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Die Erfindung betrifft eine Vollkegeldüse mit einem Düsengehäuse und einem Dralleinsatz, wobei das Düsengehäuse eine Austrittskammer mit einer Austrittsöffnung aufweist und wobei die Austrittskammer stromabwärts des Dralleinsatzes angeordnet ist.
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Mit der Erfindung soll eine verbesserte Vollkegeldüse bereitgestellt werden.
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Erfindungsgemäß ist hierzu eine Vollkegeldüse mit einem Düsengehäuse und einem Dralleinsatz vorgesehen, wobei das Düsengehäuse eine Austrittskammer mit einer Austrittsöffnung aufweist und wobei die Austrittskammer stromabwärts des Dralleinsatzes angeordnet ist, bei der der Dralleinsatz an seinem Außenumfang wenigstens einen Drallkanal aufweist, der in einem Drallabschnitt wendelförmig oder schräg zu einer Mittellängsachse des Dralleinsatzes verlaufend ausgebildet ist und der in einem Auslaufabschnitt, der sich von einem Ende des Drallabschnitts bis zum stromabwärts gelegenen Ende des Drallkanals erstreckt, in axialer Richtung verläuft, wobei eine stromabwärts gelegene Stirnfläche des Dralleinsatzes mit einer im Wesentlichen mittig zum Dralleinsatz angeordneten Ausnehmung versehen ist, wobei die Ausnehmung den wenigstens einen Drallkanal abschnittsweise schneidet und wobei Kanten, die am Übergang der Ausnehmung in den Drallkanal gebildet sind, mit einer Fase versehen sind.
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Um ein kegelförmiges Spray aufzuspannen, muss die Strömung vor der Austrittsöffnung der Düse in Rotation versetzt werden. Dies erfolgt dadurch, dass die zu versprühende Flüssigkeit den wenigstens einen Drallkanal am Dralleinsatz durchströmt. Die Rotationsbewegung des Fluids nach dem Verlassen des Drallkanals führt zu einem Druckgefälle in der Austrittskammer, wobei der statische Druck von der Wandung der Austrittskammer hin zur Mitte der Austrittskammer oder der Rotationsachse der Austrittskammer sinkt. Ist der statische Druck in der Mitte der Austrittskammer und somit im Bereich der Rotationsachse zu gering, führt dies zu einem Hohlkegelspray. Mit der Erfindung gelingt es überraschender Weise durch einen sich in axialer Richtung erstreckenden Auslaufabschnitt des wenigstens einen Drallkanals, das Druckgefälle innerhalb der Austrittskammer so zu beeinflussen, dass ein Vollkegelspray erzielt wird. Die Länge des Auslaufsabschnitts kann als Konstruktionsparameter dienen, um die Flüssigkeitsverteilung innerhalb des Vollkegelsprays zu beeinflussen. Die Austrittskammer kann dabei beispielsweise halbkugelartig, sacklochartig mit ebenem oder kugelförmigem Boden ausgebildet sein.
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Das Vorsehen einer Ausnehmung in der stromabwärts gelegenen Stirnfläche kann maßgeblich zur Stabilisierung der Strömungsverhältnisse in der Austrittskammer beitragen. Auch kann durch eine solche Ausnehmung das Druckgefälle innerhalb der Austrittskammer beeinflußt werden, so dass ein Vollkegelspray mit gleichmäßiger Flüssigkeitsverteilung erzielt werden kann. Die Tiefe der Ausnehmung und deren Schnittfläche mit dem wenigstens einen Drallkanal stellen dabei Konstruktionsparameter dar, um die Flüssigkeitsverteilung der Düse zu beeinflussen. Vorteilhafterweise schneidet die Ausnehmung den Drallkanal im Bereich des Auslaufabschnitts.
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Das Vorsehen jeweils einer Fase an den Kanten, die am Übergang der Ausnehmung in den Drallkanal gebildet sind, sorgt auch unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen für definierte Abmessungen am Übergang zwischen der Ausnehmungund dem Drallkanal bzw. den Drallkanälen und vermeidet das Entstehen von scharfen Kanten oder gar Graten an dieser Stelle.
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In Weiterbildung der Erfindung weist die Ausnehmung einen ebenen, abgerundeten oder kegelförmigen Grund auf.
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Das ausgegebene Vollkegelspray kann durch die Gestaltung des Grunds der Ausnehmung beeinflußt werden. Durch unterschiedliche Gestaltung des Grunds der Ausnehmung und auch des Grunds des Drallkanals ändert sich die Schnittfläche mit der Ausnehmung im Dralleinsatz, so dass auch auf diese Weise das Sprühverhalten der erfindungsgemäßen Vollkegeldüse beeinflußt werden kann.
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In Weiterbildung der Erfindung sind zwei oder mehr Drallkanäle am Außenumfang des Dralleinsatzes vorgesehen.
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Auch durch Variation der Anzahl der Drallkanäle kann das Sprühverhalten beeinflußt werden. Die Querschnitte der Drallkanäle können dabei auf den Querschnitt der Austrittsöffnung abgestimmt werden, um eine wenig verstopfungsempfindliche Düse zu erhalten.
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In Weiterbildung der Erfindung schneidet die Ausnehmung in der Strinfläche des Dralleinsatzes alle Drallkanäle abschnittsweise.
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Auf diese Weise lässt sich ein auch über die Querschnittsfläche der Austrittskammer gesehen gleichmäßiger Druckausgleich in der Mitte der Austrittskammer erzielen, so dass eine gleichmäßige Fluidverteilung über das erzielte Vollkegelspray erreicht werden kann.
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In Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich der wenigstens eine Drallkanal in einem Einlaufabschnitt ausgehend von einem stromaufwärts gelegenen Anfang des Drallkanals in axialer Richtung, geht dann in den Drallabschnitt über und verläuft schließlich im Auslaufabschnitt in axialer Richtung.
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Auf diese Weise kann der Strömungswiderstand der erfindungsgemäßen Vollkegeldüse verringert werden und insbesondere bei Anströmung des Drallabschnittes in axialer Richtung lassen sich auf diese Weise die Strömungsverhältnisse stromaufwärts des Drallabschnitts stabilisieren.
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In Weiterbildung der Erfindung ändert sich eine Steigung des Drallkanals relativ zu der Mittellängsachse des Dralleinsatzes innerhalb des Drallabschnitts.
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Auch auf diese Weise lässt sich das Sprühverhalten und der Strömungswiderstand der erfindungsgemäßen Vollkegeldüse beeinflussen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist ein engster Querschnitt der Düse durch die Austrittsöffnung bestimmt.
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Auf diese Weise können Verstopfungen der Drallkanäle weitgehend vermieden werden und insgesamt wird eine wenig verstopfungsempfindliche Düse bereitgestellt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen dargestellten Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vollkegeldüse,
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2 eine Ansicht auf die Schnittebene H-H in 1,
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3 eine Ansicht der Vollkegeldüse der 1 im teilweise geschnittenen Zustand von schräg oben,
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4 eine Seitenansicht der Vollkegeldüse der 3,
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5 eine isometrische Darstellung der Vollkegeldüse der 1 im auseinandergezogenen Zustand,
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6 eine Ansicht des Dralleinsatzes der Vollkegeldüse aus 5 von schräg oben,
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7 den Dralleinsatz der 6 in einer Schnittansicht und
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8 eine Ansicht des Dralleinsatzes der 6 von unten.
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Die Darstellung der 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vollkegeldüse 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Vollkegeldüse 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das mit einem Sechskant 14 und einem nicht dargestellten Gewinde versehen ist, um das Gehäuse auf eine Anschlussleitung aufzuschrauben. Das Gehäuse 12 weist eine allgemein zylindrische Grundform auf.
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In 2 ist eine Ansicht der Schnittebene H-H in 1 dargestellt. Das Gehäuse 12 weist eine Austrittskammer 16 und eine Austrittsöffnung 18 auf. Stromaufwärts der Austrittskammer 16 ist in dem Gehäuse 12 ein Dralleinsatz 20 angeordnet. Der Dralleinsatz 20 weist eine scheibenförmige Grundform auf und ist an seinem Außenumfang mit zwei Drallkanälen 22, 24 versehen. An seiner, der Austrittskammer 16 zugewandten Stirnfläche ist der Dralleinsatz mit einer mittigen Ausnehmung 26 in Form einer Sacklochbohrung mit ebenen Grund und kreisförmigen Querschnitt versehen.
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Die Austrittskammer 16 ist in ihrem, an den Dralleinsatz 20 angrenzenden Bereich kreiszylindrisch ausgebildet. Stromabwärts des kreiszylindrischen Abschnitts verjüngt sich der Querschnitt der Austrittskammer 16 bis zur Austrittsöffnung 18. In diesem, sich verjüngenden Abschnitt weist die Austrittskammer 16 eine etwa halbkugelartige Form auf. Die Austrittsöffnung 18 weist einen ersten, zylindrischen Abschnitt 28 mit kreisförmigen Querschnitt und, stromabwärts dieses zylindrischen Abschnitts 28, einen sich kegelförmig erweiternden Abschnitt 30 auf. Der Übergang zwischen dem zylindrischen Abschnitt 28 und dem sich kegelförmig erweiternden Abschnitt 30 kann abgerundet ausgebildet sein, so dass also in der Schnittansicht der 2 ein Kreisbogenabschnitt die Abschnitte 28 und 30 verbinden würde.
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Die Darstellung der 3 zeigt die erfindungsgemäße Vollkegeldüse 10 in einer Ansicht von schräg vorne, wobei die Vollkegeldüse 10 teilweise geschnitten dargestellt ist. Ein erster Schnitt erstreckt sich dabei vom Außenumfang des Gehäuses 10 bis zu einer Mittellängsachse 32 der Düse. Ein zweiter Schnitt erstreckt sich im rechten Winkel zu dem ersten Schnitt ebenfalls vom Außenumfang des Gehäuses 12 bis zur Mittellängsachse 32.
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Zu versprühende Flüssigkeit tritt in das Gehäuse 12 in Richtung des Pfeiles 34 ein und durchströmt dann die beiden Drallkanäle 22, 24. Die mittige Ausnehmung 26 im Dralleinsatz 20 schneidet die Drallkanäle 22, 24 in deren Auslaufabschnitt unmittelbar stromaufwärts der Austrittskammer 16. Dadurch kann Flüssigkeit in die Ausnehmung 26 gelangen. Auch der Bereich der Austrittskammer 16, der die Mittellängsachse 32 umgibt, wird dadurch mit Flüssigkeit beaufschlagt, so dass ein zu starkes Druckgefälle zwischen einem Randbereich der Austrittskammer 16 und dem, die Mittellängsachse 32 umgebenden Bereich vermieden werden kann. Auf diese Weise kann sich stromabwärts der Austrittsöffnung 18 ein Vollkegelspray mit gleichmäßiger Flüssigkeitsverteilung ausbilden. Eine Tiefe der Ausnehmung 26 sowie auch deren Schnittfläche mit den Drallkanälen 22, 24 beeinflußt dabei die Druckverhältnisse in der Austrittskammer 16 und somit die Flüssigkeitsverteilung im ausgegebenen Sprühkegel.
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Die Darstellung der 4 zeigt eine Ansicht der teilweise geschnittenen Vollkegeldüse 10 aus 3 in einer Seitenansicht. In dieser Ansicht ist zu erkennen, dass die Ausnehmung 26 des Dralleinsatzes 20 einen ebenen Grund aufweist. Im Rahmen der Erfindung kann der Grund der Ausnehmung 26 auch kegelförmig, siehe 7, oder abgerundet, beispielsweise kugelabschnittsförmig ausgebildet sein. Weiter ist zu erkennen, dass das Gehäuse 12 am stromaufwärts gelegenen Ende der Austrittskammer mit einem umlaufenden Absatz 36 versehen ist, auf dem der Dralleinsatz 20 aufsitzt. Der Dralleinsatz 20 ist dadurch in seiner Position im Gehäuse 12 gesichert.
