DE2604264B2

DE2604264B2 - Sprühdüse

Info

Publication number: DE2604264B2
Application number: DE19762604264
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Ashiyashi Hyogo Ikeuchi (Japan)
Original assignee: KK Ikeuchi Osaka (japan)
Current assignee: KK Ikeuchi Osaka (japan)
Priority date: 1975-08-14
Filing date: 1976-02-04
Publication date: 1979-07-12
Also published as: DE2604264A1; DE2604264C3; CA1041141A; NL7602610A; JPS5223711A; NL162572B; GB1540861A; FR2320786A1; CH595143A5; JPS5234764B2; FR2320786B1; NL162572C

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse mit einem Einlaßkanal und einem Auslaßkanal, die L-förmig zueinander verlaufen, sowie mit einer Kammer, die an der Schnittstelle zwischen Einlaß- und Auslaßkanal angeordnet ist, die mit dem Einlaßkanal durch eine Bohrung verbunden ist und die einen geneigten Boden besitzt, wobei der Auslaßkana! in Richtung auf die Endöffnung zu zunächst konvergierend und dann divergierend ausgebildet ist.

Im allgemeinen kann eine Flüssigkeit in zwei unterschiedlichen Mustern gesprüht werden, nämlich in einem hohlkegeligen Muster und in einem vollen konischen Muster. Andererseits unterscheidet man bei den Sprühdüsen zwei unterschiedliche Arten, nämlich einen geraden Typ, bei dem die Einlaß- und Auslaßkanäle koaxial fluchtend zum bzw. im Düsenkörper ausgerichtet sind, und eine L-förmige Düse, die sich durch eine L-förmige Anordnung der Einlaß- und Auslaßkanäle auszeichnet. Diese L-förmige Sprühdüse ist von besonderem Vorteil, wenn sie an einer Stelle benutzt wird, an der es erwünscht ist, daß die Düsenspitze mit Bezug auf die Richtung der Flüssigkeitszufuhr nach aufwärts oder nach abwärts gehalten wird bzw. ausgerichtet ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß diese Art der Düse die Möglichkeit von Verstopfungs- bzw. Verschmutzungsschwierigkeiten aufgrund der Minimalzahl von Flüssigkeitskanäle r,i herabsetzt. Bei diesen Vorteilen sind L-förmige Sprühdüsen in weitem Umfang in der Industrie in Gebrauch gekommen, was weiter unten im einzelnen erläutert wird. Jedoch hat das Sprühmuster einer L-förmigen Düse normalerweise eine hohlkegelige Form, und bei dieser Düse können die Nachteile, die sich von dem zuletzt erwähnten Sprühmuster ableiten., nicht vermieden werden. Eine L-förmige Sprühdüse dieser Art, die keine Vollkegelzerstäubung ermög

licht, ist z. B. aus der DE-OS 1750186 bekannt.

Beispielsweise ist die Sprühung der vorerwähnten, L-förmige η Düse auf ein Objekt ungleichmäßig, was, wie weiter unten erläutert wird, auf speziellen industriellen Gebieten ein großer Fehler ist. Infolgedessen wurden, um diese Schwierigkeiten zu überwinden, viele Anstrengungen zur Verbesserung einer L-förmigen Sprühdüse ohne Veränderung von deren L-förmigen Aufbau unternommen, aber neue Schwierigkeiten der Verstopfung bzw. Verschmutzung und der ungleichmäßigen Dichte sind aufgetreten.

Zur Erläuterung des Standes der Technik sei nachstehend zunächst näher auf ein typisches Beispiel einer bekannten L-förmigen Düse eingegangen, das in den Fig. la und b gezeigt ist.

