DE102022111892A1 - Nozzle device for discharging a liquid medium including volume control - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung umfasst ein Ausleitelement zum Ausleiten eines flüssigen Mediums inklusive Voluminasteuerung, insbesondere von Wasser, um mittels des flüssigen Mediums Oberflächen zu reinigen oder Grünflächen zu bespritzen. Das Ausleitelement, in welchem das flüssige Medium über eine Einfüllöffnung einleitbar ist und aus welchem alsdann das flüssige Medium ausleitbar ist, wobei in einer Strahlrichtung zwischen diesen beiden Öffnungen zumindest ein Teilbereich des Ausleitelements ein Veränderungsvolumen aufweist, welches zumindest eine Querschnittsverengung und/oder zumindest eine Querschnittserweiterung aufweist, wobei über einen Befüllgrad eines in Strahlrichtung vorgelagerten Speichervolumens, insbesondere des Ausleitelements, und/oder ein Mediendruck des flüssigen Mediums eine Strahlgeometrie einstellbar ist.The present invention comprises a diverting element for diverting a liquid medium including volume control, in particular water, in order to clean surfaces or spray green areas using the liquid medium. The diversion element, in which the liquid medium can be introduced via a filling opening and from which the liquid medium can then be diverted, wherein in a jet direction between these two openings at least a partial area of the diversion element has a change volume, which has at least one cross-sectional narrowing and / or at least one cross-sectional widening has, wherein a jet geometry can be adjusted via a degree of filling of a storage volume upstream in the jet direction, in particular of the diversion element, and / or a media pressure of the liquid medium.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ausleitelement zum Ausleiten eines flüssigen Mediums inklusive Voluminasteuerung, insbesondere von Wasser, um mittels des flüssigen Mediums Oberflächen zu reinigen oder Grünflächen zu bespritzen.The present invention relates to a diversion element for diverting a liquid medium including volume control, in particular water, in order to clean surfaces or spray green areas using the liquid medium.

Handelsübliche Bewässerungsdüsen werden gewöhnlich durch Aufstecken auf eine genormte Kupplung mit dem medienführenden Schlauch (z.B. Wasser) verbunden und durch manuelles Betätigen eines Düsenelementes direkt oder indirekt geöffnet oder geschlossen. Dabei übernimmt häufig ein und dasselbe Element die Funktion des Öffnens und Schlie-ßens sowie, je nach Stellung des Elements, die Einstellfunktion der Strahlaufbereitung vom einfachen Strahl bis zur Feinzerstäubung des Mediums (Gartenspritze, Brause).Commercially available irrigation nozzles are usually connected to the media-carrying hose (e.g. water) by attaching them to a standardized coupling and are opened or closed directly or indirectly by manually operating a nozzle element. One and the same element often takes on the function of opening and closing and, depending on the position of the element, the adjustment function of the jet preparation from a simple jet to fine atomization of the medium (garden sprayer, shower).

Dabei erfolgt stets durch den Benutzer eine Justage des Strahlbildes, dessen Reproduzierbarkeit, bei moderatem Zeitaufwand, durch die manuelle Bedienung üblicher Weise größeren Schwankungen unterliegt. Hinzu kommt, dass derartige Bewässerungsdüsen oft aus zwei oder mehreren Bauteilen bestehen, die durch Benutzung einem Verschleiß unterworfen sind und bei Verwendung unreiner Medien leicht verstopfen oder verkalken. Auftretende Verschmutzung und Verschleiß führen zu einer Beeinträchtigung des Strahlbildes, bei der die Qualität der Medienaufbereitung unterschiedlich stark beeinflusst wird. Während der Verschmutzung durch regelmäßige Reinigung entgegengewirkt werden kann, ist beim Verschleiß das Strahlbild dauerhaft gestört und letztlich der vollständige Ersatz der Düse erforderlich.The user always adjusts the jet pattern, the reproducibility of which, with a moderate amount of time, is usually subject to greater fluctuations due to manual operation. In addition, such irrigation nozzles often consist of two or more components that are subject to wear through use and easily become clogged or calcified when using impure media. Contamination and wear that occur lead to an impairment of the jet pattern, which influences the quality of the media preparation to varying degrees. While contamination can be counteracted through regular cleaning, wear and tear permanently disrupts the jet pattern and ultimately requires a complete replacement of the nozzle.

Erfindungsgemäß umfasst die Düsenvorrichtung zumindest ein Ausleitelement, in welchem das flüssige Medium über eine Einfüllöffnung einleitbar ist und aus welchem alsdann das flüssige Medium ausleitbar ist, wobei in einer Strahlrichtung zwischen diesen beiden Öffnungen zumindest ein Teilbereich des Ausleitelements ein Veränderungsvolumen aufweist, welches zumindest eine Querschnittsverengung und/oder zumindest eine Querschnittserweiterung aufweist, wobei über einen Befüllgrad eines in Strahlrichtung vorgelagerten Speichervolumens, insbesondere des Ausleitelements, und/oder ein Mediendruck des flüssigen Mediums eine Strahlgeometrie einstellbar ist.According to the invention, the nozzle device comprises at least one diversion element, into which the liquid medium can be introduced via a filling opening and from which the liquid medium can then be drained, wherein in a jet direction between these two openings at least a portion of the diversion element has a change volume, which has at least one cross-sectional narrowing and / or has at least one cross-sectional expansion, wherein a jet geometry can be adjusted via a degree of filling of a storage volume upstream in the jet direction, in particular of the diversion element, and / or a media pressure of the liquid medium.

Beispielhaft erläutert, handelt es sich bei vorliegender Erfindung um eine Düse mit spezieller Innengeometrie und angepasstem, vorgelagertem Speichervolumen, die, je nach Ausprägung, zwei oder mehr Strahlbilder in Abhängigkeit vom Befüllgrad des Speichervolumens und/oder Mediendruck bei Spritzbeginn realisiert.Explained by way of example, the present invention is a nozzle with a special internal geometry and an adapted, upstream storage volume, which, depending on the design, realizes two or more jet patterns depending on the degree of filling of the storage volume and/or media pressure at the start of spraying.

