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Die Erfindung betrifft ganz allgemein Sprühdüsenanordnungen für Flüssigkeiten und im Besonderen Sprühdüsenanordnungen, die einen Sprühkopf aufweisen, der sich rasch auf einen Düsenkörper aufsetzen und von diesem abnehmen lässt.
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Sprühdüsen werden in vielen industriellen, landwirtschaftlichen und kommerziellen Anwendungen benötigt, wobei es häufig aus verschiedenen Gründen, beispielsweise Inspektion und Reinigung, Ersatz von abgenützten Sprühköpfen oder Dichtungen, oder Austausch der Sprühköpfe, um das Sprühmuster zu ändern, erforderlich ist, den Sprühkopf abzunehmen. Es ist daher erwünscht, dass derartige Sprühdüsenanordnungen eine rasche und problemlose Abnahme des Sprühkopfes erlauben, wobei beim Austausch eine präzise Ausrichtung des Sprühkopfes und verlässliche Abdichteigenschaften sichergestellt sein müssen.
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Die meisten herkömmlichen Sprühdüsen verwenden eine mit Gewinde versehenen Rohrverbindung für den Anschluss an die Flüssigkeitsquelle. Der Gebrauch solcher Sprühdüsen ist in vielen Anwendungen erheblich eingeschränkt. Falls es erforderlich ist, das Sprühstrahlmuster in eine bestimmte Richtung auszurichten, muss die Sprühdüse nach jedem Abnehmen oder Austausch erneut von Hand justiert werden. Gewöhnlich wird für die Befestigung oder Abnahme von mit Gewinde versehenen Sprühdüsen Werkzeug benötigt, was zeitraubend und kostspielig ist.
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Verschiedene schnell montierbare Sprühdüsenanordnungen wurden bereits vorgeschlagen, um eine manuelle Montage und Abnahme des Sprühkopfes zu ermöglichen. Einige schnell zerlegbare Düsenanordnungen verwenden ein O-Ring-Dichtungselement und eine Druck ausübende Feder, die den Sprühkopf vorspannt und im Betrieb abdichtend fixiert. Einige schnell zerlegbare Sprühdüsenanordnungen bedienen sich eines verlängerten, rohrförmigen Elementes, das Abdichtung und Druckausübung kombiniert, wodurch eine separate Vorspannfeder entfallen kann. Bei derartigen schnell zerlegbaren Sprühdüsenanordnungen muss der Anwender gegebenenfalls erhebliche manuelle Kraft auf den Sprühkopf ausüben, um beim Einsatz des Sprühkopfes in den Düsenkörper die Federkraft des verlängerten Dichtungselementes zu überwinden. In einigen Fällen lässt sich der Sprühkopf in den Düsenkörper einsetzen und jenseits der Befestigungsposition drehen, wobei eine wiederholte Drehung des Sprühkopfes in entgegengesetzten Richtungen erforderlich ist, um die nötige Ausrichtung sicherzustellen. Da das verlängerte kombinierte Dichtungs- und Vorspannelement, das in dem bisherigen Typ von schnell zerlegbaren Düsenanordnungen verwendet wird, innerhalb des Düsenkörpers befestigt ist, lässt sich ferner auch nur schwer feststellen, ob die Dichtung nach der Montage einwandfrei liegt. Da es in der Praxis allgemein üblich ist, Sprühdüsen bei abgenommenem Sprühkopf durchzuspülen und zu reinigen, kann dies weiterhin dazu führen, dass sich das in dem Düsenkörper gelegene Dichtungselement löst und aufgrund des unter Druck direkt durch die Düse strömenden Reinigungsmittels mit Wucht aus dem Gehäuse ausgestoßen wird, was Suchen bzw. Ersatz erforderlich macht. Andererseits werden Vorschläge, große rohrförmige Dichtungs- und Vorspannelemente auf dem Sprühkopf anzubringen, als nicht geeignet erachtet, da dies Abmessung und Gewicht des Sprühkopfes erheblich vergrößern würde.
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Andere schnell zerlegbare Sprühdüsenanordnungen verwenden Klauenflächen, die dazu dienen, den Sprühkopf mittels einer Drehbewegung den Sprühkopf in den vorgespannten Eingriff mit einem Dichtungselement hinein bzw. aus diesen herauszubewegen. Diese Sprühdüsenanordnungen verwenden typischerweise O-Ringe oder kleiner dimensionierte ringförmige Dichtungselemente. Derartige O-Ring-Dichtungen neigen leichter dazu, undicht zu werden, insbesondere bei niedrigen Drücken während des Hochfahrens, und die nötige Kraft, mit der der Sprühkopf in der passend ausgerichteten Betriebsstellung gehalten wird, kann nachlassen. Typischerweise ist eine Vielzahl derartiger O-Ringe erforderlich, um eine ausreichende Abdichtung und Vorspannung zu erreichen, was zur Folge hat, dass zusätzliche Teile gehandhabt und ersetzt werden müssen, die möglicherweise verloren gehen oder falsch eingesetzt werden.
