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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Düsenanordnung zum Erzeugen eines Aerosols aus flüssigen und gasförmigen Fluidanteilen, die über eine fluiddynamische Drosselvorrichtung verfügt und bevorzugt für eine Minimalmengen-Kühlschmiervorrichtung zum Schmieren und Kühlen an Kühlmittelschmierorten, an denen spanende oder umformende Werkzeuge auf Werkstücke einwirken, konzipiert ist.
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Stand der Technik
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Fluiddynamische Drosselvorrichtungen nehmen Einfluss auf das Strömungsverhalten eines Fluids, d. h. einer Flüssigkeit oder eines Gases, durch einen Strömungskanal, durch den das Fluid druckbeaufschlagt und somit mit einer vorgebbaren Strömungsrichtung strömt. Typischerweise stellt eine hydraulische sowie auch pneumatische Drosselvorrichtung längs eines Strömungskanals eine Verengung des Strömungskanalquerschnittes dar und bildet einen lokalen Strömungswiderstand. Im Unterschied zu einer innerhalb eines Strömungskanal eingebrachten Lochblende, die ebenfalls zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes beiträgt, sieht eine Drosselvorrichtung eine Durchströmungslänge vor, die größer ist als der Strömungsdurchmesser im Bereich der Drosselvorrichtung. Im Unterschied zu variabel einstellbaren Drosselventilen, bei denen der Strömungsdurchmesser variiert werden kann, verfügen konstante Drosselvorrichtungen über einen zeitlich konstanten Drosselquerschnitt sowie auch über einen in seiner Länge unveränderlichen Drosselkanal.
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Zur Realisierung konstanter Drosselvorrichtungen gilt es längs eines Strömungskanals einen sog. Drosselkörper vorzusehen, der für gewöhnlich als integraler Bestandteil des Strömungskanals ausgebildet ist, d. h. zumeist einstückig mit diesem verbunden ist. Im einfachsten Fall stellt bereits eine Einschnürung längs einer Rohrleitung eine ungeregelte Drosselvorrichtung dar, bspw. durch kontinuierliche oder unstete Reduzierung des Rohrleitungsdurchmessers auf einen sehr kleinen Durchmesser, der bspw. einer Kapillarleitung entspricht, deren Innendurchmesser sehr viel kleiner dimensioniert ist als deren Länge. Bspw. weisen typische Kapillarleitungen Innendurchmesser von wenigen Zehntel-Millimeter und weniger als 2 mm auf.
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Allen bekannten, insbesondere ungeregelten Drosselvorrichtungen haftet das Problem der Verstopfung bzw. des unkontrollierten Verschließens an, insbesondere bei Drosselvorrichtungen mit kapillarartigen Strömungsdurchmessern, die von Flüssigkeiten durchströmt werden. In derartigen Störfällen gilt es den gesamten, die Drosselvorrichtung enthaltenden Strömungskanal zu tauschen, wodurch neben Kosten insbesondere wartungsbedingte Ausfallzeiten für das jeweilige Fluidsystem, in dem die Drosselvorrichtung als technische Komponente verbaut ist, entstehen.
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Gleichwohl die vorstehend erläuterte Problematik durch den Einsatz hochreiner Flüssigkeiten zumindest entschärft werden kann, existiert eine große Vielfalt technischer Arbeitsbereiche, in denen Drosselvorrichtungen längs fluiddurchströmter Strömungskanäle erforderlich sind, die systembedingt von mit Verunreinigungen bzw. mit technischen Funktionspartikeln versetzten Flüssigkeiten betrieben werden. Eines dieser technischen Arbeitsbereiche betrifft u.a. Kühlmittelschmiervorrichtungen, die insbesondere für die Kühlung und Schmierung spanabhebender Werkzeuge eingesetzt werden. Hierzu ist eine Reihe von Schmiermitteldüsenanordnungen bekannt, die ein Schmiermittelaerosol erzeugen, vorzugsweise ein Öl- oder Öl-/Wasser-Gemisch mit Luft zu einem Spray vermischen, um es als Aerosol möglichst zielgerichtet zum Zwecke der Schmierung und Kühlung an Kühlmittelschmierorte zu applizieren, an denen spanende oder umformende Werkzeuge auf Werkstücke einwirken.
