DE102016014221A1

DE102016014221A1 - Verfahren zur Herstellung einer Düse zum Zerstäuben von Fluiden

Info

Publication number: DE102016014221A1
Application number: DE102016014221.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Müller; Axel Müller; Thomas Rolland; Olaf Ohligschläger; Fabian Rösner
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2015-12-05
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2017-06-08
Also published as: DE102016014220B4; DE102016014220A1

Abstract

Aufgabe: Ein Formkörper der Düse soll einfach und kostengünstig herstellbar sein, dabei ist eine hohe Genauigkeit der räumlichen Formgebung und ein einfacher Zusammenbau zu gewährleisten. Wenn erforderlich, soll die Düse so beschaffen sein, dass sie einen Drall im Strahl des Fluids erzeugt. Lösung: Der Formkörper (4) der Düse wird durch ein Pulverspritzgussverfahren (PIM) hergestellt ist, wobei mindestens ein das Fluid führender Kanal durch mindestens einen zugeordneten Kern (5) geformt wird. Anwendung: Einspritzen von Reagenzien in Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Düse entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Stand der Technik:
Düsen zum Zerstäuben von Fluiden werden als solche als bekannt vorausgesetzt. Sie sind meist aus mehreren Bauteilen aufgebaut und enthalten einen Formkörper, der den Strahl des Fluids formt. Die Druckschrift US 1 589 241 A zeigt eine Düse mit einer Mehrzahl von Blechen, die einen Kanal umfassen. Der Formkörper ist meist in einem Gehäuse aufgenommen, dass auch einen Einlass enthält, der eine Verbindung zu einem Versorgungssystem herstellt. Der Auslass der Düse ist entweder auch in dem Gehäuse enthalten, oder er ist Teil des Formkörpers. Vom Auslass strömt das Fluid in den Verbraucher. Der Formkörper muss in engen Toleranzen, teils mit komplexen inneren Formen hergestellt werden, was bei konventioneller Herstellung recht aufwändig ist und in vielen Fällen zu einem mehrteiligen Aufbau führt.
Aufgabe:
Gemäß der hier beschriebenen Erfindung soll eine einfache und kostengünstige Herstellung des Formkörpers beschrieben werden, dabei ist eine hohe Genauigkeit der räumlichen Formgebung und ein einfacher Zusammenbau der Düse zu gewährleisten. Wenn erforderlich, soll die Düse so beschaffen sein, dass sie einen Drall im Strahl des Fluids erzeugt.
Lösung:
Die Aufgaben werden durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zur Herstellung es Formkörpers einer Düse zum Zerstäuben von Fluiden wird eines der folgenden Verfahren angewandt:

– ein Metallpulverspritzgussverfahren (MIM)
– Ein Keramikpulverspritzgussverfahren (CIM)

