DE69017645T2

DE69017645T2 - NOZZLE FOR SPRAYING A SELF-SWINGING FLUID FLOW.

Info

Publication number: DE69017645T2
Application number: DE69017645T
Authority: DE
Inventors: Yasuki Nakayama; Masakane Ohkubo
Original assignee: CREO UNI CO
Current assignee: CREO UNI CO
Priority date: 1989-08-15
Filing date: 1990-08-03
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 2010-08-04
Also published as: JPH0377660A; DE69017645D1; EP0438599B1; WO1991002594A1; EP0438599A4; DK0438599T3; JPH0661486B2; EP0438599A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Düse zur Erzeugung eines selbstschwingenden Fluidstroms und insbesondere eine Düse zum Spritzen eines selbstschwingenden Fluidstroms ohne bewegliche Teile, die mit einem gerundeten Abschnitt oder einem geraden linearen Teil, der an einer Auslaßöffnung gerundet ist, versehen ist, oder die mit einer Auslaßöffnung mit einem nach innen gekrümmten Querschnitt versehen ist, so daß der Strömungswirkungsgrad angehoben wird.This invention relates to a nozzle for generating a self-oscillating fluid flow, and more particularly to a nozzle for spraying a self-oscillating fluid flow without moving parts, which is provided with a rounded portion or a straight linear portion rounded at an outlet opening, or which is provided with an outlet opening having an inwardly curved cross section so that the flow efficiency is increased.

STATE OF THE ART

Übliche Wassersprühvorrichtungen (die eine Spritzdüse besitzen) enthalten eine Vorrichtung wie einen Bewässerungsbehälter mit einem System zum direkten Spritzen von Wasser durch eine Vielzahl von Poren und eine Vorrichtung wie einen Sprinkler oder ähnliches zum Sprühen von Wasser mit einem System, das mechanisch eine Spritzdüse bewegt. Weiterhin ist aus JP-A-49-1916 und JP-A-50-6644 etc. eine Wassersprühvorrichtung bekannt, die ein System besitzt, das eine Hauptdüse zur Bildung eines Sprühstrahls in einer Spritzdüse, Seitenwände zur Erzeugung von Wirbeln auf der linken und rechten Seite des Düsenstrahls und klauenartige, an die Seitenwände angrenzenden Abschnitte aufweist, zur Teilung und Verteilung des Düsenstrahls, um den Düsenstrahl zum Krümmen zu zwingen zur Erzeugung von Selbstschwingung durch den Unterschied in den rechten und linken, zwischen den Seitenwänden und dem Düsenstrahl erzeugten Wirbeln, und um den Düsenstrahl mittels der klauenartigen Abschnitte zu verteilen, zum Versprühen des Fluid über einen breiten Bereich.Common water spray devices (having a spray nozzle) include a device such as a watering container with a system for directly spraying water through a plurality of pores and a device such as a sprinkler or the like for spraying water with a system that mechanically moves a spray nozzle. Furthermore, JP-A-49-1916 and JP-A-50-6644 etc. disclose a water spray device having a system comprising a main nozzle for forming a spray jet in a spray nozzle, side walls for generating vortices on the left and right sides of the jet, and claw-like portions adjacent to the side walls for dividing and dispersing the jet to force the jet to bend, for generating self-oscillation by the difference in the right and left vortices generated between the side walls and the jet, and for dispersing the jet by means of the claw-like portions to spray the fluid over a wide area.

Von diesen bekannten Wassersprühvorrichtungen, weist die Vorrichtung von der Art eines Wasserbehälters mit dem System zum direkten Spritzen von Wasser durch eine Vielzahl von Poren die Nachteile auf, daß die Poren dazu neigen, durch Staub verstopft zu werden und die Bahn des Düsenstrahls aufgrund eines großen Durchflußwiderstandes oder ähnlichem verkürzt wird. Zudem besitzt die Vorrichtung vom Sprinklertyp mit dem System der mechanisch bewegten Spritzdüse den Nachteil, daß die mechanisch bewegten Teile beschädigt werden können und die Herstellungskosten aufgrund der Kompliziertheit der Struktur hoch sind oder ähnlichem. Weiterhin weisen die in JP-A-49-1916 und JP-A-50-6644 veröffentlichten Wassersprühvorrichtungen mit Selbstschwingungsanregung den Nachteil auf, daß ein Energieverlust größtenteils durch das Auftreffen des Düsenstrahls auf die klauenartigen Abschnitte der Auslaßöffnung auftrifft und die Eigenschaften der klauenartigen Abschnitte durch Abnutzung verändert werden oder ähnliches.Of these known water spray devices, the water tank type device having the system of directly spraying water through a plurality of pores has the disadvantages that the pores are liable to be clogged with dust and the path of the jet is shortened due to a large flow resistance or the like. In addition, the sprinkler type device having the system of the mechanically moved spray nozzle has the disadvantage that the mechanically moved parts are liable to be damaged and the manufacturing cost is high due to the complexity of the structure or the like. Furthermore, the self-oscillation type water spray devices published in JP-A-49-1916 and JP-A-50-6644 have the disadvantage that energy loss is largely due to the impact of the jet on the claw-like portions of the outlet opening and the properties of the claw-like portions are changed by wear or the like.

Eine Düse zum Spritzen eines selbstschwingenden Fluidstrahles gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 2 ist aus EP-A-0 197 346 bekannt. Dieser bekannte Fluid-Oszillator wird vorzugsweise zum Aufbringen eines Luftenteisungsstrahls auf eine Windschutzscheibe eines Fahrzeuges verwendet. Die Düse besitzt ein Paar Steueröffnungen neben der Stromabwärtsseite einer Düse und einen geschlossenen Trägheitsring, der die Steueröffnungen verbindet, wobei der geschlossene Trägheitsring eine Länge und einen Querschnitt besitzt, die derart abgestimmt sind, um die Schwingungsfrequenz in einem bevorzugten Bereich zu halten.A nozzle for spraying a self-oscillating fluid jet according to the preamble of claims 1 and 2 is known from EP-A-0 197 346. This known fluid oscillator is preferably used for applying an air de-icing jet to a windshield of a vehicle. The nozzle has a pair of control openings adjacent the downstream side of a nozzle and a closed inertia ring connecting the control openings, the closed inertia ring having a length and cross-section tuned to maintain the oscillation frequency in a preferred range.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Spritzdüse, die eine stabile, hochfrequente Selbstschwingung durch einen Düsenstrahl aus einer Hauptdüse erzeugen kann- und in der Strömungsverluste und aus Abnutzung resultierende Eigenschaftsänderungen klein sind.The object of the present invention is to provide a spray nozzle that can generate a stable, high-frequency self-oscillation through a jet from a main nozzle - and in which flow losses and changes in properties resulting from wear are small.

SUMMARY OF THE INVENTION

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den Gegenstand von Anspruch 1 oder Anspruch 2 gelöst.This object is solved according to the invention by the subject matter of claim 1 or claim 2.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig.1 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform der ersten Alternative gemäß einer Selbstschwingungsfluidstrom-Spritzdüse der Erfindung,Fig.1 shows a perspective exploded view of an embodiment of the first alternative according to a self-oscillating fluid flow spray nozzle of the invention,

Fig.2 ist eine Vorderansicht der zusammengebauten Düse,Fig.2 is a front view of the assembled nozzle,

Fig.3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der ersten Alternative,Fig.3 is an exploded perspective view of another embodiment of the first alternative,

Fig.4 ist eine Vorderansicht der zusammengebauten Düse,Fig.4 is a front view of the assembled nozzle,

Fig.5(a),(b) sind eine Zusammenbauansicht und eine Schnittdarstellung entlang der Linie b-b' der zweiten Altervative.Fig.5(a),(b) are an assembly view and a sectional view along the line b-b' of the second alternative.

PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Zur detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden im folgenden die Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben.To describe the present invention in detail, the embodiments are described below with reference to the attached drawings.

Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform der ersten Alternative. Fig. 2 ist eine Vorderansicht der zusammengebauten Selbstschwingungsfluidstrom- Spritzdüse.Fig. 1 is an exploded perspective view of an embodiment of the first alternative. Fig. 2 is a front view of the assembled self-oscillating fluid flow spray nozzle.

Die Vorrichtung weist in Kombination auf: eine Platte C mit einer Zuführöffnung 1; eine Platte B, die eine mit der Zuführöffnung 1 verbundene Hauptdüse 2 zur Bildung eines Düsenstrahls besitzt, eine mit der Hauptdüse 2 verbundene, durch die rechten und linken Wände 3, 3' gebildete Luftkammer, eine mit rechten und linken klauenartigen Abschnitten 4, 4' versehene Auslaßöffnung 5, wobei die klauenartigen Abschnitte mit einem Radius R gerundet sind und zu den Wänden 3, 3' führen, aufweist; und eine Platte A mit Luftöffnungen 6, 6'.The device comprises in combination: a plate C with a feed opening 1; a plate B having a main nozzle 2 connected to the feed opening 1 for forming a jet, an air chamber connected to the main nozzle 2 and formed by the right and left walls 3, 3', an outlet opening 5 provided with right and left claw-like sections 4, 4', the claw-like sections being rounded with a radius R and leading to the walls 3, 3'; and a plate A with air openings 6, 6'.

Weiterhin ist in Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der ersten Alternative gezeigt. Fig. 4 ist eine Vorderansicht der zusammengebauten Düse, wobei rechte und linke klauenartige Abschnitte 4, 4' mit einem Radius R gerundet sind und geradlinige Abschnitte 7, 7' jeweils zu den klauenartigen Abschnitten 4, 4' führen und Endabschnitte, die zu den geradlinigen Abschnitten 7, 7' führen, jeweils mit einem Radius R gerundet sind.Furthermore, Fig. 3 shows an exploded perspective view of another embodiment of the first alternative. Fig. 4 is a front view of the assembled nozzle, wherein right and left claw-like sections 4, 4' are rounded with a radius R and straight sections 7, 7' respectively leading to the claw-like sections 4, 4' and end sections leading to the straight sections 7, 7' are each rounded with a radius R.

Das Selbstschwingen dieser Selbstschwingungsfluidstrom- Spritzdüsen ist ähnlich zu dem der in JP-A-49-1916 veröffentlichten Vorrichtungen und die Auslaßöffnung 5 ist ein wenig breiter als die sich erweiternde Weite des Düsenstrahls, und von der Zuführöffnung 1 zugeführtes Fluid wird zu einem Düsenstrahl durch die Hauptdüse 2, und ein Wirbel wird zwischen dem Düsenstrahl und der Wand 3 oder 3', die den Düsenstrahl berührt, erzeugt. Zwischen dem Düsenstrahl und der gegenüberliegenden Wand befindliche Luft wird durch den Düsenstrahl entfernt, um dadurch einen eine Druckdifferenz zwischen der linken und der rechten Seite des Düsenstrahls zu erzeugen, so daß der Düsenstrahl dementsprechend jeweils nach links oder nach rechts gebogen wird. Durch die Wiederholung dieses Verhaltens wird ein stabiles Selbstschwingen fortgesetzt. In dieser Anmeldung sind die klauenartigen Abschnitte 4, 4' nicht spitz, sondern durch den Radius R gerundet, so daß der Strömungswirkungsgrad höher und Strömungsverluste verringert sind. Wenn die klauenartigen Abschnitte spitzwinklig ausgebildet sind, werden Eigenschaften wie der Sprühwinkel, die Verteilung des versprühten Wassers und Strömungseigenschaften oder ähnliches in großem Maße durch aus Abnutzung resultierende Veränderungen beeinflußt, wogegen, wenn die klauenartigen Abschnitte von Anfang an gerundet sind, keine nennenswerte Veränderung der Klauenabschnitte durch Abnutzung auftritt, wodurch die genannten Eigenschaften nicht wesentlich verändert werden.The self-oscillation of these self-oscillating fluid flow spray nozzles is similar to that of the devices published in JP-A-49-1916, and the outlet opening 5 is a little wider than the expanding width of the jet, and fluid supplied from the supply opening 1 becomes a jet through the main nozzle 2, and a vortex is generated between the jet and the wall 3 or 3' contacting the jet. Air located between the jet and the opposite wall is removed by the jet, thereby creating a pressure difference between the left and right sides of the jet, so that the jet is bent to the left or to the right accordingly. By repeating this behavior, a stable self-oscillation is continued. In this application, the claw-like portions 4, 4' are not pointed, but are rounded by the radius R, so that the flow efficiency is higher and flow losses are reduced. When the claw-like portions are formed at an acute angle, properties such as the spray angle, the distribution of the sprayed water and flow properties or the like are greatly influenced by changes resulting from wear, whereas when the claw-like portions are rounded from the beginning, no appreciable change in the claw portions due to wear occurs, whereby the said properties are not significantly changed.

Fig. 5(a) zeigt eine Zusammenbauansicht einer Ausführungsform der zweiten Alternative, und Fig. 5(b) zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie b-b in Fig. 5(a). In dieser Alternative sind die Querschnitte der Abschnitte von den klauenartigen Abschnitten 4, 4' zu den geradlinigen Abschnitten 7, 7' an der Außenseite derselben in der Auslaßöffnung 5 nach innen gekrümmt. In diesem Fall wird der Strömungswirkungsgrad verbessert und die Durchflußverluste reduziert und die Eigenschaften durch Abnutzung nicht verändert.Fig. 5(a) shows an assembly view of an embodiment of the second alternative, and Fig. 5(b) shows a sectional view taken along the line b-b in Fig. 5(a). In this alternative, the cross sections of the sections from the claw-like sections 4, 4' to the straight sections 7, 7' on the outside thereof in the outlet opening 5 are curved inward. In this case, the flow efficiency is improved and the flow losses are reduced and the characteristics are not changed by wear.

