DE3334749C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Sprühdüsen, die einen hohlen Sprühkegel erzeugen, wird ein unter Druck stehender Flüssigkeitsstrom tangential in eine zylindrische Wirbelkammer eingeführt, um der Flüssigkeit eine schnelle Wirbelbewegung zu vermitteln, wobei die entstehenden Zentrifugalkräfte einen Sprühnebel von hohler, konischer oder ähnlicher Form erzeugen, der von einer Ausgabestelle der Düse ausgeht.

Die Drehbewegung der Flüssigkeit erzeugt einen langgezogenen hohlen Luftkern innerhalb des Sprühnebels, der sich bis zum Boden der Wirbelkammer erstreckt. Das untere Ende des Luftwirbels kann eine erhebliche Abnutzung am Boden des Düsenkörpers verursachen und in manchen Fällen in relativ kurzer Zeit ein Loch in den Düsenkörper bohren. Es wurden zwar schon verschiedene Wirbelkammern vorgeschlagen, bei denen die Abnutzung durch Luftwirbel in derartigen Sprühdüsen verringert werden soll, diese Wirbelkammern konnten jedoch nicht auf einfache Weise in herkömmlicher Technik, wie Kunststoff- Spritzguß oder Metallbearbeitung, hergestellt werden und haben manchmal die Sprühcharakteristiken der Düse nachteilig beeinflußt.

Bezüglich der Überlegung, beispielsweise die Abnutzungen zu vermeiden, ist es außerdem wichtig, sowohl die Eintrittsöffnung als auch die Wirbelkammer so auszulegen, daß der Luftkern in einem zentrierten axialen Verhältnis zur Ausgabeöffnung steht, um eine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung in dem hohlen Sprühmuster zu erzielen. Wegen der unausgeglichenen Kräfte, die von der tangentialen Einführung der Flüssigkeit in die Wirbelkammer herrühren, besteht eine Neigung des unteren Bereichs des Luftkerns in der Wirbelkammer, von der Achse der Auslaßöffnung wegzudriften.

Außerdem können schon kleine Abweichungen der Einlaßöffnung oder der Bodenwand der Wirbelkammer die richtige Lage des Luftkerns und somit die Gleichmäßigkeit des Sprühmusters beeinflussen.

Es wurden zwar verschiedene Versuche unternommen, den Luftkern in der Wirbelkammer zu zentrieren, doch waren solche früheren Konstruktionen vom Standpunkt der Zulässigkeit übermäßiger Abnutzung durch den Luftkern vielfach zu beanstanden, weil sie relativ teuer in der Herstellung oder nicht geeignet waren, sich an Änderungen in der Größe oder Kapazität der Düse anzupassen.

Es ist bereits eine Sprühdüse bekannt, die zwischen ihrer Einlaßöffnung und ihrer Ausgabedüse ein koaxial zur Ausgabedüse angeordnetes Teil mit einer gewölbeartigen Ausnehmung aufweist (DE-OS 23 21 822). In dieser Sprühdüse ist jedoch kein Ständer vorgesehen, der sich bis zum oberen Rand des Eingangs der Sprühdüse erstreckt, um einen Führungsdurchlaß um die Wirbelkammer zu bilden.

Weiterhin ist eine Sprühdüse bekannt, die eine zylinderförmige Wirbelkammer mit einer koaxial zu ihr angeordneten Düsenbohrung und einen tangential einmündenden Zulaufstutzen aufweist, wobei zur Verschleißverminderung am Boden der Wirbelkammer ein Ausfüllkörper vorgesehen ist, der sich vom Wirbelkammerboden koaxial zur Wirbelkammer in Richtung zur Düsenbohrung erstreckt (DE-OS 17 50 561). Auch bei dieser Sprühdüse ist kein Ständer vorgesehen, der einen Führungsdurchgang um die Wirbelkammer herum ermöglicht.

