DE3709667A1 - Duese zum verspruehen zweier medien - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Düse zum Versprühen zweier Medien wie Luft und Flüssigkeit, insbesondere Trennmittel nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei der Verwendung für Trennmittel werden meist eine Anzahl solcher Düsen in einem Sprühblock untergebracht, um Druckgußformen in Gießereien vor Eingießen des flüssigen Metalls einzusprühen, damit das fertige Werkstück leich­ ter entnehmbar ist. Bei fast allen Düsen zum Versprühen zweier Medien ist eine homogene Aufbereitung von Luft und Flüssigkeit angestrebt, die um so besser ist, je stärker die Vermischung beider Medien ist und je feiner die Flüssigkeitströpfchen sind bis hin zum Gaszustand.

Einen wesentlichen Einfluß auf die Vermischung hat natürlich die Austrittsgeschwindigkeit der Medien in die Mischkammer, wobei hier Geschwindigkeitsunterschiede entsprechend der Medienunterschiede einen erheblichen Einfluß haben.

Bei der Verwendung für Trennmittel in der Gießerei werden die gattungsgemäßen Düsen als aussenmischende Zweistoffdüsen bezeichnet, entsprechend der Mischwirkung außerhalb der geschlossenen Medienzuführung; hier beispiels­ weise in der offenen Mischkammer. Wenn das Medium bei diesen aussenmischenden Zweistoffdüsen aus seiner jeweili­ gen Düse ausgetreten ist, nimmt der Düsenkörper selber keinen Einfluß mehr auf die Vermischung, sondern diese wird durch den jeweiligen Strahlkegel und dessen Eindrin­ gen in einen der anderen Strahlkegel bewirkt.

Bei einer bekannten Düse der gattungsgemäßen Art (DE- OS 32 17 777) wird die Flüssigkeit über den Strahlkanal in die Mischkammer eingespritzt, hingegen die Luft durch Schrägkanäle in die Mischkammer eingeblasen. Die Achsen dieser Kanäle liegen jeweils paarweise in einer Ebene die durch die Strahlkanalachse geht, so daß ein Querschnitt eine symmetrische Anordnung zeigt. Bei dieser bekannten Düse sind vier Luftkanäle vorgesehen, so daß bei der Gemischbildung in den Flüssigkeitskegel vier Luftkegel seitlich eindringen. Aufgrund der schrägen Anordnung treffen die Luftströmungen nahezu quer auf den Flüssigkeitskegel, wodurch eine sehr stark unterschied­ liche Vermischung zwischen Luft und Flüssigkeit stattfin­ det. Immer dort, wo der Flüssigkeitskegel nicht direkt von einem Luftstrahl getroffen wird, ist die Aufbereitung schlechter bzw. es entstehen sogar an diesen im Luftström­ schatten verbleibenden Teilen des Flüssigkeitskegels aufgrund der Flüssigkeitsathesion Flüssigkeitsansammlun­ gen, die dann beim Auftreffen beispielsweise auf die Gießform zu Flüssigkeitstrielern führen, was beispiels­ weise bei Gießereiformen zu ungewünschten Ausnehmungen oder Lunkern im Werkstück führen kann. Da jedoch die gesamte Fläche ausreichend besprüht oder benetzt sein muß, führt eine solche einseitige Verteilung zu einem unverhältnismäßig hohen Verbrauch an Spritzmitteln, was besonders dann nachteilig ist, wenn die Flüssigkeit giftige Substanzen enthält, ganz abgesehen davon, daß jeder Mehrverbrauch eines Arbeitsmittels zu einer Erhöhung der Produktionskosten führt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Düse zum Versprühen zweier Medien mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß aufgrund des Versatzes der Achsen, beispielsweise der des Luftströmungskegels zu der des Flüssigkeitskegels, ein Dralleffekt entsteht, der nicht nur bewirkt, daß alle Bereiche des Flüssigkeits­ sprühkegels von der Luftströmung erfaßt werden, sondern wobei zusätzlich noch keine intensive Durchwirbelung von Luft- und Flüssigkeitspartikeln erreicht wird, die endgültig für einen Sprühkegel homogener Zusammen­ setzung Voraussetzung ist. Durch die Vermischungsintensi­ tät wird außerdem eine bessere Homogenität des Gemisches erzielt und damit eine Verbesserung des Flüssigkeitsauf­ trages auf den aufzusprühenden Gegenstand. Durch diese Drallformen wird unterbunden, daß sich Ansammlungen von Trennmitteln bilden, so daß auch die Bildung von Lunkern einerseits und giften Gasen andererseits vermie­ den werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verlaufen die Achsen der Schrägkanäle in Ebenen, die parallel zur Strahlkanalachse angeordnet sind ohne diese zu schneiden. Bei den Kanälen handelt es sich üblicherweise um Bohrungen, die entweder von der Misch­ kammer aus oder aber zur Mischkammer hin hergestellt werden. So ist es auch möglich um bezüglich der Schrägung des Kanals einen größeren Freiheitsgrad zu erhalten, für die anderen Medien zuerst radiale Sackbohrungen vorzusehen, von denen dann Kurzschlußbohrungen engeren Querschnitts zu der Mischkammer führen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Mischkammer trichterförmig ausgebildet mit der Strahlkanalmündung als Trichterhals und den Schrägkanalmün­ dungen in der Trichterkonusfläche. So ist es ohne weite­ res möglich, daß die Achsen der Schrägkanäle senkrecht in die Trichterkonusfläche münden.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Mischkammer als Sackbohrung ausgebildet, mit vorzugs­ weise einem Bohrkonus als Bohrungsboden, so daß auch hier die Schrägkanäle senkrecht in die Fläche des Bohrko­ nus münden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Düsenkörper der Düse in an sich bekannter Weise (DE-OS 32 17 777) als Kugeldüse ausgebildet, die über Rundschnurringe im Sprühblock gelagert ist, so daß nach Lockern eines Spannringes die Sprühkegelrichtung verstellbar ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind mit jeweils zwei Varianten in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Sprühblock im Längsschnitt, mit je einem der beiden Ausführungsbeispiele;

