EP1046426B1 - Hochdrucksprühdüse - Google Patents

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EP1046426B1
EP1046426B1 EP00105342A EP00105342A EP1046426B1 EP 1046426 B1 EP1046426 B1 EP 1046426B1 EP 00105342 A EP00105342 A EP 00105342A EP 00105342 A EP00105342 A EP 00105342A EP 1046426 B1 EP1046426 B1 EP 1046426B1
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EP
European Patent Office
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outlet channel
axis
side walls
pressure spray
larger
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EP00105342A
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EP1046426A3 (de
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Lothar Bendig
Thomas Schenk
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Lechler GmbH
Original Assignee
Lechler GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/06—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in annular, tubular or hollow conical form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/04—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing
    • B21B45/08—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing hydraulically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/04—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in flat form, e.g. fan-like, sheet-like
    • B05B1/042—Outlets having two planes of symmetry perpendicular to each other, one of them defining the plane of the jet

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure spray nozzle with a rotationally symmetrical Nozzle body with a coaxial feed hole for a liquid to be sprayed that turns into a liquid elliptical, non-circular opening which tapers forms the inlet opening for an outlet channel which in a in a flat exit surface of the nozzle body lying elliptical outlet opening of larger cross section empties.
  • a high pressure spray nozzle of this type for descaling or Cleaning of rolled metal is known from EP 0 792 692 A1.
  • the outlet duct downstream of the feed bore expands from its entry opening to the exit opening all around through concave walls, whose curvatures should be designed so that the wall not in the outlet area with that formed by the spray medium Flat jet of high pressure comes into contact.
  • the cutting by milling one Groove made in the area of the mouth of the feed hole are achieved (DE 34 14 880 A1) that in the exit area No sharp edges are created in the beam that are too early Nozzle wear due to very high pressure lead escaping liquid jet.
  • a high-pressure cleaning nozzle is known from EP 0 862 950 A1 known in which a narrowing pressure medium supply channel is provided, which is hemispherical in an outlet opening transforms.
  • a narrowing pressure medium supply channel is provided, which is hemispherical in an outlet opening transforms.
  • At the exit face of this high pressure nozzle is one perpendicular to the axis of the feed channel running and extending across the entire face extending groove with a circular cross section provided, in the middle there is also an oval-shaped depression parallel side walls and an arc-shaped floor are provided.
  • This recess cuts the spherical one End portion of the feed channel and forms on it Way an also oval outlet opening, the parallel ones Edges connecting sidewalls in steps the area of the arcuate bottom of the depression and then again gradually in the area of the over the Pass through the end of the continuous groove. See such nozzles no exclusively expanding continuously to the outside elliptical opening.
  • the beam shape gives way hence also from that of the previously mentioned high
  • EP 0 655 281 A1 shows one for cleaning purposes usable high pressure nozzle, in which a short cylindrical Outlet channel and a cylindrical recess larger Diameter in the flow direction behind the outlet channel is provided. Inside the nozzle is in front of the Outlet channel an oval recess arranged for this ensures that there is a flat jet behind the outlet opening formed.
  • the design of such nozzles differs from that of type mentioned above.
  • the invention has for its object a high pressure spray nozzle of the type mentioned in such a way that a Wear caused by the formation of acute angles at the trailing edge is still avoided, but that a better one Bundling of the flat jet occurs at the exit, see above that the jet pressure can also be increased.
  • a high-pressure spray nozzle of the type mentioned that only those to the larger semiaxis adjacent to the elliptical exit opening Areas of the side walls of the outlet channel in the direction of flow are expanded, while the smaller ones Semiaxis adjacent areas of the exit channel essentially Side walls running coaxially to the feed bore form.
  • This measure prevents the flat jet from cannot be influenced in the direction of the smaller semi-axis to expand.
  • the striking surface of the flat jet can be sharp be limited so that the jet pressure is greater than at the known high pressure spray nozzles.
  • the side walls of the Exit channel be partial areas of a cone shell. This Side walls then delimit in the longitudinal direction of the flat jet this, so that the entire high pressure flat jet in its entire outer area as it emerges from the nozzle and thus kept limited in the desired manner can be.
  • the jet pressure that can be achieved in this way is compared to the design according to the prior art higher. Become such nozzles are therefore used for descaling or cleaning, so their cleaning effect is greater.
  • Figures 1 and 2 show a cylindrical nozzle body 1, the one standing perpendicular to its axis 2 End area 3 is limited by a circumferential bevel 4 merges into the cylindrical part of the nozzle body 1.
  • end face 3 there is an elliptical outlet opening 5 provided, on the larger semi-axis 6 two the end face 3 to the circumferential bevel 4 bounding segments 7 with inclined towards the flattening 4 running flat surfaces are provided.
