本發(fā)明涉及高壓流體旋轉(zhuǎn)噴嘴系統(tǒng)。特別是，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于減小這種旋轉(zhuǎn)噴嘴的轉(zhuǎn)速的裝置。

背景技術(shù)：

利用反作用力旋轉(zhuǎn)噴嘴的高壓水射流清潔裝置將以非常高的速度旋轉(zhuǎn)。在很多用途中，希望減慢這種旋轉(zhuǎn)噴嘴速度，以便使得旋轉(zhuǎn)噴嘴的可用壽命最大，并有效提高這種噴嘴的清潔效率。緊固在這種旋轉(zhuǎn)噴嘴的軸上的減速裝置通常用于使噴嘴的旋轉(zhuǎn)減速。典型的粘性流體減速裝置利用粘性流體，該粘性流體沿環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸的限制空間中的曲折流動(dòng)通路而流動(dòng)，以便在噴嘴軸上產(chǎn)生阻力。

通常，減速裝置的工作壽命由軸承和介質(zhì)(例如用于產(chǎn)生減速的粘性流體)的壽命來(lái)限制。例如，普通粘性減速器的無(wú)維護(hù)的使用壽命為大約40-60裝置工作小時(shí)。典型的減速器裝置具有與旋轉(zhuǎn)噴嘴連接的由軸承支承的軸，以使得軸與噴嘴一起旋轉(zhuǎn)。大致柱形的殼體容納用于支承旋轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)支承軸承，并容納減速機(jī)構(gòu)。一個(gè)這樣的減速機(jī)構(gòu)有一系列滾柱軸承，這些滾柱軸承浸沒(méi)在殼體內(nèi)的粘性流體中，并在端部支承軸承之間，該端部支承軸承也浸沒(méi)在粘性流體中。另一示例普通減速器是Stoneage公司的Warthog WG-1。該減速器有端部支承軸承，該端部支承軸承夾住大直徑的阻力套筒，該阻力套筒環(huán)繞殼體中的軸緊固或形成一體，而不是利用在粘性流體中的一系列軸承。這些支承軸承和阻力套筒浸沒(méi)在容納于柱形殼體內(nèi)的粘性流體中。支承軸承和減速阻力套筒一起容納在兩個(gè)軸密封件之間，從而使得軸與殼體密封，并防止粘性流體逸出。因此，在WG-1中的端部支承軸承和阻力套筒浸沒(méi)在粘性流體中，并一起用于使旋轉(zhuǎn)噴嘴減速。

當(dāng)減速器在殼體中旋轉(zhuǎn)時(shí)，粘性流體通過(guò)環(huán)繞所述軸的阻力套筒部分的外表面的螺旋槽并通過(guò)一系列軸向延伸孔(該軸向延伸孔穿過(guò)軸的阻力套筒部分)而在流體腔室內(nèi)循環(huán)(泵送)。另外，螺旋槽用于使得流體均勻地分布在阻力套筒上方并通過(guò)端部軸承。在浸沒(méi)的軸承系統(tǒng)中，根據(jù)流體粘性、軸承幾何形狀、阻力套筒的表面面積以及在阻力套筒和柱形殼體之間的間隙尺寸而產(chǎn)生阻力。粘性流體減速器的這種實(shí)施方式產(chǎn)生阻力，還最終降低粘性流體的粘性。一旦粘性流體在操作過(guò)程中退化，旋轉(zhuǎn)噴嘴速度就大大增加，經(jīng)常向操作人員發(fā)出粘性流體需要更換的聲音指示。然后，必須去除減速器和噴嘴，以便進(jìn)行維護(hù)、拆卸、清潔和沖洗、重新裝配和裝入新粘性流體。這對(duì)于操作人員是不利的，花費(fèi)維護(hù)停機(jī)時(shí)間，并可能導(dǎo)致增加在工具壽命中的維護(hù)成本。因此，需要一種粘性減速器裝置，它具有大大提高的使用壽命，以便解決這些問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明直接解決這些要求。根據(jù)本發(fā)明的裝置是用于旋轉(zhuǎn)噴嘴的減速或限制裝置，它在維護(hù)時(shí)間之間的使用壽命是普通粘性減速器裝置的多倍。這樣明顯的壽命增加是通過(guò)使得軸支承軸承與裝置的減速空腔中的粘性流體隔離而實(shí)現(xiàn)的。