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Eine diesbezügliche Vorrichtung zur Erzeugung eines Aerosols ist in der
DE 102 18 896 A1 beschrieben, die eine Vernebelungseinrichtung umfasst, in die ein Gasvolumenstrom sowie davon getrennt ein Flüssigkeitsvolumenstrom zugeführt werden, die beide über getrennte Drosselvorrichtungen, die sich jeweils durch einen kapillarförmig ausgebildeten Drosselkanal auszeichnen, in eine Mischkammer münden, aus der ein Gas-/Flüssigkeitsaerosol ausströmt und stromab auf einen Prallkörper zur Ausbildung eines räumlich gerichteten Aerosolstrahls auftrifft.
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Die Druckschrift
DE 37 43 968 C1 beschreibt eine Kühlmittelschmiervorrichtung zum Austrag eines Gas-/Flüssigkeitsgemischstrahls, mit einer innenliegenden Mischkammer, in die getrennt voneinander eine mengendosierende Flüssigkeitskapillarleitung mündet und die überdies über eine Bohrung mit einem umgebenden Gasraum verbunden ist. Das über die Bohrung in die Mischkammer eintretende druckbeaufschlagte Gas sowie die aus der Flüssigkeitskapillarleitung in die Mischkammer eintretende Flüssigkeit bilden ein Gas-Flüssigkeitsgemisch, das in Form eines Gemischstrahls die Mischkammer über eine düsenartig ausgebildete Austrittsöffnung verlässt, der zusätzlich von einem gasförmigen Mantelstrahl umgeben wird.
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Eine mit der vorstehend erläuterten Kühlschmiervorrichtung vergleichbare Vorrichtung ist der
DE 91 16 481 U1 zu entnehmen, bei der die in die innenliegende Mischkammer einmündende Flüssigkeitsleitung selbst als mengendosierende Drosselvorrichtung ausgebildet ist und einen Innendurchmesser im Bereich zwischen 0,1 und 2mm aufweist.
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Bei allen vorstehend genannten, zu Zwecken der Kühlung und Schmierung von spanabhebenden Bearbeitungsorten zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück ausgebildeten Kühlmittelschmiervorrichtungen besteht das Problem, dass im Störfalle ein montageintensiver und kostenrelevanter Aufwand zur Behebung der Ausfallursache im Wege der Säuberung oder eines Austausches der Drosselvorrichtung erforderlich ist. Insbesondere im Falle einer die mengendosierende Drosselvorrichtung entsprechenden, kapillaren Flüssigkeitszuleitungen zur Austragsdüse, gilt es nicht nur die fluiddichte Verbindung zwischen Fluidzuleitung und Austragsdüse zu lösen und zu ersetzen bzw. zu erneuern, den gleichen Montageaufwand gilt es zudem auch zu Seiten des mit der Fluidleitung verbundenen Flüssigkeitsreservoirs bzw. mit der Druckquelle zu bestreiten. Im Falle von innerhalb speziell ausgebildeter Kühlmittelschmiervorrichtungen integrierten Drosselvorrichtungen erscheint es unvermeidbar die Kühlmittelvorrichtung gesamtheitlich zu reinigen oder entsprechend zu erneuern.
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Aus
DE 20 2012 000 734 U1 ist eine Zerstäuberdüse mit hoher Stabilität bekannt, bei der zwei Düsenkörperhälften
10a,
10b einen innenliegenden Fluidkanal einschließen, in dem ein aufwendig angefertigter, als Rotor
20 bezeichneter, gewindeartiger Körper federkraftbeaufschlagt gelagert ist. Die axiale Lage des Rotors
20 innerhalb des Strömungskanals wird durch einen Federkörper
30 sowie einen Stopfen
34 vorgegeben.