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Eine derartige Sprühdüsenanordnung mit einem Düsenkörper und – mit einem abnehmbaren und austauschbaren Sprühkopf ist aus
DE 196 08 085 A1 bekannt. Der Sprühkopf und der Düsenkörper weisen jeweils eine innere Bohrung für den Durchfluss von Flüssigkeit auf. Der Sprühkopf hat an seinem Abströmende eine Ausstoßöffnung, um der herausströmenden Flüssigkeit ein vorbestimmtes Sprühmuster aufzuprägen. Auf einem stromaufwärts gelegenen Endabschnitt des Sprühkopfes ist ein O-Ring angeordnet. Der Düsenkörper hat einen stromabwärts liegenden Düsenkörperaufnahmeraum für die Aufnahme des stromaufwärts gelegenen Endabschnitts des Sprühkopfes mit dem O-Ring. Der Sprühkopf und der Düsenkörper werden mittels zusammenpassenden Klauen- und Bajonettflächen gegeneinander verschraubt. Dabei verschiebt sich der Endabschnitt des Sprühkopfes gegenüber dem O-Ring, um diesen radial aufzuweiten und radial gegen eine Innenfläche im Düsenkörperaufnahmeraum zu drücken. Axiale Dichtkräfte entstehen dabei nicht.
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Die aus
DE 32 37 213 A1 bekannte Sprühdüsenanordnung weist ein hohlzylindrisches Dichtelement auf, das beim Zusammensetzen von einem Sprühkopf mit einem Düsenkörper axial gedrückt wird und sich dabei radial nach innen wölbt. Dadurch wird eine axiale Federkraft erzeugt, um auf ein separates Federmittel zur Fixierung der Verbindung zwischen Sprühkopf und Düsenkörper verzichten zu können.
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Um den Sprühdüsenkörper und die schnell abnehmbaren Sprühköpfe mit den für einen zuverlässigen Betrieb erforderlichen komplizierten Klauen- und Bajonettflächen auszubilden, wurden diese Komponenten bisher gewöhnlich mittels Kunststoffpressverfahren hergestellt. Allerdings erweisen sich Sprühdüsenanordnungen aus Kunststoff in vielen industriellen und kommerziellen Anwendungen gegebenenfalls für zuverlässigen Langzeitgebrauch als unbrauchbar. Eine effiziente und wirtschaftliche spanende Bearbeitung von komplizierten Klauen- und Verriegelungselementen für schnell zerlegbare Düsenkörper und Sprühköpfe aus Metall stieß bisher auf Schwierigkeiten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine schnell zerlegbare Sprühdüsenanordnung mit einem verbesserten verlängerten Dichtungs- und Vorspannelement, das sich problemlos außen auf dem Sprühkopf befestigen lässt und für zuverlässigen Langzeitbetrieb geeignet ist, zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit Düsenanordnungen mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Gemäß einem verwandten Aspekt wird eine solche schnell zerlegbare Sprühdüsenanordnung geschaffen, bei der die Konstruktion des verlängerten Dichtungs- und Vorspannelements eine präzise und passende Befestigung auf dem Sprühkopf gewährleistet.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Dichtungs- und Vorspannelement sich durch eine einzigartig kompakten Aufbau auszeichnet und sich auf dem Sprühkopf befestigen lässt, ohne dass hierdurch die Abmessung oder die axiale Länge des Sprühkopfes übermäßig vergrößert wird.
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Vorteilhafterweise lässt sich der Sprühkopf drehen und über Klauen in einer vollständig verbundenen und ineinandergreifenden Stellung mit dem Düsenkörper verriegeln, ohne dass hierzu ein besonderer manueller Kraftaufwand durch den Anwender erforderlich ist, um den Sprühkopf nach innen gegen das Vorspannelement zu bewegen.
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Noch ein Vorteil ist es, dass dem Anwender bei der Montage ein Drehen des Sprühkopfes über eine vorbestimmte Befestigungsstellung hinaus verwehrt und eine Verstellung des Sprühkopfes im Gebrauch ausgeschlossen ist. Ein damit verwandter Vorteil besteht darin, dass sich der Sprühkopf rasch und zuverlässig in exakten, vorbestimmten Eingriff mit dem Düsenkörper bringen lässt und während des Gebrauchs in einer solchen Stellung formschlüssig verriegelt ist.
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Zweckmäßigerweise kann der Anwender die einwandfreie Befestigung fühlen.
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Es ist vorteilhaft, dass eine rasche und problemlose Befestigung des Sprühkopfes in dem Düsenkörper durch einfache Drehbewegung der Düsenspitze bewirkt wird, wobei jedoch ein Zuverlässigkeits- und Sicherheitsmerkmal darin besteht, dass der Anwender ein Abnehmen und Entfernen nur durch bewusstes Drücken des Sprühkopfes gegen das Dichtungs- und Vorspannelement bewirken kann.
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Der Sprühkopf und/oder der Düsenkörper können aus Metall hergestellt werden und zusammenpassende Klauen- und Verriegelungselemente aufweisen, die für effiziente spanende Verarbeitung konzipiert sind.