根據(jù)本發(fā)明的減速器的示例實(shí)施例包括空心的大致柱形殼體，該殼體承載細(xì)長(zhǎng)軸，該細(xì)長(zhǎng)軸有在前部和后部支承軸承之間的減速部分。各支承軸承通過(guò)環(huán)形密封件而與在殼體內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)軸的減速部分隔離。普通的粘性流體材料(例如齒輪油或硅酮)環(huán)繞所述軸的、在兩個(gè)環(huán)形密封件之間的減速部分而充滿殼體。

通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)說(shuō)明，將清楚本發(fā)明實(shí)施例的其它特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖說(shuō)明

圖1是穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的減速器裝置的軸向剖視圖，該減速器裝置固定在旋轉(zhuǎn)噴嘴頭部上。

圖2是圖1中所示的減速器裝置的分解透視圖，該減速器裝置與旋轉(zhuǎn)噴嘴分離。

圖3是圖1中所示的減速器裝置和噴嘴頭部的分解透視圖，表示了在裝配順序中的各個(gè)子部件。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的減速器裝置100的示例實(shí)施例在圖1中以剖視圖表示，該減速器裝置100與旋轉(zhuǎn)噴嘴200連接。減速器裝置100包括管形軸102，該管形軸102承載在大致柱形的管形殼體104內(nèi)。軸102有固定在噴嘴200上的遠(yuǎn)端106以及與進(jìn)口螺母110聯(lián)接的相對(duì)端108，該進(jìn)口螺母110與高壓流體軟管(未示出)連接。

該柱形殼體104還在其內(nèi)承載第一支承軸承112和第二支承軸承114，該第一支承軸承112和第二支承軸承114一起可旋轉(zhuǎn)地支承所述軸102。各軸承112和114夾在一對(duì)軸密封件116和118之間。

軸102還有在兩個(gè)軸密封件118之間的減速套筒部分120。該套筒部分120優(yōu)選是軸102的整體部件，具有較大直徑的外部柱形表面122，該外部柱形表面122的尺寸設(shè)置成緊密裝配在殼體104內(nèi)。該表面122具有周邊螺旋槽124，該螺旋槽124從套筒部分120的一端延伸至另一端。套筒部分120還有多個(gè)軸向延伸孔126，這些軸向延伸孔126環(huán)繞軸向孔128而間隔地穿過(guò)軸102。

套筒部分120在殼體104內(nèi)通過(guò)前部和后部的內(nèi)側(cè)密封件118而被置于軸102上。一對(duì)螺紋孔130使得高粘度流體能夠充滿在殼體104內(nèi)以及環(huán)繞套筒部分120和在該套筒部分120內(nèi)的空間，該高粘度流體例如硅酮流體，具有在200cSt至60000cSt范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)粘度，更優(yōu)選是在200cSt至15000cSt范圍內(nèi)。減速器100的速度范圍由粘性流體的粘度和施加給噴嘴200的高壓流體來(lái)確定。減速器100的減速能力由粘性流體粘度、柱形表面122的長(zhǎng)度和外徑以及在柱形表面122和殼體104之間的間隙確定。這種減速能力用于對(duì)抗當(dāng)施加高壓流體例如水時(shí)由噴嘴200產(chǎn)生的扭矩。所產(chǎn)生的凈力支配噴嘴200相對(duì)于減速器100的轉(zhuǎn)速。還有附加的輔助減速力、來(lái)自高壓密封件的操作力矩、固有的軸承阻力和軸密封件阻力。不過(guò)，這些力根據(jù)相關(guān)部件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和合理壽命而基本固定。這些力將由減速機(jī)構(gòu)和噴嘴扭矩來(lái)控制。

前部和后部的外側(cè)密封件116將水和外部污染物擋在軸承112和114之外。內(nèi)側(cè)密封件118將粘性減速器流體擋在軸承112和114之外。使得軸承112和114與粘性流體分離將完成兩件事。首先，軸承112和114使得軸102在沒(méi)有粘性流體的阻力的情況下利用它們自身的最佳潤(rùn)滑介質(zhì)而自由地旋轉(zhuǎn)，這將增加軸承壽命。第二，密封件118防止軸承使得粘性流體由于施加在該粘性流體上的軸承剪切力而退化?？蛇x實(shí)施例可以利用密封的軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)，以便使得軸承部件和潤(rùn)滑劑與粘性流體和減速機(jī)構(gòu)隔離。

