-
Die Erfindung betrifft eine Beregnungsvorrichtung mit einem relativ zu einem
feststehenden Sockel um eine Schwenkachse bidirektional schwenkbaren
Regnerkopf.
-
Solche Vorrichtungen sind beispielsweise als Sektorenregner mit vertikaler
Schwenkachse oder als Viereckregner mit horizontaler Schwenkachse
gebräuchlich. Die Sockel können als Standfuß, als Erdspieß, als versenktes
Gehäuse etc. ausgeführt sein. Der Schwenkwinkelbereich ist typischerweise über
eine Einstelleinrichtung veränderlich wählbar.
-
Für die Schwenkbewegung ist eine wasserbetriebene Antriebsvorrichtung
gebräuchlich, welche mit einer Ausgangswelle an den Regnerkopf gekoppelt ist.
Eine Einstelleinrichtung betätigt bei Erreichen einer Endposition des gewählten
Schwenkwinkelbereichs ein umschaltbares Element der Antriebsvorrichtung.
-
Aus der EP 0362559 B2 ist beispielsweise eine Antriebsvorrichtung bekannt,
bei welcher auf Wassereintrittseite eine Einstellvorrichtung vorgesehen ist,
welche über einen Kipphebel auf eine Umschaltwippe im Gehäuseinneren der
Antriebsvorrichtung einwirkt. Die bistabile Umschaltwippe gibt alternativ einen von
zwei Anströmkanälen frei, über welchen eine am Wasseraustritt des Gehäuses
der Antriebsvorrichtung angeordnete Turbine tangential alternativ in zwei
gegensinnigen Richtungen angeströmt werden kann. Die Turbine treibt ein
Eingangszahnrad eines mehrstufigen Getriebes mit hoher Drehzahluntersetzung,
dessen Abtriebswelle zum Wassereintritt hin gerichtet ist. Die
Antriebsvorrichtung ist zusammen mit dem Regnerkopf relativ zum Sockel geschwenkt.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vorteilhaften
Aufbau einer Beregnungsvorrichtung mit einer umschaltbaren
Antriebsvorrichtung, einer Einstelleinrichtung und einem von dieser beaufschlagten
Betätigungselement zur Umschaltung der Antriebsvorrichtung anzugeben.
-
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die abhängigen Ansprüche
enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
-
Die erfindungsgemäße Beregnungsvorrichtung sieht die mit umschaltbarer
Anströmrichtung wasserbeaufschlagte Turbinenanordnung beim Wassereintritt
und somit mit vorteilhaft kurzer und einfacher Anströmkanalführung vor, die
Einstelleinrichtung hingegen auf der dem Regnerkopf zugewandten Seite der
Antriebsvorrichtung, wodurch bei bezüglich des Sockels feststehendem
Gehäuse der Antriebsvorrichtung eine besonders einfache Kopplung zwischen
Regnerkopf, Einstelleinrichtung und Betätigungselement gegeben ist.
Insbesondere können Regnerkopf, Einstelleinrichtung und Antriebsvorrichtung als
separate Module gefertigt und bereitgehalten und in axialer Richtung
zusammengefügt werden. Das Betätigungselement erstreckt sich in axialer Richtung
von der wasseraustrittseitigen Einstelleinrichtung zu der wassereintrittseitigen
umschaltbaren Turbinenanordnung und überträgt die in einer Endposition der
Schwenkbewegung auftretende Verdrehung der Einstelleinrichtung auf die
umschaltbare Düsenanordnung.
-
Der modulare Aufbau ermöglichst insbesondere auch mit nur wenigen
Varianten einzelner Module die kostengünstige Realisierung einer Produktreihe mit in
der Kombination von Antriebsvorrichtung, Einstelleinrichtung und Regnerkopf
individuell verschiedenen Beregnungsvorrichtungen, insbesondere einer
Produktreihe mit einer einzigen Variante der Antriebsvorrichtung, einer geringen
ersten Zahl von Varianten der Einstelleinrichtung und einer gegenüber der
ersten Zahl großen zweiten Zahl von Regnerköpfen, wobei alle Varianten der
Einstelleinrichtung und des Regnerkopfes mit der Antriebsvorrichtung kompatibel
sind und zu wenigstens einer der Varianten der Einstelleinrichtung mehrere
verschiedene Regnerköpfe passen.
-
Die umschaltbare Düsenanordnung umfasst vorteilhafterweise eine um die
Drehachse der Turbine drehbare Drallplatte mit mehreren, vorzugsweise drei
Kanalpaaren. Die Drallplatte ist bistabil zwischen zwei verschiedenen
Winkelpositionen umschaltbar.
-
Das Betätigungselement ist vorzugsweise im wesentlichen stabförmig
ausgeführt und kann insbesondere ein Federstahldraht sein. Die Bewegung des
Betätigungselemente ist vorzugsweise sowohl an ihrem ersten, der
Turbinenanordnung zugewandten Ende als auch an ihrem zweiten, der Einstelleinrichtung
zugewandten Ende tangential, wobei das Betätigungselement
vorteilhafterweise in einem mittleren Bereich seiner Längserstreckung kippbar gelagert ist,
wobei das Kipplager bevorzugt durch eine Gehäusedurchführung zwischen einem
innerhalb und einem außerhalb des Gehäuses der Antriebsvorrichtung
verlaufendem Abschnitt des Betätigungselements gebildet ist.
-
Die große Längserstreckung des Betätigungselements ermöglicht auf
besonders einfache und vorteilhafte Weise den Aufbau einer Vorspannung im
Betätigungselement durch seitliche Durchbiegung desselben in der Anfangsphase
eines Umschaltvorgangs bis zur Überwindung einer Umschaltkraftschwelle. Die
bei Erreichen der Umschaltschwelle gegebene Verschiebung des
durchgebogenen Betätigungselements gegenüber seiner entspannten Form beträgt
vorzugsweise wenigstens 30% des Verschiebeweges zwischen den
Endpositionen der Umschaltung, so dass die Rückstellung nach Überwindung der
Schaltschwelle die umschaltbare Drallplatte schnell in die neue Endposition bringt.