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Im Übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Sprühdüsenanordnung 10, in perspektivischer Ansicht;
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2 Düsenanordnung 10 nach 1, in einer Stirnansicht auf das Abströmende;
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3 einen vergrößerten Längsschnitt der veranschaulichenden Sprühdüsenanordnung 10, wie er sich in der Ebene der Schnittlinie 3-3 in 2 darstellt;
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4 den Sprühkopf 12 und das Dichtungs- und Vorspannelement 14 der veranschaulichenden Sprühdüsenanordnung 10, in einer Explosionsdarstellung;
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5 den Sprühkopf 12 in einem Querschnitt in der Ebene der Schnittlinie 5-5 in 4;
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6, 7 und 8 den Sprühdüsenkopf 12 der veranschaulichenden Sprühdüsenanordnung 10, teilweise geschnitten längs der Schnittlinien 6-6, 7-7 bzw. 8-8 in 5;
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9A die dargestellte Sprühdüsenanordnung 10 mit in den Düsenkörper 11 eingeführtem Sprühkopf 12, bevor diese in Befestigungsrichtung gedreht ist, in einem Querschnitt;
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9B die Sprühdüsenanordnung 10 nach 9A, teilweise längsgeschnitten;
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10A und 10B ähnliche Schnitte wie 9A und 9B, jedoch ist hier der Sprühkopf 12 dargestellt, nachdem dieser um 60 Grad in Befestigungsrichtung gedreht ist, um Halteflächen des Sprühkopfes 12 mit dem Düsenkörper 11 in Eingriff zu bringen; und
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11A und 11B ähnliche Schnitte wie 10A und 10B, jedoch ist nun der Sprühkopf 12 um 90 Grad in eine vollständig befestigte und verriegelte Stellung in dem Düsenkörper 11 gedreht;
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12 den Sprühkopf 12 in dem Düsenkörper 11 vor der Drehung in eine Befestigungsrichtung, in einer vergrößerten teilgeschnittenen Ausschnittsdarstellung; und
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13 den Sprühkopf 12, nachdem dieser in die Befestigungsstellung in dem Düsenkörper 11 gedreht ist, in einer vergrößerten Teildarstellung.
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In den Zeichnungen ist eine schnell zerlegbare Sprühdüsenanordnung 10 dargestellt, die die vorliegende Erfindung verkörpert. Im Wesentlichen umfasst die Sprühdüsenanordnung 10 einen Düsenkörper 11, einen Sprühkopf 12 und ein kombiniertes Dichtungs- und Vorspannelement 14. Sowohl der Düsenkörper 11 als auch der Sprühkopf 12 sind vorzugsweise aus Metall, beispielsweise Edelstahl oder Messing gefertigt. Im vorliegenden Beispiel weist der Düsenkörper 11 einen stromaufwärts gelegenen Endabschnitt 20, der mit einem Außengewinde 15 versehen ist, um den Düsenkörper 11 an eine geeignete Zufuhrleitung für die Flüssigkeit oder einen Verteiler 16 anzuschließen, und einen hexagonalen Abschnitt 18 auf, der das Ansetzen eines Gabelschlüssels an dem Düsenkörper ermöglicht, um den Anschluss nach Bedarf anzuziehen. Der Düsenkörper enthält einen Flüssigkeitskanal, der durch eine stromaufwärts gelegene innere Bohrung 20 begrenzt ist, und einen vergrößerten stromabwärts gelegenen Düsenkörperaufnahmeraum 21, der dazu ausgelegt ist, um einen stromaufwärts gelegenen Endabschnitt 22 des Sprühkopfes 12 und das Dichtungs- und Vorspannelement 14 aufzunehmen.
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Das Abströmende des Düsenkörpers 11 ist mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden Befestigungsflanschen 25 für den Sprühkopf 12 versehen, die im vorliegenden Beispiel Innenseiten 26 aufweisen, die eine Kreuzschlitzöffnung 28 zu dem Düsenkörperaufnahmeraum 21 definieren. Die stromaufwärts gelegenen Seiten 29 der diametral gegenüberliegenden Flansche 25 definieren, wie später ersichtlich wird, Befestigungsabsätze für den befestigten Sprühkopf 12.
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Der stromaufwärts gelegene Abschnitt 22 des Sprühkopf 12 ist mit einem inneren Flüssigkeitskanal 30 versehen, der in den Abmessungen der inneren Flüssigkeitskanalbohrung 20 des Düsenkörpers 11 ähnelt. Weiter umfasst der Sprühkopf 12 einen nach vorn gerichteten Abschnitt, der eine in ihrem Durchmesser geringfügig reduzierte Bohrung 31 enthält, die mit der Bohrung 30 kommuniziert und in ein nach vorne gebogenes oder konisch zulaufendes Ende 32 übergeht, das mit einer Sprühöffnung 34 versehen ist. Die Sprühöffnung 34 ist im vorliegenden Beispiel durch einen quer verlaufenden V-förmigen Einschnitt in dem vorderen Endabschnitt des Sprühkopfes 12 gebildet, um einen im Wesentlichen länglichen Auslass mit divergierenden Flanken 35 zu bilden, um ein flaches Sprühmuster hervorzubringen.
