DE19838707A1 - High pressure nozzle for aggressive media - Google Patents
High pressure nozzle for aggressive mediaInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckdüse für aggressive Medien aus einer speziellen Kobaltlegierung sowie die Verwendung der Hochdruckdüse zur Zudosierung von reaktiven Flüssigkeiten, insbesondere flüssigen Additiven und Hilfsmitteln in große Volumenströme anderer Flüssigkeiten bei einem Volumenstromverhältnis von 1 : 1000 oder weniger.The invention relates to a high-pressure nozzle for aggressive media from a special Cobalt alloy and the use of the high pressure nozzle for metering in reactive liquids, especially liquid additives and auxiliaries in large Volume flows of other liquids with a volume flow ratio of 1: 1000 or less.
Das Düsensystem eignet sich besonders, um geringe Mengen von Kaltentkeimungs mittel in große Flüssigkeitsströme z. B. von Getränken, zu applizieren.The nozzle system is particularly suitable for small amounts of cold sterilization medium in large liquid flows e.g. B. of drinks to apply.
Bei der Verarbeitung bzw. Mischung von reaktiven Medien, insbesondere beim Eindüsen kleiner Mengen von Dimethyldicarbonat in Flüssigkeiten, z. B. in einen größeren Volumenstrom eines Getränks zum Zwecke der Kaltentkeimung, werden Dosiersysteme benötigt, die eine feine Dosierung des reaktiven Mediums ermöglichen, ohne daß Schwankungen bei der Dosierung auftreten. Die Standzeit des Dosier systems sollte hinreichend lang sein, um einen häufigen Wechsel der Dosiereinrichtung verbunden mit einer aufwendigen Reinigung zu vermeiden. Insbesondere trifft dies für Lebensmittel verarbeitende Anlagen zu.When processing or mixing reactive media, especially when Injecting small amounts of dimethyl dicarbonate in liquids, e.g. B. in one larger volume flow of a drink for the purpose of cold disinfection Dosing systems are required that enable fine dosing of the reactive medium, without fluctuations in dosage. The service life of the dosing systems should be long enough to replace the dosing device frequently to avoid associated with extensive cleaning. This is especially true for Food processing plants too.
Die bisher bekannten Dosiersysteme und insbesondere die darin verwendeten Dosier düsen, die üblicherweise aus Metall gefertigt sind, zeigten Schwächen dahingehend, eine hohe mechanische Festigkeit der Düsenkörper mit einer ausreichenden Be ständigkeit gegen reaktive Chemikalien, insbesondere gegen Dimethyldicarbonat zu kombinieren. Wird ein Düsensystem auf hohe mechanische Festigkeit (Kerbschlag zähigkeit, E-Modul etc.) hin optimiert, die für den Dauerbetrieb der Düse oder eine gepulste Dosierung vorteilhaft ist, so verringert sich in der Regel die chemische Beständigkeit des Metalls.The previously known metering systems and in particular the metering used therein nozzles, which are usually made of metal, showed weaknesses in that high mechanical strength of the nozzle body with sufficient loading resistance to reactive chemicals, especially dimethyl dicarbonate combine. If a nozzle system has high mechanical strength (notch impact toughness, modulus of elasticity etc.) optimized for continuous operation of the nozzle or a pulsed dosing is advantageous, the chemical usually decreases Resistance of the metal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Düsenform und insbe sondere ein sowohl mechanisch als auch chemisch beständiges Düsenmaterial zu finden und dieses mit ausreichender Präzision fertigen zu können. Die Düse soll eben falls beständig gegen aggressive Reinigungsmittel sein.The invention has for its object a suitable nozzle shape and esp especially a mechanically and chemically resistant nozzle material find and manufacture it with sufficient precision. The nozzle should just if resistant to aggressive cleaning agents.
Die mechanische Fertigung des Düsensystems sollte zudem vergleichsweise unauf wendig sein.The mechanical production of the nozzle system should also be relatively unresponsive be agile.