-
Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht.
-
Dabei zeigt
-
Fig. 1 eine Schrägansicht einer Antriebsvorrichtung
-
Fig. 2 einen Längsschnitt durch Fig. 1
-
Fig. 3 eine axiale Ansicht in die Aufnahme für den Regnerkopf
-
Fig. 4 eine Ansicht einer eingangsseitigen Düsenplatte entgegen der
Einströmrichtung
-
Fig. 5 einen Schnitt durch Fig. 4
-
Fig. 6 eine Ansicht einer umschaltbaren Drallplatte in Strömungsrichtung
-
Fig. 7 eine Ansicht der umschaltbaren Drallplatte nach Fig. 6 entgegen der
Strömungsrichtung
-
Fig. 8 eine Regneranordnung mit Antriebsvorrichtung, Einstelleinrichtung
und Regnerkopf (ohne eingezeichnete Getriebeelemente und
Turbine)
-
Fig. 9 eine Federscheibe zur axialen Festlegung des Regnerkopfes
-
Fig. 10 eine Abtriebswelle der Antriebsvorrichtung im Längsschnitt
-
Fig. 11 eine Ansicht der Abtriebswelle nach Fig. 10 in axialer Richtung
-
Fig. 12 eine axiale Draufsicht auf eine Stellscheibe einer Einstellrichtung
-
Fig. 13 einen Schnitt durch Fig. 12
-
Fig. 14 ein Stellelement für die Stellscheibe nach Fig. 13 und 14
-
Fig. 15 eine andere Ausführung einer Stellscheibe einer Einstelleinrichtung
-
Fig. 16 eine Komplementärscheibe zu der Stellscheibe nach Fig. 15
-
Die in Fig. 1 in Schrägansicht mit teilweise aufgeschnittenem Gehäuse HO und
in Fig. 2 in einer die Hauptachse enthaltenden Schnittebene skizzierte
Antriebsvorrichtung enthält in an sich bekannter Weise ein als Turbine
bezeichnetes eingangsseitiges Flügelrad TU, ein drehzahluntersetzendes und
drehmomentübersetzendes Getriebe GE und eine Abtriebswelle AW, deren
Drehung mit der Schwenkung eines Regnerkopfes um eine Schwenkachse
gekoppelt ist. Die Schwenkachse SA des Regnerkopfs, welche auch die Drehachse
der Abtriebswelle ist, fällt vorteilhafterweise mit der Drehachse DA der
Turbine TU zusammen, welche dann gemeinsam eine Hauptachse der
Antriebsvorrichtung bilden und einen besonders kompakten Aufbau der
Antriebsvorrichtung ermöglichen.
-
Die Antriebsvorrichtung ist von dem Wasser, welches über den Regnerkopf
abgegeben, wird durchströmt und von wenigstens einem Teil des Wassers
angetrieben. Die Hauptströmungsrichtung verläuft in Hauptachsenrichtung von
der Seite der Turbine zur Ausgangsöffnung bei der Abtriebswelle. Das
Gehäuse HO der Antriebsvorrichtung zeigt eine im wesentlichen kreiszylindrische
Außenkontur und ist eingangsseitig durch eine Eingangsplatte EP und
ausgangsseitig durch einen Deckel GD abgeschlossen. Der Deckel ist im skizzierten
Beispiel einstückig mit der seitlichen Außenwand ausgeführt. Das Gehäuse HO
der Antriebsvorrichtung ist typischerweise in das Regnergehäuse einer
Bewegungsvorrichtung eingesetzt.
-
Die Eingangsplatte EP ist ganzflächig mit Wasser aus einer Druckwasserquelle,
insbesondere einer Motorpumpe oder einer öffentlichen leitungsgebundenen
Wasserversorgung beaufschlagt. Die Eingangsplatte weist im skizzierten
Beispiel drei gleichmäßig um die Drehachse DA der Turbine TU gruppierte
Eingangsöffnungen EA auf, auf welche in achsparalleler Richtung folgend
Düsenkanäle DKO einer Düsenplatte KP folgen. Eingangsplatte EP und
Düsenplatte KP sind zueinander und bezüglich des Gehäuses HO feststehend.
-
Der Strömungsweg des durch die Eingangsöffnungen EA strömenden Wassers
setzt sich nach den achsparallelen Kanälen DKO der Düsenplatte KP fort in
Düsenkanälen DKR bzw. DKL einer umschaltbaren Drallplatte DP. Die
Strömungsrichtungen der Düsenkanäle DKR bzw. DKL sind gegen die Hauptachse
in der Art geneigt, dass die Strömung eine senkrecht zur Drehachse DA der
Turbine und tangential bezüglich eines Kreises um diese Drehachse DA
gerichtete Strömungskomponente besitzt, wobei diese Strömungskomponente
innerhalb einer ersten Gruppe von Düsen DKR gleichsinnig und zur zweiten
Gruppe von Düsen DKL gegensinnig gerichtet ist. Die Düsenkanäle DKR, DKL
sind vorzugsweise tangential schräg gegen die Hauptachsenrichtung gestellt.
-
Die Drallplatte DP ist zwischen zwei stabilen Endpositionen in der Weise
umschaltbar, dass die Drallplatte um die Drehachse DA relativ zur Düsenplatte KP
um einen geringen Winkel drehbar ist und in einer ersten Endposition die
Eingänge der ersten Gruppe von Düsenkanälen, in der zweiten Endposition die
zweite Gruppe von Düsenkanälen DKL in Verlängerung der Düsenkanäle DKO
der Düsenplatte KP liegen, so dass je nach von der Drallplatte DP
eingenommener Endposition nur eine der beiden Düsengruppen DKR oder DKL von
Wasser durchströmt ist und die Tangentialkomponente des aus der Drallplatte
austretenden Wassers dadurch umschaltbar ist.
