DE2826784C2

DE2826784C2 -

Info

Publication number: DE2826784C2
Application number: DE2826784A
Authority: DE
Inventors: Winfried Jean Pully Ch Werding
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-08-02
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1988-10-13
Also published as: IN150150B; IT1094411B; DK151045B; IE781548L; JPS6312664B2; NO151649C; DE2826784A1; DD140713A5; IE48169B1; FI64331C; AR219333A1; PT68370A; FR2399282B1; NO151649B; JPS5459613A; BR7804953A; ES470662A1; IT7822318A0; AT392044B; EP0000688B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzdüse zur Ausgabe einer unter Überdruck stehenden Flüssigkeit in Form einer Sprühwolke, um fassend zumindest zwei Teile, die quer zur Achse der in einem der Teile vorhandenen Auslaßöffnung stirnseitig aneinander lie gen, wobei zwischen den Teilen ein achssymmetrisches Strömungs wegsystem angeordnet ist, das zentrisch eine Mündungskammer mit mehreren im wesentlichen tangential aus einer außenliegenden Ringkammer in sie einmündende Gängen aufweist, wobei in die Gän ge weitere von außen im wesentlichen rechtwinklig einmündede, in axialer Richtung verlaufende Gänge vorgesehen sind, durch die die unter Druck stehende Flüs sigkeit von außen her dem Strömungswegsystem zugeführt wird.

Eine Spritzdüse der eingangs beschriebenen Art ist aus der FR- A-23 25 434 bekannt, in welcher der Sprühkopf Ringkanäle und ei ne zentrale Wirbelkammer enthält um das zu zerstäubende Produkt möglichst fein aufzuspalten. Dieser Sprühkopf weist aber mehrere Nachteile auf, wobei insbesondere ins Gewicht fällt, daß er in der Wirbelkammer eine unkontrollierte Strömung des Produktes zu läßt. Zudem sieht er kein Mittel vor, die Strömungsgeschwindig keit des Produkts in Richtung gegen den Auslaß hin zu erhöhen. Daher ist dieser Sprühkopf nicht geeignet, Produkte fein zer stäubt abzugeben, die unter einem nur relativ geringen Druck und ohne Treibgas gelagert sind.

Eine weitere bekannte Spritzdüse ist aus dem US-Patent 36 52 018 von John Richard Focht bekannt und dient dem mechanischen "Break-up" eines Flüssigkeitsstromes unter Bildung einer Sprüh wolke von Tröpfchen. Die Zufuhrkanäle der bekannten Foch-Düse sind durch Trennkörper wie Lenk- oder Leitwände (baffles) voneinander getrennt; sie gehen von einer gemeinsamen äußeren Ringkammer aus und enden in einer gemeinsamen zentralen Auslaßöffnung.

Die Anordnung von vier Zufuhrkanälen, die von einer äußeren Ringkammer ausgehend in der Wandung einer zentralen zylindri schen Mischkammer tangential einmünden, um eine verbesserte Ato misierung von flüssigem Gut zu erzeugen, ist auch bereits aus dem US-Patent 15 94 641 von Fletcher Coleman Starr aus dem Jahre 1926 bekannt.

Diese bekannten Spritzdüsen genügen aber nicht hinreichend den Anforderungen, die an viele zu versprühende Produkte wie Haar lack, Deodorantien, Luftverbesserer oder Insektizide gestellt werden. So sollen sie, insbesondere z. B. für Haarlack, eine Par tikelgröße zwischen 5 µ und 10 µ aufweisen, um eine schnelle Ver dunstungszeit zu erreichen, damit Strähnenbildung der Haare ver mieden wird, wenn die Verbraucherin nach dem Besprühen sich die Frisur zurechtdrückt. Luftverbesserer und Insektizide müssen schnell verdunsten oder in der Luft schweben, damit sie nicht Möbel, Wände, Teppiche oder Parkettböden beflecken. Ferner muß das versprühte Produkt trotz feinster Partikelgröße eine genü gend starke Aufprallkraft besitzen, wenn es sich um Haarlack handelt, damit dieser nicht nur auf die Haare zu liegen kommt, sondern auch zwischen diese eindringen kann, was eine luftige Frisur gewährleistet. Für Luftverbesserer und Insektizide soll die Sprühwolke möglichst weit in den Luftraum dringen.