  • FIGS. 3 and 4 - is a cylindrical inside of the cylindrical nozzle body 1
  • Feed hole 8 for a liquid to be sprayed provided that towards and towards the end face 3 in the direction of flow of the liquid to be sprayed out, which is indicated by the arrow 9, tapered, namely about a kind of spherical surface 10.
  • an outlet channel 11 leads to the opening 5, the starts from an inner inlet opening 12, the one has a smaller passage cross section than the opening 5, and which therefore widens towards the end face 3.
  • FIG. 3 shows, however, that in the area of the large semi-axis lying side walls 11b of the outlet channel 11 itself widen obliquely outwards towards the larger outlet opening 5.
  • these side walls are 11b as boundary surfaces running straight in cross section (FIG. 3) to recognize the partial areas of a cone shell, for example can be with an elliptical base, whose axis coincides with the axis 2 of the feed bore 8.
  • FIG. 3 and 4 also show, however, all side walls 11a and 11b of the outlet channel 11, that is, between the Opening 12 and the opening 5 formed flow channel as Boundary surfaces for the flat jet 14 to be formed, as shown in Figs. 3 and 4.
  • This flat jet 14 can therefore be limited and as desired be formed. Its cross section of impact remains defined and limited. As it comes out of the nozzle body with very high pressure 1 emerges, its impact is due to the limitation, especially in the direction of the small semiaxis 13 of the ellipses the outlet openings 12 and 5 much better than in known nozzles according to the prior art.
  • the nozzle body 1 can be made of high-strength and wear-resistant materials.
  • the angle ⁇ of the flat jet 14 to be achieved determines the inclination of the Sidewall parts 11b with respect to axis 2.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdrucksprühdüse mit einem rotationssymmetrischen Düsenkörper mit einer koaxialen Zuführbohrung für eine zu versprühende Flüssigkeit, die sich zu einer elliptischen, nicht kreisförmigen Öffnung verjüngt, welche die Eintrittsöffnung für einen Austrittskanal bildet, der in einer in einer ebenen Austrittsfläche des Düsenkörpers liegenden elliptischen Austrittsöffnung größeren Querschnitts mündet.
Eine Hochdrucksprühdüse dieser Art zur Entzunderung oder Reinigung von Walzmetall ist aus der EP 0 792 692 A1 bekannt. Der der Zuführbohrung nachgeschaltete Austrittskanal erweitert sich dabei von seiner Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung hin rundum durch konkav ausgebildete Wandungen, deren Krümmungen so ausgelegt sein sollen, daß die Wandung im Austrittsbereich nicht mit dem vom Sprühmedium gebildeten Flachstrahl hohen Druckes in Berührung kommt. Durch diese Ausgestaltung wird im Gegensatz zu Flachstrahldüsen anderer Bauart, die spanabhebend durch das Einfräsen einer Nut im Bereich der Mündung der Zuführbohrung hergestellt werden (DE 34 14 880 A1) erreicht, daß im Austrittsbereich des Strahles keine spitzen Kanten entstehen, die zu frühzeitigem Verschleiß der Düse durch den unter sehr hohem Druck austretenden Flüssigkeitsstrahl führen. Diesem Zweck dient auch das Merkmal, daß die Wandungen des Austrittskanals, der sich trompetenartig zur Mündung hin öffnen, jedenfalls im Bereich der Mündung nicht mit dem Flüssigkeitsstrahl in Berührung kommen sollen. Nachteilig ist bei solchen Sprühdüsen, daß durch die mangelnde Führung des Hochdruckstrahles sich der Flachstrahl auch in Richtung der kleinen Halbachse der elliptischen Austrittsöffnung ungeführt erweitern kann, so daß dadurch der erzielbare Strahldruck verringert wird.
Aus der EP 0 862 950 A1 ist eine Hochdruckreinigungsdüse bekannt, bei der ein sich verengender Druckmittelzuführkanal vorgesehen ist, der halbkugelförmig in eine Austrittsöffnung übergeht. An der Austrittsstirnfläche dieser Hochdruckdüse ist eine senkrecht zur Achse des Zuführkanals verlaufende und sich quer über die gesamte Stirnfläche erstreckende Nut mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen, in deren Mitte zusätzlich eine Vertiefung in Ovalform mit parallelen Seitenwänden und einem kreisbogenförmigen Boden vorgesehen sind. Diese Vertiefung schneidet den kugelförmigen Endabschnitt des Zuführkanales und bildet auf diese Weise eine ebenfalls ovale Austrittsöffnung, deren die parallelen Seitenwände verbindenden Kanten stufenartig in den Bereich des kreisbogenförmigen Bodens der Vertiefung und dann erneut stufenförmig in den Bereich der über die Stirnseite durchgehenden Nut übergehen. Solche Düsen sehen keine sich nach außen kontinuierlich erweiternde ausschließlich elliptische Öffnung vor. Die Strahlform weicht daher auch von jener der vorher erwähnten Hochdrucksprühdüsen ab. Es verbleiben auch spitze Kanten, die ebenfalls zu frühzeitigem Verschleiß führen können.
