DE102019216456A1 - Mixing body - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Mischkörper zum Zuführen eines Kühlmediums und eines Zerstäubermediums in eine Mischkammer einer Zwei-Medien-Spritzdüse. Der Mischkörper ist einstückig ausgebildet und weist einen ersten Kanal für das Kühlmedium auf. Der erfindungsgemäße Mischkörper 100 weist darüber hinaus einen zweiten Kanal 120 für das Zerstäubermedium auf. Der erste und der zweite Kanal 110, 120 sind einlaufseitig jeweils in Form separater Rohrleitungsabschnitte 112, 122 nicht-koaxial ausgebildet und der zweite Kanal 120 ist auslaufseitig des Mischkörpers ringförmig und koaxial um den ersten Kanal 110 herumgeführt. The invention relates to a mixing body for supplying a cooling medium and an atomizing medium into a mixing chamber of a two-medium spray nozzle. The mixing body is formed in one piece and has a first channel for the cooling medium. The mixing body 100 according to the invention also has a second channel 120 for the atomizing medium. The first and the second channel 110, 120 are each non-coaxial in the form of separate pipe sections 112, 122 on the inlet side, and the second channel 120 is annular and coaxial around the first channel 110 on the outlet side of the mixing body.
Description
Die Erfindung betrifft einen Mischkörper zur Verwendung in einer Spritzdüse, die ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Der Mischkörper dient zum Zuführen eines Kühlmediums und eines Zerstäubermediums in eine Mischkammer der Spritzdüse, die als Zwei-Medien-Spritzdüse ausgebildet ist. Die Spritzdüse dient zum Aufbringen eines Gemisches aus dem Kühl- und dem Zerstäubermedium auf einen zu kühlenden Gegenstand, insbesondere ein warmes Metallprodukt in einem Stahlwerk. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen des Mischkörpers und von zumindest Teilen der Spritzdüse.The invention relates to a mixing body for use in a spray nozzle, which is also the subject of the present invention. The mixing body is used to supply a cooling medium and an atomizing medium into a mixing chamber of the spray nozzle, which is designed as a two-medium spray nozzle. The spray nozzle is used to apply a mixture of the cooling and atomizing medium to an object to be cooled, in particular a warm metal product in a steel mill. The invention further relates to a method for producing the mixing body and at least parts of the spray nozzle.
Ein Mischkörper ist grundsätzlich im Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Ausgestaltung für einen Mischkörper zur Verwendung in einer Spritzdüse, die Spritzdüse mit dem alternativen Mischkörper sowie ein vereinfachtes Verfahren für dessen Herstellung bereitzustellen.The invention has for its object to provide an alternative embodiment for a mixing body for use in a spray nozzle, the spray nozzle with the alternative mixing body and a simplified method for its production.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Mischkörpers durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Kanal für das Zerstäubermedium ebenfalls in dem Mischkörper ausgebildet ist, dass der erste und der zweite Kanal einlaufseitig jeweils in Form separater Rohrleitungsabschnitte nicht-koaxial ausgebildet sind und dass der zweite Kanal auslaufseitig des Mischkörpers ringförmig und koaxial um den ersten Kanal herumgeführt ausgebildet ist.This object is achieved with respect to the mixing body by the subject matter of claim 1. This is characterized in that a second channel for the atomizing medium is also formed in the mixing body, that the first and second channels are each non-coaxial in the form of separate pipeline sections on the inlet side and that the second channel on the outlet side of the mixing body is annular and coaxial around the is formed around the first channel.
