Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Zweistoffdüse nach der Gattung des Patentanspruchs 1. Ferner geht die Erfindung aus von einer Reinigungskammer mit wenigstens einer Zweistoffdüse, von einem Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer Zweistoffdüse sowie von einem Dosiermodul zur Eindosierung eines Mediums in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mit einer Zweistoffdüse.The invention is based on a two-fluid nozzle according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention is based on a cleaning chamber with at least one two-fluid nozzle, an injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine with a two-fluid nozzle and a metering module for metering a medium in an exhaust system of an internal combustion engine with a two-fluid nozzle.
Bei sog. Zweistoffdüsen handelt es sich um Düsen, die zum Zerstäuben einer Flüssigkeit unter Einsatz eines gasförmigen Mediums dienen. Solche Zweistoffdüsen sind bekannt und werden u. a. zum Reinigen von verschmutzten Festkörperoberflächen oder Objekten eingesetzt, indem als Reinigungsfluid zumeist flüssiges Kohlendioxid verwendet wird, wobei das Kohlendioxid beim Austritt aus der Kapillare zerstäubt, durch adiabatische Entspannung gefriert, mittels Mantelstrahl beschleunigt wird und auf die zu reinigende Festkörperoberfläche bzw. das zu reinigende Objekt auftrifft. Der Reinigungseffekt ergibt sich dabei durch die abtragende Wirkung des auftreffenden Schneestrahls.So-called two-substance nozzles are nozzles which serve to atomize a liquid using a gaseous medium. Such two-fluid nozzles are known and u. a. used for cleaning soiled solid surfaces or objects by using liquid carbon dioxide as the cleaning fluid, wherein the carbon dioxide atomized at the exit from the capillary, frozen by adiabatic relaxation, accelerated by means of cladding jet and impinges on the solid surface to be cleaned or the object to be cleaned , The cleaning effect results from the erosive effect of the impinging snow jet.
Aus der EP 1 183 133 B1 und DE 199 26 119 C2 ist beispielsweise eine derartige Zweistoffdüse bekannt, bei der das flüssige Kohlendioxid durch einen Strömungskanal geleitet wird und ein Druckgas als gasförmiges Medium über eine den Strömungskanal umschließende Lavaldüse abströmt. Das durch den Strömungskanal geleitete und am Ende des Strömungskanal expandierte Kohlendioxid tritt an einem ersten Düsenauslass aus, während das Druckgas überschallschnell an einem zweiten Düsenauslass austritt, wobei eine Mischung von ausströmendem Druckgas mit Kohlendioxid als Trockeneisschnee erfolgt. Nachteilig bei dieser Zweistoffdüse ist, dass die durch den Verbrauch von flüssigem Kohlendioxid verursachten Betriebskosten hoch sind.From the EP 1 183 133 B1 and DE 199 26 119 C2 For example, such a two-fluid nozzle is known, in which the liquid carbon dioxide is passed through a flow channel and a compressed gas flows as a gaseous medium via a Laval nozzle enclosing the flow channel. The carbon dioxide passed through the flow channel and expanded at the end of the flow channel exits at a first nozzle outlet, while the pressurized gas exits supersonically at a second nozzle outlet, with a mixture of outflowing compressed gas with carbon dioxide as dry ice snow. The disadvantage of this two-fluid nozzle is that the operating costs caused by the consumption of liquid carbon dioxide are high.
Aus der DE 10 2007 014 857 A1 ist eine Zweistoffdüse bekannt, bei der Druckluft als gasformiges Medium durch einen Strömungskanal geführt wird und seitlich in die Kammer des Düsenkörpers zugeführtes flüssiges Kohlendioxid mit der Druckluft vermischt wird, wobei ein Kohlendioxid-Schneestrahl erzeugt wird, der ins Freie gelangt. Auch diese Düse weist jedoch den Nachteil auf, dass die durch den Verbrauch von flüssigem Kohlendioxid verursachten Betriebskosten relativ hoch sind.From the DE 10 2007 014 857 A1 a two-fluid nozzle is known in which compressed air is passed as gaseous medium through a flow channel and laterally into the chamber of the nozzle body supplied liquid carbon dioxide is mixed with the compressed air, wherein a carbon dioxide snow jet is generated, which reaches the outside. However, this nozzle also has the disadvantage that the operating costs caused by the consumption of liquid carbon dioxide are relatively high.
Ein weiterer genereller Nachteil des Kohlendioxid-Schneestrahls besteht darin, dass er an seiner Auftreffstelle das zu reinigende Bauteil schockartig auf Temperaturen unter –30°C abkühlt sowie elektrische Ladungstrennung erzeugt. Empfindliche Bauteile können im ersten Fall durch Kälterisse, im zweiten Fall durch elektrostatische Entladung geschädigt werden. Weiterhin muss in jedem Fall das Bauteil nach der Behandlung wieder erwärmt und von gefrorenem Kondenswasser befreit werden, bevor es einer weiteren Bearbeitung zugeführt werden kann. Im Fall einer getakteten Einzelteilfertigung stellt dieser Auftauvorgang eine zusätzliche, nicht wertschöpfende Prozessnebenzeit dar, welche nachteilig die erreichbare Gesamttaktzeit nach unten begrenzt oder alternativ (zur Kompensation der zusätzlichen Prozessnebenzeit) den apparativen Aufwand erhöht. Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beheben.Another general disadvantage of the carbon dioxide snow jet is that it abruptly cools the component to be cleaned to temperatures below -30 ° C. and generates electrical charge separation at its place of impact. In the first case, sensitive components can be damaged by cold cracks, in the second case by electrostatic discharge. Furthermore, in any case, the component must be reheated after treatment and freed from frozen condensation before it can be sent for further processing. In the case of a clocked item production, this thawing process represents an additional, non-value-adding process auxiliary time, which disadvantageously limits the achievable total cycle time downwards or alternatively (to compensate for the additional process auxiliary time) increases the expenditure on equipment. The object of the invention is to remedy the disadvantages mentioned.
