DE102004001222B4

DE102004001222B4 - Düseneinheit und Gargerät mit einer Düseneinheit

Info

Publication number: DE102004001222B4
Application number: DE200410001222
Authority: DE
Inventors: Simon Pattermann
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2024-01-08
Also published as: DE102004001222A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Düseneinheit mit zwei Abschnitten, von denen der fluideingangsseitige Abschnitt einen zu seiner Symmetrieachse ausgerichteten Eingangsbereich und zumindest eine damit in Verbindung stehende, sich zumindest bereichsweise von der Symmetrieachse wegstreckende Leitung bereitstellt und der fluidausgangsseitige Abschnitt zumindest eine Kammer, in die die Leitung exzentrisch mündet, und zumindest eine erste Öffnung im Wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse und zumindest eine zweite Öffnung im Wesentlichen parallel zur Symmetrieachse, jeweils in Verbindung mit der Kammer, umfasst; und ein Gargerät mit zumindest einer solchen Düseneinheit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Düseneinheit gemäß dem Patentanspruch 1 und ein Gargerät mit zumindest einer solchen Düseneinheit.
In der Düsentechnik unterscheidet man insbesondere zwischen Flachstrahldüsen und Hohlkegeldüsen.

Aus der US 4,022,385 sind Flachstrahldüsen zum Entfernen von Partikeln aus einem Luftstrom eines Lüftungskanals einer Farbspritzkabine bekannt. Der Luftstrom muß dabei durch den Strahl mehrerer Flachstrahldüsen hindurchtreten. Die Flachstrahldüsen sollen durch Turbulenzen innerhalb des Düsengehäuses selbstreinigend sein.

Die WO 01/32317 A1 offenbart Düsen mit einem Selbstreinigungsmechanismus. Allerdings funktioniert dieser Selbstreinigungsmechanismus nur bei nachlassendem Druck, bei dem eine aus zwei Teilen bestehende Spitze der Düse aufklappt und so die verstopfenden Partikel herausgespült werden können. Ferner muß erst eine Verstopfung festgestellt werden, bevor der Druck reduziert wird, was zu einem erhöhten Wartungsaufwand führen kann. Zusätzlich ist die Düse durch die eingebaute Mechanik störanfällig.

In der US 6,338,438 B1 ist ein Sprühgerät beschrieben, in dem innerhalb eines sich schnell drehenden, hohlen, zylinderförmigen Körpers mit einer Vielzahl von Verbindungsöffnungen von Innen nach Außen eine oder mehrere Flachstrahldüsen angeordnet sein können. Damit soll erreicht werden, daß Fluid möglichst uniform in einem Raum verteilt wird.

Ferner sind aus dem Stand der Technik Exzenter-Hohlkegeldüsen bekannt, die selbstreinigend sein sollen und beispielsweise über die Hennlich GmbH & Co. KG erhältlich sind. Die Selbstreinigung wird dadurch bewirkt, daß in eine zylindrische Kammer ein Fluid exzentrisch eingeführt wird, so daß das Fluid in der Kammer mit einen Drall beaufschlagt wird und in Axialrichtung des Dralls aus der Düse austritt.

Auch in der US 4,184,636 sind Hohlkegeldüsen offenbart. Diese Hohlkegeldüsen werden von einem Oszillator angetrieben, damit der Düsenstrahl verschiedene Hohlkegelwinkel und Drehrichtungen aufweisen kann. In der US 4,184,636 ist zudem eine Flachstrahldüse offen bart, die ihre Strahlrichtung verändern kann. Insbesondere weist diese Flachstrahldüse eine Kammer auf, die über mehrere Kanäle mit einem Fluid versorgt werden kann, so daß die Strahlrichtung über die Versorgung der Kanäle, die die Drehrichtung des Dralls in der Kammer beeinflußt, verändert werden kann. Dieser bekannten Düse fehlt es an Kompaktheit, insbesondere bei gleichzeitiger Verwendung von mehreren Sprühformen, und sie verändert ständig durch die Oszillationen ihr Sprühbild und ihre Sprührichtung.

Aus der EP 1 275 334 A2 ist ein Gargerät mit einem Ablöschkasten bekannt. Dem Ablöschkasten des Gargeräts kann über eine Zuleitung Wasser zugeführt werden. Ferner weist das Gargerät einen Sprinkler und eine Sprühdüse im Garraum auf.

