DE102021200951B3

DE102021200951B3 - Sprühdüse und Satz mit mehreren Sprühdüsen

Info

Publication number: DE102021200951B3
Application number: DE102021200951.4A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Rempp; Boris Schmidt; Gabriele Beddies
Original assignee: Lechler GmbH
Current assignee: Lechler GmbH
Priority date: 2021-02-03
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2022-05-05
Anticipated expiration: 2041-02-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse, insbesondere zum Erzeugen eines Sprühstrahls in Form eines Hohlkegels, mit einem Gehäuse, mit einer Austrittsöffnung, mit einem in dem Gehäuse angeordneten Drallkörper und mit einer in dem Gehäuse angeordneten Drallkammer, die stromabwärts des Drallkörpers angeordnet ist, bei der der Drallkörper mittels eines ersten Bauteils und die Drallkammer mittels eines zweiten Bauteils ausgebildet ist, wobei eine stromabwärts angeordnete Seite des ersten Bauteils an einer stromaufwärts liegenden Seite des zweiten Bauteils anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse, insbesondere zum Erzeugen eines Sprühstrahls in Form eines Hohlkegels, mit einem Gehäuse mit einem Flüssigkeitseinlass, mit einer Austrittsöffnung, mit einem in der Eintrittskammer des Gehäuses angeordneten Drallkörper und mit einer in dem Gehäuse angeordneten Drallkammer, die stromabwärts des Drallkörpers angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch einen Satz mit mehreren erfindungsgemäßen Sprühdüsen.
Aus der europäischen Patentschrift EP 1 474 243 B1 ist eine Sprühdüse zur Verwendung bei der Sprühtrocknung bekannt, die ein Gehäuse, eine Austrittsöffnung, einen im Gehäuse angeordneten Drallkörper zum Erzeugen einer mit einem Drall um eine Mittellängsachse des Gehäuses versehenen Strömung und eine Drallkammer aufweist, die stromabwärts des Drallkörpers im Gehäuse angeordnet ist. Der Drallkörper und die Drallkammer sind mittels eines Dralleinsatzes realisiert, der in das Gehäuse eingesetzt wird. Der Dralleinsatz hat an seiner stromabwärts gelegenen Seite eine zylindrische Ausnehmung, in die tangential vom Außenumfang des Dralleinsatzes her ein Drallkanal mündet. Stromabwärts des Dralleinsatzes ist ein Mundstückeinsatz vorgesehen, der einen Austrittskanal aufweist, der bis zu einer Austrittsöffnung führt. Der Austrittskanal verjüngt sich ausgehend von einer stromaufwärts liegenden Seite des Mundstückeinsatzes.
Aus der US-Patentschrift US 7 611 079 B2 ist eine weitere Düse zur Verwendung bei der Sprühtrocknung bekannt. Die Düse weist ein Gehäuse, einen in das Gehäuse eingesetzten Dralleinsatz mit einer zylindrischen Drallkammer an der stromabwärts gelegenen Seite des Dralleinsatz und einem Drallkanal auf, der von einem Außenumfang des Dralleinsatzes tangential in die Drallkammer mündet. Eine Austrittsöffnung ist mittels eines Mundstückeinsatzes realisiert. Der Mundstückeinsatz wird in das Gehäuse eingesetzt und der Dralleinsatz wird dann an die stromaufwärts liegende Seite des Mundstückeinsatzes angedrückt.
Aus der US-Patentschrift US 9 724 709 B2 ist eine weitere Düse zur Verwendung bei der Sprühtrocknung bekannt. Die Düse weist ein Gehäuse, einen in das Gehäuse eingesetzten Mundstückeinsatz mit einem Austrittskanal und einer Austrittsöffnung sowie einen in das Gehäuse eingesetzten Dralleinsatz mit einer zylindrischen Drallkammer und einem tangential in die Drallkammer mündenden Drallkanal auf.
Aus der schweizer Patentschrift CH 318743 A ist eine Sprühdüse mit einem Gehäuse, mit einer Austrittsöffnung, mit einem in dem Gehäuse angeordneten Drallkörper und mit einer in dem Gehäuse angeordneten Drallkammer bekannt, die stromabwärts des Drallkörpers angeordnet ist. Der Drallkörper ist mittels eines ersten Bauteils und die Drallkammer ist mittels eines zweiten Bauteils ausgebildet, wobei eine stromabwärts angeordnete Seite des ersten Bauteils an einer stromaufwärts liegenden Seite des zweiten Bauteils anliegt. Das zweite Bauteil mit der Drallkammer ist als Düsenmundstück ausgebildet, wobei die Austrittsöffnung an dem zweiten Bauteil angeordnet ist und wobei die Austrittsöffnung am stromabwärts gelegenen Ende eines von der Drallkammer ausgehenden Austrittskanals angeordnet ist. Das zweite Bauteil ist in einen Ringflansch eingeschraubt, der auch ein Innengewinde für das Anschließen einer Fluidleitung aufweist. Der Drallkörper weist insgesamt drei wendelförmig verlaufende Kanäle auf, die sich in Umfangsrichtung des kreisförmigen Dralleinsatzes an dessen Außenumfang erstrecken und einen konstanten Querschnitt aufweisen.
Aus der britischen Patentschrift GB 862819 A ist eine Sprühdüse mit einem Gehäuse, mit einer Austrittsöffnung, mit einem in dem Gehäuse angeordneten Drallkörper und mit einer in dem Gehäuse angeordneten Drallkammer bekannt, die stromabwärts des Drallkörpers angeordnet ist. Der Drallkörper und die Drallkammer sind als getrennte Bauteile ausgebildet, wobei die beiden Bauteile aneinander anliegen. Mittels einer Hutmutter sind die beiden Bauteile an einem Gehäuse gesichert.
Aus der US-Patentschrift US 10 709 915 B2 ist eine weitere Sprühdüse bekannt, bei der der Dralleinsatz und die Drallkammer als getrennte Bauteile ausgebildet sind, die aneinander anliegen.
Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 3 501 664 A1 ist eine Sprühdüse bekannt, bei der ein Dralleinsatz in eine Bohrung eines Gehäuses eingepresst ist. Der Dralleinsatz weist in seinem stromaufwärts gelegenen Abschnitt in axialer Richtung verlaufende Nuten am Umfang des Dralleinsatzes und ausgehend von diesen Nuten sich schräg in Richtung auf die Drallkammer zu erstreckende Bohrungen auf.
Aus der schweizer Patentschrift CH 296602 A ist ein Brausekopf mit insgesamt drei Düsen bekannt.
Mit der Erfindung sollen eine Sprühdüse und ein Satz mit mehreren Sprühdüsen verbessert werden.