Beide Verfahren werden als Pulverspritzgussverfahren bezeichnet. Der Formkörper ist das Bauteil, das einen Kanal enthält, der von dem Fluid durchströmt wird und der den Strahl des Fluids formt, wenn das Fluid den Auslass des Formkörpers verlässt. Die Düse besteht entweder aus einem den Einlass enthaltenden Gehäusebauteil und dem Formkörper, oder nur aus dem Formkörper, wobei dann der Formkörper auch den Einlass enthält. Der das Fluid führende und den Strahl formende Kanal wird bei dem Pulverspitzverfahren zur Herstellung des Formkörpers durch einen Kern in seiner Form bestimmt. Dieser Kern wird bei dem Spritzen außerhalb der Kavität für den Formkörper abgestützt, vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des späteren Einlasses. Dazu durchdringt der Kern beim Spritzen die Geometrie des Einlasses. Wenn die Form des Kerns Hinterschneidungen oder schwer entformbare Abschnitte enthält, ist der Kern als verlorenerer Kern auszuführen, der nach dem Spritzgießen zerstört und aus dem Kanal stückweise entfernt wird. Der Formkörper kann auch vorteilhafterweise eine Mehrzahl von Kanälen aufweisen, damit eine Mehrzahl von entsprechend feineren Strahlen erzeugt werden. Diese Mehrzahl von Kanälen wird dann von einer Mehrzahl von Kernen erzeugt. Um dem Strahl einen Drall zu geben, muss der mindestens einer der Kerne zur Erzeugung der Kanäle die Form eines steilen Gewindegangs haben, dann ergibt sich mindestens ein schraubenförmiger Kanal Wenn eine starke Verwirbelung des Fluids bei dem Durchströmen des Formkörpers erforderlich ist, sind neben scharfkantigen Absätzen auch Hinterschneidungen in einem Kanal vorzusehen, durch das gewählte Herstellverfahren kann der Kanal oder können die Kanäle eine recht komplexe Innnenform aufweisen, ohne dass die Herstellung des Formkörpers sehr schwierig oder sehr kostspielig ist.
Anwendung:
Düsen der beschriebenen Art werden zum Einspritzen von Reagenzien in Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren verwendet.
Bilder:
1 zeigt ein Beispiel für eine Düse, die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Beispielhafte Ausführung:
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung einer Düse (1) zum Zerstäuben von Fluiden. Dabei weist die Düse gemäß 1 einen Einlass (2) und einen Auslass (3) auf, und einen den Strahl des Fluids formenden Formkörper (4). Der Formkörper (4) der Düse wird durch ein Pulverspritzgussverfahren (PIM) hergestellt, wobei mindestens ein das Fluid führender Kanal durch mindestens einen zugeordneten Kern (5) geformt wird.
In einer ersten Ausführung wird die Düse (1) durch ein Metallpulverspritzgussverfahren (MIM) hergestellt.
In einer zweiten Ausführung wird die Düse (1) durch ein Keramikpulverspritzgussverfahren (CIM) hergestellt.
Vorteilhafterweise ist der mindestens eine Kern (5) so ausgeführt, dass er während des Spritzgießens den Einlass (2) des Formkörpers (4) durchdringt.
Auch vorteilhafterweise ist der mindestens eine Kern (5) ein verlorener Kern, der nach dem Spritzgießen zerstört und aus dem Kanal entfernt wird.
In einer vorteilhaften Ausführung weist der Formkörper (4) eine Mehrzahl von Kanälen auf, die durch eine Mehrzahl von Kernen (5) bei dem Spritzgießen geformt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist der mindestens eine Kern (5) die Form eines steilen Gewindegangs auf, so dass sich für den Kanal innerhalb des Formkörpers (4) eine Wendelung ergibt, die für das Fluid bei dem Betrieb der Düse einen Drall erzeugt.
Bezugszeichenliste

1: Düse
2: Einlass
3: Auslass
4: Formkörper
5: Kern

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 1589241 A [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Düse (1) zum Zerstäuben von Fluiden, wobei die Düse einen Einlass (2) und einen Auslass (3) aufweist, und einen den Strahl des Fluids formenden Formkörper (4) dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (4) der Düse durch ein Pulverspritzgussverfahren (PIM) hergestellt wird, wobei mindestens ein das Fluid führender Kanal durch mindestens einen zugeordneten Kern (5) geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (1) durch ein Metallpulverspritzgussverfahren (MIM) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (1) durch ein Keramikpulverspritzgussverfahren (CIM) hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kern (5) während des Spritzgießens den Einlass (2) des Formkörpers (4) durchdringt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kern (5) ein verlorener Kern ist, der nach dem Spritzgießen zerstört und aus dem Kanal entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (4) eine Mehrzahl von Kanälen aufweist, die durch eine Mehrzahl von Kernen (5) bei dem Spritzgießen geformt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kern (5) die Form eines steilen Gewindegangs aufweist, so dass sich für den Kanal innerhalb des Formkörpers (4) eine Wendelung ergibt, die für das Fluid bei dem Betrieb der Düse einen Drall erzeugt.