Beispielhaft ist dies anhand einer dualen Düse zur Gartenbewässerung (3-5bar Mediendruck) ausgeführt (1):

  • Ist bei Spritzbeginn das Speichervolumen vor der Düse leer, so bildet sich, bedingt durch strömungsdynamische Effekte, ein Einzelstrahl mit hohem Strahlimpuls aus (Reinigen von Oberflächen, 2a), wohingegen ein bei Spritzbeginn gefülltes Speichervolumen zu einer Zerstäubung des Mediums im Strahl führt, wie sie z.B. für die Gartenbewässerung verwendet wird (2b). Beide Zustände sind, bedingt durch einen dauerhaft veränderten strömungsdynamischen Zustand im Inneren der Düse bei Spritzbeginn, sehr stabil und können vom Benutzer in Ihrer Durchflussmenge stufenlos geregelt werden, zum Beispiel mit einem handelsüblichen Kugelhahn. Ein Wechsel des Strömungszustandes im laufenden Betrieb findet nicht statt. Ein Entleeren des Speichervolumens zum Ausgangszustand erfolgt durch den Benutzer, indem er die Düse in eine senkrechte Lage bringt und somit das Medium aus dem Speichervolumen auslaufen lässt (Schwerkraft). Die Düse besteht in seiner einfachsten Ausprägung aus nur einem einzigen Bauteil und besitzt keine spaltähnlichen Engstellen, die ein Verkalken oder Verstopfen der Düse begünstigen.
This is exemplified using a dual nozzle for garden irrigation (3-5 bar media pressure) ( 1 ):
  • If the storage volume in front of the nozzle is empty at the start of spraying, a single jet with high jet impulse is formed due to fluid dynamic effects (cleaning surfaces, 2a) , whereas a storage volume filled at the start of spraying leads to atomization of the medium in the jet, as is used, for example, for garden irrigation ( 2 B) . Both states are very stable, due to a permanently changed fluid dynamic state inside the nozzle at the start of spraying, and the flow rate can be continuously regulated by the user, for example with a standard ball valve. There is no change in the flow state during ongoing operation. The user empties the storage volume to its initial state by placing the nozzle in a vertical position and thus allowing the medium to flow out of the storage volume (gravity). In its simplest form, the nozzle consists of just a single component and does not have any gap-like constrictions that could cause calcification or clogging of the nozzle.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Ausleitelement zum Ausleiten eines flüssigen Mediums inklusive Voluminasteuerung dadurch gekennzeichnet, dass allein über ein Befüllgrad eines in Strahlrichtung vorgelagerten Speichervolumens und/oder allein ein Mediendruck des flüssigen Mediums Füllvolumen eine Strahlgeometrie einstellbar ist.According to at least one embodiment, the diversion element for diverting a liquid medium including volume control is characterized in that a jet geometry can be adjusted solely via a degree of filling of a storage volume upstream in the jet direction and/or solely a media pressure of the liquid medium filling volume.

Zum Beispiel kann, da ausschließlich die Düseninnengeometrie Schlüssel zur dualen Strahlbildung ist, diese vorzugsweise auch integraler Bestandteil eines Verbindungelements oder eines durchfluss-regelnden Elements wie Spritzpistole, Kugelhahn und Schlauchverbinder sein oder mit angespitztem Gewinde beliebig adaptierbar gestaltet werden. Die Fertigung kann mit beliebigen Verfahren und Materialien erfolgen, typischerweise aus Metall oder Kunststoff im Spritztechnikverfahren.For example, since only the internal nozzle geometry is the key to dual jet formation, it can preferably also be an integral part of a connecting element or a flow-regulating element such as a spray gun, ball valve and hose connector, or can be designed to be adaptable as desired with a sharpened thread. Manufacturing can be done using any process and material, typically metal or plastic using spray technology.

Grundsätzlich kommen als Materialien für das Ausleitelement die folgenden nicht abschließend aufgezählten Materialien in Frage: Werkstoffgruppe Modifikation SHORE D ABS 75 - 93 ABS + 30 M.-% GF 62 - 68 ABS / TPE 46 ABS / TPU 58-68 ASA 75 ETFE 60 - 78 EVA 17 - 45 PA 11 PA 11 + 23 M.-% GF 70 PA 12 PA 12 (normfeucht) 75 - 78 PA 12 + 30 M.-% GF (normfeucht) 75 PA 612 73 PA 6 PA 6 (normfeucht) 52 - 77 PA 6 + 30 M.-% GF 48 - 80 PA 6 + 30 M.-% GF (trocken) 84 PA 66 PA 66 + 30 M.-% GF 77 - 82 PA 66 + 30 M.-% GB 81 PA 66 + 30 M.-% MX 75 - 82 PAEK 86 - 90 PAEK + 30 M.-% GF 90 PBI 99 PBT 79 - 86 PBT + 30 M.-% GF 53-85 PBT + 30 M.-% GX 54 PC 51-85 PC + 30 M.-% GF 65 - 72 PC + 30 M.-% GX 70 PCTFE 76 - 80 PE-HD 56 - 69 PE-LD 39 - 83 PE-LLD 38-60 PE-MD 45 - 60 PE-UHMW 60 - 65 PEEK 83 - 88 PEI 88 - 90 PEK 87 PEK + 30 M.-% GF 90 PET PET + 30 M.-% GF 63-65 PMMA 52 - 85 PMMA + 30 M.-% GF 55 POM 52 - 83 PP 59 - 77 PP + 30 M.-% GF 62 - 80 PP + 30 M.-% CD 74 - 75 PP + 30 M.-% MF 60 - 74 PP + 30 M.-% P 65 PP + 30 M.-% CaCO3 55-70 PP / EPDM 40 PS 78 - 80 PTFE 50 - 90 PUR 20 - 84 PVC-U 74 - 94 PVC-U / NBR 58-74 PVC-P 42 - 77 PVC-C 82 PVDF 46 - 79 SAN 45 - 85 SMMA 72 - 82 TPC 28 - 82 TPE 48-78 TPE / PTFE 56 TPE-E TPE-E + 30 M.-% GF 55 TPO 16-70 TPS 60 TPU TPU + 30 M.-% GF 74 - 80 TPV 40-51 wobei gilt:

  • GF: Glasfasern
  • GB: Glaskugeln
  • MF: Mineralfasern
  • MX: nicht spezifizierte Mineralfüllung
  • GX: nicht spezifizierte Glasfüllung
  • CD: Kohlenstoffmehl
  • P: nicht spezifiziertes Füllmehl
In principle, the following materials, which are not listed exhaustively, come into consideration as materials for the rejection element: Material group modification SHORE D SECTION 75 - 93 ABS + 30% GF 62 - 68 ABS/TPE 46 ABS/TPU 58-68 ASA 75 ETFE 60 - 78 EVE 17 - 45 PA11 PA 11 + 23% GF by mass 70 PA12 PA 12 (standard humidity) 75 - 78 PA 12 + 30 M.-% GF (standard humidity) 75 PA612 73 PA6 PA 6 (standard humidity) 52 - 77 PA 6 + 30% GF by mass 48 - 80 PA 6 + 30% GF (dry) 84 PA66 PA 66 + 30% GF by mass 77 - 82 PA 66 + 30% GB 81 PA 66 + 30% MX 75 - 82 PAEK 86 - 90 PAEK + 30 M.-% GF 90 PBI 99 PBT 79 - 86 PBT + 30% GF by mass 53-85 PBT + 30% GX 54 PC 51-85 PC + 30% GF 65 - 72 PC + 30% GX 70 PCTFE 76 - 80 PE-HD 56 - 69 PE-LD 39 - 83 LLDPE 38-60 PE-MD 45 - 60 PE-UHMW 60 - 65 PEEK 83 - 88 P.E.I 88 - 90 PEK 87 PEK + 30% GF by mass 90 PET PET + 30% GF by mass 63-65 PMMA 52 - 85 PMMA + 30% GF by mass 55 POM 52 - 83 PP 59 - 77 PP + 30% GF 62 - 80 PP + 30% CD 74 - 75 PP + 30% MF 60 - 74 PP + 30 M.-% P 65 PP + 30 mass% CaCO 3 55-70 PP/EPDM 40 P.S 78 - 80 PTFE 50 - 90 PURE 20-84 PVC-U 74 - 94 PVC-U/NBR 58-74 PVC-P 42 - 77 PVC-C 82 PVDF 46 - 79 SAN 45 - 85 SMMA 72 - 82 TPC 28 - 82 TPE 48-78 TPE/PTFE 56 TPE-E TPE-E + 30% GF by mass 55 TPO 16-70 TPS 60 TPU TPU + 30 M.-% GF 74 - 80 TPV 40-51 where:
  • GF: Glass fibers
  • GB: Glass balls
  • MF: mineral fibers
  • MX: unspecified mineral filling
  • GX: unspecified glass filling
  • CD: carbon flour
  • P: unspecified filling flour

Auch kann das Ausleitelement mit den folgenden nicht abschließend aufgezählten und nicht abschließend aufgeführten 3D-Druckverfahren gefertigt sein.The diversion element can also be manufactured using the following 3D printing processes, which are not exhaustively listed.

1. Das FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling)1. The FDM process (Fused Deposition Modeling)

Alternativbezeichnungen: Fused Filament Fabrication (FFF), Fused Layer Modeling (FLM)Alternative names: Fused Filament Fabrication (FFF), Fused Layer Modeling (FLM)

Das Verfahren bezeichnet schichtweises Auftragen (Extrusion) eines Materials durch eine heiße Düse. Das Verbrauchsmaterial befindet sich in Form eines langen Drahts (sog. Filament) auf einer Rolle und wird durch die Fördereinheit in einen Druckkopf geschoben, dort eingeschmolzen und auf einem Druckbett ausgebracht. Druckkopf und/oder Druckbett sind dabei in 3 Richtungen beweglich. So können Kunststoffschichten schrittweise aufeinander aufgebracht werden.The process refers to layer-by-layer application (extrusion) of a material through a hot nozzle. The consumable material is in the form of a long wire (so-called filament) on a roll and is pushed through the conveyor unit into a print head, where it is melted and applied to a print bed. The print head and/or print bed can be moved in 3 directions. In this way, plastic layers can be applied step by step.

2. Das SLS Verfahren (Selektives Lasersintern)2. The SLS process (selective laser sintering)

Im Unterschied zum Sinterverfahren, bei dem Stoffe in Pulverform unter Hitzeeinwirkung miteinander verbunden werden, geschieht dies beim SLS-Verfahren selektiv durch einen Laser (alternativ auch Elektronenstrahl oder Infrarotstrahl). Es wird also nur ein bestimmter Teil des Pulvers miteinander verschmolzen.In contrast to the sintering process, in which materials in powder form are bonded together under the influence of heat, with the SLS process this is done selectively using a laser (alternatively electron beam or infrared beam). So only a certain part of the powder is melted together.