Die FR 761.823 offenbart eine Düseneinheit für einen Brennstoffverbrenner, die in einer ersten Ausführungsform eine Verwirbelungskammer aufweist, die über Kanäle exzentrisch versorgt wird. Nach dem Austreten eines konischen Strahls aus der Verwirbelungskammer trifft der Strahl auf eine konische Blende, die wiederum ein zentrales Loch aufweist, wodurch nur ein Teil des konischen Fluidstrahls austreten kann. Der verbleibende Teil des Fluids wird über eine Abflußleitung abgeführt. Eine solche Abführleitung kann auch in einer weiteren Ausführungsform der Düseneinheit der FR 761.823 von der Verwirbelungskammer aus sich erstreckend angeordnet sein.

Aus der GB 2 110 568 A ist eine Düseneinheit bekannt, die für einen Koksofen konzipiert ist, die zwei Verwirbelungskammern aufweist, und die jeweils über Rinnen exzentrisch mit einem Fluid versorgt werden können. Aus der Düseneinheit kann somit aus den beiden Kammern jeweils ein konischer Fluidstrahl austreten. Die beiden Verwirbelungskammern sind über eine Verbindungsöffnung an der Seite der Verwirbelungskammern miteinander verbunden, um entweder die jeweils andere Kammer zu reinigen oder um den Wirbel in der jeweils anderen Kammer zu verlangsamen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Düseneinheit derart weiterzuentwickeln, daß sie die Nachteile des Stands der Technik überwindet, insbesondere äußerst einfach aufgebaut sowie einstellbar ist, mehrere Sprührichtungen und -arten aufweist und selbst bei kleinen Öffnungsquerschnitten einer Flachstrahldüse selbstreinigend ist, und ein verbessertes Gargerät zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.

Die Patentansprüche 2 bis 22 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäße Düseneinheit.

Die Erfindung liefert auch ein durch Einbau zumindest einer erfindungsgemäßen Düseneinheit verbessertes Gargerät.

Die Patentansprüche 24 bis 32 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen des verbesserten Gargeräts.

Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, daß durch eine exzentrische Zufuhr eines Fluids in eine insbesondere zylinderförmige Kammer einer Düseneinheit dem Fluid ein Drall aufgeprägt wird, so daß das Fluid in eine Drehbewegung innerhalb der Kammer versetzt wird, um die Düse nicht nur in Form zumindest eines Hohlkegels zu verlassen, sondern auch in Form zumindest eines Flachstrahls, wobei gleichzeitig ein Selbstreinigungseffekt auftritt. Fluid tritt erfindungsgemäß nämlich durch eine kleine, insbesondere schlitzförmige, Öffnung in Radialrichtung des Dralls in Form eines Flachstrahls und in Axialrichtung des Dralls in Form eines Hohlkegelstrahls aus. Durch die Drehbewegung innerhalb der Kammer werden Dreckteilchen, die die Öffnung der Düse verstopfen können, sofort wieder weggespült.

Bei Einsatz der erfindungsgemäßen Düseneinheit in einem Ablöschkasten eines Gargeräts kommt es durch die Hohlkegelform zumindest eines Wasserstrahls zu einem großflächigen Kontakt zwischen Dampf und Wasser, was einer raschen Auskondensierung dient, während jeder Flachstrahl sozusagen einen Wasservorhang zum Verschluß des Ablöschkastens bspw. gegenüber einem Entlüftungsrohr bereitstellt, was ein unerwünschtes Austreten von Dampf aus dem Gargerät vermeidet. Somit kann die erfindungsgemäße Düseneinheit besonders effektiv in einem Ablöschkasten eines Gargeräts eingesetzt werden. Aufgrund der Selbstreinigung der erfindungsgemäßen Düseneinheit kommt es dabei auch zu einer Reduktion der Wartungsarbeiten.