Die Aufgabe wird gelöst durch durch eine Hochdruckdüse für aggressive Medien, die
Gegenstand der Erfindung ist, bestehend wenigstens aus einem Düsenkörper mit
zylindrischer Bohrung und konischer Dichtfläche, zur Aufnahme einer Düsennadel (4)
mit einem kegelförmigen Düsennadelkopf (8), der auf der Dichtfläche (9) federbe
lastet aufsetzt, wobei die Düsennadel (4) an dem zum Düsennadelkopf (8) ent
gegengesetzten Ende ein lösbares und seiner Höhe verstellbares Verbindungsmittel
aufweist, das eine Druckfeder (3) gegen den Düsenkörper (5) niederhält und die
Federbelastung des Düsennadelkopfes bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß als
Düsenmaterial eine Legierung mit einem Gehalt an:
The object is achieved by a high-pressure nozzle for aggressive media, which is the subject of the invention, consisting of at least one nozzle body with a cylindrical bore and a conical sealing surface, for receiving a nozzle needle ( 4 ) with a conical nozzle needle head ( 8 ), which is located on the sealing surface ( 9 ) Federbe loads, the nozzle needle ( 4 ) at the opposite end of the nozzle needle head ( 8 ) has a releasable and height-adjustable connecting means which holds down a compression spring ( 3 ) against the nozzle body ( 5 ) and causes the spring loading of the nozzle needle head , characterized in that an alloy containing:
Co von 30 bis 70 Gew.-%,
Fe: von 1 bis 5 Gew.-%,
Cr: von 20 bis 35 Gew.-%
Ni: von 2 bis 15 Gew.-%
Mo: von 2 bis 10 Gew.-%
Si: von 0,1 bis 0,5 Gew.-%
W: von 0,5 bis 4,5 Gew.-%
C: von 0 bis 0,3 Gew.-%
Mn: von 0,1 bis 3 Gew.-%
Co from 30 to 70% by weight,
Fe: from 1 to 5% by weight,
Cr: from 20 to 35% by weight
Ni: from 2 to 15% by weight
Mo: from 2 to 10% by weight
Si: from 0.1 to 0.5% by weight
W: from 0.5 to 4.5% by weight
C: from 0 to 0.3% by weight
Mn: from 0.1 to 3% by weight
eingesetzt wird. Spuren anderer Elemente können zusätzlich enthalten sein.is used. Traces of other elements can also be included.
Ein bevorzugtes Düsenmaterial hat eine Zusammensetzung von:
A preferred nozzle material has a composition of:
Co: von 50 bis 58 Gew.-%,
Fe: von 1 bis 3 Gew.-%,
Cr: von 20 bis 30 Gew.-%
Ni: von 8 bis 11 Gew.-%
Mo: von 3 bis 6 Gew.-%
Si: von 0,1 bis 0,5 Gew.-%
W: von 1 bis 5 Gew.-%
C: von 0,04 bis 0,1 Gew.-%
Mn: von 0,5 bis 0,9 Gew.-%Co: from 50 to 58% by weight,
Fe: from 1 to 3% by weight,
Cr: from 20 to 30% by weight
Ni: from 8 to 11% by weight
Mo: from 3 to 6% by weight
Si: from 0.1 to 0.5% by weight
W: from 1 to 5% by weight
C: from 0.04 to 0.1% by weight
Mn: from 0.5 to 0.9% by weight
Ein besonders geeignetes Düsenmaterial ist eine Kobaltlegierung der Zusammen
setzung:
A particularly suitable nozzle material is a cobalt alloy of the composition:
Fe: 2,7 Gew.-%
Cr: 25,4 Gew.-%
Ni: 9,6 Gew.-%
Mo: 4,9 Gew.-%
Si: 0,34 Gew.-%
W: 2,2 Gew.-%
C: 0,08 Gew.-%
Mn: 0,7 Gew.-%
Fe: 2.7% by weight
Cr: 25.4% by weight
Ni: 9.6% by weight
Mo: 4.9% by weight
Si: 0.34% by weight
W: 2.2% by weight
C: 0.08% by weight
Mn: 0.7% by weight
mit einem Rest von Cobalt auf 100 Gew.-%, d. h. ∼ 54 Gew.-% neben Spuren anderer Elemente.with a balance of cobalt to 100% by weight, d. H. ∼ 54% by weight in addition to traces of others Elements.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Düse ist, daß das Düsenmaterial der Düse extrem korrosionsbeständig ist, z. B. gegenüber chlorabspaltenden Reinigungs mitteln. Gleichzeitig ist die mechanische Beständigkeit der Düse sehr gut. Dies bedeutet in der Praxis für den Anwender, daß die Düse eine geringere Störanfälligkeit, eine höhere Zuverlässigkeit, ein längere Standzeit und einen verringerten Wartungs aufwand aufweist als aus dem Stand der Technik bekannte Dosiereinrichtungen.A particular advantage of the nozzle according to the invention is that the nozzle material Nozzle is extremely corrosion resistant, e.g. B. against chlorine-releasing cleaning average. At the same time, the mechanical resistance of the nozzle is very good. This in practice means for the user that the nozzle is less prone to failure, higher reliability, longer service life and reduced maintenance has expenditure than metering devices known from the prior art.
