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Die
vorliegende Erfindung schlägt eine Sprühdüseneinheit
vor, zur Bedüsung von Bereichen die mit Staub stark belastet
sind sowie explosionsgefährdeten Bereichen im untertägigen
Bergbau, mit einem Düsenkörper, der eine Düsenöffnung
zum Ausdüsen von Sprühflüssigkeit aufweist.
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STAND DER TECHNIK
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Zur
Feinbedüsung mit Flüssigkeiten bei geringem Wasserverbrauch
werden unterschiedliche Verfahren angewendet.
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Feinsprühdüsen mit sehr kleinen Bohrungsdurchmessern
z. B. 1 mm, die unter zu Hilfenahme von hohen Drücken zwischen
50 und 200 bar betrieben werden.
- 2. Zweistoffdüsen welche unter zu Hilfenahme von Druckluft
die Flüssigkeiten fein zerstäuben.
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Die
Nachteile sind zum einen eine mögliche Verstopfung der
Düsen und zum anderen die Notwendigkeit von Druckluft,
die insbesondere im untertägigen Bergbau erhebliche Nachteile
nach sich ziehen.
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Aus
der
DE 198 51 620
A1 ist eine gattungsbildende Sprühdüseneinheit
bekannt. Sprühdüseneinheiten dienen insbesondere
zur Bedüsung von explosionsgefährdeten Bereichen
im untertägigen Bergbau, und es kann eine Vielzahl von
Sprühdüseneinheiten auf einer Düsenaufnahme
einer Bedüsungsanlage aufgenommen sein, um beispielsweise den
Schneidbereich einer Teilschnittmaschine im Streckenvortrieb untertage
mit Wasser zu bedüsen. Um den Schneidbereich möglichst
umfassend zu bedüsen, kann vorgesehen sein, dem zugeführten Wasser
ferner Druckluft mit hohen Drücken zuzusetzen, um eine
gute Vernebelung des Wassers zu erzielen, wobei zugleich der notwendige
Wasserbedarf reduziert wird. Nachteilhaft ist jedoch bei der Verwendung
von Nebeldüsen, dass Druckluft mit hohen Druckwerten bereitgestellt
werden muss, um eine Vernebelung des zugesetzten Wassers zu erzielen.
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Sprühdüseneinheiten,
die ohne Druckluft auskommen und mit hohen Wasserdrücken
betrieben werden, führen hingegen zu einem großen
Wasserverbrauch. Wird zur Verringerung des Wasserverbrauchs der
Durchmesser der Düsenöffnung verringert, ist ein
hoher Wasserdruck notwendig, der aufwendig bereitgestellt werden
muss.
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Aufgrund
der rauen Einsatzbedingungen derartiger Sprühdüseneinheiten
untertage, insbesondere in unmittelbarer Nähe des Schneidbereiches
ei ner Teilschnittmaschine, muss die Sprühdüseneinheit
entsprechend robust ausgelegt werden. Verunreinigungen, die in die
Düsenöffnung eintreten können, können
zu einer Verstopfung der Sprühdüseneinheit führen,
so dass eine zuverlässige Bedüsung des Schneidbereiches
einer Teilschnittmaschine nicht mehr gewährleistet ist.
Der Bereich, in dem die Sprühdüseneinheiten in
einer Düsenaufnahme einer Bedüsungsanlage angeordnet
sind, kann vom Maschinenführer nicht grundsätzlich
eingesehen werden. Folglich ist eine Kontrolle eines störungsfreien Betriebes
einer Bedüsungsanlage nur schwer überwachbar.