Es versteht sich für einen Fachmann, daß geometrische Angaben wie kreisförmiger oder ovaler Querschnitt, rechteckiger Querschnitt, zylinderförmiger Teilbereich, senkrechter Anordnung, paralleler Anordnung oder dergleichen nicht auf die genaue mathematische Definition beschränkt ist, sondern kleine Abweichungen zuläßt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen beispielhaft im Einzelnen erläutert wird. Dabei zeigt:
1 eine Teillängsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Düseneinheit;
2 eine Querschnittansicht der Düseneinheit von 1, wobei A-A den Teillängsschnitt aus 1 bezeichnet; und
3 eine Seitenansicht der Düseneinheit der 1 und 2.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Düseneinheit 1, wie sie in einem nicht dargestellten Ablöschkasten eines Gargeräts verwendet werden kann. Dabei umfaßt die Düseneinheit 1 ein erstes Bauteil 2 und ein damit verbundenes, nämlich zusammengestecktes, zweites Bauteil 4 zum Bereitstellen zweier Abschnitte 10, 20, die ineinander übergehen, so daß der eine Abschnitt 20 fünf Seitenbereiche 5 bis 9 aufweist, wobei ein oberer und ein unterer Seitenbereich 8, 9 im Wesentlichen orthogonal zu den restlichen drei Seitenbereichen 5 bis 7 angeordnet sind. Der andere Abschnitt 10 ist zur Befestigung an einer nicht dargestellten Fluidzufuhrquelle mit einem Außengewinde 12 versehen, siehe insbesondere 3.
Wie 2 entnommen werden kann, weist die Düseneinheit 1 in dem Abschnitt 10 mit dem Außengewinde 12 einen Eingangsbereich 14 für ein Fluid aus der nicht dargestellten Fluidzufuhrquelle auf, der symmetrisch zu der Symmetrieachse S diesen Abschnitts 10 angeordnet ist, sich jedoch nicht über die gesamte Länge desselben erstreckt, so daß dieser Abschnitt 10 der fluideingangsseitige Abschnitt 10 ist. Aus dem weiteren Abschnitt 20 tritt Fluid aus, nämlich aus den Seitenbereichen 6, 8 und 9, so daß dieser Abschnitt 20 der fluidausgangsseitige Abschnitt 20 ist. Zu diesem Zwecke ist in dem fluidausgangsseitigen Abschnitt 20 eine Kammer 22 angeordnet, die einen ersten, kegelstumpfförmigen Teilbereich 24, der in dem ersten Bauteil 2 bereitgestellt ist, einen zweiten, zylinderförmigen Teilbereich 26 und einen dritten, kegelstumpfförmigen Teilbereich 28 umfaßt, wobei der zweite und dritte Teilbereich 26, 28 in dem zweiten Bauteil 4 bereitgestellt sind. Die Kammer 22 ist dabei im Wesentlichen orthogonal zu der Symmetrieachse S ausgerichtet und über eine Leitung 30 mit dem Eingangsbereich 14 verbunden. Die Leitung 30 ist an ihrem ersten, an den Eingangsbereich 14 angrenzenden Ende 32 zur Symmetrieachse S ausgerichtet, entfernt sich in Richtung der Kammer 22 von der Symmetrieachse S und mündet an ihrem zweiten Ende 34 exzentrisch in die Kammer 22 ein, nämlich in den zweiten, zylinderförmigen Teilbereich 26 unter einseitigem Streifen der Symmetrieachse S. Die Kammer 22 steht mit drei Öffnungen 40, 50, 60 zum Austritt von Fluid in Verbindung. Eine erste Öffnung 40 ist über ein Rohr 42 mit dem ersten, kegelförmigen Teilbereich 24 verbunden und zentrisch zu demselben ausgerichtet. Gegenüberliegend der ersten Öffnung 40 weist der fluidausgangsseitige Abschnitt 20 eine zweite Öffnung 50 auf, die über ein Rohr 52 mit dem dritten, kegelförmigen Teilbereich 28 verbunden und zentrisch zu demselben ausgerichtet ist. An der dem Eingangsbereich 14 gegenüberliegenden Seite des fluidausgangsseitgen Abschnitts 20 der Düseneinheit 1 ist die dritte Öffnung 60 angeordnet. Durch einen schmalen Schlitz 62, der über die gesamte Breite des Seitenbereichs 6 reicht und den ersten, zylinderförmigen Teilbereich 24 der Kammer 22 als eine Sekante anschneidet, wird die dritte Öffnung 60 geformt.