軸承112和114可以是密封軸承。也可選擇，可以使用開(kāi)式軸承，該開(kāi)式軸承由油脂來(lái)填塞。加油脂嘴配件或油池配件也可以安裝在殼體104中，以便適應(yīng)這樣的開(kāi)式軸承結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的隔離軸承的創(chuàng)新來(lái)源于對(duì)普通粘性流體減速器進(jìn)行的長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試。定制的工具測(cè)試器用于控制在普通減速器結(jié)構(gòu)上的輸入扭矩、速度和溫度的多種排列。發(fā)現(xiàn)普通的減速器結(jié)構(gòu)在該測(cè)試器上平均堅(jiān)持大約40小時(shí)。故障模式是由于流體中的粘性變化而導(dǎo)致的速度失控。通過(guò)分析在速度失控之前和之后的粘性流體，了解到軸承的滾轉(zhuǎn)接觸以一定速率來(lái)剪切硅酮粘性流體的分子，該速率是旋轉(zhuǎn)噴嘴速度的函數(shù)。這種剪切導(dǎo)致穩(wěn)定的可預(yù)測(cè)的流體粘度的降低以及可重復(fù)的工具轉(zhuǎn)速的增加。

通過(guò)由額外設(shè)置的內(nèi)側(cè)密封件118來(lái)使得軸承112和114與粘性流體分離以及使得各軸承112和114還有一組軸外側(cè)密封件116，根據(jù)在前述工具測(cè)試器上進(jìn)行的測(cè)試和測(cè)量，在減速器100的維護(hù)間隔之間的使用壽命為平均1000小時(shí)或更多。使用壽命的這種明顯提高證明了工具性能的顯著提高。

通過(guò)從減速機(jī)構(gòu)中除去使得粘性流體退化的主要裝置(軸承)，還能夠?qū)崿F(xiàn)更一致的可維持的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速可預(yù)測(cè)為部件幾何形狀和流體粘度的函數(shù)。因此，減速器100的特征能夠是這樣：用戶能夠安裝不同粘度的流體(在推薦的粘度范圍內(nèi))，以便對(duì)于給定噴嘴旋轉(zhuǎn)扭矩而言獲得不同的轉(zhuǎn)速。從制動(dòng)機(jī)構(gòu)中除去軸承還使得減速器能夠在更高速度下可靠地起作用。在以前的裝置中，浸沒(méi)的軸承由于它們的幾何形狀而使得有害的剪切特性倍增，且由于流體粘度基于旋轉(zhuǎn)而被破壞，因此不能維持更高速度操作。從減速機(jī)構(gòu)中除去軸承導(dǎo)致更一致的減速。當(dāng)機(jī)構(gòu)減少至阻力套筒、柱形殼體和粘性流體時(shí)，減速能力更可靠而且可預(yù)測(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的減速器100的另一改進(jìn)是包括可更換的定心器葉片210。普通的減速器設(shè)計(jì)(例如Stoneage的WG減速器裝置)具有在歷史上就有的徑向翅片，該徑向翅片焊接在單獨(dú)的柱形套筒上，該柱形套筒安裝在減速器的殼體的外表面上。這些徑向翅片必須與柱形套筒一起更換。

在圖1-3所示的減速器100中，殼體104是設(shè)有六個(gè)軸向延伸的外部狹槽202的柱形管。殼體104的后端由有螺紋的進(jìn)口螺母110來(lái)關(guān)閉，殼體104的前端由前端螺母206來(lái)關(guān)閉。前端螺母有朝向后的周邊環(huán)形凹口208，如圖1和3中所示。關(guān)閉殼體104的進(jìn)口螺母110裝配有可拆卸的環(huán)形后端帽204。類似的，該后端帽204有朝向后的環(huán)形凹口212(圖1中可見(jiàn))。后端帽204通過(guò)一系列的六個(gè)螺紋緊固件214(例如螺栓)而緊固在進(jìn)口螺母110上。