Daher ist eine Sprühdüseneinheit wünschenswert,
die besonders robust ausgeführt ist.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sprühdüseneinheit
zu schaffen, die die Nachteile des vorstehend bezeichneten Standes der
Technik überwindet und einen niedrigen Wasserverbrauch
ermöglicht. Ferner ist es die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Sprühdüseneinheit zu schaffen,
die robust ausgeführt ist. Schließlich ist es die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sprühdüseneinheit
mit einem geringen Wasserverbrauch bereitzustellen, die einen druckluftfreien
Betrieb ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Sprühdüseneinheit
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung
mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Zweckmäßige
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass im Düsenkörper
ein Verschlussmittel angeordnet ist, durch das im drucklosen Zustand
der Sprühdüseneinheit ein Verschließen
der Düsenöffnung erfolgt.
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Durch
die Anordnung eines Verschlussmittels im Düsenkörper
wird der Vorteil erreicht, dass die Düsenöffnung
dann durch das Verschlussmittel verschlossen werden kann, wenn die
Sprühdüseneinheit nicht in Betrieb ist, d. h.
die Sprühdüseneinheit ist nicht druckbeaufschlagt
und damit drucklos. Im Betrieb der Sprühdüseneinheit
können keine Verunreinigungen in die Düsenöffnung
gelangen, da der Austritt der Sprühflüssigkeit,
die insbesondere Wasser betrifft, das Eindringen von Verunreinigungen
in die Düsenöffnung verhindert. Ist die Sprühdüseneinheit nicht
in Betrieb, verhindert das erfindungsgemäße Verschlussmittel
das Eintreten von Verunreinigungen in die Düsenöffnung.
Im Ergebnis wird erreicht, dass unabhängig vom Betriebszustand
der Sprühdüseneinheit das Eindringen von Verunreinigungen
in die Düsenöffnung verhindert ist. Durch die
Anordnung des Verschlussmittels im Düsenkörper
selbst ist das Verschlussmittel vor mechanischen Einflüssen
geschützt, und die äußere Gestalt des
Düsenkörpers der Sprühdüseneinheit
kann auf konventionelle Weise vorgenommen werden.
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Mit
besonderem Vorteil kann das Verschlussmittel als Schließkolben
ausgeführt sein, der vorzugsweise entlang einer Mittelachse
des Düsenkörpers hubbeweglich im Düsenkörper
aufgenommen ist. Der Düsenkörper kann im Wesentlichen
rotationssymmetrisch ausgebildet sein, so dass dieser eine etwa
zylinderförmige Grundform aufweist. Die Rotationsachse
des zylinderförmigen Düsenkörpers bildet
die Mittelachse, wobei der Schließkolben ebenfalls rotationssymmetrisch
ausgebildet ist. Damit kann der Schließkolben zwischen
einer Schließposition und einer Öffnungsposition
entlang der Mittelachse hubbeweglich geführt werden, wobei
der Schließkolben in der Schließposition die Düsenöffnung
des Düsenkörpers verschließt und in der Öffnungsposition
freigibt.
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Mit
besonderem Vorteil ist das Verschlussmittel durch Druckbeaufschlagung
der Sprühdüseneinheit mit Sprühflüssigkeit
zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition
entlang der Mittelachse hubbewegbar.
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Die
Druckbeaufschlagung durch die Sprühflüssigkeit
erfolgt derart, dass das Verschlussmittel von der Schließposition
in die Öffnungsposition überführt werden
kann. Wird die Druckbeaufschlagung beendet, so bewegt sich das Verschlussmittel
wieder von der Öffnungsposition zurück in die
Schließposition. Folglich ist weder eine manuelle Betätigung
des Verschlussmittels noch ein Aktuator erforderlich, da das Verschlussmittel
derart vorteilhaft im Düsenkörper angeordnet ist,
dass die Hubbewegung allein durch die Druckbeaufschlagung durch
die Sprühflüssigkeit erfolgt.