Fig. 2 und 3 das erste Ausführungsbeispiels in vergrößer­ tem Maßstab, in Fig. 2 im Längsschnitt nach Linie II-II in Fig. 3, in Fig. 3 in der Draufsicht nach Pfeil III in Fig. 2;

Fig. 4 und 5 eine weitere Variante des ersten Ausführungs­ beispiels in gleicher Darstellung nach Linie IV-IV in Fig. 5 und Pfeil V in Fig. 4;

Fig. 6 und 7 das zweite Ausführungsbeispiel in gegenüber Fig. 2-5 kleinerem Maßstab aber in glei­ cher Darstellung nach Linie VI-VI in Fig. 7 und Pfeil VII in Fig. 6 und

Fig. 8 und 9 die Variante des zweiten Ausführungsbei­ spiels in gleicher Darstellung nach Linie VIII-VIII in Fig. 9 und Pfeil IX in Fig. 8.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In dem in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellten Sprühblock 1 sind die zwei Ausführungsbeispiele in eingebautem Zustand dargestellt, nämlich einer Düse 2 als erstem Ausführungsbeispiel und einer Düse 3 als zweitem Ausfüh­ rungsbeispiel. Diese Düsen 2 und 3 werden über Luftkanäle 4 mit Druckluft und über Flüssigkeitskanäle 5 mit der Sprühflüssigkeit versorgt. Während die Sprühflüssigkeit 5 zentral zur Düsenachse I in einen Druckraum 6 im Sprühblock 1 zugeführt wird, wird die Druckluft in einen Ringraum 7 geleitet, der durch einen Rundschnur­ dichtring 8 zum Druckraum 6 hin abgedichtet ist. In den Flüssigkeitskanälen 5 ist jeweils zur Düse hin ein Drosselventil 9 zur Steuerung der Flüssigkeitsmenge vorhanden.

Beim ersten Ausführungsbeispiels das in den Einzelheiten in den Fig. 2 bis 5 dargestellt ist, ist der Düsen­ körper 11, 111 als Kugel ausgebildet mit radialen der Luftzuführung dienenden Sackbohrungen 12, 112 deren Eingänge zum Ringraum 7 hin offen sind. Die Düsenachse I ist auch die Achse eines Zentralkanals 13, 113 der im Düsenkörper 11, 111 angeordnet und mit seinem Eingang zum Druckraum 6 hin offen ist. Dieser Zentralkanal weist einen als Düse dienenden Strahlkanal 14, 144 auf, mit dem er in eine Mischkammer 15, 115 mündet. In diese Mischkammer 15, 115 münden von den Sackbohrungen 12, 112 abzweigende Schrägkanäle 16, 116 über die die Druckluft in die Mischkammer 15, 115 gelangt.

