DE102012006427A1

DE102012006427A1 - "Device for atomizing or spraying liquids into an operating room"

Info

Publication number: DE102012006427A1
Application number: DE201210006427
Authority: DE
Inventors: Arthur Handtmann; Stephan Wanner; Stefan Schneider; Sebastian Franz
Original assignee: KW Technologie GmbH and Co KG
Current assignee: KW Technologie GmbH and Co KG
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2012-10-04
Also published as: EP2505820A1; ES2509958T3; EP2505820B1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Vernebeln oder Versprayen oder Einspritzen von Flüssigkeit in einen Betriebsraum, wobei mindestens eine Mehrfachstrahldüse (1) mit wenigstens zwei Strahlkanälen (2, 3) zur Erzeugung wenigstens zweier, in einer Prallzone (12) wenigstens teilweise aufeinander prallender Flüssigkeitsstrahlen vorgesehen ist, so dass im Wesentlichen ein Fächerstrahl (7) erzeugbar ist, dessen Ausdehnung in einer Fächerebene (P) deutlich größer oder wenigstens doppelt so groß ist als in Querrichtung zu dieser Fächerebene (P), vorgeschlagen, die die Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise beseitigt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch ereicht, dass in der Prallzone (12) ein Versatz (13) zwischen Mittelachsen (9, 10) der Flüssigkeitsstrahlen vorgesehen ist.It becomes a device for atomizing or spraying or injecting liquid into an operating space, at least one multiple jet nozzle (1) with at least two jet channels (2, 3) being provided for generating at least two liquid jets which at least partially collide in an impact zone (12) , so that essentially a fan beam (7) can be generated, the extent of which in a fan plane (P) is significantly larger or at least twice as large as in the transverse direction to this fan plane (P), which at least partially overcomes the disadvantages of the prior art eliminated. This is achieved according to the invention in that an offset (13) between central axes (9, 10) of the liquid jets is provided in the impact zone (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vernebeln oder Versprayen oder Einspritzen von Flüssigkeit in einen Betriebsraum nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for atomizing or spraying or injecting liquid into an operating room according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Es sind beispielsweise Einspritzvorrichtungen in Verbrennungskraftmaschinen bereits seit langer Zeit bekannt. So wird in der Druckschrift DE 939 670 eine Einspritzvorrichtung beschrieben, bei der in einer Einspritzdüse zwei oder mehrere Strahlen erzeugt werden, die sich im Verbrennungsraum kreuzen bzw. zusammenprallen. Der Sinn dieser Anordnung liegt darin, dass die mit hoher Geschwindigkeit austretenden Brennstoffstrahl im Verbrennungsraum aufeinanderprallen, wodurch eine äußerst innige Zerstäubung des Brennstoffs und somit vergleichsweise kleine Brennstofftröpfchen realisiert werden.For example, injectors in internal combustion engines have been known for a long time. So in the publication DE 939 670 an injection device is described in which two or more jets are generated in an injection nozzle, which intersect or collide in the combustion chamber. The purpose of this arrangement is that the high velocity fuel jet collide in the combustion chamber, thereby realizing extremely intense atomization of the fuel and thus comparatively small fuel droplets.

Aus der DE 10 146 642 A1 ist ein Verfahren zum Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum bekannt, wobei mit zwei oder mehreren Flüssigkeitsstrahlen ein rotierender Nebel erzeugt wird. Rotierende Nebel sind jedoch nicht kontrollierbar und breiten sich großvolumig im Brennraum aus, so dass sich Brennstoff an den Wänden niederschlägt. Ein derartiger Niederschlag, der aufgrund der unkontrollierten Verwirbelung nicht zu verhindern ist, führt jedoch zu einer nachteiligen bzw. ungenügenden Verbrennung. Aufgrund zunehmender gesetzlicher Vorschriften bezüglich der Abgasqualität ist ein rotierender, nicht kontrollierbarer Flüssigkeitsnebel zwischenzeitlich bei Verbrennungsmotoren in der Praxis nicht mehr akzeptabel.From the DE 10 146 642 A1 For example, there is known a method of injecting fuel into a combustion chamber, wherein a rotating mist is generated with two or more jets of liquid. However, rotating nebulas are not controllable and spread in the combustion chamber with large volumes, so that fuel is deposited on the walls. However, such a precipitate, which can not be prevented due to the uncontrolled turbulence, leads to a disadvantageous or insufficient combustion. Due to increasing legal regulations regarding the exhaust quality, a rotating, uncontrollable liquid mist is no longer acceptable in the meantime in internal combustion engines in practice.

Dagegen wird in der gattungsgemäßen Druckschrift EP 2 390 491 A1 der Anmelderin oder in der DE 4 407 360 A1 eine entsprechende Vorrichtung bzw. Einspritzdüse offenbart wobei ein Fächerstrahl erzeugt wird, dessen Ausdehnung in einer Fächerebene deutlich größer ist als in Querrichtung zu dieser Fächerebene. Das heißt, dass ein sehr flacher, jedoch breit streuender Fächerstrahl erzeugt wird, dessen Ausdehnung definiert bzw. kontrolliert ist. Durch die flache Fächerstrahlerzeugung kann eine definierte und kontrollierte Verbrennung im Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine erzeugt werden, was für die Verbrennung und somit für die Abgaszusammensetzung von entscheidender Bedeutung ist.In contrast, in the generic document EP 2 390 491 A1 the applicant or in the DE 4 407 360 A1 discloses a corresponding device or injection nozzle wherein a fan beam is generated, the extent of which is significantly greater in a fan plane than in the transverse direction to this fan plane. This means that a very flat, but widely scattering fan beam is generated whose extent is defined or controlled. Due to the flat fan jet generation, a defined and controlled combustion in the combustion chamber of an internal combustion engine can be generated, which is for combustion and thus for the exhaust gas composition of crucial importance.

Darüber hinaus ist der DE 4 407 360 A1 zu entnehmen, dass ein flacher Fächerstrahl im Brennraum gedreht werden kann, sodass sich die eingespritzte Kraftstoffmenge im Zylindervolumen auf die vorhandene Luftmenge verteilen kann. Zwar ist durch das Verdrehen des flachen Fächerstrahls eine verbesserte Verteilung des Kraftstoffs möglich, hierbei wird jedoch eine entsprechende Zeit und auch ein vergleichsweise großer konstruktiver Aufwand benötigt. Für einen optimalen Motorbetrieb bzw. eine optimale Verbrennung ist jedoch eine kurze und vollständige Verbrennung von Vorteil, um den dadurch bedingten Druckanstieg möglichst effizient nutzen zu können.In addition, the DE 4 407 360 A1 can be seen that a flat fan beam can be rotated in the combustion chamber, so that the injected fuel quantity in the cylinder volume can be distributed to the amount of air available. Although it is possible by the rotation of the flat fan beam, an improved distribution of the fuel, but this is a corresponding time and also a comparatively large design effort required. However, for optimum engine operation or optimum combustion, short and complete combustion is advantageous in order to be able to use the resulting pressure increase as efficiently as possible.

Zudem ist eine derartige Verdrehung der Einspitzdüse anfällig für Störungen, was die Betriebssicherheit des Motors entsprechend verringert.In addition, such a rotation of the Einspitzdüse prone to interference, which reduces the reliability of the engine accordingly.

Aufgabe und Vorteile der ErfindungPurpose and advantages of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung zum Vernebeln oder Versprayen oder Einspritzen von Flüssigkeit in einen Betriebsraum vorzuschlagen, die die Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise beseitigt.The object of the invention is in contrast to propose a device for atomizing or spraying or injecting liquid into an operating room, which at least partially eliminates the disadvantages of the prior art.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der einleitend genannten Art, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.This object is achieved by a device of the aforementioned type, with the features of claim 1. The measures mentioned in the dependent claims advantageous embodiments and developments of the invention are possible.

Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, dass in der Prallzone ein Versatz zwischen Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen vorgesehen ist.Accordingly, a device according to the invention is characterized in that an offset between central axes of the liquid jets is provided in the impact zone.

Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, dass durch den Versatz zwischen den Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen bei einem flachen Fächerstrahl die Orientierung der Fächerebene einstellbar ist. Das heißt, dass der Versatz zwischen den Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen eine Verdrehung der Fächerebene einstellt bzw. definiert. Hierdurch ist eine aufwendig drehbare Düse, wie dies die Druckschrift DE 4 07 60 1 offenbart, entbehrlich. Demzufolge wird sowohl der konstruktive als auch der wirtschaftliche Aufwand zur Realisierung einer definierten Verdrehung eines flachen Fächerstrahls gemäß der Erfindung wesentlich verbessert.It has surprisingly been found that the orientation of the fan plane is adjustable by the offset between the center axes of the liquid jets in a flat fan beam. This means that the offset between the center axes of the liquid jets sets or defines a rotation of the fan level. As a result, a consuming rotatable nozzle, as the document DE 4 07 60 1 revealed, dispensable. Consequently, both the constructive and the economic effort to realize a defined rotation of a flat fan beam according to the invention is substantially improved.

So kann gemäß der Erfindung die Ausrichtung bzw. die Orientierung der Fächerebene je nach Anwendungsfall exakt eingestellt und vorgegeben werden.Thus, according to the invention, the orientation or the orientation of the fan level can be set and specified exactly according to the application.

Vorzugsweise weist ein Querschnitt des Fächerstrahls in Fächerebene im Wesentlichen die Form eines Dreiecks bzw. Kreisausschnittes auf. Die Dicke bzw. Höhe des Fächerstrahls quer zur Fächerebene bzw. quer zur Fläche des Kreisausschnittes ist höchstens halb so groß wie die Breite des Kreisausschnittes. Beispielsweise ist die Breite des Fächerstrahls in der Fächerebene bzw. ist die Breite des Kreisausschnittes um das ca. 5-fache oder 10-fache bis 100-fache größer als die quer gerichtete Ausdehnung bzw. Höhe des Fächerstrahls quer zur Kreisausschnittsfläche bzw. Fächerebene.Preferably, a cross-section of the fan beam in the fan plane has substantially the shape of a triangle or a circular cutout. The thickness or height of the fan beam transversely to the fan plane or transverse to the surface of the circular section is at most half as large as the width of the circular section. For example, the width of the fan beam in the fan level or is the width of the Circular cut about 5 times or 10 times to 100 times larger than the transverse extension or height of the fan beam transverse to the circular cut surface or fan level.

Mit einem derartigen vorteilhaften sehr flachen Fächerstrahl, der gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise exakt ausgerichtet bzw. verdreht ist in Bezug zu einem Fächerstrahl, bei dem kein Versatz der Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen vorgesehen ist, dass heißt in Bezug zu einem Fächerstrahl mit sich in der Prallzone schneidenden Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen, kann eine definierte Zerstäubung bzw. Vernebelung erreicht und somit u. a. eine vorteilhafte Verbrennung von Kraftstoff in einem Verbrennungsmotor erreicht werden. Dementsprechend können gemäß der Erfindung sehr hohe Anforderungen an die Abgasqualität und an die Kraftstoffeinsparung bzw. Effizienz erfüllt werden.With such an advantageous very flat fan beam which is advantageously aligned according to the invention advantageously in relation to a fan beam, in which no offset of the central axes of the liquid jets is provided, that is with respect to a fan beam with in the baffle zone cutting center axes of the liquid jets, can achieve a defined atomization or nebulization and thus u. a. An advantageous combustion of fuel in an internal combustion engine can be achieved. Accordingly, according to the invention, very high demands can be met on the exhaust gas quality and fuel economy or efficiency.

Der erfindungsgemäße Versatz in der Prallzone kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die konisch zueinander ausgerichteten Strahlkanäle der Mehrfachstrahldüse nicht auf einer gemeinsamen Ebene, sondern zu dieser (gedachten) Ebene etwas spitzwinklig zueinander angeordnet sind. Das bedeutet, dass eine erste Austrittsöffnung eines der Strahlkanäle z. B. eine Ebene mit der Mittelachse des Strahlkanals (d. h. somit auch mit der zweiten Austrittsöffnung) definiert, jedoch die Mittelachse des die erste Austrittsöffnung umfassenden, ersten Strahlkanals winklig zu dieser Ebene ausgerichtet ist. Dementsprechend ergibt sich durch die Beabstandung der Austrittsöffnungen zur Prallzone ein erfindungsgemäßer Versatz, sodass eine gegenüber dem Zustand, bei dem sich die Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen in der Prallzone schneiden würden, eine definierte Verdrehung bzw. unterschiedliche Orientierung des Fächerstrahls und somit der Fächerebene eingestellt wird. Hierbei kann durch eine Festlegung des spitzen Winkels zwischen der Mittelachse des o. g. ersten Strahlkanals zu der durch die Mittelachse des anderen bzw. o. g. zweiten Strahlkanals und der ersten Öffnung definierten (gedachten) Ebene, die somit beide Mittelpunkte der Austrittsöffnungen beider Strahlkanäle umfasst, die Verdrehung bzw. die Orientierung gemäß der Erfindung eingestellt bzw. festgelegt werden.The offset according to the invention in the impact zone can be realized, for example, by arranging the conical jet channels of the multiple jet nozzle not at a common plane, but at an acute angle to each other at this (imaginary) plane. This means that a first outlet opening of the jet channels z. For example, a plane is defined with the central axis of the jet channel (i.e., also with the second exit opening), but the central axis of the first jet channel comprising the first exit opening is aligned at an angle to this plane. Accordingly, due to the spacing of the outlet openings to the impact zone, an offset according to the invention results, so that a defined rotation or different orientation of the fan beam and thus of the fan level is set relative to the state in which the center axes of the liquid jets would intersect in the impact zone. In this case, by fixing the acute angle between the central axis of the o. G. first beam channel to the through the center axis of the other or o. g. second beam channel and the first opening defined (imaginary) plane, which thus comprises both centers of the outlet openings of both jet channels, the rotation or the orientation are set or fixed according to the invention.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung weißt die Mehrfachstrahldüse Austrittsöffnungen der Strahlkanäle auf, wobei zwischen den Austrittsöffnungen der Versatz vorgesehen ist. Vorzugsweise sind die beiden Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen bzw. der Strahlkanäle auf zwei im Wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet. So sind die beiden Ebenen in vorteilhafter Weise mit einem Abstand voneinander beabstandet, der dem Versatz gemäß der Erfindung entspricht.In a particular embodiment of the invention, the Mehrfachstrahldüse know outlet openings of the jet channels, wherein between the outlet openings of the offset is provided. Preferably, the two central axes of the liquid jets or the jet channels are arranged on two substantially parallel planes. Thus, the two planes are advantageously spaced apart with a distance corresponding to the offset according to the invention.

Die bevorzugt auf im Wesentlichen parallelen Ebenen angeordneten Strahlkanäle können in vorteilhafter Weise hergestellt werden. Beispielsweise wird ein Düsenkörper z. B. mittels eines Laserstrahls oder dergleichen in vorteilhafter Weise durchbohrt. Der erfindungsgemäße Versatz kann durch ein paralleles Verstellen des Düsenkörpers relativ zum Bohrer bzw. Laserstrahl im Maß des Versatzes gemäß der Erfindung realisiert werden. Das bedeutet, dass beispielsweise ein erster Strahlenkanal hergestellt wird und durch eine Querverstellung/-bewegung des Düsenkörpers bzw. des Lasers oder dergleichen der zweite Strahlkanal im Abstand zum ersten Strahlkanal hergestellt wird, so dass der Abstand dem Versatz gemäß der Erfindung entspricht.The preferably arranged on substantially parallel planes beam channels can be prepared in an advantageous manner. For example, a nozzle body z. B. pierced by means of a laser beam or the like in an advantageous manner. The offset according to the invention can be realized by a parallel adjustment of the nozzle body relative to the drill or laser beam in the amount of the offset according to the invention. This means that, for example, a first beam channel is produced and, by a transverse displacement / movement of the nozzle body or the laser or the like, the second beam channel is produced at a distance from the first beam channel, so that the distance corresponds to the offset according to the invention.

Gemäß der Erfindung ist ein Strahlkanal derart ausgebildet, dass dieser im Wesentlichen einen runden Querschnitt und zum Beispiel einen Durchmesser von ca. 100 bis 300 Mikrometer, vorzugsweise ca. 150 Mikrometer, beträgt. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige kleine Dimensionierung des/der Strahlkanäle gerade für einen Einsatz in einem Injektor einer Brennkraftmaschine von großem Vorteil ist.According to the invention, a jet channel is designed such that it has a substantially round cross-section and, for example, a diameter of approximately 100 to 300 micrometers, preferably approximately 150 micrometers. It has been found that such a small dimensioning of the / the jet channels just for use in an injector of an internal combustion engine is of great advantage.

Generell ist von Vorteil, den Versatz zwischen den Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen größer als Null und vorzugsweise größer als im Wesentlichen 5% oder 10% eines der Kanaldurchmesser vorzusehen bzw. zu realisieren. Dies ist nicht nur fertigungstechnisch umsetzbar, sondern es wird hierdurch auch eine gegenüber dem nicht-versetzten bzw. nicht-verdrehten Zustand eine relevante Verdrehung bzw. Änderung generiert. Es hat sich gezeigt, dass kleinere Ungenauigkeiten, z. B. aufgrund ggf. begrenzter fertigungstechnischer Möglichkeiten, zu keiner nennenswerten Beeinträchtigung bzgl. der gewünschten Orientierung des flachen Fächerstrahls und/oder bzgl. der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor führen.In general, it is advantageous to provide or realize the offset between the center axes of the liquid jets greater than zero and preferably greater than substantially 5% or 10% of one of the channel diameters. This is not only feasible in terms of production technology, but it also generates a relevant twist or change compared with the non-offset or non-twisted state. It has been shown that minor inaccuracies, eg. B. due to possibly limited production engineering possibilities, lead to any significant impairment with respect. The desired orientation of the flat fan beam and / or with respect to the combustion in an internal combustion engine.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung entspricht der Versatz zwischen den Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen im Wesentlichen bis zu einem Kanaldurchmesser bzw. im Wesentlichen bis zum doppelten Radius der oder eines der Strahlkanäle der Mehrfachstrahldüse, durch die/den der jeweilige Flüssigkeitsstrahl geführt ist. Es hat sich gezeigt, dass mit einer derartigen Ausführung bzw. Überdeckung der aufeinander prallenden Flüssigkeitsstrahlen in vorteilhafter Weise eine Impulsübertragung generiert wird, sodass die Fächerebene des flachen Fächerstrahls gemäß der Erfindung ausgerichtet werden kann. Hierbei wird gerade durch den Impuls bzw. die Energie der Anteile der aufeinanderprallenden Flüssigkeitsstrahlen eine vorteilhafte, kleine Tröpfchengröße innerhalb des Fächerstrahls generiert, was sich vorteilhaft für die Verneblung bzw. das Einspritzen von Flüssigkeit z. B. in den Brennraum einer Brennkraftmaschine auswirkt.In an advantageous variant of the invention, the offset between the center axes of the liquid jets substantially corresponds to a channel diameter or substantially up to twice the radius of one or more of the jet channels of the multiple jet nozzle, through which the respective liquid jet is guided. It has been shown that with such an embodiment or coverage of the colliding liquid jets advantageously an impulse transmission is generated, so that the fan plane of the flat fan beam according to the invention can be aligned. In this case, an advantageous, small droplet size is generated within the fan beam just by the momentum or the energy of the shares of the colliding liquid jets, which is advantageous for the nebulization or the injection of liquid z. B. in the combustion chamber of an internal combustion engine.

Grundsätzlich können gemäß der Erfindung Tröpfchengrößen von wenigen Mikrometer z. B. kleiner als 10 oder ca. 7 Mikrometer große Tröpfchen generiert werden. Dies wirkt sich vorteilhaft für die Verbrennung und/oder für eine (rasche) Verdampfung der Flüssigkeit im Betriebsraum auf. In principle, according to the invention, droplet sizes of a few micrometers z. B. less than 10 or about 7 microns large droplets are generated. This has an advantageous effect for the combustion and / or for a (rapid) evaporation of the liquid in the operating room.

Gemäß einer ersten, vorteilhaften Variante der Erfindung ist ein Winkel der Orientierung der Fächerebene im Vergleich zu einer Orientierung bei einem Schneiden der Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen durch eine Dimensionierung des Versatzes derart eingestellt, dass im Wesentlichen A = X/D·90° ist, wobei A der Winkel der Orientierung der Fächerebene ist und X der Versatz der Mittelachsen und D ein Kanaldurchmesser ist.According to a first advantageous variant of the invention, an angle of the orientation of the fan plane compared to an orientation in a cutting of the center axes of the liquid jets is adjusted by dimensioning the offset such that substantially A = X / D · 90 °, wherein A the angle of orientation of the fan plane is and X is the offset of the center axes and D is a channel diameter.

In einer alternativen bzw. zweiten, vorteilhaften Variante der Erfindung ist der Winkel A derart eingestellt, dass im Wesentlichen A = 88°·X/D – 2,35° ist, wobei X der Versatz der Mittelachsen und D ein Kanaldurchmesser sowie X größer Null ist.In an alternative or second advantageous variant of the invention, the angle A is set such that essentially A = 88 ° × X / D-2.35 °, where X is the offset of the center axes and D is a channel diameter and X is greater than zero is.

Es hat sich in ersten aufwendigen Versuchen gezeigt, dass der Zusammenhang zwischen dem Winkel A, dass heißt einer Verdrehung des Fächerstrahls gegenüber einem Fächerstrahl mit sich schneidenden Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen, gemäß den zuvor genannten Zusammenhängen bzw. Gleichungen näherungsweise sehr gut eingestellt werden kann.It has been shown in first elaborate experiments that the relationship between the angle A, that is to say a rotation of the fan beam with respect to a fan beam with intersecting central axes of the liquid jets, can be set approximately very well in accordance with the aforementioned relationships or equations.

Dementsprechend wird etwa bei einem Versatz X, der dem Radius eines Strahlkanals entspricht, im Vergleich zum sich schneidenden Fächer, eine Verdrehung bzw. Orientierung um ca. 45° verstellt realisiert. Die Orientierung des erfindungsgemäßen bzw. verdrehten Fächerstrahls bei einem Versatz X zwischen Null und etwa dem Kanaldurchmesser folgt überraschender Weise nahezu linear, was in den oben genannten beiden Varianten bzw. Geradengleichungen in etwa zum Ausdruck kommt.Correspondingly, in the case of an offset X, which corresponds to the radius of a beam channel, a rotation or orientation is adjusted by approximately 45 °, as compared to the intersecting fan. The orientation of the fan beam according to the invention or twisted at an offset X between zero and approximately the channel diameter surprisingly follows almost linearly, which is approximately expressed in the abovementioned two variants or straight line equations.

In zahlreichen Versuchen hat sich gezeigt, dass eine unterschiedlich starke Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit nur zu vergleichsweise kleinen Schwankungen gegenüber den zuvor dargelegten Zusammenhängen bzgl. der Dimensionierung des Versatz und der Verdrehung bzw. Orientierung der erzeugten Fächerebene gemäß der Erfindung führt.Numerous experiments have shown that a different levels of pressurization of the liquid leads only to comparatively small fluctuations with respect to the above-described relationships regarding the dimensioning of the offset and the rotation or orientation of the generated fan level according to the invention.

Beim Versatz gemäß der Erfindung ist von Vorteil, dass die beiden aufeinanderprallenden Flüssigkeitsstrahlen bzw. die Verlängerungen der beiden Strahlkanäle eine ausreichende Überdeckung aufweisen. Dies wird durch die zuvor genannten Zusammenhänge bzw. dadurch beachtet, dass der Versatz maximal etwa dem Kanaldurchmesser eines der Strahlkanäle entspricht, dass heißt dem zweifachen Radius bzw. dem ersten Radius des ersten Strahlkanals plus dem zweiten Radius des zweiten Strahlkanals, wobei letzteres insbesondere bei unterschiedlich großen Radien relevant sein kann. Hierdurch ist eine ausreichende Überdeckung und somit eine ausreichende Übertragung der kinetischer Energie bzw. des Impulses sicher gestellt, um u. a. eine vorteilhafte Vernebelung bzw. Versprayung der Flüssigkeit bzw. des Kraftstoffes sicher zu stellen.When offset according to the invention is of advantage that the two colliding liquid jets or the extensions of the two beam channels have sufficient coverage. This is taken into account by the abovementioned relationships or by the fact that the offset corresponds at most approximately to the channel diameter of one of the jet channels, ie twice the radius or the first radius of the first jet channel plus the second radius of the second jet channel, the latter in particular at different large radii can be relevant. As a result, sufficient coverage and thus sufficient transmission of kinetic energy or the pulse is ensured to u. a. to ensure an advantageous nebulization or Versprayung the liquid or fuel.

Es hat sich in einzelnen Versuchen sogar gezeigt, dass durchaus der Versatz auch etwas größer als die Summe der beiden Radien der beiden Kanäle bzw. größer als ein Kanaldurchmesser ausgebildet werden kann. Die Bildung eines Fächerstrahls mit entsprechender Drehung wird trotzdem noch realisiert, da die Flüssigkeitsstrahlen nach dem Austritt aus dem jeweiligen Strahlkanal sich etwas aufweiten bzw. konisch sich ausdehnen, so dass diese sich in der Prallzone doch noch ein wenig überschneiden und zusammenprallen. Allerdings ist hier von größeren, erzeugten Flüssigkeitströpfchen im Fächerstrahl auszugehen.It has even been shown in individual experiments that quite the offset can also be formed slightly larger than the sum of the two radii of the two channels or larger than a channel diameter. The formation of a fan beam with appropriate rotation is still realized, since the liquid jets expand slightly after exiting the respective jet channel or expand conically, so that they still overlap and collide a little in the impingement zone. However, here larger, generated liquid droplets in the fan beam can be assumed.

Vorzugsweise ist wenigstens ein vorbestimmter Freiraum des Betriebsraumes aus dem Sprühbereich der Mehrfachstrahldüse ausgespart. Hiermit kann beispielsweise ein an einem Düsenkörper der Mehrfachstrahldüse vergleichsweise nahe angeordneter Körper bzw. eine Wand des Betriebsraumes in vorteilhafter Weise nicht angestrahlt bzw. an einem derartigen Körper bzw. der Wand vorbei gesprayt bzw. gestrahlt werden. Gerade bei Anwendungen in Brennkraftmaschinen oder dergleichen sind z. B. in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors Ventile bzw. Klappen, Ausbuchtungen, der bewegliche Kolben oder dergleichen vorhanden, die möglichst nicht vom Fächerstrahl angestrahlt werden sollten. Ein entsprechendes Anstrahlen bzw. Niederschlagen des Fächerstrahls an entsprechenden Komponenten bzw. Wände des Betriebsraums führt zu einer nachteiligen Verbrennung, was in erhöhten Schadstoffmissionen resultiert. Aufgrund der immer steigenden Anforderungen an den Schadstoffausstoß von Verbrennungskraftmaschinen ist dies jedoch von entscheidendem Nachteil bzw. führt zu einem nicht akzeptablen Schadstoffausstoß.Preferably, at least one predetermined free space of the operating space is recessed from the spray area of the multi-jet nozzle. Hereby, for example, a body of a nozzle body of the multi-jet nozzle comparatively close arranged body or a wall of the operating room can not be irradiated in an advantageous manner or sprayed or blasted on such a body or the wall over. Especially in applications in internal combustion engines or the like z. B. in a combustion chamber of an internal combustion engine valves or flaps, bulges, the movable piston or the like, which should not be illuminated by the fan beam as possible. A corresponding lighting or impingement of the fan beam on corresponding components or walls of the operating room leads to an adverse combustion, which results in increased pollutant emissions. Due to the ever increasing demands on the emission of pollutants from internal combustion engines, however, this is a significant disadvantage or leads to an unacceptable pollutant emissions.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Düsenkörper wenigstens eine erste Mehrfachstrahldüse mit dem Versatz der Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen und mindestens eine zweite Mehrfachstrahldüse mit einem Schneiden bzw. Schnittpunkt der Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen. Hierdurch ist eine vorteilhafte Anpassung an unterschiedlichsten Betriebsräume bzw. Verbrennungsräume/Brennkammern realisierbar. Je nach Anwendungsfall kann die Orientierung der Fächerstrahlen gemäß der Erfindung eingestellt werden. Hierdurch ist eine hohe Flexibilität an unterschiedlichste Betriebsbedingungen bzw. Betriebsräume realisierbar.In an advantageous embodiment of the invention, a nozzle body comprises at least a first multi-jet nozzle with the offset of the central axes of the liquid jets and at least one second multi-jet nozzle with a cutting or intersection of the central axes of the liquid jets. As a result, an advantageous adaptation to a wide variety of operating rooms or combustion chambers / combustion chambers can be realized. Depending on the application, the orientation of the fan beams can be adjusted according to the invention. This is a high flexibility Various operating conditions and operating rooms feasible.

Beispielsweise können die Kanaldurchmesser der Strahlkanäle der Mehrfachstrahldüse unterschiedlich groß ausgebildet werden. Beispielsweise kann ein erster Strahlkanal einen Kanaldurchmesser von ca. 150 Mikrometer aufweisen und ein zweiter Strahlkanal kann ca. 200 Mikrometer aufweisen. Mit dem erfindungsgemäßen Versatz kann hierbei die Energieübertragung bzw. der Impuls für das Zerstäuben bzw. Vernebeln in vorteilhafter Weise auch im versetzten Zustand in vorteilhafter Weise realisiert werden.For example, the channel diameter of the jet channels of the multi-jet nozzle can be made different in size. For example, a first beam channel may have a channel diameter of about 150 microns and a second beam channel may have about 200 microns. With the offset according to the invention, in this case the energy transfer or the pulse for atomizing or atomizing can advantageously also be realized in the offset state in an advantageous manner.

Vorzugsweise sind die Kanaldurchmesser der Strahlkanäle der Mehrfachstrahldüse im Wesentlichen gleich groß. Hiermit wird die Herstellung der Mehrfachstrahldüse mit besonders wenig Aufwand realisierbar. So kann für alle Strahlkanäle der Mehrfachstrahldüse ein und dasselbe Werkzeug zur Herstellung verwendet werden. Beispielsweise wird ein Laserstrahl verwendet, der bei unterschiedlich großen Durchmessern entsprechend unterschiedlich eingesetzt bzw. betrieben werden müsste.Preferably, the channel diameters of the jet channels of the multi-jet nozzle are substantially the same size. Hereby, the production of the multi-jet nozzle with very little effort can be realized. Thus, one and the same tool can be used for production for all jet channels of the multi-jet nozzle. For example, a laser beam is used, which would have to be used or operated correspondingly differently for diameters of different sizes.

Auch hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäße Dimensionierungen des Versatzes bei im Wesentlich gleichgroßen Kanaldurchmessern der Strahlkanäle und somit die gewünschte Orientierung bzw. Verdrehung besser eingestellt werden können.It has also been found that the dimensioning of the offset according to the invention can be set better with essentially the same channel diameters of the jet channels and thus the desired orientation or rotation.

Beispielsweise wird gemäß der Erfindung ein Düsenkörper verwendet, der eine definierte Längsrichtung bzw. Längsachse/geometrische Achse aufweist. Eine Mehrfachstrahldüse gemäß der Erfindung kann beispielsweise in Längsrichtung bzw. Verlängerung des Düsenkörpers einen herkömmlichen oder einen erfindungsgemäßen Fächerstrahl erzeugen.For example, according to the invention, a nozzle body is used which has a defined longitudinal direction or longitudinal axis / geometric axis. A multi-jet nozzle according to the invention can, for example, generate a conventional or a fan jet according to the invention in the longitudinal direction or extension of the nozzle body.

Vorzugsweise ist die Fächerebene der Mehrfachstrahldüse quer und/oder geneigt zur geometrischen Achse oder in Längsrichtung eines Düsenkörpers ausgerichtet. Diese Maßnahme ist vor allem bei Brennstoff- bzw. Kraftstoffanwendungen bzw. in einer Brennkraftmaschine von besonderem Vorteil. Der Betriebsraum bzw. der Brennraum ist bei derartigen Anwendungen in etwa zylinderförmig ausgebildet. Durch die quer bzw. geneigt ausgerichtete Orientierung gemäß der vorgenannten Variante der Erfindung können z. B. mehrere Fächerstrahlen bzw. deren Fächerebenen quer zur Längsrichtung des Düsenkörpers ausgerichtet werden, insbesondere in der Art einer flachen Scheibe und ggf. mit einem einzelnen verdrehten Fächerstrahl. Dies ist beispielsweise von besonderem Vorteil, bei einer Anordnung des Düsenkörpers im mittleren bzw. zentralen Bereich des zylinderförmigen Betriebsraumes bzw. Brennraumes. So kann beispielsweise eine nahezu gleichmäßige Vernebelung bzw. Einspritzung der Flüssigkeit bzw. des Kraftstoffs in den Zylinderraum generiert werden.Preferably, the fan level of the multi-jet nozzle is oriented transversely and / or inclined to the geometric axis or in the longitudinal direction of a nozzle body. This measure is particularly advantageous in fuel or fuel applications or in an internal combustion engine. The operating space or the combustion chamber is approximately cylindrical in such applications. By the transverse or inclined orientation oriented according to the aforementioned variant of the invention, for. B. multiple fan beams or their fan planes are aligned transversely to the longitudinal direction of the nozzle body, in particular in the manner of a flat disc and possibly with a single twisted fan beam. This is for example of particular advantage in an arrangement of the nozzle body in the central or central region of the cylindrical operating space or combustion chamber. Thus, for example, a virtually uniform atomization or injection of the liquid or of the fuel into the cylinder chamber can be generated.

Gemäß der Erfindung kann bei derartigen Anwendungen in vorteilhafter Weise durch eine Verdrehung bzw. Änderung der Orientierung durch den erfindungsgemäßen Versatz ein bestimmter Freiraum, z. B. eine Ventilöffnung bzw. -klappe oder dergleichen ausgespart, d. h. nicht angesprüht werden.According to the invention, in such applications advantageously by a rotation or change of orientation by the inventive offset a certain space, z. B. a valve opening or flap or the like recessed, d. H. not be sprayed.

Vorteilhafterweise sind mehrere Mehrfachstrahldüsen wenigstens über eine in radialer Richtung bzw. um die Längsachse herum ausgerichtete Umfangsfläche eines Düsenkörpers verteilt angeordnet. Dementsprechend kann eine radiale Vernebelung bzw. Einspritzung nahezu um den vollen Umfang des Düsenkörpers verwirklicht werden, insbesondere im Wesentlichen in Form einer flachen Scheibe mit einem oder einzelnen verdrehten Fächerstrahlen gemäß der Erfindung. So kann eine besonders großflächige Vernebelung vor allem in einen zylinderförmigen Betriebsraum wie einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine erreicht werden. Die sehr große Oberfläche der (scheibenförmig ausgebreiteten) vernebelten Flüssigkeitströpfchen führt zu einer besonders schnellen bzw. raschen Verdampfung von Brenn-/Kraftstoff innerhalb des Betriebs- bzw. Brennraumes. Dies wirkt sich beispielsweise bei Verbrennungsvorgängen in Motoren in besonders vorteilhafter Weise positiv im Bezug zur vollständigen Verbrennung des Endstoffs bzw. Kraftstoff aus.Advantageously, a plurality of multi-jet nozzles are distributed at least over a peripheral surface of a nozzle body oriented in the radial direction or about the longitudinal axis. Accordingly, radial atomization can be realized nearly around the full circumference of the nozzle body, in particular substantially in the form of a flat disc with one or single twisted fan beams according to the invention. Thus, a particularly large nebulization can be achieved, especially in a cylindrical operating space such as a combustion chamber of an internal combustion engine. The very large surface of the (disc-shaped spread) atomized liquid droplets leads to a particularly rapid or rapid evaporation of fuel within the operating or combustion chamber. This has a positive effect, for example, in combustion processes in engines in a particularly advantageous manner in relation to the complete combustion of the end product or fuel.

Beispielsweise sind die Strahlkanäle wenigstens teilweise in Richtung einer geometrischen Achse oder in Längsrichtung eines Düsenkörpers ausgerichtet. So kann in Richtung der Kolbenbewegung eingespritzt bzw. verdüst werden.For example, the jet channels are at least partially aligned in the direction of a geometric axis or in the longitudinal direction of a nozzle body. So can be injected or atomized in the direction of the piston movement.

Ausführungsbeispielembodiment

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail with reference to FIGS.

Im Einzelnen zeigt:In detail shows:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Mehrfachstrahldüse mit flachem Fächerstrahl gemäß dem Stand der Technik, d. h. ohne Versatz von vertikal ausgerichteten Strahlkanälen, 1 1 is a schematic representation of a first multi-jet nozzle with a flat fan jet according to the prior art, ie without offset of vertically aligned jet channels,

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Mehrfachstrahldüse mit flachem und gegenüber 1 um 90° gedrehten Fächerstrahl gemäß der Erfindung, d. h. mit einem ersten Versatz von vertikal ausgerichteten Strahlkanälen, der etwa dem Kanaldurchmesser der Strahlkanäle entspricht, 2 a schematic representation of a second multi-jet nozzle with flat and opposite 1 90 ° rotated fan beam according to the invention, ie with a first offset of vertically aligned beam channels, which corresponds approximately to the channel diameter of the beam channels,

3 eine schematische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Versatz und resultierender Orientierung der Fächerebene des Fächerstrahls, 3 a schematic representation of the relationship between offset and resulting orientation of the fan level of the fan beam,

4 eine schematische Darstellung einer dritten Mehrfachstrahldüse mit flachem und gegenüber 1 um 45° gedrehten Fächerstrahl gemäß der Erfindung, d. h. mit einem zweiten Versatz von horizontal ausgerichteten Strahlkanälen, der etwa dem Radius der Strahlkanäle entspricht, 4 a schematic representation of a third multi-jet nozzle with flat and opposite 1 45 ° rotated fan beam according to the invention, ie with a second offset of horizontally oriented beam channels, which corresponds approximately to the radius of the beam channels,

5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen vierten Mehrfachstrahldüse mit flachem und gleich wie in 1 ausgerichteten Fächerstrahl, jedoch mit einem dritten Versatz von horizontal ausgerichteten Strahlkanälen, der etwa dem Kanaldurchmesser der Strahlkanäle entspricht, und 5 a schematic representation of a fourth multi-jet nozzle according to the invention with flat and the same as in 1 aligned fan beam, but with a third offset of horizontally oriented beam channels, which corresponds approximately to the channel diameter of the beam channels, and

6 ein schematischer horizontaler Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Mehrfachstrahldüse gemäß den 4 oder 5. 6 a schematic horizontal cross section through a multi-jet nozzle according to the invention according to the 4 or 5 ,

In 1 ist schematisch ein Düsenkörper 6 mit mehreren, radial umlaufend angeordneten Mehrfachstrahldüsen 1 mit jeweils zwei Strahlkanälen 2, 3 bzw. deren Austrittsöffnungen 4, 5 sowie ein separater Ausschnitt mit einem generierten flachen Fächerstrahl 7 mit einer Fächerebene P dargestellt. Die Fächerebene P ist die Ebene bzw. Orientierung bzw.In 1 is schematically a nozzle body 6 with several, radially circumferentially arranged multiple jet nozzles 1 each with two beam channels 2 . 3 or their outlet openings 4 . 5 and a separate section with a generated flat fan beam 7 shown with a fan level P. The fan level P is the level or orientation or

Ausrichtung des Fächerstrahls 7, in die der Fächerstrahl 7 deutlich bzw. um ein Vielfaches größer ist als in die (senkrechte) Querrichtung, d. h. gemäß 1 in Richtung einer Längsachse 8 des Düsenkörpers 8. Die beiden Strahlkanäle 2, 3 sind längs der Längsachse 8 des Düsenkörpers 6 und zudem zueinander spitzwinklig ausgerichtet.Alignment of the fan beam 7 into which the fan beam 7 is significantly or many times greater than in the (vertical) transverse direction, ie according to 1 in the direction of a longitudinal axis 8th of the nozzle body 8th , The two beam channels 2 . 3 are along the longitudinal axis 8th of the nozzle body 6 and also aligned with each other at an acute angle.

Die spitzwinklige Ausrichtung der Strahlkanäle 2, 3 ist in 2b) oder 6 ersichtlich, worin schematisch eine Düse 1 in Seitenansicht skizziert ist. In 2b) sind schematisch Mittelachsen 9, 10 von nicht näher dargestellten Strahlkanälen 2, 3 einer in Längsrichtung 8 angeordneten bzw. einer nicht näher dargestellten flachen Fächerstrahl 7 erzeugenden Mehrfachstrahldüse 1 abgebildet. Hieraus wird ersichtlich, dass die Verlängerung der Mittelachsen 9, 10 bzw. die Strahlkanäle 2, 3 sich in einem Schnittpunkt 11 bzw. einer Prallzone 12 treffen. Dieses Aufeinandertreffen bzw. -prallen führt zu einer vorteilhafter Vernebelung bzw. Verdüsung der durch die Strahlkanäle 2, 3 hindurchströmenden nicht näher dargestellten Flüssigkeiten (-strahlen) und somit zu einem flachen Fächerstrahl 7.The acute-angled alignment of the jet channels 2 . 3 is in 2 B) or 6 which schematically shows a nozzle 1 outlined in side view. In 2 B) are schematically centerlines 9 . 10 of non-illustrated beam channels 2 . 3 one in the longitudinal direction 8th arranged or a flat fan beam, not shown 7 generating multiple jet nozzle 1 displayed. It can be seen that the extension of the central axes 9 . 10 or the beam channels 2 . 3 yourself in an intersection 11 or a baffle zone 12 to meet. This collision or bounce leads to an advantageous nebulization or atomization of the through the jet channels 2 . 3 flowing through non-illustrated liquids (rays) and thus to a flat fan beam 7 ,

Die Mittelachsen 9, 10 sind in 2b) vorzugsweise zwischen ca. 10° und ca. 60° spitzwinklig zur Längsachse 8 ausgerichtet. Diese in Längsrichtung 8 am unteren Ende des Düsenkörpers 6 (optional) angeordnete Düse 1 gemäß 2b) weist aufgrund der gewählten Seitendarstellung sowohl bei einer Düse 1 gemäß dem Stand. der Technik den Schnittpunkt 11 als auch bei einer Düse 1 gemäß der Erfindung mit einem quer zur Blatt-/Zeichenebene ausgerichteten Versatz 13 den Schnittpunkt 11 der Mittelachsen 9, 10 auf. Das heißt die beiden Flüssigkeitsstrahlen, die durch die Strahlkanäle 2, 3 geführt werden, treffen in der Prallzone 12 aufeinander und generieren den flachen Fächerstrahl 7.The central axes 9 . 10 are in 2 B) preferably between about 10 ° and about 60 ° acute angle to the longitudinal axis 8th aligned. These in the longitudinal direction 8th at the lower end of the nozzle body 6 (optional) arranged nozzle 1 according to 2 B) indicates due to the selected page display both at a nozzle 1 according to the state of the art, the point of intersection 11 as well as a nozzle 1 according to the invention with an offset oriented transversely to the sheet / drawing plane offset 13 the point of intersection 11 the central axis 9 . 10 on. That is, the two fluid jets passing through the jet channels 2 . 3 be guided, meet in the baffle zone 12 on top of each other and generate the flat fan beam 7 ,

Wie jedoch im Vergleich der 1a) und 2a) bzw. 2b) ersichtlich wird, weist eine erfindungsgemäße Düse 1 einen Versatz 13 auf. D. h. die Strahlkanäle 2, 3 bzw. deren Mittelachsen 9, 10 sind mit einem Abstand zueinander angeordnet, der dem Versatz 13 entspricht.However, as compared with the 1a) and 2a) respectively. 2 B) can be seen has a nozzle according to the invention 1 an offset 13 on. Ie. the beam channels 2 . 3 or their central axes 9 . 10 are arranged at a distance from each other that the offset 13 equivalent.

Wie in 1 oder 2 ebenfalls ersichtlich wird, sind die Strahlkanäle 2, 3 auf zueinander im Wesentlichen parallelen und vertikal bzw. in Längsrichtung 8 angeordneten Ebenen ausgerichtet. Somit ist bei den aufgeführten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäße Versatz 13 der Mittelachsen 9, 10 sowohl im Bereich der Prallzone 12 als auch zwischen den beiden Austrittsöffnungen 4, 5 als deren Abstand 13 realisiert.As in 1 or 2 also apparent, are the beam channels 2 . 3 on mutually substantially parallel and vertically or in the longitudinal direction 8th arranged aligned levels. Thus, in the listed embodiments, the inventive offset 13 the central axis 9 . 10 both in the area of the impact zone 12 as well as between the two outlet openings 4 . 5 as their distance 13 realized.

Zudem sind gemäß den 1, 2 sowie 4 bis 6 die Düsen 1 bzw. die Austrittsöffnungen 4, 5 in Umfangsrichtung radial umlaufend bzw. längs des Düsenkörpers 6 entlang von horizontalen Umfangslinien 14, 15 bzw. Ebenen angeordnet. So zeigt 6 einen Schnitt längs der oberen Linie 14 bzw. durch die obere Ebene, entlang bzw. in derer die oberen, horizontal angeordneten Strahlkanäle 2 bzw. deren Mittellinien 9 sich befinden. Darunter im Anstand bzw. mit dem Versatz 13 davon beabstandet befinden sich (gestrichelt dargestellt) die unteren Strahlkanäle 3 bzw. deren Mittellinien 10.In addition, according to the 1 . 2 such as 4 to 6 the nozzles 1 or the outlet openings 4 . 5 radially circumferential or along the nozzle body in the circumferential direction 6 along horizontal perimeters 14 . 15 or levels arranged. So shows 6 a section along the upper line 14 or through the upper level, along or in which the upper, horizontally disposed beam channels 2 or their centerlines 9 to find oneself. Including in decency or with the offset 13 spaced therefrom (shown in phantom) are the lower beam channels 3 or their centerlines 10 ,

So zeigt 6 auch, dass die Austrittsöffnungen 4, 5 in einer Ausnehmung 16 angeordnet sind, wobei die Ausnehmung 16 derart ausgebildet ist, dass die Austrittsöffnungen 4, 5 orthogonal zum Strahlkanal 2, 3 bzw. deren Mittellinien 9, 10 ausgerichtet sind. Hierdurch wird ein vorteilhaftes Austreten des Flüssigkeitsstrahls generiert.So shows 6 also, that the outlet openings 4 . 5 in a recess 16 are arranged, wherein the recess 16 is formed such that the outlet openings 4 . 5 orthogonal to the beam channel 2 . 3 or their centerlines 9 . 10 are aligned. As a result, an advantageous escape of the liquid jet is generated.

In 3 ist ein Zusammenhang zwischen Versatz 13 und Winkel A schematisch insbesondere für verschiedene Drucke der Flüssigkeit dargestellt. Die Y-Achse betrifft den Winkel A, wobei der Winkel A der Verdrehwinkel bzw. die Orientierung der Fächerebene P des flachen Fächerstrahls 7 im Vergleich zur Orientierung bzw. Ausrichtung des Fächerstrahls 7 bzw. dessen Fächerebene P ohne Versatz 13 (vgl. 1) ist.In 3 is a relationship between offset 13 and angle A shown schematically in particular for different pressures of the liquid. The Y axis relates to the angle A, wherein the angle A is the twist angle or the orientation of the fan plane P of the flat fan beam 7 compared to the orientation or orientation of the fan beam 7 or its fan level P without offset 13 (see. 1 ).

Die X-Achse betrifft ein Verhältnis V, wobei in 3 dieses in Prozent aufgetragen ist und das Verhältnis V gleich dem Versatz 13 geteilt durch einen Durchmesser D des Strahlkanals 2, 3 ist. Das heißt V = X/D°·°100% mit X = Versatz 13.The X-axis relates to a ratio V, where in 3 this is plotted in percent and that Ratio V equal to the offset 13 divided by a diameter D of the jet channel 2 . 3 is. That is, V = X / D °. ° 100% with X = offset 13 ,

Eine durchgezogene Linie 17 bzw. Gerade 17 entspricht der Geradengleichung A = 87,92°·V – 2,3531° mit dem Verhältnis V und X gleich dem Versatz 13 sowie D gleich dem Durchmesser D des Strahlkanals 2, 3, wobei wiederum V = X/D·100% ist und somit V die Einheit % aufweist. Somit entsprechen die in 3 abgebildeten 50% an der X-Achse einem Versatz 13 bzw. X gleich dem Radius R bzw. halben Durchmesser D des Strahlkanals 2, 3. Die Geradengleichung bzw. Gerade 17 entspricht im Wesentlichen auch dem Zusammenhang A = X/D·90°.A solid line 17 or straight line 17 corresponds to the straight-line equation A = 87.92 ° · V - 2.3531 ° with the ratio V and X equal to the offset 13 and D equal to the diameter D of the jet channel 2 . 3 where again V = X / D * 100% and thus V has the unit%. Thus, the in 3 mapped 50% on the x-axis to an offset 13 or X equal to the radius R or half the diameter D of the beam channel 2 . 3 , The straight line equation or straight line 17 essentially also corresponds to the relationship A = X / D × 90 °.

Demzufolge ist der Winkel A bei einem Versatz 13 in der Größe des Radius R etwa 45° bezogen auf die nicht-versetzte Orientierung (vgl. 1). Dieses Ausführungsbeispiel ist in 4 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Strahlkanäle 2, 3 horizontal längs den Linien 14, 15 bzw. deren Ebenen orientiert, was in 6 besonders verdeutlicht wird. Entsprechend ist in 5 eine weitere Ausführung dargestellt, wobei die Strahlkanäle 2, 3 wiederum horizontal längs den Linien 14, 15 bzw. deren Ebenen ausgerichtet sind, jedoch einen Abstand der Linien 14, 15 bzw. einen Versatz 13 aufweisen, der dem Durchmesser D der Strahlkanäle 2, 3 entspricht. Demzufolge ist der Winkel A etwa 90°. Das heißt um ca. 90° verdreht gegenüber der Ausrichtung der Fächerebene P bei einer Anordnung der Strahlkanäle 2, 3 ohne Versatz 13. Im letztgenannten Fall wäre die Ebene P längs der Linie 8 ausgerichtet, d. h. wenn die Strahlkanäle 2, 3 bzw. Mittelachsen 9, 10 auf einer gemeinsamen horizontalen Ebene bzw. Umfangslinie 14, 15 liegen würden.As a result, the angle A is at an offset 13 in the size of the radius R about 45 ° relative to the non-offset orientation (see. 1 ). This embodiment is in 4 shown. In this embodiment, the beam channels 2 . 3 horizontally along the lines 14 . 15 or their levels oriented, what in 6 especially clarified. Accordingly, in 5 a further embodiment shown, wherein the beam channels 2 . 3 again horizontally along the lines 14 . 15 or whose planes are aligned, but a distance of the lines 14 . 15 or an offset 13 having the diameter D of the beam channels 2 . 3 equivalent. As a result, the angle A is about 90 °. That is rotated by about 90 ° with respect to the orientation of the fan plane P with an arrangement of the beam channels 2 . 3 without offset 13 , In the latter case, the plane P would be along the line 8th aligned, ie when the beam channels 2 . 3 or central axes 9 . 10 on a common horizontal plane or perimeter 14 . 15 would lie.

Ein Vergleich zwischen den beiden 1 und 5 veranschaulicht zudem, dass die Orientierung bzw. Ausrichtung der Fächerebene P im Endergebnis gleich sein kann, obwohl eine andere Orientierung der Strahlkanäle 2, 3 bzw. deren Mittelachsen und einerseits ein Versatz 13 (gemäß 5) in der Größe des Durchmessers D und andererseits kein Versatz 13 (gemäß 1) vorgesehen ist. Dementsprechend kann die Orientierung der Strahlkanäle 2, 3 bzw. deren Mittelachsen 9, 10 je nach Bedarf und/oder Platzangebot oder dergleichen ausgewählt/festgelegt werden. Zum anderen kann die Orientierung bzw. Ausrichtung der Fächerebene P je nach Bedarf und/oder gewünschtem Aussparen von Freiräumen oder dergleichen ausgewählt/festgelegt werden.A comparison between the two 1 and 5 also illustrates that the orientation of the fan plane P in the end result may be the same, although a different orientation of the beam channels 2 . 3 or their central axes and on the one hand an offset 13 (according to 5 ) in the size of the diameter D and on the other hand, no offset 13 (according to 1 ) is provided. Accordingly, the orientation of the jet channels 2 . 3 or their central axes 9 . 10 be selected / specified according to need and / or space or the like. On the other hand, the orientation or orientation of the fan level P can be selected / determined as needed and / or desired exclusion of open spaces or the like.

Beispielsweise ist eine (parallele) Ausrichtung der Strahlkanäle 2, 3 bzw. deren Mittelachsen 9, 10 längs der Längsachse 8 des Düsenkörpers 6 bei vergleichsweise klein ausgebildeten Düsenkörpern 6 und/oder bei relativ vielen Düsen 1 von Vorteil, die in Umfangsrichtung bzw. längs der Linie 14, 15 anzuordnen sind, um z. B. eine nahezu vollumfängliche Vernebelung bzw. Einspritzung zu generieren.For example, a (parallel) orientation of the beam channels 2 . 3 or their central axes 9 . 10 along the longitudinal axis 8th of the nozzle body 6 at comparatively small nozzle bodies 6 and / or with a relatively large number of nozzles 1 advantageous, in the circumferential direction or along the line 14 . 15 are to be arranged to z. B. to generate a nearly full nebulization or injection.

Die Generierung von Sprayfächern bzw. flachen Fächerstrahlen 7 durch das Aufeinanderprallen von mindestens zwei Einzelstrahlen, kann in vorteilhafter Weise durch die dargelegten geeigneten Anordnungen der Strahlkanäle 2, 3 bzw. Bohrungen 2, 3 eines Düsenpaares verwirklicht und die Ausrichtung, Eindringtiefe, Sauterdurchmesser und/oder Lage des generierten Sprayfächers 7 exakt justiert werden. Die Lage des Sprayfächers 7 ist somit quasi frei positionierbar zur Ausrichtung bzw. Anordnung des Düsenpaares bzw. der Düse 1.The generation of spray fans or flat fan beams 7 by the collision of at least two individual beams, can advantageously by the stated arrangements of the beam channels 2 . 3 or drilling 2 . 3 realized a nozzle pair and the orientation, penetration depth, Sauter diameter and / or location of the generated spray fan 7 be adjusted exactly. The location of the spray fan 7 is thus virtually freely positionable for alignment or arrangement of the nozzle pair or the nozzle 1 ,

Durch zwei oder mehrere Bohrungen 2, 3 generierte Sprayfächer bilden einen Sprayfächer 7 wie u. a. in 1 gezeigt. Auch der Sauterdurchmesser und die Eindringtiefe sind im Wesentlichen gleich. Um ein Benetzen der Ein-/Auslassventile, Kolbenboden und Zylinderwand oder dergleichen mit Flüssigkeit bzw. dem Fluid, insb. Brennstoff, wirkungsvoll zu verhindern, sollte an diesen Stellen kein Sprayfächer 7 generiert werden.Through two or more holes 2 . 3 generated sprayers make up a spray fan 7 like among others in 1 shown. Also, the Sauter diameter and the penetration depth are substantially the same. In order to effectively prevent wetting of the inlet / outlet valves, the piston head and the cylinder wall or the like with liquid or the fluid, esp. Fuel, should be no spray fan at these points 7 to be generated.

Nachteil bisheriger Injektoren ist u. a. weniger Kraftstoff, schlechtere Kraftstoffverteilung, keine Variabilität bei Änderung der Anforderungen durch den Kunden.Disadvantage of previous injectors u. a. less fuel, less fuel distribution, no variability when customers change their requirements.

Der Sprayfächer 7 kann zwar durch Drehung/Kippen der Düse 1 bzw. des Düsenpaares 1 verändert werden, jedoch muss dazu das komplette Düsenpaar 1 anders angeordnet werden, um diesen Effekt zu generieren. Hierzu ist oftmals der notwenige Platz nicht gegeben bzw. muss ein größeres Todvolumen durch z. B. eine Art „Sackloch” geschaffen werden.The spray fan 7 can indeed by rotation / tilting of the nozzle 1 or the nozzle pair 1 be changed, but it must be the complete nozzle pair 1 be arranged differently to generate this effect. For this often the necessary space is not given or must have a larger dead volume by z. B. a kind of "blind hole" are created.