-
Die Düsenplatte weist im skizzierten Beispiel einen auf einen radial nach außen
weisenden Vorsprung KV auf, welcher im wesentlichen drehgesichert in einer
Gehäuseführung einliegt. Die Drallplatte DP weist einen entsprechenden
radialen Vorsprung DV auf, der gleichfalls in der genannten Gehäuseführung
einliegt, welcher aber eine geringere Breite aufweist als die Gehäuseführung und
dadurch eine begrenzte Drehung der Drallplatte DP um die Drehachse DA
zulässt, wobei der Anschlag des Vorsprungs DV an der Gehäuseführung die
Drehung der Drallplatte zwischen zwei Endpositionen begrenzt.
-
Eine Umschaltschwelle zwischen den beiden Endpositionen ist im skizzierten
Beispiel dadurch gegeben, dass die Düsenplatte KP zwei achsparallel
abstehende und die Drallplatte außen umgebende Wandabschnitte WA aufweist, an
welchen jeweils eine radial nach innen weisende Nocke RN ausgebildet ist. Die
Drallplatte DP zeigt zwei radial elastisch verformbare Federzungen FZ, deren
Zungenspitzen ZS bei der begrenzten Drehung der Drallplatte DP unter radialer
elastischer Deformation der Federzungen über die Nocken RN der
Wandabschnitte WA gleiten und dabei zum einen einen anfänglichen Schaltwiderstand
aus einer eingenommenen Endposition bewirken und zum anderen nach
Überwindung der Nocken RN die Drallplatte in die andere Endposition drücken.
Andere Formen mechanischer Umschaltvorrichtungen mit Schaltschwellen sind an
sich bekannt. Zur Umschaltung durch Drehung der Drallplatte DP ist in dem
Vorsprung DV eine Aufnahme BA für ein tangential einwirkendes
Betätigungselement vorgesehen.
-
Aus Fig. 6 und Fig. 7 ist auch anschaulich ersichtlich, dass die Eingänge DEL
und DER der Düsenkanäle DKL und DKR auf der der Düsenplatte KP
zugewandten Seite der Drallplatte jeweils paarweise eng beieinander liegen und
dann schräg auseinander laufen, um in deutlich winkelversetzten
Ausgängen DAL bzw. DAR zu münden. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung von
drei Düsenkanalpaaren DKL, DKR um jeweils 120° gegeneinander bezüglich
der Drehachse versetzt, da hierdurch zum einen eine besonders ausgeglichene
Kraftbelastung der angeströmten Turbine TU gegeben ist und andererseits eine
große Spreizung der Kanalausgänge eines Paares möglich ist und noch Raum
bleibt für mechanische Elemente wie die Federzungen FU und auch die
Aufnahme BA für das Betätigungselement.
-
Das Turbinenrad TU ist vorzugsweise ebenso wie ein erstes Getriebezahnrad
im Getriebe auf die Turbinenwelle TW aufgepresst.
-
Für den drehrichtungsumschaltbaren Antrieb des Turbinenrads mittels durch
die Antriebsanordnung zum Regnerkopf strömenden Wassers wird
typischerweise nur ein Teil des Wasserstroms benötigt. Um unterschiedlichen
Druckverhältnissen auf der Seite der Wasserführung gerecht zu werden und zum einen
auch bei geringem Druck einen zuverlässigen Antrieb zu gewährleisten und
zum anderen die Druckabhängigkeit der Drehzahl der Turbine und damit der
Schwenkgeschwindigkeit des Regnerkopfes gering zu halten, ist ein
druckabhängiger Nebenstrompfad vorgesehen, wofür im skizzierten Beispiel die
Eingangsplatte EP eine zentrale Öffnung OE aufweist, gegen welche durch eine
Feder FE ein Stempel BT entgegen dem anstehendem Wasserdruck gedrückt
ist.
-
Bei geringem Wasserdruck auf der Eingangsseite verschließt der Stempel BT
die Öffnung OE vollständig und Wasser strömt nur über die Düsenkanäle DKO
und DKL bzw. DKR und die Turbine zum Ausgang AU der Gehäuses HO der
Antriebsvorrichtung. Bei ansteigendem Druck der Wasserzuführung wird der
Stempel BT von der Öffnung OE abgehoben und ein zunehmender Anteil an
Wasser fließt unter Umgehung der Turbine insbesondere in wandnahen
Wasserführungen zum Ausgang AU des Gehäuses.
-
Das drehzahluntersetzende Getriebe zwischen der Turbine TU und einer
Abtriebswelle ist vorteilhafterweise nicht dem Wasserstrom ausgesetzt und damit
gegen Beschädigungen durch Schmutzanteile, welche zwischen Zahnflanken
und Zahnrädern geraten und je nach Getriebestufe zu einem Blockieren des
Antriebs oder zur Beschädigung von Getriebeelementen führen können,
geschützt. Das Getriebe ist in einem Getriebegehäuse GH untergebracht. Das
Getriebegehäuse ist in einer Richtung durch einen nach Montage der
Getriebeelemente im Getriebegehäuse auf dieses aufgesetzten Deckel GT mit einer
Ausgangsöffnung AO abgeschlossen.