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Vorteilhafterweise
weist das Verschlussmittel einen Schließdorn zum wenigstens
teilweisen Eintauchen in die Düsenöffnung in seiner
Schließposition auf. Der Schließdorn kann bevorzugt
einen Außendurchmesser aufweisen, der etwa dem Innendurchmesser
der Düsenöffnung entspricht. Damit bildet der
Schließdorn einen Fortsatz am Verschlussmittel und ist
ebenfalls rotationssymmetrisch um die Mittelachse des Düsenkörpers
angeordnet. Wird das Verschlussmittel in Richtung zur Schließposition
bewegt, so taucht der Schließdorn in die Düsenöffnung ein,
wobei die Eintauchtiefe vorzugsweise wenigstens der Länge
der Düsenöffnung in Richtung zur Mittelachse entspricht.
Damit ist sicher verhindert, dass Verunreinigung, beispielsweise
Staub, Bruchmaterial und dergleichen in die Düsenöffnung
gelangen kann. Der Schließdorn weist vorzugsweise eine
Länge auf, mit der sich der Schließdorn in der
Schließposition vollständig durch die Düsenöffnung
hindurch erstreckt und insbesondere außenseitig mit dem
Düsenkörper abschließt.
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Mit
weiterem Vorteil ist im Düsenkörper eine Druckkammer
ausgebildet, die durch das Verschlussmittel beweglich begrenzt ist.
Die Druckkammer ist mit Sprühflüssigkeit druckbeaufschlagbar, wobei
die Druckkammer vorzugsweise derart angeordnet ist, dass das Verschlussmittel
durch Druckbeaufschlagung der Druckkammer von der Schließposition
in die Öffnungsposition überführbar ist.
Durch die bewegliche Begrenzung der Druckkammer durch einen Teilbereich
des Verschlussmittels wird das Verschlussmittel derart im Düsenkörper
bewegt, dass das Volumen der Druckkammer zunimmt. Folglich kann
das Verschlussmittel von der Schließposition in die Öffnungsposition
gelangen. Mit weiterem Vorteil kann das als Schließkolben
ausgeführte Verschlussmittel wenigstens ein Dichtelement
aufweisen, um die Druckkammer druckdicht auszuführen. Das
Dichtelement dichtet insbesondere den Schließkolben dynamisch
gegen die Innenwand des Düsenkörpers ab.
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Mit
weiterem Vorteil kann ein Federelement vorgesehen sein, das das
Verschlussmittel in die Schließposition federvorspannt.
Wird die Sprühdüseneinheit nicht mit Sprühflüssigkeit
druckbeaufschlagt, so muss sichergestellt sein, dass das Verschlussmittel
in der Schließposition verbleibt. Nur dann erstreckt sich
der Schließdorn durch die Düsenöffnung,
und das Eindringen von Verunreinigungen in die Düsenöffnung
ist wirksam verhindert. Das Federelement ist vorzugsweise als Schraubendruckfeder ausgeführt
und befindet sich auf einer Seite des Verschlussmittels, die der
Anordnung der Druckkammer angrenzend an das Verschlussmittel gegenüberliegt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Sprühdüseneinheit weist das Verschlussmittel einen
Zufuhrkanal auf, durch den die Druckkammer mit Sprühflüssigkeit druckbeaufschlagbar
ist. Der Zufuhrkanal erstreckt sich von einer Aufnahmeseite des
Düsenkörpers bis in die Druckkammer. Die Aufnahmeseite
des Düsenkörpers bildet zugleich die Versorgungsseite
der Sprühdüseneinheit mit Sprühflüssigkeit,
insbesondere mit Wasser. Alternativ kann sich der Zufuhrkanal auch
durch den Düsenkörper hindurch erstrecken, um
die Druckkammer mit Sprühflüssigkeit zu beaufschlagen.
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Vorteilhafterweise
ist die Druckkammer mit der Düsenöffnung fluidisch
verbunden, insbesondere wenn sich das Verschlussmittel aus der Schließposition
löst. Die über den Zufuhrkanal bereitgestellte Sprühflüs sigkeit
durchflutet zunächst die Druckkammer, bevor die Sprühflüssigkeit
von der Druckkammer in die Düsenöffnung gelangt,
um über die Sprühseite des Düsenkörpers
wieder aus der Sprühdüseneinheit zu gelangen.
Die Sprühflüssigkeit wird folglich zunächst
dazu genutzt, das Verschlussmittel in die Öffnungsposition
zu überführen bzw. das Verschlussmittel in der Öffnungsposition
zu halten, um anschließend über die Düsenöffnung
zur Verdüsung die Sprühdüseneinheit zu
verlassen. Befindet sich das Verschlussmittel noch in der Schließposition,
so weist die Druckkammer bereits ein Startvolumen auf. Wird die
Druckkammer im geschlossenen Zustand des Verschlussmittels unter
Druck gesetzt, wirkt der Druck auf die die Druckkammer begrenzende
Wandung des Verschlussmittels, so dass das Verschlussmittel sich
von der Schließposition in die Öffnungsposition
bewegt. Während des Betriebs der Sprühdüseneinheit
herrscht in der Druckkammer ein Druck der Sprühflüssigkeit
vor, der hinreichend groß ist, das Verschlussmittel in
der Öffnungsposition zu halten.
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Grundsätzlich
besteht die Möglichkeit, die Versorgung der Druckkammer
lediglich über einen Bypass vorzusehen, so dass ein Teil,
insbesondere ein Hauptteil der Sprühflüssigkeit
durch einen Hauptkanal durch das Verschlussmittel hindurch in die
Düsenöffnung gelangt. Der über einen
Bypass in die Druckkammer gelangende Teil der Sprühflüssigkeit kann
derart bemessen sein, dass ein Halten des Verschlussmittels in der Öffnungsposition
ebenfalls ermöglicht ist.
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Weiterhin
kann im Düsenkörper eine Niederdruckkammer ausgebildet
sein, die durch das Verschlussmittel auf einer der Druckkammer gegenüberliegenden
Seite beweglich begrenzt ist. Im Düsenkörper ist
vorzugsweise eine Ausgleichsbohrung angeordnet, die die Niederdruckkammer
mit der Außenseite des Düsenkörpers verbindet.
Durch die Ausgleichsbohrung ist eine Atmung der Niederdruckkammer
ermöglicht, und wenn sich das Verschlussmittel von der
Schließposition in die Öffnungsposition bewegt,
kann Luft aus der Niederdruckkammer durch die Ausgleichsboh rung
ins Freie gelangen. Bewegt sich das Verschlussmittel zurück
in die Schließposition, strömt Luft durch die
Ausgleichsbohrung wieder zurück in die Niederdruckkammer.
Insbesondere kann das Federelement in der Niederdruckkammer angeordnet
sein, um das Verschlussmittel in Richtung zur Schließposition
vorzuspannen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Sprühdüseneinheit mündet die Druckkammer
in der Öffnungsposition des Verschlussmittels trichterförmig
in die Düsenöffnung, wobei die die Druckkammer
begrenzenden Oberflächen wenigstens teilweise eine Drallstruktur aufweisen,
die einen Austritt der Sprühflüssigkeit aus der
Düsenöffnung unter einem Drall ermöglicht.