Zum weiteren technischen Hintergrund zur Reinigung von Objekten bzw. Bauteilen zählen verschiedene bekannte Reinigungsverfahren, wie z. B. die sog. Strahlreinigungsverfahren, zu denen das Sandstrahlen gehört, bei dem das zu reinigende Objekt unter Hochdruck mit Sandstrahlen gereinigt wird, ferner das Reinigen mit einem Hochdruckwasserstrahl oder die mit relativ hohem apparativem Aufwand verbundene Laserstrahlreinigung, bei der ein fokussierter Laserstrahl hoher Leistung über eine zu reinigende Oberfläche geführt wird und durch die direkte Umwandlung der Laserenergie in thermische Energie auf der Oberfläche abgelagerte Schutzschichten verdampft werden. Ferner sind sogenannte Sprüh- bzw. Spülreinigungsverfahren bekannt, welche auf einer konventionellen Lösungsmittelreinigung oder auf der Reinigung mit wässrigen Reinigern, beispielsweise mit Drückspültechnik, beruhen. Bei dem ebenfalls zum Stand der Technik gehörenden Tauchreinigungsverfahren, bei dem das zu reinigende Objekt in eine mit Flüssigkeit gefüllte Wanne eingesetzt wird, wobei ein Generator Ultraschallwandler mit hochfrequenter Energie so versorgt, dass Ultraschall direkt über die Wannenwände in die Flüssigkeit eingeleitet wird, ist nachteilig, dass ein relativ hoher apparativer Aufwand erforderlich ist. Ebenso ist beim bekannten Plasmareinigungsverfahren einerseits ein relativ hoher apparativer Aufwand erforderlich und andererseits eignet sich dieses Verfahren lediglich zum Entfernen dünnschichtiger organischer Ablagerungen. Nachteilig ist hierbei somit, dass verhältnismäßig dicke Schichten bei relativ hohem apparativem Aufwand nicht vollständig gereinigt werden können.For further technical background for the cleaning of objects or components include various known cleaning methods, such. B. the so-called. Blast cleaning process, which includes sandblasting, in which the object to be cleaned is cleaned under high pressure with sandblasting, also cleaning with a high pressure water jet or associated with relatively high equipment cost laser beam cleaning, in which a focused laser beam high power over a surface to be cleaned is guided and evaporated by the direct conversion of the laser energy into thermal energy deposited on the surface protective layers. Furthermore, so-called spray or dishwashing cleaning methods are known, which are based on conventional solvent cleaning or cleaning with aqueous cleaners, for example with spin-flushing technology. In the prior art immersion cleaning method wherein the object to be cleaned is placed in a well filled with liquid, wherein a generator supplies ultrasonic transducers with high frequency energy so that ultrasound is introduced directly into the liquid via the well walls, it is disadvantageous that that a relatively high expenditure on equipment is required. Likewise, in the known plasma cleaning process on the one hand, a relatively high expenditure on equipment is required and on the other hand, this method is only suitable for removing thin-layered organic deposits. The disadvantage here is thus that relatively thick layers can not be completely cleaned at relatively high equipment cost.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Zweistoffdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass sie mit einem relativ preiswerten verfügbaren Reinigungsfluid (z. B. Wasser, voll entsalztes Wasser, mit Reinigungsadditiven versetztes Wasser oder Wasserdampf) betreibbar ist, indem nämlich die Kapillare, durch welche das Reinigungsfluid zum Düsenauslass strömt, so dimensioniert ist, dass ihr abströmseitiges Ende bereits innerhalb des Düsenkörpers endet und zwar mit einem axialen Abstand stromauf vor dem Düsenauslass, so dass die Vermischung des Reinigungsfluids mit dem in die Zweistoffdüse eingeführten gasförmigen Medium noch innerhalb des Düsenkörpers erfolgt und somit auch die Zerstäubung des Reinigungsfluids stromauf in der Nähe der Auslassdüse, also noch innerhalb des Düsenkörpers einsetzt, wodurch ein fokussierter Zerstäubungsstrahl mit Wasser als Reinigungsfluid erzeugbar ist. Indem der fokussierte Strahl bestehend aus zerstäubten Wassertropfen (oder alternativ Wasserdampf) und Druckluft auf ein zu reinigendes Objekt gerichtet wird, ist eine Reinigung des Objekts von auf der Oberfläche des Objekts haftenden Verunreinigungen wie beispielsweise Öl oder Schleifpartikeln o. dgl. mittels einer Kombination von physikalischem Lösen bzw. Emulgieren und mechanischem Impulsübertrag mit relativ geringem apparativem Aufwand bei niedrigen Betriebskosten und ohne Kälteeintrag ins zu reinigende Objekt im Gegensatz zu Zweistoffdüsen gemäß dem Stand der Technik, bei denen als Flüssigkeit Kohlendioxid verwendet wird, möglich, ohne dass toxische oder brennbare Stoffe wie bei anderen bekannten Reinigungsprozeduren verwendet werden.The two-fluid nozzle with the characterizing features of claim 1 has the advantage that it is operable with a relatively inexpensive available cleaning fluid (eg water, deionized water, water added with cleaning additives or water vapor), namely the capillary through which the Cleaning fluid to the nozzle outlet flows, is dimensioned so that you the downstream end already ends within the nozzle body with an axial distance upstream of the nozzle outlet, so that the mixing of the cleaning fluid with the introduced into the two-fluid nozzle gaseous medium is still within the nozzle body and thus also the atomization of the cleaning fluid upstream in the vicinity of the outlet nozzle , So still used within the nozzle body, whereby a focused atomizing beam with water as a cleaning fluid can be generated. By directing the focused jet of atomized water droplets (or alternatively water vapor) and compressed air onto an object to be cleaned, cleaning the object of contaminants adhering to the surface of the object, such as oil or abrasive particles or the like, by means of a combination of physical Dissolving or emulsifying and mechanical momentum transfer with relatively little expenditure on equipment at low operating costs and without cold entry into the object to be cleaned in contrast to two-fluid nozzles according to the prior art, in which carbon dioxide is used as liquid, possible without toxic or combustible substances such as other known cleaning procedures are used.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen. Neben dem nicht weiter interessierenden Schalten der Druckluft ist ein sehr definiertes Schalten und Dosieren des Reinigungsfluids möglich, welches nachfolgend beschrieben wird. Indem zudem die Kapillare für das Reinigungsfluid zuströmseitig mit einer im oberen Bereich des Düsenkörpers angeordneten Kammer verbunden ist, in welcher ein Ventilschließkörper mit nach außen durchgeführtem Ventilkolben aufgenommen ist und welche einen Düseneinlass für die Zufuhr des Reinigungsfluids aufweist, wobei der Übergangsbereich von der Kammer zur Kapillare als Ventilsitz dient, ist durch entsprechende Betätigung des Ventilschließkörpers von außen die Zufuhr der Flüssigkeit innerhalb der Zweistoffdüse im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem ein in einer externen Zuleitung aufgenommenes Ventil vorgesehen ist, schaltbar bzw. dosierbar und zwar durch axiale Betätigung bzw. Verschiebung des Ventilkolbens, wobei die Ventilbetätigung sowohl elektromagnetisch als auch pneumatisch ausgebildet sein kann. Durch diesen Aufbau der erfindungsgemäßen Zweistoffdüse ergibt sich vorteilhaft ein geringes Totvolumen, wobei das Totvolumen als dasjenige Flüssigkeitsvolumen definiert ist, das sich zwischen dem Ventilschließkörper und dem Düsenauslass der Zweistoffdüse befindet, so dass für die erfindungsgemäße Zweistoffdüse ein Maß für das Totvolumen das Innenvolumen der Kapillare ist, im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem das entsprechende Totvolumen um Größenordnungen höher ist, da dort das zum Schalten der Flüssigkeit erforderliche Ventil in einer externen Zuleitung vorgesehen ist. Aufgrund des signifikant geringeren Totvolumens der erfindungsgemäßen Zweistoffdüse ergibt sich vorteilhaft eine kurze Ansprechzeit sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen des in der Kammer aufgenommenen Ventilschließkörpers und mithin im Fall getakteter Teilefertigung ein quasi verzögerungsfreies