Erfindungsgemäß ist hierzu eine Sprühdüse mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Satz mit mehreren Sprühdüsen mit den Merkmalen von Anspruch 15 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße Sprühdüse, die insbesondere zum Erzeugen eines Sprühstrahls in Form eines Hohlkegels vorgesehen ist, weist ein Gehäuse, eine Austrittsöffnung, einen in dem Gehäuse angeordneten Drallkörper und eine in dem Gehäuse angeordnete Drallkammer auf, die stromabwärts des Drallkörpers im Gehäuse angeordnet ist. Der Drallkörper ist mittels eines ersten Bauteils und die Drallkammer ist mittels eines zweiten Bauteils ausgebildet. Eine stromabwärts angeordnete Seite des ersten Bauteils liegt an einer stromaufwärts liegenden Seite des zweiten Bauteils an. Der Drallkörper und die Drallkammer sind zum Erzeugen einer mit einem Drall um eine Mittellängsachse des Gehäuses versehenen Strömung vorgesehen.
Die Realisierung von Drallkörper und Drallkammer mittels getrennter Bauteile bietet erhebliche Vorteile hinsichtlich der Herstellbarkeit und hinsichtlich der Sprüheigenschaften einer Sprühdüse. Die Drallkammer und gegebenenfalls auch der Drallkörper können dadurch auf den benötigten Volumenstrom der Sprühdüse oder den benötigten Volumenstrombereich der Sprühdüse abgestimmt werden. Für einen veränderten Volumenstrom einer Sprühdüse wird die Drallkammer in ihren Abmessungen geändert, mit anderen Worten wird die Drallkammer skaliert. Vorteilhafterweise bleibt der Drallkörper für unterschiedliche Volumenstrombereiche der Sprühdüse gleich, es ist im Rahmen der Erfindung aber durchaus möglich, auch den Drallkörper für unterschiedliche Volumenstrombereiche abzuändern. Es ergibt sich der ganz erhebliche Vorteil, dass ein- und derselbe Drallkörper für mehrere Volumenstrombereiche und idealerweise für eine ganze Düsenreihe, mit der unterschiedliche Volumenstrombereiche abgedeckt sind, verwendet werden kann. Die einfachere und kostengünstige Herstellung ergibt sich dabei daraus, dass der Drallkörper prinzipbedingt nicht rotationssymmetrisch ist, wohingegen die Drallkammer rotationssymmetrisch ausgeführt werden kann. Es ist dadurch möglich, einen generell schwierig herzustellenden nicht rotationssymmetrischen Drallkörper für mehrere Volumenstrombereiche verwenden zu können. Der Drallkörper kann dadurch in großen Stückzahlen hergestellt werden, beispielsweise als Keramikteil. Die Drallkammer hingegen ist rotationssymmetrisch ausgebildet und kann dadurch auch in kleineren Stückzahlen kostengünstig hergestellt werden. Vorteilhafterweise ist aber auch das zweite Bauteil mit der Drallkammer als Keramikteil ausgebildet, um eine besonders verschleißfeste Ausführung zu erzielen. Die Drallkammer kann einen zylindrischen Abschnitt haben. Die Wände des zylindrischen Abschnitts sind üblicherweise parallel zur Mittellängsachse des Gehäuses angeordnet. Im Boden der Drallkammer ist der Beginn eines Austrittskanals angeordnet, üblicherweise zentrisch zur Drallkammer, wobei der Austrittskanal dann zur Austrittsöffnung führt. Der Austrittskanal kann sich in Strömungsrichtung erweitern. In einem ersten Volumenstrombereich kann die Drallkammer einen ersten Durchmesser haben. Um einen zweiten, größeren Volumenstrombereich abzudecken, wird die Drallkammer skaliert, indem der Durchmesser der Drallkammer vergrößert wird. Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung nicht nur der Durchmesser sondern auch noch andere Abmessungen und/oder Formgebungen der Drallkammer verändert werden. Üblicherweise wird zusammen mit der Vergrößerung des Durchmessers der Drallkammer auch der Durchmesser des Austrittskanals bzw. ein kleinster Querschnitt des Austrittskanals vergrößert. Darüber hinaus kann eine Kontur des Austrittskanals abgeändert werden. Mit der erfindungsgemäßen Sprühdüse lässt sich nicht nur eine kostengünstige Herstellung der Sprühdüse bzw. einer ganzen Düsenreihe durch hohe Stückzahlen bei der Herstellung des Dralleinsatzes erreichen. Die erfindungsgemäße Sprühdüse weist auch geringe Volumenstromtoleranzen bei unterschiedlichen Drücken auf, beispielsweise in einem Druckbereich zwischen 2 bar bis 20 bar. Mit der erfindungsgemäßen Sprühdüse lassen sich verschiedene Strahlwinkel erreichen, beispielsweise 60° und 80°. Beispielsweise können verschiedene Strahlwinkel durch unterschiedliche Gestaltung einer Kontur des Austrittskanals sowie gegebenenfalls eines engsten Querschnitts des Austrittskanals erreicht werden. Dadurch, dass der Drallkörper in einem ersten Bauteil und die Drallkammer in einem zweiten Bauteil realisiert ist, wobei die beiden Bauteile als getrennte Bauteile ausgeführt sind, lässt sich die erfindungsgemäße Sprühdüse in einfacher Weise montieren und auch wieder demontieren, beispielsweise um die Sprühdüse zu reinigen oder um verschlissene Bauteile auszutauschen.
Die geringen Volumenstromtoleranzen der erfindungsgemäßen Sprühdüse in einem vergleichsweise großen Druckbereich werden dadurch erreicht, dass der Strömungsexponent n über alle Leistungsgrößen der Sprühdüse, d.h. für unterschiedliche Volumenströme, im Wesentlichen gleich bleibt. Dadurch können enge Volumenstromtoleranzen eingehalten werden. Der Volumenstrom, also das pro Zeit durch eine Sprühdüse ausgegebene Volumen, lässt sich als Produkt eines konstanten Strömungskoeffizienten C darstellen, der mit der n-ten Potenz der Druckdifferenz multipliziert wird (v/t=Cx(Δp)ⁿ). Δp stellt dabei die Druckdifferenz dar, n den Strömungsexponenten. Der Strömungsexponent gibt dabei die Steigung der Durchflussmenge oder des Volumenstroms über dem Druck an. Eine Veränderung des Strömungsexponenten wird durch eine Änderung der Strömungsverhältnisse verursacht. Der Strömungsexponent gibt an, ob die Strömung eher laminar oder eher turbulent ist. Bei der erfindungsgemäßen Sprühdüse kann der Strömungsexponent über einen großen Druckbereich konstant gehalten werden. Mit anderen Worten werden mit der erfindungsgemäßen Sprühdüse über einen großen Druckbereich konstante Strömungsverhältnisse erzielt.
In Weiterbildung der Erfindung ist das zweite Bauteil mit der Drallkammer als Düsenmundstück mit einer Austrittsöffnung ausgebildet, wobei die Austrittsöffnung von der Drallkammer ausgeht.