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Darüber hinaus weist der Sprühkopf 12 ein Paar von diametral gegenüberliegenden Bajonettklauen 40 auf, die im vorliegenden Fall ausgehend von einem ringförmigen Flansch des Sprühkopfes 12 geformt sind, der durch spanende Bearbeitung mit Abflachungen 41 an dessen seitlich gegenüberliegenden Seiten ausstattet ist. Die Abflachungen 41 weisen, wie in 4 und 5 zu sehen, einen seitlichen Abstand auf, der geringfügig kleiner ist als der Abstand zwischen den Innenflanken 26 des Befestigungsflansches 25 des Düsenkörpers 11, um ein Einführen des stromaufwärts gelegenen Endabschnitts 22 des Sprühkopfes, einschließlich des Befestigungsflansches 25, in die Kreuzschlitzöffnung 28 des Düsenkörpers 11 und dessen Drehung in die befestigte Position zu ermöglichen. Um das Erfassen und Drehen des Sprühkopfes während des Zusammenbaus bzw. der Demontage zu erleichtern, weist der Sprühkopf einen äußeren umlaufenden zylindrischen Abschnitt 44 auf, der stromabwärts der Bajonettklauen 40 liegt und zur Erhöhung der Griffigkeit gerändelt ist.
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Gemäß einem wichtigen Aspekt der Erfindung ist das Dichtungs- und Vorspannelement 14 außen auf dem Sprühkopf 12 angebracht und weist einen kompakten, rohrförmigen Aufbau auf, um eine verbesserte, nach allen Richtungen hin wirkende Abdichtung und eine für Langzeitbetrieb zuverlässige Vorspannkraft für die Sprühkopf 12 zu erreichen. Im vorliegenden Beispiel ist das Dichtungs- und Vorspannelement 14 auf einem stromaufwärts gelegenen, einen reduzierten Durchmesser aufweisenden Abschnitt oder einer Verlängerung 22 des Sprühkopfes 12 befestigt, der eine zylindrische Befestigungsfläche 45 und einen stromabwärts gelegenen radialen Sitz 46 bildet, der durch eine integrale Schulter mit vergrößertem Durchmesser des Sprühkopfes 12 definiert ist. Das Dichtungs- und Vorspannelement 14 weist einen asymmetrischen, rohrförmigen Aufbau auf, mit einem vergrößerten, zylindrischen Abströmende 50, einem abgerundeten oder verjüngten stromaufwärts gelegenen Ende 51 mit geringerer radialer Breite als dem Abströmende 50 und einem in entgegengesetzter Richtung abgerundeten Zwischenabschnitt 52, der die stromabwärts und stromaufwärts gelegenen Enden 50, 51 verbindet.
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Um eine formschlüssige Sicherung und einen Halt des Dichtungs- und Vorspannelementes 14 in der befestigten Stellung des Sprühkopfes 12 zu erreichen, ist das Dichtungs- und Vorspannelement 14 mit einer sich nach innen erstreckenden, ringförmigen Rippe 54 versehen, die sich in einer in der zylindrischen Befestigungsfläche 45 ausgebildeten ringförmigen Nut positionieren lässt, wie in 12 und 13 zu sehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Rippe 54 und die Nut 55 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, die das Dichtungs- und Vorspannelement 14 formschlüssig positionieren und diesem in der befestigten Position Halt verleihen. Um zu gewährleisten, dass die Dichtung 14 in der korrekten axialen Orientierung, d. h. mit dem größeren Ende 50 stromabwärts und dem abgerundeten, kleineren Ende 51 stromaufwärts, auf dem Sprühkopf 12 befestigt ist, ist die Nut 55 in Längsrichtung seitlich versetzt in der Befestigungsfläche ausgebildet. Folglich lässt sich erkennen, dass bei korrekter Befestigung des Dichtungs- und Vorspannelements 14 auf dem Sprühkopf 12 das größere Abströmende 50 exakt an einem radialen Abschnitt, der ein wenig über den Sitz 46 nach außen ragt, zu liegen kommt.
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In Übereinstimmung mit der Erfindung ist der Aufbau des Düsenkörperaufnahmeraums 21 für den Sprühkopf 12 gezielt dahingehend konzipiert, dass ein verbesserter abdichtender Eingriff mit dem Dichtungs- und Vorspannelement 14 erreicht wird, sobald der Sprühkopf 12 beim Einbau axial in den Düsenkörper 11 gedrückt wird. Zu diesem Zweck ist der Düsenkörperaufnahmeraum 21 in dem Düsenkörper 11 mit einem Hohlraum für den Dichtungssitz ausgebildet, der durch einen stromaufwärts gelegenen, kegelstumpfartigen Wandabschnitt 58, der um einen kleinen Winkel, beispielsweise 16 Grad gegenüber der Längsachse geneigt ist, durch einen zylindrischen Zwischenabschnitt 59 der Wand und durch einen stromabwärts gelegenen, einen erweiterten Durchmesser aufweisenden, zylindrischen Wandabschnitt 59 begrenzt ist, der mit dem zylindrischen Zwischenabschnitt 60 über einen konischen oder sich verjüngenden Wandabschnitt 61 in Verbindung steht.