Durch gezieltes Versetzen der Bohrungsachsen 8, 9 eines Düsenpaares 1 gemäß den Ausführungsvarianten der 2, 4 bis 6 zueinander, ändert sich die Orientierung bzw. Lage bzw. des Winkels A des Sprayfächers 7 im Raum.By targeted displacement of the bore axes 8th . 9 a nozzle pair 1 according to the embodiments of the 2 . 4 to 6 to each other, the orientation or position or the angle A of the spray fan changes 7 in the room.

Die Sauterdurchmesser und die Eindringtiefe des Fächerstrahls 7 kann auf den Anwendungsfall durch die Neigung der Strahlkanäle 2, 3, dem Durchmesser D oder dergleichen in vorteilhafter Weise eingestellt werden. Je geringer die Überschneidung/Überdeckung der einzelnen Strahlen, d. h. je größer der Versatz 13, umso größer wird der Sauterdurchmesser. Die Überdeckung der Strahlen kann im Bereich von > 0% bis > 100% eingestellt werden.The Sauter diameter and the penetration depth of the fan beam 7 can be applied to the case by the inclination of the beam channels 2 . 3 , the diameter D or the like can be set in an advantageous manner. The smaller the overlap / coverage of the individual beams, ie the greater the offset 13 The larger the Sauter diameter. The coverage of the beams can be set in the range of> 0% to> 100%.

Je nach %-Anteil der Überdeckung von mindestens zwei Strahlen dreht der Sprayfächer 7 im Vergleich zur Orientierung ohne Versatz 13 aus seiner (eigentlichen) Lage aus. Je geringer die Überdeckung umso höher/größer ist der Verdrehwinkel A des Sprayfächers 7. Gleichzeitig ändern sich der Sauterdurchmesser und die Eindringtiefe des generierten Sprayfächers.Depending on the percentage of coverage of at least two beams, the spray fan rotates 7 compared to orientation without offset 13 from his (actual) situation. The lower the coverage, the higher / larger the angle of rotation A of the spray fan 7 , At the same time, the Sauter diameter and the penetration depth of the generated spray fan change.

Besonderer Vorteil dieser Auslegung von Fächerstrahlen 7 ist, dass gezielte Bereiche (Ein-/Auslassventile, Kolbenboden, Brennraumwände, etc.) ausgespart werden können und somit nicht mit Brennstoff benetzt werden. Es findet keine Verkokung der Bauteile statt und die Schadstoffemissionen werden reduziert. Eine Benetzung dieser Teile im Brennraum führt zu Verkokungen der besagten Bauteile und zu einer Erhöhung der Schadstoffemissionen.Special advantage of this design of fan beams 7 is that targeted areas (inlet / outlet valves, piston crown, combustion chamber walls, etc.) can be left out and thus are not wetted with fuel. There is no coking of the components and the pollutant emissions are reduced. Wetting these parts in the combustion chamber leads to coking of said components and to an increase in pollutant emissions.

Ein weiterer Vorteil ist der geringere Platzbedarf eines Düsenpaares 1, welches nach dem Verfahren bzw. Zusammenhang gemäß der Erfindung ausgelegt wird. Durch diesen gezielten Versatz 13 kann z. B. ein Düsenpaar 1 dennoch radial am Injektor (Düsenbereich) angebracht werden und einen vertikalen statt horizontalen Fächerspray 7 erzeugen. Ohne die erfindungsgemäße Auslegung müssten die Bohrungen 2, 3 des Düsenpaares 1 bei gleicher Ausrichtung des Fächerstrahls 7 ansonsten horizontal (vgl. 5) in den Injektor bzw. Düsenkörper 6 eingebracht werden, um einen radial zum Injektor stehenden Fächerspray 7 in vertikaler Lage zu erzeugen. Wodurch sich der Bauraum des Düsenpaares 1 wesentlich vergrößert.Another advantage is the smaller footprint of a nozzle pair 1 which is designed according to the method or context according to the invention. Through this targeted offset 13 can z. B. a nozzle pair 1 Nevertheless, radially attached to the injector (nozzle area) and a vertical fan spray instead of horizontal 7 produce. Without the inventive design would have the holes 2 . 3 of the nozzle pair 1 with the same orientation of the fan beam 7 otherwise horizontal (cf. 5 ) in the injector or nozzle body 6 are introduced to a fan spray radially to the injector 7 to produce in a vertical position. As a result, the space of the nozzle pair 1 significantly enlarged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Düsejet
22: Kanalchannel
33: Kanalchannel
44: Öffnungopening
55: Öffnungopening
66: Düsenkörpernozzle body
77: Fächerstrahlfan beam
88th: Längsachselongitudinal axis
99: Mittelachsecentral axis
1010: Mittelachsecentral axis
1111: Schnittpunktintersection
1212: Prallzoneimpact zone
1313: Versatzoffset
1414: Umfangslinieperipheral line
1515: Umfangslinieperipheral line
1616: Ausnehmungrecess
1717: GeradeJust
AA: Winkelangle
VV: Verhältnisrelationship
PP: Fächerebenefan plane
DD: Durchmesserdiameter
RR: Radiusradius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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DE 10146642 A1 [0003]
EP 2390491 A1 [0004]
DE 4407360 A1 [0004, 0005]
DE 407601 [0010]

Claims

Device for atomising or spraying or injecting liquid into an operating room, wherein at least one multi-jet nozzle ( 1 ) with at least two beam channels ( 2 . 3 ) for generating at least two, in a baffle zone ( 12 ) is provided at least partially colliding liquid jets, so that essentially a fan beam ( 7 ) whose extent in a fan plane (P) is significantly greater or at least twice as large as in the transverse direction to this fan plane (P), characterized in that in the impact zone ( 12 ) an offset ( 13 ) between central axes ( 9 . 10 ) of the liquid jets is provided.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the orientation of the fan level (P) by the offset ( 13 ) between the central axes ( 9 . 10 ) of the liquid jets is adjusted.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the multiple jet nozzle ( 1 ) Outlet openings ( 4 . 5 ) of the beam channels ( 2 . 3 ), wherein between the outlet openings ( 4 . 5 ) the offset ( 13 ) is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the offset ( 13 ) between the central axes ( 9 . 10 ) of the liquid jets substantially up to a channel diameter (D) of the or one of the jet channels ( 2 . 3 ) and / or substantially to the sum of a first radius (R) of a first beam channel ( 2 . 3 ) plus a second radius (R) of a second beam channel ( 2 . 3 ), through which the respective liquid jet is guided, corresponds.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that an angle (A) of the orientation of the fan plane (P) in comparison to an orientation in a cutting ( 11 ) of the central axes ( 9 . 10 ) of the liquid jets by dimensioning the offset ( 13 ) is set such that substantially A = X / D * 90 °, where X is the offset ( 13 ) of the central axes ( 9 . 10 ) and D is a channel diameter.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that an angle (A) of the orientation of the fan plane (P) in comparison to an orientation in a cutting ( 11 ) of the central axes ( 9 . 10 ) of the liquid jets by dimensioning the offset ( 13 ) is set such that substantially A = 88 ° * X / D - 2.35 °, where X is the offset ( 13 ) of the central axes ( 9 . 10 ) and D is a channel diameter and X is greater than zero.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one predetermined free space is recessed from the spray area of the multi-jet nozzle.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a nozzle body ( 6 ) at least one first multi-jet nozzle ( 1 ) with the offset ( 13 ) of the central axes ( 9 . 10 ) of the liquid jets and at least one second multi-jet nozzle ( 1 ) with an intersection ( 11 ) of the central axes ( 9 . 10 ) of the liquid jets.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the channel diameter (D) of the jet channels ( 2 . 3 ) of the multi-jet nozzle ( 1 ) are substantially the same size.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fan level (P) of the multi-jet nozzle ( 1 ) transversely and / or inclined to the geometric axis ( 8th ) or longitudinally ( 8th ) of a nozzle body ( 6 ) is aligned.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of multi-jet nozzles ( 1 ) at least over a radially oriented peripheral surface ( 14 . 15 ) of a nozzle body ( 6 ) are arranged distributed.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the jet channels ( 2 . 3 ) at least partially in the direction of a geometric axis ( 8th ) or longitudinally ( 8th ) of a nozzle body ( 6 ) are aligned.

Injector with a device for injecting fuel into a combustion chamber, characterized in that it comprises at least one device according to one of the preceding claims.

Internal combustion engine with a device for injecting fuel into a combustion chamber, characterized in that at least one device according to one of the preceding claims is provided.