Die beanspruchte Ausbildung von nicht nur dem ersten, sondern auch dem zweiten Kanal innerhalb des Mischkörpers bietet den Vorteil, dass der Mischkörper nicht mehr innerhalb einer Spritzdüse mit einem Innenrohr verschraubt und mit einem Außenrohr kombiniert werden muss, um eine Zerstäubung zu erzielen, wie dies im Stand der Technik zum Teil erforderlich war. Insofern wird durch die beanspruchte doppelte Kanalführung innerhalb des Mischkörpers der Montageaufwand wesentlich erleichtert. Der Montageaufwand wird weiterhin dadurch erleichtert, dass der erste und der zweite Kanal einlaufseitig in Form separater Rohrleitungsabschnitte nicht-koaxial ausgebildet sind. Dadurch wird es möglich, separate Rohrleitungen an den ersten und den zweiten Kanal des Mischkörpers anzuschließen; insbesondere müssen die Rohrleitungen dem erfindungsgemäßen Mischkörper eingangsseitig nicht koaxial ausgebildet zugeführt werden. Das weiterhin beanspruchte kennzeichnende Merkmal, wonach der zweite Kanal auslaufseitig des Mischkörpers ringförmig und koaxial zu dem ersten Kanal herumgeführt ausgebildet ist, stellt eine optimale Zerstäubung und Vermischung des aus dem Kühlmedium und dem Zerstäubermedium zu generierenden Gemisches sicher.The claimed design of not only the first but also the second channel within the mixing body offers the advantage that the mixing body no longer has to be screwed to an inner tube within a spray nozzle and combined with an outer tube in order to achieve atomization, as in State of the art was required in part. In this respect, the assembly effort is made considerably easier by the claimed double ducting within the mixing body. The assembly effort is further facilitated by the fact that the first and the second channel are non-coaxial in the form of separate pipeline sections on the inlet side. This makes it possible to connect separate pipes to the first and second channels of the mixing body; in particular, the pipes do not have to be fed to the mixing body according to the invention in a coaxial manner on the input side. The characteristic, which is further claimed, according to which the second channel on the outlet side of the mixing body is designed to be annular and coaxial to the first channel, ensures optimum atomization and mixing of the mixture to be generated from the cooling medium and the atomizing medium.
Schließlich ist es vorteilhaft, dass der Mischer einstückig ausgebildet ist; dadurch wird es möglich, diesen beispielsweise sehr einfach und kostengünstig z. B. im 3-D-Druck-Verfahren herzustellen.Finally, it is advantageous that the mixer is made in one piece; this makes it possible, for example, very easily and inexpensively z. B. in 3-D printing process.
Vorzugsweise sind der erste Kanal und der zweite Kanal innerhalb des Mischkörpers auslaufseitig unter Ausbildung einer Abrisskante mit einem vorzugsweise spitzen Winkel aufeinander zulaufend ausgebildet. Diese Kanalführung führt unter Ausnutzung der Abrisskante zu einer optimalen Vermischung des Kühlmediums und des Zerstäubermediums in einer sich in Strömungsrichtung an den Mischkörper anschließenden Mischkammer der Sprühdüse. Insbesondere um den auslaufseitig zentral geführten ersten Kanal für das Kühlmedium mit einer Komponente in radialer Richtung nach außen auf den zweiten Kanal und auf die Abrisskante hin gekrümmt auszubilden, ist erfindungsgemäß ein Strömungsteilerelement vorgesehen, welches auslaufseitig in den ersten Kanal eingesetzt ist. Dieses Strömungsteilerelement stützt sich über sich radial erstreckende Stege an der Wand des ersten Kanals ab und dient zur Aufteilung der Strömung des Kühlmediums in eine Mehrzahl von Einzelströmungen mit jeweils ringsegmentförmigem Querschnitt.Preferably, the first channel and the second channel are formed within the mixing body on the outlet side, forming a tear-off edge with a preferably acute angle tapering towards one another. Using the tear-off edge, this channel guide leads to an optimal mixing of the cooling medium and the atomizing medium in a mixing chamber of the spray nozzle which adjoins the mixing body in the direction of flow. In particular, in order to design the first channel for the cooling medium, which is guided centrally on the outlet side, with a component curved radially outward toward the second channel and towards the tear-off edge, a flow divider element is provided according to the invention, which is inserted into the first channel on the outlet side. This flow divider element is supported on the wall of the first channel by means of radially extending webs and serves to divide the flow of the cooling medium into a plurality of individual flows, each with a cross-section in the form of a ring segment.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der zweite Kanal für das Zerstäubermedium zumindest an seiner Auslaufseite in dem Mischkörper einen kleineren Öffnungsquerschnitt für das Zerstäubermedium auf als an seiner Einlaufseite. Auf diese Weise wird das Zerstäubermedium vor seinem Austritt aus dem Mischkörper und vor dem Zusammentreffen mit dem Kühlmedium beschleunigt, was ebenfalls zu einer Verbesserung der Vermischung mit dem Kühlmedium beiträgt.According to a further exemplary embodiment, the second channel for the atomizing medium has a smaller opening cross section for the atomizing medium at least on its outlet side in the mixing body than on its inlet side. In this way, the atomizing medium is accelerated before it emerges from the mixing body and before it meets the cooling medium, which likewise contributes to improving the mixing with the cooling medium.