Dazu wird stets eine dünne Pulverschicht von der Beschichtungseinheit auf dem Druckbett ausgebracht. Der Laser (oder andere Energiequelle) wird nun punktgenau auf einzelne Stellen der Pulverschicht ausgerichtet, um die erste Schicht der Druckdaten auszubilden. Hierbei wird das Pulver an- oder aufgeschmolzen und verfestigt sich anschließend wieder durch geringfügiges Abkühlen. Das nicht aufgeschmolzene Pulver bleibt um die gesinterten Bereiche herum liegen und dient als Stützmaterial. Nachdem eine Schicht verfestigt ist, senkt sich das Druckbett um den Bruchteil eines Millimeters ab. Die Beschichtungseinheit fährt nun über das Druckbett und bringt die nächste Pulverschicht aus. Anschließend wird die zweite Schicht der Druckdaten durch den Laser (oder eine andere Energiequelle) gesintert. So entsteht schichtweise ein dreidimensionales Objekt.For this purpose, a thin layer of powder is always applied to the printing bed by the coating unit. The laser (or other energy source) is now aimed precisely at individual points in the powder layer to form the first layer of the print data. Here the powder is melted or melted and then solidifies again through slight cooling. The unmelted powder remains around the sintered areas and serves as a supporting material. After a layer has solidified, the print bed lowers by a fraction of a millimeter. The coating unit now moves over the print bed and applies the next layer of powder. The second layer of print data is then sintered by the laser (or another energy source). This creates a three-dimensional object layer by layer.

3. Three-Dimensional Printing (3DP)3. Three-Dimensional Printing (3DP)

Das SDP-Verfahren funktioniert sehr ähnlich wie das selektive Lasersintern, doch anstelle einer gerichteten Energiequelle verfährt ein Druckkopf über das Pulver. Dieser gibt winzige Tröpfchen von Bindemittel auf die zugrunde liegenden Pulverschichten ab, die so miteinander verbunden werden. Ansonsten ist dieses Verfahren dem SLS-Verfahren gleich.The SDP process works very similarly to selective laser sintering, but instead of a directed energy source, a print head moves over the powder. This releases tiny droplets of binder onto the underlying powder layers, which are then bonded together. Otherwise, this procedure is the same as the SLS procedure.

4. Stereolithographie (SLA)4. Stereolithography (SLA)

Anstelle eines Kunststoffdrahts oder Druckmaterials in Pulverform kommen beim Stereolithographie-Verfahren flüssige Harze, sog. Photopolymere, zum Einsatz. Sie werden schichtweise durch UV-Strahlung verhärtet und erzeugen so dreidimensionale Objekte. Dafür wird die Bauplattform im Harzbecken schrittweise abgesenkt. Es gibt auch Varianten (sog. Polyjet-Verfahren) ohne ein ganzes Becken mit flüssigem Harz. Dafür wird ein Epoxydharz tröpfchenweise aus einer Düse aufgebracht und durch einen UV-Laser sofort ausgehärtet.Instead of a plastic wire or printing material in powder form, the stereolithography process uses liquid resins, so-called photopolymers. They are hardened layer by layer by UV radiation and thus create three-dimensional objects. To do this, the construction platform in the resin basin is gradually lowered. There are also variants (so-called polyjet process) without an entire basin of liquid resin. To do this, an epoxy resin is applied drop by drop from a nozzle and immediately cured by a UV laser.

5. Laminated Object Manufacturing (LOM)5. Laminated Object Manufacturing (LOM)

Alternativbezeichnung: Layer Laminated Manufacturing (LLM)Alternative name: Layer Laminated Manufacturing (LLM)

Das Verfahren basiert weder auf chemischen Reaktionen noch auf einem thermischen Prozess. Es wird dabei mit einem trennenden Werkzeug (z.B. einem Messer oder Kohlendioxidlaser) eine Folie oder Platte (z.B. Papier) an der Kontur geschnitten und schichtweise aufeinander geklebt. So entsteht durch Absenken der Bauplattform ein Schichtobjekt aus geklebten, übereinanderliegenden Folien.The process is based neither on chemical reactions nor on a thermal process. A film or plate (e.g. paper) is cut along the contour using a separating tool (e.g. a knife or carbon dioxide laser) and glued to one another in layers. By lowering the construction platform, a layered object is created from glued, superimposed films.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Ausleitelement zum Ausleiten eines flüssigen Mediums inklusive Voluminasteuerung eine Ausleitdüse.According to at least one embodiment, the diverting element for diverting a liquid medium including volume control is a diverting nozzle.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist entlang der Strahlrichtung das Speichervolumen und das Veränderungsvolumen zumindest mittelbar, also zum Beispiel auch direkt, aneinandergrenzend, wobei das Speichervolumen entlang der Strahlrichtung mit einzelnen Teilvolumina gebildet ist, welche in dieser Richtung in ihrem Volumenradius stetig und/oder stufenweise immer kleiner werden.According to at least one embodiment, the storage volume and the change volume are at least indirectly, for example also directly, adjacent to one another along the beam direction, the storage volume being formed along the beam direction with individual partial volumes, which in this direction are continuously and/or gradually smaller in their volume radius become.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Ausleitsystem dadurch gekennzeichnet, dass das, bezogen auf den Volumenradius, kleinste Teilvolumen des Speichervolumens an ein Teilvolumen des Veränderungsvolumens grenzt, insbesondere weiter wobei ein Radius des Teilvolumens größer ist als der Radius des kleinsten Teilvolumens.According to at least one embodiment, the diversion system is characterized in that the smallest partial volume of the storage volume, based on the volume radius, borders on a partial volume of the change volume, in particular further wherein a radius of the partial volume is larger than the radius of the smallest partial volume.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest ein Volumen zylinderförmig ausgebildet.According to at least one embodiment, at least one volume is cylindrical.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist/sind zumindest ein Volumen, vorzugsweise alle Volumina des Ausleitelements, zylinderförmig ausgebildet.According to at least one embodiment, at least one volume, preferably all volumes of the diversion element, is/are cylindrical.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Ausleitelement einstückig ausgebildet, insbesondere weiter ist das Ausleitelement mit einem Kunststoff und/oder einem Metall gebildet.According to at least one embodiment, the diversion element is formed in one piece, in particular the diversion element is formed with a plastic and/or a metal.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Ausleitelement mittels eines 3D Druckverfahrens herstellbar.According to at least one embodiment, the diversion element can be produced using a 3D printing process.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann es sich bei dem Ausleitelement zum Ausleiten eines flüssigen Mediums, insbesondere Wasser um eine Spritzpistole, einen Kugelhahn, ein Ventil oder einen Schlauverbinder zum, um mittels des flüssigen Mediums Oberflächen zu reinigen oder Grünflächen zu bespritzen, handeln.According to at least one embodiment, the diversion element for diverting a liquid medium, in particular water, can be a spray gun, a ball valve, a valve or a hose connector for cleaning surfaces or spraying green areas using the liquid medium.

Im Folgenden wird die hier beschriebene Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.The invention described here is explained in more detail below with reference to figures.

Gleiche oder gleichwirkende Bestandteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

  • 1 zeigt einen möglichen Querschnitt des hier beschriebenen Ausleitelements 100.
  • 2a zeigt ein Strahlbild eines Einzelstrahls zur Oberflächenreinigung.
  • 2b ist ein Sprühstrahl zur Bewässerung von beispielsweise Grünflächen zu entnehmen.
  • 3 zeigt eine Sonderform der Düse zur beispielhaften Darstellung zentraler Funktionsmerkmale.
  • 4 zeigt die Grenzbefüllung des Düseninneren zum Erreichen des Einzelstrahls.
  • 5 zeigt Grenzbefüllung des Düseninneren zum Erreichen des Sprühstrahls.
Components that are the same or have the same effect are given the same reference numerals.
  • 1 shows a possible cross section of the diversion element 100 described here.
  • 2a shows a jet pattern of a single jet for surface cleaning.
  • 2 B A spray jet can be used to irrigate green areas, for example.
  • 3 shows a special form of the nozzle as an example of central functional features.
  • 4 shows the limit filling of the inside of the nozzle to achieve the individual jet.
  • 5 shows limit filling of the inside of the nozzle to reach the spray jet.

1 ist ein Ausleitelement 100 zum Ausleiten eines flüssigen Mediums inklusive Voluminasteuerung 3, insbesondere von Wasser zu entnehmen, um mittels des flüssigen Mediums 3 Oberflächen zu reinigen oder Grünflächen zu bespritzen. 1 is a diversion element 100 for diverting a liquid medium including volume control 3, in particular water, in order to use the liquid medium 3 to clean surfaces or spray green areas.

Zudem zeigt 1 zumindest ein Ausleitelement 100, in welchem das flüssige Medium 3 über eine Einfüllöffnung 1 einleitbar ist und aus welchem alsdann das flüssige Medium 3 ausleitbar ist, wobei in einer Strahlrichtung R zwischen diesen beiden Öffnungen 1,2 zumindest ein Teilbereich des Ausleitelements 100 ein Veränderungsvolumen V1, V2, V3, V4, V5, V6 aufweist, welches zumindest eine Querschnittsverengung und/oder zumindest eine Querschnittserweiterung aufweist, wobei über einen Befüllgrad eines in Strahlrichtung R vorgelagerten Speichervolumens, insbesondere des Ausleitelements 100, und/oder ein Mediendruck des flüssigen Mediums eine Strahlgeometrie einstellbar ist.Also shows 1 at least one diversion element 100, in which the liquid medium 3 can be introduced via a filling opening 1 and from which the liquid medium 3 can then be drained, with at least a partial area of the diversion element 100 in a jet direction R between these two openings 1, 2 having a change volume V1, V2, V3, V4, V5, V6, which has at least one cross-sectional narrowing and/or at least one cross-sectional widening, wherein a jet geometry can be adjusted via a degree of filling of a storage volume upstream in the jet direction R, in particular of the diversion element 100, and/or a media pressure of the liquid medium is.

Die Düseninnengeomtrie kann vorzugsweise starr oder veränderlich gestaltet sein, um das Strahlbild gezielt zu justieren. Dabei können über ein Justageelement (Einstellschraube, Hebel) unterschiedliche geometrische Gestaltungsmerkmale des Düseninneren veränderlich ausgeführt werden. Dies kann das Speichervolumen (z.B. Änderung via Kolben) betreffen, sowie die vom Medium durchstömten Längen, Durchmesser und Oberflächen, sowie die sich daraus ergebenden Teilvolumina (V1 bis V6). Speziell die Gestaltung der Übergänge Ü1-Ü6 zwischen den Volumina V1-V6 sowie die Oberflächengestaltung hat wesentlichen Einfluss auf das Strahlbild und das erzielbare Tröpfchenspektrum und dient der Anpassung an unterschiedliche Anwendungsbereiche.The nozzle internal geometry can preferably be designed to be rigid or variable in order to specifically adjust the jet pattern. Different geometric design features of the nozzle interior can be made variable using an adjustment element (adjusting screw, lever). This can affect the storage volume (e.g. change via piston), as well as the lengths, diameters and surfaces through which the medium flows, as well as the resulting partial volumes (V1 to V6). In particular, the design of the transitions Ü1-Ü6 between the volumes V1-V6 as well as the surface design has a significant influence on the jet pattern and the achievable droplet spectrum and serves to adapt to different areas of application.

Außerdem ist 1 zu entnehmen, dass allein über ein Befüllgrad eines in Strahlrichtung R vorgelagerten Speichervolumens und/oder allein ein Mediendruck des flüssigen Mediums 3 Füllvolumen eine Strahlgeometrie einstellbar ist und das Ausleitelement 100 eine Ausleitdüse ist.Furthermore, is 1 It can be seen that a jet geometry can be set solely via a degree of filling of a storage volume upstream in the jet direction R and/or solely through a media pressure of the liquid medium 3 filling volume and that the diversion element 100 is a diversion nozzle.

1 zeigt auch, dass entlang der Strahlrichtung R das Speichervolumen und das Veränderungsvolumen V1, V2, V3, V4, V5, V6 zumindest mittelbar, also zum Beispiel auch direkt, aneinandergrenzen, und wobei das Speichervolumen entlang der Strahlrichtung R mit einzelnen Teilvolumina V1, V2, V3, V4, V5, V6 gebildet ist, welche in dieser Richtung in ihrem Volumenradius r stetig und/oder stufenweise immer kleiner werden, wobei das bezogen auf den Volumenradius kleinste Teilvolumen des Speichervolumens an ein Teilvolumen des Veränderungsvolumens grenzt, insbesondere weiter wobei ein Radius r des Teilvolumens größer ist als der Radius r des kleinsten Teilvolumens. Dabei zumindest ein, vorzugsweise alle Volumina zylinderförmig ausgebildet. 1 also shows that along the beam direction R the storage volume and the change volume V1, V2, V3, V4, V5, V6 adjoin one another at least indirectly, for example also directly, and the storage volume along the beam direction R with individual partial volumes V1, V2, V3, V4, V5, V6 is formed, which in this direction become steadily and/or gradually smaller in their volume radius r, with the smallest partial volume of the storage volume based on the volume radius bordering on a partial volume of the change volume, in particular further with a radius r of the partial volume is greater than the radius r of the smallest partial volume. At least one, preferably all, volumes are cylindrical.

Zudem ist 1 zu entnehmen, dass das Ausleitelement 100 einstückig ausgebildet ist, insbesondere weiter wobei das Ausleitelement 100 mit einem Kunststoff und/oder einem Metall gebildet ist, welches mittels eines 3D Druckverfahrens hergestellt sein kann.In addition, is 1 it can be seen that the diversion element 100 is formed in one piece, in particular further wherein the diversion element 100 is formed with a plastic and / or a metal, which can be produced using a 3D printing process.

Auch ist zu erkennen, dass es sich bei dem Ausleitelement 100 zum Ausleiten eines flüssigen Mediums inklusive Voluminasteuerung 3, insbesondere Wasser um eine Spritzpistole, einen Kugelhahn, ein Ventil oder einen Schlauverbinder zum, um mittels des flüssigen Mediums 3 Oberflächen zu reinigen oder Grünflächen zu bespritzen, handeln.It can also be seen that the diversion element 100 for diverting a liquid medium including volume control 3, in particular water, is a spray gun, a ball valve, a valve or a hose connector for cleaning surfaces or spraying green areas using the liquid medium 3 , act.

Die 2a und 2b zeigen, dass durch die spezielle Düsengeometrie mit vorgelagertem Speicher- oder Ausgleichsvolumen, welches in Abhängigkeit von Düsen- und/oder Speichervolumengestaltung (Form und Befüllgrad) bei Spritzbeginn in Abhängigkeit von Medienart und -druck unterschiedliche Stahlbilder entwickelt.The 2a and 2 B show that due to the special nozzle geometry with an upstream storage or compensation volume, which develops different steel patterns depending on the type of media and pressure depending on the nozzle and/or storage volume design (shape and degree of filling) at the start of spraying.

Den 2a und 2b ist ein Ausleitelement 100 zum Ausleiten eines flüssigen Mediums inklusive Voluminasteuerung 3, insbesondere von Wasser zu entnehmen, um mittels des flüssigen Mediums 3 Oberflächen zu reinigen oder Grünflächen zu bespritzen.The 2a and 2 B is a diversion element 100 for diverting a liquid medium including volume control 3, in particular water, in order to use the liquid medium 3 to clean surfaces or spray green areas.

Zudem zeigen die 2a und 2b zumindest ein Ausleitelement 100, in welchem das flüssige Medium 3 über eine Einfüllöffnung 1 einleitbar ist und aus welchem alsdann das flüssige Medium 3 ausleitbar ist, wobei in einer Strahlrichtung R zwischen diesen beiden Öffnungen 1,2 zumindest ein Teilbereich des Ausleitelements 100 ein Veränderungsvolumen V1, V2, V3, V4, V5, V6 aufweist, welches zumindest eine Querschnittsverengung und/oder zumindest eine Querschnittserweiterung aufweist, wobei über einen Befüllgrad eines in Strahlrichtung R vorgelagerten Speichervolumens, insbesondere des Ausleitelements 100, und/oder ein Mediendruck des flüssigen Mediums eine Strahlgeometrie einstellbar ist.In addition, they show 2a and 2 B at least one diversion element 100, in which the liquid medium 3 can be introduced via a filling opening 1 and from which the liquid medium 3 can then be diverted, with at least a partial area of the diversion element 100 in a jet direction R between these two openings 1, 2 having a change volume V1, V2, V3, V4, V5, V6, which has at least one cross-sectional narrowing and/or at least one cross-sectional widening, wherein a jet geometry can be adjusted via a degree of filling of a storage volume upstream in the jet direction R, in particular of the diversion element 100, and/or a media pressure of the liquid medium is.

Außerdem ist den 2a und 2b zu entnehmen, dass allein über ein Befüllgrad eines in Strahlrichtung R vorgelagerten Speichervolumens und/oder allein ein Mediendruck des flüssigen Mediums 3 Füllvolumen eine Strahlgeometrie einstellbar ist und das Ausleitelement 100 eine Ausleitdüse ist.In addition, the 2a and 2 B It can be seen that a jet geometry can be set solely via a degree of filling of a storage volume upstream in the jet direction R and/or solely through a media pressure of the liquid medium 3 filling volume and that the diversion element 100 is a diversion nozzle.