-
Eine wasserdichte Kapselung des Getriebes ist nicht gefordert, eine
schmutzabhaltende Abdichtung gegen den Wasserstrom ist ausreichend. Dies
ermöglicht eine vorteilhafte Ankopplung der in bevorzugter Ausführungsform in Fig. 10
und Fig. 11 im Detail skizzierten Abtriebswelle der Antriebsvorrichtung an die
letzte Getriebestufe, in welcher ein hohes Drehmoment auftreten kann, in der
Weise, dass das Getriebegehäuse GH zur Abtriebswelle AW hin im
Gehäusedeckel GT eine Ausgangs- oder Abtriebsöffnung AO aufweist, durch welche ein
mit der Abtriebswelle fest, vorzugsweise einstückig verbundenes
Getriebeelement, insbesondere ein in die letzte Stufe des Getriebes eingreifendes
Zahnrad ZW in das Getriebegehäuse ragt, wogegen Kupplungselemente ZK der
Abtriebswelle zur Ankopplung an einen Regnerkopf außerhalb des
Getriebegehäuses liegen. Die Öffnung AO des Getriebegehäuses weist eine der
Abtriebswelle zugewandte Oberkante OK auf, welche in einer Ebene senkrecht zur
Schwenkachse SA, um welche bidirektional die Abtriebswelle drehbar ist,
verläuft. Die Abtriebswelle enthält eine Trägerplatte TR mit einer in einer senkrecht
zur Schwenkachse SA liegenden Ebene verlaufenden Gleitfläche GF. Die
Abtriebswelle wird bei der Montage mit der Seite des Zahnrades ZW durch die
vorzugsweise kreisförmig um die Schwenkachse SA ausgebildete Öffnung
geführt, wobei das Zahnrad ZW in die letzte Getriebestufe eingreift, und liegt mit
der Getriebefläche GF auf der Oberkante auf. Der Radius der Gleitfläche ist
größer, der des Zahnrads ZW kleiner als der der Öffnung AO. Die Abtriebswelle
ist vorteilhafterweise dauerhaft durch eine zur Schwenkachse parallel wirkende
Andrückkraft mit der Gleitfläche GF gegen die Oberkante OK des
Getriebegehäuses GH gedrückt, ohne dass eine zusätzliche Verbindung von Abtriebswelle
und Getriebe erforderlich ist. Die Gleitfläche GF und die umlaufende
Oberkante OK dichten das Getriebegehäuse an dieser Position hinreichend gegen im
Wasserstrom mitgeführten Schmutz ab. Eine Zentrierstufe OS, welche von der
Ebene der Gleitfläche GF zum Zahnrad ZW hinweist, zentriert die Abtriebswelle
mit geringem Spiel in der Öffnung AO. Das der Turbine TU abgewandte Ende
der Turbinenwelle kann in einer zentralen Wellenführung des Zahnrads ZW
seitlich gehalten sein.
-
Auf der Eingangsseite des Getriebes mit der Durchführung der Turbinenwelle
ist eine Abdichtung durch enge Umschließung der Turbinenwelle TW durch die
Durchführung im Getriebegehäuse und durch Anlage der Turbine im
wellennahen Bereich an das Getriebegehäuse auf einfache Weise mit hinreichender
Schmutzabdichtung möglich.
-
Die Andrückkraft der Gleitfläche GF der Abtriebswelle gegen die Oberkante OK
der Öffnung AO erfolgt vorteilhafterweise dadurch, dass sich die Abtriebswelle
gegen den das Gehäuse der Antriebsvorrichtung zum Regnerkopf hin
abschließenden Gehäusedeckel unter Zwischenfügung eines parallel zur
Richtung der Schwenkachse elastisch deformierbaren Elements abstützt.
Vorteilhafterweise ist zusätzlich eine Gleitscheibe zwischen Gehäusedeckel GD und
Abtriebswelle eingefügt. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung, bei welcher
ein solches elastisches Element eine die Ausgangsöffnung AU des
Gehäuses HO umschließende Ringdichtung RD, insbesondere eine Lippendichtung
ist, welche zusätzlich als Gleitringdichtung eine zum Regnerkopf führende und
mit dessen Schwenkung verbundene Hohlwelle HW umschließt.
-
Die Abtriebswelle AW enthält vorteilhafterweise Kupplungselemente, an
welchen polar um die Schwenkachse zu dieser parallele Mitnehmerstrukturen
ausgebildet sind. Gegenstrukturen an einer Hohlwelle eines Regnerkopfes können
durch einfaches Aufstecken der Hohlwelle in Achsrichtung der
Schwenkachse SA in die Mitnehmerstrukturen eingreifen und so eine Drehkopplung
zwischen Abtriebswelle und Regnerkopf herstellen.
-
Vorteilhafterweise weist die Drehkopplung zwischen Abtriebswelle und
Regnerkopf eine Überlastsicherung, vorzugsweise in Form einer
Drehmomentbegrenzung, auf, um insbesondere bei falscher Handhabung der Bewegungsrichtung
durch gewaltsames manuelles Verdrehen des Regnerkopfes gegen die
Antriebsvorrichtung Beschädigungen zu vermeiden. Besonders günstig hierfür ist
eine Ausführung, bei welcher die Mitnehmerstrukturen auf der Abtriebswelle
und die in diese eingreifenden Gegenstrukturen einer mit der Schwenkung des
Regnerkopfes fest verbundenen Welle an Flächen aneinander anliegen, welche
zur Radialrichtung geneigt sind, und wenigstens eine der Strukturen radial
elastisch nachgebend ausgeführt ist. Bei großem Drehmoment zwischen
Abtriebswelle und Regnerkopf weicht die nachgebend ausgeführte Struktur bei
Überschreiten einer durch die Dimensionierung der Strukturen vorgegebenen
Schwelle radial elastisch aus und verhindert dadurch eine Beschädigung des
Regnerkopfs, der ineinandergreifenden Strukturen oder des Getriebes.
