Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
BALL JOINT BEARING FOR A WATER LANCE OF A WATER LANCE BLOWER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/021064
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a bearing system for a water lance (6) of a water lance blower comprising a ball joint (1), which consists of a ball (2) having surface (3) and diameter (4), and of a ball seat (8), whereby the ball (2) has a passage (5), on and/or in which the water lance (6) can be arranged. The bearing system is characterized in that the ball seat (8) comprises two axially (7) interspaced bearing shells (9a, 9b) each of which having an opening (10a, 10b), whereby the ball (2) protrudes at least partially into the openings (10a, 10b). The invention also relates to a method for operating a bearing system that seals gaps (31), which can occur as the ball (2) rotates, between the surface (3) of the ball (2) and the spherical contact surface (12a, 12b) of the at least one bearing shell (9a, 9b). The bearing shells (9a, 9b) enable the bearing system to be easily assembled, and the small contact surfaces (12a, 12b) reduce the amount of friction during operation. In addition, this bearing system is also suited for use as a seal.

Inventors:
BARTELS FRANZ (DE)
EIMER KLAUS (DE)
SIMON STEPHAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/010328
Publication Date:
March 14, 2002
Filing Date:
September 07, 2001
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
CLYDE BERGEMANN GMBH (DE)
BARTELS FRANZ (DE)
EIMER KLAUS (DE)
SIMON STEPHAN (DE)
International Classes:
F16C11/06; F16L5/02; F28G3/16; F28G15/02; (IPC1-7): F28G3/16; F28G15/02; F16C11/06
Domestic Patent References:
WO1996038701A11996-12-05
WO1996038702A11996-12-05
WO1996038703A11996-12-05
WO1996038704A11996-12-05
WO1993012398A11993-06-24
Foreign References:
DE10009818A12001-09-06
DE10009831A12001-09-13
Attorney, Agent or Firm:
Kahlhöfer, Hermann (Kahlhöfer . Neumann . Heilein Karlstrasse 76 Düsseldorf, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Lagersystem für eine Wasserlanze (6) eines Wasserlanzenbläsers mit ei nem Kugelgelenk (1) umfassend eine Kugel (2) mit einer Oberfläche (3) und einem Durchmesser (4) sowie einen Kugelsitz (8), wobei die Ku gel (2) einen Durchgang (5) hat, an und/oder in dem die Wasserlanze (6) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelsitz (8) zwei von einander axial (7) beabstandete Lagerschalen (9a, 9b) mit je einer Öff nung (lOa, lOb) umfaßt, wobei die Kugel (2) zumindest teilweise in die Öffnungen (1 Oa, 1 Ob) hineinragt.
2. Lagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager schalen (9a, 9b) je eine sphärische Anlagefläche (12a, 12b) mit einem ma ximalen (13a, 13b) und einem minimalen Schalendurchmesser (14a, 14b) aufweisen, welche zumindest teilweise an der Oberfläche (3) anliegen.
3. Lagersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschalen (9a, 9b) miteinander verbunden sind.
4. Lagersystem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Lagerschale (9a, 9b) mit mindestens einem Federelement (15) so verbun den ist, daß dieses mindestens eine Lagerschale (9a, 9b) an die Kugel (2) drückt.
5. Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lagerschale (9a, 9b) mit einer Halterung (16), insbe sondere aus hitzebeständigem Material, verbunden ist.
6. Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (2) einen Durchmesser (4) von 110 mm bis200 mm, insbe sondere von 130 mm bis 160 mm, hat.
7. Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Teilfläche (17) der Oberfläche (3) der Kugel (2) aus einem keramischen Material, insbesondere Aluminiumoxid, gebildet ist.
8. Lagersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (2) aus keramischen Material, insbesondere aus KeramikSpritzguß, gebildet ist.
9. Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Lagerschalen (9a, 9b) ein um die Kugel (2) umlaufender Ringspalt (18) begrenzt ist, in den ein Luftstrom (19) einleitbar ist.
10. Lagersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (2) mindestens einen, vorzugsweise radial verlaufenden, Kanal (20) aufweist, der sich von der Oberfläche (3) zu dem Durchgang (5) hin erstreckt.
11. Lagersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanä le (20) in einer gemeinsamen Ebene (22) angeordnet sind.
12. Lagersystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (5) mindestens eine Querschnittserweiterung (23) mit einer vorgebbaren Länge (40) aufweist, wobei diese mit mindestens einem Ka nal (20), vorzugsweise allen Kanälen (20), verbunden ist.
13. Lagersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeich net, daß der mindestens eine Kanal (20) ein Ventil (24) aufweist.
14. Lagersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Durch gang (5) eine Austrittsöffnung (25) hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (5) mindestens eine Aufweitung (26) aufweist, die an die Aus tdttsöffhung (25) grenzt und eine vorgebbare Tiefe (39) hat, wobei die Aufweitung (26) strömungstechnisch mit dem mindestens einen Kanal (20) verbunden ist.
15. Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Durchgang (5) eine Eintrittsöffnung (27) hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Durch gang (5) nahe der Eintrittsöffnung (27) mindestens eine Aussparung (28) aufweist.
16. Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Durchgang (5) eine Eintrittsöffnung (27) hat, dadurch gekennzeichnet, daß in und/oder an dem Durchgang (5), insbesondere nahe der Eintrittsöffnung (27), ein A dapter (29) zur Fixierung einer Wasserlanze (6) angeordnet ist.
17. Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (5) mindestens einen Verschwenkbereich (30) von 45° um die Achse (7) des Kugelgelenkes (1) aufweist.
18. Verfahren zum Betrieb eines Lagersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei in dem Ringspalt (18) ein gasförmiges Medium, vorzugsweise ein Luftstrom (19), bereitgestellt wird, dessen Druck (32) größer als der Umgebungsdruck (33) des Kugelgelenkes (1) ist.
19. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Kugel (2) mehrere radial verlau fende Kanäle (20) hat, bei dem zumindest während einer axialen (7) Aus richtung des Durchganges (5), insbesondere innerhalb eines Verschwenk bereiches (30) von 20°, alle Kanalöffnungen (34) in den Ringspalt (18) münden.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Kugel (2) mehrere radial verlaufende Kanäle (20) hat, bei dem bei beliebiger Ausrichtung des Durchganges (5) mindestens eine Kanalöffnungen (34) wenigstens teilwei se in den Ringspalt (18) mündet.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Kugel (2) meh rere radial verlaufende Kanäle (20), einen ringförmigen Hohlraum (23) und mindestens eine Aufweitung (26) hat, bei dem der Luftstrom (19). durch zumindest eine im Ringspalt (18) angeordneten Kanalöffnung (34) in die Querschnittserweiterung (23) strömt und zumindest teilweise durch nicht in den Ringspalt (18) mündende Kanäle (20) und/oder die mindes tens eine Aufweitung (26) austritt.
Description:
Kugelgelenk-Lagerung für eine Wasserlanze eines WasserlanzenbBäsers Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lagersystem für eine Wasserlanze eines Wasserlanzenbläsers mit einem Kugelgelenk, das eine Kugel sowie einen Kugelsitz umfaßt, wobei die Kugel einen Durchgang hat, an und/oder in dem die Wasserlanze anordenbar ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Ver- fahren zum Betrieb dieses Lagersystems.