Diess Düse repräsentiert L-förmige Düsen nach dem Stand der Technik, obwohl sie sich im strengeren Sinne !eicht voneinander unterscheiden; jedoch sind sie in ihrer grundsätzlichen Struktur insofern gleichartig, als sich der Einlaßkanal 1' für Flüssigkeit und der Auslaßkanal 2' im wesentlichen unter einem rechten Winkel schneiden, wobei zwischen Einlaß- und Auslaßkanal eine Wirbelkammer 3' angeordnet ist, wie man am besten in Fig. la erkennt. Ein zusätzliches, gemeinsames Strukturmerkmal besteht darin, daß sich die Bohrung 4', die einen Flüssigkeitsverbindungskanal bildet, tangential zur Wirbelkammer 3' erstreckt, wie Fig. Ib veranschaulicht, damit eine Flüssigkeit tangential in die Wirbelkammer eingeführt wird, so daß diese Flüssigkeit in letzterer wirbeln kann. Auf diese Weise trifft die wirbelnde Flüssigkeit auf den Boden der Wirbelkammer 3' auf und wird beschleunigt, so daß sie den Auslaßkanal 2' nach aufwärts durchläuft. Die ausgestoßene Flüssigkeit nimmt eine hohlkegelige Form an. Wie man aus diesem grundsätzlichen Aufbau ohne weiteres erkennt, hat die L-förmige Düse unter anderem den Vorteil, daß sie die geringste Möglichkeit von Verstopfungs- bzw. Verschmutzungsschwierigkeiten besitzt, und zwar aufgrund der minimalen Anzahl von Flüssigkeitskanälen bzw. -durchgängen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Düsenspitze mit Bezug auf die Richtung der Flüssigkeitszufuhr bzw. des Flüssigkeitsvorrats nach aufwärts oder abwärts gerichtet werden kann. Die Sicherheit gegenüber Verstopfungs- bzw. Verschmutzungsschwierigkeiten ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Düse in einem Berekh benutzt wird, in dem man ein reines Wasser nicht erwarten kann, wie z. B. in Eisenwerken, Anstreich- bzw. Farbfabriken od. dgl. Das ist einer der Hauptgründe dafür, daß diese Düse in ausgedehnten Gebrauch gekommen ist.

Jedoch hat, wie oben bereits ausgeführt wurde, das Sprühmuster, das von einer L-förmigen Sprühdüse erzeugt wird, eine hohlkegelige Form, die sich von dem L-förmigen Aufbau der Düse ableitet, welcher es ermöglicht, daß eine Flüssigkeit tangential in die Wirbelkammer eingeführt wird. Es ist allgemein bekannt, daß Flüssigkeit, wenn sie gewirbelt wird, eine hohlkegelige Form bildet. Jedoch ist eine Zerstäubung von diesem Muster für manche Anwendungsfälle nicht geeignet, beispielsweise trifft das für das Kühlen von heißem Eisen mit einem Wassersprühnebel bzw. einer Wasserbesprühung zu, da es in diesem Falle wesentlich ist, ein ungleichmäßiges Ausbreiten von Wasser auf der Oberfläche des Eisens zu vermeiden, da dessen Bildungsstruktur in diesem Falle nachteilig beeinflußt wird. In solchen Fällen ist es zur Vermeidung einer

ungleichmäßigen Bespriihung bzw. Zerstäubung notwendig, einen geraden Düsentyp wegen dessen voller konischer Zerstäubung bzw. Bespriihung zu benutzen. Wenn eine L-förmige Düse für derartige Anwendungen benutzt werden könnte, würde die Verstopf ungs- bzw. Verschmutzungsgefahr minimalfeiert, ein Vorteil, der, wie oben bemerkt wurde, eine Eigenschaft dieses Dysentyps ist.

Um diese Forderung der Industrie zu erfüllen, sind große Anstrengungen unternommen worden, eine L-förmige Däiae so auszubilden, daß sie ein volles, kegelförmiges Sprühmuster erzeugt; einer dieser Vorschläge ist in Fig. Ic veranschaulicht. Das dargestellte Ausführungsbeispiel is* bezüglich des inneren Aufbaus in gleicher Weise ausgebildet, wie die in den Fig. la und b gezeigte Düse, es unterscheidet sich jedoch von dieser vorhergehenden Düsenausbildung insofern, als das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 c mit einem Mundstück 21 versehen ist, das Zähne 22 aufweist, wobei das Mundstück einen Auslaßkanal 2' für die Flüssigkeit besitzt, der mit der Wirbeikammer 3' in Verbindung steht. Infolgedessen stürzt die wirbelnde Flüssigkeit gegen die Zähne 22, so daß sie in feine Tröpfchen zerbricht, wodurch ein scheinbar voll kegelförmiges Muster erzeugt wird. Der Begriff »scheinbar« bedeutet dabei, daß die tatsächliche Form dieses Musters nicht völlig konisch ist, was durch das projizierte Muster, das in Fig. Id gezeigt ist, demonstriert wird. Wie man aus dieser Figur ersieht, ist die Flüssigkeitsverteilung sehr ungleichmäßig, und zwar mit dichten Teilen 32 und 33. Insbesondere die dich
ten Teile 32 haben die gleiche Anzahl wie die Zähne 22. Der Nachteil des ungleichmäßigen Zerstäubens bzw. Besprühens ist erheblich bei einer solchen Sprühdüse, auch wenn sie sonst alle vorteilhaften Eigenschaften einer L-förmigen Düse hat.

Es wurde eine weitere Verbesserung vorgeschlagen, wobei das verbesserte Ausführungsbeispiel eine Verwirbelungseinrichtung in dem Auslaßkanal einer L-förmigen Düse aufweist, womit ein volles konisches Sprühmuster erzeugt werden soll. Jedoch ist die Verwirbelungseinrichtung mit vielen engen Flüssigkeitsdurchgängen versehen, welche die Tendenz zur Verursachung von Verstopfungs- bzw. Verschmutzungsschwierigkeiten haben. Infolgedessen wird der Vorteil eines vollen konisch geformten Sprühmusters durch den Nachteil von oftmaligen Verstopfungs- bzw. Verschmutzungsschwierigkeiten aufgehoben.

Eine Sprühdüse der eingangs genannten Art ist im Prinzip aus der DE-OS 2123519 bekannt. Bei dieser Sprühdüse ist eine Wirbelkammer zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßkanal vorgesehen. Damit eine Verwirbelung der Flüssigkeit in der Wirbelkammer stattfindet, mündet die Einlaßbohrung tangential in letztere. Der geneigte Boden der Wirbelkammer soll zwar dazu dienen, eine Vollkegelzerstäubung der Sprühdüse zu schaffen, bei der zwischen dem Flüssigkeitseintritt und dem Flüssigkeitsaustritt keine verstopfungsempfindlichen Drallkörper oder sonstige Einsätze vorgesehen sein sollen. Aber dieser Boden ist nicht nur so geneigt, daß er stromabwärts zu abfällt, sondern er ist allein auch gar nicht in der Lage, eine Vollkegelzerstäubung zu bewirken. Denn ein Teil der Flüssigkeit, die durch den Eintrittskanal in die Wirbelkammer 12 gelangt und wegen der tangentialen Einströmung dort in Rotation versetzt wird, tritt durch periphere Bohrungen in dem geneigten Boden einer UmlenkDlatte in den Raum unterhalb dieser Umlenkplatte ein. Aus diesem Raum zwischen der Umlenkplatte und der Stirnfläche der unteren Verschlußschraube strömt dieser Teil der Flüssigkeit durch eine Mittelbohrung, die sich ebenfalls in dem geneigten

"■ Boden der Umlenkplatte befindet, wieder in die Wirbelkammer und zwar begünstigt durch den Sog, der in letzterer aufgrund der Rotation der dort strömenden Flüssigkeit erzeugt wird. Der bei der Rotation der Flüssigkeit innerhalb der Wirbelkammer entste-

"> hende Hohlraum im Zentrum derselben wird durch die Flüssigkeit, welche durch die Mittelbohrung vcn unterhalb der Umlenkplatte wieder in die Wirbelkammer strömt, gefüllt. Hierbei ist es wesentlich, daß diese Flüssigkeit im Gegenstrom verläuft, damit eine

ι' vollkommen gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit auf den in der Austrittsbohrung entstehenden, vollkegeligen Sprühstrahl erreicht wird.

Eine solche Sprühdüse, wie sie in der DE-OS 2123519 vorgeschlagen wird, ist verhältnismäßig

-'<> kompliziert, und sie kann in ihrer Wirkung im Verlauf eines längeren Gebrauchs leicht beeinträchtigt werden, oder ihre Wirkung kann ganz aufgehoben werden, wenn die peripheren Bohrungen teilweise oder ganz verstopft werden. Diese Gefahr wird nämlich da-

·!"> durch, daß zwischen dem Flüssigkeitseintritt und dem Flüssigkeitsaustritt keine verstopfungsempfindlichen Drallkörper oder sonstige Einsätze vorgesehen sind, nicht verhindert, sondern damit wird lediglich verhindert, daß die Düse insgesamt leicht verstopfen könnte.

i» Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von einer Sprühdüse, wie sie im Prinzip in der DE-OS 2123519 beschrieben ist, diese Sprühdüse so auszubilden, daß sie bei einfachem Aufbau und verminderter Möglichkeit von Verschmutzungsschwierigkeiten eine glens', förmige bzv . gleichmäßige Sprühdichte liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Achse der Bohrung die Achse des Auslaßkanals in einem rechten Winkel schneidet, daß der Boden der Verwirbelungskammer - vom stromauf-

w wärts gelegenen Ende der Bohrung her gesehen - eine ebene, geneigte Fläche ist, deren höchster Punkt gegenüber dem stromabwärts gelegenen Ende der Bohrung und an der Kammerwand liegt, und daß die geneigte Fläche mit der Achse der Bohrung einen

■r. Winkel von 10° bis 30° einschließt.

Die Sprühdüse nach der Erfindung kann eine Flüssigkeit im Muster eines vollen Kegels sprühen bzw. zerstäuben, und zwar ohne Rücksicht auf ihren L-förmigen Aufbau. Zusätzlich hat die Sprühdüse nach der

Ί» Erfindung alle anderen vorteilhaften Eigenschaften dieses Düsentyps, insbesondere hat sie eine herabgesetzte Gefahr von Verstopfungs- bzw. Verschmutzungsschwierigkeiten und die Fähigkeit, die Sprühbzw. Zerstäubungsentladung nach aufwärts oder ab-

-.-> wärts in bezug auf die Richtung einer Flüssigkeitszuführung zu richten. Ein weiterer Vorteil ist ihre gleichmäßige bzw. -förmige Sprüh- bzw. Zerstäubungsdichte. Im Gegensatz zu einer bekannten L-förmigen Sprühdüse, die eine Wirbelungseinrichtung aufweist,

«ι ist der Aufbau einfach, so daß sich auf diese Weise niedrigere Herstellungskosten ergeben.

Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Bohrung eine gegenüber der Achse des Einlaßkanals versetzte Achse aufweist, wobei die

b^r> Versetzung bis zu einem Viertel ihres Innendurchmessers beträgt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Re-

zugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. la bis d L-förmige Sprühdüsen nach dem Stande der Technik,

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer Sprühdüse nach der Erfindung, und

Fig. 3 eine Schnittansicht der in Fig. 2 veranschaulichten Sprühdüse.

Eine Sprühdüse nach Fig. 2 und 3 weist einen Hauptkörper 5, ein unteres Teil 6 und ein oberes Teil 8 auf, wobei die beiden zuletzt genannten Teile sechskantige Körper zu ihrem jeweiligen Verdrehen haben. Im Inneren ist die Sprühdüse mil einem Einlaßkanal 1 und einem Auslaßkanal 2 für Flüssigkeit versehen, und die Achsen des Einiaß- und des Auslaßkanals schneiden sich unter rechten Winkeln, und weiterhin ist an der Schnittstelle eine Verwirbelungskammer 3 vorgesehen, welche es ermöglicht, daß die zugeführte Flüssigkeit ihre Richtung rechtwinklig ändert, d. h. nach aufwärts oder nach abwärts in bezug auf die Richtung der Flüssigkeitszuführung, was davon abhängt, wohin die Düsenspitze gerichtet ist. Es ist eine Bohrung 4 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen der Verwirbelungskammer 3 und dem Einlaßkanal 1 bildet. In einer bekannten L-förmigen Sprühdüse erstreckt sich diese Bohrung vom Einlaßkanal tangential zur Verwirbelungskammer, so daß die Wirbelbewegung einer darin eingeführten Flüssigkeit bewirkt wird. Im Gegensatz hierzu ist die Bohrung 4 koaxial zum Einlaßkanal 1 vorgesehen. Alternativ kann die Bohrung in einem speziellen Bereich exzentrisch zum Einlaßkanal angeordnet sein. Als Ergebnis dieser Ausbildung wird keine Wirbelbewegung in der Verwirbelungskammer 3 bewirkt. Die Verwirbelungskammer 3 besitzt einen Boden 7, der - vom stromaufwärts gelegenen Ende der Bohrung 4 her gesehen eine ebene, geneigte Fläche ist, deren höchster Punkt 11 gegenüber dem stromabwärts gelegenen Ende der Bohrung 4 und an der Kammerwand liegt. Der Anstiegswinkel Θ liegt vorzugsweise im Bereich von 10° bis 30°. Der höchste Punkt 11 des ansteigenden Bodens 7 befindet sich vorzugsweise gerade gegenüber der öffnung der Bohrung 4, jedoch ist eine Verdrehung um 30° zulässig, wie durch ein Ausführungsbeispiel weiter unten gezeigt wird. Wenn eine Flüssigkeit von einer entsprechenden Flüssigkeitsquelle in den Einlaßkanal 1 eingeführt wird, dann wird sie in die verengte Bohrung 4 gedrückt und schlägt gegen den angehobenen Boden 7 auf, während sie nach aufwärts zum Auslaßkanal 2 geht. Auf diese Weise wird die