Schließlich ist auch noch eine Sprühdüse mit Wirbelkammer zur Herstellung eines hohlkegeligen Sprühstrahls bekannt, bei dem in der Bodenwand der Wirbelkammer eine mittige Vertiefung vorgesehen ist (DE-AS 15 00 594). Diese Vertiefung befindet sich jedoch von der Sprühdüsenausgabeöffnung entfernt. Die Lage des Luftkegels kann hierdurch nicht geregelt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine relativ einfache und wirtschaftliche Wirbeldüse zu schaffen, die sowohl die Abnutzung durch den Luftkern verringert als auch die Lage des Luftkerns regelt.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht insbesondere darin, daß die Wirbelsprühdüse leicht zu fertigen ist. Außerdem paßt sich die erfindungsgemäße Wirbelsprühdüse an verschieden große Einlaßdüsen und Düsensprühkapazitäten an.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen.

Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Sprühdüse;

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt entlang der Linie 2-2 gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen horizontalen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2.

Obwohl die Erfindung verschiedene Abwandlungen erfahren kann und unterschiedliche Konstruktionen ermöglicht, wird eine bestimmte Ausführungsform in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Sprühdüse 10 dargestellt. Diese Düse 10 weist einen Grundkörper 11 auf, der eine zylindrische Wirbelkammer 12 und eine Einlaßöffnung 14 senkrecht zur zylindrischen Wirbelkammer 12 bildet. Die Einlaßöffnung 14 steht vorzugsweise mit einem unteren Bereich der Wirbelkammer 12 in Verbindung und tritt in diese Wirbelkammer 12 an einem Punkt knapp oberhalb der Bodenwand 13 ein. Der Grundkörper 11 weist in diesem Fall einen Einlaß- Verbinder-Stutzen 15 auf, der sich nach der einen Seite erstreckt und eine Bohrung mit einem inneren Gewinde 16 besitzt. Dieser Stutzen 15 steht in Verbindung mit der Einlaßöffnung 14, um diese mit dem mit einem Gewinde versehenen Ende der Flüssigkeits-Zuführungsleitung 18 zu verbinden. Der Grundkörper 11 besitzt ein Ausgabeende 19, das immer mit einem Gewinde versehen ist und welches das mit einem Gewinde versehene Ende eines Düsensockels 20 aufnimmt, der eine Ausgabe-Düse 21 aufweist, die in koaxialer Verbindung mit der Wirbelkammer 12 steht. Das äußere Ende des Düsensockels 20 kann durch geeignete Mittel ausgestattet werden, beispielsweise durch umlaufende Abstandsringe 22, die das Drehen des Sockels zum Befestigen oder Lockern vom Körper 11 erleichtern.

Die Ausgabedüse 21 des dargestellten Düsensockels 20 enthält einen innen abgeschrägten Ausgabebereich 21a, der sich von der Wirbelkammer 12 nach oben erstreckt und in Verbindung mit einem verhältnismäßig kurzen, verengten und zylindrischen Ausgabebereich 21b steht. Die Oberseite des Düsensockels 20 ist mit einem nach unten und nach außen abgeschrägten Teil 21c um den Rand des zylindrischen Ausgabebereichs 21b versehen. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, kann die Ausgabedüse 21 entsprechend dem Sprühwinkel und der gewünschten Form variieren. Bei der dargestellten Ausführungsform kann der Düsensockel 20 leicht durch Abschrauben vom Grundkörper 11 entfernt und ersetzt werden.

Die unter Druck stehende Flüssigkeit, die in die Zuführungsleitung 18 gegeben wird, tritt tangential in die Wirbelkammer 12 durch die Einlaßöffnung 14 ein und verursacht eine schnelle Wirbelbewegung der Flüssigkeit in der Kammer 12. Wenn die Flüssigkeit weiterhin von der Zuführungsleitung 18 in die Wirbelkammer 12 gegeben wird, wird die in der Kammer 12 wirbelnde Flüssigkeit durch die Ausgabedüse 21 des Düsensockels 20 nach außen in einem zentral-offenen, rotierenden Strom mit einer Geschwindigkeit ausgestoßen, die ausreicht, um einen relativ dünnen, hohlen Sprühnebel 25 zu erzeugen, wie er in der Fig. 2 angedeutet ist. Der resultierende Luftkern innerhalb des hohlen und konischen Sprühmusters erstreckt sich durch die Ausgabedüse 21 in die Wirbelkammer 12 und endet an dem untersten Luftwirbel 25a. Die Gleichmäßigkeit des Volumens sowie der Richtung des Sprühnebels wird, wie bereits bekannt, negativ beeinflußt, wenn die Drehachse der Flüssigkeit und damit der Luftkern bezüglich der Achse der Wirbelkammer 12 und der Ausgabedüse 21 verändert wird.

Gemäß der Erfindung weist der Düsenkörper 11 einen axial versetzten Wirbelkammer-Ständer auf, der sich vom Boden der Wirbelkammer 12 nach oben erstreckt und der die Führung der Flüssigkeit, die in geeigneter tangentialer Richtung in die Wirbelkammer 12 eingeführt wurde, unterstützt und der mit einem ausgesparten oberen Ende versehen ist, das die axiale Lage der wirbelnden Flüssigkeit in der Kammer aufrechterhält und die Abnutzung durch den Luftkern verringert. Zu diesem Zweck weist bei der dargestellten Ausführungsform der Grundkörper 11 einen integriert ausgebildeten und gerade stehenden Ständer 28 auf, der sich vom Boden 13 der Wirbelkammer 12 bis zu einer Höhe erhebt, die das Niveau einer oberen Peripherie 14a der Einlaßöffnung hat, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, und zwar derart, daß der Ständer 28 sich im wesentlichen über eine Seite des Wegs der Flüssigkeit erstreckt, die in die Wirbelkammer 12 eingeführt wird. Der Durchmesser des dargestellten Ständers 28 ist ungefähr halb so groß wie der Durchmesser der Wirbelkammer 12. Die Einlaßöffnung 14, die einen Durchmesser bis zur Hälfte des Durchmessers der Wirbelkammer 12 haben kann, ist in diesem Fall geringfügig kleiner. Die unter Druck stehende Flüssigkeit, die durch die Einlaßöffnung 14 in die Wirbelkammer 12 gegeben wird, bewegt sich dabei um eine Fläche des Ständers 28, wie man am besten aus der Fig. 3 erkennt, wo der Ständer 28 so ausgerichtet ist, daß er den Flüssigkeitsstrom in die richtige Richtung führt.

Erfindungsgemäß ist das obere Ende des Wirbelkammer- Ständers 28 mit einer Aussparung 29 versehen, die dazu dient, den Luftkern der wirbelnden Flüssigkeit koaxial in der Wirbelkammer zu halten, damit die Gleichförmigkeit des Sprühnebels 25 verbessert wird, während gleichzeitig die Abnutzung des Grundkörpers 11 durch den Luftkern verringert wird. Die dargestellte Aussparung 29 besitzt eine konkave sphärische Form, wobei ein äußerer Peripherierand 29a kreisförmig ausgebildet und bezüglich der Ausgabedüse 21 konzentrisch angeordnet ist.

Während andere Formen der Aussparungen vorgesehen sein können, sollte die Aussparung 29 einen vorzugsweise stetig gekrümmten ununterbrochenen Peripherierand 29a aufweisen, der das Zurückhalten des untersten Luftwirbels des Luftkerns erleichtert, ohne die wirbelnde Flüssigkeit zu unterbrechen oder unerwünschte Turbulenzen bei dieser zu verursachen.

Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Düse hat sich herausgestellt, daß der mit einer Aussparung 29 versehene und geradestehende Wirbelkammer-Ständer 28 tatsächlich wirkungsvoll die richtige axiale Lage des Luftkerns aufrechterhält, ohne eine merkliche Abnutzung durch den Luftkern zu bewirken. Es wurde außerdem gefunden, daß die Grundform der Düse abgeändert werden kann, damit sie sich verschiedenen Kapazitäten anpaßt, ohne daß hierdurch die verbesserten Abnutzungs- und Sprüheigenschaften der Düse berührt würden. Beispielsweise wurde festgestellt, daß derselbe Grunddüsenkörper 11 mit verschiedenen Düsensockeln 20 verwendet werden kann und gleichzeitig alle Vorteile der Erfindung beibehalten werden.

Bei einem Standard-Düsenkörper 11 mit aufragendem Wirbelkammer-Ständer 28, der sich bis zu einem Niveau erstreckt, das sich auf der Höhe des oberen Umfangs der Einlaßöffnung 14 oder geringfügig darüber befindet, kann derselbe Körper 11 für Düsen mit zunehmend größeren oder kleineren Einlaßöffnungen 14 verwendet werden.

Es versteht sich für den Fachmann, daß der Düsenkörper eine wirtschaftliche Herstellung ermöglicht, da Düsen von verschiedener Größe und Kapazität einfach dadurch hergestellt werden können, daß lediglich die Einlaßöffnung geändert wird. Man erkennt ebenfalls, daß der Düsenkörper mit herkömmlichen Techniken wirtschaftlich gefertigt werden kann. Bei der dargestellten Ausführungsform wurde ein Grundkörper 11 in Kunststoffspritzguß gezeigt, der einen integral ausgebildeten, nach oben gerichteten Wirbelkammer-Ständer 28 aufweist. Es ist jedoch ohne weiteres erkennbar, daß der Düsenkörper leicht aus einem Stück herausgearbeitet oder durch Metallformen hergestellt werden könnte. Obwohl der dargestellte Wirbelkammer-Ständer 28 ein integraler Bestandteil des Körpers ist, könnte er auch als getrenntes und ersetzbares Teil ausgebildet sein, das beispielsweise mit dem Körper über eine Schraubverbindung gekoppelt ist.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, daß die Wirbelsprühdüse gemäß der Erfindung verhältnismäßig einfach und wirtschaftlich herzustellen ist, daß sie die Abnutzung durch den Luftkern und die Lage des Luftkerns wirkungsvoll steuert und daß sie geeignet ist, sich Varianten mit verschiedenen großen Eingängen und Sprühdüsenkapazitäten anzupassen.

Claims (8)

1. Sprühdüse für die Erzeugung eines hohlen, konischen Sprühnebels mit einem zentralen Luftkern, mit

• a) einer Verwirblungskammer, die eine runde Seitenwand und einen Boden aufweist;
• b) einer Einlaßöffnung, welche die Flüssigkeit in eine im wesentlichen tangentiale Richtung in die Wirbelkammer leitet;
• c) eine Vorrichtung, welche das obere Ende der Wirbelkammer abschließt und eine Ausgabedüse bildet, die koaxial zur Wirbelkammer angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet, daß ein Ständer (28) vorgesehen ist, welcher sich vom Boden der Wirbelkammer (12) nach oben erstreckt, daß dieser Ständer (28) einen Durchmesser hat, welcher etwa dem halben Durchmesser der Wirbelkammer (12) entspricht, daß sich der Ständer (28) nach oben bis zum oberen Rand der Einlaßöffnung (14) für die Führung der unter Druck stehenden Flüssigkeit erstreckt, die aus der Einlaßöffnung (14) in die Wirbelkammer (12) in der richtigen Verwirbelrichtung um die runde Seitenwand der Wirbelkammer (12) geführt wird, wobei dieser Ständer (28) an seinem oberen Ende eine Ausnehmung (29) aufweist, die zur Achse der Ausgabedüse (21) ausgerichtet ist um das untere Ende des Luftkerns der verwirbelten Flüssigkeit innerhalb der Kammer (12) aufzunehmen, wobei die richtige axiale Position des Luftkerns und der verwirbelten Flüssigkeit beibehalten und eine Beschädigung des Gehäuses durch den Luftkern und die verwirbelte Flüssigkeit verhindert wird.

2. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (28) mit dem die Wirbelkammer bildenden Körper (11) eine Baueinheit bildet.

3. Sprühdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (28) konzentrisch in der Wirbelkammer (12) angeordnet ist.

4. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (28) eine konkave sphärische Aussparung (29) aufweist.

5. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ständer (28) bis zu einem Punkt erhebt, der geringfügig über dem oberen Rand der Einlaßöffnung (14) liegt.

6. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ständer (28) bis zu einem Punkt erstreckt, der geringfügig unterhalb des oberen Randes der Einlaßöffnung (14) liegt.

7. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (29) einen ununterbrochenen und im wesentlichen kreisförmigen äußeren Umfang hat.