Vorteilhafterweise kann bei gleichbleibendem Aufbau der Antriebsvorrichtung eine
Anpassung der Drehmomentschwelle an den jeweiligen Regnerkopftyp dadurch
vorgenommen werden, dass die Eingrifftiefe der Strukturen durch Gestaltung
der Gegenstruktur auf Seiten des Regnerkopfes bzw. der mit diesem drehfest
verbundenen Hohlwelle oder die axiale Eingrifflänge variiert wird. Wird die
Segmentierung auf der Hohlwelle vorgenommen, so stehen auch noch die
elastischen Parameter der Segmente zur Anpassung zur Verfügung.
-
Beispielsweise kann durch eine gleichbleibende Verzahnung auf Seiten der
Antriebswelle eine maximale Eingreiftiefe vorgegeben sein und durch eine
Abflachung der Zahnspitzen bei gleichbleibender Tiefe des Zahngrundes der
Gegenverzahnung einer axial aufgesteckten Hohlwelle die für ein Auslösen der
Überlastsicherung notwendige radiale Verschiebung der nachgiebigen
Elemente der Strukturen und damit das übertragbare Drehmoment variierbar sein.
-
Die in Fig. 10 und Fig. 11 skizzierte Abtriebswelle weist als Mitnehmerstruktur
eine zur Schwenkachse parallele, radial nach innen weisende Zahnstruktur ZK
an mehreren, im Beispielsfall an drei um gleiche Winkel um die Schwenkachse
gegeneinander versetzten Zylinderwandsegmenten ZA auf. Der Eingriff einer
Gegenstruktur in Form einer Außenverzahnung HZ einer Hohlwelle HW eines
Sektorenregnerkopfes SR (Fig. 8) erfolgt nicht über die gesamte axiale Länge
der Segmente ZA, so dass die Segmente durch elastische radiale Umbiegung
um ihren Segmentgrund an der Trägerscheibe TR der Abtriebswelle bei
Überschreiten einer Drehmomentschwelle zwischen Abtriebswelle und Regnerkopf
als Überlastsicherung durch Drehmomentbegrenzung wirken. Die Segmente
sind deutlich voneinander beabstandet und lassen zur Durchströmung des
Wassers in die zum Regnerkopf führende Hohlwelle einen großen
Strömungsquerschnitt frei. Die Hohlwelle ist hierfür im aufgesteckten Zustand ausreichend
vom Segmentgrund entfernt. Die Segmente können auch an der Hohlwelle
ausgebildet sein.
-
Eine in die Aufnahmeöffnung AU der Antriebsvorrichtung eingesteckte
Hohlwelle HW besitzt zumindest im Bereich der Ringdichtung RD eine glatte
Außenfläche, vorzugsweise in Form eines Kreiszylindermantels, welche mit der
Ringdichtung eine Gleitdichtfläche bildet, wobei die Ringdichtung wie
beschrieben vorteilhafterweise zugleich als in Richtung der Schwenkachse elastisch
verformbares Element zur Erzeugung einer axialen Andrückkraft der
Abtriebswellen-Trägerplatte auf die Ausgangsöffnung des Getriebegehäuses dienen
kann. Eine Abdichtung zwischen Hohlwelle HW und Gehäuse HO der
Antriebsvorrichtung kann aber auch durch andere Gleitdichtungsanordnungen,
insbesondere auch durch eine mit der Hohlwelle fest verbundene Ringdichtung,
welche an einer glatte Fläche des Gehäuses HO im Bereich der
Austrittsöffnung AU gleitet, gegeben sein.
-
Die in Fig. 10 und Fig. 11 skizzierte Ausführungsform einer Abtriebswelle weist
zusätzlich von der Trägerplatte TR zur Ausgangsöffnung AU, vorzugsweise
parallel zur Schwenkachse, als Zylindermantelsegmente verlaufende
Stützwandabschnitte EZ auf, mittels derer sich die Abtriebswelle, vorzugsweise unter
Zwischenfügung weiterer Elemente, gegen den Gehäusedeckel GD axial abstützt.
Die weiteren Elemente können insbesondere eine Gleitscheibe GS umfassen,
welche einerseits an der Ringdichtung anliegt und andererseits zur
Abtriebswelle hin weisend eine Gleitfläche mit sehr niedrigem Gleitreibungswiderstand
aufweist. Die Stützwandabschnitte der Abtriebswelle können direkt auf dieser
Gleitfläche gleiten. Bevorzugt ist aber eine Ausführung wie skizziert, bei
welcher zwischen Gleitscheibe und Stützwandabschnitten EZ eine vorzugsweise
metallische Sicherungsscheibe SS mit einer radial außenliegenden
Gleitringfläche SG und von dieser radial nach innen weisend und axial zur Abtriebswelle
hin geneigt Federzungen SZ eingefügt ist. Der von den Federzungen
umschlossene lichte Raum ist kleiner als der Außenquerschnitt der Hohlwelle.
Beim Einstecken der Hohlwelle in axialer Richtung werden die Federzungen
elastisch aufgespreizt und stützen sich mit Kanten an der Hohlwelle ab, so dass
diese dadurch gegen Ausziehkräfte gesichert ist. Die Sicherungsscheibe wird
mit der Hohlwelle mitgedreht und gleitet auf der Gleitscheibe GS. Zugleich ist
die Sicherungsscheibe auch gegen die Stützwandabschnitte EZ, welche an der
Gleitringfläche anliegen, verdrehbar, wenn die bereits beschriebene
Überlastsicherung auslöst.
-
Zur bidirektionalen Schwenkung des Regnerkopfes um die Schwenkachse über
einen begrenzten, vorzugsweise einstellbaren Schwenkwinkelbereich ist die
Drehrichtung der Hohlwelle bei Erreichen der jeweiligen Schwenkwinkelgrenze
umzuschalten, was, wie beschrieben, vorzugsweise durch Umschalten der
Anströmrichtung aus den Düsenkanälen DKL bzw. DKR auf die Turbine TU
erfolgt.