Die EP 0 655 281 A1 schließlich zeigt eine für Reinigungszwecke verwendbare Hochdruckdüse, bei der ein kurzer zylindrischer Austrittskanal und eine zylindrische Ausnehmung größeren Durchmessers in Strömungsrichtung hinter dem Austrittskanal vorgesehen ist. Im Inneren der Düse ist vor dem Austrittskanal eine ovale Ausnehmung angeordnet, die dafür sorgt, dass sich hinter der Austrittsöffnung ein Flachstrahl ausbildet. Die Bauart solcher Düsen weicht von jenen der eingangs genannten Art ab.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdrucksprühdüse der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein Verschleiß durch Bildung von spitzen Winkeln an der Austrittskante nach wie vor vermieden wird, daß aber eine bessere Bündelung des Flachstrahles beim Austritt erfolgt, so daß auch der Strahldruck erhöht werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Hochdrucksprühdüse der eingangs genannten Art vorgesehen, daß nur die an die größere Halbachse der elliptischen Austrittsöffnung angrenzenden Bereiche der Seitenwände des Austrittskanales in Strömungsrichtung erweitert sind, während die an die kleinere Halbachse angrenzenden Bereiche des Austrittskanals im wesentlichen koaxial zu der Zuführbohrung verlaufende Seitenwände bilden.
Durch diese Maßnahme wird der Flachstrahl daran gehindert, sich auch in Richtung der kleineren Halbachse unbeeinflußbar zu erweitern. Die Auftreffläche des Flachstrahles kann scharf begrenzt werden, so daß auch der Strahldruck größer als bei den bekannten Hochdrucksprühdüsen ist. Der Vorteil, daß keine spitzen Winkel an der Austrittskante auftreten, wie das bei spanabhebend hergestellten Sprühdüsen der Fall ist, wird beibehalten.
In Weiterbildung der Erfindung können die an die größere Halbachse angrenzenden Seitenwände des Austrittskanals im wesentlichen parallel zu den gewünschten Begrenzungsflächen des sich erweiterenden Flüssigkeitsstrahles verlaufend ausgebildet sein. Auch die in der Längserstreckung des Flachstrahlquerschnittes liegenden Wände des Austrittskanals bleiben daher als Führungsflächen für diesen in Berührung mit dem Flachstrahl.
In weiterer Ausgestaltung dieser Idee der Erfindung können die an die größere Halbachse angrenzenden Seitenwände des Austrittskanals Teilflächen eines Kegelmantels sein. Diese Seitenwände begrenzenden dann in der Längsrichtung des Flachstrahles diesen, so daß der gesamte Hochdruckflachstrahl in seinem gesamten Außenbereich beim Austritt aus der Düse geführt und damit in der gewünschten Weise begrenzt gehalten werden kann. Der dadurch erzielbare Strahldruck wird im Vergleich zur Bauart nach dem Stand der Technik höher. Werden solche Düsen daher zur Entzunderung oder zur Reinigung eingesetzt, so ist ihre Reinigungswirkung größer.
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
die schematische perspektivische Darstellung des Düsenkörpers einer Hochdrucksprühdüse nach der Erfindung,
Fig. 2
die Draufsicht auf den Düsenkörper der Fig. 1,
Fig. 3
die Darstellung des Schnittes durch den Düsenkörper nach Fig. 2 längs der Schnittlinie III-III und
Fig. 4
die Darstellung des Schnittes längs der Linie IV-IV nach Fig. 2.
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen zylindrischen Düsenkörper 1, der durch eine senkrecht zu seiner Achse 2 stehende Abschlußfläche 3 begrenzt ist, die über eine umlaufende Abschrägung 4 in den zylindrischen Teil des Düsenkörpers 1 übergeht. In der Abschlußfläche 3 ist eine elliptische Austrittsöffnung 5 vorgesehen, an deren größerer Halbachse 6 zwei die Abschlußfläche 3 zu der umlaufenden Abschrägung 4 hin begrenzende Segmente 7 mit schräg zur Abflachung 4 hin verlaufenden ebenen Flächen vorgesehen sind.
