wasserteilers 8 bis zum äußersten Punkt des Durchmessers d1 der Kanäle 6 ist ein Radius r1 vorgesehen. An diesem Radius r1 liegen die Kanäle 6a und 6b mit dem äußersten Punkt ihres Durchmessers d1, tangential an. Der Neigungswinkel im Vergleich zur Achse M des Düsenkörpers 1 entspricht bei den Kanälen 6a, die mit den Austrittsöffnungen 5a in Verbindung stehen α1 und bei den Kanälen 6b, die mit den Austrittsöffnungen 5b in Verbindung stehen α2. Die Druckwassereintrittsöffnung 4 verbreitert sich an ihrem Ende in Richtung des Verteilungshohlraumes 7 in einem Radius r2, der die gleiche Krümmungsrichtung wie der Radius r1 am Grund des Verteilungshohlraumes 7 aufweist. Beide Radien r1 und r2 sind über einen weiteren Radius r3 miteinander verbunden, der zu den Radien r1 und r2 eine entgegengesetzte Krümmungsrichtung hat. In Fig. 3 ist die Draufsicht der Düse nach Fig. 1 und 2 dargestellt. Da alle Kanäle tangential am Radius r1 anliegen, aber abwechselnd unterschiedliche Neigungsrichtungen aufweisen, liegen die Druckwasseraustrittsöffnungen 5a und 5b auf unterschiedlichen Teilkreisen T1 und T2. Je größer der Neigungswinkel und damit der Abstrahlwinkel gewählt wird, um so weiter in Richtung zum Außendurchmesser D des Düsenkörpers liegen die Teilkreise.
In Fig. 4 ist das Oberteil 2 und das Unterteil 3 der Düse in getrenntem Zustand dargestellt. Die Schnittebene wurde entlang der Linie A-A in Fig. 3a gelegt. Die Teilung der Düse erfolgte hierbei im Mittelpunkt des Radius r1. Die Verbindung der beiden Düsenhälften 2 und 3 erfolgt bei dieser Ausführungsform über ein Gewinde 9. Das Gewindeunterteil wird zur Montage in das Düsenoberteil eingeschraubt. Im Düsenunterteil 3 werden dabei die Radien r1 und der Wasserteiler 8 angeordnet, wobei der Wasserteiler im montierten Zustand in das Düsenoberteil hineinragt. Im Oberteil 2 befindet sich die Druckwassereintrittsöffnung 4, die an ihrem Ende in Richtung des Düseninnenraumes den Radius r2 und sich daran anschließend den Radius r3 aufweist. Diese geteilte Düsenausführung hat wesentliche fertigungstechnische Vorteile und ist einfach herstellbar. Dabei sollten vorteilhafter Weise zuerst Oberteil 2 und Unterteil 3 gefertigt und nach deren Zusammenfügen die Kanäle 6a und 6b und die Druckwasseraustrittsöffnungen 5a und 5b eingebracht werden. Ein weiterer Vorteil der geteilten Düsenausführung besteht darin, daß sie bei Verschmutzung leicht auseinandergenommen und gereinigt werden kann. Der Wasserteiler 8 und die Radien r1 sind in diesem Beispiel mit einer Beschichtung B versehen, welche den Widerstandsbeiwert verringert.
Fig. 5 zeigt nochmals eine Schnittdarstellung des Düsenoberteils 2 mit eingebrachten Kanälen 6a und Druckwasseraustrittsöffnungen 5a. Die Druckwassereintrittsöffnung weist vor dem Radius r2 zusätzlich eine kegelförmige Erweiterung 10 auf.
Fig. 6 zeigt eine Ansicht gem. Fig. 5 aus Richtung des Düsenunterteiles 3. Die Kanäle 5a und 5b weisen vorteilhafter Weise an ihrem Ende, welches jeweils gegenüber zur Druckwasseraustrittsöffnung 6a und 6b liegt, eine trichterförmige Erweiterung 11 auf.
Ein Schnitt und eine Abwicklung entlang der Linie X in Fig. 5 und 6 wird in der Fig. 7 dargestellt. Dabei gehen die trichterförmigen Erweiterungen 11 der Kanäle 5a und 5b ineinander über. Diese trichterförmige Erweiterung 11 weist vorzugsweise einen Öffnungswinkel β1 von 90° auf .