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Aus
DE 91 12 244 U1 ist eine Kühlschmiervorrichtung zu entnehmen, die zu Zwecken einer verbesserten Kühlschmierung am Zerspanort einen Vorratsbehälter für die Flüssigkeit vorsieht, der zusätzlich mit einer Druckgasquelle verbunden ist. Flüssigkeit und Gas werden über getrennte Leitungen an eine Mischvorrichtung zusammengeführt.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düsenanordnung zum Erzeugen eines Aerosols aus flüssigen und gasförmigen Fluidanteilen mit einer fluiddynamischen Drosselvorrichtung vorzusehen, bei der der Montage- sowie auch Zeitaufwand zu Wartungszwecken des Drosselkörpers minimal sein soll.
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Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Gegenstand des Anspruches 7 ist eine lösungsgemäße Düsenanordnung, die als Minimalmengen-Kühlschmiervorrichtung eingesetzt werden kann. Merkmale, die die lösungsgemäße Anordnung in vorteilhafter Weise weiterzubilden in der Lage sind, sind in den Unteransprüchen formuliert sowie im Weiteren, insbesondere unter Bezugnahme auf konkrete Ausführungsbeispiele erläutert.
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Die lösungsgemäße Düsenanordnung zum Erzeugen eines Aerosols aus flüssigen und gasförmigen Fluidanteilen weist eine fluiddynamische Drosselvorrichtung auf, die innerhalb eines Strömungskanals einen räumlich begrenzten Kanalabschnitt, den sogenannten Drosselabschnitt aufweist, der wenigstens einen vom flüssigen Fluid durchströmbaren Zwischenraum vorsieht. Der Zwischenraum wird von einem Innengewinde radial nach Außen sowie einem Außengewinde eines Drosselkörpers, der in lösbar festem Eingriff mit dem Innengewinde steht, radial nach innen begrenzt. Der Drosselkörper verfügt über eine axiale Erstreckung, die kleiner als die axiale Erstreckung des Innengewindes ist, so dass das Innengewinde den Drosselkörper bei vollständigem stromabwärtigen Einbringen des Drosselkörpers längs des Innengewindes axial stromaufwärts überragt und einen sich stromaufwärts zum Drosselkörper erstreckenden Aufnahmeabschnitt aufweist, längs dem ein fluiddicht mit dem Innengewinde abschließendes Außengewinde eines Anschlusselementes fügbar ist, das fluiddicht mit einer Druckschlauchleitung verbunden ist, längs der der flüssige Fluidanteil druckbeaufschlagt zuförderbar ist. Es sind ein innerer und ein äußerer Düsenkörper vorgesehen, von denen der innere Düsenkörper über eine den flüssigen Fluidanteil austragende, zentrale Düsenöffnung verfügt und stromauf zur zentralen Düsenöffnung den Strömungskanal umfasst, in dem der Drosselabschnitt enthalten ist, und der äußere Düsenkörper zusammen mit dem inneren Düsenkörper eine den gasförmigen Fluidanteil austragende, die zentrale Düsenöffnung radial umgebende Ringdüsenöffnung einschließt.
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Die fluiddynamische Drosselvorrichtung weist einen Strömungskanal auf, in dessen axialer Kanallängsrichtung ein räumlich begrenzter Kanalabschnitt, der sog. Drosselabschnitt vorgesehen ist, der von wenigstens einem vollständigen Gewindegang eines Innengewindes radial nach außen begrenzt ist. In das, über eine Vielzahl von Gewindegängen verfügende Innengewinde ist ein über ein Außengewinde verfügender Drosselkörper, bspw. in Form einer Madenschraube eingebracht und steht mit dem Innengewinde in einem lösbar festen Eingriff. Hierbei begrenzt der Drosselkörper radial nach innen wenigstens einen vom Fluid durchströmbaren Zwischenraum zwischen seinem Außengewinde und dem längs des Strömungskanals vorgesehenen Innengewinde.