Die Oberflächen mit einer Drallstruktur betreffen insbesondere
die an die Düsenöffnung angrenzenden Oberflächen,
beispielsweise innenseitig im Düsenkörper und/oder
vorderseitig am Verschlussmittel. Damit wird eine Drallbewegung
der Sprühflüssigkeit um die Mittelachse herum
erzeugt, wodurch die Sprühflüssigkeit die Düsenöffnung
unter einem Drall verlassen kann. Dadurch kann ein besonders großer Sprühwinkel
erreicht werden, unter dem die Sprühflüssigkeit
die Düsenöffnung verlässt. Mit weiterem Vorteil
kann der Zufuhrkanal derart in die Druckkammer münden,
dass bereits eine Rotation der Sprühflüssigkeit
um die Mittelachse erzeugt wird. Die Druckkammer erstreckt sich
ebenfalls rotationssymmetrisch um die Mittelachse herum, und durch
die trichterförmige Verjüngung des Strömungsquerschnittes
in Richtung zur Düsenöffnung erzeugt eine Verstärkung
der Drallwirkung. Im Ergebnis kann mit einem vergleichsweise großen
Durchmesser der Düsenöffnung eine feine Zerstäubung
der Sprühflüssigkeit, insbesondere in kleine Wassertröpfchen,
erzeugt werden. Der Fluiddruck der Sprühflüssigkeit kann
4 bar bis 8 bar, bevorzugt 5 bar bis 7 bar und besonders bevorzugt
6 bar betragen. Ein Wassersystem mit 6 bar ist im untertägigen
Bergbau regelmäßig vorhanden, so dass keine peripheren
Mittel vorgesehen sein müssen, um eine Bedüsungsanlage
mit höheren Drücken zu betreiben.
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Mit
besonderem Vorteil kann die Düsenöffnung einen
Durchmesser von 1 mm bis 6 mm, bevorzugt einen Durchmesser von 2
mm bis 4 mm, und besonders bevorzugt einen Durchmesser von 3 mm aufweisen.
Insbesondere kann der Schließdorn in der Öffnungsposition
angrenzend an die Düsenöffnung angeordnet sein.
Damit kann sich der Schließdorn auch in der Öffnungsposition
des Verschlussmittels zumindest teilweise in die Düsenöffnung
hinein erstrecken. So kann ein Ringquerschnitt gebildet werden,
welcher es ermöglicht, das Austreten der Sprühflüssigkeit
als Vollstrahl oder sogar als Hohlstrahl (die Erzeugung eines Vollstrahls
ist hier als Innovation anzusehen) bereitzustellen. Entsteht durch einen
mittig vorhandenen Schließdorn in der Düsenöffnung
ein Ringquerschnitt, so kann ein Hohlstrahl der Sprühflüssigkeit
erzeugt werden. Zum Schließen der Düsenöffnung
kann der Schließdorn so weit in die Düsenöffnung
eingefahren werden, dass dieser die Düsenöffnung
vollständig durchläuft. Insbesondere kann der
Schließdorn mit Durchmesserstufen ausgebildet sein, um
sowohl ein Verschließen der Düsenöffnung
zu sichern, um das Eindringen von Verunreinigungen zu verhindern,
andererseits kann in der Öffnungsposition des Verschlussmittels
ein Hohlstrahl der Sprühflüssigkeit bereitgestellt
werden, wenn sich eine kleinere Durchmesserstufe auch noch in die
Düsenöffnung hinein erstreckt.
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Mit
weiterem Vorteil kann das Verschlussmittel einen Kopfabschnitt aufweisen,
der zur Ausbildung eines Vollsprühstrahles oder eines Hohlsprühstrahles
ausgebildet und insbesondere austauschbar am Verschlussmittel angeordnet
ist. Alternativ kann das gesamte Verschlussmittel austauschbar im
Düsenkörper aufgenommen sein. Der Schließdorn
ist am Kopfabschnitt angeordnet, so dass ein Austausch des Kopfabschnittes
zugleich einen Austausch des Schließdorns am Verschlussmittel
ermöglicht. Damit kann in Abhängigkeit der Einsatzbedingungen
die Sprühdüseneinheit mit einer Düsenöffnungs-Schließdorn-Anordnung
ausgebildet werden, so dass wechselweise ein Vollstrahl oder eine
Hohlstrahl der Sprühflüssigkeit bereitgestellt
wird. Dies erfolgt vorzugsweise bei kleinen k-Werten der Dü se,
beispielsweise von ca. 1,2 (Durchmesser der Düsenöffnung:
3 mm). Damit wird bei einem vergleichsweise großen Durchmesser
der Düsenöffnung ein geringer Wasserverbrauch
sichergestellt.
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Mit
weiterem Vorteil kann der Düsenkörper zur Anordnung
in einer Düsenaufnahme einer Bedüsungsanlage ausgebildet
sein, die insbesondere zur Bedüsung eines Schneidkopfes
einer Teilschnittmaschine im untertägigen Bergbau dient.
Zur Anordnung des Düsenkörpers in einer Düsenaufnahme kann
dieser einen Gewindeabschnitt aufweisen, mit der der Düsenkörper
in einer Düsenaufnahme einschraubbar ist. Zum Einschrauben
kann der Düsenkörper ferner eine Schlüsselgeometrie
besitzen, um den Düsenkörper über den
Gewindeabschnitt mit einem Werkzeug in die Düsenaufnahme
einzuschrauben.
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BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend
gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es
zeigen in rein schematischer Darstellung:
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1 ein
Ausführungsbeispiel einer Sprühdüseneinheit
mit einem erfindungsgemäßen Verschlussmittel in
einer Öffnungsposition und
-
2 das
Ausführungsbeispiel der Sprühdüseneinheit
mit einem erfindungsgemäßen Verschlussmittel in
einer Schließposition.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Sprühdüseneinheit 100,
wie diese Verwendung finden kann zur Bedüsung von explosionsgefährdeten Bereichen
im untertägigen Bergbau. Die Sprühdüseneinheit 100 kann
in einer Düsenaufnahme einer Bedüsungsanlage eingesetzt
werden, die insbesondere zur Bedüsung eines Schneidkopfes
einer Teilschnittmaschine im untertägigen Bergbau dient.
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Die
Sprühdüseneinheit 100 weist einen Düsenkörper 10 auf,
der sich rotationssymmetrisch um eine Mittelachse 13 herum
erstreckt. Zum Einschrauben des Düsenkörpers 10,
beispielsweise in eine Düsenaufnahme einer Bedüsungsanlage,
ist auf dem Düsenkörper 10 ein Gewindeabschnitt 19 aufgebracht.
Um den Düsenkörper 10 mit einem Werkzeug in
der Düsenaufnahme zu verschrauben, weist der Düsenkörper 10 außenseitig
eine Schlüsselgeometrie 20 auf, um den Düsenkörper 10 beispielsweise
mit einem Maulschlüssel, einem Ringschlüssel,
einem Hakenschlüssel oder dergleichen einzuschrauben. Der
Düsenkörper besitzt eine etwa zylinderförmige Form
und erstreckt sich längs der Mittelachse 13 beginnend
von einer Aufnahmeseite 10a hin zu einer Sprühseite 10b.
Ist der Düsenkörper 10 in einer Düsenaufnahme
einer Bedüsungsanlage eingesetzt, so herrscht auf der Aufnahmeseite 10a ein
Wasserdruck vor, und das auf der Aufnahmeseite 10a vorhandene Wasser
kann durch den Düsenkörper 10 hindurch gelangen
und auf der Sprühseite 10b versprüht
werden. Hierzu weist der Düsenkörper 10 auf
der Sprühseite 10b eine Düsenöffnung 11 auf,
durch die das Wasser in Richtung zum zu besprühenden Bereich austritt.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist im Düsenkörper 10 ein
Verschlussmittel 12 angeordnet. Das Verschlussmittel 12 ist
als Schließkolben 12 ausgebildet und entlang der
Mittelachse 13 zwischen einer Schließposition
und der gezeigten Öffnungsposition hubbeweglich aufgenommen.
Der Schließkolben 12 ist im Düsenkörper 10 längsbeweglich
geführt und gegen die Innenwandung des Düsenkörpers 10 mit einem
Dichtelement 22 abgedichtet. Auf der Aufnahmeseite 10a weist
der Düsenkörper 10 ein Einsatzelement 21 auf,
in dem der Schließkolben 12 ebenfalls entlang
der Mittelachse 13 geführt und mit einem weiteren
Dichtelement 23 abgedichtet ist.