Flüssigkeit durch die öffnung des Auslaßkanals 2 gesprüht bzw. zerstäubt, wobei die dahineilende Flüssigkeit im Verlauf dieses Versprühens durch die öffnung von der bogenförmig verlaufenden Seitenwand 9 geführt wird. Um das zu erleichtern, ist der Auslaßkanal 2 konvergierend und dann divergierend in Richtung auf die Endöffnung ausgebildet, wobei der Durchmesser des engsten Teils mit D bezeichnet ist. Die Abmessung des Durchmessers D wird gemäß einer gewünschten Sprüh- bzw. Zerstäubungsstärke gewählt.

Die Dimensionen und Abmessungen von d, D, Θ und α sind nachstehend für einige besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele angegeben, wobei d der Durchmesser der Bohrung 4 und α der öffnungswinkel des Düsenaustritts sind, wie auch aus Fig. 3 ersichtlich ist, in welcher alle vier genannten Größen eingezeichnet sind.

	Beispiel 1
d	5,1 mm
D	6,0 mm
Θ	15°
a	75°

In diesem Beispiel befindet sich die Mittellinie von d in Übereinstimmung mit der Achse des Einlaßkanals 1, und der höchste Punkt 11 des ansteigenden Bodens befindet sich gerade gegenüber der Öffnung der Bohrung 4.

	Beispiel 2
d	7,1 mm
D	7,3 mm
Θ	20°
a	75°

In diesem Beispiel ist die Achse der Bohrung 4 um V₄ d mm nach links versetzt, gesehen vom Eingang des Einlaßkanals 1, und der höchste Punkt 11 des ansteigenden Bodens ist um 15° im Uhrzeigersinn gegenüber der Achse der Bohrung 4 verdreht, gesehen vom Eingang des Auslaßkanals 2 her.

Bei dem dargestellten Ausfühningsbeispiel ist ein Innengewinde 10 auf der Oberfläche der Innenwand des Einlaßkanals 1 vorgesehen, jedoch kann die Anordnung auch so ausgebildet sein, daß ein Außengewinde auf der äußeren zylindrischen Oberfläche des Hauptkörpers 5 vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sprühdüse mit einem Einlaßkanal und einem Auslaßkanal, die L-förmig zueinander verlaufen, > sowie mit einer Kammer, die an der Schnittstelle zwischen Einlaß- und Auslaßkanal angeordnet ist, die mit dem Einlaßkanal durch eine Bohrung verbunden ist und die einen geneigten Boden besitzt, wobei der Auslaßkanal in Richtung auf die End- "' öffnung zu zunächst konvergierend und dann divergierend ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Bohrung (4) die Achse des Auslaßkanals (2) in einem rechten Winkel schneidet, daß der Boden (7) der Verwir- ι '> belungskammer (3) - vom stromaufwärts gelegenen Ende er Bohrung (4) her gesehen - eine ebene, geneigte Fläche ist, deren höchster Punkt gegenüber dem stromabwärts gelegenen Ende der Bohrung (4) und an der Kammerwand liegt, und ²" daß die geneigte Fläche mit der Achse der Bohrung (4) einen Winkel von 10° bis 30° einschließt.

2. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (4) eine gegenüber der Achse des Einlaßkanals (1) versetzte Achse -"· aufweist, wobei die Versetzung bis zu einem Viertel ihres Innendurchmessers (d) beträgt.