Bei sogenannten Zugdüsen mit einer zentrischen Bohrung 12 vom Verteilungshohlraum 7 zum Ende des Düsenkörpers 1 gegenüber der Druckwassereintrittsöffnung 4 gem. Fig. 8, weist diese Bohrung 12 an ihrem Ende in Richtung des Verteilungshohlraumes 7 ebenfalls eine trichterförmige Erweiterung 13 auf. Der Öffnungswinkel β2 beträgt vorzugsweise 30°.
Es besteht auch die Möglichkeit, die Düsen aus einem Stück zu fertigen. Um die gleichen strömungstechnischen Verteile zu erzielen, sind dabei andere Fertigungsverfahren, z.B. das Urformen anzuwenden.
Neben den vorgenannten dargestellten Beispielen einer geteilten Düse besteht auch die Möglichkeit, die Teilungsebene zwischen Ober- und Unterteil des Düsenkörpers anders zu legen.
Weiterhin können die beiden Düsenhälften bei der geteilten Ausführung auch durch andere bekannte Fügeverfahren lösbar oder unlösbar miteinander verbunden werden. Dabei hat die lösbare Verbindung, wie bereits beschrieben, den Vorteil einer einfacheren Reinigungsmöglichkeit. Gleichzeitig können lösbar geteilte Düsen bei eventuellen Beschädigungen im Düseninnenraum (Verteilungshohlraum 7) regeneriert werden, so daß deren Lebensdauer um ein Vielfaches verlängert wird.
In Fortsetzung dieses Gedankens ist es weiterhin möglich, gem. Fig. 9 den kegelförmigen Wasserteiler 8 separat zu fertigen und in das Düsenunterteil 3 lösbar oder unlösbar einzusetzen. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der hydrodynamischen Düse besteht darin, daß das Unterteil 3 ein Formelement 14 aufweist, welches den Wasserteiler 8 und den Radius r1 bildet und aus verschleißfestem und widerstandsbeiwertsenkendem Werkstoff besteht. Das Formelement 14 wird vorzugsweise lösbar in das Unterteil eingesetzt, so daß es bei Verschleiß ausgewechselt werden kann, und ist insbesondere, wie schematisch dargestellt, mit Verbindungselement 15 durch Verschrauben und Verstiften arretiert.
Das Formelement 14 kann auch in mehrere Kammern 16 segmentförmig unterteilt sein (Fig. 11a), wobei die Anzahl der Kammern 16 mit der Anzahl der Druckwasseraustrittsöffnungen 5 übereinstimmen sollte. Die Darstellung von zwei Kammersegmenten mit unterschiedlichen Formen entlang der Linie X in Fig. 11a zeigen Fig. 11b und 11c.
Gem. Fig. 11b sind die Kammern 16 in ihrem Querschnitt ebenfalls halbkreisförmig mit einem Radius rk ausgebildet. Eine weitere Variante besteht darin, daß die Kammern 16 Flanken 17 mit definiertem Öffnungswinkel βK und einen Radius rK2 im Grund aufweisen (Fig. 11c), um ein optimales strömungstechnisches Verhalten des Flüssigkeitsstrahls zu gewährleisten.
Entsprechend des gewünschten Anforderungsprofiles wird die Anzahl der Druckwasseraustrittsöffnungen 5 (bzw. 5a und 5b) festgelegt, wobei deren Abstrahlwinkel α auch gleich sein können, so daß sie auf einem gemeinsamen Teilkreis T liegen. Üblicherweise werden 6 oder mehr Druckwasseraustrittsöffnungen gewählt.
Der Abstrahlwinkel α kann zwischen 5° und 40° betragen. Je nach Düsenabmessung (Länge und Durchmesser), und dem erforderlichem Abstrahlwinkel α sind die Radien r1, r2 und r3, die Abmessungen des Wasserteilers 8 sowie der Abstand L des Mittelpunktes des Radius r1, vom Beginn der Düse an der Seite des Schlauchanschlusses, definiert zu bestimmen.
Infolge der strömungstechnischen Verbesserungen und der Reibungsverminderung durch die Beschichtung wird der kontinuierliche Strömungsbereich verlängert bzw. der Axialdruck PK im Bereich der Kernzone (K) und der Axialdruck PH im Hauptbereich (H) erhöht (Fig. 12). D1 ist dabei der Düsendurchmesser.
Durch die Erhöhung des Axialdruckes wird die Reinigungswirkung der erfindungsgemäßen hydrodynamischen Düse im Vergleich zu herkömmlichen Düsen gleicher Bauart wesentlich verbessert.

Claims (12)

  1. Hydrodynamische Düse für die Reinigung von Rohren und Kanälen, aus einem Düsengrundkörper mit einem Anschluß für einen Wasserschlauch als Druckwassereintrittsöffnung und auf der Seite der Druckwassereintrittsöffnung auf gleichen oder unterschiedlichen Teilkreisen angeordneten Druckwasseraustrittsöffnungen, die über Kanäle mit der Druckwassereintrittsöffnung verbunden sind, wobei die Druckwasseraustrittsöffnungen und die Kanäle in definiertem Winkel zur Achse des Düsenkörpers geneigt sind, wobei
    sich an die Druckwassereintrittsöffnung (4) eine Verteilungskammer (7) anschließt, in welche die mit den Druckwasseraustrittsöffnungen (5a, 5b) verbundenen Kanäle (6a und 6b) münden, wobei an dem der Druckwassereintrittsöffnung (4) gegenüberliegenden Grund der Verteilungskammer (7), zentrisch zur Achse des Düsenkörpers (1) ein kegelförmiger Wasserteiler (8) mit einem definierten Kegelwinkel (γ) angeordnet ist, dessen Kegelspitze (8) in Richtung zur Druckwassereintrittsöffnung (4) gerichtet ist, und
    sich an den Kegelgrund des Wassertellers (8) ein definierter, im wesentlichen halbkreisförmiger erster Radius (R1) anschließt, dessen Krümmung der Druckwassereintrittsöffnung (4) entgegengesetzt ist und der den Grund der Verteilungskammer (7) bildet,
    durch gekennzeichnet, daß
    jeder im Winkel (α1, α2) geneigte Kanal (6a, 6b) so in die Verteilungskammer (7) mündet, daß die äußerste Linie des Außendurchmessers des Kanals (6a, 6b) tangential am ersten Radius (R1) anliegt, bzw. in den ersten Radius (R1) übergeht, und
    die Druckwassereintrittsöffnung (4) in Richtung der Verteilungskammer (7) radial umlaufend einen durchmesservergrößernden zweiten Radius (R2) aufweist, der die gleiche Krümmungsrichtung wie der erste Radius (R1) hat, und über einen weiteren dritten Radius (R3) mit entgegengesetzter Krümmungsrichtung mit dem ersten Radius (R1) verbunden ist.
  2. Hydrodynamische Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser jedes Kanales (6a, 6b), an dem Ende, welches in die Verteilungskammer (7) mündet, trichterförmig vergrößert ist.
  3. Hydrodynamische Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (β1) der trichterförmigen Erweiterung (11) 90° beträgt.
  4. Hydrodynamische Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (1) in ein Oberteil (2) und ein Unterteil (3) geteilt ist.
  5. Hydrodynamische Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsebene im Bereich der Verteilungskammer (7) im Mittelpunkt des ersten Radius (R1) und senkrecht zur Achse des Düsenkörpers (1) liegt, wobei im Oberteil (2) die Druckwassereintrittsöffnung (4) und die Druckwasseraustrittsöffnungen (6a und 6b) sowie der zweite Radius (r2) und der dritte Radius (r3) und im Unterteil (3) der Wasserteiler (8) und der erste Radius (r1) angeordnet sind.
  6. Hydrodynamische Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsebene im Bereich der Verteilungskemmer (7) im Mittelpunkt des ersten Radius (R1) und parallel zur Achse (M) des Düsenkörpers (1) liegt.
  7. Hydrodynamische Düse nach einem der Ansprüche von 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserteiler (8) in den Düsenkörper (1) lösbar oder unlösbar eingesetz ist.
  8. Hydrodynamische Düse nach einem der Ansprüche von 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserteiler (8) in das Unterteil (3) des Dusenkörper (1) lösbar oder unlösbar eingesetz ist.
  9. Hydrodynamische Düse nach einem der Ansprüche von 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Hohlräume, an welchen das Strömungsmedium entlangströmt so bearbeitet sind, daß der Widerstandsbeiwert minimiert wird.
  10. Hydrodynamische Düse nach Anspruch einem der Ansprüche von 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserteiler (8) und der Grund der Verteilungskammer (7), der durch den umlaufenden ersten Radius (r1) gebildet wird, mit einer widerstandsbeiwertsenkenden Beschichtung (B) versehen sind.
  11. Hydrodynamische Düse nach Anspruch einem der Ansprüche von 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit von Wasserteiler (8) und ersten Radius (r1) als seperates Formelement (14) ausgebildet ist und lösbar in einer entsprechenden Ausnehmung im Unterteil (3) angeordnet ist.
  12. Hydrodynamische Düse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Formelement (14) aus einem verschleißfesten Werkstoff besteht.
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