Im Folgenden wird die Funktion der Düseneinheit 1, angeschlossen an die Fluidzufuhrquelle, erläutert:
Fluid strömt durch die Eingangsöffnung 14 hindurch und erreicht über die Leitung 30 die Kammer 22. Aufgrund der schrägen Einströmung des Fluids in die Kammer, also aufgrund des exzentrischen Fluidzuflusses, wird das Fluid in der Kammer 22 in eine Drehbewegung versetzt bzw. erhält einen Drall, beispielsweise in 2 im Uhrzeigersinn in der Ebene der Symmetrieachse S, bevor es aus den Öffnungen 40, 50, 60 der Düseneinheit 1 hinaustritt. Daher verläßt Fluid die im Wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse S und in Achsialrichtung des Dralls in der Kammer 22 liegenden Öffnungen 40 und 50 jeweils in Form eines Hohlkegels, während sich beim Austritt aus der dritten Öffnung 60, die in Radialrichtung des Dralls innerhalb der Kammer 20 verläuft, ein Flachstrahl formt. Durch die schmale, sich in Radialrichtung des Dralls erstreckende Öffnung 60 wird erreicht, daß das Fluid sehr fein zerstäubt wird. Zusätzlich wird durch den Drall in der Kammer 22 erreicht, daß Partikel, die die Öffnung 60 verstopfen könnten, weggespült werden. Somit bilden der Schlitz 62 und die Öffnung 60 eine selbstreinigende Flachstrahldüse.
Über die Größe der Öffnung 60 sowie des Schlitzes 62 kann die Menge an Fluid, die jeweils durch die Öffnungen 40 und 50 fließen soll, eingestellt werden. Wird beispielsweise die Querschnittsfläche der Öffnung 60 vergrößert, so fließt weniger Fluid durch die Öffnungen 40 und 50. Somit kann erreicht werden, daß die Düseneinheit 1 optimal, sowohl hinsichtlich Sprüh-Oberfläche als auch Sprüh-Reichweite, an ihren jeweiligen Gebrauch anpaßbar ist.
Die dritte Öffnung kann parallel zur Symmetrieachse S alternativerweise auch in einem der Seitenbereichen 5 und 7 der Düseneinheit 1 angeordnet sein, also in Wirkverbindung mit dem ersten oder dritten Teilbereich 24, 28 der Kammer 22, anstelle des zweiten Teilbereichs 26 stehen.
Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Düseneinheit 1 vorteilhafterweise in einem nicht dargestellten Ablöschkasten eines Gargeräts zum Versprühen von Wasser als Fluid eingesetzt werden. In dem Ablöschkasten wird dabei der Dampf aus einem nicht dargestellten Garraum des Gargeräts durch einen großflächigen Kontakt mit Wasser insbesondere mit dem in Form von Hohlkegeln versprühten Wasser, sehr schnell kondensiert. Über den Flachstrahl der erfindungsgemäßen Düseneinheit lasst sich zudem ein sogenannter Wasservorhang zu einem nicht dargestellten Entlüftungsrohr aus dem Ablöschkasten bilden, der ein ungewolltes Austreten von Dämpfen aus dem Gargerät im Wesentlichen unterbindet. Dadurch wird erreicht, daß der Ablöschkasten sehr viel effizienter und effektiver zum Auskondensieren vom Dämpfen arbeitet.

Claims

Düseneinheit (1) mit zwei Abschnitten (10, 20), von denen der fluideingangsseitige Abschnitt (10) einen zu seiner Symmetrieachse S ausgerichteten Eingangsbereich (14) und zumindest eine damit in Verbindung stehende, sich zumindest bereichsweise von der Symmetrieachse S wegstreckende Leitung (30) bereitstellt, und der fluidausgangs seitige Abschnitt (20) zumindest eine Kammer (22), in die die Leitung (30) exzentrisch mündet, und zumindest eine erste Öffnung (40, 50) mit Symmetrieachse senkrecht zur Symmetrieachse S und zumindest eine zweite Öffnung (60) mit Symmetrieachse parallel zur Symmetrieachse S, jeweils in Verbindung mit der Kammer (22), umfaßt, wobei jede erste Öffnung (40, 50) einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt aufweist, und Fluid jede erste Öffnung (40, 50 ) in Form eines Hohlkegelstrahles verläßt, wobei jede zweite Öffnung (60) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, der derartig ausgebildet ist, daß das Fluid jede zweite Öffnung (60) in Form eines Flachstrahls verläßt.
Düseneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt jeder ersten Öffnung (40, 50) veränderbar ist.
Düseneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Öffnung (60) in Form eines schmalen Schlitzes ausgebildet ist.
Düseneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt jeder zweiten Öffnung (60) veränderbar ist.
Düseneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Öffnung (60) dem Eingangsbereich (14) gegenüberliegt.
Düseneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei erste Öffnungen (40, 50) vorgesehen sind.
Düseneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei ersten Öffnungen (40, 50) sich gegenüberliegen.
Düseneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (22) zumindest einen zylinderförmigen Teilbereich (26) mit einer Zylinderachse Z aufweist, wobei die Zylinderachse Z senkrecht zur Symmetrieachse S steht.
Düseneinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderachse Z mit der Achse der Drehbewegung eines der Kammer (22) über die Leitung (30) exzentrisch zugeführten und somit mit einem Drall beaufschlagten Fluids zusammenfällt.
Düseneinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieachse jeder ersten Öffnung (40, 50) mit der Zylinderachse Z zusammenfällt.
Düseneinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (22) beidseits des zylindrischen Teilbereichs (26) jeweils einen kegelstumpfförmigen Teilbereich (24, 28) umfaßt, wobei die Langsachsen (Z) aller Teilbereiche zusammenfallen.
Düseneinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede erste Öffnung (40, 50) mit einem kegelstumpfförmigen Teilbereich (24, 28) der Kammer (22) in Verbindung steht.
Düseneinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede erste Öffnung (40, 50) mit dem kegelstumpfförmigen Teilbereich (14, 16) der Kammer (22) über ein Rohr (42, 52) in Verbindung steht.
Düseneinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Öffnung (60) mit dem zylinderförmigen Bereich (26) in Verbindung steht.
Düseneinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Öffnung (60) mit dem zylinderförmigen Bereich (26) über einen Schlitz (62) in Verbindung steht.
Düseneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der fluideingangsseitige Abschnitt (10) mit einer Fluidquelle verbindbar ist.
Düseneinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der fluideingangsseitige Abschnitt (10) mit der Fluidquelle über ein Außengewinde (12) verbindbar ist.
Düseneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinheit (1) aus zwei Bauteilen (2, 4) besteht, die miteinander fest verbindbar sind.
Düseneinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Bauteile (2, 4) über eine Steckverbindung fest miteinander verbindbar sind.
Düseneinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung abgedichtet ist.
Düseneinheit nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (4) den fluideingangsseitigen Abschnitt (10) und einen Teil des fluidausgangsseitigen Abschnitts (20) bereitstellt.
Düseneinheit nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des fluidausgangsseitigen Abschnitts (20) einen kegelstumpfförmigen Teilbereich (28) der Kammer (22) umfaßt.
Gargerät mit zumindest einer Düseneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Gargerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinheit in einem Ablöschkasten angeordnet ist.
Gargerät nach Anspruch 24, durch gekennzeichnet, daß der Ablöschkasten eine Eingangsöffnung zu einem Garraum, eine erste Ausgangsöffnung zu einem Abfluß und eine zweite Ausgangsöffnung zu einem Entlüftungsrohr aufweist.
Gargerät nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinheit derart in dem Ablöschkasten angeordnet ist, daß zumindest ein Hohlkegelstrahl sich in das Innere des Ablöschkastens ausbreitet und ein Flachstrahl die zweite Ausgangsöffnung für Dampf verschließt.
Gargerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwei Hohlkegelstrahlen in das Innere des Ablöschkastens ausbreiten.
Gargerät nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder Hohlkegelstrahl mit der Achse seines Hohlkegels senkrecht zu der Achse der Eingangsöffnung in das Innere des Ablöschkastens ausbreitet.
Gargerät nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid Wasser ist.
Gargerät nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Düseneinheit, die Ausrichtung der Düseneinheit, der Querschnitt jeder ersten Öffnung und/oder der Querschnitt jeder zweiten Öffnung einstellbar ist oder sind.
Gargerät nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Düseneinheit, die Ausrichtung der Düseneinheit, der Querschnitt jeder ersten Öffnung und/oder der Querschnitt jeder zweiten Öffnung über eine Steuer- und/oder Regeleinheit des Gargeräts einstellbar ist oder sind.
Gargerät nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Düseneinheit, die Ausrichtung der Düseneinheit, der Querschnitt jeder ersten Öffnung und/oder der Querschnitt jeder zweiten Öffnung zur Regelung der Feuchtigkeit im Garraum einstellbar ist oder sind.