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Um den wenigstens einen vom Fluid durchströmbaren Zwischenraum in einer definiert vorgebbaren Größe bzw. Dimension auszubilden sind das Innen- und Außengewinde derart aufeinander abgestimmt ausgebildet, dass der wenigstens eine Zwischenraum längs des wenigstens einen Gewindegangs des Innen- und/oder Außengewindes verläuft, d. h. der Zwischenraum ist einerseits von einer dem Innengewinde zugeordneten, wendelartigen Einkerbung und andererseits von den in den in die wendelartige Einkerbung eingreifenden Gewindeflanken des Außengewindes begrenzt und/oder einerseits von einer wendelartigen Einkerbung des Außengewindes und andererseits von den in die wendelartige Einkerbung eingreifenden Gewindeflanken des Innengewindes radial begrenzt.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der fluiddynamischen Drosselvorrichtung entsprechen das Außen- und Innengewinde zumindest in Bezug auf die Gewindesteigung einem normativ aufeinander abgestimmtem Außen- und Innengewinde, bspw. einem metrischen Iso-Gewinde nach DIN 13 oder 14. Im Unterschied zu einem normativen Gewinde und zur Schaffung eines definierten Zwischenraums zwischen Innengewinde längs des Strömungskanals und dem Außengewinde am Drosselkörper, ist der Außendurchmesser des Außengewindes des Drosselkörpers reduziert ausgebildet, bspw. durch gezielten Materialabtrag der radial nach außen orientierten Gewindeflankenspitzen. Die Reduzierung erfolgt bspw. mittels Schleifen o.ä. abrasiven Materialabtragetechniken. Im Wege einer derartigen nachbehandelnden Maßnahme an einem ansonsten normativ ausgebildeten Außengewinde bleiben die Gewindesteigung sowie auch der Kerndurchmesser des Außengewindes des Drosselkörpers unverändert erhalten, so dass ein Fügen des Drosselkörpers durch Eindrehen in das ansonsten normative Innengewinde längs des Strömungskanals unverändert möglich ist. Durch die vorstehend erläuterte Maßnahme zur Schaffung des sich zwischen dem Innen- und Außengewinde aufweitenden Zwischenraums, der sich helikal längs des Gewindeganges um den Drosselkörper windet, ist eine fluiddynamische Drosselvorrichtung geschaffen, deren Drosselkanal über eine von der Anzahl der Gewindegänge abhängige Drosselkanallänge sowie einen längs des Drosselkanals gleichbleibenden Drosselkanalquerschnitt aufweist, dessen Querschnittsgröße wenigstens durch die Minderung des Außendurchmessers eines ansonsten normativ vorgegebenen Außengewindes vorgebbar ist.
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Alternativ oder in Kombination zur vorstehend erläuterten Maßnahme der Außendurchmesser-Reduzierung des Außengewindes am Drosselkörper ist es ebenso denkbar unter Beibehaltung der Gewindesteigung die Tiefe der Einkerbung zwischen zwei benachbarten Gewindeflanken am Außengewinde des Drosselkörpers zu vergrößern, wodurch der Kerndurchmesser des Außengewindes des Drosselkörpers reduziert wird. Auf diese Weise bildet sich ein radialer Zwischenraum zwischen den Einkerbungen am Außengewinde des Drosselkörpers und den Gewindeflankenspitzen des Innengewindes längs des Strömungskanals aus.
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Selbstverständlich ist es alternativ oder in Kombination mit den vorstehenden, am Außengewinde des Drosselkörpers vorzunehmenden Maßnahmen ebenso möglich, das ansonsten normativ vorgegebene Innengewinde längs des Strömungskanals zu modifizieren. So können einerseits mittels gezieltem Materialabtrag die radial nach innen ragenden Gewindeflankenspitzen des Innengewindes abgetragen werden, wodurch sich der Außendurchmesser des Innengewindes vergrößert. Zudem kann alternativ oder in Kombination auch die Kerbtiefe des Innengewindes längs des Gewindeganges vergrößert werden, wodurch sich der dem Innengewinde zuordenbare Kerndurchmesser vergrößert.
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Sämtliche vorstehenden Modifikationen beeinträchtigen nicht die Gewindesteigung, jedoch gilt es den jeweiligen Materialabtrag am Innen- und/oder Außengewinde maßhaltig aufeinander abgestimmt vorzunehmen, so dass zumindest eine gegenseitige radiale Mindest-Ineingriffnahme des Außengewindes des Drosselkörpers in das längs des Strömungskanals vorgesehenen Innengewindes gewährleistet bleibt.