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Es ist ersichtlich, dass bei beginnendem Einführen des Sprühkopfes 12 mit dem darauf vormontierten Dichtungs- und Vorspannelement 14 in den Düsenkörperaufnahmeraum 21 das abgerundete stromaufwärts gelegene Ende 51 des Dichtungs- und Vorspannelementes 14 mit dem kegelförmigen Wandabschnitt 58 des Sprühkörpers 11 eingreift, der zylindrische Abschnitt 60 des Sprühkörpers 11 das Dichtungs- und Vorspannelement umfasst und aufnimmt, und der abgerundete Zwischenabschnitt 52 des Dichtungs- und Vorspannelementes 14 und die Fuge des stromaufwärts gelegenen Abschnitts 58 mit dem Zwischenabschnitt 59 der Wand dazwischen einen kleinen Spalt 64 definieren. Ein kraftvolles weiteres Einführen des Sprühkopf 12 in den Düsenkörper 11 hinein hat offensichtlich eine axiale Verkürzung des Dichtungs- und Vorspannelementes 14 zur Folge und führt zu axialen und radialen Dichtkräften, die um die gesamte Krümmung des stromaufwärts gelegenen Endes 51 des Dichtungselementes 14 und des stromaufwärts gelegenen, kegelförmigen Abschnitts 58 des Düsenkörpers 11 herum wirken, zu axialen Dichtkräften, die zwischen dem radialen Sprühkopfsitz 46 und dem stromabwärts gelegenen Ende 50 des Dichtungselementes wirken, und zu radialen Dichtkräften, die schließlich zwischen dem äußeren Umfang des erweiterten stromabwärts gelegenen Endes 50 des Dichtungselementes 14 und dem zylindrischen Abschnitt 60 des Düsenkörpers 11 als Folge der radialen Expansion des Dichtungs- und Vorspannelementes 14 auf dessen axiale Kompression hin auftreten. Gleichzeitig lässt der schmale Spalt 64 zwischen den dazwischenliegenden Abschnitten des Dichtungselements 14 und dem Düsenkörper 11 während der federartigen axialen Verkürzung eine Expansion des Zwischenabschnitts 52 des Dichtungs- und Vorspannelementes 14 zu und trägt damit zu einer weiteren Erhöhung der axialen Vorspannung bei. Es hat sich herausgestellt, dass die sich hieraus ergebenden, nach allen Richtungen wirkenden Dichtkräfte auch während des Beginns des Sprühens oder bei niedrigen Drücken eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Sprühkopf 12 und dem Düsenkörper 11 bewirken. In der Tat wirkt das stromaufwärts gelegene Ende 52 des Dichtungselements 14 praktisch als O-Ring, während das erweiterte stromabwärts gelegene Ende 50 in Verbindung mit der verhältnismäßig kurzen Bauform des Dichtungs- und Vorspannelementes 14 diesem Stabilität für zuverlässigen Langzeitgebrauch verleiht. Die Bauform des Dichtungs- und Vorspannelementes 14 sorgt nicht nur für zuverlässige Abdichtung zwischen der Sprühkopf 12 und dem Düsenkörper 11, sondern auch für eine axiale Vorspannkraft, um den Sprühkopf 12 in funktionalem Eingriff mit dem Düsenkörper 11 zu halten, ohne dass hilfsweise O-Ringe und Federn benötigt werden. Durch die Anbringung des Dichtungs- und Vorspannelementes 14 auf der Außenseite des Sprühkopfes 12 und die formschlüssige Halterung ist es als vorteilhaft anzusehen, dass der Anwender problemlos erkennen kann, ob das Dichtungs- und Vorspannelement 14 bei der Montage des Sprühkopfes 12 korrekt liegt. Darüber hinaus lässt sich der Düsenkörper 11 bei Abnahme oder Entfernung des Sprühkopfes 12 spülen und reinigen, ohne dass es zu Problemen durch Verrutschen oder Verlust der Dichtung kommt. Dennoch führt das außen montierte Dichtungs- und Vorspannelement 14 zu keiner wesentlichen Vergrößerung der Abmessungen und des Gewichts des Sprühkopfes 12. Tatsächlich ist das dargestellte Dichtungs- und Vorspannelement 14 in seinem Aufbau verhältnismäßig kompakt, weil seine axiale Länge geringer ist als der Radius der Befestigungsfläche 45, auf der es auf dem Sprühkopf 12 aufliegt, und das stromaufwärts gelegene, abgerundete Ende 51 in seiner Abmessung nicht größer als ein herkömmlicher O-Ring ausfällt.
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In Übereinstimmung mit einer weiteren wichtigen Eigenschaft der Erfindung, weisen die Bajonettklauen 40 des Sprühkopfes 12 problemlos durch spanende Bearbeitung herzustellende Bajonettflächen auf, die so ausgelegt sind, dass eine rasche Befestigung und Verriegelung des Sprühkopfes 12 in einer präzisen Befestigungsstellung in dem Düsenkörper 11 ermöglicht wird, ohne dass der Anwender hierzu axiale Druckkraft auf den Sprühkopf 12 aufbringen muss. Zu diesem Zweck sind die Bajonettklauen 40 des Sprühkopfes 12 mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden ebenen Klauenflächen 70 versehen, die sich teilweise über entsprechende gekrümmte Enden 71 der Bajonettklauen 40 und teilweise über die Abflachungen 41 erstrecken. Die dargestellten Klauenflächen 70 erstrecken sich in einer stromaufwärts gerichteten Richtung in einem spitzen Winkel, beispielsweise 30 Grad, gegenüber der Achse des Sprühkopfes 12. Wie in den 4–6 dargestellt, ist jede der Klauenflächen 70 im Winkel derart ausgerichtet, dass diese jeweils sowohl einen Abschnitt der entsprechenden Abflachung 41 der Bajonettklaue 40 des Sprühkopfes 12 als auch einen Abschnitt des gekrümmten Endes 71 schneidet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Klauenflächen 70 so ausgerichtet, dass eine parallel zu einem Radius liegende Gerade in der Ebene der Klauenfläche 70 einen Winkel von 30 Grad mit einer auf den Abflachungen 41 senkrecht stehenden x-Achse des Sprühkopfes 12 bildet, wobei jede der Klauenflächen 70 sich über einen Bogenwinkel von ca. 60 Grad erstreckt (9A).
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Jede der Klauenflächen 70 weist eine im Wesentlichen durch drei Seiten begrenzte Form auf, eine erste oder innen liegende Seite 74, die durch eine Schnittgerade der Klauenfläche 70 mit einer ebenen Seitenwand 75, die parallel zu der Achse des Sprühkopfes 12 verläuft, definiert ist, eine zweite Seite 76, die sich durch eine Schnittgerade der Klauenfläche mit der Abflachung 41 ergibt, und eine dritte Seite 78, die durch eine leicht gekrümmte Schnittlinie, die durch den Schnitt der Klauenfläche 70 mit dem gekrümmten Ende 71 der Bajonettklaue 40 gebildet wird. Die innere Seitenwand 74 der Klauenfläche 70 weist im vorliegenden Fall eine verhältnismäßig geringe Tiefe oder axiale Länge auf, beispielsweise 1,27 mm (0,050 Zoll), die sich in Richtung auf die stromabwärts gelegene Seite des integralen Flansches, aus dem die Bajonettklauen 40 entstanden sind, erstreckt. Wie später zu sehen ist, kommen zunächst Abschnitte der dreieckigen Klauenflächen 70, die zu deren äußeren, im Wesentlichen zugespitzten Enden benachbart sind, mit den Befestigungsflanschen 25 des Düsenkörpers 11 in Berührung, wenn der stromaufwärts gelegene Abschnitt 22 des Sprühkopfes 12 und die Bajonettklauen 40 in den Kreuzschlitz 28 des Düsenkörpers 11 eingeführt und, wie in 9A und 9B zu erkennen, im Uhrzeigersinn gedreht wird. Eine fortgesetzte Drehbewegung des Sprühkopfes 12 im Uhrzeigersinn über einen Winkel von ca. 60 Grad führt dazu, dass der Sprühkopf 12 durch die Klauenflächen 70 längs eines schraubenförmigen Berührungsweges längs der Klauenflächen 70 in den Düsenkörper 11 gezogen wird, wobei das Dichtungs- und Vorspannelement 14 zwischen dem Sprühkopf 12 und dem Düsenkörper 11 zusammengepresst wird, während sich der Sprühkopf 12 in den Düsenkörper 11 hineinbewegt. Hierfür ist keinerlei durch den Anwender auf die Sprühkopf 12 auszuübende Schubkraft erforderlich.