In einer besonderen Ausführungsform weist die Düsennadel längs ihres zylindrischen Schaftes Nuten zum Durchleiten des Flüssigkeitsstromes zum Düsennadelkopf auf.In a special embodiment, the nozzle needle has along its cylindrical Shaft grooves for passing the liquid flow to the nozzle needle head.
Für die Dosierung und Verteilung von Flüssigkeitsströmen (A) in Flüssigkeitsströme (B) können eine Reihe verschiedener grundsätzlich bekannter Pumpsysteme eingesetzt werden. Hierbei ist zu unterscheiden, ob die Flüssigkeitsförderung am Düseneingang kontinuierlich oder pulsationsartig erfolgt. Für die kontinuierliche Flüssigkeitszufuhr werden bevorzugt Zahnradpumpen o. ä. Systeme eingesetzt, für die pulsationsartige Zufuhr finden z. B. Membranpumpen Verwendung.For dosing and distributing liquid flows (A) into liquid flows (B) a number of different fundamentally known pump systems can be used become. A distinction must be made here whether the liquid is conveyed at the nozzle inlet is continuous or pulsating. For continuous hydration gear pumps or similar systems are preferably used for the pulsation-like Find feed z. B. diaphragm pumps use.
Besondere Vorteile ergeben sich bei der Eindosierung kleiner Flüssigkeitsmengen in eine andere Flüssigkeit.There are particular advantages when dosing small amounts of liquid in another liquid.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Hochdruckdüse zur Zudosierung von reaktiven Flüssigkeiten, insbesondere flüssigen Additiven und Hilfsmitteln in große Volumenströme anderer Flüssigkeiten bei einem Volumenstromverhältnis von 1 : 1000 oder weniger.Another object of the invention is the use of the invention High-pressure nozzle for metering reactive liquids, especially liquids Additives and auxiliaries in large volume flows of other liquids at one Volume flow ratio of 1: 1000 or less.
Bevorzugt ist die Verwendung der Hochdruckdüse zur Zudosierung von Flüssigkeiten bei einem Volumenstromverhältnis von 1 : 1000 bis 1 : 100 000.The use of the high-pressure nozzle for metering liquids is preferred at a volume flow ratio of 1: 1000 to 1: 100,000.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung der Hochdruckdüse als Dosiersystem zur Zudosierung von Kaltentkeimungsmittel, insbesondere von Dimethyldicarbonat in Getränke, z. B. in Abfüllanlagen in der Getränkeindustrie.The use of the high-pressure nozzle as a metering system is particularly preferred Dosing of cold sterilizing agents, especially of dimethyl dicarbonate in Drinks, e.g. B. in bottling plants in the beverage industry.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert, ohne daß dadurch die Erfindung im Einzelnen eingeschränkt wird.The invention is explained in more detail below with reference to the figures, without that this limits the invention in detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 die Hochdruckdüse im Längsschnitt, Fig. 1, the high-pressure nozzle in longitudinal section;
Fig. 2 die Hochdruckdüse in der Seitenansicht. Fig. 2 shows the high pressure nozzle in a side view.
Die Hochdruckdüse hat folgenden Aufbau (siehe Fig. 1):The high pressure nozzle has the following structure (see Fig. 1):
Der Düsenkörper 5, weist eine zylindrische Bohrung 6 zur Aufnahme der Düsen nadel 4 auf. Der Düsenkörper 5 kann an einer nicht gezeichneten Rohrleitung befestigt werden, wobei der untere Teil 10 des Düsenkörpers 5 in die Rohrleitung mündet.The nozzle body 5 has a cylindrical bore 6 for receiving the nozzle needle 4 . The nozzle body 5 can be attached to a pipe, not shown, the lower part 10 of the nozzle body 5 opening into the pipe.