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Bevorzugterweise eignen sich im europäischen Wirtschaftsraum zur Realisierung der fluiddynamischen Drosselvorrichtung metrische ISO-Gewinde, bspw. nach ISO-Feingewinde nach DIN 13 oder 14, ebenso sind jedoch auch anderweitig genormte Gewindeformen für die lösungsgemäße Realisierung einer Drosselvorrichtung geeignet, so bspw. UNC- oder UNF-Zollgewinde oder sog. Whitworth-Gewinde.
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Die fluiddynamische Drosselvorrichtung eignet sich zur Realisierung einer Düsenanordnung zur Herstellung eines Aerosols bestehend aus flüssigen und gasförmigen Fluidanteilen, bei der die Drosselvorrichtung stromauf zur Düsenöffnung angeordnet ist. Hierzu ist ein Düsenkörper vorgesehen, der über eine den flüssigen Fluidanteil austragende, zentrale Düsenöffnung sowie eine den gasförmigen Fluidanteil austragende, die zentrale Düsenöffnung radial umgebende Ringdüsenöffnung verfügt, wobei stromauf, zur zentralen Düsenöffnung der vom flüssigen Fluidanteil durchströmbaren Strömungskanal angrenzt, in dem der Drosselabschnitt enthalten ist. Weitere, die Düsenanordnung ausbildende Merkmale werden unter Bezugnahme auf die nachstehenden illustrierten Ausführungsbeispiele erläutert. In besonders vorteilhafter Weise eignet sich die Düsenanordnung als Minimalmengen-Kühlschmiervorrichtung zum Schmieren und Kühlen an Kühlmittelschmierorten, an denen spanende oder umformende Werkzeuge auf Werkstücke einwirken.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
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1a–d schematisierte Längsschnittdarstellungen eines normativen Innen- und Außengewindes mit lösungsgemäß vorgenommenen Modifikationen zur Ausbildung eines Drosselkanals sowie
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2 Längsschnittdarstellung einer lösungsgemäß ausgebildeten Düsenanordnung zur Minimalmengen-Kühlschmierausbringung zum Schmieren und Kühlen an Kühlmittelschmierorten.
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Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit 1a stellt einen Längsschnitt durch einen Strömungskanal 1 dar, der im dargestellten Beispiel von rechts nach links von einem Fluidstrom 2 durchströmt wird. Das Fluid 2 wird mit Hilfe einer Druckquelle 3 unter Einstellung eines vorgebbaren Strömungsdruckes durch den Strömungskanal 1 gefördert.
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Der Strömungskanal 1 weist eine an sich glatt ausgebildete Innenwand 1‘ auf, um die Strömungsverluste innerhalb des Strömungskanals 1 möglichst gering zu halten. Längs des Strömungskanals 1 ist ein Drosselabschnitt 4 eingebracht, der einen lokalen räumlich begrenzten Kanalabschnitt 4 des Strömungskanals 1 darstellt, längs dem die Innenwand 1‘ nicht glatt, sondern in Form eines Innengewindes 5 ausgebildet ist. In vorteilhafter – jedoch nicht notwendiger Weise – ist das Innengewinde 5 einstückig mit der Innenwand 1‘ des Strömungskanals 1 verbunden. Ebenso ist es denkbar, in den Strömungskanal 1 zur Ausbildung des Drosselabschnittes 4 einen hülsenartigen Körper mit Innengewinde einzufügen. In den weiteren Ausführungen wird jedoch davon ausgegangen, dass die den Strömungskanal 1 umgebende Innenwand längs des Drosselabschnittes 4 eine über die Innenwand 1‘ des Strömungskanals 1 erhabene Innengewindestruktur 5 aufweist.
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Darüber hinaus steht ein Drosselkörper 6, der über ein Außengewinde 7 verfügt in formschlüssigem Eingriff mit dem Innengewinde 5 des Strömungskanals 1 derart, so dass das Außengewinde 7 und Innengewinde 5 wenigstens einen Zwischenraum 8, den sogenannte Drosselkanal, radial begrenzen, durch den das Fluid 2 in Strömungsrichtung hindurchtreten kann.
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Der Drosselkörper 6, der vorzugsweise in Art einer Madenschraube mit Innenimbus 6‘ ausgebildet ist und als solche mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges lösbar fest mit dem Innengewinde 5 in Eingriff bringbar ist, ist im Falle einer Verstopfung des Zwischenraums 8, bspw. bedingt durch im Fluid 2 enthaltenen Verunreinigungen, leicht lösbar und aus dem Strömungskanal 1 entfernbar, so dass Reinigungsmaßnahmen ohne großen Montageaufwand und schnell durchgeführt werden können.
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Die Dimensionierung des Zwischenraumes 8, d.h. Drosselkanallänge und Drosselkanalquerschnitt, gilt es nach Maßgabe einer erwünschten Drosselwirkung, der Viskosität des Fluids 2 sowie des durch die Druckquelle 3 vorgebbaren Strömungsdruckes in geeigneter Weise einzustellen. Grundsätzlich sind das Innen- und Außengewinde 5, 7 derart aufeinander abgestimmt, so dass der wenigstens eine Zwischenraum 8 längs des wenigstens einen Gewindegangs des Innen- und/oder Außengewindes 5, 7 verläuft, wobei der Zwischenraum 8 entweder einerseits von einer dem Innengewinde 5 zugeordneten, wendelartigen Einkerbung und andererseits von den in den in die wendelartige Einkerbung eingreifenden Gewindeflanken des Außengewindes 7 oder einerseits von einer wendelartigen Einkerbung des Außengewindes 7 und andererseits von den in die wendelartige Einkerbung eingreifenden Gewindeflanken des Innengewindes 5 radial begrenzt ist.
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Zur Dimensionierung des Drosselkanalquerschnittes des Zwischenraumes 8 bieten sich mehrere Möglichkeiten an, die in den nachfolgenden Figuren erläutert sind.
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In 1b ist eine Teillängsschnittdarstellung durch ein vorzugsweise normativ vorgegebenes Innengewinde 5 nach DIN 13 oder 14 längs des Strömungskanals 1 dargestellt. In Eingriff mit dem Innengewinde 5 steht ein modifiziertes Normaußengewinde des Drosselkörpers 6. Die Modifizierung des Außengewindes 7 besteht in der definierten radialen Kürzung der radialen Gewindeflanken 7‘ zur Ausbildung eines Außengewindeplateaus 7“. Die radiale Verkürzung δx des Außengewindes 7 kann mit Hilfe gängiger abrassiver Materialabtragetechniken erfolgen. Das radiale Abtragemaß δx sollte 50% der normativ vorgegebenen radialen Gesamterstreckung x nicht überschreiten, um die axial wirkende Gewindefunktion nicht zu beeinträchtigen.
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Durch die Ausbildung des in 1b dargestellten Außengewindeplateaus 7´´ schließen diese jeweils mit den radial außen gegenüberliegenden Einkerbungen, d.h. Vertiefungen des Innengewindes 5 des Strömungskanals 1 einen längs des Gewindeganges helikal verlaufenden Zwischenraum 8 ein, durch den das Fluid druckbeaufschlagt hindurchtreten kann.
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Zum Eintritt des durch den Strömungskanal strömenden Fluides in den zwischen dem Innengewinde 5 und dem Außengewinde 7 radial beidseitig begrenzten Zwischenraum 8, der einen helikal umlaufenden Drosselkanal bildet, mündet der wenigstens eingängige Gewindegang offen, sowohl stromauf als auch stromab zum Drosselkörper im Strömungskanal. Optional können sowohl am Strömungseintritt als auch Strömungsaustritt des Drosselkanals ein oder mehrere axiale Einkerbungen zu Seiten des Drosselkörpers oder der Innenwand, die den Strömungskanal umgibt, eingebracht sein.
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In gleicher Weise, wie in 1b dargestellt, ist es alternativ oder in Kombination mit der Modifikation des Außengewindes 7 des Drosselkörpers 6 möglich, das Innengewinde 5 zu modifizieren, derart, so dass die Innengewindeflanken 5‘ radial verkürzt sind und jeweils ein Flankenplateau 5“ bilden, das mit den radial gegenüberliegenden Vertiefungen des Außengewindes 7 des Drosselkörpers 6 einen Zwischenraum 8 einschließt.