-
Vorteilhafterweise ist eine Einstelleinrichtung, welche Begrenzungselemente für
den Schwenkwinkelbereich enthält, auf der Seite der Austrittsöffnung AU und
damit von der umzuschaltenden Drallplatte DP durch das Getriebe getrennt
außerhalb des Gehäuses AO der Antriebsvorrichtung vorgesehen und die
Umschaltung erfolgt durch ein die axiale Distanz zwischen Einstelleinrichtung und
Drallplatte überbrückendes Betätigungselement BE.
-
Dieses Betätigungselement ist vorzugsweise in einem mittleren Bereich,
insbesondere zwischen 30% und 70% seiner axialen Länge von der umschaltbaren
Drallplatte entfernt quer zu seiner Längsrichtung kippbar gelagert. Die
Bewegung des Betätigungselements erfolgt vorzugsweise sowohl bei der
Einstelleinrichtung als auch bei der Drallplatte DP im wesentlichen tangential bezüglich
der Schwenkachse SA bzw. der Turbinen-Drehachse DA. Das
Betätigungselement ist in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ein zu den
Achsen SA und DA im wesentlichen paralleles stabförmiges Element, welches in
besonders einfacher Weise abgedichtet durch eine Gehäuseöffnung SO
durchführbar ist und mit einem der Einstellrichtung zuweisenden Abschnitt
außerhalb und einem der Drallplatte DP zugewandten Abschnitt innerhalb des
Gehäuses HO verläuft. Die Kippbewegung erfolgt um die Durchführung in der
Gehäuseöffnung SO. Das Betätigungselement ist vorzugsweise zwischen
Drallplatte DP und Einstelleinrichtung gerade und mit einem Halteabschnitt in
der Aufnahme BA der Drallplatte gehalten.
-
Um eine schnelle und zuverlässige Umschaltung der Drallplatte zu erreichen
und insbesondere ein Verharren in einer Mittelstellung mit gleichzeitiger
Durchströmung beider Düsenkanalgruppen DKL und DKR zu verhindern, umfasst der
Kraftübertragungsweg vom Anschlag des Regnerkopfes an ein
Begrenzerelement der Stelleinrichtung bis zur Verdrehung der Drallplatte DP
vorteilhafterweise für jede Umschaltrichtung ein elastisches Kraftspeicherelement, welches
bis zur Überwindung der Umschaltschwelle eine elastische Verformung über
einen Verformungsweg aufnimmt, welcher bei Erreichen der Umschaltschwelle
ein schnelles Umschalten in die andere Endposition bewerkstelligt.
Vorzugsweise erfolgt diese Kraftspeicherung dadurch, dass das Betätigungselement in
sich so weit verformbar ist, dass es bei Anschlag des Regnerkopfes an ein
Begrenzerelement der Einstelleinrichtung auf eine Vorspannung bis zur
Erreichung der Umschaltschwellkraft verformt wird und nach überwinden der
Umschaltschwelle die elastische Rückstellkraft und der Rückstellweg die Drallplatte
schnell in die andere Endposition verschieben.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Betätigungselement BE ein
Federstahldraht, welcher entsprechend den vorstehenden Anforderungen so
dimensioniert ist, dass er bis vor Erreichen der Umschaltschwelle elastisch
durchgebogen wird und nach Überwinden der Umschaltschwelle durch
Rückstellung in die gerade Ausgangsform eine schnelle Umschaltung bewirkt. Die
Einstellung der erforderlichen Durchbiegung und Federkraft kann durch Wahl
des Materials und der Drahtstärke erfolgen. Bei dem skizzierten Beispiel weist
der als Betätigungselement eingesetzte Federstahldraht am Ende eines langen
achsparallelen Abschnitts bei der Drallplatte DP einen kurzen umgebogenen
Abschnitt auf, welcher in die Aufnahme BA der Drallplatte eingreift. Der der
Einstelleinrichtung EE zuweisende Drahtabschnitt verläuft außerhalb des
Gehäuses HO in einem gegen eine kreiszylindrische Einhüllende radial
zurückgesetzten Gehäuseeinzug GZ.
-
In anderer Ausführung mit einem langgestreckten Betätigungselement kann
dieses auch um seine zur Hauptachse der Antriebsvorrichtung parallele Achse
schwenkbar sein. Bei Verwendung eines Federstahldrahts mit an beiden Enden
eines achsparallelen langen Abschnitts quer zur Längsachse abgewinkelten
Abschnitten kann eine elastische Verformung durch Torsion des langen
Abschnitts erfolgen.
-
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher das
Betätigungselement in einer Aufnahme MA eines Mitnehmerelements der
Einstelleinrichtung einliegt und zum einen im Rahmen der zur Umschaltung auf das
Betätigungselement wirkenden Kraft auch in der Aufnahme MA verbleibt, zum
anderen aber bei von dem Mitnehmerelement ausgeübter größerer Kraft unter
weiterer elastischer Verformung aus der Aufnahme MA zerstörungsfrei ausrücken
kann. Hierdurch ist gewährleistet, dass z. B. bei einer Fehlhandhabung des
Regners mit gewaltsamer manueller Verdrehung des Regnerkopfes bezüglich
der Antriebsvorrichtung um die Schwenkachse über den begrenzten
Schwenkwinkel hinaus eine Beschädigung der Einstelleinrichtung und/oder des
Betätigungselements vermieden wird und durch Verdrehen des Regnerkopfes in den
zulässigen Winkelbereich das Betätigungselement wieder in die Aufnahme MA
einrücken und der reguläre Betrieb der Bewegungseinrichtung wieder
aufgenommen werden kann. Die Verwendung eines Federstahldrahts als
Betätigungselement, insbesondere mit tangentialer Kippbewegung erfüllt auf
vorteilhafte Weise solche Sicherheitsanforderungen, indem der nach allen Seiten
elastische Draht bei größerer Kraft und damit größerer Vorformung sich auch
elastisch in radialer Richtung verformen und dabei aus der Aufnahme MA
ausrücken kann.