Wasserlanzenbläser werden insbesondere zur Reinigung von Wärmeanlagen ein- gesetzt. Wasserlanzenbläser dieser Art sind beispielsweise in der WO 96/38701, der WO 96/38702, der WO 96/38703 und der WO 96/38704 beschrieben. Die Wasserlanzenbläser geben dabei einen gebündelten Wasserstrahl durch den Feuer- raum auf die gegenüberliegende Wand ab. Infolge der kinetischen Wasserstrahl- energie und des schlagartigen Verdampfens von in Poren der Ablagerungen ein- gedrungenem Wasser wird ein Abplatzen der Verschmutzungen aus Ruß, Schla- cke und Asche bewirkt.

Die Wasserlanzenbläser weisen dazu eine Wasserlanze auf, die mit ihrer Mün- dung an oder in einer Luke der Wärmeanlage schwenkbar angeordnet ist. Der Auftreffbereich des vom Wasserlanzenbläser erzeugten Wasserstrahls folgt im allgemeinen einem bestimmten vorgebbaren Weg auf der zu reinigenden Fläche, auch Blasfigur genannt. Dieser Weg verläuft vorzugsweise mäanderformig und spart gegebenenfalls Hindernisse, Öffnungen oder andere empfindliche Zonen aus. Die Bewegung der Wasserlanze wird mit einem Antriebssystem realisiert, wobei insbesondere Sensoren zur Überwachung der Bewegungsabläufe der Was- serlanze integriert sind. Ein besonders kompaktes Antriebssystem für einen Was- serlanzenbläser ist beispielsweise aus der nachveröffentlichten DE 100 09 818

bekannt. Zusätzlich können derartige Wasserlanzenbläser mit Überwachungsein- richtungen ausgeführt sein, welche die Qualität des erzeugten Wasserstrahls erfas- sen. Eine derartige Überwachungseinrichtung ist in der nachveröffentlichten DE 100 09 831 beschrieben.

Für eine präzise Steuerung der Bewegungsabläufe der Wasserlanze ist eine geeig- nete, schwenkbare Lagerung der Wasserlanze erforderlich. Aus der WO 93/12398 ist eine Lagerung für eine Wasserlanze bekannt, wobei die Wasserlanze nahe ihrer Mündung mit einem Segment eines Kardangelenkes verbunden ist. Das Kardan- gelenk ist in der Wand der Wärmeanlage angeordnet. Aufgrund des Kardangelen- kes ist die Luke bzw. Öffnung in der Wand der Wänncanlage nicht vollständig geschlossen. Derartige Wärmeanlagen werden vorzugsweise mit Überdruck be- trieben, wobei Rauch, Asche und Abgase durch die Luke bzw. das Gelenk nach außen gelangen. Dies ist unerwünscht, da diese heißen Produkte des Verbren- nungsprozesses die Lebensdauer des Wasserlanzenbläsers verkürzen oder das Betriebspersonal gefährden können.