Bezüglich der Spritzdüse wird die oben genannte Aufgabe der Erfindung durch den Gegenstand des Anspruchs 9 gelöst. Die Vorteile dieser Lösung entsprechen den oben mit Bezug auf den beanspruchten Mischkörper genannten Vorteilen.With regard to the spray nozzle, the above object of the invention is achieved by the subject matter of claim 9. The advantages of this solution correspond to the advantages mentioned above with reference to the mixing body claimed.
Die oben genannte Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch Patentanspruch 12 gelöst. Demnach wird der erfindungsgemäße Mischkörper vorteilhafterweise mit einem generativen Fertigungsverfahren, z. B. im 3-D-Druckverfahren hergestellt. Die generativen Fertigungsverfahren ermöglichen die Herstellung des Mischkörpers nicht nur aus Metall, sondern alternativ auch aus einem Hybrid-Werkstoff, z. B. einer Verbindung aus Metall und Kunststoff. The above object is achieved with respect to the method by claim 12. Accordingly, the mixing body according to the invention is advantageously with a generative manufacturing process, for. B. in 3-D printing process. The generative manufacturing processes enable the mixing body to be manufactured not only from metal, but alternatively also from a hybrid material, e.g. B. a compound of metal and plastic.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Mischkörpers und der erfindungsgemäßen Spritzdüse sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Further advantageous embodiments of the mixing body according to the invention and the spray nozzle according to the invention are the subject of the dependent claims.
Der Beschreibung sind fünf Figuren beigefügt, wobei
-
1 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Mischkörper; -
2 das auslaufseitige Ende des Mischkörpers; -
3 zwei perspektivische Außenansichten des Mischkörpers; -
4 die erfindungsgemäße Spritzdüse in einem Querschnitt; und -
5 die erfindungsgemäße Spritzdüse in einer Gesamtansicht
-
1 a cross section through the mixing body according to the invention; -
2nd the outlet end of the mixing body; -
3rd two perspective external views of the mixing body; -
4th the spray nozzle according to the invention in a cross section; and -
5 the spray nozzle according to the invention in an overall view
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.The invention is described in detail below with reference to the figures mentioned in the form of exemplary embodiments. The same technical elements are denoted by the same reference symbols in all the figures.
Der Mischkörper
Einlaufseitig sind die beiden Rohrleitungsabschnitte
Auslaufseitig sind der erste Kanal
Der zweite Kanal
Die Stege
Die Spritzdüse
Vorzugsweise ist der Mischkörper
BezugszeichenlisteReference list
- 100100
- MischkörperMixing body
- 110110
- erster Kanalfirst channel
- 112112
- (erster) Rohrleitungsabschnitt für Kühlmedium(First) pipe section for cooling medium
- 114114
- AbrisskanteTear-off edge
- 116116
- Wand des ersten KanalsWall of the first channel
- 118118
- StrömungsteilerelementFlow divider element
- 119119
- Stegweb
- 120120
- zweiter Kanalsecond channel
- 121121
- verkleinerter Querschnitt des zweiten Kanalsreduced cross section of the second channel
- 122122
- (zweiter) Rohrleitungsabschnitt für Zerstäubermedium(Second) pipe section for atomizing medium
- 200200
- SpritzdüseSpray nozzle
- 210210
- AnbaublockMounting block
- 212212
- EingangsanschlüsseInput connections
- 222222
- erste Rohrleitungfirst pipeline
- 224224
- zweite Rohrleitungsecond pipeline
- 230230
- MundstückMouthpiece
- 240240
- MischkammerMixing chamber
- 250250
- DistanzhülseSpacer sleeve
- rr
- radiale Richtungradial direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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