各葉片210是具有大致等腰梯形形狀的板，優(yōu)選是由硬化鋼材料來(lái)制造。也可選擇，由塑料或復(fù)合材料制造的葉片也可以使用。這些葉片210被置于狹槽202內(nèi)，且葉片端部被捕獲在凹口208和212內(nèi)。葉片210可以在不拆卸減速器100的情況下只通過(guò)拆卸緊固件214和拆卸端帽204而被拆卸和更換。然后，葉片210能夠簡(jiǎn)單地滑出狹槽202外，并安裝新的葉片210。

根據(jù)本發(fā)明的減速器100的另一改進(jìn)是包括在進(jìn)口螺母110和旋轉(zhuǎn)軸102的后端108之間的硬化面密封件對(duì)300。該密封件對(duì)300包括兩個(gè)元件：螺母凸緣式管形高壓后部面密封件302，該螺母凸緣式管形高壓后部面密封件302裝配在進(jìn)口螺母110中的六邊形凹口內(nèi)；以及螺母凸緣式管形軸高壓前部面密封件304，該螺母凸緣式管形軸高壓前部面密封件304裝配在軸102的近端108中的互補(bǔ)六邊形凹口內(nèi)。這些密封件302和304通過(guò)O形環(huán)306而保持在它們的相應(yīng)凹口中，并通過(guò)環(huán)繞各密封件302和304的桿部分的波紋彈簧308而被偏壓向彼此。這些高壓密封件允許軸102相對(duì)于進(jìn)口螺母110旋轉(zhuǎn)，同時(shí)有最少的高壓水泄露。

密封件對(duì)300允許從裝配的減速器100上拆卸進(jìn)口螺母110，用于高壓面密封件300的維護(hù)和/或定心器葉片210的更換，而不需要干擾軸承114和內(nèi)側(cè)密封件118，因此不會(huì)損害在容納粘性流體的殼體104內(nèi)的粘性流體空腔的完整性。類似的，前端螺母206可以從殼體104上拆卸，而并不損害軸承112和內(nèi)側(cè)密封件118的完整性以及在殼體104內(nèi)的粘性流體空腔的完整性。

本發(fā)明的減速器的另一改進(jìn)是一系列特征允許在沒(méi)有任何另外的減速器100拆卸的情況下拆卸噴嘴200。六邊形鍵、工具、桿或具有合適軸直徑的螺絲刀能夠在孔207處插入減速器100的前端螺母206中。當(dāng)軸102相對(duì)于前端螺母206合適地順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該插入工具與軸102中的狹槽209接合，并使得軸102與前端螺母206鎖定。一旦工具合適地插入且軸102鎖定時(shí)，開(kāi)口端部扳手能夠施加在前端螺母206的扁平部分上和(類似地)施加在噴嘴200的扁平部分上，以便從減速器100的軸102上拆卸噴嘴200。孔207的進(jìn)入部分可以有螺紋，并由互補(bǔ)的固定螺釘來(lái)塞入，以便防止碎屑在工具操作過(guò)程中填充和停止軸旋轉(zhuǎn)。

可以對(duì)裝置進(jìn)行很多變化，這是本發(fā)明的閱讀者顯然所知的。例如，螺旋槽124可以有英制梯形螺紋型面、鋸齒螺紋型面或者55度或60度螺紋型面。密封件302和304可以有與上述的六邊形不同的形狀。它們可以有用于裝配至進(jìn)口螺母110中或軸102的近端108中的互補(bǔ)凹口內(nèi)的任意形狀。盡管噴嘴200的后部面表示為與螺母208的前部面平齊，但是它們之間有間隙，因?yàn)閲娮?00與軸106一起旋轉(zhuǎn)。噴嘴200可以比圖中所示更遠(yuǎn)地與螺母208間隔開(kāi)，且它的后部面可以向外漸縮，以便防止碎屑集中在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)表面之間。根據(jù)這里所述的特征和優(yōu)點(diǎn)的所有這些變化、改變和等效件都在本發(fā)明的范圍內(nèi)?？梢砸肴我饣蛉窟@些變化和改變，而并不脫離由下面的權(quán)利要求和它們的等效物所確定的本發(fā)明精神和廣義范圍。