Die 2a und 2b zeigen auch, dass entlang der Strahlrichtung R das Speichervolumen und das Veränderungsvolumen V1, V2, V3, V4, V5, V6 zumindest mittelbar, also zum Beispiel auch direkt, aneinandergrenzen, und wobei das Speichervolumen entlang der Strahlrichtung R mit einzelnen Teilvolumina V1, V2, V3, V4, V5, V6 gebildet ist, welche in dieser Richtung in ihrem Volumenradius r stetig und/oder stufenweise immer kleiner werden, wobei das bezogen auf den Volumenradius kleinste Teilvolumen des Speichervolumens an ein Teilvolumen des Veränderungsvolumens grenzt, insbesondere weiter wobei ein Radius r des Teilvolumens größer ist als der Radius r des kleinsten Teilvolumens. Dabei zumindest ein, vorzugsweise alle Volumina zylinderförmig ausgebildet.The 2a and 2 B also show that along the beam direction R the storage volume and the change volume V1, V2, V3, V4, V5, V6 adjoin one another at least indirectly, for example directly, and the storage volume along the beam direction R with individual partial volumes V1, V2, V3, V4, V5, V6 is formed, which in this direction become steadily and/or gradually smaller in their volume radius r, with the smallest partial volume of the storage volume based on the volume radius bordering on a partial volume of the change volume, in particular further with a radius r of the partial volume is greater than the radius r of the smallest partial volume. At least one, preferably all, volumes are cylindrical.

Zudem ist den 2a und 2b zu entnehmen, dass das Ausleitelement 100 einstückig ausgebildet ist, insbesondere weiter wobei das Ausleitelement 100 mit einem Kunststoff und/oder einem Metall gebildet ist, welches mittels eines 3D Druckverfahrens hergestellt sein kann.In addition, the 2a and 2 B it can be seen that the diversion element 100 is formed in one piece, in particular further wherein the diversion element 100 is formed with a plastic and / or a metal, which can be produced using a 3D printing process.

Auch ist zu erkennen, dass es sich bei dem Ausleitelement 100 zum Ausleiten eines flüssigen Mediums inklusive Voluminasteuerung 3, insbesondere Wasser um eine Spritzpistole, einen Kugelhahn, ein Ventil oder einen Schlauverbinder zum, um mittels des flüssigen Mediums 3 Oberflächen zu reinigen oder Grünflächen zu bespritzen, handeln.It can also be seen that the diversion element 100 for diverting a liquid medium including volume control 3, in particular water, is a spray gun, a ball valve, a valve or a hose connector for cleaning surfaces or spraying green areas using the liquid medium 3 , act.

Zum Beispiel kann durch Justieren eines oder mehrerer geometrischer Gestaltungsmerkmale des Düseninneren eine gezielte Modifikation des Strahlaufbruchsverhaltens erzielt werden.For example, a targeted modification of the jet breakup behavior can be achieved by adjusting one or more geometric design features of the nozzle interior.

In der 3 ist erkennbar, dass die Funktion „Umschaltung Einzelstrahl - Sprühstrahl“ im Extremfall reduziert werden kann auf eine minimale Einlaufstufe im Übergang von V3 (hier D=4.7mm) auf V4 (hier D=4.3mm) via Ü3 bei der eine Stufe im Bereich von wenigen zehntel Millimetern in Kombination mit der nachgeschalteten Strahlformstabilisierung V5 bereits die volle Funktionalität ermöglicht.In the 3 It can be seen that the function “switching from single jet to spray jet” can be reduced in extreme cases to a minimum inlet level in the transition from V3 (here D=4.7mm) to V4 (here D=4.3mm) via Ü3 at which a level in the range of Just a few tenths of a millimeter in combination with the downstream beam shape stabilization V5 already enables full functionality.

Die 4 zeigt hierzu einen Füllgrad, welcher nur die Volumina V1 - V3 befüllt zeigt. Setzt der Wasserfluss z.B. durch Öffnen eines Kugelhahns folgend spontan ein, wird durch den Einlaufprozess an Ü3 (ggf. gestützt durch luftgefülltes Restvolumen am Übergang V3 - V4) eine stabile laminare Strömung erzeugt, die zu einem impulsstarken Einzelstrahl führt.The 4 shows a filling level, which only shows the volumes V1 - V3 filled. If the water flow starts spontaneously, for example by opening a ball valve, the inlet process at Ü3 (possibly supported by air-filled residual volume at the transition V3 - V4) generates a stable laminar flow, which leads to a high-impulse individual jet.

Die 5 stellt hierzu einen Füllgrad dar, welcher die Volumina V1 - V3 inklusive einer minimalen teilweisen Befüllung von Volumen V4 zeigt. Setzt der Wasserfluss z.B. durch Öffnen eines Kugelhahns folgend spontan ein, so bildet sich am Übergang Ü3 eine stabile turbulente Strömung aus (Mediensäule in V3 wird gegen Ü3 gepresst), welche in Kombination mit V5/6 (Strahlstabilisierung) einen über weiten Druck/Durchflussbereiche stabilen Sprühstrahl entwickelt.The 5 represents a degree of filling, which shows the volumes V1 - V3 including a minimal partial filling of volume V4. If the water flow starts spontaneously, for example by opening a ball valve, a stable turbulent flow forms at transition Ü3 (media column in V3 is pressed against Ü3), which in combination with V5/6 (jet stabilization) creates a stable flow over wide pressure/flow ranges Spray jet developed.