Weiterhin ist es möglich, die erste Alternative und die zweite Alternative zu kombinieren, d.h. klauenartige Abschnitte vorzusehen, die gerundet und im Querschnitt nach innen gekrümmt sind, so daß der Effekt noch deutlicher hervortritt.Furthermore, it is possible to combine the first alternative and the second alternative, i.e. to provide claw-like sections that are rounded and curved inwards in cross-section, so that the effect is even more pronounced.

Im folgenden werden die Ergebnisse eines Experiments, das die bekannte, in JP-A-49-1916 veröffentlichte Selbstschwingungsfluidstrom-Spritzdüse und die Selbstschwingungsfluidstrom- Spritzdüse nach der vorliegenden Erfindung vergleicht, gezeigt. Tabelle 1 Ergebnisse des Experiments The following are the results of an experiment using the well-known self-oscillating fluid flow spray nozzle published in JP-A-49-1916 and the self-oscillating fluid flow Spray nozzle according to the present invention. Table 1 Results of the experiment

Bemerkungen: 1. Die in der Tabelle verwendeten Einheiten sind N/cm²,Notes: 1. The units used in the table are N/cm²,

2. der Zuführdruck ist 20 N/cm²,2. the feed pressure is 20 N/cm²,

3. die Zahlenwerte sind Durchschnittswerte an oberen Stellungen.3. the numerical values are average values at upper positions.

INDUSTRIAL APPLICABILITY

Wie im vorangegangenen bereits beschrieben, können mit der Selbstschwingungsfluidstrom-Spritzdüse der vorliegenden Erfindung durch das Anbringen eines gerundeten klauenartigen Abschnittes an der Auslaßöffnung der Selbstschwingungsfluidstrom-Spritzdüse und die im Querschnitt nach innen gekrümmte Auslaßöffnung die folgenden Effekte erzielt werden.As described above, with the self-oscillation fluid flow spray nozzle of the present invention, by providing a rounded claw-like portion to the outlet opening of the self-oscillation fluid flow spray nozzle and making the outlet opening curved inward in cross section, the following effects can be achieved.

1. Der Strömungswirkungsgrad wird angehoben, die Strömungsverluste werden vermindert.1. The flow efficiency is increased and the flow losses are reduced.

2. Aus Abnutzung resultierende Veränderungen der Eigenschaften Sprühwinkel, Verteilung des verspruhten Wassers und Strömungseigenschaften oder ähnliches werden vermieden.2. Changes in the properties of spray angle, distribution of the sprayed water and flow properties or similar resulting from wear are avoided.

3. Wenn die klauenartigen Abschnitte gerundet und der Querschnitt der Auslaßöffnung nach innen gekrümmt wird, treten die Effekte noch deutlicher auf.3. If the claw-like sections are rounded and the cross-section of the outlet opening is curved inwards, the effects are even more pronounced.

Wenn folglich diese Selbstschwingungsfluidstrom-Spritzdüsen in einer Wassersprühvorrichtung und in einer Strahlreinigungsmaschine angewendet werden, können die Waschfähigkeiten oder ähnliches erhöht werden.Therefore, when these self-oscillating fluid flow spray nozzles are applied in a water spray device and a jet cleaning machine, the washing capabilities or the like can be increased.

Claims

1. Nozzle for spraying a self-oscillating fluid stream with spaces provided to the right and left of a main jet from a main nozzle (2) and an outlet opening (5) which is wider than the width of the jet to cause self-oscillation without the use of an inertia ring by means of alternately generated vortices in the right or left space and a pressure difference caused by the absorption effect resulting from the suction,

characterized,

that the right and left walls (3, 3) of the outlet opening consist of an outwardly widening, rounded section, which is rounded with a radius and leads continuously to the walls (3, 3') which delimit the right and left spaces, in order to reduce the flow losses in the jet, to increase the flow efficiency and to prevent changes in properties resulting from wear.

2. Nozzle for spraying a self-oscillating fluid stream having spaces provided to the right and left of a main jet from a main nozzle and an outlet opening wider than the widthwise extent of the jet to cause self-oscillation without the use of an inertia ring by means of alternately generated vortices in the right or left space, and a pressure difference which caused by the absorption effect resulting from the suction,

characterized,

that the right and left walls (4, 4') of the outlet opening, viewed in cross section to the jet, are curved inwards in order to reduce flow losses in the jet, to increase the flow efficiency and to avoid changes in properties resulting from wear.

3. Nozzle for spraying a self-oscillating fluid stream according to claim 1, characterized in that the right and left walls (4, 4') of the outlet opening (5), viewed in cross section towards the jet, are curved inwards in order to reduce the flow losses in the jet, to increase the flow efficiency and to avoid changes in properties resulting from wear.

4. Nozzle for spraying a self-oscillating fluid stream according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the main nozzle (2) is formed in a plate (B) which is assembled with a plate (A) having air openings (6, 6') and a plate (C) having a feed opening (1).