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In gleicher Weise gilt es die radiale Reduzierung δy des Innengewindes 5 nicht größer als 50% der gesamten radialen Erstreckung y eines normativ vorgegebenen Innengewindes vorzunehmen.
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Eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung eines Zwischenraumes 8 besteht in der Modifikation des Innengewindes 5 derart, so dass eine zusätzliche nutförmige Ausnehmung 9 innerhalb des Innengewindes 5 am Ort der Gewindeeinkerbung vorgesehen wird, die koinzident mit dem Innengewinde 5 einen helikal durchgängigen Verlauf besitzt. In gleicher Weise kann eine derartige nutförmige Ausnehmung auch längs des Außengewindes am Drosselkörpers 6 eingebracht sein.
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Alle vorstehend bekannten Modifikationen haben keinen Einfluss auf die Steigung des jeweils vorgegebenen Gewindes, das vorzugsweise einem Normgewinde entspricht, bspw. in Art eines metrischen ISO-Feingewindes nach DIN 13 oder 14, einem UNC- oder UNF-Zollgewinde oder einem Whitworth-Gewindes.
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Selbstverständlich können auch von normativen Gewindeformen abweichende Gewindeformen eingesetzt werden. Allen lösungsgemäß ausgebildeten Drosselvorrichtungen liegt der Gedanke zugrunde wenigstens einen definierten Zwischenraum zwischen einem Innen- und Außengewinde vorzusehen, durch den druckbeaufschlagt ein Fluid zu Drosselzwecken hindurchströmt.
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2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Düsenanordnung für einen Minimalmengen-Kühlmittelschmieraustrag zum Schmieren und Kühlen an Kühlmittelschmierorten, an denen spanende oder umformende Werkzeuge auf Werkstücke einwirken. Die Düsenanordnung umfasst einen inneren Düsenkörper 10, der den vorstehend erläuterten Strömungskanal 1 umfasst. Der Strömungskanal 1 mündet in Durchströmungsrichtung, die im gezeigten Beispiel von links nach rechts orientiert ist, siehe Pfeil, an einer zentralen Düsenöffnung 11. An dem der zentralen Düsenöffnung 11 gegenüberliegendem Ende des inneren Düsenkörpers ist eine fluiddichte Flanschverbindung 12 zum Anschluss einer Fluidleitung 13 vorgesehen. Ferner umgibt ein äußerer Düsenkörper 14 den inneren Düsenkörper 10 derart, so dass der äußere Düsenkörper 14 mit dem inneren Düsenkörper 10 einen Ringkanal 15 umfasst, der an einer die zentrale Düsenöffnung 11 radial umgebenden Ringöffnung 16 mündet. Der äußere Düsenkörper 14 weist gleichfalls eine fluiddichte Flanschverbindung 17 auf, vorzugsweise in Form eines gasdicht abschließenden Schraubgewindes, an dem eine die Fluidleitung 13 radial umfassende Gaszuleitung 18, vorzugsweise in Form einer Druckluftleitung gasdicht und lösbar fest anschließbar ist. Durch einen von dem inneren und äußeren Düsenkörper (10, 14) begrenzten Mantelkanal 19 gelangt das zu geförderte Gas, vorzugsweise in Form von Druckluft durch die Ringdüsenöffnung 16 nach außen.
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Der innere Düsenkörper 10 umfasst, wie vorstehend erwähnt, den Strömungskanal 1, der den Drosselabschnitt 4 einschließt, längs dem der Drosselkörper 6 ein modifiziert ausgebildetes Innengewinde 5 nach Art der in 1b illustrierten Ausbildungsform aufweist, d. h. die Gewindeflankenspitzen des Aussengewindes 5 sind verkürzt ausgebildet und schließen mit dem über das Innengewinde 7 verfügenden Drosselkörper 6 einen helikal umlaufenden Zwischenraum 8 ein. Stromab des Düsenkörpers 6 weist der Strömungskanal 1 einen sich konisch verjüngenden Kanalabschnitt 1´ auf, der an der zentralen Düsenöffnung 11 mündet.