Die Düsennadel 4 hat längs ihres zylindrisch geformten Schaftes eingefräste Nuten 7. Am Austritt der Düse ist der Düsennadelkopf 8 kegelförmig verbreitert und setzt auf der Dichtfläche 9 des Düsenkörpers 5 auf. Am entgegengesetzten Ende der Düsen nadel 4 ist eine lösbare Schraubverbindung 1, 2 angebracht, die aus Mutter 1 und Kontermutter 2 bestehen, die auf das Gewinde der Düsennadel 4 aufgeschraubt sind. Die Muttern 1 und 2 drücken eine Feder 3 gegen den Federsitz des Düsenkörpers 5.The nozzle needle 4 has milled grooves 7 along its cylindrically shaped shaft. At the outlet of the nozzle, the nozzle needle head 8 is widened in a conical shape and rests on the sealing surface 9 of the nozzle body 5 . At the opposite end of the nozzle needle 4 a detachable screw connection 1 , 2 is attached, which consist of nut 1 and lock nut 2 , which are screwed onto the thread of the nozzle needle 4 . The nuts 1 and 2 press a spring 3 against the spring seat of the nozzle body 5 .
Bei gespannter, niedergedrückter Feder 3 wird der Düsennadelkopf 8 gegen die Dichtfläche 9 des Düsenkörpers 5 gedrückt und sperrt den Austritt der Flüssigkeit aus der Düse. Die Federspannung die durch die Muttern 1, 2 einstellbar ist, bestimmt den Druck unter dem die Flüssigkeit, die entlang der Nuten 7 zum Düsennadelkopf 8 strömt, aus der Düse austritt.When the spring 3 is tensioned and depressed, the nozzle needle head 8 is pressed against the sealing surface 9 of the nozzle body 5 and blocks the outlet of the liquid from the nozzle. The spring tension which can be adjusted by the nuts 1 , 2 determines the pressure under which the liquid which flows along the grooves 7 to the nozzle needle head 8 exits the nozzle.
Die von den Flüssigkeiten berührten Teile der Düse waren aus einem Material der
folgenden Zusammensetzung gefertigt:
The parts of the nozzle touched by the liquids were made of a material of the following composition:
Fe: 2,7 Gew.-%
Cr: 25,4 Gew.-%
Ni: 9,6 Gew.-%
Mo: 4,9 Gew.-%
Si: 0,34 Gew.-%
W: 2,2 Gew.-%
C: 0,08 Gew.-%
Mn 0,7: Gew.-%
Co: Rest auf 100 Gew.-% ~ 54,08
Fe: 2.7% by weight
Cr: 25.4% by weight
Ni: 9.6% by weight
Mo: 4.9% by weight
Si: 0.34% by weight
W: 2.2% by weight
C: 0.08% by weight
Mn 0.7:% by weight
Co: balance to 100 wt% ~ 54.08
neben Spuren weiterer Elemente. along with traces of other elements.
Die Düsennadel 4 konnte durch Drehen, Fräsen, Schleifen und Polieren gefertigt werden, ohne daß besondere weitere Maßnahmen erforderlich waren. Der Anstell winkel des Düsennadelkopfes 8 gegen den Schaft der Düsennadel 4 betrug 50°.The nozzle needle 4 could be manufactured by turning, milling, grinding and polishing without any special measures being required. The angle of attack of the nozzle needle head 8 against the shaft of the nozzle needle 4 was 50 °.
Mittels einer hier nicht gezeigten Vorapparatur wird die Düse mit einer Kaltent keimungsflüssigkeit (Dimethyldicarbonat) unter einem Druck von 20-40 bar ge speist. Nach Öffnen der Düse wird die Kaltentkeimungsflüssigkeit emulsionsartig in die in einer nicht dargestellten Rohrleitung strömende wäßrige Flüssigkeit (Getränk) verteilt. Die Flüssigkeiten sind in diesem Falle nicht mischbar. Außer der Kaltentkei mungsflüssigkeit wird die Düse in gewissen Abständen einer aggressiven Reinigungs- oder Desinfektionslösung ausgesetzt, z. B. beim Reinigen der Rohrleitung für das Getränk mittels chlorfreisetzender Reinigungsmittel (Hypochlorit) oder stark saurer bzw stark basischer Reinigungsmittel. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, daß das Düsensystem besonders chemisch stabil ist und nicht korrodiert wird. Die gleich zeitig hohe mechanische Beständigkeit ermöglicht eine vergleichsweise lange Nut zungsdauer der Düse ohne Dosierschwankungen.By means of a pre-apparatus, not shown here, the nozzle is closed with a cold Germination liquid (dimethyl dicarbonate) under a pressure of 20-40 bar feeds. After opening the nozzle, the cold sterilization liquid becomes emulsion-like the aqueous liquid (beverage) flowing in a pipeline, not shown distributed. In this case, the liquids are not miscible. Except for cold Turkey liquid, the nozzle is subjected to aggressive cleaning exposed to disinfectant solution, e.g. B. when cleaning the pipeline for that Beverage using chlorine-releasing cleaning agents (hypochlorite) or strongly acidic or strongly basic cleaning agents. It has proven to be particularly advantageous that the nozzle system is particularly chemically stable and is not corroded. The same Early mechanical resistance enables a comparatively long groove duration of the nozzle without dosing fluctuations.