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Die Darstellung der 5 zeigt die Vollkegeldüse 10 aus 1 in einer auseinandergezogenen Darstellung von schräg vorne. Der Dralleinsatz 20 weist die Form einer kreiszylindrischen Scheibe auf. Die beiden Drallkanäle 22, 24 weisen jeweils einen Einlaufabschnitt 38 auf, in dem der Drallkanal parallel zur Mittellängsachse 32 verläuft. In Strömungsrichtung gesehen schließt sich an den Einlaufabschnitt 38 ein Drallabschnitt 40 an, in dem die Drallkanäle schräg zur Mittellängsachse 32 verlaufen. Stromabwärts des Drallabschnitts 40 erstreckt sich bis zur stromabwärts gelegenen Stirnfläche des Dralleinsatzes 20 dann jeweils ein Auslaufabschnitt 42, in dem die Drallkanäle 22, 24 wieder parallel zur Mittellängsachse 32 verlaufen. Die Ausnehmung 26 im Dralleinsatz 20 schneidet die Drallkanäle 22, 24 im Bereich des jeweiligen Auslaufabschnitts 42.
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In der Darstellung der 5 ist zu erkennen, dass am Übergang zwischen der Ausnehmung 26 und den Drallkanälen 22, 24 jeweils zwei Kanten 44, 46 bzw. 48, 50 gebildet sind, die jeweils mit einer Fase 52, 54 bzw. 56, 58 versehen sind. Die Kanten 44, 46, 48, 50 entstehen durch die Verschneidung der Ausnehmung 26 mit den Drallkanälen 22, 24. Um im Bereich dieser Kanten 44, 46, 48, 50 scharfe Grate zu vermeiden, sind die Fasen 52, 54, 56, 58 vorgesehen. Bei der Herstellung des Dralleinsatzes 20, üblicherweise durch spanende Bearbeitung, treten zwangsläufig Fertigungstoleranzen auf, Dadurch kann es bei der Serienherstellung von Dralleinsätzen 26 vorkommen, dass die Kanten 44, 46, 48, 50 unterschiedlich ausgebildet sind. Dies wird durch das Abnehmen bzw. Abflachen der Kanten 44, 46, 48, 50, mit anderen Worten durch das Vorsehen der Fasen 52, 54, 56, 58 vermieden. Der für die Sprüheigenschaften der Vollkegeldüse 10 wichtige Durchlass zwischen den Drallkanälen 22, 24 und der Ausnehmung 26 kann dadurch ungeachtet eventuell auftretender Fertigungstoleranzen immer einen exakt vordefinierten Querschnitt aufweisen.
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Die Darstellung der 6 zeigt den Dralleinsatz 20 in einer Ansicht von schräg unten. Gut zu erkennen ist, dass die Fasen 52, 54, 56, 58 jeweils Flächen bilden, die parallel zueinander angeordnet sind. Dies ist beispielsweise auch gut anhand der Darstellung der 8 zu erkennen, Die durch die Fasen 52, 54, 56, 58 gebildeten Flächen sind einerseits parallel zur Mittellängsachse 32, siehe 8, und darüber hinaus auch parallel zu einer Querachse 60, die senkrecht zur Mittellängsachse angeordnet ist. Diese Querachse 60 ist gestrichelt in 8 eingezeichnet. Die Fasen 52, 54, 56, 58 werden mittels eines zylindrischen Fräsers gebildet, der parallel zur Querachse 60 durch den Dralleinsatz 20 hindurchbewegt wird. Dabei nimmt der Fräser die Kanten 44, 46, 48, 50 jeweils ein Stück ab. so dass die Fasen 52, 54, 56, 58 entstehen. Ersichtlich hat durch Vorsehen der Fasen 52, 54, 56, 58 ein Durchgang zwischen der Ausnehmung 26 und den Drallkanälen 22, 24 eine exakt definierte Breite. Fertigungstoleranzen beim Herstellen der zentralen Ausnehmung 26 sowie der Drallkanäle 22, 24 können dadurch die Breite des Durchgangs, die die Sprüheigenschaften der Düse 10 beeinflusst, nicht beeinflussen.
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Das Sprühverhalten der erfindungsgemäßen Vollkegeldüse 10 ist dadurch unabhängig von Fertigungstoleranzen sehr stabil.