Aus der DD 145 476 ist weiterhin bekannt, die Wasserlanze in einem Kugelge- lenk zu lagern. Dabei sind sowohl einseitig wirkende als auch zweiseitig wirkende Lagerungen beschrieben. Ist das Kugellager nur für die Aufnahme von axialen Kräften in einer Richtung geeignet (einseitiges Lager), muß die Wasserlanze per- manent in die Lagerung gedrückt werden. Zu diesem Zweck ist die Wasserlanze über Federn mit der Wärmeanlage verbunden. Eine solche Lagerung kann auf- grund von Druckschwankungen im Inneren der Wärmeanlage zu unerwünschten Bewegungsabläufen der Wasserlanze führen. Das in der DD 145 476 beschriebene zweiseitige Kugellager erfordert eine horizontale Teilung der Kagellagerfühlung, um das Gelenk einsetzen zu können, wodurch Montage und Instandhaltung er- schwert werden. Weiterhin können die Gleitflächen des Kugelgelenkes durch ein- tretende Verschmutzungen verschließen und die Lebensdauer des Kugellagers reduzieren.

Eine weitere Lagerung einer Wasserlanze ist in der DD 276 908 A beschrieben.

Die Wasserlanze ist dabei mit einem Kühl-und/oder Blasmittel beaufschlagten Rohr versehen. Das Rohr ist über Durchtrittsöffnungen mit im Kugelgelenk ein- gebrachten Durchgangsöffnungen verbunden und in einem zwischen Kugelge- lenksegment sowie Kugelgelenkfiihrung angeordneten, zum Austritt des Rohres hin offenen, Luftkammerspalt eingebunden. Die Integration des Kühlsystems für das Kugelgelenk in die Wasserlanze selbst hat zur Folge, daß die Wasserlanze mehrere getrennte Zuleitungen mit unterschiedlchen Medien aufweisen muß. Da- bei wird der Aufbau der Wasserlanze sehr komplex. Dies hat eine Erhöhung des Gewichtes der Wasserlanze zur Folge, wodurch das Bewegungsverhalten ver- schlechtert wird. Zusätzlich ist eine horizontale Teilung der Kugelgelenkfuhrung. erforderlich, um das Kugelgelenk einzusetzen bzw. auszutauschen.

Weiterhin ist in der DD 276 908 A ein Verfahren zum Kühlen eines Kugelgelen- kes sowie der Wasserlanze beschrieben, wobei Kühlluft über einen Ringkanal einerseits zur Mündung der Wasserlanze sowie andererseits in einen Luftkammer- spalt zwischen Kugelgelenksegment und Kugelgelenkfihrung strömt.

Davon ausgehend, ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lagersystem für eine Wasserlanze eines Wasserlanzenbläsers anzugeben, welches einfach auf- gebaut und leicht montierbar ist und das eine präzise Bewegung der Wasserlanze gewährleistet. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betrieb eines Lagersystems an- gegeben werden, welches eine Verunreinigung im Lagerspalt zumindest deutlich verringert.

Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Lagersystem für eine Wasserlanze eines Wasserlanzenbläsers gemäß dem Anspruch 1 bzw. ein Verfahren zu dessen Be- trieb gemäß dem Anspruch 19. Vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestal- tungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Lagersystem mit einem Kugelgelenk umfaßt eine Kugel sowie einen Kugelsitz, wobei die Kugel einen Durchgang hat, an und/oder in dem die Wasserlanze anordenbar ist. Der Kugelsitz umfaßt zwei voneinander axial beabstandete Lagerschalen mit je einer Öffnung, wobei die Kugel zumindest teil- weise in die Öffnungen hineinragt. Die Lagerschalen sind dabei so ausgerichtet, daß diese axiale Kräfte in beiden Richtungen aufnehmen können. Die Kugel ist somit axial fixiert, wobei eine Rotation der Kugel in den Öffnungen der Lager- schalen gewährleistet ist. Die Unterscheidung der Anordnung der Wasserlanze bezieht sich darauf, ob sich die Wasserlanze zumindest teilweise in den Durch- gang erstreckt und direkt mit diesem verbunden ist, oder ob die Wasserlanze nur mittelbar an dem Durchgang angeordnet ist. Eine solche mittelbare Anordnung ist insbesondere dann gegeben, wenn die Wasserlanze mit zusätzlichen Bauteilen in dem Durchgang fixiert ist. Diese können beispielsweise adaptive oder abdichtende Funktionen haben.

Eine derartige Ausgestaltung eines Lagersystems hat den Vorteil, daß zur Aus- wechslung, Instandhaltung oder Überprüfung des Kugelgelenks lediglich eine (leicht zugängliche) Lagerschale entfernt werden muß. Da die Lagerschalen von- einander beabstandet sind, ist eine anwendungsspezifische Aufnahme von axialen Kräften möglich, wobei die Reibleistung und somit auch die bei Rotation entste- hende Warme reduziert wird. Treten beispielsweise hohe axiale Kräfte auf, weist der Kugelsitz kleinere öffnungen auf, wodurch die axiale Fixierung des Kugelge- lenkes stabiler ausgeführt ist. Eine Vergrößerung der Anlagefläche von der Kugel und dem erfindungsgemäßen Kugelsitz kann trotzdem vermieden werden, indem beispielsweise der Abstand zwischen den Lagerschalen vergrößert wird.