Auf diese Weise wird ein kompakter Aufbau der Sprühdüse erreicht. Die Austrittsöffnung ist am Ende eines von der Drallkammer ausgehenden Austrittskanals angeordnet, wobei der Austrittskanal vom Boden der Drallkammer ausgeht. Der Austrittskanal kann seinen Querschnitt bis zur Austrittsöffnung verändern. Üblicherweise ist der Austrittskanal so gestaltet, dass ein kleinster Querschnitt des Austrittskanals am Boden der Drallkammer angeordnet ist und sich der Austrittskanal dann bis zur Austrittsöffnung erweitert. Im Rahmen der Erfindung sind aber auch andere Ausbildungen des Austrittskanals möglich, beispielsweise dadurch, dass ein kleinster Querschnitt des Austrittskanals nicht am Boden der Drallkammer, sondern erst im Verlauf des Austrittskanals angeordnet ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist das zweite Bauteil als vom Gehäuse separates Bauteil ausgebildet und in das Gehäuse eingesetzt.
Die Drallkammer kann zwar einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet werden, wenn das zweite Bauteil als vom Gehäuse separates Bauteil ausgebildet und in das Gehäuse eingesetzt ist, lässt sich aber das gleiche Gehäuse für eine ganze Düsenreihe oder einen Satz von mehreren Sprühdüsen mit unterschiedlichen Leistungsgrößen verwenden. Eine unterschiedliche Leistungsgröße einer Sprühdüse, mit anderen Worten eine Auslegung der Sprühdüse für einen anderen Volumenstrombereich, lässt sich infolgedessen durch einfaches Verändern des zweiten Bauteils mit der Drallkammer erreichen. Im Rahmen der Erfindung ist angestrebt, den gleichen Drallkörper, also das gleiche erste Bauteil, für unterschiedliche Leistungsgrößen einer Düsenreihe zu verwenden.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Drallkörper an seiner stromabwärts angeordneten Seite, die wenigstens abschnittsweise an dem zweiten Bauteil mit der Drallkammer anliegt, wenigstens eine schräg zur Umfangsrichtung um die Mittellängsachse des Gehäuses nach innen verlaufende Ausnehmung auf, wobei sich ein Querschnitt der Ausnehmung in Richtung ihres Verlaufs nach schräg innen verringert.
Mittels einer solchen, schräg nach innen verlaufenden Ausnehmung, durch die dann zu versprühendes Medium hindurchströmt, kann ein Drall erzeugt werden. Die Ausnehmung bildet dabei eine Begrenzung eines Drallkanals. Dadurch, dass sich der Querschnitt der Ausnehmung in Richtung ihres Verlaufs nach schräg innen verringert, mit anderen Worten dass sich also der Querschnitt der Ausnehmung in Strömungsrichtung oder in der Richtung, in der die Ausnehmung im Betrieb durchströmt wird, verringert, und der Drallkörper an dem zweiten Bauteil anliegt, kann durch eine Veränderung der Größe der Drallkammer ein freier Strömungsquerschnitt eines Drallkanals, der in die Drallkammer führt, bei Verwendung ein- und desselben Drallkörpers eingestellt werden. Die Position des Endes des Drallkanals, also die Mündung des Drallkanals in die Drallkammer, kann nämlich durch die Größe der Drallkammer eingestellt werden, da ja das zweite Bauteil ebenfalls eine Begrenzung des Drallkanals bildet. Durch Skalieren der Drallkammer, also durch Verändern der Größe der Drallkammer, kann die Sprühdüse dadurch so abgeändert werden, dass unterschiedliche Volumenströme ausgegeben werden. Durch einfaches Skalieren der Drallkammer, also durch Veränderung des zweiten Bauteils mit der Drallkammer und der Austrittsöffnung, können dadurch unterschiedliche Leistungsgrößen einer Düsenreihe bei Verwendung des gleichen Drallkörpers und des gleichen Gehäuses realisiert werden.
In Weiterbildung der Erfindung verjüngt sich die wenigstens eine Ausnehmung keilförmig.
Die Ausnehmung verjüngt sich zumindest in Richtung ihres Verlaufs nach schräg innen, also in der Richtung, in der sie durchströmt wird. Mit anderen Worten verringert sich ein Querschnitt der Ausnehmung in Längsrichtung der Ausnehmung. Dadurch verringert sich der Querschnitt der Ausnehmung in Strömungsrichtung. Je nachdem, welche Länge der Ausnehmung vom zweiten Bauteil mit der Drallkammer abgedeckt ist, desto größer oder kleiner ist der freie Strömungsquerschnitt für die in die Drallkammer mündende Strömung, mit anderen Worten der Querschnitt des Drallkanals an der Mündung in die Drallkammer. Ein von der Sprühdüse ausgegebener Volumenstrom ist dadurch einfach skalierbar. Die Ausnehmung verjüngt sich dabei in mindestens einer Ebene, vorteilhafterweise ist die Ausnehmung keilförmig sowohl in einer ersten Eben senkrecht zur Mittellängsachse als auch in einer zweiten Ebene, die parallel zur Mittellängsachse liegt und in der die Strömungsrichtung durch die Ausnehmung hindurch liegt, also auch keilförmig in Richtung ihres Verlaufs nach schräg innen.
In Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der stromabwärts gelegenen Seite des ersten Bauteils mit dem Drallkörper und der stromaufwärts gelegenen Seite des zweiten Bauteils mit der Drallkammer wenigstens ein schräg nach innen verlaufender Drallkanal gebildet, der einerseits durch die wenigstens eine Ausnehmung am Drallkörper und andererseits durch die stromaufwärts gelegene Seite des zweiten Bauteils begrenzt ist.
In Weiterbildung der Erfindung sind drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte, schräg nach innen verlaufende Drallkanäle vorgesehen.
Drei Drallkanäle sorgen für einen gleichmäßigen Drall des in die Drallkammer eingeleiteten, zu versprühenden Mediums. Drei Drallkanäle können vom Querschnitt her noch groß genug ausgeführt werden, dass sie nicht verstopfen. Bei drei Drallkanälen können die Abmessungen noch so groß gewählt werden, dass eine hochgenaue Fertigung mit kleinen Toleranzen möglich ist. Dies ist insbesondere bei Keramikbauteilen von großer Bedeutung.
In Weiterbildung der Erfindung ist stromaufwärts des ersten Bauteils mit dem Drallkörper ein Einsatz im Gehäuse vorgesehen, um das erste Bauteil mit dem Drallkörper gegen das zweite Bauteil mit der Drallkammer zu drücken.
Der Drallkörper und die Drallkammer werden dadurch dicht aufeinandergepresst. Dadurch ist der mindestens eine Drallkanal zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil seitlich abgedichtet.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Einsatz aus Kunststoff, insbesondere aus POM (Polyoxymethylen), hergestellt.
Die Herstellung des Einsatzes aus Kunststoff erlaubt eine gewisse Elastizität des Einsatzes. Mittels des Einsatzes können dadurch das erste Bauteil und das zweite Bauteil, die insbesondere als Keramikbauteile ausgeführt sind, gegeneinander vorgespannt werden, da das Kunststoffbauteil eine gewisse Elastizität aufweist und eine Vorspannkraft erzeugen kann.