Die Achsen X der Schrägkanäle 16, 116 verlaufen in Ebenen, die parallel zur Achse I der Düse vorzustellen sind. Die Achsen I und X schneiden sich somit nicht. Die Schrägkanäle 16, 116 enden in einer konischen Grund­ fläche 17, 117 der Mischkammer 15, 115, so daß sie trotz der Berücksichtigung des genannten parallelen Verlaufs nahezu vertikal in die konische Grundfläche münden. Der Strahlkanal 14, 114 liegt jeweils zentral im tiefsten Punkt des Grundflächenkonus 17, 117. Durch diesen Parallelversatz entsteht eine Drallwirkung, indem die durch die Schrägkanäle 16, 116 austretende Luft den durch den Strahlkanal 14, 114 gebildeten Sprüh­ kegel statt direkt vertikal leicht tangential erfassen und aufgrund der Mischkammerform zu einem weitgehend homogenen Sprühkegel bilden. Durch diese Drallwirkung wird auch eine bessere Zerstäubung möglicherweise gröbe­ rer Tropfen der Flüssigkeit bewirkt.

Bei dem ersten in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungs­ beispiel ist die Mischkammer 15 als Sackbohrung ausgebil­ det, bei der die konische Grundfläche 17 durch den Bohrkonus gebildet wird, an den sich der zylindrische Abschnitt 18 anschließt. Der austretende Sprühkegel ist verhältnismäßig eng gebündelt, um mit Sicherheit eine gleichmäßige Auftragung des Sprühmittels zu bewir­ ken. Wie aus Fig. 2 und 3 erkennbar ist, zweigen die Schrägkanäle 16 einseitig in den Sackbohrungen 12 ab und zwar wenn man in Fig. 2 von links in die Sackbohrung 12 hineinschauen würde, wäre der Eingang des Schrägkanals 16 rechts oben zu finden.

Bei der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Variante dieses ersten Ausführungsbeispiels haben die Schrägkanäle 116 nahezu den gleichen Verlauf. Die Mischkammer 115 ist hier als Trichter ausgebildet, in dessen konische Grundfläche 117 an einer geeigneten Stelle die Schrägka­ näle 116 einmünden mit einem eierförmigen Öffnungsquer­ schnitt. Bei dieser Variante ist der Sprühkegel weniger stark gebündelt, so daß eine größere Fläche besprüht werden kann. Die erforderliche gleichmäßige Auftragung kann beispielsweise durch eine Erhöhung des Luftanteils an dem Flüssigkeitsluftgemisch erreicht werden oder möglicherweise auch durch eine Erhöhung des Luftdruckes.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist dieser kugelförmige Düsenkörper 11 durch einen Schraubnippel 19 am Sprühblock 1 befestigt, wobei zwischen Schraubnippel 19 und Düsenkör­ per 11 ein zusätzlicher Rundschnurdichtring 21 vorgesehen ist um den Ringraum 7 nach außen abzudichten. Der kugelige Düsenkörper 11 kann zwischen den Rundschnurdichtringen 8 und 21 insbesondere nach Lockern des Schraubnippels 19 gedreht werden, um so die Richtung des Sprühkegels zu verändern.

Bei der als zweites Ausführungsbeispiels gezeigten Düse 3 ist dieses nicht möglich. Die Düse 3 weist einen Düsenkörper 22, 122 auf, der fest in den Sprühblock 1 geschraubt ist und dabei den Rundschnurdichtring 8 festspannt. Der konstruktive Aufbau, besonders was die Maße betrifft, ist hier so gewählt, daß die beiden als Ausführungsbeispiel dargestellten Düsen 2 und 3 gegeneinander austauschbar sind. Immer dann, wenn ein Justieren des Sprühstrahles nach dem Einbau nicht mehr erforderlich ist, kann die Düse 3 von Vorteil sein, da sie nicht nur billiger ist in der Herstellung, sondern auch aufgrund des größeren zur Verfügung stehenden Materialanfalls beim Düsenkörper 22 eine optimalere Anordnung der Kanäle ermöglicht.