Besonders vorteilhaft ist die Anordnung der Lagerschalen symmetrisch zu einer Fläche senkrecht zur Achse des Kugelgelenkes. Die Lagerschalen können somit gleich gestaltet sein, wodurch die Herstellung eines solchen Lagersystems verein- facht wird. Bei der Montage erfolgt dann eine entgegengesetzte Anordnung der Lagerschalen, wodurch der Kugelsitz gebildet wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Lagersystems weisen die Lagerschalen je eine sphärische Anlagefläche mit einem maximalen und einem minimalen Schalendurchmesser auf, welche zumindest teilweise an der Oberfläche der Kugel anliegen. Unter einer sphärischen Anlagefläche prinzipiell eine dreidimensionale Fläche gemeint, insbesondere konkave oder konvexe Flächen. Aber auch eine konkave oder konvexe Fläche mit Unterbrechungen werden darunter verstanden.

Derartige Unterbrechungen können beispielsweise zur Schmierung oder Kühlung der Lagerung verwendet werden, wobei zusätzlich die Reibung reduziert wird.

Die sphärischen Anlageflächen sind dabei bevorzugt so geformt, daß diese das Negativ der Kugeloberfläche darstellen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn diese sphärischen Anlageflächen einem bandförmig umlaufenden Abschnitt auf der Oberfläche der Kugel entsprechen. Da die Lagerschalen geeignet sind, axiale Kräfte aufzunehmen, liegt die Kugel von der Seite mit dem maximalen Schalen- durchmesser her an. Aufgrund von Fertigungstoleranzen kommt dabei die Anlage- flache zumeist nur teilweise auf der Oberfläche der Kugel zur Anlage, wobei den- noch eine sehr gute Führung der Kugel gewährleistet ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Lagersystems sind die Lagerschalen miteinander verbunden. Auf diese Weise kann die Anordnung der Lagerschalen zueinander exakt fixiert werden, wodurch eine dauerhafte und leichtläufige Füh- rung der Kugel gewährleistet ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn wenigstens eine Lagerschale mit mindestens einem Federelement so verbunden ist, daß dieses mindestens eine Lagerschale an die Kugel drückt. Dabei kann das Federelement einerseits zwischen den Lager- schalen oder andererseits zwischen einem Befestigungsmittel und der Lagerschale angeordnet sein. Die erste Anordnung ist besonders geeignet, um Dehnungen der Verbindungsmittel zu kompensieren, wie sie beispielsweise aufgrund der hohen Temperaturen nahe einer Wärmeanlage auftreten. In dem anderen Fall wird das

mindestens eine Federelement dazu benutzt, eine Kraft in Richtung der anderen Lagerschale zu erzeugen. Auf diese Weise ist auch bei hochdynamischen Bewe- gungen der Kugel, wie sie beispielsweise durch Druckschwankungen in der War- meanlage oder abrupte Bewegungswechsel der Wasserlanze auftreten können, gewährleistet, daß die Kugel an der sphärischen Anlagefläche zumindest einer Lagerschale geführt ist.

Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung des Lagersystems ist die Lagerschale mit einer Halterung, insbesondere aus hitzebeständigem Material, verbunden. Be- vorzugt ist die Halterung aus einem hitzebeständigen Stahlwerkstoff. Auf diese Weise ist das erfindungsgemäße Lagersystem besonders einfach mit unterschied- lichen Wärmeanlagen kombinierbar, wobei die Halterung gegebenenfalls Zulei- tungen für externe Systeme (sensorbasiertes Überwachungssystem, Kuhlmittelzu- fuhr, Sperrluftzufuhr, Schmiermittelzufuhr etc.) aufweist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hat die Kugel einen Durchmesser von 110 bis 200 mm, insbesondere von 130 mm bis 160 mm. Der Durchmesser der Kugel ist insbesondere auf den Durchmesser des Durchgangs sowie dem vorgebbaren Schwenlcbereich der Wasserlanze anzupassen. Ein Durchmesser der Kugel in dem angegebenen Bereich ermöglicht einen kegelför- migen Verschwenkbereich von 45° um die Achse des Kugelgelenks bei einem Durchgangsdurchmesser von ca. 40 mm, wobei ein Verklemmen der Kugel ver- mieden wird, wie es beispielsweise bei zu gering beabstandeten Lagerschalen auf- treten kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest eine Teilfläche der Oberfläche der Kugel aus einem keramischen Material, insbesondere Aluminiumoxid. Kera- misches Material zeichnet sich durch seine besondere Härte aus. Dies gewäbrleis- tet eine hohe Lebensdauer der Lagerung, da Verunreinigungen gegebenenfalls von der Lagerung selbst zermahlen werden. Dabei ist es gegebenenfalls ausreichend, die Tcilfächc der Oberfläche der Kugel keramisch zu beschichten, die wahrend des Betriebes an den Lagerschalen zur Anlage kommt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kugel aus keramischem Material, insbeson- dere aus Keramik-Spritzguß gebildet ist. Die Gestaltung der kompletten Kugel aus keramischem Material hat den Vorteil, daß ein einheitliches thermisches Deh- nungsverhalten der Kugel gewährleistet ist. Ist die Kugel durch ein Keramik- Spritzguß-Verfahren hergestellt, ist diese zweigeteilt. Dies hat den Vorteil, daß eine sehr leichte Kugel mit sehr dünnen gleichmäßigen Wandungen gebildet wird.