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In Übereinstimmung mit der Erfindung sind die Bajonettklauen 40 des Sprühkopfes 12 mit weiteren ebenen Flächen ausgebildet, die im Verhältnis gegenüber den Klauenflächen 70 im Winkel versetzt ausgerichtet sind, um so integrale Arretierungen und Einrastleisten auf dem Sprühkopf 12 zu bilden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist benachbart zu jedem Ende der Klauenfläche 70 durch eine verhältnismäßig kleine Arretierungsfläche 80 in einer radialen Ebene (d. h. einer zu der Achse des Sprühkopfes 12 senkrechten Ebene) auf einer gemeinsamen axialen Höhe eine Arretierung als die erste oder innen liegende Seite 74 der Klauenfläche 70 ausgeformt. Jede Arretierungsfläche 80 ist wiederum dreieckig gestaltet, mit einer ersten oder innen liegenden Seite 81, die durch eine Schnittgerade der Arretierungsfläche 80 mit einer ebenen Seitenwand 82 der Arretierungsfläche definiert ist, die sich parallel zu der Achse des Sprühkopfes 12 in abgewinkelten Verhältnis zu der Seitenwand 75 der Klauenfläche erstreckt, mit einer zweiten geraden Seite 84, die durch eine Schnittgerade der Arretierungsfläche 80 mit der Klauenfläche 70 gebildet wird, und mit einer dritten Seite 85, die sich aus der Schnittgeraden der Arretierungsfläche 80 mit einer Seitenwand 86 der Bajonettfläche ergibt, die im Winkel zu der Arretierungsseitenwand 82 liegt und sich verhältnismäßig tief erstreckt. Da die ersten oder innen liegenden Seiten 74, 81 der Klauenfläche 70 und der Arretierungsfläche 80 sich auf gemeinsamer axialer Höhe auf dem Sprühkopf 12 befinden, weisen die Seitenwände 74, 82 eine übereinstimmende axiale Tiefe von beispielsweise 1,27 mm (0,05 Zoll) auf. Es zeigt sich, dass, nachdem die Arretierungsflächen 80 im Winkel zu den Klauenflächen 70 benachbart liegen, wobei eine radiale Gerade jeder Arretierungsfläche 80 einen Winkel von 60 Grad gegenüber der Achse des Sprühkopfes 12 bildet, eine Drehung des Sprühkopfes 12 bezüglich des Düsenkörpers 11 um 60 Grad bei der Montage, dazu führt, dass die Arretierungsflächen 80 mit den Befestigungsflanschen 25 des Düsenkörpers 11 in Eingriff gelangen (10A und 10B) und dabei den äußersten Punkt des Einführweges des Sprühkopfes 12 in Richtung auf das Dichtungs- und Vorspannelement 14 in den Düsenkörper 11 hinein festlegen.
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Um einen einrastenden Eingriff des Sprühkopfes 12 in eine präzise und formschlüssig festgehaltene Befestigungsposition in dem Düsenkörper 11 zu erreichen, ist der Sprühkopf 12 mit ebenen Bajonettflächen 90 versehen, die in axialer Richtung versetzt zu den Arretierungsflächen 80 liegen. Jede Arretierungsfläche 90 hat im vorliegenden Fall eine Seite 91, die durch eine Schnittgerade der Bajonettfläche 90 mit der Seitenwand 96 der Bajonettfläche 90 definiert wird, und eine zweite, gekrümmte Begrenzung 92, die durch eine gekrümmte Schnittlinie der Bajonettfläche 90 mit dem gekrümmten Ende 96 der Bajonettklaue 40 gebildet wird. Im vorliegenden Fall ist die Bajonettfläche 90 gegenüber den Abflachungen 41 des Sprühkopfes 12 um 90 Grad versetzt ausgerichtet, d. h. eine radiale Gerade in der Ebene einer jeden Bajonettfläche 90 bildet gegenüber der senkrecht zu den Abflachungen 41 des Sprühkopfes 12 stehenden X-Achse einen Winkel von 90 Grad.
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Um eine formschlüssige Arretierung und Bajonetteinrastung zu bewirken, braucht die Bajonettfläche 90 gegenüber der Arretierungsfläche 80 axial nur um einen verhältnismäßig geringen Betrag, beispielsweise 0,635 mm (0,025 Zoll) versetzt zu sein. Bei einer Drehung des Sprühkopfes 12 um 90 Grad in dem Düsenkörper 11 während der Montage gleiten die Arretierungsflächen 80 in ganzer Länge über die Befestigungsflansche 25 des Düsenkörpers 11, so dass die Bajonettflächen 90 unter der Vorspannkraft des Dichtungs- und Vorspannelements 14, wie in 11A und 11B dargestellt, mit einem definierten Einschnappen in Eingriff mit den Befestigungsflanschen 25 des Düsenkörpers 11 einrasten können. Um mögliche herstellungsbedingte Toleranzabweichungen des Sprühkopfes 12 und des Düsenkörpers 11 auszugleichen, sind im vorliegenden Beispiel die Seitenwände 96 der Bajonettflächen 90 in eine Stromabwärtsrichtung geringfügig, beispielsweise 10 Grad (8), nach innen in Richtung auf die Achse des Sprühkopfes 12 zu abgewinkelt. Auf diese Weise gelangen die Seitenwände 96 der Bajonettflächen 90 ohne Schwierigkeit in die Kreuzschlitzöffnung 28 des Düsenkörpers 11, um dort mit einem Schnappvorgang verlässlich einzugreifen.