Handesübliche Spritzdüsen wie sie für Aerosoldosen oder Pumpen zerstäuber zur Verfügung stehen, benötigen zur Erzeugung von Sprühwolken vorgenannter Qualität einen Druck von mindestens 6 atü, wenn sie ohne Flüssiggaskomponente verwendet werden, ca. 3 atü bei Anwesenheit einer solchen Komponente, weil ja ein aus Flüssiggas bestehendes Treibmittel sich im Kontakt mit der Umge bungsluft entspannt und dadurch bei der Bildung der feinen Trop fengröße in der Sprühwolke entscheidend mitwirkt.

Da die erfindungsgemäße Spritzdüse aber vorzugsweise für eine flüssiggasfreie Zerstäubung ohne Luftpumpe und ohne andere Treibmittel verwendet werden soll (propellantless dispensers), wobei aber höchstens 2,4 atü, gegebenenfalls je nach Lagerzeit noch weniger Druck zur Verfügung steht, muß die Düse so gestal tet werden, daß sie mit relativ niedrigem Druck in der Lage ist, die geforderte Sprühqualität zu liefern, und dabei aber einfach und billig herstellbar ist, während bei Anwesenheit von Flüssiggas im Produkt und entsprechend höheren Drücken mit ihr eine bisher unbekannte, wesentlich gesteigerte Feinheit der Teilchen in der Sprühwolke erreicht werden soll.

Die oben beschriebene Aufgabe wird gelöst und die angestrebten Ziele werden erreicht bei einer Spritzdüse der eingangs be schriebenen Art mit den im kennzeichnenden Teil des Patentan spruchs 1 angegebenen Merkmalen. Besondere Ausführungsarten der Erfin dung sind aus den abhängigen Ansprüchen 2-18 zu entnehmnen.

In der folgenden Beschreibung werden bevorzugte Ausführungsfor men der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrie ben, in welchen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zerstäubungskopf mit einer zweiteiligen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spritzdüse,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Düseneinsatz der vorangehen den Ausführungsform, entlang einer in Fig. 1 durch II-II ange deuteten Ebene (die Schnittebene der Fig. 1 ist in Fig. 2 durch I-I angedeutet) und in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die in Fig. 2 gezeigte Ausfüh rungsform des Düsenkernes entlang einer in Fig. 2 durch III-III angedeuteten Ebene,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine zu den Einsatzkernen der Fig. 2 und 3 passende Düsenhülse der Spritzdüse,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Teilbereich der aus den Teilen nach Fig. 3 und 4 zusammengesetzten Düsen im Längsschnitt und in vergrößertem Maßstab,

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform ähnlich der in Fig. 2-5 gezeigten, aber mit sechs axialen und sechs an diese rechtwinklig angeschlossenen radialen Gängen,

Fig. 7 im Querschnitt eine weitere Ausführungsform des Düsenker nes mit drei Turbulenzstufen,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch den Düsenkern nach Fig. 7,

Fig. 9 eine Querschnitt durch einen Düsenkern ähnlich dem in Fig. 2 gezeigten, aber mit zusätzlichen Gängen zur Einführung eines zweiten Mediums,

Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Spritzdüse mit einem Düsenkern nach Fig. 9 und mit einem Ein laßventil und Einlaßkanälen für ein zweites Medium,

Fig. 11 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungs form der Spritzdüse mit Ausstoßkanal, Ringansaugkanal und Re gelventil, nach Fig. 10,

Fig. 12 eine Ansicht ähnlich derjenigen von Fig. 11 aber mit einfachen Ansaugöffnungen für ein zweites Medium und

Fig. 13 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte, andere Ausfüh rungsform eines Zerstäuberkopfes mit Spritzdüsen gemäß der Er findung zeigen.

Der in Fig. 1 im Längsschnitt gezeigte Zerstäuberbetätigungskopf 30 enthält in seiner Seitenwandung 30 a eine Ausnehmung 31, in welche die in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigte, in Form eines topfförmigen Gehäuses 33 und einem in die in der In nenwand der letzteren vorgesehenen Ausnehmung 33 a eingefügten Dü senkern oder Stopfen 32 bestehende Spritzdüse eingesetzt ist. Der Düsenkern 32 trägt in seiner am Boden 33 b der Ausnehmung 33 a dicht anliegenden vorderen, dem Düsenauslaß 41 zugewandten Stirnfläche 32 a und in seiner an der Seitenwandung 41 zugewand ten Stirnfläche 32 a und in seiner an der Seitenwandung 33 c der Ausnehmung 33 a dicht anliegenden seitlichen Umfangswand 32 b aus gebildete Vertiefungen, die in der beim Zusammenbau von Düsen kern 32 und Düsenhülse 33 erstellten Düse das aus Ringkammern und Kanälen oder Gängen bestehende hohle Düseninnere bilden.

