WO2000007734A2 - Flexible düse zum austrag einer flüssigkeit und geräte mit einer solchen düse - Google Patents

Abstract

Es wird eine Düse zum Austrag einer Flüssigkeit in Form eines gebündelten Strahls beschrieben, welche mit einfachen Mitteln eine gute Strahlbündelung gewährleistet und insbesondere bei Ausführung aus homogen gummielastischem Material eine Reihe vorteilhafter Einsatzmöglichkeiten besitzt. Die Düse ist insbesondere zur Beeinflussung des Durchflusses durch Querschnittsverengung und zur Strahlumlenkung durch elastische knickfreie Umbiegung der Düse, vorzugsweise in einem Mittelbereich geeignet.

Description

Bezeichnung

Düse zum Austrag einer Flüssigkeit und Geräte mit einer solchen Düse

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Düse zum Austrag einer Flüssigkeit sowie Gerate mit einer solchen Düse

Aus der DE 30 44 310 C2 ist eine Duscharmatur bekannt, bei welcher mehrere Düsen aus gummielastischem Material duseneintπttsseitig starr montiert sind und mit ihren dusenaustπttsseitigen Eπdabschnitten in Offnungen in einer verdrehbaren Gehauseplatte gefuhrt sind Bei Verdrehung der Gehauseplatte werden die Duseπaustπttsabschnitte gegenüber den Dusenemtritten unter elastischer Deformation verkippt und dadurch die Strahlrichtungen verändert Die Dusenform ist aus einem rohrzylmdnschen Dusenaustπttsabschnitt und einem hohlkegelstumpfformigen Duseneintnttsabschnitt zusammengesetzt, die entlang einer kreisförmigen Mantellinie ineinander übergehen

Die Strahlformung der iπαividuellen Strahlen der einzelnen Düsen ist bei dem vorgesehenen Einsatzfall einer Duscharmatur von nachrangiger Bedeutung Für Einsatzfalle, wo eine gute Strahlbundeluπg und eine große Reichweite individueller Strahlen der einzelnen Düsen von Bedeutung ist, beispielsweise bei Beregnungseinrichtungen, sind die Strahlformungseigenschaften der bekannten Düse nicht ausreichend Die Verkippung ist durch die Gefahr des Abknickens der Düse auf kleine Kippwinkel begrenzt Aus der WO 95/17262 A2 ist eine Beregnungseinrichtung bekannt, bei welcher eine Gruppe von einzelnen gummielastischen Düsen kollektiv verstellbar ist und in geringer Entfernung von den Düsenaustritten die individuellen Strahlen zu den einzelnen Düsen sich zu einem gemeinsamen Strahl vereinigen. Durch das explizite Ziel, die individuellen Strahlen zu einem gemeinsamen Strahl zusammenzufügen, ist eine enge Bündelung der einzelnen Teilstrahlen weder erforderlich noch erwünscht. Die Düsen sind rohrförmig ausgebildet und zeigen keine besonders ausgeprägte Strahlbündelung der einzelnen Teilstrahlen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vielseitig einsetzbare Düse zum Austrag einer Flüssigkeit insbesondere mit veränderbaren Strahlparametern und/oder mit guter Strahlwurfweite sowie ein Gerät mit einer solchen Düse anzugeben.

Erfindungsgemäße Düsen sind in den Ansprüchen 1 , 13, 21 und 24, Geräte mit solchen Düsen in den Ansprüchen 26 und 28 angegeben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Die Ausweisung eines speziell auf eine Veränderbarkeit der Strahlparameter Strömungsquerschnitt und/oder Umlenkung der Hauptströmungsrichtung hin ausgebildeten Mittelbereichs zwischen einem Eintrittsbereich und Austrittsbereich ermöglicht vorteilhafterweise die Verankerung der Düse mit einem Fußbereich in einem Gehäuse und/oder die von der Veränderung der vorgenannten Parameter unabhängige Strahlformung durch den Austrittsbereich und dabei dennoch eine hohe Flexibilität der Strahlausrichtung oder der Beeinflussung des Flüssigkeitsdurchflusses. Von besonderer Bedeutung ist die Unabhängikeit der Strahlformung von der Beeinflussung der genannten Strahlparameter insbesondere für die Veränderung der Strahlrichtung einer Düse durch Umlenkung der Hauptströmungsrichtung im Mittelbereich gegenüber einem im Ausgangszustand der Düse vorzugsweise geraden Verlauf der Hauptströmungsrichtung.