In Weiterbildung der Erfindung weist das zweite Bauteil auf seiner stromaufwärts gelegenen Seite oder das erste Bauteil an seiner stromabwärts gelegenen Seite einen umlaufenden Dichtvorsprung auf, der an der stromabwärts angeordneten Seite des ersten Bauteils bzw. an der stromaufwärts angeordneten Seite des zweiten Bauteils anliegt.
Durch einen solchen umlaufenden bzw. mit Ausnahme der Ausnehmungen im Drallkörper umlaufenden Dichtvorsprung lässt sich eine höhere Flächenpressung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil erreichen, im Vergleich zu einer vollständig ebenen Ausführung der stromaufwärts gelegenen Seite des ersten Bauteils und der stromaufwärts gelegenen Seite des zweiten Bauteils. Dadurch kann eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil und dadurch eine zuverlässige Abdichtung der Drallkanäle und der Drallkammer erzielt werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil als Keramikbauteile ausgeführt sind. Bei Keramikbauteilen treten bei der Herstellung Toleranzen auf, so dass Anlageflächen nicht vollständig plan ausgeführt werden können. Der Dichtvorsprung kann sich gegebenenfalls ein Stück weit in das anliegende Bauteil eindrücken und/oder wird selbst ein Stück weit eingedrückt, um dadurch eine zuverlässige Dichtwirkung bereitzustellen.
In Weiterbildung der Erfindung ist zwischen einem Außenumfang des ersten Bauteils mit dem Drallkörper und einem Innenumfang des Gehäuses ein Ringspalt für das Durchströmen von zu versprühendem Medium vorgesehen.
Auf diese Weise kann die Strömung des zu versprühenden Mediums im Gehäuse gleichmäßig verteilt werden und es wird ein gutes Sprühbild der Sprühdüse erzielt.
In Weiterbildung der Erfindung ist das erste Bauteil mit dem Dralleinsatz und/oder das zweite Bauteil mit der Drallkammer aus einem Keramikwerkstoff, insbesondere aus Al₂O₃ (Aluminiumoxidkeramik), hergestellt.
Mittels eines Keramikwerkstoffs lassen sich sehr verschleißfeste Bauteile herstellen, so dass die erfindungsgemäße Sprühdüse für eine hohe Betriebsdauer ausgelegt werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse aus Kunststoff, insbesondere POM (Polyoxymethylen), hergestellt.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Austrittsöffnung am stromabwärts gelegenen Ende eines Austrittskanals angeordnet und ein stromaufwärts gelegener Beginn des Austrittskanals ist am Übergang zur Drallkammer angeordnet, wobei ein kleinster Querschnitt des Austrittskanals am Beginn des Austrittskanals angeordnet ist.
Der Austrittskanal kann sich dabei ausgehend von seinem kleinsten Querschnitt erweitern. Gegebenenfalls kann eine Außenkontur eines im Betrieb der Sprühdüse aus der Austrittsöffnung austretenden Sprühstrahls durch die Kontur des Austrittskanals geformt werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch einen Satz mit mehreren erfindungsgemäßen Sprühdüsen gelöst, bei dem jede der Sprühdüsen mit dem gleichen ersten Bauteil mit dem Drallkörper versehen ist und jede der Sprühdüsen ein anderes zweites Bauteil mit einer unterschiedlich geformten Drallkammer aufweist.
Durch unterschiedliches Ausformen der Drallkammer, insbesondere unterschiedliche Durchmesser der Drallkammern in dem zweiten Bauteil, lässt sich der ausgegebene Volumenstrom der Sprühdüse verändern, so dass unterschiedliche Leistungsgrößen innerhalb einer Düsenreihe erzielt werden können. Die Sprühdüsen des Satzes oder der Düsenreihe lassen sich dabei kostengünstig herstellen, da jede der Sprühdüsen des Satzes das gleiche erste Bauteil mit dem gleichen Drallkörper verwendet. Vorteilhafterweise wird für die verschiedenen Sprühdüsen des Satzes auch das gleiche Gehäuse verwendet. Im Rahmen der Erfindung wird dabei mit den unterschiedlich ausgebildeten Sprühdüsen des Satzes ein gleicher Strömungsexponent und damit gleiche Strömungsverhältnisse innerhalb der Sprühdüse erreicht. Über alle Leistungsgrößen der Sprühdüsen hinweg kann der Strömungsexponent dadurch konstant gehalten werden. Dadurch können enge Volumenstromtoleranzen, insbesondere eine geringe Abhängigkeit des ausgegebenen Volumens vom Druck, der unterschiedlichen Sprühdüsen des Satzes erzielt werden.
In Weiterbildung der Erfindung unterscheiden sich die zweiten Bauteile wenigstens durch einen unterschiedlichen Durchmesser der Drallkammern.
In Weiterbildung der Erfindung unterscheiden sich die zweiten Bauteile wenigstens durch einen unterschiedlichen Austrittskanal mit unterschiedlicher Länge und/oder unterschiedlichem Durchmesser eines kleinsten Querschnitts des Austrittskanals.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Dies gilt auch für die Kombination von Einzelmerkmalen der dargestellten Ausführungsformen ohne weitere Einzelmerkmale, mit denen sie im Zusammenhang dargestellt oder beschrieben sind. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Sprühdüse im montierten Zustand,
2 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 1,
3 eine Seitenansicht der Sprühdüse der 1 ohne den Rohranschluss und die Überwurfmutter,
4 eine Ansicht der Sprühdüse der 3 von unten,
5 eine Ansicht der Sprühdüse der 3 von oben,
6 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 3,
7 eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in 3,
8 eine Ansicht des ersten Bauteils mit dem Drallkörper aus 6 von schräg unten,
9 eine Schnittansicht des zweiten Bauteils mit der Drallkammer aus 6 in vergrößerter Darstellung,
10 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Sprühdüse gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
11 die Sprühdüse der 10 von unten,
12 die Sprühdüse der 10 von oben,
13 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 10,
14 eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in 10 und
15 eine Schnittansicht des zweiten Bauteils mit der Drallkammer aus 13 in vergrößerter Darstellung.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Sprühdüse 10, die mittels einer Überwurfmutter 12 an einer Zuführleitung 14 zum Versprühen von zu versprühendem Medium befestigt ist. Die Sprühdüse 10 kann beispielsweise zum Versprühen von Pflanzenschutzmittel in Form eines Hohlkegelsprays verwendet werden. Beispielsweise kann die Sprühdüse 10 aber auch zur Sprühtrocknung eingesetzt werden.
2 zeigt eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 1. Die Zuführleitung 14 ist in 2 lediglich abschnittsweise dargestellt. Die Zuführleitung 14 weist an ihrem stromabwärts gelegenen Ende ein Außengewinde auf, in das die Überwurfmutter 12 eingreift. Die Überwurfmutter 12 ist an ihrem Außenumfang mit Rippen versehen und beispielsweise aus Kunststoff hergestellt. Die Überwurfmutter 12 kann dadurch werkzeuglos und von Hand auf das Gewinde der Zuführleitung 14 aufgeschraubt werden. Die Sprühdüse 10 kann dadurch werkzeuglos und in sehr einfacher Weise montiert und demontiert werden.
Die Sprühdüse 10 weist ein Gehäuse 20 auf. Das Gehäuse 20 weist an seinem stromaufwärts gelegenen Ende einen in radialer Richtung vorstehenden Ringflansch 44 auf. An diesem Ringflansch 22 greift die Überwurfmutter 12 an, um das Gehäuse 20 und damit die Sprühdüse 10 an der Zuführleitung 14 zu befestigen.
Das Gehäuse 20 bildet einen Innenraum, in dem ein Kunststoffeinsatz 22, ein erstes Bauteil 24 und ein zweites Bauteil 26 angeordnet sind. Das erste Bauteil 24 weist einen Drallkörper mit drei, schräg nach innen verlaufenden Ausnehmungen 28 auf. In der Darstellung der 2 ist lediglich eine der schräg nach innen verlaufenden Ausnehmungen 28 zu erkennen. Im Rahmen der Erfindung kann nur eine Ausnehmung oder auch mehrere Ausnehmungen, beispielsweise drei bis fünf Ausnehmungen, vorgesehen sein. Die Ausnehmungen 28 verjüngen sich in Richtung ihres Verlaufs keilförmig. Das zweite Bauteil 26 bildet eine Drallkammer 30 aus. Die Drallkammer 30 weist in Strömungsrichtung gesehen, in 2 also von oben nach unten, zunächst eine kreiszylindrische Umfangswand auf und daran anschließend einen kegelstumpfförmig ausgebildeten Boden. Vom Boden der Drallkammer 30 geht ein Austrittskanal 32 aus, der an einer Austrittsöffnung 34 endet. Aus der Austrittsöffnung 34 tritt im Betrieb der Sprühdüse 10 ein Hohlkegelspray aus. Ein kleinster Querschnitt des Austrittskanals 32 ist am Beginn des Austrittskanals 32 angeordnet, also dort, wo der Austrittskanal 32 vom Boden der Drallkammer 30 ausgeht.
Zwischen dem ersten Bauteil 24 mit dem Drallkörper und einem Innenumfang des Gehäuses 20 ist ein Ringspalt 36 angeordnet, über den zu versprühendes Medium außen an dem ersten Bauteil 24 vorbeiströmt und dann in die Ausnehmungen 28 gelangt. Die Ausnehmungen 28 bilden zusammen mit einer stromaufwärts gelegenen Seite des zweiten Bauteils 26 Drallkanäle, die zu versprühende Flüssigkeit von dem Ringspalt 36 in die Drallkammer 30 einleiten. Insgesamt sind drei, gleichmäßig über den Umfang verteilte Drallkanäle vorgesehen, wobei in 2 lediglich einer der Drallkanäle an der Ausnehmung 28 zu erkennen ist. Die Drallkanäle und die Ausnehmungen 28 sind dabei gleichmäßig voneinander beabstandet um eine Mittellängsachse 40 des Gehäuses 20 angeordnet.
Mittels des Einsatzes 22 werden das erste Bauteil 24 mit dem Drallkörper und das zweite Bauteil 26 mit der Drallkammer 30 gegeneinandergedrückt. Der Einsatz 22 besteht aus Kunststoff, beispielsweise aus POM, und weist an seinem stromaufwärts gelegenen Ende einen in radialer Richtung vorstehenden Ringflansch 42 auf. Dieser Ringflansch 42 des Einsatzes 22 liegt an einem stromabwärts gelegenen Ende der Zuführleitung 14 an. Der Ringflansch 44 des Gehäuses 20 wird mittels der Überwurfmutter 12 gegen den Ringflansch 42 des Einsatzes 22 gedrückt. Der Ringflansch 42 des Einsatzes 22 übernimmt dadurch die Funktion einer Dichtung zwischen dem Ringflansch 44 des Gehäuses 20 und dem stromabwärts gelegenen Ende der Zuführleitung 14. Der Einsatz 22 weist darüber hinaus drei sternförmig innerhalb des Ringflansches 42 angeordnete Strömungsleitflächen 46 auf. Die Strömungsleitflächen 46 sind in einem zentralen, die Mittellängsachse 40 umgebenden Bereich miteinander verbunden. Im Rahmen der Erfindung können weniger oder mehr als drei Strömungsleitflächen vorgesehen sein. Beispielsweise können auch gleich viele Drallkanäle und Strömungsleitflächen vorgesehen sein. Dieser zentrale Bereich 48 geht in ein Druckstück 50 am stromabwärts gelegenen Ende des Einsatzes 22 über. Dieses Druckstück 50 liegt an einer stromaufwärts gelegenen Seite des zweiten Bauteils 26 an. Das Druckstück 50 ist so ausgebildet, dass es das zweite Bauteil 26 im Innenraum des Gehäuses 20 zentrieren kann. Hierzu weist das Druckstück 50 einen Vorsprung 52 auf, der in eine passende Ausnehmung 54 in der stromaufwärts gelegenen Seite des zweiten Bauteils 26 eingreift. Der Vorsprung 52 und die Ausnehmung 54 sind konzentrisch zur Mittellängsachse 40 angeordnet. Im Rahmen der Erfindung können der Vorsprung 52 und die Ausnehmung 54 aber auch nicht zentrisch angeordnet sein und beispielsweise können auch mehrere Vorsprünge 52 und mehrere Ausnehmungen 54 vorgesehen sein.
Das Druckstück 50 ist nicht massiv ausgeführt, sondern weist Ausnehmungen auf, speziell im Bereich des Vorsprungs 52. Der Vorsprung 52 kann beim Eindrücken in die Ausnehmung 54 des zweiten Bauteils 26 dadurch leicht zusammengedrückt werden, um spielfrei in der Ausnehmung 54 zu sitzen. Mittels des Einsatzes 22 wird das erste Bauteil 24 gegen das zweite Bauteil 26 vorgespannt. Das erste Bauteil 24 sitzt dadurch mit Ausnahme der Drallkanäle im Bereich der Ausnehmungen 28 dicht auf dem zweiten Bauteil 26 mit der Drallkammer 30 auf. Im Rahmen der Erfindung kann das erste Bauteil 24 beispielsweise auch am Gehäuse 20 zentriert werden. Mittels des Einsatzes 22 wird bei der dargestellten Ausführungsform eine exakt zentrische Anordnung des ersten Bauteils 24 im Innenraum des Gehäuses 20 erreicht und dadurch auch eine über den Umfang konstante Abmessung des Ringspalts 36.
Zu versprühendes Medium, insbesondere zu versprühende Flüssigkeit, wird über die Zuführleitung 14 zugeführt und strömt zwischen den Leitflächen 46 des Einsatzes 22 in den Innenraum des Gehäuses 20. Mittels der stromaufwärts gelegenen, kegelstumpfförmig ausgebildeten Seite des Druckstücks 50 des Einsatzes 22 wird das zu versprühende Medium dann in den Ringspalt 36 geleitet. Das zu versprühende Medium strömt dadurch am Außenumfang des ersten Bauteils 24 mit dem Drallkörper vorbei, bis es in die Ausnehmungen 28 und somit in die Drallkanäle zwischen dem ersten Bauteil 24 und dem zweiten Bauteil 26 gelangt. Die Ausnehmungen 28 verlaufen jeweils schräg nach innen, so dass das zu versprühende Medium mit einer tangentialen Komponente in die Drallkammer 30 eingeleitet wird. In der Drallkammer 30 bildet sich dadurch eine um die Mittellängsachse 40 rotierende Strömung des zu versprühenden Mediums aus. Ausgehend von der Drallkammer 30 gelangt das zu versprühende Medium dann in den Austrittskanal 32 und tritt an der Austrittsöffnung 34 in Form eines Hohlkegelsprays aus. Die Kontur des Austrittskanals 32, die bei der dargestellten Ausführungsform sich ausgehend vom kleinsten Querschnitt am Übergang zur Drallkammer 30 kontinuierlich erweitert und zum Austrittskanal 32 konvex gekrümmt ist, trägt dabei zur Erzeugung eines gewünschten Strahlwinkels des ausgegebenen Hohlkegelsprays bei.
Bei der erfindungsgemäßen Sprühdüse 10 ist der Drallkörper, mit anderen Worten die mittels der Ausnehmungen 28 gebildeten Drallkanäle, an dem ersten Bauteil 24 realisiert, wohingegen die Drallkammer 30 mittels des zweiten Bauteils 26 realisiert ist. Dadurch ergibt sich die überraschende Möglichkeit, durch Skalieren der Drallkammer 30 die Sprühdüse 10 für unterschiedliche Volumenstrombereiche auszulegen. Die erfindungsgemäße Sprühdüse 10 kann durch einfaches Auswechseln des zweiten Bauteils 26 gegen ein zweites Bauteil mit anders bemessener Drallkammer 30 für einen anderen Volumenstrombereich oder eine andere Leistungsgröße ausgelegt werden. Dies wird noch anhand eines Vergleichs der unterschiedlichen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sprühdüse 10, 60 erläutert.
3 zeigt eine Seitenansicht der Sprühdüse 10 aus 1 und 2, wobei die Zuführleitung 14 und die Überwurfmutter 12 weggelassen wurden. Zu erkennen sind in 3 dadurch lediglich das Gehäuse 20 und der Ringflansch 42 des Einsatzes 22.
4 zeigt eine Ansicht der Sprühdüse aus 3 von unten. Zu erkennen ist das Gehäuse 20, der Einsatz 22 sowie das zweite Bauteil 26 mit der Austrittsöffnung 34 und dem Austrittskanal 32, in den in 4 der Blick hineingeht.
5 zeigt eine Ansicht der Sprühdüse 10 der 3 von oben. In dieser Ansicht ist ausschließlich der Einsatz 22 mit seinem Ringflansch 42 zu erkennen. Innerhalb des Ringflansches 42 sind die drei Leitflächen 46 zu erkennen, die sternförmig angeordnet sind und die in dem zentralen Bereich 48 miteinander verbunden sind. Ebenfalls zu erkennen ist die stromaufwärts liegende Seite des Druckstücks 50.
6 zeigt eine Ansicht auf die Schnittebene A-A der 3. Diese Schnittansicht wurde bereits anhand der 2 erläutert.
7 zeigt eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in 3. In dieser Ansicht ist die in der Schnittebene kreisförmig ausgebildete Drallkammer 30 zu erkennen sowie die jeweils innenliegenden Enden der Ausnehmungen 28 im ersten Bauteil 24, vgl. 6. Es ist zu erkennen, dass sich die Ausnehmungen 28 alle keilförmig in Richtung auf die Mittellängsachse 40 zu verjüngen. Die Drallkammer 30 bestimmt mittels ihres Durchmessers dadurch den freien Strömungsquerschnitt der Drallkanäle, die mittels der Ausnehmungen 28 und der stromaufwärts liegenden Seite des zweiten Bauteils 26 mit der Drallkammer 30 gebildet sind. Anhand der 7 ist leicht zu erkennen, dass eine Verringerung des Durchmessers der Drallkammer 30 auch eine Verringerung des freien Strömungsquerschnitts der Drallkanäle zur Folge hat, siehe im Vergleich auch 14. Infolgedessen kann durch Skalierung der Drallkammer, beispielsweise durch Verringerung des Durchmessers der Drallkammer 30, die Sprühdüse 10 für einen geringeren Volumenstrom und somit eine geringere Leistungsgröße ausgelegt werden. Wird ausgehend von dem in 7 dargestellten Durchmesser der Drallkammer 30 hingegen der Durchmesser der Drallkammer vergrößert, ist zu erkennen, dass sich dadurch auch der freie Strömungsquerschnitt der Drallkanäle vergrößert. Eine Skalierung der Drallkammer 30 dahingehend, dass ihr Durchmesser vergrößert wird, ermöglicht es dadurch, die Sprühdüse für einen größeren Volumenstrom und somit eine größere Leistungsgröße auszulegen.
8 zeigt das erste Bauteil 24 mit dem Drallkörper, der bei der dargestellten Ausführungsform durch die drei schräg nach innen verlaufenden Ausnehmungen 28 realisiert ist, wobei der Blick in 8 auf die im eingebauten Zustand des ersten Bauteils 24 stromabwärts liegende Seite geht. Das erste Bauteil 24 kann vorteilhafterweise als Keramikbauteil ausgeführt werden, beispielsweise aus Aluminiumoxidkeramik (Al₂O₃). Es ist in 8 zu erkennen, dass die Ausnehmungen 28 schräg nach innen und tangential zur Mittellängsachse 40 verlaufen. Durch die Ausnehmungen 28 hindurchströmendes zu versprühendes Medium wird somit tangential zur Mittellängsachse 40 in die Drallkammer 30 eingeleitet.
Es ist weiter zu erkennen, dass sich die Ausnehmungen 28 entlang ihres Verlaufs nach schräg innen, also in der Richtung, in der sie im Betrieb durchströmt werden, keilförmig verkleinern. Die Ausnehmungen 28 weisen dabei sowohl eine Keilform in einer Ebene senkrecht zur Mittellängsachse 40 als auch in jeweils einer Ebene, die parallel zur Mittellängsachse 40 angeordnet ist und die eine jeweilige Längsrichtung der Ausnehmung 28 enthält, auf. Dadurch kann mittels eines unterschiedlichen Durchmessers der Drallkammer 30, vgl. 7 und 14, ein unterschiedlicher freier Strömungsquerschnitt der Drallkanäle, die durch die Ausnehmungen 28 und die stromaufwärts liegende Seite des zweiten Bauteils 26 mit der Drallkammer 30 gebildet sind, am Eintritt oder an der Mündung in die Drallkammer 30 erreicht werden.
9 zeigt eine Schnittansicht des zweiten Bauteils 26, wobei diese Schnittansicht gegenüber der 6 vergrößert ist. Zu erkennen ist die Drallkammer 30, die in ihrem von der stromaufwärts liegenden Seite des zweiten Bauteils 26 ausgehenden Abschnitt kreiszylindrisch ausgebildet ist und einen Durchmesser dk hat. Der Boden der Drallkammer 30 verjüngt sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig und geht in den Austrittskanal 32 über. Der kleinste Querschnitt des Austrittskanals 32 hat einen Durchmesser da und ist am Übergang zur Drallkammer 30, mit anderen Worten also am Beginn des Austrittskanals 32, angeordnet.
Das zweite Bauteil 26 weist auf seiner stromaufwärts gelegenen Seite, die in 9 oben liegt, einen umlaufenden Dichtvorsprung 54 auf. Dieser Dichtvorsprung 54 ist ringförmig ausgebildet und umgibt das stromaufwärts gelegene Ende der Drallkammer 30. Der Dichtvorsprung 44 liegt an der stromabwärts gelegenen Seite des ersten Bauteils 24 an, vgl. 6. Der Dichtvorsprung 54 sorgt für eine erhöhte Flächenpressung im Anlagebereich zwischen erstem Bauteil 24 und zweitem Bauteil 26. Insbesondere dann, wenn das erste Bauteil 24 und das zweite Bauteil 26 als Keramikbauteile ausgebildet sind, beispielsweise aus Aluminiumoxidkeramik, sorgt der Dichtvorsprung 54 für eine zuverlässige Abdichtung der Drallkammer 30 und der durch die Ausnehmungen 28 gebildeten Drallkanäle. Keramikbauteile sind oft nicht vollständig eben bzw. plan. Eine erhöhte Flächenpressung, die mittels des Dichtvorsprungs 54 erreicht wird, kann in einem solchen Fall dennoch für eine zuverlässige Abdichtung sorgen.
Die 10 bis 15 zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sprühdüse 60. Die in 10 dargestellte Sprühdüse 60 unterscheidet sich dabei lediglich durch ein unterschiedliches zweites Bauteil, mit anderen Worten durch eine anders bemessene Drallkammer und einen anders bemessenen Austrittskanal von der Sprühdüse 10. Gehäuse, erstes Bauteil sowie der Einsatz sind bei der Sprühdüse 60 identisch ausgeführt wie bei der Sprühdüse 10 der 1 bis 9.
Die Sprühdüsen 10, 60 bilden einen Satz von Sprühdüsen, wobei die Sprühdüse 10 eine Sprühdüse mit der größten Leistungsgröße, also einem größten Volumenstrom, bildet und die Sprühdüse 60 eine Düse mit der kleinsten Leistungsgröße, also einem kleinsten Volumenstrom, einer Düsenreihe bildet. Gemäß der Erfindung wird dies ausschließlich durch unterschiedliche zweite Bauteile mit unterschiedlich bemessener Drallkammer erreicht. Bei den dargestellten Ausführungsformen ist zusätzlich zu der unterschiedlich bemessenen Drallkammer auch der Austrittskanal in den jeweiligen zweiten Bauteilen unterschiedlich bemessen und unterschiedlich geformt. Diese unterschiedliche Bemessung des Austrittskanals bei unterschiedlichen Sprühdüsen in einem Satz von Sprühdüsen ist im Rahmen der Erfindung nicht unbedingt erforderlich. Auch alleine durch eine unterschiedliche Bemessung der Drallkammer lässt sich im Rahmen der Erfindung ein unterschiedlicher Volumenstrom einer Sprühdüse erzielen.
10 zeigt eine Seitenansicht der Sprühdüse 60, wobei sich diese Seitenansicht nicht von der Seitenansicht der Sprühdüse 10 in 3 unterscheidet. Zu erkennen sind das Gehäuse 20 und der Einsatz 22.
Die Ansicht der 11 zeigt die Sprühdüse 60 der 10 von unten. Zu erkennen ist ein zweites Bauteil 66 mit einem Austrittskanal 62, der gegenüber dem in 4 zu erkennenden Austrittskanal 32 der Sprühdüse 10 einen deutlich kleineren Durchmesser hat.
12 zeigt die Sprühdüse 60 in einer Ansicht von oben. In dieser Ansicht ist lediglich der Einsatz 22 zu erkennen, so dass in dieser Ansicht keine Unterschiede zwischen der Sprühdüse 60 und der in 5 dargestellten Sprühdüse 10 zu erkennen sind.
13 zeigt eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 10. In dieser Ansicht ist zu erkennen, dass das zweite Bauteil 66 der Sprühdüse 60 gegenüber dem zweiten Bauteil 26 der Sprühdüse 10 in 6 unterschiedlich ausgebildet ist. Das Gehäuse 20, das erste Bauteil 24 und der Einsatz 22 sind bei der Sprühdüse 60 hingegen identisch ausgebildet wie bei der Sprühdüse 10 und sind infolgedessen auch mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Das zweite Bauteil 66 weist eine Drallkammer 70 auf, die in ihrem stromaufwärts gelegenen Abschnitt kreiszylindrisch ausgebildet ist, aber einen deutlich kleineren Durchmesser dk aufweist als die Drallkammer 30 der Sprühdüse 10. Der Boden der Drallkammer 70 ist in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngend ausgebildet. Vom Boden der Drallkammer geht der Austrittskanal 62 aus, dessen kleinster Querschnitt am Boden der Drallkammer 70 angeordnet ist. Der Austrittskanal 62 verläuft ausgehend vom Boden der Drallkammer 70 zunächst sich nur geringfügig erweiternd, erweitert sich dann aber sprunghaft und geht in einen sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig erweiternden Endbereich über. Am stromabwärts gelegenen Ende des Austrittskanals 62 ist dann die Austrittsöffnung 64 angeordnet.
14 zeigt eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in 10. Anhand eines Vergleichs der 7 und 14 lässt sich gut erkennen, wie durch unterschiedliche Durchmesser der Drallkammern 30 bzw. 70 auch ein freier Strömungsquerschnitt der Drallkanäle, die durch die Ausnehmungen 28 begrenzt sind, verändert werden kann. Denn durch den kleineren Durchmesser der Drallkammer 70, siehe 14, wird eine größere Länge der Ausnehmungen 28 abgedeckt. Die dadurch bei der Sprühdüse 60 gebildeten Drallkanäle sind bei der Sprühdüse 60, siehe 14, infolgedessen länger als bei der Sprühdüse 10, siehe 7, und weisen infolgedessen auch einen kleineren Querschnitt beim Eintritt oder an der Mündung in die Drallkammer 70 auf als beim Eintritt in die Drallkammer 30. Die Sprühdüse 60 ist dadurch für einen geringeren Volumenstrom oder eine geringere Leistungsgröße ausgelegt als die Sprühdüse 10.