Die genannten Vertiefungen sind in den Darstellungen des Düsen kerns 32 nach Fig. 2 und 3 besonders veranschaulicht.

Der Betätigungskopf 30 trägt an seiner Unterseite ein unten of fenes Ärmelstück oder Halsteil 34, in welches der Ventilschaft einer Aerosol-Sprühdose in bekannter Weise eingesteckt werden kann. Das Innere des Ärmelstücks 34 bildet den Hauptspeisekanal 27, aus dessen oberem Endbereich im Betätigungskopf 30 vier axiale Speisekanäle oder Gänge 35 in axialer Richtung zur Düsen mittelachse MA, die durch Längsnuten in der Umfangswand 32 b des Düsenkerns 32 ausgebildet sind, rechtwinklig in Vertiefungen oder Gänge in der Stirnfläche 32 a einmünden, die das Turbulenz system der Düse bilden. Dieses umfaßt, wie aus Fig. 2 ersichtlich, vier jeweils mit ihrer Eintrittsöff nung 36 a rechtwinklig an das vordere Ende eines der axialen Gän ge 35 angeschlossene tangentiale Gänge 36, die jeweils wind schief zur Düsenmittelachse in einer diese Achse rechtwinklig schneidenden Ebene verlaufen und tangential von außen in eine gemeinsame erste äußerste Ringkammer 37 einmünden, wobei ihre Einmündung 36 b symmetrisch um die äußere Umfangswand 37 a der Ringkammer 37 verteilt sind (Fig. 2) und mit der letzteren Um fangswand die Leitkanten 36 c bilden.

Von der Ringkammer 37 aus führen vier Gänge 38 der nächstfolgenden Turbulenzstufe düseneinwärts in eine zweite, innere Ring kammer 39, die einen pflockartigen, aus der durch die Bodenflä che 36 d (Fig. 3) einmündenden Gänge 36 bestimmten Ebene bis nahe an den Eingang zur Auslaßöffnung 41 heranragenden Ablenkvor sprung 40 umgibt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich werden die Ringkammern und tangentia len Gänge durch die Bodenfläche 33 b der Ausnehmung 33 a herme tisch oder mindestens flüssigkeitsdicht überdeckt. Eine das hoh le Düseninnere durchströmende, unter Druck befindliche Flüssig keit kann sich also nur durch die Gänge und Ringkammern hindurch zur Auslaßöffnung 41 bewegen.

Die idealste Konizität der tangentialen Gänge 36 wird erreicht, indem man von der Kanalseite 35 A eine Tangente zur Peripherie der Ringkammer 37 und von der Kanalseite 35 B eine Gerade durch den Berührungspunkt 37 A dieser Tangente mit der Ringkammer 37 zieht. Vorteilhafterweise wird dann die Breite der Ringkammer 37 so gewählt, daß sie gleich der Breite der Einmündung 36 b der tangentialen Gänge 36 in die Ringkammer 37 ist. Durch diese Kon figuration erreicht man, daß eine von den axialen Gängen 35 kommende, unter Druck stehende Flüssigkeit durch die Verengung der tangentialen Gänge 36 bis zum Einmünden in die Ringkammer 37 beschleunigt wird und daß danach die Ringkammer 37 der Flüssig keit durch die dieser aufgezwungenen Rotationsbewegung eine Zen trifugalkraftkomponente verleiht. Ferner entsteht in der Ring kammer 37 vor je einer Einmündung 36 b eines tangentialen Ganges 36 ein Sog. Die idealste Stelle für die Kante 38 d der Eintritts öffnung 38 a der inneren tangentialen Gänge 38 einer sekundären Stufe wird erhalten, wenn vom ersten Berührungspunkt auf der Kante 36 c zwischen der Geraden 35 B-37 A und der Ringkammerwan dung 37 a eine Tangente zur Peripherie der zweiten Ringkammer 39 gezogen wird, und die idealste Einlaufbreite der Eintrittsöff nungen 38 a der inneren tangentialen Gänge wird erreicht, indem am Berührungspunkt 39 A dieser Tangente mit der zweiten Ringkam mer 39 eine Gerade zum Punkt 35 A der Kanalseitenkante 36 a des Speisekanals oder axialen Ganges 35 gezogen wird. Vorteilhafter weise wird dann eine Breite für die Ringkammer 39 gewählt, die mit der Summe der Breiten der Einmündungen der inneren tangen tialen Gänge 38 in derselben identisch ist, wodurch der Durch messer des pflockartigen Vorsprungs 40 bestimmt wird. Die äuße ren tangentialen Gänge 36 sind in der Höhe unverändert wohinge gen die inneren Gänge 38 sich ab der Eintrittsstelle 38 a zwi schen den beiden axialen Wandkanten 38 c und 38 d nicht nur seit lich, sondern auch in bezug auf ihre Höhe zur Einmündung 38 b in die Ringkammer 39 verengen. Diese Verengung ist nicht kontinu ierlich , sondern durch eine Stufe 23 unterbrochen, die als mech anisches Break-up erzeugendes Hindernis bereits beim Beschleuni gungsvorgang Turbulenz erzeugt (Fig. 2 und 3). Die Umfangskante der vorzugsweise eine Vertiefung 40 a enthaltenden Stirnseite des Vorsprungs 40 (Fig. 5) führt in der die inneren Gänge 38 durch strömenden Flüssigkeit ebenfalls zu Turbulenz. Eine zusätzliche Turbulenz wird durch einen an der Innenseite der Düsenhülse 33 um den Düsenauslaß 41 herum befindlichen Ringwulst 42 hervorge rufen (Fig. 4).

In der erfindungsgemäßen Spritzdüse wird eine unter Druck ste hende Flüssigkeit gezielt beschleunigt, in Rotation versetzt und gewirbelt, was zu einer optimalen Ausnützung der vorhandenen Ausstoßkraft führt. Das Volumen des Hauptspeisekanals 27 ist, verglichen mit den erwähnten an ihn angeschlossenen Kanälen bzw. axialen Gängen und tangentialen Gängen, wesentlich größer. Die ses mit den Kanälen und Gängen verglichen überdimensionierte Vo lumen des Hauptspeisekanals 27 ist einerseits notwendig, um die vorhandene Druckkraft, unter der die Flüssigkeit steht, unbe schränkt bis zu den axialen Gängen 35 zur Wirkung zu bringen, und andererseits, damit die axialen und tangentialen Gänge auch bei leichttrocknender Flüssigkeit durch verlangsamtes Verdunsten einer relativ großen Flüssigkeitsmenge, die im Hauptspeisekanal 27 gelagert ist, durchgängig bleiben.

Durch entsprechende Änderung des Querschnitts der axialen Gänge 35, aber auch der Querschnitte der Räume 36, 37, 38 und 39 des hohlen Düseninneren kann man die Sprühleistung der erfindungsge mäßen Spritzdüse der jeweiligen Viskosität der Flüssigkeit an passen. Eine höhere Viskosität der Flüssigkeit verlangt natür lich einen größeren Querschnitt als eine kleine.

Die Tropfengröße ist durch Änderung des Abstandes zwischen dem pflockartigen Vorsprung 40 und der Ringrippe 42 der Düsenhülse 33 einstellbar; je kleiner der Abstand, umso kleiner ist die Tropfengröße. Natürlich darf der Abstand nicht zu klein gehal ten werden, was sowohl die Ausstoßgeschwindigkeit herabsetzt, als auch den Ausstoßwinkel der Sprühwolke vergrößert, es sei denn, diese Eigenschaften seien für das eine oder andere Produkt erwünscht. Der Ausstoßwinkel der Sprühwolke hängt auch von der Länge des Düsenauslasses 41 der Düsenhülse 33 ab. Je länger der Auslaß 41, umso kleiner ist dieser Winkel.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Spritzdüse. Der Düsenkern 32 gleicht dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten, außer daß er statt der zweiten Ring kammer 39 eine Turbulenzkammer 45 aufweist, die dadurch gebildet wird, daß um seine Stirnseite herum der Vorsprung 40 einen axial vorspringenden Ringflansch 44 trägt. Die innerhalb des letzteren gebildete Vertiefung 40 a an der Stirnseite des Vor sprungs 40 begrenzt die Turbulenzkammer 45 nach innen, während die Bodenfläche 33 b der Ausnehmung 33 a der Düsenhülse 33 diese Kammer nach außen begrenzt, wobei der Ringwulst 42, dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Ringflansches 44, etwas in die Turbulenzkammer 45 hineinragt. Dabei bleibt zwischen dem Ringflansch 44 und der kragenartigen Ringrippe 42 ein Ringspalt 46, der, besonders wenn der obere Rand der Ringrippe 42 bis an die Ebene des oberen Randes des Ringflansches 44 heran oder über diese Ebene hinaus in das Inne re der Mündungskammer 45 hineinragt, eine erhebliche Erhöhung der Turbulenz in der letzteren Kammer bewirkt (Fig. 5).

In der Ausführungsform nach Fig. 6 ist die Düsenhülse 33 an ih rem inneren die Ausnehmung 33 a umgebenden Rand mit einem Ring flansch oder einer Umbördelung 28 versehen, welcher in eine ent sprechende Ausnehmung 28 a des Betätigungskopfes 30 so fest ein greift, das sie sich auch durch eine unter starkem Druck ste hende Flüssigkeit nicht aus dem Betätigungskopf lösen läßt.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Düsenkerns 32 mit sechs axialen Speisekanälen 35, die zu sechs tangentialen Gängen 36 führen und die in eine gemeinsame Ringkammer 37 ein münden, von der aus sechs innere tangentiale Gänge 38 zur ge meinsamen zweiten Ringkammer 39 führen, die durch den pflockar tigen Ablenkvorsprung 40 begrenzt ist.

Die Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, in welcher die erfindungsgemäße Spritzdüse nicht nur mit zwei, sondern auch mit drei oder mehr aufeinanderfolgenden Turbulenzstufen versehen werden kann, d. h. zusätzlich zu den Gängen und Ringkammern 36, 37, 38 und 39 kann der Düsenkern 2 noch die tangentialen Gänge 48 und die Ringkammer 49 einer tertiären Turbulenzstufe enthal ten und über dem Vorsprung 40 mit einer Mündungskammer 45 verse hen sein. Selbstverständlich ist die Anzahl der aufeinanderfol genden Turbulenzstufen auch von dem zur Verfügung stehenden Druck der Flüssigkeit abhängig, damit es nicht durch eine zu große Reibung zum übermäßigen Abbremsen der Flüssigkeitsströ mung kommt. Je größer der Druck, unter dem sich die Flüssigkeit befindet, umso mehr Turbulenzstufen können vorgesehen werden. In dieser Ausführungsform nach Fig. 10 nimmt die Höhe der Zufuhrka näle und Gänge nicht konisch, sondern stufenweise gegen die Mün dungskammer 45 hin ab; dabei bildet jede Stufe ein zu Wirbeln führendes Hindernis und die erreichte Verengung der Gänge ist ein Beschleunigungsfaktor für den Flüssigkeitsstrom (Fig. 8).

Die Fig. 9 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Düsen kerns 32, bei der der letztere zusätzlich zu den tangentialen Gängen 36 und 38 noch Einlaßkanäle 29 aufweist, deren Ein trittsöffnungen 29 a nicht an der Peripherie des Düsenkerns 32, sondern nach der Mitte desselben hin versetzt sind und über sich von der Stirnseite 33 c der Düsenhülse 33 durch denselben axial erstreckenden Durchlässe 26 gespeist werden. Die Einlaßkanäle 29 sind so angeordnet, daß sie tangential zur äußeren Seitenwan dung der Ringkammer 37 in diese, an Sog erzeugenden Stellen, zwischen den Einmündungen 36 b von jeweils zwei benachbarten tan gentialen Gängen 36 öffnen.

Um eine zusätzliche Sogwirkung in den Einlaßkanälen 29 zu er zeugen, ist die Außenwand der Ringkammer 37 nicht absolut rund, sondern verengt sich jeweils gerade (in Strömungsrichtung gese hen) vor den Einmündungen 29 b der Einlaßkanäle 29. Die aus ei nem tangentialen Gang 36 einströmende bereits beschleunigte Flüssigkeit wird in die darauffolgende Verengung der Ringkammer 37 getrieben, wo sie noch einmal beschleunigt wird, wodurch sie im Vorbeifließen an der Einmündung 29 b eines Einlaßkanals 29 etwas hinter (d. h. stromauf) der Einlaufstelle 38 a eines tangen tialen Ganges 38 liegt, durch den die Flüssigkeit zur Auslaß öffnung 41 fließt. Die Einlaßkanäle 29 sind vorgesehen, um ein zweites Medium, wie z. B. Luft, anzusaugen und mit der das Düsen innere durchströmenden Flüssigkeit zu mischen.

Da die erfindungsgemäße Spritzdüse vorzugsweise zur Ausgabe ei nes von Gas, insbesondere auch von Treibmittelgas freien Pro dukts dienen soll, so muß, wenn ein schaumbildendes Produkt, z. B. Rasiercreme als Schaum ausgegeben werden soll, und dies zur Schaumbildung die Anwesenheit von gasförmigem Medium benötigt, zusätzlich zur Grundflüssigkeit der Rasiercreme noch ein Gasan teil eingeführt werden. Dies kann geschehen indem die Grundflüs sigkeit bei Durchströmen der äußeren tangentialen Gänge 36, der Ringkammer 37 und der inneren tangentialen Gänge 38 durch die Öffnungen 29 a der Einlaßkanäle 29 Luft ansaugen kann, die dann, gemischt mit der Flüssigkeit, den Rasierschaum bildet (Fig. 9 bis 12).

Da in einer gasfreien Alternative für Aerosoldosen neben schaum bildenden Emulsionen auch Öl eingefüllt werden kann, die aber ebenfalls eines Gasmediums bedürfen, um als Staub- und Sprühwol ke aus einer Spritzdüse auszutreten, kann mittels der erfindungsgemäßen Spritzdüse dieses Gasmedium (Luft) über die Ein laßkanäle 29 angesaugt werden. Der Querschnitt der Einlaßkanä le 29 hängt von der gewünschten Luftmenge ab, die man zum Mi schen braucht und muß also von Fall zu Fall angepaßt werden. In Fig. 11 und 12 ist eine Spritzdüse mit einer Düsenhülse 33 und mit in diese eingesetztem Düsenkern 32 gezeigt, bei welcher die vier Öffnungen 29 a, durch welche hindurch über die Einlaß kanäle 29 ein zweites Medium angesaugt werden kann, über Durch lässe 26a und einen Ringkanal 26 (gestrichelt in Fig. 11 ge zeigt) miteinander verbunden sind, der in der Düsenhülse ver läuft und an ein Einlaßventil 22 angeschlossen ist, mit welchem die Ansaugmenge des zweiten Mediums gesteuert werden kann. Eine solche Ausführung kann neben einem Gasmedium auch andere fluide Medien, wie Flüssigkeiten oder feine Pulver ansaugen, was im folgenden ausführlich beschrieben wird.

Die Fig. 13 zeigt einen Längsschnitt durch einen Betätigungskopf mit einer anderen, vorteilhaften Ausführungsform der erfindungs gemäßen Spritzdüse. Hierbei sind die verschiedenen Kanäle, Gän ge und Ringkammern in einem inneren Düsenkörper 52 auf dessen Stirnseite 52 a und Umfangswand 52 b angeformt oder erodiert und werden mit einer Düsenhülse nach Fig. 4 abgedeckt. Der Düsenkör per 52 ist mit dem Betätigungskopf 50 vorzugsweise einstückig geformt und ragt aus dem Boden 51 b der Ausnehmung 51 a in der Seitenwandung 51 so weit heraus, daß über ihm und um ihn herum genügend Spiel zum festen, dichten Einfügen der Düsenhülse 53 in die Seitenwand 51 des Betätigungskopfes 50 verbleibt. Eine sol che Ausführungsform ist nur möglich, wenn der Durchmesser des Düsenkörpers 52 eine Schaffung der vier Speisekanäle (axialen Gänge) 35 spritzgußtechnisch zuläßt, d. h. ist der Durchmesser zu groß, so werden die Speisekanäle 35 zu lang. Da diese einen sehr kleinen Querschnitt haben müssen, nämlich je nach Viskosi tät des Produktes zwischen 0,3 und 0,6 mm, müssen sie so kurz wie möglich gehalten werden. Die Erfahrung zeigt, daß die vor teilhafteste obere Grenze des Gesamtdurchmessers des Düsenkör pers 52 bei dieser Ausführung bei 16 mm liegt. Muß der Durch messer aus irgendwelchen Gründen größer sein, so ist es ratsam, die Ausführungsform gemäß Fig. 1 zu wählen. Der Hauptspeiseka nal 54 weist einen verkürzten Kanalteil 56 an der inneren End wand 52 c des Düsenkörpers 52 sowie eine Verengung des restli chen, in den Betätigungskopf 50 weiter hineinführenden Kanal teils 57 auf. Ferner ist der Winkel des blinden Endes 57a des verengten Kanalteils 57 mit der Düsenmittelachse größer als der entsprechende Winkel des blinden Endes 56 a des verkürzten Ka nalteils 56. Diese abgewinkelten blinden Enden 56 a und 57 a die als Abprall- oder Stauflächen für die im Hauptspeisekanal 54 fließende Flüssigkeit, die mittels dieser Abprallflächen mit mehr oder weniger starkem Druck in die axialen Speisekanäle 35 ₁ und 35 ₂ getrieben wird. Würde der Hauptspeisekanal 54 zylin drisch gestaltet sein, wo würde es am blinden Ende desselben zu einem Staudruck kommen, welcher die Flüssigkeit über die oberen Speisekanäle 35, mit einem höheren Druck treiben würde als über die unteren Speisekanäle 35 ₂. Erfindungsgemäß wird dies vermie den, indem im Bereich des Hauptspeisekanals 54, oberhalb der un teren Kanäle 35 ₂ die Anprallfläche 56 a hervorsteht, deren Ober fläche und Neigungswinkel so gewählt werden, daß dort ein Stau druck in den darunter liegenden Kanälen 35₂ identisch mit demje nigen in den oberen Kanälen 35 ₂ entsteht. Haben die vier Kanäle 35 ₁ und 35 ₂ eine ungleichmäßige Druckabgabe, so wird die Sprüh wolke unsymmetrisch. Von den vier Kanälen 35 ₁, 35 ₂ sind nur zwei in der Schnittebene liegende gezeigt.

Die neue Düse erübrigt die Verwendung einer Pumpe, welche nicht nur ein wiederholtes Drücken zum Ausstoßen des Produktes ver langt, sondern auch Umgebungsluft und somit Sauerstoff in den Produktbehälter pumpt, was natürlich zu einer unerwünschten Oxydation des Produktes führt.

Um am besten die außerordentlichen Möglichkeiten der erfin dungsgemäßen Spritzdüse zu beleuchten, soll erwähnt werden, daß Laborversuche gezeigt haben, daß dank dieser Düse in Aero soldosen bis zu 75% Treibgas eingespart werden kann. Zusammen fassend sei gesagt:

a) Die erfindungsgemäße Spritzdüse ist im Stande, eine ledig lich unter mechanischem Druck stehende Flüssigkeit mit nur ca. 2 atü in der gleichen Qualität zu versprühen, wie handelsübliche Spritzdüsen dies nur mit einem Druck von 6 atü erreichen.
b) Dies bedeutet für Aerosolsprühdosen, daß Treibgas nicht mehr sowohl als Ausstoßenergie als auch durch Entspannung an der Umgebungsluft, als Versprühungsfaktor dienen muß, sondern nur noch den Druck abgeben soll, der gerade genügt, um die mechani schen Break-up-Eigenschaften der erfindungsgemäßen Spritzdüse voll auszunützen.
c) Dies hat wiederum zur Folge, daß nicht mehr ein Treigbasge misch, wie Freon 11 und Freon 12 verwendet werden muß, welches bisher nötig war, um einerseits eine genügend große Gesamtmenge zu erzeugen, die als Versprühfaktor dient, und um andererseits durch eine verschieden große Menge der einen oder anderen Gas gemischkomponente, dank ihrer sehr unterschiedlichen Siedepunk te, den Ausstoßdruck zu variieren, sondern es kann bei Verwen dung der erfindungsgemäßen Spritzdüse lediglich das Treibgas mit dem tiefsten Siedepunkt eingesetzt und davon nur soviel ver wendet werden, daß ca. 2 atü Überdruck in der Aerosoldose er reicht werden.
d) Die Erfahrung hat gezeigt, daß z. B. für Haarlack statt 77% Gasgemisch Freon 11 und 12 entsprechend 3,8 atü Druck bei Ver wendung der erfindungsgemäßen Spritzdüse lediglich 19% Freon 12 entsprechend 1,7 atü Druck in die Aerosoldose eingefüllt wer den müssen, um identische Sprühqualitäten zu erreichen. Die er findungsgemäße Spritzdüse funktioniert auch mit 1,7 atü Druck oder sogar, je nach verlangter Tropfengröße, bis herunter zu 0,8 atü, vorausgesetzt, daß dieser Druck durch ein Treibgas erzeugt wird. Denn nachdem das Treibgas seine Rolle als Aus stoßenergiequelle gespielt hat, entspannt es sich, wenn auch in geringerem Maße, im Kontakt mit der Umgebungsluft und kompen siert so, als Sprühfaktor, den bis zu den weiter obengenannten 1 atü fehlenden Druckanteil.

Auch haben Laborversuche gezeigt, daß dank der mechanischen Break-up-Eigenschaften der erfindungsgemäßen Spritzdüse Flüs sigkeiten, die mit hohem Druck durch sie hindurchgezwungen wer den, wegen der entstehenden Reibungswärme zum Verdampfen ge bracht werden können.

Claims

1. Spritzdüse zur Ausgabe eine unter Überdruck stehenden Flüs sigkeit in Form einer Sprühwolke, umfassend zumindest zwei Teile (32, 33), die quer zur Achse (MA) der in einem der Teile vor handenen Auslaßöffnung (41) stirnseitig aneiander liegen, wo bei zwischen den Teilen ein achssymmetrisches Strömungswegsystem (35, 36, 37, 38, 39) angeordnet ist, das zentrisch eine Mündungskammer (45) mit mehreren im wesentlichen tangential aus ei ner außenliegenden Ringkammer (37, 39) in sie einmündenden Gän gen (36, 38) aufweist, wobei in die Gänge (36) weitere von außen im wesentlichen rechtwinklig einmündende, in axialer Rich tung verlaufende Gänge (35) vorgesehen sind, durch die die unter Druck stehende Flüssigkeit von außen her dem Strömungs wegsystem zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zentrisch in der Mündungskammer (45) gegenüber der Auslaßöffnung (41) ein pflockartiger Ablenkvorsprung (40) vorgesehen ist, der sich bis nahe an die Auslaßöffnung (41) erstreckt und/oder in mindestens einem der tangentialen Gänge (36) ein Ablenkvorsprung (23) ange ordnet ist.

2. Spritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (33) mit der Auslaßöffnung (41) als topfförmiges Gehäuse ausgebildet ist, in das das andere Teil (32) als Stopfen einge steckt ist.

3. Spritzdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der zu der genannten Ringkam mer (39) führenden tangentialen Gänge (38) eine weitere, außen liegende Ringkammer (37) vorgesehen ist, die wiederum durch in sie im wesentlichen tangential von außen einmündende Gänge (36) gespeist wird.

4. Spritzdüse nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein tangential in eine Ringkammer (27) führender Gang (36) in Strömungsrichtung der Ringkammer eine nur kurze Strecke stromaufwärts von der Eintrittsöffnung (38 a) eines aus derselben Ringkammer hinausführenden Ganges einmündet.

5. Spritzdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die tangentialen Gänge (36, 38) in ihrem Querschnitt in Strömungsrichtung zumindest in ihrem Mündungsbe reich (36 b, 38 b) abnehmen.

6. Spritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der tangentialen Gänge (36, 38) von ihrer Eintritts öffnung (36 a, 38 a) bis zu ihrem Mündungsbereich (36 b, 38 b) kon tinuierlich abnimmt.

7. Spritzdüse nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Ringkammern von einer außen gelegenen Ringkammer (37) zu einer weiter innen gelegenen Ringkammer (39) jeweils abnehmen.

8. Spritzdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausmündungsquerschnitt jedes tangentia len Ganges (36, 38) an seiner Einmündungsstelle (36 b, 38 b) in die Ringkammer (37, 39) höchstens ein Drittel von deren Quer schnitt beträgt.

9. Spritzdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die tangentialen Gänge (36, 38), die Ring kammern (37, 39) und die Mündungskammer (45) als Vertiefungen ausgebildet sind, die in die Stirnfläche des Stopfens (32) ein gelassen sind.

10. Spritzdüse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorsprünge (23) als Stufen im Boden der Vertiefungen aus gebildet sind.

11. Spritzdüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder mit einer Stufe versehene Gang vor derselben einen größe ren Querschnitt aufweist als nach derselben.

12. Spritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ablenkvorsprünge (23) sich im Bereich der Eingangsöffnung und/oder in der Ausmündung eines tangentialen Ganges (38) in, respektive aus einer Ringkammer (39) befinden.

13. Spritzdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich um die Auslaßöffnung (41) herum zur Mündungskammer (45) hin eine kragenartige Ringrippe (42) er streckt.

14. Spritzdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialabstand der Stirnseite des pfloc kartigen Vorsprungs (40) bis zum Eingang der Auslaßöffnung (41) höchstens 0,1 mm beträgt.

15. Spritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, daß der pflockartige Vorsprung (40) eine zentrale Vertiefung (40 a) aufweist.

16. Spritzdüse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialabstand der Stirnseite des pflockartigen Vorsprungs (40) bis zur Stirnseite der Ringrippe (42) höchstens 0,05 mm be trägt.

17. Spritzdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einlässe (29) für ein zweites Medium vorge sehen sind, von denen jeder von außen her im wesentlichen tan gential bis in die äußerste Ringkammer (37) führt.

18. Spritzdüse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ringkammer (37) in Strömungsrichtung in derselben vor der Einmündung eines jeden Einlasses (29) verengt, derart, daß sich die Einmündung im durch die Verengung bewirkten Sogbereich be findet.