Dabei kann gegebenenfalls auf eine fligetechnische Verbindung der Kugelhälften verzichtet werden, da die Kugel durch die Lagerschalen zusammengehalten wird.

Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung ist mit den Lagerschalen ein um die Kugel umlaufender Ringspalt begrenzt, in den ein Luftstrom einleitbar ist. Die Lagerschalen weisen demzufolge keine Unterbrechungen auf, so daß ein Ring- spalt durch die zwei beabstandeten Lagerschalen sowie der anliegenden Kugel gebildet ist. Bei idealer Lagerung kann somit ein in den Ringspalt eingeleiteter Luftstrom nicht zwischen den Lagerschalen und der Kugel entweichen, sondern erzeugt einen erhöhten Druck in dem Ringspalt. Kommt es aufgrund besonderer dynamischer Belastungen dazu, daß die sphärische Anlagefläche der Lagerschale von der Oberfläche der Kugel abhebt, kann der Luftstrom an diesen Stellen ent- weichen und somit das Eindringen von Verunreinigungen in die Lagerung verhin- dern.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Kugel mindestens einen, vorzug- weise radial verlaufenden, Kanal aufweist, der sich von der Oberfläche zu dem Durchgang hin erstreckt. Ein derartiger Kanal ist insbesondere dafür geeignet, einen Luftstrom, der in den Ringspalt eingeleitet wird, in das Innere der Kugel weiterzuleiten. Auf diese Weise kann eine im und/oder am Durchgang befestigte Wasserlanze gekühlt werden. Die Versorgung mit einem Luftstrom sollte dabei so gestaltet sein, daß eine gleichmäßige Kühlung bei beliebiger Position der Wasser- lanze gewahrleistet ist. Eine auf der Oberfläche der Kugel gleichmäßig verteilte Anzahl von Kanälen, welche radial gebildet sind, erlaubt eine kostengünstige Her- stellung und eine gleichmäßige Kühlung.

Besonders vorteilhaft ist es, die Kanäle in einer gemeinsamen Ebene anzuordnen.

Die Anordnung von mehreren Kanälen in einer Ebene hat beispielsweise den Vor- teil, daß die Kugel zweiteilig herstellbar ist, wobei die einzelnen Kanäle durch Nuten gebildet sind. Dabei ist insbesondere bevorzugt, daß die Kanäle in einer Ebene angeordnet sind, die nicht durch den Mittelpunkt der Kugel verläuft, son- dern senkrecht dazu zur Seite des Feuerraumes hin verschoben ist. Dadurch mün- den gerade in der Nahe des maximalen Verschwenkbereiches eine geringere An- zahl von Kanälen in die Umgebung. Dennoch ist derart sichergestellt, daß in jeder Stellung der Kugel zumindest ein Kanal den Ringspalt kreuzt. Auf diese Weise ist eine permanente Versorgung des Durchgangs mit Kuhlluft gewahrleistet.

Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung weist der Durchgang mindestens eine Querschnittserweiterung mit einer vorgebbaren Länge auf, wobei diese mit min- destens einem Kanal, vorzugsweise allen Kanälen, verbunden ist. Die Quer- schnittserweiterung ist bevorzugt zentral im Inneren der Kugel angeordnet und dient der Verwirbelung bzw. Verteilung des einströmenden Luftstroms. Ist nun beispielsweise die Mündung einer Wasserlanze in dem Durchgang angeordnet, bildet die Querschnittserweiterung einen ringförmigen Hohlraum um die Wasser- lanze. Aufgrund der unterschiedlichen Positionen der Kugel erfolgt eine Einlei- tung des Luftstromes jeweils durch eine unterschiedliche Anzahl von Kanälen.

Der ringförmige Hohlraum gewährleistet, daß ein gegebenenfalls partiell eingelei- teter Luftstrom verwirbelt und gleichmäßig um die Wasserlanze verteilt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der mindestens eine Kanal ein Ventil aufweist.

Ein derartiges Ventil verhindert beispielsweise, daß der eingeleitete Luftstrom in eine äußere Umgebung des Kugelgelenkes und insbesondere in das Äußere der Warmeanlage abgegeben wird. Auf diese Weise kann die Menge des Kühlluft-

stroms reduziert werden. Bei Wärmeanlagen, die mit Überdruck arbeiten, kann so verhindert werden, daß während bestimmter Positionen der Kugel Rauch oder andere Verunreinigungen durch die in das Innere der Wärmeanlage gerichtete Kanäle in das Kugelgelenk eindringen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Durchgang eine Austritts- öffnung auf, wobei der Durchgang mindestens eine Aufweitung hat, die an die Austrittsöffnung grenzt und eine vorgebbare Tiefe hat. Die Aufweitung ist so ges- taltet, daß sie strömungstechnisch mit dem mindestens einen Kanal verbunden ist.

Damit ist gemeint, daß gegebenenfalls ein Gas, insbesondere ein Luftstrom, aus dem mindestens einen Kanal zumindest teilweise in die Aufweitung einleitbar ist.