In den Fig. 6 bis 9 sind Einzelheiten von diesem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, das insoweit viel einfacher als das erste Ausführungsbeispiel ist. Im Verhältnis sind aufgrund der größeren Materialansammlung die Kanäle länger als beim ersten Ausführungsbeispiel, wobei zu berücksichtigen ist, daß hier das zweite Ausfüh­ rungsbeispiel in einem kleineren Maßstab dargestellt ist. Der tatsächliche Maßstab ist Fig. 1 entnehmbar. Die Schrägkanäle 23, 123 beginnen an einem Außenkonus 24, 124 des Düsenkörpers 22, 122 und münden jeweils in die Mischkammer 25, 125 so wie beim ersten Ausführungs­ beispiel beschrieben. Auch die Flüssigkeit wird hier über einen Zentralkanal 26, 126 zugeführt, der sich zur Mischkammer 25, 125 hin zu einem Strahlkanal 27, 127 verengt. Während das in Fig. 6 und 7 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel als Mischkammer 27 wieder eine Sackbohrung mit Bohrkonus 28 aufweist, weist die in den Fig. 8 bis 9 gezeigte Variante wieder einen Sprühtrichter 29 auf. Besonders bei dieser Variante ist erkennbar, daß die Ebene, in der die Achse X liegt, die parallel zur Achse I verläuft und so angeordnet sein kann, daß der Abstand dieser Parallelität sehr gering ist, so daß die Mündungen der Schrägkanäle 123 im Sprühtrichter 29 ziemlich dicht nebeneinander und sich fast überschneidend um die Mündung des Strahlkanals 27 angeordnet sind. Hierdurch wird eine besonders gute Flüssigkeitsluftaufbereitung im Sprühkegel erreicht, da sich die jeweils an der Düse bildenden Kegel schon an ihren Füßen überschneiden.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

•  1Sprühblock  2Düse erstes Beispiel  3Düse zweites Beispiel  4Luftkanäle  5Flüssigkeitskanäle  6Druckraum  7Ringraum  8Rundschnurdichtring  9Drosselventil 10- 11, 111Düsenkörper 12, 112Sackbohrung 13, 113Strahlkanal 14, 114Zentralkanal 15, 115Mischkammer 16, 116Schrägkanal 17, 117konische Grundfläche 18zylindrischer Abschnitt 19Schraubnippel 20- 21Rundschnurdichtring 22, 122Düsenkörper 23, 123Schrägkanal 24, 124Außenkonus 25, 125Mischkammer 26, 126Zentralkanal 27, 127Strahlkanal 28Bohrkonus 29Sprühtrichter IAchse der DüseXAchse des Schrägkanals

Claims (9)

1. Düse (2, 3) zum Versprühen zweier Medien wie Luft und Flüssigkeit, insbesondere Trennmittel,

• - mit einem eine für einen Sprühkegel nach außen offene Mischkammer (15, 115, 25, 125) aufweisenden Düsenkörper (11, 111, 22, 122)
• - mit einem in den Boden (17, 117, 28, 29) der Misch­ kammer mündenden und achsgleich zur Mischkammer angeordneten Strahlkanal (14, 114, 27, 127) für das eine Medium,
• - und mit mehreren schräg zur Strahlkanalachse (I) in die Mischkammer (15, 115, 25, 125) mündenden Schrägkanälen (16, 116, 23, 123) für das andere Medium (Luft oder Flüssigkeit),

dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (X) der Schrägka­ näle (16, 116, 23, 123) keinen Schnittpunkt mit der Zentralachse (I) des Strahlkanals (14, 114, 27, 127) aufweisen.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (X) der Schrägkanäle (16, 116, 23, 123) in einer gedachten Ebene verlaufen, die parallel zur Achse (I) des Strahlkanals (14, 114, 27, 127) vorzustellen ist.

3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Mündung des Strahlkanals (14, 114, 27, 127) einen die Versprühung fördernden und aufgrund der Kapillarwirkung nach Abstellen ein Nachtropfen verhindernden Drosselquerschnitt aufweist.

4. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (115, 125) trichter­ förmig ausgebildet ist, mit der Mündung des Strahlka­ nals (114, 127) als Trichterhals und mit den Mündungen der Schrägkanäle (116, 123) in der Trichterfläche (29, 117).

5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägkanäle (116, 123) nahezu vertikal in die Trichterfläche (29, 117) münden.

6. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mischkammer (15, 25) als Sackbohrung ausgebildet ist, mit einem Bohrkonus (17, 28) als Bohrungsboden, in den die Schrägkanäle (16, 23) münden.

7. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (11, 111) als Kugel ausgebildet ist und zur Änderung der Strahlkegel­ richtung leicht verdrehbar ist und daß die Kugel durch einen Schraubnippel (19) in eine entsprechende Öffnung eines Sprühblockes (1) gespannt ist.

8. Düse insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (22, 122) als Schraubnippel ausgebildet ist, der in eine entsprechende Öffnung eines Sprühblocks (1) einschraubbar ist.