Die Richtuπgsänderung der Hauptströmungsrichtung erfolgt dabei bevorzugt zumindest annähernd ausschließlich, insbesondere zu mehr als 90 % der Richtungsänderung des ausgestoßenen Strahls im Mittelbereich. Der Mittelbereich kann hierfür und für die Abklemmung vorteilhafterweise eine geringere Quersteifigkeit als der Austrittsbereich, insbesondere eine geringere Biegesteifigkeit für eine im Bereich des Düsenaustritts angreifende Umlenkkraft aufweisen. Beispielsweise kann der Mittelbereich durch Versteifungsmittel, insbesondere innen und/oder außen anliegende Versteifungshülsen oder dergleichen formstabilisiert sein. Mittelbereich und Austrittsbereich können aus verschiedenen Materialien bestehen in der Weise, daß der Austrittsbereich aus formstabilerem Material hergestellt ist, wobei die Düse aber dennoch vorteilhafterweise als Gußteil, insbesondere Spritzgußteil nach an sich bekannten Herstellungsverfahren hergestellt sein kann. Vorteilhaft ist insbesondere bei materialhomogener Ausführung der Düse eine Erhöhung der Düsenwaπdstärke beim Übergang vom Mittelbereich zum Austrittsbereich, so daß eine Formstabilisieruπg des Austrittsbereich durch die höhere der

Wandstärke erzielt wird. Eine Form Stabilität des Austrittsbereichs kann auch durch die in einem Gerät zur Umlenkung der Strahlrichtung eingesetzten Mittel erfolgen, indem diese als Führung für den Austrittsbereich ausgebildet sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform zeigt der Düsenkanal im Mittelbereich in Hauptströmungsrichtung eine kontinuierlich abnehmende Querschπittsfläche, welche bevorzugt einen degressiv abnehmenden Verlauf zeigt und vorteilhafterweise stufenlos in den Querschnitt des Düsenkaπals im Austrittsbereich übergeht Dabei soll der kleinste Querschnitt des Dusenkanals im Mittelbereich nicht kleiner und der größte Dusenkanalquerschnitt im Mittelbereich wenigstens um das 3-fache großer sein als der kleinste Dusenkanalquerschnitt im Austrittsbereich Vorzugsweise ist der Mittelbereich so geformt und dimensioniert, daß auch bei einer Umlenkung der

Hauptstromungsπchtung um bis zu 45 ° die kleinste Querschnittsflache über den gesamten Verlauf des Mitteibereichs entlang der dann gekrümmten Hauptstromungsπchtung nicht kleiner als und die größte Querschnittsflache des Mittelbereichs wenigstens doppelt so groß wie die kleinste Querschnittsflache des Dusenkanals im Austrittsbereich wird Die Düse ist zumindest im Mittelbereich und Austπttsbereich im Ausgangszustand bevorzugt rotationssymetπsch bezüglich der dann geraden Hauptstromungsπchtung

Zur Umlenkung der Hauptstromungsπchtung wird bevorzugt eine am Austrittsbereich oder am Übergang von Mittelbereich zu Austrittsbereich ansetzende Kraft angewandt, welche bei Ausbildung der umlenkenden Mittel als Fuhrung für den Austπttsbereich zugleich eine definierte veränderte Ausrichtung des Austrittsbereich erzwingen Ein besonders vorteilhaftes Krummungsverhalten der Düse im Mittelbereich mit besonders geringer Knickneigung ergibt sich bei einer Ausbildung des Mittelbereichs mit einer in Hauptstromungsπchtung stufenlos abnehmenden Wandstarke insbesondere in Verbindung mit der bereits geschilderten kontinuierlichen Abnahme der Querschnittsflache im Mittelteil in Hauptstromuπgsπchtung Für eine Querschnittsveranderung des Dusenkanals durch quer zur Hauptstromungsπchtung einwirkende Klemmvorrichtungen bis hin zur vollständigen Abschnurung des Dusenkanals ist vorzugsweise in einem Abschnitt des Mitteibereichs, insbesondere in einem dem Eintrittsbereich zugewandten Abschnitt des Mitteibereichs eine Position in Hauptstromungsπchtung mit bezüglich des Mitteibereichs relativ großer Querschπittsflache vorgesehen Eine größere Querschnittsflache ist bei gleicher Querschnittsform mit einer größeren Umfangsflache des Dusenkaπalabschπitts verbunden, was sich nach Rucksetzung der Klemmvorrichtung gunstig auf die schnelle und zuverlässige Aufweitung des Dusenkanals durch den Flussigkeitsdruck auch nach längerem Abklemmzustand auswirkt Die Querschnittsflache betragt in dem zur Abklemmung vorgesehenden Abschnitt im Ausgangszustand der Düse vorteilhafterweise wenigstens das 3-fache, insbesondere wenigstens das 6- fache der kleinsten Querschnittsflache des Dusenkanals im Austrittsbereich

Der Mittelteil der Düse erstreckt sich vorzugsweise über wenigstens 20 % insbesondere wenigstens 33 % der gesamten Dusenkanallange Im Ubergangsbereich vom Fußteil der Düse, welcher auch den Eintrittsbereich umfaßt, ist vorteilhafterweise eine Einkerbung im Verlauf der Außenkontur der Düse vorgesehen, mit welcher die Düse selbsthaltend in eine Gehauseoffnung einsetzbar ist