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Das Innengewinde 5 erstreckt sich zum fluiddichten Anschluss der Fluidleitung 13 an den inneren Düsenkörper 10 bis zum stromaufwärtigen Ende des hülsenförmig ausgebildeten inneren Düsenkörpers 10, wobei der Drosselkörper 6 über eine axiale Erstreckung verfügt, die kleiner als die axiale Erstreckung des Innengewindes 5 längs des inneren Düsenkörpers 10 ist. Ist der Drosselköper 6 vollständig in den inneren Düsenkörper 10 eingebracht, so kann das Außengewinde eines an der Fluidleitung 13 vorgesehenen Anschlusselementes 13‘ fluiddicht mit dem Innengewinde 5 des inneren Düsenkörpers 10 in Eingriff gebracht werden, um so für einen druckfesten und fluiddichten Anschluss der Fluidleitung an den Düsenkörper zu sorgen.
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Die Fluidleitung 13, die als Druckluftschlauch aus PE, PA, PU oder ähnlichen Kunststoffwerkstoffen besteht, verfügt typischerweise über einen Schlauchinnendurchmesser von vorzugsweise mehreren Millimetern, so dass sichergestellt ist, dass während der Zuförderung des flüssigen Fluidanteils, vorzugsweise von Öl, durch die Fluidleitung 13 diese, bedingt durch ihren großdimensioniert Leitungsquerschnitt nicht verstopfen kann. Die größere Dimensionierung der Fluidleitung 13 wird ermöglicht durch die mengendosierende Drosselwirkung der innerhalb der Düsenanordnung vorgesehenen Drosselvorrichtung. Selbstverständlich sind sämtliche Dimensionierungen der Drosselvorrichtung sowie auch der mit dieser verbundenen Fluidleitung aufeinander abgestimmt und vor allem abgestimmt auf die Viskosität des zu fördernden bzw. des durch die Düsenanordnung auszutragenden Fluides vorzunehmen.
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Die in 2 illustrierte Düsenanordnung entspricht einer außenmischenden Düse, d. h. der über die Fluidleitung 13 zugeführte flüssige Fluidanteil tritt über den Drosselabschnitt 4 längs des Strömungskanals 1, 1´ durch die zentrale Düsenöffnung 11 aus und vermischt sich stromab der Düsenanordnung mit dem über die Ringdüsenöffnung 16 austretenden gasförmigen Fluidanteil, vorzugsweise in Form von Druckluft, die den ausgetragenen flüssigen Fluidanteil mantelförmig bzw. trichterförmig umfasst.
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Im Falle einer Verstopfung des Zwischenraums 8 längs des Drosselabschnittes 4 ist es lediglich erforderlich, die Druckluftleitung 18 zu entfernen sowie die fluiddichte Flanschverbindung 12 zu lösen, und den Drosselkörper 6 aus dem Innengewinde 7 zu entfernen und entsprechend zu reinigen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Strömungskanal
- 1‘
- Innenwand
- 2
- Fluid, Fluidströmung
- 3
- Druckquelle
- 4
- Drosselabschnitt
- 5
- Innengewinde
- 5‘
- Gewindeflanken des Innengewindes
- 5´´
- Gewindeplateau
- 6
- Drosselkörper
- 6´
- Innenimbus
- 7
- Außengewinde
- 7‘
- Gewindeflanken des Außengewindes
- 7´´
- Gewindeplateau des Außengewindes
- 8
- Zwischenraum
- 9
- Nutförmige Ausnehmung
- 10
- Innerer Düsenkörper
- 11
- zentrale Düsenöffnung
- 12
- Fluiddichte Flanschverbindung
- 13
- Fluidleitung
- 13‘
- Anschlusselement
- 14
- Äußerer Düsenkörper
- 15
- Ringkanal
- 16
- Ringdüsenöffnung
- 17
- Fluiddichte Flanschverbindung
- 18
- Druckluftleitung
- 19
- Mantelkanal