Schalten zwischen Reinigen (Druckluft- und Flüssigkeitsventil geöffnet) und Trocknen (Druckluftventil geöffnet, Flüssigkeitsventil geschlossen) des Bauteils. Die im Stand der Technik beschriebenen nicht wertschöpfenden Prozessnebenzeiten sowie die Gesamttaktzeit sind somit ohne zusätzlichen apparativen Aufwand vorteilhaft minimiertFurther advantageous developments and refinements of the invention will become apparent from the measures listed in the dependent claims. In addition to the switching of the compressed air, which is of no further interest, a very defined switching and dosing of the cleaning fluid is possible, which will be described below. In that the capillary for the cleaning fluid is connected on the inflow side to a chamber arranged in the upper area of the nozzle body, in which a valve closing body is received with outwardly directed valve piston and which has a nozzle inlet for the supply of the cleaning fluid, wherein the transition region from the chamber to the capillary serves as a valve seat, is by appropriate actuation of the valve closing body from the outside, the supply of the liquid within the two-fluid nozzle, in contrast to the prior art, in which a recorded in an external supply line valve is provided, switchable or metered by axial actuation or displacement the valve piston, wherein the valve actuation may be formed both electromagnetically and pneumatically. This construction of the two-substance nozzle according to the invention advantageously results in a low dead volume, the dead volume being defined as the liquid volume which is located between the valve closing body and the nozzle outlet of the two-substance nozzle, so that a measure of the dead volume is the internal volume of the capillary for the two-substance nozzle according to the invention in contrast to the prior art, in which the corresponding dead volume is orders of magnitude higher because there the valve required for switching the fluid is provided in an external supply line. Due to the significantly lower dead volume of the two-fluid nozzle according to the invention advantageously results in a short response time both when opening and when closing the valve closing body received in the chamber and thus in the case of clocked parts production a quasi delay-free switching between cleaning (compressed air and liquid valve open) and drying (compressed air valve opened, liquid valve closed) of the component. The non-value-adding process auxiliary times described in the prior art as well as the total cycle time are thus advantageously minimized without additional equipment expense
Zeichnungendrawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen näher erläutert. Letztere zeigen in 1 den Strahlaustrittsbereich einer Zweistoffdüse zum Erzeugen eines Kohlendioxidschnee-Strahls gemäß dem Stand der Technik, in 2 eine stark schematisch dargestellte Zweistoffdüse von 1 im Längsschnitt, in 3 eine stark schematisch dargestellte Zweistoffdüse im Längsschnitt analog 2, wobei von oben Druckluft als gasförmiges Medium und Wasser bzw. Wasserdampf als Flüssigkeit zugeführt wird und die am Düsenauslass ausströmende Druckluft als Mantelstrahl einen über eine Kapillare austretenden Kernstrahl aus Wasser bzw. Wasserdampf erfasst und zerstäubt, sowie in 4 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zweistoffdüse in einer im Schnitt gehaltenen schematischen Ansicht, wobei innerhalb des Düsenkörpers eine Kapillare für die Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei jedoch im Unterschied zu 3 ein abströmseitiges Ende der Kapillare stromauf vor dem Düsenauslass mit axialem Abstand endet Embodiments of the invention are explained in more detail in the following description and in the drawings. The latter show in 1 the jet outlet region of a two-fluid nozzle for generating a carbon dioxide snow jet according to the prior art, in 2 a highly schematically illustrated two-fluid nozzle of 1 in longitudinal section, in 3 a very schematically shown two-fluid nozzle in longitudinal section analog 2 , Compressed air is supplied from above as the gaseous medium and water or water vapor as a liquid and detected at the nozzle outlet compressed air as a jet jet emerging through a capillary core jet of water or water vapor and atomized, and in 4 a preferred embodiment of the two-fluid nozzle according to the invention in a schematic sectional view, wherein a capillary for the liquid is provided within the nozzle body, but in contrast to 3 an outflow-side end of the capillary ends upstream of the nozzle outlet at an axial distance
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
1 zeigt eine bestimmungsgemäß für die Zufuhr von flüssigem Kohlendioxid vorgesehene Zweistoffdüse 1 gemäß dem Stand der Technik, aus der düsenaustrittsseitig ein Kernstrahl 3 aus Trockeneis 5 und ein Mantelstrahl 4 aus Druckluft heraustreten, wobei der Kernstrahl 3 mit Eiskristallen 5 aus Trockeneis und der Mantelstrahl 4 auf ein zu reinigendes Objekt 6 auftreffen, wobei die Eiskristalle aus CO2 mit zunehmendem Abstand zum Düsenauslass in sublimierendes CO2 8 übergehen, und eine auf der Oberfläche des Objekts 6 liegende versprödete Verschmutzung bzw. Ablagerung 7 aufbrechen und ablösen. 1 shows a designated intended for the supply of liquid carbon dioxide two-fluid nozzle 1 According to the prior art, from the nozzle outlet side a core jet 3 from dry ice 5 and a jacket jet 4 Coming out of compressed air, the core jet 3 with ice crystals 5 from dry ice and the sheath jet 4 on an object to be cleaned 6 the ice crystals from CO 2 with increasing distance to the nozzle outlet into sublimating CO 2 8th pass over, and one on the surface of the object 6 embrittled soiling or deposition 7 break up and replace.
2 zeigt stark schematisch eine Zweistoffdüse 10 gemäß dem Stand der Technik, die zum Einspeisen von flüssigem Kohlendioxid (CO2) vorgesehen ist, wobei Druckluft 15 als gasförmiges Medium von oben in die Zweistoffdüse 10 einströmt, in einem konisch verengten Abschnitt 11 beschleunigt wird und über einen Strömungskanal zum Düsenauslass 12 abströmt, während flüssiges Kohlendioxid 16 seitlich in den Düsenkörper 13 eingeleitet wird und in eine Kapillare 14 innerhalb des Strömungskanals getrennt von der Druckluft 15 zum Düsenauslass 12 strömt. Beim Austreten aus dem Düsenauslass 12 des Düsenkörpers 13 vereinigen sich die ausströmende Druckluft 15 als Mantelstrahl und der über die Kapillare austretende Kernstrahl aus Trockeneis. 2 shows very schematically a two-fluid nozzle 10 according to the prior art, for feeding liquid carbon dioxide (CO 2 ) is provided, wherein compressed air 15 as gaseous medium from above into the two-substance nozzle 10 flows in, in a conically narrowed section 11 is accelerated and via a flow channel to the nozzle outlet 12 flows off while liquid carbon dioxide 16 laterally in the nozzle body 13 is introduced and into a capillary 14 within the flow channel separated from the compressed air 15 to the nozzle outlet 12 flows. When exiting the nozzle outlet 12 of the nozzle body 13 the outgoing compressed air unite 15 as a jacket jet and the core jet of dry ice exiting via the capillary.
In 3 ist stark schematisch eine erfindungsgemäße Zweistoffdüse 20 dargestellt, die zum Einspeisen von Wasser oder Wasserdampf 26 vorgesehen ist, wobei von oben Druckluft 25 als gasförmiges Medium in die Zweistoffdüse 20 einströmt, in einem konisch verengten Abschnitt 21 beschleunigt wird und über einen Strömungskanal zum Düsenauslass 22 abströmt, während Wasser bzw. Wasserdampf 26 über einen gesonderten Einlass in den Düsenkörper 23 eingeleitet wird und in eine Kapillare 24 innerhalb des Strömungskanals getrennt von der Druckluft 25 zum Düsenauslass 22 strömt.In 3 is very schematically a two-fluid nozzle according to the invention 20 shown, for feeding water or water vapor 26 is provided, from the top compressed air 25 as a gaseous medium in the two-fluid nozzle 20 flows in, in a conically narrowed section 21 is accelerated and via a flow channel to the nozzle outlet 22 flows out while water or water vapor 26 via a separate inlet in the nozzle body 23 is introduced and into a capillary 24 within the flow channel separated from the compressed air 25 to the nozzle outlet 22 flows.