15 zeigt eine Schnittansicht des zweiten Bauteils 66 der Sprühdüse 60, wobei die Schnittansicht der 15 gegenüber der Darstellung in 13 vergrößert ist.
In 15 ist der Dichtvorsprung 54 an der stromaufwärts gelegenen Seite des zweiten Bauteils 66 zu erkennen, der die Drallkammer 70 umgibt. Die Drallkammer 70 ist in ihrem stromaufwärts gelegenen Abschnitt kreiszylinderförmig ausgebildet, ein Durchmesser dk der Drallkammer 70 ist aber deutlich kleiner als der Durchmesser dk der Drallkammer 30, vgl. 9.
Der Austrittskanal 62 geht vom Boden der Drallkammer 70 aus und ist zentrisch zur Drallkammer 70 angeordnet. Der Austrittskanal 62 weist einen wesentlich kleineren kleinsten Durchmesser da auf als der Austrittskanal 32 der Sprühdüse 10, vgl. 9. Der Austrittskanal 62 weist auch einen sehr kurzen, sich nur geringfügig erweiternden Bereich auf. Der Austrittskanal 62 erweitert sich dann nach etwa einem Drittel seiner Länge sprungförmig auf etwa den doppelten Durchmesser. Die stromabwärts liegenden letzten beiden Drittel der Länge des Austrittskanals 62 erweitern sich dann kegelstumpfförmig bis zur Austrittsöffnung 64.
Bei dem in 9 dargestellten Austrittskanal weist die Austrittsöffnung 34 einen Durchmesser auf, der nur geringfügig über dem kleinsten Durchmesser da des Austrittskanals liegt. Bei der in 9 dargestellten Ausführungsform liegt der Durchmesser der Austrittsöffnung 34 lediglich um etwa 2 % bis 3 % über dem kleinsten Durchmesser da des Austrittskanals 32. Wie bereits ausgeführt wurde, wird mit dem zweiten Bauteil 26 aus 9 in einem Satz von Sprühdüsen eine größte Leistungsgröße realisiert, also eine Sprühdüse mit dem größtmöglichen Volumenstrombereich. Mit dem zweiten Bauteil 66 gemäß 15 wird hingegen in einem Satz von Düsen eine kleinste Leistungsgröße realisiert, also ein kleinster Volumenstrombereich innerhalb einer Düsenreihe.

Claims

Sprühdüse, insbesondere zum Erzeugen eines Sprühstrahls in Form eines Hohlkegels, mit einem Gehäuse, mit einer Austrittsöffnung, mit einem in dem Gehäuse angeordneten Drallkörper und mit einer in dem Gehäuse angeordneten Drallkammer, die stromabwärts des Drallkörpers angeordnet ist, wobei der Drallkörper mittels eines ersten Bauteils und die Drallkammer mittels eines zweiten Bauteils ausgebildet ist, wobei eine stromabwärts angeordnete Seite des ersten Bauteils an einer stromaufwärts liegenden Seite des zweiten Bauteils anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallkörper an seiner stromabwärts angeordneten Seite, die wenigstens abschnittsweise an dem zweiten Bauteil mit der Drallkammer anliegt, wenigstens eine schräg zur Umfangsrichtung um die Mittellängsachse des Gehäuses nach innen verlaufende Ausnehmung aufweist, wobei sich ein Querschnitt der Ausnehmung in Richtung ihres Verlaufs nach schräg innen verringert und wobei sich die wenigstens eine Ausnehmung keilförmig verjüngt.
Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil mit der Drallkammer als Düsenmundstück ausgebildet ist, wobei die Austrittsöffnung an dem zweiten Bauteil angeordnet ist und wobei die Austrittsöffnung am stromabwärts gelegenen Ende eines von der Drallkammer ausgehenden Austrittskanals angeordnet ist.
Sprühdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil als vom Gehäuse separates Bauteil ausgebildet ist und in das Gehäuse eingesetzt ist.
Sprühdüse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der stromabwärts gelegenen Seite des ersten Bauteils mit dem Drallkörper und der stromaufwärts gelegenen Seite des zweiten Bauteils mit der Drallkammer wenigstens ein schräg nach innen verlaufender Drallkanal gebildet ist, der einerseits durch die wenigstens eine Ausnehmung am Drallkörper und andererseits durch die stromaufwärts gelegene Seite des zweiten Bauteils begrenzt ist.
Sprühdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte, schräg nach innen verlaufende Drallkanäle vorgesehen sind.
Sprühdüse nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des ersten Bauteils mit dem Drallkörper ein Einsatz im Gehäuse vorgesehen ist, um das erste Bauteil mit dem Drallkörper gegen das zweite Bauteil mit der Drallkammer zu drücken.
Sprühdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz aus Kunststoff, insbesondere aus POM (Polyoxymethylen), hergestellt ist.
Sprühdüse nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil auf seiner stromaufwärts gelegenen Seite oder das erste Bauteil an seiner stromabwärts gelegenen Seite einen umlaufenden Dichtvorsprung aufweist, der an der stromabwärts angeordneten Seite des ersten Bauteils beziehungsweise an der stromaufwärts angeordneten Seite des zweiten Bauteils anliegt.
Sprühdüse nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Außenumfang des ersten Bauteils mit dem Drallkörper und einem Innenumfang des Gehäuses ein Ringspalt für das Durchströmen von zu versprühendem Medium vorgesehen ist.
Sprühdüse nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil mit dem Dralleinsatz und/oder das zweite Bauteil mit der Drallkammer aus einem Keramikwerkstoff, insbesondere aus Al₂O₃ (Aluminiumoxidkeramik) hergestellt sind.
Sprühdüse nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadruc gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus Kunststoff, insbesondere POM (Polyoxymethylen) hergestellt ist.
Sprühdüse nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung am stromabwärts gelegenen Ende eines Austrittskanals angeordnet ist und dass ein stromaufwärts gelegener Beginn des Austrittskanals am Übergang zur Drallkammer angeordnet ist, wobei ein kleinster Querschnitt des Austrittskanals am Beginn des Austrittskanals abgeordnet ist.
Satz mit mehreren Sprühdüsen, wobei jede der Sprühdüsen nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Sprühdüsen das gleiche erste Bauteil mit dem Drallkörper aufweist und dass jede der Sprühdüsen ein anderes zweites Bauteil mit einer unterschiedlich geformten Drallkammer aufweist.
Satz mit mehreren Sprühdüsen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweiten Bauteile wenigstens durch einen unterschiedlichen Durchmesser der Drallkammern unterscheiden.
Satz mit mehreren Sprühdüsen nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweiten Bauteile wenigstens durch einen unterschiedlichen Austrittskanal mit unterschiedlicher Länge und/oder unterschiedlichem Durchmesser eines kleinsten Querschnitts des Austrittskanals unterscheiden.