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Durch
den Schließkolben 12 erstreckt sich ein Zufuhrkanal 16 hindurch,
der einen ersten Zufuhrkanalabschnitt 16a und wenigstens
zwei zweite Zufuhrkanalabschnitte 16b aufweist. Durch den
Zufuhrkanal 16a wird aus Richtung der Aufnahmeseite 10a unter
Druck stehendes Wasser in die Zufuhrbohrung 16 geleitet.
Die Wasserzufuhr ist mit einem Pfeil 24 angedeutet. Das
Wasser durchtritt einen Filter 25, der beispielhaft rückseitig
am Einsatzelement 21 des Düsenkörpers 10 angeordnet
ist.
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Das
Wasser gelangt durch den ersten Zufuhrkanalabschnitt 16a und
die zweiten Zufuhrkanalabschnitte 16b in eine Druckkammer 14 innerhalb des
Düsenkörpers 10. Die Druckkammer 14 ist
durch den Schließkolben 12 beweglich begrenzt.
Durch den Wasserdruck, der in der Druckkammer 14 vorliegt,
beispielsweise mit 4 bar oder bevorzugt mit 6 bar, wird der Schließkolben 12 in
die gezeigte Öffnungsposition überführt.
Gleichzeitig gibt ein vorderseitig am Schließkolben 12 vorhandener
Schließdorn 12a die Düsenöffnung 11 frei.
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Die
Bewegung des Schließkolbens 12 in Richtung zur
gezeigten Öffnungsposition erfolgt gegen die Federvorspannung
eines Federelementes 15. Diese befindet sich auf der Seite
des Schließkolbens 12, die der Anordnung der Druckkammer 14 gegenüberliegend
ist. Damit spannt das Federelement 15 den Schließkolben 12 in
Schließrichtung vor, in der sich der Schließdorn 12a durch
die Düsenöffnung 11 hindurch erstreckt.
Damit wird verhindert, dass im ruhenden Zustand Verunreinigungen
in die Düsenöffnung 11 gelangen können.
Das Federelement 15 ist beispielhaft als Schraubendruckfeder
ausgeführt und ist zwischen dem Einsatzelement 21 und
einem Kragen des Schließkolbens 12 eingespannt.
Solange eine Wasserzufuhr 24 erfolgt, und solange folglich die
Druckkammer 14 druckbeaufschlagt ist, verbleibt der Schließkolben 12 in
der gezeigten Öff nungsposition, und das Wasser kann gemäß der
Darstellung aus der Düsenöffnung 12 austreten.
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Die
Druckkammer 14 mündet trichterförmig in
die Düsenöffnung 11, wenn sich der Schließkolben 12 in
der Öffnungsposition befindet, wobei die die Druckkammer 14 begrenzenden
Oberflächen eine Drallstruktur aufweisen, die einen Austritt
des Wassers aus der Düsenöffnung 11 unter
einem Drall hervorruft. Damit wird ein großer Sprühwinkel
erreicht, beispielsweise ein Sprühwinkel von 90°.
Da sich die Druckkammer 14 rotationssymmetrisch um den Schließkolben 12 und
den Schließdorn 12a herum erstreckt, wird die
Drallwirkung des Wasseraustritts aus der Düsenöffnung 11 weiter
verstärkt. Bevorzugt kann der Schließdorn 12a in
der gezeigten Position hinter der Düsenöffnung 11 innenseitig
im Düsenkörper 10 angeordnet sein, wenn
sich der Schließkolben 12 in der Öffnungsposition
befindet. Insbesondere ist es möglich, die geometrische
Ausbildung des Schließkolbens 12 mit dem Schließdorn 12a und
dem Düsenkörper 10 mit der Düsenöffnung 11 derart
vorzusehen, dass der Abstand zwischen dem Schließdorn 12a und
der Düsenöffnung 11 gering ist, um die Drallwirkung
des austretenden Wassers zu erhöhen. Insbesondere kann
damit ein Austritt des Wassers aus der Düsenöffnung 11 in
einem Hohlstrahl erfolgen, um beispielsweise einen k-Wert der Düseneinheit 100 von
beispielsweise 1,2 (Fluiddruck 6 bar, Düsenöffnungsdurchmesser:
3 mm) zu erreichen.