In 4 ist in ihrer Gesamtheit die bevorzugte Ausführungsform der mit 100 bezeichneten erfindungsgemäßen Zweistoffdüse veranschaulicht, deren Düsenkörper 101 einen im wesentlichen zylinderförmig ausgebildeten oberen Abschnitt 102, einen konusförmig verlaufenden Abschnitt 103 und einen zylindrischen unteren Endabschnitt 104 aufweist, wobei der Endabschnitt 104 einen gegenüber dem oberen Abschnitt 102 reduzierten Innendurchmesser aufweist. Im oberen Abschnitt 102 des Düsenkörpers 101 sind zuströmseitig ein erster Anschluss 105 für die Zufuhr eines Reinigungsfluids wie Wasser bzw. Wasserdampf und ein zweiter Anschluss 106 für die Zufuhr eines komprimierten gasförmigen Mediums wie Druckluft vorgesehen. Dabei ist der erste Anschluss 105 für die Zufuhr der Flüssigkeit an der Oberseite 107 des oberen Abschnitts 102 rohrförmig nach oben vorstehend ausgebildet, während der zweite Anschluss 106 für die Zufuhr des gasförmigen Mediums an der Seitenwand des oberen Abschnitts 102 rohrförmig seitlich vorstehend ausgebildet ist. Abströmseitig dient die offene Unterseite 108 des zylindrischen unteren Endabschnitts 104 als Düsenauslass.In 4 is in its entirety the preferred embodiment of the 100 designated inventive two-fluid nozzle illustrated, the nozzle body 101 a substantially cylindrical upper section 102 , a cone-shaped section 103 and a cylindrical lower end portion 104 having, wherein the end portion 104 one opposite the upper section 102 having reduced inner diameter. In the upper section 102 of the nozzle body 101 are on the inflow side a first connection 105 for the supply of a cleaning fluid such as water or water vapor and a second connection 106 provided for the supply of a compressed gaseous medium such as compressed air. This is the first connection 105 for the supply of liquid at the top 107 of the upper section 102 tubular formed protruding upward, while the second terminal 106 for supplying the gaseous medium to the side wall of the upper section 102 tubular laterally protruding. Outflow side is the open bottom 108 the cylindrical lower end portion 104 as a nozzle outlet.
Im Innem des Düsenkörpers 101 ist im oberen Abschnitt 102 eine mit der Längsmittelachse 110 des Düsenkörpers 101 koaxiale Kammer 109 angeordnet, die sich ausgehend von der Oberseite 107 des oberen Abschnitts 102 entlang der Längsmittelachse 110 des Düsenkörpers nach unten konusförmig verjüngt und in eine mit der Längsmittelachse 110 koaxiale Kapillare bzw. Kanüle 111 mündet, die sich entlang der Längsmittelachse 110 durch den konisch verlaufenden Abschnitt 103 hindurch erstreckt und bis in den unteren zylinderförmigen Endabschnitt 104 hineinragt. Die Durchmesser der Kapillare 111 ist der Übersicht halber in der 4 nicht-maßstäblich vergrößert dargestellt. Zentrisch in der Oberseite 107 des oberen Abschnitts 102 ist eine Durchführung 112 ausgebildet und radial beabstandet dazu ist eine Eintrittsöffnung für den schräg nach oben von der Oberseite 107 hochstehenden Anschluss 105 zur Zufuhr der Flüssigkeit vorgesehen, so dass die Flüssigkeit über den Anschluss 105 durch die Eintrittsöffnung in der Oberseite 107 in die Kammer 109 der Düse 100 strömen kann; durch die mit der Längsmittelachse 110 koaxiale Durchführung 112 in der Oberseite 107 greift von oben axial ein Ventilkolben 113 eines Ventils 114 hindurch, an deren der Kapillare 111 zugewandten Ende ein innerhalb der Kammer 109 aufgenommener Ventilschließkörper 115, welcher kegelförmig ausgebildet ist, angeordnet ist Da der Ventilkolben 113 des Ventils 114 von außen in axialer Richtung mittels eines Ventilaktuators 116 verschiebbar ist, ist in Abhängigkeit von der axialen Stellung des Ventilschließkörpers 115 innerhalb der Kammer 109 der Zufluss der über den Anschluss 105 zugeführten Flüssigkeit steuerbar, denn als Ventilsitz für den Ventilschließkörper 115 fungiert der abströmseitig nach unten konisch auslaufende Bereich der Kammer 109 am Übergang bzw. Überbrückungsbereich zur Kapillare 111, so dass der Ventilschließkörper 115 in entsprechender Axialstellung des Ventils 114, d. h. in Anschlagposition bzw. Absperrstellung dichtend auf dem Ventilsitz aufsitzt und die Zufuhr der Flüssigkeit aus dem Anschluss 105 über die Kammer 109 in die dazu angrenzende Kapillare 111 absperrt. Dabei ist der Ventilschließkörper 115 im Verhältnis zum Innenquerquerschnitt der Kapillare 111 so bemessen, dass das der Kapillare 111 zugewandte Ende des Ventilschließkörpers 115 geringfügig kleiner ist als der Innenquerschnitt der Kapillare 111, so dass in Absperrstellung des Ventils 114 der in der Kammer 109 aufgenommene Ventilschließkörper 115 mit diesem Ende in den Ventilsitz am zuströmseitigen Ende der Kapillare 111 geringfügig eintaucht und dadurch den Überbrückungsbereich zwischen Kammer 109 und Kapillare 111 dichtend verschließt.Inside the nozzle body 101 is in the upper section 102 one with the longitudinal central axis 110 of the nozzle body 101 coaxial chamber 109 arranged, starting from the top 107 of the upper section 102 along the longitudinal central axis 110 the nozzle body tapers conically downwards and into one with the longitudinal central axis 110 coaxial capillary or cannula 111 flows along the longitudinal central axis 110 through the conical section 103 extends through and into the lower cylindrical end portion 104 protrudes. The diameters of the capillary 111 is for the sake of clarity in the 4 shown not enlarged to scale. Centric in the top 107 of the upper section 102 is an implementation 112 formed and radially spaced therefrom is an inlet for the obliquely upward from the top 107 upstanding connection 105 provided for supplying the liquid, so that the liquid through the port 105 through the inlet opening in the top 107 in the chamber 109 the nozzle 100 can flow; through with the longitudinal central axis 110 coaxial implementation 112 in the top 107 engages from above axially a valve piston 113 a valve 114 through which the capillary 111 one end inside the chamber 109 recorded valve closing body 115 , which is cone-shaped, is arranged as the valve piston 113 of the valve 114 from the outside in the axial direction by means of a Ventilaktuators 116 is displaceable, is a function of the axial position of the valve closing body 115 inside the chamber 109 the inflow of over the connection 105 supplied fluid controllable, because as a valve seat for the valve closing body 115 acts down the outflow side down tapered portion of the chamber 109 at the transition or bridging area to the capillary 111 so that the valve closing body 115 in the corresponding axial position of the valve 114 , ie in the stop position or shut-off sealingly seated on the valve seat and the supply of liquid from the port 105 over the chamber 109 in the adjacent capillary 111 shuts off. Here is the valve closing body 115 in relation to the internal cross section of the capillary 111 such that the capillary 111 facing the end of the valve closing body 115 is slightly smaller than the inner cross section of the capillary 111 , so in the shut-off position of the valve 114 the one in the chamber 109 recorded valve closing body 115 with this end in the valve seat at the inflow end of the capillary 111 slightly immerses and thereby the bridging area between the chamber 109 and capillary 111 sealing closes.
Wird demgegenüber durch entsprechende Betätigung des Ventils 114 der Ventilschließkörper 115 axial aus dieser Stellung kontinuierlich zurückgezogen, so hebt sich der Ventilschließkörper 115 axial aus dem Ventilsitz und der Überbrückungsbereich bzw. Durchgang zwischen dem konisch auslaufenden Bereich der Kammer 109 und der daran angrenzenden Kapillare 111 wird allmählich freigegeben, so dass die in dieser Offenstellung des Ventils 114 aus dem Anschluss 105 in die Kammer 109 eintretende Flüssigkeit an dem Ventilschließkörper 115 vorbei in die Kapillare 111 strömen kann. Zudem ist in der Offenstellung des Ventils 114 die Durchflussmenge der Flüssigkeit in die Kapillare 111 dosierbar, da sich in Abhängigkeit von der axialen Position des Ventilschließkörpers 115 der freiwerdende Querschnitt und somit der Durchfloss der Flüssigkeit zur Kapillare 111 ändert. Das Ventil 114 dient somit nicht nur zum Öffnen und Absperren der Flüssigkeitszufuhr, sondern auch zum Dosieren der Durchflussmenge der Flüssigkeit mit variabler Zeitdauer und minimalem Totvolumen. Dabei kann der Ventilaktuator 116, der außerhalb des Düsenkörpers 101 an dem der Kapillare 111 abgewandten Ende des Ventilkolbens 113 angeordnet ist, beispielsweise als elektrische Spule zur elektromagnetischen Betätigung des Ventils 114 ausgebildet sein, jedoch ist auch alternativ dazu ein pneumatisch betätigbares Ventil möglich.In contrast, by appropriate actuation of the valve 114 the valve closing body 115 axially withdrawn from this position continuously, so the valve closing body lifts 115 axially from the valve seat and the bridging region or passage between the conically tapered region of the chamber 109 and the capillary adjacent to it 111 is gradually released, so that in this open position of the valve 114 from the connection 105 in the chamber 109 entering liquid on the valve closing body 115 past the capillary 111 can flow. In addition, in the open position of the valve 114 the flow rate of liquid into the capillary 111 dosed, since itself depending on the axial position of the valve closing body 115 the freed cross-section and thus the flow through the liquid to the capillary 111 changes. The valve 114 thus not only serves to open and shut off the liquid supply, but also for metering the flow rate of the liquid with variable duration and minimum dead volume. In this case, the valve actuator 116 that is outside the nozzle body 101 at the capillary 111 opposite end of the valve piston 113 is arranged, for example, as an electric coil for electromagnetic actuation of the valve 114 be formed, but also a pneumatically actuated valve is also possible as an alternative.
Demgegenüber tritt das gasförmige Medium, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um Druckluft handelt, aus einer externen Zuleitung mit einem an- und ausschaltbaren Ventil 120 über den zweiten Anschluss 106 durch eine entsprechende Eintrittsöffnung in der Seitenwand des Düsenkörpers 101 in dessen Innenhohlraum ein, worauf es im oberen Bereich des Düsenkörpers 101 von einem zwischen der Kammer 109 und dem oberen Abschnitt 102 radial gebildeten Ringspalt als Strömungskanal weiter nach unten in einen Bereich strömt, wo der Ringspalt radial zwischen dem oberen Abschnitt 102 des Düsenkörpers 101 und der Kapillare 111 begrenzt ist. Von dort gelangt das gasförmige Medium stromab in den Bereich des konisch verjüngten Abschnitts 103, wo es aufgrund der Querschnittsverengung des dort zwischen dem Abschnitt 103 des Düsenkörpers 101 und der Kapillare 111 gebildeten Ringspalts beschleunigt wird und stromab zum unteren Endabschnitt 104 gelangt. Da die Kapillare 111 mit ihrem abströmseitigen Ende 130 so in den zylindrischen unteren Abschnitt 104 hineinragt, dass ihr dem Düsenauslass 108 zugewandtes abströmseitiges Ende 130 innerhalb des zylindrischen unteren Endabschnitts 104 mit axialem Abstand 140 zum Düsenauslass 108 endet, erstreckt sich der Ringspalt, der radial zwischen der Außenwand der Kapillare 111 und der Wandung des Düsenkörpers 101 in dessen aufeinanderfolgenden Abschnitten 102, 103, 104 begrenzt ist, in seiner axialen Erstreckung stromab bis zu dieser axialen Position und mündet dann eine Raumzone bzw. Zerstäubungszone ein, die in axialer Richtung durch den axialen Abstand 140 zwischen dem abströmseitigen Ende 130 der Kapillare 111 und dem Düsenauslass 108 und radial durch die Zylindermantelfläche des hohlzylindrisch ausgebildeten Endabschnitts 104 festgelegt ist. Während die Flüssigkeit in Offenstellung des Ventils 114 aus dem abströmseitigen Ende 130 der Kapillare 111 ausströmt und zentral in die Raumzone eintritt, gelangt das getrennt von der Flüssigkeit in dem Ringspalt geführte und im konusförmig verjüngten Abschnitt 103 beschleunigte Gas als Mantelstrahl in die Raumzone, wo die aus der Kapillare 111 austretende Flüssigkeit und das aus dem Ringspalt zugeführte gasförmige Medium aufeinandertreffen. Dabei setzt die Zerstäubung der Flüssigkeit durch den stromauf in dem konusförmig verjüngten Abschnitt 103 beschleunigten Gas-Mantelstrahl ein, der die zerstäubte Flüssigkeit zu dem nach unten offenen Ende 108 des unteren Endabschnitts 104 abführt. Der aus dem offenen Ende 108 des unteren Endabschnitts 104 des Düsenkörpers 101 und somit aus dem Düsenauslass austretende Strahl trifft dann auf ein in der Nähe der Zweistoffdüse positioniertes und zu reinigendes Objekt bzw. Bauteil 117, um dort auf der Oberfläche des Objekts 117 abgelagerte Schmutzschichten o. dgl. abzutragen bzw. zu entfernen. Dabei werden in nicht weiter interessierender Weise die Flüssigkeit und die von der Oberfläche des Objekts 117 abgetragenen bzw. abgelösten Verunreinigungen abgesaugt.In contrast, the gaseous medium, which in the exemplary embodiment is compressed air, enters from an external supply line with a valve which can be switched on and off 120 over the second connection 106 through a corresponding inlet opening in the side wall of the nozzle body 101 in the inner cavity, whereupon it in the upper part of the nozzle body 101 from one between the chamber 109 and the top section 102 radially formed annular gap flows as a flow channel further down into a region where the annular gap radially between the upper portion 102 of the nozzle body 101 and the capillary 111 is limited. From there, the gaseous medium passes downstream in the region of the conically tapered portion 103 where it is due to the cross-sectional constriction of there between the section 103 of the nozzle body 101 and the capillary 111 accelerated annular gap and downstream to the lower end portion 104 arrives. Because the capillary 111 with its downstream end 130 so in the cylindrical lower section 104 protrudes into the nozzle outlet 108 facing downstream end 130 within the cylindrical lower end portion 104 with axial distance 140 to the nozzle outlet 108 ends, the annular gap extending radially between the outer wall of the capillary 111 and the wall of the nozzle body 101 in its successive sections 102 . 103 . 104 is limited, in its axial extent downstream to this axial position and then opens a space zone or atomization zone, which in the axial direction by the axial distance 140 between the downstream end 130 the capillary 111 and the nozzle outlet 108 and radially through the cylinder jacket surface of the hollow cylindrical end portion 104 is fixed. While the liquid in the open position of the valve 114 from the downstream end 130 the capillary 111 flows out and enters the space zone centrally, passes the separately guided by the liquid in the annular gap and in the conically tapered section 103 accelerated gas as a jet stream into the space zone, where the out of the capillary 111 Exiting liquid and the supplied from the annular gap gaseous medium meet. In this case, the atomization of the liquid continues through the upstream in the cone-shaped tapered section 103 accelerated gas-jet jet, which the atomized liquid to the downwardly open end 108 of the lower end portion 104 dissipates. The one from the open end 108 of the lower end portion 104 of the nozzle body 101 and thus exiting jet from the nozzle outlet then hits an object or component positioned and to be cleaned in the vicinity of the two-component nozzle 117 to get there on the surface of the object 117 ablated dirt layers o. The like. Remove or remove. In this case, the liquid and the surface of the object are of no further interest 117 suctioned off removed or detached contaminants.
Um insbesondere bei Verwendung von Wasser als Flüssigkeit einen hohen Fokussierungsgrad und eine hohe Zerstäubungsqualität des austretenden Strahls zu erzielen, ist der axiale Abstand 140 des abströmseitigen Endes 130 der Kapillare 111 zum stromab liegenden Düsenauslass 108 derart bemessen, dass der vom Verhältnis aus Innendurchmesser des Düsenauslasses 108 zum axialen Abstand 140 zwischen dem abströmseitigen Ende 130 der Kapillare 111 und dem offenen Ende 108 des zylindrischen Endabschnitts 104 geometrisch abhängige Austrittswinkel für den aus dem Düsenauslass 108 zerstäubt austretenden Strahl niedrig ist. Dem liegt in erster Näherung und innerhalb eines physikalisch sinnvoll nutzbaren Bereichs des axialen Abstands 140 nachstehende Gleichung für den Austrittswinkel zugrunde: ϕ = 2·arctan( R / d) Gleichung(1) In order to achieve a high degree of focusing and a high atomization quality of the outgoing jet, especially when using water as a liquid, the axial distance 140 the downstream end 130 the capillary 111 to the downstream nozzle outlet 108 such that the ratio of the inner diameter of the nozzle outlet 108 to the axial distance 140 between the downstream end 130 the capillary 111 and the open end 108 the cylindrical end portion 104 geometrically dependent exit angle for the out of the nozzle outlet 108 sputtered outgoing jet is low. This is in the first approximation and within a physically useful range of the axial distance 140 the following equation for the exit angle is used: φ = 2 · arctane (R / d) Equation (1)
Dabei ist ϕ der Austrittswinkel, R der Radius der von dem Düsenauslass 108 umfassten offenen Kreisfläche, durch welche der Strahl aus dem Düsenauslass der Zweistoffdüse austritt, und d der axiale Abstand 140 zwischen dem Düsenauslass 108 und dem abströmseitigen Ende 130 der Kapillare 111.Where φ is the exit angle, R is the radius of the nozzle outlet 108 comprised the open circular area through which the jet exits the nozzle outlet of the two-fluid nozzle, and d the axial distance 140 between the nozzle outlet 108 and the downstream end 130 the capillary 111 ,
In Versuchen wurde ermittelt, dass eine optimale Strahlfokussierung und somit eine optimale Reinigungswirkung des Strahls für einen Austrittswinkel erzielbar ist, der niedriger als 10° ist. Ferner ist im Ausführungsbeispiel der Innendurchmesser der Kapillare 111 so bemessen, dass der Innendurchmesser kleiner als 1 mm ist. Eine gute Zerstäubungsqualität ergibt sich bei Verwendung von Wasser oder Wasserdampf als Flüssigkeit für Werte des Innendurchmessers der Kapillare 111 im Bereich von 0,1–0,5 mm, wobei ein Optimum hinsichtlich Reinigungswirkung und minimaler Ansprechzeit bei einem Wert von 0,4 mm erzielbar ist.In experiments it was determined that an optimal beam focusing and thus an optimal cleaning effect of the beam for an exit angle is achievable, which is lower than 10 °. Further, in the embodiment, the inner diameter of the capillary 111 so dimensioned that the inside diameter is smaller than 1 mm. Good atomization quality results when using water or water vapor as a liquid for values of the inner diameter of the capillary 111 in the range of 0.1-0.5 mm, with an optimum cleaning effect and minimum response time at a value of 0.4 mm can be achieved.
Da das abströmseitige Ende des Ventilschließkörpers 115 unmittelbar an dem zuströmseitigen Ende der Kapillare 111, welches unmittelbar in den Ventilsitz übergeht, aufsetzt, ergibt sich das nicht steuerbare Totvolumen des Reinigungsfluids gemäß nachstehender Gleichung: V = π / 4 – D2·L Gleichung (2) Since the downstream end of the valve closing body 115 immediately at the inflow end of the capillary 111 , which merges directly into the valve seat, touches, results in the non-controllable dead volume of the cleaning fluid according to the following equation: V = π / 4 - D 2 · L equation (2)
Dabei ist V das Totvolumen der Flüssigkeitssäule zwischen abströmseitigem Ende des Ventilschließkörpers 115 und abströmseitigem Ende 130 der Kapillare 111, D der Innendurchmesser der Kapillare 111, L die Länge der Kapillare 111, d. h. der Abstand zwischen abströmseitigem Ende des Ventilschließkörpers 115 und abströmseitigem Ende 130 der Kapillare 111, und π die Kreiszahl ≈ 3,1416.Here, V is the dead volume of the liquid column between downstream end of the valve closing body 115 and downstream end 130 the capillary 111 , D is the inner diameter of the capillary 111 , L the length of the capillary 111 , ie the distance between the downstream end of the valve closing body 115 and downstream end 130 the capillary 111 , and π is the circle number ≈ 3.1416.
Die Ansprechzeit der Flüssigkeitszudosierung (sowie analog die Ansprechzeit zum Stoppen der Flüssigkeitszudosierung) ergibt sich zu: tA = tS + V / F Gleichung (3) The response time of the liquid metering (as well as the response time to stop the metered addition of liquid) results in: t A = t S + V / F equation (3)
Dabei entspricht die Ansprechzeit tA der Zeitdifferenz zwischen dem am Ventil 114 ankommenden Schaltimpuls zum Öffnen des Ventils und dem daraufhin am abströmseitiges Ende 130 der Kapillare 111 ankommenden Reinigungsfluid (sowie dem umgekehrten Vorgang beim Schließen des Ventils 114), tS ist die Schaltzeit des Ventils 114, F ist der sich ergebende Durchfluss des Reinigungsfluids in Volumeneinheiten je Zeit und V ist das Totvolumen.The response time t A corresponds to the time difference between that at the valve 114 incoming switching pulse to open the valve and then at the downstream end 130 the capillary 111 incoming cleaning fluid (as well as the reverse process when closing the valve 114 ), t S is the switching time of the valve 114 , F is the resulting flow rate of the cleaning fluid in units of volume per time and V is the dead volume.
Mit Gleichung (2) ergibt sich für das Ausführungsbeispiel mit einer Kapillarlänge L von 50 mm sowie einem Innendurchmesser der Kapillare 111 von 0,4 mm ein Totvolumen V von ca. 0,006 ml und mit Gleichung (3) bei einem empirisch ermittelten Durchfluss von 0,5 ml/s und einer Ventilschaltzeit von 5 ms eine prozessrelevante Ansprechzeit der erfindungsgemäßen Zweistoffdüse 100 von weniger als 20 ms.With equation (2) results for the embodiment with a capillary length L of 50 mm and an inner diameter of the capillary 111 of 0.4 mm a dead volume V of about 0.006 ml and with equation (3) at an empirically determined flow of 0.5 ml / s and a valve switching time of 5 ms, a process-relevant response time of the two-fluid nozzle according to the invention 100 less than 20 ms.
Die erfindungsgemäße Zweistoffdüse 100 weist zudem eine in 4 lediglich schematisch dargestellte Kapillarzentrierungseinrichtung 118 zum Zentrieren der Kapillare 111 innerhalb des Düsenkörpers 101 auf. Die Kapillarzentrierungseinrichtung 118 weist ein – in 4 nicht dargestelltes – hülsenförmiges Rohrstück auf, dessen Innendurchmesser an den Außendurchmesser der Kapillare 111 angepasst ist und auf einen unteren Außenumfangsabschnitt der Kapillare 111 übergeschoben und dort festgestellt ist; weiterhin weist die Zentrierungseinrichtung 118 sternförmig angeordnete Zentrierstifte 119 auf, die radial benachbart zu dem Außenumfangsabschnitt der Kapillare 111, an der das hülsenförmige Rohrstück vorgesehen ist, in dem Düsenkörper 101 aufgenommen sind. Diese Zentrierstifte 119 sind in Umfangsrichtung des Düsenkörpers 101 gleichmäßig beabstandet voneinander angeordnet und sind derart in dem entsprechenden zylinderförmigen Abschnitt 102 des Düsenkörpers 101 kopfseitig verankert aufgenommen, dass sie mit ihren Enden radial nach innen auf das den Außenumfangsabschnitt der Kapillare 111 umgreifende hülsenförmige Rohrstück weisen bzw. vorstehen. Indem die Zentrierstifte im Ausführungsbeispiel als Schrauben, vorzugsweise als Madenschrauben, ausgebildet sind, ist durch radiales Verstellen der jeweiligen Schrauben, d. h. durch mehr oder weniger Einschrauben, die radiale Position der zur Kapillare weisenden Schraubenenden veränderbar; durch dieses Verstellen werden die Enden der jeweiligen Schrauben in Kontakt mit dem in derselben radialen Ebene liegenden und den entsprechenden Außenumfangsabschnitt der Kapillare umgreifenden hülsenförmigen Rohrstück gebracht. Durch geringfügiges Weiterdrehen der jeweiligen Schrauben erfährt das Rohrstück und damit die von dem Rohrstück dort umgriffene Kapillare radial wirkende Stellkräfte, so dass, wenn sich die Schraubenenden bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Kapillarzentrierungseinrichtung auf dem aufgesteckten hülsenförmigen Rohrstück aufstützen, die Kapillare 111 durch Justage bzw. Drehen der jeweiligen Schrauben zentriert ausgerichtet und weiterhin durch gegenseitiges Verspannen der Schrauben auch gegenüber Eigenschwingungen weitgehend stabilisiert werden kann. Im Ausführungsbeispiel hat es sich für eine lösbare Fixation und stabile Zentrierung der Kapillare 111 als zweckmäßig erwiesen insgesamt drei Schrauben vorzusehen, die in Umfangsrichtung des Düsenkörpers 101 im Abstand von 120° vorgesehen sind und sich mit ihren radial nach innen weisenden Enden auf das in derselben Ebene liegende hülsenförmige Rohrstück aufstützen, das dort auf die Kapillare 111 aufgesteckt ist. Die Kapillarzentrierungseinrichtung 118 ist in dem unteren Bereich des zylinderförmigen Abschnitts 102 aufgenommen, der an den zur Beschleunigung des gasförmigen Mediums vorgesehenen konisch verengten Abschnitt 103 angrenzt.The two-substance nozzle according to the invention 100 also has an in 4 only schematically illustrated Kapillarzentrentrierungseinrichtung 118 for centering the capillary 111 inside the nozzle body 101 on. The capillary centering device 118 indicates - in 4 not shown - sleeve-shaped pipe piece, whose inner diameter to the outer diameter of the capillary 111 is adapted and on a lower outer peripheral portion of the capillary 111 pushed over and found there; Furthermore, the centering device 118 star-shaped centering pins 119 radially adjacent to the outer peripheral portion of the capillary 111 , on which the sleeve-shaped pipe piece is provided, in the nozzle body 101 are included. These centering pins 119 are in the circumferential direction of the nozzle body 101 uniformly spaced from each other and are so in the corresponding cylindrical portion 102 of the nozzle body 101 anchored at the head end that they have with their ends radially inward on the outer peripheral portion of the capillary 111 show encompassing sleeve-shaped piece of pipe or protrude. By the centering pins are formed in the embodiment as screws, preferably as set screws, by radial adjustment of the respective screws, ie by more or less screwing, the radial position of the capillary pointing screw ends can be changed; by this adjustment, the ends of the respective screws are brought into contact with the lying in the same radial plane and the corresponding outer peripheral portion of the capillary embracing sleeve-shaped pipe section. By slightly further rotation of the respective screws, the pipe section and thus the capillary engaged therefrom by the pipe section undergoes radially acting actuating forces, so that when the screw ends support the capillary centering device on the plugged tubular pipe section when the capillary centering device is used as intended, the capillary 111 aligned by adjusting or turning the respective screws centered and can be largely stabilized by mutual bracing of the screws against natural oscillations. In the exemplary embodiment, it has for a releasable fixation and stable centering of the capillary 111 proven to provide a total of three screws, in the circumferential direction of the nozzle body 101 are provided at a distance of 120 ° and support with their radially inwardly pointing ends on lying in the same plane sleeve-shaped pipe section, there on the capillary 111 is plugged. The capillary centering device 118 is in the lower portion of the cylindrical portion 102 taken at the intended to accelerate the gaseous medium conically narrowed section 103 borders.
Eine – in 4 nicht dargestellte – modifizierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zweistoffdüse 100 besteht darin, dass die über den Anschluss 106 zugeführte Druckluft mittels einer Heizeinrichtung erhitzt wird, um die Reinigung und Trocknung des von der Zweistoffdüse bestrahlten Objekts 117 zu beschleunigen. Zudem kann durch die Heizeinrichtung im Falle der Zuführung von in der flüssigen Phase befindlichem Reinigungsfluid das Reinigungsfluid innerhalb der Kapillare 111 durch Wärmeübertragung der erhitzten Druckluft auf die Kapillare 111 oder alternativ im zylindrischen unteren Endabschnitt 104 bei Vermischung mit der erhitzten Druckluft in die Dampfphase überführt werden, um den Reinigungseffekt zu steigern. Eine – in 4 nicht dargestellte – weitere Modifikation der erfindungsgemäßen Zweistoffdüse 100 sieht vor, dass der Anschluss 105 für die Flüssigkeit zentrisch an der Oberseite 107 des Düsenkörpers 101 angeordnet ist, d. h. koaxial zur längsmittelachse 110 des Düsenkörpers 101 ausgebildet ist und mit der Durchführung 112 für das Ventil 114 in axialer Richtung des Düsenkörpers 101 fluchtet, so dass die Durchführung 112 für das Ventil 114 auch als Durchgang bzw. Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit fungiert, wobei die Flüssigkeit den Ventilaktuator 116 durchströmt. Eine – in 4 nicht dargestellte – weitere modifizierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zweistoffdüse 100 besteht darin, dass anstelle des kegelförmig ausgebildeten Ventilschließkörpers 115 ein kugelförmiger Ventilschließkörper ausgebildet ist. Weiterhin kann zur Dosierung des Reinigungsfluids alternativ zur weiter oben beschriebenen stufenlosen Änderung der axialen Stellung des Ventilschließkörpers 115 in Offenstellung des Ventilschließkörpers 115 anstelle des Ventils 114 ein binär schaltendes Ventil mit Pulsweitenmodulation verwendet werden.One - in 4 not shown - modified embodiment of the two-fluid nozzle according to the invention 100 is that over the connection 106 supplied compressed air is heated by a heater to the cleaning and drying of the irradiated by the two-fluid nozzle object 117 to accelerate. In addition, by the heating device in the case of the supply of befindliches in the liquid phase cleaning fluid, the cleaning fluid within the capillary 111 by heat transfer of the heated compressed air to the capillary 111 or alternatively in the cylindrical lower end portion 104 when mixed with the heated compressed air to the vapor phase to increase the cleaning effect. One - in 4 not shown - further modification of the two-fluid nozzle according to the invention 100 Provides that connection 105 for the liquid centric at the top 107 of the nozzle body 101 is arranged, ie coaxially to the longitudinal central axis 110 of the nozzle body 101 is trained and performing 112 for the valve 114 in the axial direction of the nozzle body 101 is aligned, so that the implementation 112 for the valve 114 Also acts as a passage or inlet for the liquid, wherein the liquid is the Ventilaktuator 116 flows through. One - in 4 not shown - further modified embodiment of the two-fluid nozzle according to the invention 100 is that instead of the conical valve closing body 115 a spherical valve closing body is formed. Furthermore, for metering the cleaning fluid as an alternative to the above-described stepless change in the axial position of the valve closing body 115 in the open position of the valve closing body 115 instead of the valve 114 a binary switching valve with pulse width modulation can be used.
Zusammenfassend ergibt sich durch die erfindungsgemäße Zweistoffdüse 100, bei welcher eine mit der Düsenkörperlängsachse 110 koaxiale Kapillare 111 vorgesehen ist, die sich in Richtung des Düsenauslasses 108 erstreckt und deren dem Düsenauslass 108 zugewandtes abströmseitiges Ende 130 mit einem axialen Abstand 140 stromauf vor dem Düsenauslass 108 endet, wobei der axiale Abstand 140 eine Zerstäubungszone innerhalb des Düsenkörpers 101 definiert, in welcher die aus dem abströmseitigen Ende 130 der Kapillare 111 austretende Flüssigkeit und das gasförmige Medium aufeinandertreffen und einen zerstäubten Strahl erzeugen, der aus dem Düsenauslass 108 fokussiert auf ein Bauteil 117 richtbar ist, vorteilhaft die kostengünstige, taktzeitoptimierte und schonende Reinigung von Bauteilen bzw. Objekten 117 im sog. Ein-Teile-Fluss, d. h. in Einzelverarbeitung, im Unterschied zum sog. Batch-Prozess bzw. Stapelverarbeitungsprozess, bei dem zu reinigende Bauteile mittels Stapelverarbeitung gereinigt werden. Dabei ist mit der erfindungsgemäßen Zweistoffdüse 100 auch eine selektive Reinigung, d. h. eine gezielte partielle Reinigung größerer Bauteile möglich. Die erfindungsgemäße Zweistoffdüse 100 ist vorteilhaft justierbar in einer Reinigungskammer installierbar, wobei die Zweistoffdüse auf ein zu reinigendes Bauteil bzw. Objekt 117 innerhalb der Reinigungskammer richtbar ist und die Reinigungskammer für jeden Reinigungszyklus hermetisch versiegelbar ist. Ferner ist die erfindungsgemäße Zweistoffdüse 100 in einem Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einsetzbar bzw. verwendbar oder in einem Dosiermodul zur Eindosierung eines Mediums in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, wobei das Medium ein flüssiges Reduktionsmittel wie z. B. Harnstoff sein kann.In summary, results from the two-fluid nozzle according to the invention 100 in which one with the nozzle body longitudinal axis 110 coaxial capillary 111 is provided, extending in the direction of the nozzle outlet 108 extends and the nozzle outlet 108 facing downstream end 130 with an axial distance 140 upstream of the nozzle outlet 108 ends, with the axial distance 140 a sputtering zone within the nozzle body 101 defined, in which the from the downstream end 130 the capillary 111 leaking liquid and the gaseous medium meet and produce an atomized jet emerging from the nozzle outlet 108 focused on a component 117 can be directed, advantageous cost-effective, tact time-optimized and gentle cleaning of components or objects 117 in the so-called one-part flow, ie in individual processing, in contrast to the so-called batch process or batch process, in which components to be cleaned are cleaned by means of batch processing. It is with the two-fluid nozzle according to the invention 100 also a selective cleaning, ie a targeted partial cleaning of larger components possible. The two-substance nozzle according to the invention 100 is advantageously adjustable in a cleaning chamber installable, wherein the two-fluid nozzle on a component or object to be cleaned 117 within the cleaning chamber and the cleaning chamber is hermetically sealed for each cleaning cycle. Furthermore, the two-substance nozzle according to the invention is 100 in an injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine used or usable or in a metering module for metering a medium in an exhaust line of an internal combustion engine, wherein the medium is a liquid reducing agent such. B. urea may be.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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EP 1183133 B1 [0003] EP 1183133 B1 [0003]
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DE 19926119 C2 [0003] DE 19926119 C2 [0003]
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DE 102007014857 A1 [0004] DE 102007014857 A1 [0004]