Die zirkuläre Stromungskomponenten behindernde Ausbildung eines Beruhigungsbereichs macht sich die Erkenntnis zunutze, daß die Strahlbundelung insbesondere durch solche zirkulären Stromungskomponenten der Flussigkeitsbeweguπg beeinträchtigt wird, und beseitigt wesentliche Eiπflußquellen solcher Stromungskomponenten

Eine wesentliche zirkuläre Strömung tritt typischerweise bereits im

Eintrittsbereich des Dusenkanals auf und ist insbesondere von Bedeutung bei Anordnungen, bei welchen der Hauptstrom der Flussigkeitszufuhr im Innern eines Geräts quer zur Ausrichtung des Dusenkanals gerichtet ist und die Flussigkeit zum Einstromen in den Dusenkanal einen Richtungswechsel von etwa zwischen 45° und 135°erleιdet Ein solcher Richtungswechsel fuhrt zu ungleichmäßiger Strömung und Wirbeln mit zirkulären Bewegungskomponenten, die sich bis zum Dusenaustπtt fortsetzen können, insbesondere auch durch einen strahlformend ausgebildeten Dusenaustπttsbereich

Eine vorteilhafte Maßnahme gemäß der Erfindung sieht daher vor im Verlauf des Dusenkanals vor einem Austrittsbereich, der insbesondere zur Strahlformung vorgesehen sein und bevorzugt eine zylindrische Form aufweisen kann, einen Beruhigungsbereich vorzusehen, der behindernd für zirkuläre Strömungen ausgeführt wird Insbesondere sollen zirkuläre Bewegungskomponenten senkrecht zur Hauptstromungsπchtung des Dusenkanals vermindert werden Dies erfolgt mit einem geringen Aufwand und guter Wirkung vorteilhafterweise dadurch, daß im Querschnitt des Dusenkanals der Raum für freie Kreisbewegungen in Ebenen senkrecht zur Hauptstromuπgsπchtung verkleinert wird, vorzugsweise durch Gestaltung des Querschnitts des Dusenkanals in der Art, daß die größte freie Kreisflache innerhalb der Querschnittsflache wesentlich kleinber sind als die gesamte Querschnittsflache, insbesondere kleiner als 20% der Querschnittsflache Solche zirkulären Bewegungen, die sich der Bewegung in Hauptstromungsπchtung überlagern, werden dadurch wirkungsvoll vermindert Durch den Einsatz von zur Hauptstromungsπchtung im wesentlichen parallelen Leitflachen werden solche unerwünschten zirkulären Beweguπgskompoπenten der Flüssigkeit weitgehend unterdruckt, ohne daß der Stromungswiderstand in Hauptstromungsπchtung nennenswert erhöht wird Eine bevorzugte Ausfuhrungsform sieht vor, daß von den Wanden zur Mitte des Dusenkanals hin ausgerichtete Leitelemente mit zur Hauptstromungsπchtung parallelen Leitflachen im Beruhigungsbereich angeordnet sind Vorzugsweise gehen diese Leitelemente von der Wand des Dusenkanals aus und sind mit dieser verbunden wodurch die Leitelemeπte auch bei geringer Mateπalstarke mechanisch stabil angeordnet sind

Der durch die Leitelemente segmentierte Querschnitt des Dusenkanals kann dabei auch die an sich gebräuchliche kreisrunde Form aufweisen Die Leitelemente sind vorzugsweise an den einander und der Mitte des

Dusenkanals zugewandten Kanten beabstandet so daß in der Mitte des Dusenkanals ein lichter Innenraum frei bleibt Der lichte Inπenraum der vorteilhafterweise in direkter Verlängerung des bevorzugt zylindπschen Dusenkanalabschnitts des Dusenaustπttsbereichs liegt, begünstigt die ungehinderte Strömung in Hauptstrom ungsπchtung, kann aber durch

Beschrankung seines freien Radius zirkuläre Strömungen in seinem Bereich weitgehend vermeiden Die Flache des freien Kreisquerschnitts des lichten Innenraums egt vorteilhafterweise zwischen dem 1 -fachen und dem 20- fachen, vorzugsweise zwischen dem 2-fachen und dem 10-fachen Wert der kleinsten Querschnittsflache des Dusenkanals im Dusenaustπttsbereich

Der Dusenaustπttsbereich umfaßt vorteilhafterweise einen zylindπschen, insbesondere kreiszylindrischen Dusenabschnitt, wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt Die Lange dieses Dusenabschnitts ist vorteilhafterweise wesentlich großer als der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts und liegt vorzugsweise zwischen 5% und 60%, insbesondere zwischen 15% und 35% der gesamten Lange des Dusenkanals Der Dusenkanal hat vorzugsweise seine kleinste Querschπittsflache in diesem zylindrischen Dusenkanalabschnitt Die Querschnittsflache des Dusenkanals nimmt vorzugsweise in Hauptstromungsπchtung bestandig ab, bis sie an dem zylindrischen Dusenkanalabschnitt des Dusenaustπttsbereichs ihren kleinsten Wert erreicht Die Abnahme des Querschnitts erfolgt vorteilhafterweise mit möglichst geringer Störung der Strömung Hierzu wird die Krümmung der Mantellinien der Dusenkanalwand auf einen Mmdestkrummungsradius von 2 mm zu kleineren Werten hinbegrenzt und/oder die Richtungsanderung der Mantellinien an gekrümmten Abschnitten, repräsentiert durch Tangenten, auf weniger als 15° auf je 5% der Dusenkanallaπge in Hauptstromuπgsπchtung beschrankt Hierdurch kann die Entstehung neuer Stromungswirbel an Querschnittsverengungen weitgehend vermieden werden Die Entstehung neuer Stromungswirbel soll insbesondere in Hauptstromungsπchtung nach dem Beruhigungsbereich vermieden werden Der Beruhigungsbereich des Dusenkanals beginnt vorteilhafterweise an oder nahe der Eintπttsoffnung in die Düse Der lichte Innenraum ist bevorzugt mit weitgehend gleichbleibendem Querschnitt, d h gleichbleibenden Abstanden der Leitelemente in Hauptstromungsπchtung ausgeführt

Vorteilhafterweise ist zwischen dem Beruhigungsbereich und dem Dusenaustπttsbereich noch ein Mittelbereich vorgesehen, welcher vorzugsweise eine geringere Quersteif ig keit der Dusenkanalwand zeigt Die geringere Quersteifigkeit des Mitteibereichs bewirkt zum einen, daß bei einer evtl spateren gegen die Hauptstromungsπchtung in Ausgangsposition geneigten Ausrichtung des Dusenaustπttsbereichs die Richtungsanderung vornehmlich in dem Mittelbereich erfolgt und insbesondere der strahlformende Dusenaustπttsbereich weitgehend unverformt bleibt, und zum anderen, daß in diesem Mittelbereich eine gezielte Abschnurung des Dusenkanals durch seit ch angewandte Kräfte vereinfacht wird Ersteres ist insbesondere von Bedeutung für Anwendungen, bei welchen eine Strahlπchtungsvaπation und/oder bei mehreren Düsen eine individuell verschiedene Strahlausrichtung der einzelnen Düsen bei parallel ausgerichteten festen Dusenemgangen beabsichtigt ist Letzteres ist beispielsweise vorteilhaft für eine gezielte Abstellung des Flussigkeitsaustrags aus einer Düse

Für die bevorzugte Ausfuhrung der Düse als emstuckiges Gußteil, insbesondere als Spπtzgußteil, sieht eine weitere erfindungsgemaße Maßnahme vor, eine Trennstelle des mehrteiligen Werkzeugs und damit eine an der Trennstelle unvermeidliche, mehr oder weniger ausgeprägte Gußnaht an eine Position innerhalb des Dusenkanals in Hauptstromungsπchtung vor den zylindrischen Dusenkanalabschnitt zu legen Die quer zur Hauptstrom ungsπchtung verlaufende Trennstelle des Gußwerkzeugs fuhrt dann zu einer ringförmigen Gußnaht an der Wand des Dusenkanals Eine solche Storstelle des Wandverlaufs des Dusenkanals ist an sich unerwünscht vermeidet aber gegenüber der Alternative, die Trennstelle an den Dusenaustπtt zu verlegen, den bei einer solchen Alternative wesentlich gravierenden Nachteil einer Gußnaht mit einer mehr oder weniger ausgeprägten regelmäßigen Gußhaut am Strahlaustritt, die die im strahlformenden Dusenaustπttsabschπitt, insbesondere einem zylindrischen Dusenkanalabschnitt aufgeprägte Strahlbundelung wieder unkontrolliert beeinträchtigt Sie kann insbesondere auch eine Wnkelabweichung zwischen dem Stiel und der Dusenachse verursachen Eine manuelle Nachbearbeitung zur Beseitigung einer Gußnaht am Dusenaustπtt ist wirtschaftlich und technisch nicht sinnvoll Durch die

Verlagerung einer solchen störenden Gußnaht in Hauptstromungsπchtung vor den strahlformenden Dusenaustπttsbereich wird der Einfluß der Storstelle so gering wie möglich gehalten Insbesondere wird die Fuhrung der Flüssigkeit in dern strahlformenden Dusenkanalabschnitt des Düsenaustrittsbereichs und die Strahlablösung nicht mehr beeinträchtigt, da der Düsenaustritt von einer Trennstelle und damit einer Gußπaht frei bleiben kann.

Die Gußnaht der Wand des Düsenkanals bzw. die dieser zugrundeliegende Trennstelle des Werkzeugs liegen vorzugsweise an einer Position, wo die Querschπittsfiäche des Dusenkanals zwischen dem 1 ,5-fachen und dem 4- facheπ, insbesondere zwischen dem 2-fachen und dem 3-facheπ der kleinsten Querschnittsfläche des Düsenaustrittsbereichs beträgt. Der Werkzeugteil, der vom Düsenende den späteren Düsenausgangskanal bildend sich zum gegenüberliegenden Werkzeug bis zur Trennstelle erstreckt, zeigt im wesentlichen die Form eines von einem Fußpunkt ausgehenden Stifts, der sich an seinem dem Fußpunkt abgewandten Ende aufweitet. Durch Fortführung der Düsenwand des Düsenaustritts in eine zur Düsenendfläche übergehende Rundung mit einem Krümmungsradius von mehr als 5% des Durchmessers des Düsenaustritts, wenigstens aber 0,1 mm, können im zur Herstellung der Düse vorgesehenen Werkzeug auftretende mechanische Spannungen verteilt und auf unschädliche Werte begrenzt werden. Eine saubere Strahlablösung von der Düsenwand ist, insbesondere bei Krümmungsradien von weniger als 1 mm, dabei nicht beeinträchtigt.

Da der Stift des Werkzeugs in der fertig gegossenen Düse sich einerseits am Fußpunkt an der Düsenendfläche abstützt und andererseits die dem Fußpuπkt abgewandte Aufweitung des Stifts den engeren zylindrischen Dusenkanalabschnitt hintergreift, muß die Düse von dem Werkzeugstift zwangsentformt werden. Das gummielastische Düsenmaterial ermöglicht bei den genannten bevorzugten Querschnittsflächenverhältnissen von Trennstelle und engstem Düsendkaπalquerschnitt eine solche Zwangsentformung ohne Gefahr der Beschädigung von Düse oder Werkzeug

Die erfindungsgemaße Düse ist gemäß einer ersten vorteilhaften Verwendung in einem Gerat zum Austrag einer Flüssigkeit einsetzbar, bei welchem der Dusenaustπtt gegenüber einem fest angeordneten Dusenemtπtt elastisch umgebogen ist, um eine bestimmte Ausrichtung des austretenden Strahls zu erzielen Vorzugsweise enthalt das Gerat eine Mehrzahl solcher Düsen, so daß ein Dusenfacher mit unterschiedlichen und vorzugsweise veränderlichen Strahlausrichtungen erzeugbar ist

Eine weitere vorteilhafte Anwendung einer erfindungsgemaßen Düse sieht ein Gerat zum Austrag einer Flüssigkeit vor, bei welchem Vorrichtungen zum Abschnüren des Dusenkanals zwischen Duseneintπtt und Dusenaustπtt vorgesehen sind Auf diese Weise laßt sich mit geringem Aufwand und zuverlässig ein Absperren des Wasseraustπtts aus der Düse erreichen Vorzugsweise sind wieder eine Mehrzahl von Düsen in dem Gerat vorgesehen

Die vorstehend und in den Ansprüchen beschriebenen Maßnahmen sind sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen vorteilhaft realisierbar

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen und Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht Dabei zeigt

Fig 1 eine Seitenansicht einer Düse

Fig 2 einen Längsschnitt durch die Düse der Fig 1

Fig 3 einen Blick in den Dusenkanal vom Duseneintπtt her Fig. 4 eine umgelenkte Düse

Fig. 5 eine abgeklemmte Düse

Der Düsenkörper erstreckt sich von einem in eine Platte P integrierten Fußteil F unter zunehmender Verschlankung in Hauptströmungsrichtuπg H bis zur Düsenendfläche FE. Im Bereich des Fußteils F weist die äußere Kontur der Düse eine Einkerbung K auf, welche zum Eingriff in eine Gehäuseöffnung mit beidseitigem Übergreifen des Randes einer solchen Gehäuseöffnung vorgesehen ist. Die Einkerbung kann zur zuverlässigeren Abdichtung der Gehäuseöffπung durch den eingesetzten Düsenkörper noch eine umlaufende Rippe T aufweisen. Die Platte P kann vorteilhafterweise eine Mehrzahl von Düsen in vorzugsweise linearer Anordnung miteinander verbinden. Durch den Düseneintritt DE einströmende Flüssigkeit wird im Verlauf der Düse durch den enger werdenden Innenquerschnitt beschleunigt und tritt als eng gebündelter Strahl durch den Düsenaustritt DA in Hauptströmungsrichtung H aus der Düse aus.

Aus dem Längsschnitt durch die Düse nach Fig. 2 wird der für die Erfindung wesentliche innere Aufbau der Düse an einem beispielhaften Aufbau ersichtlich. Der sich im Düseninneren vom Düseneintritt zum Düsenaustritt erstreckende, flüssigkeitsführende Düsenkanal sei als rotationssymmetrisch bezüglich einer Mittelachse angenommen. Der Querschnitt des Dusenkanals verengt sich vom Düseneintritt DE her kontinuierlich bis zu einem kreiszylindrischen Dusenkanalabschnitt ZK eines Düsenaustrittsbereichs DA. Der Düsenkanal hat in diesem Abschnitt ZK seinen kleinsten Querschnitt. Die Verengung des Düsenkanalquerschnitts erfolgt ohne abrupte Übergänge, so daß die Erzeugung von die Strahlbündelung störenden Bewegungskomponenten der Flüssigkeit innerhalb des Düsenkanals minimiert wird Die in der Zeichenebene liegenden Mantellinien der Wandung Wl des Dusenkanals sind überwiegend durch mehrere im wesentlichen gerade Abschnitte gebildet, welche bei nur geringen Wnkelanderungen bezüglich ihrer Neigung gegen die Hauptstromungsπchtuπg H mit großzugigen Krümmungsradien ineinander übergehen Die Mantellinien laufen in Richtung des Duseneingangs geschwungen in einen zur unteren Plattenebene parallelen Ausrichtung aus Für die Fuhrung der Mantellinien ist eine große Vaπatioπsmogiichkeit im Detail gegeben

In einem beim Duseneintπtt DE beginnenden, im skizzierten Beispiel als

Beruhiguπgsbereich B ausgeführten Eintrittsbereich sind mehrere Leitelemente LE in Form von Lamellen, die sich von der Dusenkanalwand in Richtung der Duseπkanalmitte erstrecken vorgesehen Die Leitelemente LE segmentieren den Stromungsraum des Dusenkanals und behindern zirkuläre Bewegungsanteile der Flüssigkeit in Ebenen senkrecht zur

Hauptstromungsπchtung, die sich durch Überlagerung mit der Bewegung in Hauptstromungsπchtung in Form von spiralförmigen Bewegungsmustern ausdrucken können Durch αie quer zu Stromungslinien solcher zirkulären Bewegungskomponenten verlaufenden Lamellen wird der Großteil solcher zirkularer Strömungen unterbunden Die Lamellen fuhren nicht bis zur Mitte des Dusenkanals, sondern sind untereinander und von diesem beabstandet und begrenzen einen lichten Iπnenraum IR mit einem im Querschnitt freien Kreisdurchmesser DI, der wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des Dusenemtπtts DE Die Lange des Beruhigungsbereichs B betragt vorzugsweise wenigstens 20% der gesamten Lange des Dusenkanals von Dusenemtπtt bis zum Dusenaustπtt Ein Dusenaustπttsbereich A umfaßt einen zylindrischen insbesondere kreiszylindrischen Düsenkanalabschnit ZK welcher maßgeblich die Strahlformung beeinflußt Am Duseπaustπtt DA geht die Wandung Wl des Dusenkanals in eine Rundung R über, welche zu der Dusenendflache FE fuhrt Durch die Rundung R werden mechanische Spannungen am zur Herstellung bevorzugt benutzten Spritzgußwerkzeug im Bereich des Duseπaustπtts verteilt und Spitzenbelastungen vermieden Die Strahlablosung beim Verlassen des Dusenaustπtts erweist sich als unkritisch, so daß die Rundung R die Strahlformung nicht erkennbar beeinträchtigt

Die Düse weist zwischen dem Eintrittsbereich E und dem Dusenausstπttsbereich A einen Mittelbereich M auf, in welchem die Stromungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die kontinuierliche Querschnittsverengung in Hauptstromungsπchtung stetig zunimmt Zwischen Eintrittsbereich, Mittelbereich und Austπttsbereich können jeweils kurze

Übergänge vorgesehen sein, in welchen die spezifischen Eigenschaften der genannten Bereiche ineinander überfuhrt werden In dem mittleren Bereich M zeigt die Düse eine Wandstarke, die in Hauptstrom ungsπchtung vorzugsweise stufenlos abnimmt und beim Übergang in den anschließendem Austπttsbereich wieder zunimmt Bei einer Auslenkung des Austπttsbereichs zur Ablenkung des Strahls von der Mittelachse der Ausgangsposition der Düse findet eine Verformung des Dusenkorpers pπmar in dem Mittelbereich stattfindet, wogegen der zylindrische Dusenkanalabschnitt ZK des Dusenaustπttsbereichs A bei einer solchen Auslenkung im wesentlichen unverformt bleibt und daher die Strahlformung durch die Ausienkung nicht nennenswert beeinflußt wird Der Fußbereich der Düse ist bei einer Auslenkung des Dusenendes zur Strahlablenkung als fest in einem Gehäuse verankert betrachtet ln Figur 4 ist die in Figur 2 in Ausgangsstellung dargestellte Düse in einer Position mit umgelenkter Strahlaustrittsrichtung skizziert Am Austrittsbereich ansetzende Umlenkmittel UM sind als Fuhrung für den Austrittsbereich zumindest in Richtung der Umlenkung ausgebildet Die Richtungsanderung der Hauptstrom ungsπchtung im Strahlaustritt nach H' findet im wesentlichen ausschließlich in dem Mittelbereich statt, wogegen der Austπttsbereich wegen der Führung durch die Umlenkmittel und/oder die höhere Wandstärke des Austπttsbereichs im wesentlichen unverformt bleibt und daher seine vorteilhaften Strahlform ungseigenschaften beibehält Die Querschnittsflache des Duseπkanais bleibt auch in den bei der Umbiegung des Mittelbereichs von der Kreisform elliptisch verformten Querschnitten großer als die Querschnittsflache in dem strahlformendeπ Austrittsbereich, so daß der Durchfluß im wesentlichen unverändert durch den Querschnitt des Austπttsbereichs bestimmt bleibt

Figur 5 zeigt einen Düse der in der Figur 2 skizzierten Art, bei welcher in einem dem Eintrittsbereich E zugewandten Abschnitt des Mittelbereichs eine außen ansetzende und quer zur Hauptstromungsπchtung wirkende Klemmvorrichtung KV den Dusenkanal vollständig abschnürt Zur Regulierung des Durchflusses können auch Zwischenstellungen der Klemmvorrichtung möglich sein Nach längerer Abschnurung des Dusenkanals reicht unter Umstanden die Elastizität des Dusenmateπals zur Rückstellung nicht aus Der Druck der Flüssigkeit wirkt dann aber gleichfalls in Richtung der Wederherstellung des ursprünglichen Dusenkanalquerschnitts, wobei die Ruckstellkraft durch die größere Wandflache in einem Bereich mit im Ausgangszustand größerer

Querschπittflache hoher ist und damit eine Aufweitung des Dusenkanals nach Rucksetzung der Klemmvorrichtung schneller und zuverlässiger erfolgt als an Positionen mit im Ausgangszustand kleinerer Querschnittsflache Die Düse ist bevorzugt als materialhomogenes Spritzgußteil aus gummielastischem Material hergestellt Beim Gußvorgang mit dem mehrteiligen Gußwerkzeug sind mehr oder weniger stark ausgeprägte Gußnahte, die sich auch in unregelmäßigen Gußhauten fortsetzen können, an Trennstellen des Werkzeugs kaum zu vermeiden Eine vorteilhafte Gestaltung eines Spritzgußwerkzeugs zur Herstellung einer Düse der skizzierten Art sieht eine Trennstelle des Werkzeugs zwischen einem ersten, den Duseneintπtt formenden Werkzeugteil und einem zweiten, den Dusenaustπttsbereich mit dem zylindrischen Dusenkanalabschnitt ZK formenden Werkzeugteil innerhalb des Dusenkanals an einer Position in Hauptstromungsπchtung vor dem zylindrischen Dusenkanalabschnitt ZK vor Die Position ist in der Skizze nach Fig 2 als resultierende Gußnaht GN eingetragen Durch die Lage der Gußnaht GN vor dem strahlformenden zylindrischen Dusenkanalabschnitt ZK kann der nachteilige Einfluß einer solchen Gußπaht auf die Strahlformung gering gehalten werden Im weiteren Dusenkanalverlauf einschließlich des Dusenaustπtts DA tritt dann keine solche Gußnaht bzw Treπnstelle zwischen zwei Werkzeugteilen mehr auf Die gegossene Düse wird durch Zwangsentformung entgegen der Hauptstromungsπchtung H von dem zweiten Werkzeugteil abgezogen, wobei sich beim Abziehen der zylindrische

Kaπalabschnitt ZK unter elastischer Dehnung über die Aufwertung des zweiten Werkzeugteils ziehen laßt, ohne dieses dadurch zu beschädigen oder selbst beschädigt zu werden Eine Nachbearbeitung der gegossenen Düse ist nicht erforderlich

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele beschrankt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar. Insbesondere kann der Verlauf des Dusenkanals von der skizzierten Form der Mantellinien in vielerlei Weise abweichen.

Claims

Patentansprüc e

1 Duse zur Abgabe eines Flussigkeitsstrahls mit einem sich von einem Dusenaustπtt entlang einer Hauptstrom ungsπchtung erstreckenden

Dusenkanal, dadurch gekennzeichnet, daß die Duse in Hauptstromungsπchtung nacheinander einen Eintrittsbereich, einen Mittelbereich und einen Austπttsbereich umfaßt, und daß der Mittelbereich aus elastischem, insbesondere gummielastischem Material besteht und in seinem Verlauf eine Querschnittsveranderung und/oder eine Umlenkung der Stromungsπchtung ermöglicht

2 Duse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich einen geringere Quersterfigkeit aufweist als der Austrittsbereich

3 Duse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsbereich durch Versterfungsmittel formstabiiisiert ist

4 Duse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Austrittsbereich und Mittelbereich aus verschiedenen Materialien bestehen

5 Duse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Querschnittsflache des Dusenkanals im Mittelbereich in Stromungsrichtung kontinuierlich verringert 6 Duse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Querschnittsflache des Dusenkanals bis zu einer Umlenkung der Stromungsrichtung von 45 ° sich in Stromuπgsπchtuπg kontinuierlich verringert

7 Duse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflache des Dusenkanals im Mittelbereich bis zu einer Umlenkung der Stromungsrichtung um 45 ° großer ist als die kleinste Querschnittsflache des Dusenkanals im Austrittsbereich

8 Duse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Wandstarke der Duse beim Übergang vom Mittelbereich zum Austrittsbereich zunimmt

9 Duse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich sich über wenigstens 20 % insbesondere wenigstens

33 % der Dusenkanallange erstreckt

10 Duse nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß sich die Querschnittsflache des Dusenkanals im Mittelbereich in Stromungsrichtung degressiv verringert

11 Duse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abklemmbereich im Mittelbereich vorgesehen ist, dessen Dusenkanal- Querschnittsflache im nicht geklemmten Zustand mindestens das 3-fache, vorzugsweise mindestens das 6-fache der kleinsten Querschnittsflache des Dusenkanals im Austrittsbereich betragt 12 Duse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der Duse im Fußbereich der Duse eine umlaufende Einkerbung aufweist

13 Duse zum Austrag einer Flüssigkeit in Form eines gebündelten Strahls mit einem sich von einem Dusenemtπtt zu einem Dusenaustπtt erstreckenden Dusenkanal, dessen Stromuπgsquerschnitt sich in Hauptstromungsπchtung verengt, msbesonder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Dusenkanal vor einem Dusenaustπttsbereich einen Beruhigungsbereich aufweist der behindernd für zirkuläre Strömungen im Dusenkanal ausgeführt ist

14 Duse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Beruhigungsbereich von den Wanden des Dusenkanals zu dessen Mitte hin gerichtete Leitelemente mit zur Hauptstromungsπchtung parallelen Leitflachen aufweist

15 Duse nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkanten der Leitelemente voneinander und vom Zentrum des Dusenkanals beabstandet sind und einen lichten Innenraum freilassen

16 Duse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste Querschnittsfiache des lichten Innenraums zwischen dem 1 -fachen und dem 20-fachen, insbesondere zwischen dem 2-fachen und 10-fachen der kleinsten Querschnittsflache des Dusenkanals im Dusenaustπttsbereich liegt 17 Düse nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantellinien der Dusenkanalwand zwischen Beruhigungsbereich und Dusenaustπtt keinen Krümmungsradius kleiner als 2 mm aufweisen

D

18 Duse nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet daß die Mantellinien der Dusenkanalwand zwischen Beruhigungsbereich und Dusenaustπtt keine Richtungsanderung von mehr als 15° auf je 5% der Dusenkanallange zeigen 0

19 Duse nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Dusenaustπttsbereich einen zylindrischen Dusenkanalabschnitt umfaßt, dessen Querschnittsflache die kleinste Querschnittsflache des Dusenkanals bildet

15

20 Duse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Dusenkanalabschnitt zwischen 5% und 60% insbesondere zwischen 15% und 35% der Dusenkanallange einnimmt

20 21 Duse zum Austrag einer Flüssigkeit in Form eines gebündelten Strahls mit einem sich von einem Duseneintπtt zu einem Dusenaustπtt erstreckenden Dusenkanal, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Duseπaustπtt über eine Rundung mit einem Krümmungsradius mit wenigstens 0,1 mm in die Duseπendfiache übergeht

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22 Duse nach einem der Ansprüche 1 bis 121 , dadurch gekennzeichnet, daß sie aus gummielastisch verformbarem Material besteht 23 Duse nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch ihre Ausführung als Gußteil

24Düse zum Austrag einer Flüssigkeit in Form eines gebündelten Strahls mit einem sich von einem Duseneintπtt zum Dusenaustπtt erstreckenden

Dusenkanal, dessen Stromungsquerschnitt sich in Hauptstromungsπchtung verengt und in einem zylindπschen Dusenkanalabschnitt im Dusenaustπttsbereich endet wobei die Duse als Gußteil aus gummieleastisch verformbarem Material besteht, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch eine quer zur Hauptstromungsπchtung verlaufende Gußπaht innerhalb des Dusenkanals in Hauptstrom ungsπchtuπg vor dem zylindrischen Dusenkanalabschnitt

25 Düse nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflache des Dusenkanals bei der Gußnaht wenigstens das 1 ,1 - fache, vorzugsweise wenigstens das 1 5-fache der Querschnittsflache des zylindrischen Dusenkanals betragt

26 Gerat zum Austrag einer Flüssigkeit mit einer Duse nach einem der Ansprüche 1 bis 25, bei welchem Vorrichtungen zum Abschnüren des

Düsenkanals zwischen Duseneintπtt und Dusenaustπtt vorgesehen sind

27 Gerat nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen an einem dem Eintrittsbereich zugewandten Abschnitt des Mittelbereichs ansetzen

28 Gerat zum Austrag einer Flüssigkeit mit einer Duse nach einem der Ansprüche 1 bis 25, bei welchem der Düsenaustritt elastisch abgebogen ist 29 Gerat nach Ansprucn 28 mit unterschiedlich ausgerichteten Austπttsoffnungen

30 Gerat nach Anspruch 28 oder 29 dadurch gekennzeichnet, daß die Ausπchtunαeπ der Austπttsbereiche veränderbar sind