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Im
Düsenkörper 10 ist auf der der Druckkammer 14 abgewandten
Seite des Schließkolbens 12 eine Niederdruckkammer 17 ausgebildet.
Durch eine Ausgleichsbohrung 18 ist die Niederdruckkammer 17 fluidisch
mit der Außenseite des Düsenkörpers 10 verbunden.
Bewegt sich der Schließkolben 12 zwischen der
Schließposition und der Öffnungsposition, so verändert
sich das Volumen der Niederdruckkammer 17, und es ist eine
Atmung durch die Ausgleichsbohrung 18 ermöglicht.
Gemäß der Darstellung ist das Federelement 15 innerhalb
der Niederdruckkammer 17 angeordnet.
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2 zeigt
eine weitere Darstellung des Ausführungsbeispiels der Sprühdüseneinheit 100 gemäß 1.
Gemäß der Darstellung ist der Schließkolben 12 in
der Schließposition angeordnet. In dieser Anordnung erstreckt
sich der Schließdorn 12a durch die Düsenöffnung 11.
Der Schließkolben 12 nimmt die gezeigte Position
innerhalb des Düsenkörpers 10 ein, wenn
keine Wasserzufuhr über die Aufnahmeseite 10a der
Sprühdüseneinheit 100 erfolgt. Die Anordnung
des Schließkolbens 12a in der Schließposition
ruft eine Verkleinerung des Volumens der Druckkammer 14 und
eine Vergrößerung des Volumens aus der Niederdruckkammer 17 hervor.
Damit strömt Ausgleichsluft durch die Ausgleichsbohrung 18 in
die Niederdruckkammer 17. Weiterhin ist eine geometrische
Ausgestaltung des Schließkolbens 12 erkennbar,
die eine Führung des rückseitigen Schließkolbenabschnittes 12 im
Einsatzelement 21 ermöglicht. Auch eine Abdichtung
der Niederdruckkammer 17 gegen den Wasserdruck auf der
Aufnahmeseite 10a der Sprühdüseneinheit 100 ist
durch das Dichtelement 23 sichergestellt. Erfolgt eine
erneute Druckbeaufschlagung der Aufnahmeseite 10a, so gelangt
das Wasser wiederum durch den Zufuhrkanal 16 in die Druckkammer 14,
und der Schließkolben 12 wird gegen die Kraft
des Federelementes 15 in die Öffnungsposition überführt.
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Die
Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung
nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung
auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen
Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen,
der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder
Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen
und Verfahrensschritte, können sowohl für sich
als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich
sein.
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- 100
- Sprühdüseneinheit
- 10
- Düsenkörper
- 11
- Düsenöffnung
- 12
- Verschlussmittel,
Schließkolben
- 12a
- Schließdorn
- 12b
- Kopfabschnitt
- 13
- Mittelachse
- 14
- Druckkammer
- 15
- Federelement
- 16
- Zufuhrkanal
- 16a
- erster
Zufuhrkanalabschnitt
- 16b
- zweiter
Zufuhrkanalabschnitt
- 17
- Niederdruckkammer
- 18
- Ausgleichsbohrung
- 19
- Gewindeabschnitt
- 20
- Schlüsselgeometrie
- 21
- Einsatzelement
- 22
- Dichtelement
- 23
- Dichtelement
- 24
- Wasserzufuhr
- 25
- Filter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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