BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für flüssige Medien, insbesondere Kraftstoff, bestehend aus einem Düsenkörper mit einem Einlasskanal und daran anschliessenden, tangential in einen Drallraum gerichteten Drallkanälen sowie einem zentralen, im Kern des Düsenkörpers angeordneten Rückführkanal, wobei der Drallraum im wesentlichen aus einer ringförmigen Ausnehmung im Düsenkörper und einer hierauf befestigten, mit einer zentralen Auslassöffnung versehenen Abdeckplatte gebildet ist, die mit der Stirnfläche des vom Drallraum begrenzten Kernes des Düsenkörpers einen scheibenförmigen Spalt bildet, der die Drallkammer einerseits mit der Auslassöffnung der Abdeckplatte und andererseits mit dem Rückführkanal verbindet und wobei der Querschnitt der Auslassöffnung um ein Mehrfaches grösser ist, als die Mantelfläche des scheibenförmigen Spaltes.
Eine solche Einspritzdüse ist aus der DE-PS 2407 856 bekannt und hat sich für Abspritzmengen von 0,05-10 kg/h gut bewährt. Die zunehmenden Erfordernisse an die Reinhaltung der Umwelt sowie an die Wirtschaftlichkeit von Verbrennungseinrichtungen und Motoren machen eine weitere Verminderung der Abspritzmengen auf extrem kleine Werte erforderlich.
Einer Verfeinerung der Einspritzdüsen sind jedoch Grenzen gesetzt. So ist eine Verminderung des Bohrungsquerschnittes der Düse keine Lösung, denn dies würde leicht zu Verstopfungen durch Verunreinigungen oder Zubrennen führen. Man hat auch schon versucht, den Düsenkörper aus Edelstein, Glas oder dgl. herzustellen, um eine dünne Grenzschicht durch eine glatte Oberfläche zu erhalten. Die Bildung der Grenzschicht stellt nämlich ein weiteres Hindernis dar.
Auch ein Absaugen der Rückführbohrung wäre ungeeignet, da dies ein unerwünschtes Geräusch verursachen würde.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzdüse der eingangs genannten Art so weiterzubildenj dass sie ohne grossen Mehraufwand in zuverlässiger Weise auch die Abgabe extrem kleiner Abspritzmengen ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäss der Erfindung in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.
Durch diese Ausbildung wird die Rückführmenge so stark vergrössert, dass trotz der Zuführung relativ grosser Spritzgutmengen extrem kleine Abspritzmengen übrigbleiben.
Nimmt beispielsweise eine Einspritzdüse der bekannten Bauart etwa 50% des zugeführten Mediums durch den Rückführkanal weg, so werden durch die erfindungsgemässen Injektorkanäle weitere 40% des zugeführten Mediums abgezogen, so dass eine Abspritzmenge von ca. 10% übrigbleibt.
Durch die Erfindung ist auch eine deutliche Energie- und Materialeinsparung möglich. So kann, statt einer Ölheizungspumpe, die bisher mit etwa 25bar betrieben wurde, nun eine solche mit isobar benutzt werden.
Mit Hilfe der Injektorbohrung wird im Rückführkanal ein Unterdruck erzeugt, der genügend Flüssigkeit aus dem Drallraum absaugt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine im Düsenhalter angeordnete Einspritzdüse
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Einspritzdüse nach der Linie II-II in Fig. 3,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Einspritzdüse und
Fig. 4 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 1 durch eine andere Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt einen Düsenhalter 1, mit einer darin gehaltenen Einspritzdüse 2 und einer zu dieser führenden Zuleitung 3 für das zu spritzende Medium und einem von dieser ausgehenden, zentralen Rückleitungskanal 4.
Die Einspritzdüse 2 besteht im einzelnen aus einem Düsenkörper 5, in dessen einer Stirnfläche konzentrische Nuten 6,7 vorgesehen sind. Auf der Stirnfläche des Düsenkörpers 5 ist eine mit einer zentralen Auslassöffnung 9 versehene Abdeckplatte 8 befestigt. (Fig. 3)
Die von der Nut 6 und der Abdeckplatte 8 gebildete ringförmige Aufnahmekammer 11 ist durch eine im Düsenkörper 5 vorgesehene als Einlasskanal dienende Bohrung 10 mit der Zuleitung 3 verbunden. Wie Fig. 2 zeigt, sind zwischen der Aufnahmekammer 11 und einem von der inneren ringförmigen Nut 7 und der Abdeckplatte 8 gebildeten Drallraum 12 tangentiale Drallkanäle 13 vorgesehen.
Die Stirnfläche des vom Drallraum 12 umgebenen Kernes 14 des Düsenkörpers 5 bildet mit der Abdeckplatte 8 einen Scheibenspalt 15, dessen Mantelfläche um ein Vielfaches kleiner ist, als der Querschnitt der Auslassöffnung 9 in der Abdeckplatte 8.
Es kann sogar vorgesehen sein, dass sich die Abdeckplatte elastisch an die Stirnfläche des Kernes 14 anlegt und der Scheibenspalt 15 somit im Ruhezustand praktisch gleich Null ist und sich erst bei entsprechendem Spritzdruck um ein geringes vergrössert.
Gemäss Fig. 1 weist die Einspritzdüse 2 einen zentralen, an den Rückleitungskanal 4 anschliessbaren Rückführkanal 17 auf, der als Durchgangsbohrung durch den Düsenkörper 5 ausgebildet ist und mit der Auslassöffnung 9 fluchtet.
Wie Fig. 3 deutlich erkennen lässt, ist der im Kern des Düsenkörpers 5 vorgesehene, zum Rückleitungskanal 4 führende Rückführkanal 17 in zwei Abschnitte 18, 19 unterschiedlichen Durchmesser unterteilt. Der von der Stirnfläche des Kernes 14 ausgehende Abschnitt 18 hat einen Querschnitt etwa in der Grössenordnung oder etwas grösser als der Querschnitt der Auslassöffnung 9, während der obere Abschnitt 19 einen grösseren Querschnitt aufweist. Hierdurch wird eine besonders günstige Rückführung des Spritzgutes ermöglicht.
Vom Abschnitt 19 des Rückführkanals 17 führen Injektorbohrungen 16 zur inneren Kante des Drallraumes 12. Hierdurch wird ein Teil des im Drallraum 12 befindlichen Spritzgutes in den Rückführkanal 17 umgeleitet.
Gemäss der Ausführung nach Fig. 4 kann zusätzlich, ggf.
auch anstelle der Injektorbohrungen 16 eine weitere Injektorbohrung 20 zwischen dem Rückführkanal 17 und der Aufnahmekammer 11 vorgesehen sein. Hierdurch wird der Abzug von Spritzgut vor dem Erreichen der Austrittsöffnung 9 noch verstärkt.
Vorteilhaft ist im Rückleitungskanal 4 in an sich bekannter Weise ein (nicht dargestelltes) Regelorgan zur weiteren Steuerung der Rückführmenge angeordnet.
DESCRIPTION
The invention relates to an injection nozzle for liquid media, in particular fuel, consisting of a nozzle body with an inlet channel and adjoining swirl channels directed tangentially into a swirl chamber and a central return channel arranged in the core of the nozzle body, the swirl chamber consisting essentially of an annular recess in Nozzle body and a cover plate fastened thereon and provided with a central outlet opening, which forms a disk-shaped gap with the end face of the core of the nozzle body delimited by the swirl space, which connects the swirl chamber on the one hand to the outlet opening of the cover plate and on the other hand to the return channel, and the cross section the outlet opening is several times larger than the outer surface of the disk-shaped gap.
Such an injector is known from DE-PS 2407 856 and has proven itself well for spraying quantities of 0.05-10 kg / h. The increasing requirements for keeping the environment clean and for the economic efficiency of combustion devices and engines make it necessary to further reduce the spray volume to extremely small values.
There are limits to the refinement of the injection nozzles. Reducing the bore cross-section of the nozzle is therefore not a solution, because this would easily lead to blockages due to contamination or burning. Attempts have also already been made to produce the nozzle body from gemstone, glass or the like in order to obtain a thin boundary layer through a smooth surface. The formation of the boundary layer is another obstacle.
Vacuuming the return hole would also be unsuitable, as this would cause an undesirable noise.
The invention is therefore based on the object of further developing an injection nozzle of the type mentioned at the outset such that it also enables extremely small injection quantities to be dispensed in a reliable manner without great additional expenditure.
This object is achieved according to the invention in the characterizing features of claim 1.
This design increases the return quantity so much that extremely small spray quantities remain despite the supply of relatively large spray material quantities.
If, for example, an injection nozzle of the known type takes away about 50% of the medium supplied through the return duct, a further 40% of the medium supplied is drawn off through the injector channels according to the invention, so that a spray quantity of approximately 10% remains.
The invention also enables significant energy and material savings. So instead of an oil heating pump, which was previously operated at about 25 bar, one with isobar can now be used.
With the help of the injector bore, a negative pressure is generated in the return duct, which sucks off enough liquid from the swirl chamber.
Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
The invention is explained in more detail using the drawing, for example. Show it:
Fig. 1 shows a longitudinal section through an injection nozzle arranged in the nozzle holder
2 shows a cross section through an injection nozzle along the line II-II in FIG. 3,
Fig. 3 shows a longitudinal section through a preferred embodiment of an injection nozzle and
Fig. 4 is a longitudinal section similar to Fig. 1 through another embodiment.
1 shows a nozzle holder 1, with an injection nozzle 2 held therein and a feed line 3 leading to it for the medium to be sprayed and a central return line channel 4 emanating therefrom.
The injection nozzle 2 consists in detail of a nozzle body 5, in the one end face of which concentric grooves 6, 7 are provided. A cover plate 8 provided with a central outlet opening 9 is fastened to the end face of the nozzle body 5. (Fig. 3)
The annular receiving chamber 11 formed by the groove 6 and the cover plate 8 is connected to the feed line 3 through a bore 10 provided in the nozzle body 5 and serving as an inlet channel. 2 shows, tangential swirl channels 13 are provided between the receiving chamber 11 and a swirl chamber 12 formed by the inner annular groove 7 and the cover plate 8.
The end face of the core 14 of the nozzle body 5 surrounded by the swirl chamber 12 forms with the cover plate 8 a disc gap 15, the lateral surface of which is many times smaller than the cross section of the outlet opening 9 in the cover plate 8.
It can even be provided that the cover plate rests elastically on the end face of the core 14 and the disc gap 15 is thus practically zero in the idle state and only increases by a small amount when the appropriate spray pressure is applied.
1, the injection nozzle 2 has a central return duct 17 which can be connected to the return duct 4 and which is designed as a through hole through the nozzle body 5 and is aligned with the outlet opening 9.
As can be clearly seen in FIG. 3, the return duct 17 provided in the core of the nozzle body 5 and leading to the return duct 4 is divided into two sections 18, 19 of different diameters. The section 18 starting from the end face of the core 14 has a cross section approximately in the order of magnitude or somewhat larger than the cross section of the outlet opening 9, while the upper section 19 has a larger cross section. This enables a particularly favorable return of the sprayed material.
Injector bores 16 lead from section 19 of the return duct 17 to the inner edge of the swirl chamber 12. As a result, part of the spray material located in the swirl chamber 12 is diverted into the return duct 17.
4, in addition, if necessary,
a further injector bore 20 can also be provided between the return duct 17 and the receiving chamber 11 instead of the injector bores 16. As a result, the withdrawal of spray material before the exit opening 9 is reached is increased.
A control element (not shown) for further control of the return quantity is advantageously arranged in the return duct 4 in a manner known per se.