Wie aus den Figuren hervorgeht - insbesondere Fig. 3 und 4 - ist im Inneren des zylindrischen Düsenkörpers 1 eine zylindrische Zuführbohrung 8 für eine zu versprühende Flüssigkeit vorgesehen, die sich in Richtung zur Abschlußfläche 3 hin und in der Strömungsrichtung der zu versprühenden Flüssigkeit hin, die mit dem Pfeil 9 angedeutet ist, verjüngt, und zwar etwa zu einer Art Kugelfläche 10. Von dieser Kugelfläche 10 aus, die nicht unbedingt sphärisch zu sein braucht, sondern auch andere ähnliche Formen, z.B. mit Parabelquerschnitt aufweisen kann, führt ein Austrittskanal 11 zur Öffnung 5, der von einer inneren Eintrittsöffnung 12 aus ausgeht, die einen kleineren Durchtrittsquerschnitt als die Öffnung 5 hat, und der sich daher zur Abschlußfläche 3 hin erweitert.
Wie die Fig. 3 und 4 erkennen lassen, erweitert sich dieser Austrittskanal 11 nur in Richtung der größeren Halbachse 6 der beiden elliptischen Öffnungen 12 bzw. 5, verändert aber seinen Querschnitt in Richtung der kleineren Halbachse 13 nicht oder nahezu nicht, wie sich aus Fig. 4 erkennen läßt, wo die an die kleinere Halbachse 13 angrenzenden Seitenwände 11a im wesentlichen parallel zur Achse 2 der Zuführbohrung verlaufenden Wandungen bilden.
Die Fig. 3 zeigt dagegen, daß die im Bereich der großen Halbachse liegenden Seitenwände 11b des Austrittskanales 11 sich schräg nach außen zur größeren Austrittsöffnung 5 hin erweiteren. Beim Ausführungsbeispiel sind diese Seitenwände 11b als im Querschnitt (Fig. 3) gerade verlaufende Begrenzungsflächen zu erkennen, die beispielsweise Teilflächen eines Kegelmantels mit einer elliptischen Grundfläche sein können, dessen Achse mit der Achse 2 der Zuführbohrung 8 zusammenfällt.
Wie die Fig. 3 und 4 aber auch zeigen, sind alle Seitenwände 11a und 11b des Austrittskanals 11, also des zwischen der Öffnung 12 und der Öffnung 5 gebildeten Strömungskanals als Begrenzungsflächen für den zu bildenden Flachstrahl 14 ausgebildet, wie er in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Dieser Flachstrahl 14 kann daher in der gewünschten Weise begrenzt und ausgebildet werden. Sein Auftreffquerschnitt bleibt definiert und begrenzt. Da er mit sehr hohem Druck aus dem Düsenkörper 1 austritt, ist seine Auftreffwirkung durch die Begrenzung, vor allen Dingen in Richtung der kleinen Halbachse 13 der Ellipsen der Austrittsöffnungen 12 und 5 wesentlich besser als bei bekannten Düsen nach dem Stand der Technik.
Der Düsenkörper 1 kann in bekannter Weise aus hochfesten und verschleißfähigen Materialien hergestellt sein. Der Winkel α des zu erzielenden Flachstrahles 14 bestimmt die Neigung der Seitenwandteile 11b in Bezug zur Achse 2.

Claims (3)

  1. Hochdrucksprühdüse mit einem rotationssymmetrischen Düsenkörper (1) mit einer koaxialen Zuführbohrung (8) für eine zu versprühende Flüssigkeit, die sich zu einer elliptischen, nicht kreisförmigen Öffnung (12) verjüngt, welche die Eintrittsöffnung für einen Austrittskanal (11) bildet, der in einer in einer ebenen Abschlußfläche (3) des Düsenkörpers (1) liegenden elliptischen Austrittsöffnung (5) größeren Querschnitts mündet, dadurch gekennzeichnet, daß nur die an die größere Halbachse (6) angrenzenden Bereiche der Seitenwände (11b) des Austrittskanales (11) in Strömungsrichtung (9) erweitert sind, während die an die kleinere Halbachse (13) angrenzenden Seitenwände (11a) des Austrittskanales (11) im wesentlichen parallel zu der Achse (2) der Zuführbohrung (8) verlaufen.
  2. Hochdrucksprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die größere Halbachse (6) angrenzenden Seitenwände (11b) des Austrittskanales (11) die Begrenzungsflächen des sich erweiterenden Flüssigkeitsstrahles (14) bilden.
  3. Hochdrucksprühdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die größere Halbachse (6) angrenzenden Seitenwände (11b) des Austrittskanales (11) Teilflächen eines Kegelmantels sind.
EP00105342A 1999-04-22 2000-03-16 Hochdrucksprühdüse Expired - Lifetime EP1046426B1 (de)

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EP1046426A3 EP1046426A3 (de) 2002-06-26
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EP (1) EP1046426B1 (de)
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KR (1) KR20010039578A (de)
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