Dies hat zur Folge, daß eine in dem Durchgang anordenbare Wasserlanze nicht nur über die Länge der Querschnittserweiterung, sondern bis zur Austrittsöffnung kühlbar ist. Auf diese Weise ist ein Luftstrom vom Ringspalt in das Innere der Kugel über die Kanäle gewährleistet, wobei der Luftstrom anschließend außen an der Mündung einer Wasserlanze vorbeiströmt und bei der Austrittsöffnung in das Innere der Wärmeanlage ausströmt. Weist der Luftstrom einen höheren Druck in dem Kanal, der Querschnittserweiterung oder der Aufweitung auf als in der Wär- meanlage herrscht, wird sowohl eine gleichmäßige Kühlung bewirkt als auch das Innere des Kugelgelenkes vor Verunreinigungen geschützt. Die Aufweitung hat vorzugsweise zusätzlich radial nach innen gerichtete Rippen, welche als eine Art Führung für die Mündung der Wasserlanze dienen. Die Räume zwischen den Rip- pen gewährleisten dabei die Kühlung.

Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung des Lagersystems hat der Durchgang eine Eintrittsoffnung, wobei der Durchgang nahe der Eintrittsöffnung zumindest eine Aussparung aufweist. Diese Aussparung dient insbesondere der Befestigung einer Wasserlanze. Auf diese Weise kann beispielsweise eine form-oder kraft- schlüssige Verbindung von Kugel und Wasserlanze realisiert werden. Derartige Verbindungen sind einfach lösbar und für eine Instandhaltung sehr geeignet.

Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in und/oder an dem Durch- gang, insbesondere nahe der Eintrittsöffnung, ein Adapter zur Fixierung einer Wasserlanze angeordnet. Der Adapter ermöglicht, daß bereits installierte Wasser- lanzenbläser mit dem erfindungsgemäßen Lagersystem kombiniert werden, da somit eine spezifische Düsenform der Wasserlanze bei der Fixierung am Lager- system nicht notwendig ist. Für eine besonders stabil ausgeführte Fixierung der Wasserlanze erstreckt sich der Adapter bevorzugt in den Durchgang, insbesondere durch den gesamten Durchgang hindurch. Dabei ist es ebenfalls möglich, den A- dapter so zu gestalten, daß eine gleichmäßige Kühlung der Wasserlanze bzw. des Adapters durch entsprechende Verengungen des Adapters bewirkt wird.

Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung weist der Durchgang mindestens einen Verschwenkbereich von 45° um die Achse des Kugelgelenkes auf Der Ver- schwenkbereich ist dabei ein imaginärer, dreidimensionaler, kegelförmiger Raum, welcher seinen Ursprung im Mittelpunkt der Kugel hat und einen minimalen Öff- nungswinkel von 45° aufweist. In diesem Verschwenkbereich ist die Wasserlanze zur Ausführung ihrer präzisen Bewegungsbahnen schwenkbar. Insbesondere bei der Gestaltung der Aufweitung und/oder der Aussparung und/oder dem Adapter ist stets gewährleistet, daß der Verschwenkbereich nicht eingeschränkt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Lagersystems besteht darin, daß in dem Ringspalt ein gasförmigen Medium, vorzugsweise einem Luftstrom, bereitgestellt wird, dessen Druck der größer als der Umgebungsdruck des Kugel- gelenkes ist. Bei unterschiedlichen Umgebungsdrücken innerhalb und außerhalb der Wärmeanlage, ist der Druck im Ringspalt auf den größeren Umgebungsdruck abzustellen. Das den Druck erzeugende gasförmigen Medium ist bevorzugt über eine geeignete Zufuhr im oder am Gehäuse in den Ringspalt einzuleiten. Auf die- se Weise wird das Kugelgelenk gegenüber der Umgebung abgedichtet.

Aufgrund von Fertigungstoleranzen bzw. der dynamischen Beanspruchung des Lagers können Spalte zwischen den Anlageflächen der Lagerschalen und der O-

berfläche der Kugel entstehen. Bei entsprechendem Druck im Ringspalt strömt das gasförmige Medium, insbesondere Luft, durch diese Spalte in die Umgebung. Somit ist verhindert, daß sich beispielsweise Ruß-oder Aschepartikel zwischen der Anlagefläche der Lagerschale und der Oberfläche der Kugel ansammeln. Das ausgeströmte Medium ist kontinuierlich nachzuftihren, um den gewünschten Druck aufrecht zu erhalten.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens münden zumindest während einer axialen Ausrichtung des Durchganges, insbesondere innerhalb eines Ver- schwenkbereiches von 20°, alle Kanalöffnungen in den Ringspalt. Der Wasserlan- zenbläser wird üblicherweise nur kurzzeitig (wenige Minuten) betrieben, während er einen Großteil in dieser Ruheposition verbringt. Eine axiale bzw. nur gering geneigte Ausrichtung des Durchgangs wird insbesondere während dies Ruheposi- tion einer Wasserlanze verwendet. Da in diesem Zeitraum kein Wasser durch die Wasserlanze strömt, ist die Kühlung der Wasserlanze mit Hilfe des Luftstromes besonders wichtig. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, daß der Luftstrom aus dem Ringkanal gleichmäßig, durch alle Kanäle, eingeleitet wird. Eine leicht nach unten geneigte Wasserlanze hat weiterhin den Vorteil, daß Restwasser oder Ver- unreinigungen aufgrund der Schwerkraft aus der Wasserlanze austreten.

Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens mündet bei beliebiger Ausrichtung des Durchgangs mindestens eine Kanalöffnung wenigstens teilweise in den Ringspalt. Mit einer beliebigen Ausrichtung des Durchgangs ist dabei jede Position innerhalb des vorgegebenen Verschwenkbereiches gemeint. Somit ist gewährleistet, daß die in dem Durchgang angeordnete Wasserlanze während des Betriebes des Wasserlanzenbläsers kontinuierlich mit Kühlluft versorgt ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens strömt der Luftstrom durch zumindest eine im Ringspalt angeordnete Kanalöffnung in eine Querschnittser- weiterung und zumindest teilweise durch nicht in dem Ringspalt mündende Kanä- le und/oder mindestens eine Aufweitung. Über den Ringspalt und die Kanalöff-

nungen wird der Luftstrom in das Innere der Kugel eingeleitet. Die Querschnitts- erweiterung bildet mit einer in dem Durchgang angeordneten Wasserlanze einen ringförmigen Hohlraum, in dem der eingeleitete Luftstrom verwirbelt und verteilt wird. Ausgehend von diesem ringförmigen Hohlraum strömt beispielsweise ein Teil des Luftstromes durch die nicht im Ringspalt mündenden Kanäle, wodurch diese gegen Verunreinigungen aus der Umgebung abgedichtet werden. Ein durch die Aufweitung auftretender Luftstrom kühlt die Wasserlanze und unterstützt die Fokussierung des Wasserstrahles.

Weitere Vorteile und besonders bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsge- mäßen Lagersystems sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen : Fig. 1 einen Wasserlanzenbläser mit einem erfindungsgemäßen Lagersys- tem, Fig. 2 eine Schnittansicht einer AusSihrungsform des erfindungsgemäßen Lagersystems, Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht einer Lagerschale, Fig. 4 eine perspektivische und schematische Darstellung einer Kugel für eine Ausigsform eines erfindungsgemäßen Lagersystems und Fig. 5 eine Schnittansicht einer weiteren Ausfiihrungsform des erfin- dungsgemäßen Lagersystems.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Wasserlanzenbläsers 35 mit zwei An- triebseinheiten 36, die eine präzise Bewegung der Wasserlanze 6 entlang vorgeb- barer Blasfiguren gewährleisten. Die Wasserlanze 6 ist an ihrem hinteren Ende 38 von einer Antriebseinheit 36 angelenkt und mündet in einer erfindungsgemäßen

Kugel 2, die in den Lagerschalen 9a, 9b gelagert und geführt ist. Das Kugelge- lenk 1 ist in einem Gehäuse 16 angeordnet, welches in einer Luke 37 einer Wär- meanlage befestigt ist. Der Wasserlanze 6 wird an ihrem hinteren Ende 38 Wasser zugeführt, welches durch die Kugel 2 beispielsweise auf innenliegende Wandbe- reiche einer Wärmeanlage gespritzt wird.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kugelge- lenkes 1. Das Kugelgelenk I hat eine Achse 7 und umfaßt eine Kugel 2 und einen Kugelsitz 8. Der Kugelsitz 8 umfaßt zwei voneinander axial 7 beabstandete La- gerschalen 9a, 9b mit je einer Öffnung 10a, 10b, wobei die Kugel 2 zumindest teilweise in die Öffnungen 10a, 10b hineinragt. Die Lagerschalen 9a und 9b liegen an der Oberfläche 3 der Kugel 2 an und begrenzen so einen umlaufenden Ring- spalt 18. Sie sind durch Federelemente 15 miteinander verbunden und in einem Gehäuse 16 angeordnet. Die Kugel 2 ist weiterhin mit einem Durchgang 5 ausge- fiihrt, in dem eine Wasserlanze 6 angeordnet ist. Der Durchmesser 4 der Wasser- lanze 6 ist so gewählt, daß die Wasserlanze 6 ist innerhalb des Verschwenkbe- reichs 30 frei bewegbar ist. Die Lagerschalen 9a und 9b sind symmetrisch zu einer Fläche 11 senkrecht zur Achse 7 angeordnet und finir eine axiale 7 Aufnahme von Kräften geeignet.

Fig. 3 zeigt schematisch und perspektivisch eine Schnittansicht einer Lagerscha- le 9a, 9b. Sie weist eine Öffnung 10a, 10b und eine sphärische Anlageflä- che 12a, 12b auf. Die Kugel 2 ragt zumindest teilweise durch die Öff- nung 10a, 10b und liegt mindestens teilweise an der Anlagefläche 12a, 12b an.

Damit die Lagerschale 9a, 9b für eine axiale 7 Kraitaumahme geeignet ist, weist sie einen maximalen 13a, 13b und einen minimalen Schalendurchmesser 14a, 14b auf.

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Kugel 2, wobei im oberen Bereich eine per- spektivische Darstellung und im unteren Bereich eine Schnittdarstellung gezeigt ist. Die Oberfläche 3 der Kugel 2 weist eine Teilfläche 17 auf, die mit kerami-

schem Material gebildet ist. Die Ausgestaltung der Teilfläche 17 ist so gewählt, daß die Lagerschale 9a, 9b während jeder Position der Kugel 2 lediglich an der Teilfläche 17 anliegen. Die Kugel 2 weist mehrere Kanäle 20 mit Kanalöffnun- gen 34 auf, die in einer Ebene 22 durch den Mittelpunkt 21 angeordnet sind. In den Kanälen 20 sind Ventile 24 angeordnet, die ein Ausströmen bzw. Einströmen von Gasen oder Partikeln verhindern. Alle Kanäle 20 münden in einer Quer- schnittserweiterung 23, welche sich über eine Länge 40 des Durchganges 5 er- streckt. Der Kanal verläuft ebenfalls durch den Mittelpunkt 21 und hat eine Ein- trittsöffnung 27 zur Fixierung einer Wasserlanze 6 und eine Austrittsöffnung 25, welche zum Inneren einer Wärmeanlage hin ausgerichtet ist. Der Durchgang 5 weist eine Aufweitung 26 auf, welche an die Oberfläche 3 der Kugel 2 grenzt und eine vorgebbare Tiefe 39 hat. Dargestellt ist eine Ausführungsform, bei der die Tiefe 39 der Aufweitung 26 so gewählt ist, daß diese auch an die Querschnittser- weiterung 23 grenzt.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kugelgelenkes 1.

Die Kugel 2 wird durch zwei Lagerschalen 9a, 9b geführt, die axial 7 beabstandet angeordnet sind. Die Lagerschalen 9a und 9b begrenzen einen Ringspalt 18, in den ein Luftstrom 19 (Pfeile) einleitbar ist. Auf diese Weise herrscht im Ring- spalt 18 ein Druck 32, der größer als der Umgebungsdruck 33 des Kugelgelen- kes 1 ist. Treten während des Betriebes des Lagersystems Spalte 31 zwischen den Lagerschalen 9a, 9b und der Kugel 2 auf, so strömt die Luft 19 zumindest teilwei- se durch diese Spalte 31 und verhindert derart eine Verunreinigung des Lagersys- tems. Durch in den Ringspalt 18 mündende Kanäle 20 wird der Luftstrom 19 zu- mindest teilweise in die Querschnittserweiterung 23 des Durchgangs 5 eingeleitet.

In dem Durchgang 5 ist ein Adapter 29 zur Aufnahme einer Wasserlanze 6 ange- ordnet. Der Adapter 29 ist mit einer Aussparung 28 nahe der Eintrittsoffnung 27 des Durchgangs 5 mit der Kugel 2 befestigt und fixiert. Der Adapter 29 erstreckt sich durch den gesamten Durchgang 5 bis zur Austnttsöfmung 25. Auf diese Wei- se kann ein gleichmäßiger Wasserstrahl realisiert werden. Durch den Adapter 29 und der Querschnittserweiterung 23 wird ein Hohlraum 41 gebildet, in dem die

eingeleitete Luft 19 verwirbelt wird. Sie strömt nun zumindest teilweise durch nicht in den Ringspalt 18 mündende Kanäle 20 aus. Somit wird eine Verunreini- gung der Kanäle 20 verhindert. Zusätzlich strömt der Luftstrom 19 zumindest teilweise durch die Aufweitungen 26 und sorgt somit für eine ausreichende Luft- kühlung des Adapters 29. Die Kanäle 20 sind in einer Ebene 22 angeordnet, wel- che nicht durch den Mittelpunkt 21 angeordnet ist. Auf diese Weise münden nur eine geringe Anzahl der Kanäle 20 in die Umgebung außerhalb der Wärmeanlage, wodurch ein geringerer Luftstrom 19 zur Kühlung bzw. Dichtung benötigt wird.

Das erfindungsgemäße Lagersystem mit einem Kugelgelenk ermöglicht eine ein- fache Montage des Lagersystems, wobei die Ausgestaltung der Anlageflächen die Reibung während des Betriebes des Lagersystems reduziert. Bei einer entspre- chenden Versorgung des Lagersystems mit einem Luftstrom, kann dieses bei- spielsweise gegen Asche-und Rußpartikel abgedichtet werden.

Bezugszeichenliste 1Kugelgelenk 2 Kugel 3 Oberfläche 4 Durchmesser 5 Durchgang 6 Wasserlanze 7 Achse 8 Kugelsitz 9a, 9b Lagerschale 10a, 10b Oeffnung l l Fläche 12a, 12b Auflagefläche 13a, 13b maximaler Schalendurchmesser 14a, 14b minimaler Schalendurchmesser 15 Federelement 16 Halterung 17 Teilfläche 18 Ringspalt 19 Luftstrom (Pfeile) 20 Kanal 21 Mittelpunkt 22 Ebene 23 Querschnittserweiterung 24 Ventil 25 Austrittsöffnung 26 Aufweitung 27 Eintrittsöffnung 28 Aussparung 29 Adapter

30 Verschwenkbereich 31 Spalt 32 Druck 33 Umgebungsdruck 34 Kanalöffnung 35 Wasserlanzenbläser 36 Antriebseinheit 37 Luke <BR> <BR> <BR> 38Ende<BR> <BR> <BR> 39 Tiefe 40 Länge