-
Eine erste vorteilhafte Ausführungsform einer Einstelleinrichtung ist in Fig. 12
und Fig. 13 skizziert. Das Mitnehmerelement ist als eine mit einer zentralen
Aussparung MO die Hohlwelle HW des Regnerkopfes wie aus Fig. 8 ersichtlich
umgebende Einstellscheibe ausgeführt, welche entlang eines strukturierten
Umfangs MU Begrenzerelemente LE, wie z. B. verschiebbare Reiter der in
Fig. 14 skizzierten Art aufnehmen kann. Zwei solcher Begrenzungselemente
schließen zwischen sich einen Winkelbereich ein, innerhalb dessen ein mit dem
Regnerkopf verbundenes Anschlagelement beweglich ist. Beim Anschlag des
Anschlagelements an eines der Begrenzerelemente wird die
Einstellscheibe MS um die Achse SA mitgedreht.
-
Die Einstellscheibe weist eine Aufnahme MA für ein Betätigungselement,
insbesondere einen Federstahldraht mit tangentialer Kippbewegung für die
Umschaltung auf, welcher, ggf. unter leichter radialer Vorspannung, in der
Aufnahme MA einliegt. Die Aufnahme MA ist als radiale Einbuchtung ausgeführt
und weist radial nach außen verlaufende Seitenflanken auf, welche so
beabstandet und/oder geformt sind, dass ein Verklemmen des
Betätigungselements ausgeschlossen ist. In Ruhestellung des Betätigungselements
verläuft dieses annähernd parallel zur Schwenkachse SA. Bei zu einer die
Schwenkachse SA enthaltenden Mittenebene symmetrischer Verkippung des
Betätigungselements besitzt das Betätigungselement zwei den Endpositionen
der Drallplatte entsprechende Ruhepositionen, in welchen die Längsachse des
Betätigungselements jeweils leicht gegen die Mittenebene geneigt ist. Bei
Anschlag des Anschlagelements an ein Begrenzungselement wird das
Betätigungselement durch die Aufnahme MA zur Mittenebene hin und evtl. auch über
diese hinaus gedrückt und dabei elastisch verformt, bis am anderen Ende des
Betätigungselements die Kraft zur Überwindung der Umschaltschwelle
ausreicht. Die Schwenkrichtung des Regnerkopfes kehrt um und das
Anschlagelement entfernt sich von dem Begrenzerelement, so dass die Einstellscheibe
von dem Betätigungselement in die neue Ruheposition gestellt wird.
-
Wird die Einstellscheibe manuell weiter verdreht, rückt das Betätigungselement
radial aus der Aufnahme MA aus.
-
Während bei der in Fig. 12 und Fig. 13 skizzierten Ausführung einer
Einstellscheibe die Schwenkwinkelbegrenzung durch zwei auf dem Scheibenrand
veränderlich setzbare Reiter als Begrenzungselemente LE erfolgt und damit die
Grenze des Schwenkwinkelbereichs in beide Schwenkrichtungen frei einstellbar
ist, sieht eine Ausführung nach Fig. 15 und Fig. 16 eine Zweischeiben-
Anordnung der Einstelleinrichtung vor, wobei eine erste Scheibe MS1
wiederum die Aufnahme MA aufweist und nunmehr an fester Umfangsposition,
beispielsweise wie skizziert bei der Aufnahme MA aus der Scheibenebene
abstehend ein erstes, fest positioniertes Begrenzerelement LEF trägt. Eine zweite
Scheibe MS2 ist koaxial zu der erste Scheibe angeordnet und weist in der
Ebene des ersten Begrenzerelements und auf gleichem Radius wie dieses ein
zweites Begrenzerelement LEV auf. Die zweite Scheibe ist relativ zur ersten
Scheibe um die Schwenkachse SA winkelverstellbar und beispielsweise
reibschlüssig mit dieser verbunden oder, wie in Fig. 16 skizziert, mit einem
Zahnkranz MK versehen, in welchen eine dem Benutzer zugängliche gezahnte
Stellwelle eingreift, über deren Drehung die Winkelposition der zweiten Scheibe
verstellbar ist, um einen variablen Schwenkwinkelbereich zwischen den beiden
Begrenzerelementen LEF und LEV zu erhalten, wobei aber die eine
Bereichsgrenze bezüglich des Gehäuses HO festliegt.
-
Sowohl bei der Einstellscheibe MS nach Fig. 12 und Fig. 13 als auch bei der
ersten Scheibe MS1 nach Fig. 15 ist genau eine Aufnahme MA für das
Betätigungselement BE vorgesehen. Bei gewaltsamer Verdrehung des Regnerkopfes
oder der Einstelleinrichtung und nach Ausrücken des Betätigungselements aus
der Aufnahme MA liegt das Betätigungselement an einer Umfangfläche UF an
und gleitet an dieser mit geringer Gleitreibungskraft entlang, bis bei weiterer
Verdrehung der Scheibe MS bzw. MS1 die Aufnahme MA zum
Betätigungselement kommt und dieses dort einrückt, wonach wieder ein regulärer Betrieb
der Bewegungseinrichtung möglich ist. Die weitere Verdrehung kann entweder
unter der Einwirkung der Antriebsvorrichtung oder manuell erfolgen.