BezugszeichenlisteReference symbol list

100100
Ausleitelementdiversion element
11
EinfüllöffnungFilling opening
22
Öffnungopening
33
flüssiges Mediumliquid medium
RR
StrahlrichtungBeam direction
V1, V2, V3, V4, V5, V6V1, V2, V3, V4, V5, V6
Veränderungsvolumen/ TeilvoluminaVolume of change/partial volumes
Ü1, Ü2, Ü3, Ü4, Ü5, Ü6Ü1, Ü2, Ü3, Ü4, Ü5, Ü6
ÜbergängeTransitions
rr
Radiusradius

Claims (10)

Ausleitelement (100) zum Ausleiten eines flüssigen Mediums inklusive Voluminasteuerung (3), insbesondere von Wasser, um mittels des flüssigen Mediums Oberflächen zu reinigen oder Grünflächen zu bespritzen, umfassend - Zumindest einen Ausleitelement (100) in welchem das flüssige Medium (3) über eine Einfüllöffnung (1) einleitbar ist und aus welchem alsdann das flüssige Medium (3) ausleitbar ist, - wobei in einer Strahlrichtung (R) zwischen diesen beiden Öffnungen (1,2) zumindest ein Teilbereich des Ausleitelements ein Veränderungsvolumen (V1, V2, V3, V4, V5, V6) aufweist, welches zumindest eine Querschnittsverengung und/oder zumindest eine Querschnittserweiterung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass über ein Befüllgrad eines in Strahlrichtung (R) vorgelagerten Speichervolumens, insbesondere des Ausleitelements (100), und/oder ein Mediendruck des flüssigen Mediums (3) eine Strahlgeometrie einstellbar ist.Diversion element (100) for diverting a liquid medium including volume control (3), in particular of water, in order to clean surfaces or spray green areas using the liquid medium, comprising - At least one diversion element (100) in which the liquid medium (3) via a Filling opening (1) can be introduced and from which the liquid medium (3) can then be discharged, - in which in a jet direction (R) between these two openings (1,2) at least a partial area of the diversion element has a change volume (V1, V2, V3, V4, V5, V6), which has at least one cross-sectional narrowing and/or at least one cross-sectional widening, characterized in that a degree of filling of a storage volume upstream in the jet direction (R), in particular of the diversion element (100), and/or a media pressure of the liquid Medium (3) a beam geometry can be adjusted. Ausleitelement (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass allein über ein Befüllgrad eines in Strahlrichtung (R) vorgelagerten Speichervolumens und/oder allein ein Mediendruck des flüssigen Mediums (3) Füllvolumen eine Strahlgeometrie einstellbar ist.Diverting element (100). Claim 1 , characterized in that a jet geometry can be adjusted solely via a degree of filling of a storage volume upstream in the jet direction (R) and/or solely a media pressure of the liquid medium (3) filling volume. Ausleitelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Ausleitdüse ist.Diverting element (100). Claim 1 or 2 , characterized in that this is a discharge nozzle. Ausleitelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Strahlrichtung (R) das Speichervolumen und das Veränderungsvolumen (V1, V2, V3, V4, V5, V6) zumindest mittelbar, also zum Beispiel auch direkt, aneinandergrenzen, und wobei das Speichervolumen entlang der Strahlrichtung (R) mit einzelnen Teilvolumina (V1, V2, V3, V4, V5, V6) gebildet ist, welche in dieser Richtung in ihrem Volumenradius stetig und/oder stufenweise immer kleiner werden.diversion element Claim 1 or 2 , characterized in that the storage volume and the change volume (V1, V2, V3, V4, V5, V6) adjoin one another at least indirectly, for example also directly, along the beam direction (R), and the storage volume along the beam direction (R) is formed with individual partial volumes (V1, V2, V3, V4, V5, V6), which in this direction become steadily and / or gradually smaller in their volume radius. Ausleitelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das, bezogen auf den Volumenradius, kleinste Teilvolumen des Speichervolumens an ein Teilvolumen des Veränderungsvolumens grenzt, insbesondere weiter wobei ein Radius (r) des Teilvolumens größer ist als der Radius (r) des kleinsten Teilvolumens.Diverting element (100). Claim 1 or 2 , characterized in that, based on the volume radius, the smallest partial volume of the storage volume is connected to a partial volume of the change volume borders, in particular further, where a radius (r) of the partial volume is larger than the radius (r) of the smallest partial volume. Ausleitelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Volumen zylinderförmig ausgebildet sind.Diverting element (100). Claim 1 or 2 , characterized in that at least one volume is cylindrical. Ausleitelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Volumen, vorzugsweise alle Volumina des Ausleitelements (100), zylinderförmig ausgebildet sind.Diverting element (100). Claim 1 or 2 , characterized in that at least one volume, preferably all volumes of the diversion element (100), are cylindrical. Ausleitelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausleitelement (100) einstückig ausgebildet ist, insbesondere weiter wobei das Ausleitelement (100) mit einem Kunststoff und/oder einem Metall gebildet ist.Diverting element (100). Claim 1 or 2 , characterized in that the diversion element (100) is formed in one piece, in particular further wherein the diversion element (100) is formed with a plastic and / or a metal. Ausleitelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausleitelement (100) mittels eines 3D Druckverfahrens hergestellt ist.Diverting element (100). Claim 1 or 2 , characterized in that the diversion element (100) is manufactured using a 3D printing process. Spritzpistole, Kugelhahn, Ventil oder Schlauchverbinder umfassend zumindest ein Ausleitelement (100) gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche zum Ausleiten eines flüssigen Mediums inklusive Voluminasteuerung (3), insbesondere von Wasser, um mittels des flüssigen Mediums Oberflächen zu reinigen oder Grünflächen zu bespritzen.Spray gun, ball valve, valve or hose connector comprising at least one diversion element (100) according to at least one of the preceding claims for discharging a liquid medium including volume control (3), in particular water, in order to clean surfaces or spray green areas using the liquid medium.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19536220A1 (en) 1995-09-28 1997-04-03 Agrotop Gmbh Nozzle mouthpiece for spraying of plant fluid treatments, and fertilisers

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DE19536220A1 (en) 1995-09-28 1997-04-03 Agrotop Gmbh Nozzle mouthpiece for spraying of plant fluid treatments, and fertilisers

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Title
Grindaix-Düsen als 3D-Druck; Grindaix; 2019.URL: https://grindaix.de/coolant-product/kuehlmittelduesen-3d-druck/, Archiviert in https://web.archive.org am 24.03.2019 [abgerufen am 09.01.2023]

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