DE3220478A1

DE3220478A1 - Nozzle for the spraying of liquid spray material

Info

Publication number: DE3220478A1
Application number: DE19823220478
Authority: DE
Inventors: Horst 7252 Weil der Stadt Heidt; Gerhard Schraven; Alfred 4300 Essen Sprang
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1982-05-29
Filing date: 1982-05-29
Publication date: 1983-12-01

Abstract

To improve the spray stream characteristics of a nozzle, it is proposed that this is assembled from a pre-atomiser disc (1), an essentially ellipsoidal part (2) and a tubular part (3) with oval or elliptical cross-section which ends with a barrel-shaped or tunnel-shaped nozzle tip (4) having the elliptical outlet opening. <IMAGE>

Description

FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNGFRIED. KRUPP GESELLSCHAFT LIMITED LIABILITY

in Essenin food

Düse zum Spritzen von flüssigem SpritzgutNozzle for spraying liquid spray material

Die Anmeldung betrifft eine Düse zum Spritzen von flüssigem Spritzgut. Solche Düsen bestehen in der Regel aus einer Düsenkammer, in die über eine Vorzerstäuberscheibe das Spritzgut herein-und durch eine elliptische Strahlaustrittsöffnung herausgespritzt-wird. The application relates to a nozzle for spraying liquid spray material. Such nozzles exist in the Usually from a nozzle chamber into which a pre-atomizer disk the spray material is sprayed in and out through an elliptical jet outlet opening.

Nach dem Stand der Technik sind Hartmetallspritzdüsen" bekannt, die aus harten Metallcarbiden, Metallnitriden und/oder Metalloxiden, wie z.B. Wolframcarbid,. Borcarbid, Aluminiumoxid und Zirkonoxid, sowie aus Metallen wie z.B. Eisen, Cobalt und/oder Nickel, bestehen. Die bisher bekannten Hartmetallspritzdüsen weisen in der Regel eine rotationssymmetrische Außen- und Innenform auf. Häufig auftretende FormenAccording to the state of the art, hard metal spray nozzles " known, which are made of hard metal carbides, metal nitrides and / or metal oxides, such as tungsten carbide ,. Boron carbide, alumina, and zirconia, as well consist of metals such as iron, cobalt and / or nickel. The previously known hard metal spray nozzles usually have a rotationally symmetrical outer and inner shape. Common forms

sind zylindrisch und kegiig mit aufgesetzter Halbkugel oder auch zylindrisch und kegiig mit Spitzenverrundung ausgeführt. Die Innengeometrie der bekannten Spritzdüsen ist meist kegelig und zylindrisch mit halbkugel- -> 20 förmiger Ausrundung im Bereich der Spritzöffnung gestaltet. Diese Düsen werden in Stahl- oder Kunststoff- -gehäusen als einer gegenüber dem Spritzgut druckdichten -Einheit mechanisch gefaßt.are cylindrical and conical with an attached hemisphere or also cylindrical and conical with rounded tips executed. The inner geometry of the known spray nozzles is mostly conical and cylindrical with hemispherical -> 20-shaped rounding designed in the area of the injection opening. These nozzles are in steel or plastic housings as a pressure-tight against the spray material -Unit mechanically captured.

"Beim praktischen Einsatz der beschriebenen Düsen mit ■rotationssyrnmetrischer Innenform hat sich jedoch heraus-EV 1/82
Vo/S"In the practical use of the described nozzles with ■ rotationally symmetrical inner shape, however, it turned out to be EV 1/82
Vo / S

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gestellt, daß die Strahlaustrittsellipse häufig ungleichmäßig verschleißt, so daß die elliptische Strahlaustrittsöffnung allmählich eine mehr oder weniger ausgeprägte Kreisform annimmt..Dies wiederum hat zur Folge, daß sich die Spritzbreite in Abhängigkeit von der Verschleißeinwirkung ständig verändert.placed that the jet outlet ellipse often wears unevenly, so that the elliptical jet outlet opening gradually assumes a more or less pronounced circular shape. that the spray width changes constantly depending on the effect of wear.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Düse zum Spritzen von flüssigem Spritzgut zu schaffen, die eine Spritzstrahlcharakteristik besitzt, bei der der Spritzwinkel des austretenden Strahls bis zu 180 beträgt und die Durchflußmenge über den gesamten Spritzbereich fein verteilt und homogen aus der Düse austritt. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Düse zum Spritzen von flüssigem Spritzgut zu schaffen, bei der die Neigung des Spritzstrahls so wenig wie möglich von der durch die Hauptachse der Ellipse der Strahlaustrittsöffnung der Düse bestimmten Horizontalen abweicht. Darüber hinaus soll der einmal durch Düseneinstellung festgelegte Spritzwinkel, auch bei erheblicher Verschleißeinwirkung durch abrasive Medien und unterschiedliche Drücke im Spritzgüt, möglichst unverändert bleiben. Schließlich soll die Düse zum Spritzen von nieder- wie hochviskosen Spritzmaterialien -gleichermaßen geeignet sein.It is therefore the object of the invention to create a nozzle for spraying liquid spray material which has a spray jet characteristic has, at which the spray angle of the exiting jet is up to 180 and the The flow rate is finely distributed and homogeneously discharged from the nozzle over the entire spray area. In particular The invention is based on the object to provide a nozzle for spraying liquid spray material, in which the Inclination of the spray jet as little as possible from that through the main axis of the ellipse of the jet outlet opening the nozzle deviates from certain horizontal lines. In addition, it should be set once by nozzle setting Spray angle, even when there is considerable wear and tear from abrasive media and different pressures in the Injection quality, remain unchanged if possible. After all, the nozzle should be used for spraying low and high viscosity spray materials -be equally suitable.

Die Aufgabe wird durch eine Düse der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei der sich an die Vorzerstäuberscheibe ein im wesentlichen ellipsoidförmiges Teil und daran ein rohrförmiges Teil mit ovalem oder elliptischem Querschnitt, das mit einer die elliptische Austrittsöffnung aufweisenden, tonnen- oder tunnelförmigen Düsenspitze abschließt, anschließen. Dabei ist es nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch möglich, den aus Vorzerstäuberscheibe,The object is achieved by a nozzle of the type described at the outset, in which a nozzle is attached to the pre-atomizer disk substantially ellipsoidal part and a tubular part thereon Part with an oval or elliptical cross-section, which is equipped with an elliptical outlet opening, barrel or tunnel-shaped nozzle tip closes, connect. It is according to a further embodiment the invention also possible, the pre-atomizer disc,

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im wesentlichen ellipsoidförmigen Teil und rohrförmigen Teil mit tonnen- oder tunnelförmiger Düsenspitze bestehenden Düsenkörper so zu gestalten, daß die Düsenmantelinnenflächen und die Düsenmantelaußenflachen unterschiedliche Körperformen aufweisen. So kann beispielsweise die Düsenmantelaußenflache des ellipsoidförmigen Teils der Düse mit der Längsachse der Düse einen größeren Winkel als der entsprechende Teil der Düsenmantelinnenfläche mit der Längsachse bilden (Anspruch 6).Auch kann der Radius des Außenmantels der tunnelartig geformten Düsenspitze halb so groß wie der entsprechende Radius der Mantelinnenfläche der Düse sein (Anspruch 8)· Die Formgebung des Düsenkörpers, insbesondere die Formgebung der Düsenmantelinnenfläche sowie der Düsenspitze wird im Hinblick darauf, daß Turbulenzen beim Durchströmen der Spritzflüssigkeit durch die Düse vermieden werden, so orientiert sein, daß Ecken-und Kantenbildung bei aufeinanderstoßenden Düsenmantelflächen vermieden wird. So werden vorteilhafterweise die äußeren wie inneren Mantelflächen der Düse in den Übergangsbereichen vom ellipsoidförmigen Teil zu dem rohrförmigen Teil der Düse abgerundet sein.substantially ellipsoidal part and tubular part with barrel or tunnel-shaped To make nozzle tip existing nozzle body so that the nozzle jacket inner surfaces and the nozzle jacket outer surfaces have different body shapes. For example, the outer surface of the nozzle jacket of the ellipsoidal part of the nozzle with the longitudinal axis of the nozzle has a greater angle than the corresponding one Form part of the inner surface of the nozzle jacket with the longitudinal axis (claim 6). The radius of the outer jacket of the tunnel-shaped nozzle tip half as large as the corresponding radius of the The inner surface of the nozzle shell (claim 8) · The shape of the nozzle body, in particular the shape the inner surface of the nozzle jacket and the nozzle tip is in view of the fact that turbulence during Avoided flow of the spray liquid through the nozzle be oriented in such a way that corners and edges are formed when the nozzle jacket surfaces meet is avoided. In this way, the outer and inner jacket surfaces of the nozzle are advantageously in the transition areas be rounded from the ellipsoidal part to the tubular part of the nozzle.

Unter einem im wesentlichen ellipsoidförmigen Teil der Düse ist eine Formgebung zu verstehen bei der die Düsenquerschnitte senkrecht zur Düsenlängsachse oval (länglichrund) oder auch elipptisch sind und bei der sich die Düse zur Düsenaustrittsöffnung hin verjüngt. Im Längsquerschnitt ist die Düse im ellipsoidförmigen Teil trapezförmig gestaltet oder besitzt nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine gleichschenklige Trapezform. An essentially ellipsoidal part of the nozzle is to be understood as a shape in which the nozzle cross-sections perpendicular to the longitudinal axis of the nozzle are oval (oblong round) or elliptical and in which the nozzle tapers towards the nozzle outlet opening. In the longitudinal cross-section, the nozzle is trapezoidal in the ellipsoidal part designed or has an isosceles trapezoidal shape according to a further embodiment of the invention.

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Bei der erfindungsgemäßen Düse soll der rohrförmige Teil verhältnismäßig kurz sein und ggf. vollständig entfallen; so daß sich im ersten Fall eine tunnelförmige Düsenspitze ergibt und im zweiten Fall eine tonnenförmige Düsenspitze, bei der sich an den ellipsoidförmigen Teil praktisch unmittelbar die halbkugelförmige Düsenspitze anschließt. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, das rohrförmige Teil einschließlich der Düsenspitze etwa halb so lang wie das ellipsoidförnige Teil der Düse zu machen.In the case of the nozzle according to the invention, the tubular part should be relatively short and possibly complete omitted; so that in the first case there is a tunnel-shaped nozzle tip and in the second case one barrel-shaped nozzle tip, in which the hemispherical part is practically directly adjacent to the ellipsoidal part Nozzle tip connects. It has also been found advantageous to include the tubular part Make the nozzle tip about half as long as the ellipsoidal part of the nozzle.

Die besonderen Vorteile der vorgeschriebenen Ausgestaltung, insbesondere durch die tonnen- oder tunnelförmige Düsenspitze (Dominnenform), liegen darin, daß eine gleichmäßige Beanspruchung der spitzwinklig eingeschliffenen Austrittsellipse verhindert wird, was durch die ungleichmäßigen Strömungsverhältnisse im Düseninneren bedingt ist, so daß die Gestalt der Ellipse über die gesamte Lebensdauer der Hartmetallspritzdüse erhalten bleibt und sich die Spritzgeometrie währenddessen nicht oder nur unwesentlich ändert.The particular advantages of the prescribed configuration, in particular due to the barrel-shaped or tunnel-shaped nozzle tip (dome shape), are that a uniform Stress on the exit ellipse ground in at an acute angle is prevented, which is due to the uneven flow conditions inside the nozzle, so that the shape of the ellipse is retained over the entire service life of the carbide spray nozzle and the spray geometry changes meanwhile does not change or only changes insignificantly.

Vorteilhafterweise weist die Vorzerstäuberscheibe eine Dicke von 0,3 bis 3 mm auf und besitzt rotationssymmetrisch zur Scheibenmitte zwei, drei oder vier Durchlaßöffnungen. Die Zahl der Durchlaßöffnungen wird sich im wesentlichen nach der Viskosität des zu spritzenden Materials richten. Jedenfalls soll zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung des Spritzgutes über die gesamte Spritzfläche die Vorzerstäuberscheibenmitte keine Durchlaßöffnungen aufweisen, so daß nach Möglichkeit ein direkter Strahldurchtritt des Spritzgutes durch die Vorzerstäuberdurchlaßöffnung und die Strahlaustrittselliuse vermieden wird.The pre-atomizer disk advantageously has a thickness of 0.3 to 3 mm and is rotationally symmetrical to the Disc center two, three or four passage openings. The number of passage openings will essentially change the viscosity of the material to be sprayed. In any case, to achieve an even distribution of the The pre-atomizer disc center does not have any passage openings over the entire spray surface, so that If possible, a direct jet passage of the spray material through the pre-atomizer passage opening and the jet outlet radius is avoided.

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Weiterhin soll die Düse in an sich bekannter Weise aus Hartmetall bestehen und die Vorzerstäuberscheibe aus einem weich- und/oder, hartlötbaren metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem oder mehreren der Stoffe Hartmetall, Aluminiumoxid oder Zirkonoxid. Die vorbeschriebenen Materialien haben sich als besonders verschleißfest beim Spritzen erwiesen.Furthermore, the nozzle should be made of hard metal in a manner known per se and the pre-atomizer disk should be made of a soft and / or hard-solderable metallic material, preferably made of one or more of the substances Hard metal, aluminum oxide or zirconium oxide. The materials described above have proven to be particularly wear-resistant proven when spraying.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur Befestigung der Vorzerstäuberscheibe auf dem Düsenkörper O diese im Sandwich-Sinterverfahren aufgesintert und anschließend die elliptische Austrittsöffnung eingeschliffen. According to a further embodiment of the invention, the pre-atomizer disk is fastened to the nozzle body O these sintered in the sandwich sintering process and then the elliptical outlet is ground in.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawings. Show it

Fig. 1,3 je einen Längsquerschnitt einer erfindungsgemäßen Düse und1.3 each shows a longitudinal cross-section of a nozzle according to the invention and

Fig. 2 einen Querschnitt senkrecht zur LängsFig. 2 is a cross section perpendicular to the longitudinal

achse der Düse nach Fig. 1 und 3axis of the nozzle according to FIGS. 1 and 3

Fig. 4,5 je einen Querschnitt längs und senkrecht zur Längsachse durch die Vorzerstäuberscheibe .4, 5 each shows a cross section along and perpendicular to the longitudinal axis through the pre-atomizer disk .

Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Düse besteht im wesentlichen aus einer Vorzerstäuberscheibe 1, einem sich daran anschließenden im wesentlichen ellipsojciörmigen Teil 2 sowie einem rohrförmigen Teil 3, das mit einer die elliptische Austrittsöffnung 9 aufweisenden, tonnen- oder tunnelförmigen Düsenspitze 4 abschließt. Der ellipsoidförmige Teil 2 ist so ausgestaltet, daß die Innenmantelfläche mit den gedachten ,, 10,11 ^The nozzle shown in Figs. 1 to 3 consists essentially from a pre-atomizer disk 1, an adjoining essentially ellipsoic part 2 and a tubular part 3, which is barrel-shaped or tunnel-shaped with an elliptical outlet opening 9 having Nozzle tip 4 closes. The ellipsoidal part 2 is designed so that the inner circumferential surface with the imaginary ,, 10.11 ^

Aoscniußlinien durch Vorzerstäuberscheibe und Grenzfläche zum Teil 3 ein gleichschenkliges Trapez bildet. Die jeweiligen Querschnittsflächen senkrecht zur Längsachse 7 der Düse sind im Teil 2 oval und nehmen zur Düsenspitze 4 hin ab_f bleiben im Teil 3 über eine Länge I₃ konstant und nehmen im tonnen- oder tunnelförmigen Abschluß der Düsenspitze wiederum ab. Die Düse ist so dimensioniert, daß die Länge I^ der Düsenspitze mit darr rohrförmigenAoscniusslinien through the pre-atomizer disk and interface to part 3 forms an isosceles trapezoid. The respective cross-sectional areas perpendicular to the longitudinal axis 7 of the nozzle are oval in part 2 and decrease towards the nozzle tip 4 from _f remain constant in part 3 over a length I ₃ and decrease again in the barrel or tunnel-shaped end of the nozzle tip. The nozzle is dimensioned in such a way that the length of the nozzle tip is tubular with it

Teil 2 halb so groß ist wie die Länge²des im wesentlichen ellipsoidförmigen Teils 2.Part 2 is half as large as the length ² of the essentially ellipsoidal part 2.

Weiterhin v/eichen die durch die Düsenmantelinnenflache gebildeten Formen von denen ab, die durch die Düsenmantelaußenflächen 6^Vgebildet werden. So ist der Radius R der COPYFurthermore, v / calibrate the shapes formed by the nozzle casing inner surface from those that are formed by the nozzle jacket outer surfaces 6 ^V. So the radius R is the COPY

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Düsenmantelaußenflache der tunnelartig geformten Düsenspitze 4 nur halb so groß wie der entsprechende Radius r der Mantelinnenfläche 5. Während ferner der durch die Mantelinnenfläche 5 im Teil 2 gebildete Düsenquerschnitt eine ovale Form hat, bildet der entsprechende Teil der Düsenmantelaußenflache einen Kegelstumpf 2a, so daß die Kegelmantelfläche im Längsschnitt mit der Längsachse einen Winkel el·- von 60° bildet, und im zur Vorzerstäuberscheibe 1 hingewandten Teil eine parallel zur Längsachse 7 der Düse verlaufende (Zylinder-)Mantelform besitzt. Demgegenüber beträgt der Winkel der Mantelinnenfläche zu der Längsachse im Teil 2 im Querschnitt parallel zur kürzeren Achse des Querschnittsovals 40 (Fig. 1) und im Querschnitt entlang der Längsachse nur 10 bis 15° (Fig. 3).The outer surface of the nozzle jacket of the nozzle tip 4, which is shaped like a tunnel, is only half as large as the corresponding radius r of the inner surface 5 forms an angle el · - of 60 ° in longitudinal section with the longitudinal axis, and in the part facing the pre-atomizer disk 1 has a (cylindrical) jacket shape running parallel to the longitudinal axis 7 of the nozzle. In contrast, the angle of the inner surface of the jacket to the longitudinal axis in part 2 in cross section parallel to the shorter axis of cross-sectional oval 40 (FIG. 1) and in cross section along the longitudinal axis is only 10 to 15 ° (FIG. 3).

Die in Fig. 4 und 5 dargestellte Vorzerstäuberscheibe besteht aus Hartmetall, Aluminiumoxid oder Zirkonoxid und weist eine Dicke d von 1 mm auf. Die dargestellte Vorzerstäuberscheibe 1 besitzt zwei Durchlaßöffnungen 8, die achsensymmetrisch zur Vorzerstäuberscheibe angeordnet sind. Die Vorzerstäuberscheibe 1 ist so auf dem restlichen Düsenkörper befestigt, daß ein direkter Strahldurchtritt des Spritzgutes durch die Durchlaßöffnungen 8 und die elliptische Austrittsöffnung 9 ausgeschlossen ist.The pre-atomizer disk shown in FIGS. 4 and 5 consists of hard metal, aluminum oxide or zirconium oxide and has a thickness d of 1 mm. The pre-atomizer disk 1 shown has two passage openings 8, which are arranged axially symmetrically to the pre-atomizer disc. The pre-atomizer disc 1 is on top of the rest Fastened nozzle body that a direct jet passage of the spray material through the passage openings 8 and the elliptical outlet opening 9 is excluded.

Die Vorzerstäuberscheibe 1 und die Teile 2 und 3 bestehen in einem praktischen Ausführungsbeispiel aus einem Hartmetall der Zusammensetzung 9 4 % WC und 6 % Co.The pre-atomizer disk 1 and the parts 2 and 3 consist in a practical embodiment of a hard metal of the composition 9 4% WC and 6% Co.

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Claims

- Expectations

Nozzle for spraying liquid spray material with a force fit perforated pre-atomizer disk attached to it and elliptical jet outlet, characterized in that the nozzle from an essentially ellipsoidal part adjoining the pre-atomizer disk (1) (2) and a tubular part (3) with an oval or elliptical cross-section, which is connected to one of the elliptical Outlet opening having, barrel-shaped or tunnel-shaped Nozzle tip (4) closes, consists.

2. Nozzle according to claim 1, characterized in that the substantially ellipsoidally shaped nozzle surface inner surfaces (5) have a different body shape than the nozzle jacket outer surfaces (6).

3. Nozzle according to claims! 1 and 2, characterized in that the length (1-j) of the tubular part (3) including the nozzle tip (4) is approximately half as great as the length (I ₂ ) of the ellipsoidal part (2) of the nozzle.

4. Nozzle according to claims 1 to 3, characterized in that the nozzle in the ellipsoidal part (2) in longitudinal cross-section has an isosceles trapezoidal shape.

5. Nozzle according to claims 1 to 4, characterized in that the lateral surfaces (5, 6) in the transition areas (5a, 6a) from the ellipsoidal part (2) to the tubular Part (3) of the nozzle are rounded inside and / or outside.

ORIGINAL INSPECTED -__., / 82 ^COPY

• a * ··

6. Nozzle according to claims 1 to 5, characterized in that the outer jacket (6) of the ellipsoidal Part (2) of the nozzle with the longitudinal axis (7) of the nozzle has a larger angle than the corresponding Forms part of the inner shell (5) with the longitudinal axis (7).

7. Nozzle according to claim 6, characterized in that

the angle «*» between the outer jacket (6) of the ellipsoidal Part (2) and the longitudinal axis (7) is 6O ° C.

8. Nozzle according to one of claims 1 to 7, characterized in that the radius R of the outer jacket (6) the nozzle tip (4), which is shaped like a tunnel, is half as large as the corresponding radius r of the inner surface of the jacket (5) is.

9. Nozzle according to claim 1, characterized in that the pre-atomizer disc (1) has a thickness d of 0.3 has up to 3 mm and is rotationally symmetrical to the disk center M two, three or four passage openings (8), with none of the passage openings (8) in the center M of the disk.

10. Nozzle according to claim 9, characterized in that the pre-atomizer disc (1) consists of a soft and / or brazeable metallic material, preferably made of one or more of the materials hard metal, Aluminum oxide, or zirconium oxide and the nozzle itself known way consists of hard metal.

11. A method for producing the nozzle according to claims 1 to 10, characterized in that the perforated pre-atomizer disc (1) on the The nozzle body is sintered and then the elliptical outlet opening (9) is ground in will.