-
Die Umfangfläche verläuft in den skizzierten Beispielen wie insbesondere aus
Fig. 15 ersichtlich nicht konzentrisch zur Schwenkachse DA und weist,
vorzugsweise der Aufnahme MA radial entgegengesetzt, einen radialen
Abstand R1 zur Schwenkachse SA auf, der kleiner ist als der radiale Abstand R2
der Aufnahme MA. Insbesondere gilt bezüglich eines Achsabstands R0 der
Position BE0 des Betätigungselements vor dem Aufsetzen der
Einstelleinrichtung EE R1 < R0 < R2, so dass einerseits das Betätigungselement BE in der
Ruheposition mit leichter radialer Vorspannung in der Aufnahme einliegen kann
und andererseits die Scheibe MS bzw. MS2 mit dem dem Betätigungselement
zugewandten kurzen Abstand R1 koaxial zur Schwenkachse, insbesondere
auch gemeinsam mit dem Regnerkopf, auf die Antriebsvorrichtung aufgesetzt
werden kann, ohne das Betätigungselement gleichzeitig radial zu verformen.
Nach dem Aufsetzen wird die Einstelleinrichtung und/oder der Regnerkopf um
die Schwenkachse gedreht, bis das Betätigungselement in die Aufnahme MA
einrückt und damit die reguläre Betriebsposition einnimmt.
-
Die Mitnehmerscheibe der Einstelleinrichtung kann auch mehrere derartige,
gegeneinander winkelversetzt angeordnete Aufnahmen für das
Betätigungselement enthalten, welche dann nicht nur als Sicherung gegen zu große
Kraftanwendung dienen, sondern auch eine schnelle manuelle Verstellung der
Ausrichtung des Regnerkopfes ermöglichen.
-
Die Umfangfläche UF ist, um einen automatischen Weiterlauf bei aus der
Aufnahme MA ausgerücktem Betätigungselement unter der Einwirkung der
Antriebsvorrichtung zu ermöglichen, ohne Stufen oder steile Flanken im Verlauf
um die Schwenkachse ausgeführt, so dass beim Gleiten des durch falsche
Handhabung aus der Aufnahme ausgerückten Betätigungselements auf der
Umfangfläche UF keine die Schaltschwelle überwindende tangentiale
Mitnehmerkraft auf das Betätigungselement wirkt, bis dieses wieder in die Aufnahme
einrückt und bei fortgesetzter Schwenkung des Regnerkopfes durch Anlage an
einer steilen Seitenflanke der Aufnahme wieder eine Umschaltung an der
regulären Winkelbereichsgrenze bewirkt. Die Umfangfläche kann beispielsweise
kreisförmig, in Richtung der Aufnahme exzentrisch (EX) gegen die
Schwenkachse SA versetzt verlaufen.
-
Eine andere Ausführungsform einer Einstelleinrichtung, insbesondere für
Viereckregner, bei welcher der Winkel gewaltsamer Verdrehbarkeit durch den
Gehäuseaufbau begrenzt ist, kann eine Einstelleinrichtung vorteilhaft sein, bei
welcher zwei über einen begrenzten Winkelbereich um die Schwenkachse
bezüglich des Betätigungselements als Referenzposition verstellbare Einstell-
Segmentscheiben mit je einem Begrenzungselement vorgesehen sind, die
reibschlüssig miteinander verbunden und vom Benutzer unter Überwindung der
Reibungskraft relativ zueinander winkelverstellbar sind. Eine der
Segmentscheiben weist entlang eines Kreisbogens um die Schwenkachse eine Folge
von Aufnahmen der beschriebenen Art auf, welche der stufenweisen
Verstellbarkeit des zugehörigen Begrenzerelements bezüglich des
Betätigungselements dienen können. Die zweite Segmentscheibe kann eine gleiche Reihe von
Aufnahmen aufweisen, ist aber vorzugsweise gänzlich ohne Aufnahme für das
Betätigungselement ausgeführt und überträgt die beim Anschlag des regulär
geschwenkten Regnerkopfs an das zugehörige Begrenzerelement auftretende
Kraft über den Reibschluss auf die erste Segmentscheibe und über diese auf
das Betätigungselement zur Umschaltung der Schwenkrichtung. Ein
gewaltsames Verdrehen des Regnerkopfes führt dann beim Ausrücken des
Betätigungselements aus einer Aufnahme zum Einrücken in die nächste Aufnahme
und damit lediglich zur Verstellung der gewählten Schwenkwinkelgrenze der
ersten Segmentscheibe, was durch Betätigung dieser Segmentscheibe wieder
korrigiert werden kann.
-
Besonders vorteilhaft sowohl bei Regnerköpfen für Viereckregner als auch für
geschwenkte Sektorenregner ist die Möglichkeit, die Einstelleinrichtung zur
Festlegung eines Winkelbereichs frei wählen zu können und beim
Zusammenbau einer Beregnungseinrichtung ohne gesonderte Befestigungsmittel
zwischen Regnerkopf und Antriebsvorrichtung einzufügen, wo die
Einstelleinrichtung axial durch die Arretierung der Hohlwelle des Regnerkopfes festgelegt und
ihre reguläre polare Lage um die Schwenkachse durch die Aufnahme MA und
die Position des Betätigungselements vorgegeben ist.
-
Hierdurch ergibt sich eine große Variationsbreite von Beregnungseinrichtungen
mit einer geringen Anzahl verschiedener Module. Insbesondere kann ein- und
dieselbe Antriebsvorrichtung für verschiedene Regnerkopftypen vorgesehen
sein, welche lediglich im Außenquerschnitt der Hohlwelle übereinstimmen und
in den darauf ausgebildeten Gegenstrukturen zur Kupplungsstruktur der
Abtriebswelle kompatibel sein müssen. Der Zusammenbau einer
Bewegungsvorrichtung gestaltet sich besonders einfach und kostengünstig, indem ein
gewählter Regnerkopf unter Zwischenfügung einer Einstelleinrichtung auf der
Hohlwelle mit der Hohlwelle in die Ausgangsöffnung des Gehäuses der
Antriebsvorrichtung eingesteckt wird.
-
Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den
Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener
Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die
beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen
Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.