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Durch eine derartige Schnappverbindung mit dem Düsenkörper 11 ist der Anwender in der Lage zu fühlen, wann der Sprühkopf 12 in korrekt sitzendem Eingriff mit dem Düsenkörper 11 gelangt ist, während darüber hinaus der Sprühkopf 12 während des Gebrauchs formschlüssig in der bedingten Stellung gehalten wird, und die Ausrichtung des Sprühkopfes 12 nicht unabsichtlich verstellt werden kann. Diesbezüglich wirken die Bajonettflächenwände 91 wegen der Drehbewegung in die Befestigungsstellung mit den Befestigungsflanschen 25 des Düsenkörpers 11 zusammen, um eine weitere Drehung in Richtung der Befestigung zu verhindern. Da die Bajonettflächen 90 unterhalb der Höhe der Arretierungsflächen 80 angeordnet sind, verhindert die Arretierung eine Rückwärtsbewegung des Sprühkopfes 12 in dem Düsenkörper 11. Auf diese Weise wird der Sprühkopf 12 formschlüssig in der befestigten Stellung gehalten. Da es sich bei sämtlichen Klauen-, Arretierungs- und Bajonettflächen 70, 80, 90 ebenso wie bei den Seitenwandflächen 75, 82, 96 um ebene Flächen handelt, ist für den Fachmann der Vorteil ersichtlich, dass sich diese Flächen für effiziente spanende oder sonstige Bearbeitungsverfahren eignen. Darüber hinaus ist dem Fachmann klar, dass sich die verlängerte Ausstoßöffnung 34 in einen vorbestimmten spitzen Winkel F, beispielsweise 10 Grad, gegenüber der X-Achse des Sprühkopfes 12 ausrichten lässt und damit auch die Abflachungen 41 des Sprühkopfes 12, um gegenüber dem Winkel der Längsachse eines gemeinsamen Verteiler- oder Zufuhrleitungsauslegers, auf dem eine Vielzahl derartiger Sprühdüsen befestigt sind, eine leichte Versetzung des ausgestoßenen Sprühmusters zu bewirken.
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Während sich die Sprühköpfe 12 mittels einer einfachen Drehbewegung rasch anschließen lassen, ist für die Zuverlässigkeit und Sicherheit vorgesehen, dass ein Anwender den Sprühkopf 12 bewusst mit Kraft nach innen in den Düsenkörper 11 hinein gegen die Vorspannkraft des Dichtungs- und Vorspannelements 14 drücken muss, wenn nach Montage eine Drehung oder Abnahme des Sprühkopfes 12 von dem Düsenkörper 11 bewirkt werden soll, um dadurch die Arretierungsflächen 80 axial über die Bajonettflächen 90 des Düsenkörpers 11 zu bewegen, und so ein Zurückdrehen des Sprühkopfes 12 in die Entnahmeposition zu ermöglichen, in der die Abflachungen 41 des Sprühkopfes 12 mit der Kreuzschlitzöffnung 28 des Düsenkörpers 11 fluchten. Diese Funktion stellt sicher, dass die Ausrichtung des Sprühkopfes 12 in dem Düsenkörper 11 nicht unabsichtlich verstellt wird.
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Aus dem Vorangegangenen ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäße schnell zerlegbare Sprühdüsenanordnung ein einzigartig konstruiertes Dichtungs- und Vorspannelement aufweist, das auf dem Sprühkopf befestigt ist und für zuverlässigen Langzeitgebrauch geeignet ist. Ferner weist der Sprühkopf diametral gegenüberliegende Bajonettklauen auf, die mit ebenen Klauen-, Arretierungs- und Bajonettflächen versehen sind, die dazu dienen, eine rasche Montage des Sprühkopfes in dem Düsenkörper zu ermöglichen, ohne dass der Anwender den Sprühkopf nach innen gegen das Vorspannelement drücken muss. Weiterhin sind die Arretierung des Sprühkopfes und die Bajonettflächen derart konstruiert, dass der Sprühkopf während des Gebrauchs formschlüssig in dem präzisen Montageeingriff mit dem Düsenkörper verbleibt.
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Eine Düsenanordnung zum Schnellanschluss weist einen Düsenkörper zum Verbinden mit einer Fluidquelle sowie einen lös- und ersetzbaren Düsenkopf auf. Der Düsenkopf weist an der Außenseite befestigte längliche und rohrförmige Dichtungs- und Vorspannmittel auf, die eine asymmetrische Gestalt aufweisen. Diese bilden ein vergrößertes zylindrisches stromabwärtsgelegenes Ende sowie ein abgerundetes stromaufwärtsgelegenes Ende, die so bemessen sind, dass sie sowohl radiale als auch axiale Dichtungskräfte erzeugen, wenn die Dichtung in einen entsprechenden Aufnahmeraum des Düsenkörpers gebracht wird. Der Düsenkopf trägt ferner radial wegstehende Klauen- und Verriegelungsnocken, mit planaren Rast- und Verriegelungsflächen, die mit dem Düsenkörper zusammenwirken und den Düsenkopf in die montierte Stellung hineinziehen, wobei das längliche Dichtungsglied dazwischen eingeklemmt ist, wenn der Düsenkopf ein kurzes Stück gedreht wird, wozu keine axiale Kraft notwendig ist, um den Düsenkopf gegen die Dichtung unter das Vorspannglied anzudrücken.