Claims (7)
Co: von 30 bis 70 Gew.-%
Fe: von 1 bis 5 Gew.-%,
Cr: von 20 bis 35 Gew.-%
Ni: von 2 bis 15 Gew.-%
Mo: von 2 bis 10 Gew.-%
Si: von 0,1 bis 0,5 Gew.-%
W: von 0,5 bis 4,5 Gew.-%
C: von 0 bis 0,3 Gew.-%
Mn: von 0,1 bis 3 Gew.-%
eingesetzt wird.1. High-pressure nozzle for reactive media, consisting of at least one nozzle body ( 5 ) with a cylindrical bore ( 6 ) and conical sealing surface ( 9 ), for receiving a nozzle needle ( 4 ) with a conical nozzle needle head ( 8 ) on the sealing surface ( 9 ) spring loaded, the nozzle needle ( 4 ) at the end opposite the nozzle needle head ( 8 ) has a detachable and height-adjustable connecting means, which holds a compression spring ( 3 ) against the nozzle body ( 5 ) and causes the spring loading of the nozzle needle head, characterized in that that an alloy containing:
Co: from 30 to 70% by weight
Fe: from 1 to 5% by weight,
Cr: from 20 to 35% by weight
Ni: from 2 to 15% by weight
Mo: from 2 to 10% by weight
Si: from 0.1 to 0.5% by weight
W: from 0.5 to 4.5% by weight
C: from 0 to 0.3% by weight
Mn: from 0.1 to 3% by weight
is used.
Co: von 50 bis 58 Gew.-%
Fe: von 1 bis 3 Gew.-%
Cr: von 20 bis 30 Gew.-%
Ni: von 8 bis 12 Gew.-%
Mo: von 3 bis 6 Gew.-%
Si: von 0,1 bis 0,5 Gew.-%
W: von 0,1 bis 5 Gew.-%
C: von 0, 04 bis 0,1 Gew.-%
Mn: von 0,5 bis 0,9 Gew.-%
ist.2. High-pressure nozzle according to claim 1, characterized in that the nozzle material is an alloy of the composition:
Co: from 50 to 58% by weight
Fe: from 1 to 3% by weight
Cr: from 20 to 30% by weight
Ni: from 8 to 12% by weight
Mo: from 3 to 6% by weight
Si: from 0.1 to 0.5% by weight
W: from 0.1 to 5% by weight
C: from 0.04 to 0.1% by weight
Mn: from 0.5 to 0.9% by weight
is.
Fe: 2,7 Gew.-%
Cr: 25,4 Gew.-%
Ni: 9,6 Gew.-%
Mo: 4,9 Gew.-%
Si: 0,34 Gew.-%
W: 2,2 Gew.-%
C: 0,08 Gew.-%
Mn 0,7: Gew.-%
mit Co: ~ 54 Gew.-% (Rest auf 100 Gew.-%)
ist.3. High-pressure nozzle according to claim 1, characterized in that the nozzle material is a cobalt alloy of the composition:
Fe: 2.7% by weight
Cr: 25.4% by weight
Ni: 9.6% by weight
Mo: 4.9% by weight
Si: 0.34% by weight
W: 2.2% by weight
C: 0.08% by weight
Mn 0.7:% by weight
with Co: ~ 54% by weight (balance to 100% by weight)
is.
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US5002731A (en) * | 1989-04-17 | 1991-03-26 | Haynes International, Inc. | Corrosion-and-wear-resistant cobalt-base alloy |
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- 1998-08-26 DE DE1998138707 patent/DE19838707A1/en not_active Withdrawn
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- 1999-08-13 EP EP99945980A patent/EP1117847A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |