DE3544340A1 - Doppelzweckduese - Google Patents

Description

HOEGER, STELLRECHT & PARTNER 3544340

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c ■ D 7000 STUTTGART 1

A 46 859 m Anmelder: Spraying Systems Co.

m - 213 North Avenue at Schmale

4. Dezember 1985 Road, Wheaton,

Illinois 60187, U.S.A.

Beschreibung

Doppelzweckdüse

Die Erfindung betrifft eine Doppelzweckdüse zum Erzeugen eines Schaumes unter niederem Druck und zum Versprühen eines Mediums unter hohem Druck.

Düsen zum Versprühen fließfähiger Medien werden für viele Zwecke eingesetzt, um verschiedene Medien, beispielsweise Wasser, Farbe, Chemikalien, Insektizide, Herbizide, Emulsionen und Schäume auf die verschiedensten Unterlagen zu verteilen. Ein Beispiel für die Anwendung einer Sprühdüse ist die Reinigung schmutziger Gegenstände oder Anlagen, insbesondere in einer münzbetätigten Wagenwaschanlage. Eine derartige Waschanlage liefert ein flüssiges Reinigungsmittel, beispielsweise ein chemisches Detergenz, das mit Wasser vermischt ist. Ferner ist eine Vorrichtung zum Aufbringen des Reinigungsmittels vorgesehen. Hierbei kann es sich um eine mit dem Medium gespeiste Bürste handeln, die dazu benutzt wird, einen Reinigungsschaum zu erzeugen. Neuerdings wurden jedoch Schaumerzeugungsdüsen entwickelt, mit deren Hilfe das Reinigungsmittel direkt auf die zu reinigenden Teile gesprüht wird. Im allgemeinen arbeiten diese Schaumdüsen bei relativ niederen

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Drücken in der Größenordnung von etwa 2 bis 3 bar, um ein übermäßiges Spritzen und einen übermäßigen Verbrauch an Reinigungsmittel zu verhindern. Zwei Beispiele solcher Schaumsprühdüsen sind in der US-PS 37 84 111 angegeben.

Nach dem Aufbringen des geschäumten Reinigungsmittels läßt man es für kurze Zeitdauer einwirken. Anschließend wird es von dem zu reinigenden Gegenstand abgespült. Die Spülung erfolgt gewöhnlich mit Leitungswasser, welches unter relativ hohem Druck, beispielsweise in der Größenordnung von 35 bar oder mehr aufgesprüht wird, um die Oberfläche klarzuscheuern und den aufgelösten Schmutz wegzuführen. Bei den meisten Sprühreinigungsvorgängen sind separate Schaumdüsen und Niederdruckquelle für Reinigungsmittel sowie Hochdruckspühldüsen erforderlich, wodurch sich die Ausrüstung derartiger Anlagen praktisch verdoppelt. In anderen Fällen wird eine separate Druckluftquelle vorgesehen, die mit der Sprühdüse zusammen verwendet wird, die anschließend bei niederem Druck betrieben wird, so daß die Luft injiziert wird, um einen Schaum aus der Reinigungslösung zu bilden. Jedoch erfordert auch dies ein relativ aufwendiges Luftliefersystem und eine Anpassung der Sprühdüse.

Dementsprechend ist es in erster Linie Aufgabe der Erfindung, eine Doppelzweckdüse zu vermitteln, die einmal als Schaumerzeugungsdüse und zum anderen als Hochdruck-Spüldüse eingesetzt werden kann. Die Düse soll automatisch einen gut vermischten, dichten Schaum liefern, wenn sie mit Niederdruck-Schaumlösung

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gespeist wird und soll automatisch einen Hochdruck-Düsenstrahl in einem bestimmten Sprühmuster liefern, wenn ihr ein unter hohem Druck stehendes Medium, beispielsweise Spülwasser, zugeführt wird.

Die Doppelzweckdüse soll dabei verhältnismäßig einfach und wirtschaftlich herstellbar sowie leicht zu betreiben, zu reinigen und zu warten sein. Ferner soll die Düse dauerhaft sein und einen langen und störungsfreien Betrieb ermöglichen.

Die Doppelzweckdüse gemäß der Erfindung weist einen äußeren Düsenkörper mit Ein- und Auslaßseiten auf, der eine innere Gleitkammer und eine Mischkammer enthält, wobei ein innerer Düsenkörper gleitbar im äußeren Düsenkörper gelagert ist und normalerweise durch eine Kompressionsfeder in Gegenströmungsrichtung vorgespannt ist. Der innere Düsenkörper weist einen abgestuften, inneren Durchlaß auf, über welchen ein Medium von der Einlaßseite des äußeren Düsenkörpers zur Mischkammer fließt. Die Mischkammer weist wenigstens eine Lufteinlaßöffnung auf. Das Auslaßende des inneren Düsenkörpers liegt normalerweise in Strömungsrichtung gesehen vor den Lufteintrittsöffnungen, so daß Luft durch diese Öffnungen eingesaugt wird und ein Schaum aus Blasen und Tröpfchen erzeugbar ist. Der Schaum wird aus einer Auslaßöffnung des äußeren Düsenkörpers versprüht. In dem abgestuften, inneren Durchlaß sind Schultern vorgesehen, welche den inneren Düsenkörper veranlassen, sich in der Gleit- und Mischkammer in Strömungsrichtung gegen die Wirkung der Feder zu bewegen, wenn ein unter hohem Druck stehendes Medium

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in den Durchlaß eintritt und aus dessen Ende unterhalb der Lufteinlaßöffnungen und in enger Nachbarschaft mit dem Auslaßende des äußeren Düsenkörpers austritt, um auf diese Weise einen unter hohem Druck stehenden Mediumsprühstrahl zu erzeugen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der innere Düsenkörper zwischen seinen Enden einen radial vorstehenden Flansch auf. Die Feder spannt normalerweise den Flansch in Gegenstromrichtung gegen einen Teil des äußeren Düsenkörpers. Der Flansch liegt an einer Schulter der Gleitkammer an, wenn Hochdruckmedium im abgestuften inneren Durchlaß im inneren Düsenkörper gegen die Vorspannung der Feder verschiebt. Der innere und der äußere Düsenkörper weisen vorzugsweise querverlaufende Auslaßschlitze an ihren jeweiligen Enden auf. Die Gleitkammer und der innere Düsenkörper sind derart zueinander komplementär ausgebildet, daß die Schlitze in gegenseitiger Ausrichtung gehalten werden, um ein fächerförmiges Sprühmuster zu erzeugen.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht einer Doppelzweckdüse;

Fig. 2 eine Teilschnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

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Fig. 3 eine Stirnansicht der Auslaßseite der Düse aus Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte Teilseitenansicht eines inneren Düsenkörpers;

Fig. 5 eine Teilschnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 4 und

Fig. 6 eine Stirnansicht des Auslaßendes des inneren, in Fig. 4 dargestellten Düsenkörpers.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine verbesserte Doppelzweckdüse 10 zum wahlweisen Erzeugen eines Schaumes unter niederem Druck und zum Versprühen eines Mediums unter hohem Druck. Die Düse 10 umfaßt einen aus zwei Teilen 11, 12 bestehenden Düsenkörper, wobei der Teil 11 an der Eintritts- und der Teil 12 an der Austrittsseite der Düse angeordnet ist. Der Teil 11 ist an seinem einen Ende 13 mit Innengewinde versehen, mit dem er ein mit Außengewinde versehenes Teil oder Kupplungselement einer unter Druck stehenden Mediumquelle aufnimmt, beispielsweise eine in der Hand zu haltende Sprühpistole oder dergleichen. Das andere Ende des an der Einlaßseite der Düse angeordneten Körpers 11 weist vorzugsweise ein Außengewinde 14 auf, welches in einen mit Innengewinde versehenen Abschnitt 15 des an der Düsenauslaßseite angeordneten Teils 12 einschraubbar ist. Um die Schraubverbindung zwischen den Teilen 11 und 12 abzudichten, ist ein O-Ring oder ein ähnliches Dichtungselement 16 zwischen der ringförmigen Stirn-

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seite des Teils 12 und einer Umfangsschulter 17 am Teil 12 in der Nähe des mit Gewinde versehenen Abschnitts 14 angeordnet.

Um ein Medium aus dem an der Einlaßseite angeordneten Teil 11 zu dem an der Auslaßseite vorgesehenen Teil gelangen zu lassen, ist ein gleitverschieblicher, innerer Düsenkörper 20 vorgesehen. Wie in Fig. 1 dargestellt, weist der innere Düsenkörper 20 im allgemeinen eine zylindrische Außenform auf, mit einem oberen Hülsenabschnitt 21 und einem unteren Hülsenabschnitt 22, die über einen einstückig ausgebildeten, radial vorstehenden Flansch 23 miteinander verbunden sind. Der obere Hülsenabschnitt 21 wird von einer mittigen, axial verlaufenden Bohrung 24 im Teil 21 unterhalb des Gewindeteils 13 aufgenommen. Vorzugsweise weist die Bohrung 24 eine ringförmige Nut 25 zur Aufnahme einer O-Ringdichtung 26 auf, die gleitend und dicht den oberen Hülsenabschnitt 21 des inneren Düsenkörpers 20 umschließt.

Zur Aufnahme des inneren Düsenkörpers 20 weist der an der Auslaßseite der Düse vorgesehene Teil 12 eine innere Gleitkammer 27 auf, die allgemein zylindrisch ausgebildet ist. Die Kammer hat zwei einander diametral gegenüberliegende, ebene Führungsflächen 28a, 28b. In ähnlicher Weise ist auch der Flansch 23 am inneren Düsenkörper 20 im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, wobei jedoch zwei diametral einander gegenüberliegende Flachseiten 29a, 29b ausgebildet sind, die den Flächen 28a, 28b gegenüberliegen und an diesen angreifen. Der Flansch 23 und die innere Gleitkammer 2

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können jedoch auch andere, zueinander komplementäre Querschnittsformen haben, beispielsweise quadratische oder hexagonale Konfigurationen, solange gewährleistet ist, daß der eingesetzte innere Düsenkörper in Ausrichtung mit dem Teil 12 der Düse gehalten ist und sich insoweit im äußeren Düsenkörper nicht verdrehen kann.

Das der Düse zugeführte Medium fließt durch die Düse über einen inneren Durchlaß 36, der im inneren Düsenkörper 20 ausgebildet ist. Wie im einzelnen in Fig. 4 und 5 dargestellt, zeigt der Durchlaß 3 6 einen abgestuften Aufbau aus Abschnitten 36a bis 36d mit zunehmend kleiner werdendem Durchmesser, die durch innere, ringförmige Schultern 37a bis 37c jeweils getrennt sind. Das Auslaßende 40 des inneren Düsenkörpers weist eine allgemein ovalförmige Öffnung 41 auf, die von dem untersten Abschnitt 36d des Durchlasses 36 ausgeht und in primäre und sekundäre Querschlitze 42 und 43 überleitet, die allgemein parallel zur Hauptachse der Öffnung 41 ausgerichtet sind. Vorzugsweise sind die Enden der Schlitze 4 2 und 43 bei 44 hinterarbeitet, um das fächerartige Versprühen des Mediums zu begünstigen.

Wird die beschriebene Düse als Schaumsprühdüse eingesetzt, so wird ein Medium, beispielsweise Wasser, das mit einer geeigneten Chemikalie oder einem Reinigungsmittel vermischt ist, bei relativ niederem Druck, beispielsweise zwei bis 3 bar aus einer (nicht dargestellten) Quelle in die Einlaßseite 11 des Düsenkörpers eingeleitet. Das Medium passiert den abgestuften Durchlaß 36 des inneren Düsenkörpers 20 und tritt durch die

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Öffnung 41 und die querverlaufenden Schlitze 42, 43 in Form eines expandierenden,fächerähnlichen Sprühstrahls aus. Wenn das Medium durch die Mischkammer in Teil 12 des Düsenkörpers hindurchströmt, entsteht ein Druckabfall und Luft wird in die Mischkammer 32 durch zwei Lufteinlaßöffnungen 45a und 45b, die im Düsenteil 12 vorgesehen sind, eingesaugt. Das Medium und die Luft vermischen sich in der Mischkammer 32 und bilden einen dichten Schaum aus Blasen und darin suspensierten Mediumtröpfchen, der in Gestalt eines fächerartigen Sprühstrahls aus dem querverlaufenden Schlitz 35 am Auslaßende des Düsenkörpers austritt.

Wie bereits erwähnt, ist diese einen unter niederem Druck stehenden Schaum erzeugende Düse insbesondere für das Versprühen eines Reinigungsschaums auf schmutzige Gegenstände geeignet, beispielsweise auf Kraftfahrzeugräder oder- reifen. Es ist erwünscht, daß ein solcher Schaumreiniger bei relativ niederem Druck aufgebracht wird, so daß er von der beaufschlagten Fläche nicht abspritzt. Der Schaum soll stattdessen fest an der schmutzigen Fläche haften, bis er wieder abgespült wird. Die Zeitdauer für diese Verweilzeit des Schaumes auf der schmutzigen Fläche kann etwa eine halbe Minute oder weniger oder auch sehr viel mehr betragen, je nach der Stärke des Reinigungsmittels, der Art des zu entfernenden Schmutzes und der Empfindlichkeit der beaufschlagten Fläche gegenüber der angewandten Chemikalie.

Wenn gewünscht wird, die Düse 10 für Spülzwecke zu benutzen, ist es lediglich erforderlich, ein unter hohem Druck stehendes Spül- oder Reinigungsmedium, beispiels-

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weise warmes Wasser, in den Teil 11 der Düse 10 einzuleiten. Dies kann beispielsweise einfach dadurch geschehen, daß man ein handbetätigtes Ventil 50, welches in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, verdreht oder ein ferngesteuertes Magnetventil betätigt, wodurch von einer Quelle unter niederem Druck stehenden Reinigungsmittels auf eine Quelle unter hohem Druck stehenden Wassers umgeschaltet wird. Der Druck, unter dem das Hochdruckmedium steht, kann beispielsweise 35 oder mehr bar betragen, obwohl auch niedrigere Drücke bis zu etwa 7 bar Anwendung finden können. Das unter hohem Druck stehende Spülwasser übt auf die inneren Schultern 37a bis 3 7c des abgestuften, inneren Durchlasses 36 einen Druck aus und verschiebt den inneren Düsenkörper 20 ähnlich wie einen hydraulischen Kolben nach unten gegen die Vorspannwirkung einer Feder 30, bis die Unterseite des Flansches 23 an einer inneren Schulter 33 am Ende der Gleitkammer 27 aufsitzt. Der innere Durchlaß 36 kann bei einer anderen Ausführung der Erfindung auch einen konstanten Durchmesser haben. Der Kolbeneffekt des inneren Düsenkörpers wird dann durch die unterschiedlichen Querschnittsflächen zwischen Düsenkörper 20 und Öffnung 41 vermittelt.

Unter diesen Hochdruck-Sprühbedingungen wird das Auslaßende 40 des inneren Düsenkörpers 20 im wesentlichen in eine halbkugelförmige Aussparung 34 des äußeren Düsenkörpers 10 verschoben. Die primären und sekundären Querschlitze 42, 43 des inneren Düsenkörpers sind mit dem quer verlaufenden Auslaßschlitz 35 am Ende des Teils 12 ausgerichtet. Somit wird das Hoch-

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druckmedium durch die Öffnung 41 und die Schlitze 42, 43, 34 in fächerförmiger Gestalt ausgesprüht.

Wenn der innere Düsenkörper 20 durch das Hochdruckmedium nach unten gepreßt wird, läuft der untere Düsenteil 22 an den Lufteinlaßöffnungen 45a und 45b in der Mischkammer 32 vorbei, so daß keine Luft mehr eingesaugt und mit dem Medium vermischt wird. Daher wird nun kein oder nur sehr wenig Schaum erzeugt. Wenn umgekehrt die Quelle des Hochdruckmediums abgeschaltet wird, führt die Druckfeder 30 den inneren Düsenkörper 20 nach oben in der Gleitkammer 27 zurück, so daß die Oberseite des Flansches 23 gegen die ringförmige Stirnseite des Düsenteils 11 anschlägt. Wenn nun wiederum ein unter niederem Druck stehendes Reinigungsmittel zugeführt wird, wird wieder ein Reinigungsschaum erzeugt .

Aus dem voranstehenden ergibt sich, daß eine einfache und wirksame DoppeIzweckdüse vorgeschlagen wird, mit der sich entweder ein Schaum oder ein Spülstrahl erzeugen läßt. Unter niederem Mediumdruck können Wasser und ein Reinigungsmittel der Düse 10 zugeführt werden. Dabei wird Luft in die Mischkammer 23 eingesaugt, so daß sich ein dichter Schaum bildet, der in fächerähnlichem Muster aus dem quer verlaufenden Auslaßschlitz 3 5 ausgesprüht wird. Auch andere Sprühmuster lassen sich erzielen, wenn die Gestalt der jeweiligen Austrittsöffnungen entsprechend geändert wird. Unter hohem Mediumdruck kann warmes Spülwasser der Düse 10 zugeführt werden, wodurch der innere Düsenkörper 20 veranlaßt wird, sich nach unten zu verschieben und

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die Luftzufuhr abzustellen. Hierbei wird der Mediumsprühstrahl sukzessive durch die Querschlitze 42, 43 und 35 in fächerähnlichem Mediummuster gelenkt. Somit kann die Sprühdüse alternativ dazu verwendet werden, einen unter niederem Druck stehenden Reinigungsschaum und eine unter hohem Druck stehende Spüllösung zu versprühen, wozu lediglich ein an der betreffenden Mediumquelle vorgesehenes Ventil 50 oder dergleichen verstellt werden muß. Aufgrund ihrer einfachen Konstruktion ist die Düse 10 verhältnismäßig preisgünstig herzustellen, sowie leicht zu betreiben, zu reinigen und zu warten.

Claims (1)

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   Patentansprüche

   1. Doppelzweckdüse zum Erzeugen eines Schaumes unter niederem Druck und zum Versprühen eines Mediums unter hohem Druck,

   gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

   a) ein äußerer Düsenkörper (11, 12) mit Ein- und Austrittsseiten und einer Gleit- sowie einer Mischkammer (27 bzw. 32);

   b) ein in der Gleitkammer (27) verschieblicher, innerer Düsenkörper (20) mit einem inneren Durchlaß (36) zur Überführung eines fließfähigen Mediums von der Ein- zur Auslaßseite des äußeren Düsenkörpers (11, 12);

   c) eine am Ende der Mischkammer (32) vorgesehene Auslaßöffnung (35);

   d) wenigstens eine in Strömungsrichtung vor der Auslaßöffnung (35) gelegene Einlaßöffnung (45) für den Lufteintritt in die Mischkammer (32) ;

   e) eine Auslaßöffnung (41) am Ende des inneren Düsenkörpers (20), die mit der Auslaßöffnung (35) des äußeren Düsenkörpers (12) im wesentlichen ausgefluchtet ist;

   f) Vorspannmittel (30) zum Vorspannen des inneren Düsenkörpers (20) in der Strömung entgegengesetzter Richtung, wobei die Auslaßöffnung (41)

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   des inneren Düsenkörpers normalerweise über der Lufteintrittsöffnung (45) angeordnet ist, so daß das bei niederem Druck über den Durchlaß (36) in die Mischkammer (32) einströmende Medium Luft durch die Öffnung (45) einsaugt und ein Schaum aus Blasen und Tröpfchen erzeugt wird, der aus der Auslaßöffnung (35) des äußeren Düsenkörpers (12) versprüht wird;

   g) Schultern (37) am inneren Düsenkörper (20), die diesen Körper in der Gleit- und Mischkammer (27 bzw. 32) zu einer Bewegung in Strömungsrichtung entgegen der Wirkung der Vorspannmittel (30) veranlassen, wenn unter hohem Druck stehendes Medium in den Durchlaß (36) ein und aus dessen Ende unterhalb der Luftauslaßöffnung (45) sowie in enger Nachbarschaft zur Auslaßöffnung (35) des äußeren Düsenkörpers austritt, um einen Hochdruckmedium-Sprühstrahl zu bilden.

   2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Düsenkörper (20) zwischen seinen Enden mit einem radial vorstehenden Flansch (23) versehen ist, daß die Vorspannmittel (30) den Flansch (23) normalerweise gegen einen Teil des äußeren Düsenkörpers (11) an dessen Eintrittsseite vorspannen, und daß der Flansch (23) an einer Schulter (23) in der Gleitkammer (27) anschlägt, wenn Hochdruckmedium den inneren Düsenkörper (20) gegen die Wirkung der Vorspannmittel (30) verschiebt.

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   3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und der äußere Düsenkörper (20 bzw. 12) mit quer verlaufenden Auslaßschlitzen an ihren jeweiligen Enden versehen sind, und daß die Gleitkammer (27) und der innere Düsenkörper derart komplementär zueinander ausgebildet sind, daß die Schlitze in gegenseitiger Ausfluchtung gehalten sind.

   4. Düse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (36) im inneren Düsenkörper (20) gegenseitig abgestufte Teile (36) aufweist, die voneinander durch ringförmige Schultern

   (37) getrennt sind.

   5. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Düsenkörper (20) einen oberen, hülsenförmigen Abschnitt aufweist, daß an
   der Einlaßseite des äußeren Düsenkörpers eine
   axiale Innenbohrung vorgesehen ist, die den oberen Hülsenabschnitt gleitverschieblich aufnimmt, und
   daß Dichtmittel (25, 26) zwischen der Bohrung und
   dem oberen Hülsenabschnitt angeordnet sind.

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