DE69310903T2

DE69310903T2 - Selbstreinigende/nichtverstopfende spruehduese

Info

Publication number: DE69310903T2
Application number: DE69310903T
Authority: DE
Inventors: Kevin Oswald Northampton Nn3 5Dj Laidler
Original assignee: Incro Ltd
Current assignee: Incro Ltd
Priority date: 1992-12-05
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: CN1069558C; GB2273066A; WO1994013409A1; GB2273066B; GB9324628D0; AU5572394A; CA2128008C; AU670654B2; JPH07503661A; ES2102185T3; CA2128008A1; ATE153258T1; EP0634956A1; SG43925A1; EP0634956B1; JP2934912B2; DE69310903D1; CN1091060A; US5497946A

Description

Sprühdüsen sind bekannte Vorrichtungen zur Erzeugung kontrollierter Flüssigkeitssprühstrahlen, die beispielsweise beim Farbsprühen, Feldsprühen zur Verteilung von Düngemittel und Insektiziden, industriellen Waschen und chemischen Behandeln Anwendung finden. Für die meisten Anwendungsfälle muß eine Sprühdüse so beschaffen sein, daß sie einen gleichmäßig verteilten Spühstrahl einheitlicher Flüssigkeitstropfen in einem vorbestimmten Sprühmuster erzeugt.
In den meisten Fällen bestehen die Sprühmuster aus feinen Tröpfchen, die dadurch geschaffen werden, daß Flüssigkeit unter Druck durch eine große Öffnung in eine Düse gepresst wird und aus dieser durch eine kleinere Austragsöffnung oder mehrere kleinere Austragsöffnungen austritt. Je feiner die verlangten Tröpfchen sind, desto kleiner ist die Größe der Austragsöffnung. Die Austragsöffnungen sind bei bekannten Sprühdüsen gewöhnlich Auslassöffnungen statischer Art und vorgegebener Abmessungen, d.h. Bohrungen werden in die Enden der Düsenkörper eingebohrt oder eingeformt. Die Auslassöffnungen oder Bohrungen, die eine kleine Größe aufweisen, neigen dazu, häufig durch Schmutzteilchen, Kristalle oder andere in der Flüssigkeit oder der Sprühvorrichtung vorhandene Stoffe blockiert zu werden.
Herkömmliche Verfahren zur Entfernung eingeschlossener Teilchen, um dadurch die Sprühdüse zu reinigen und der Flüssigkeit zu ermöglichen, in der vorgesehenen Weise zu strömen, sind sehr arbeitsintensiv. Die Sprühdüsen müssen häufig von der Sprühvorrichtung entfernt und von Hand gesäubert werden. Oftmals sind viele solcher Sprühdüsen vorhanden und dazu noch an schwer zugänglichen Stellen. Die Sprühdüsen können auch mit toxischen oder korrosiven Flüssigkeiten verschmutzt sein, fälls derartige Stoffe durch die Düse verteilt werden. Während der Durchführung eines solchen Reinigungsvorganges kann die Produktion nicht weiterlaufen, wodurch erhöhte Kosten entstehen.
Um die Notwendigkeit der häufigen Reinigung von Düsen zu verringern, ist in der GB 0987723 eine Sprühdüse beschrieben, die einen hohlen Körper aufweist, der an seinem vorderen Ende eine Auslassöffnung besitzt, sowie eine bewegliche Einrichtung innerhalb des hohlen Körpers. Die bewegliche Einrichtung weist mehrere trennbare Segmentteile auf, und sie lässt sich durch Strömungsdruck bewegen, um dadurch die Segmentteile gegeneinander zu bewegen und eine Sprühaustragsöffnung am vorderen Ende der Düse zu erzeugen.
Die Segmentteile lassen sich trennen, sobald der Strömungsdruck gesenkt wird, so daß die Austragsöffnung aufgemacht werden kann, um dadurch Teilchen freizugeben, und damit der Tendenz entgegenzuwirken, daß sich Materialien sammeln, die die Öffnung blockieren können.
Diese bekannte Sprühdüse hat jedoch den Nachteil, daß dann, wenn sie so ausgerichtet ist, daß sich das offene Ende ganz unten befindet, die Segmentteile zusammenbleiben und ein solches Material nicht freigeben.
In der EP 0482369A ist eine Düse beschrieben, bei der die hinteren Enden der trennbaren Teile mit radial nach außen vorstehenden Flanschen ausgestattet sind, die von einem hinteren Ende einer Spiralfeder in Eingriff gehalten werden. Die Feder befindet sich in einem Ringraum zwischen der beweglichen Vorrichtung und dem hohlen Körper, um die Vorrichtung von dem offenen Vorderende des hohlen Körpers nach hinten zu drücken. Um zu verhindern, daß das Fluid an der Vorrichtung vorbeiströmt, indem es durch diesen Ringraum strömt, tragen die geflanschten hinteren Enden einen Packungsring, der gegen die innere Oberfläche des hohlen Körpers abdichtet. Dazu kommt, daß der hintere Endteil des hohlen Körpers im Inneren mit einem eingepaßten Halterungsring versehen ist, der die Feder, den Packungsring und die trennbaren Teile in dem hohlen Körper zurückhält. Um diese trennbaren Teile zu veranlassen, sich zu trennen, sobald der Fluiddruck von der Düse weicht, sind die Oberflächen der Flansche so geneigt, daß die Feder auf sie einwirkt, um dadurch die vorderen Enden der trennbaren Teile auseinanderzudrücken und damit zu versuchen, daß sich die Öffnung öffnet, sobald die Vorrichtung rückwärts bewegt wird, um an dem Halterungsring zur Anlage zu kommen.
Die Düse der EP 0482369A bringt jedoch mehr Probleme als sie löst. So wirkt beispielsweise die Feder hauptsächlich in Axialrichtung (von vorn nach hinten), und somit ist der Packungsring notwendig um sicherzustellen, daß der Fluiddruck genügend Kraft auf die Vorrichtung ausübt, um den Federdruck zu überwinden, wobei jedoch als Konsequenz zu verzeichnen ist (bei Aufrechterhaltung der Fluidzufuhr), daß dann, wenn die Vorrichtung sich rückwärts bewegt, das Volumen des Ringraumes sich vergrößert, so daß Luft eingesaugt und/oder Fluid in den Raum dann zurückgesaugt wird, wenn die trennbaren Teile getrennt werden, was wiederum zur Folge hat, daß in den Ringraum möglicherweise Stoffe hineingezogen werden, die verstopfen. Das Vorhandensein solcher Stoffe in dem Ringraum und insbesondere dem kleinen Spalt zwischen den Flanschen und dem Hohlkörper kann dazu führen, daß die Düse nicht mehr funktioniert.
Das Hauptproblem im Zusammenhang mit dieser Düse ist jedoch, daß die Düse kompliziert und kostspielig herzustellen ist und so ausgelegt werden muß, daß sie wie eine vorab zusammengebaute Einheit auszutauschen ist. Sie ist eindeutig nicht dafür geschaffen, zu Reinigungszwecken an Ort und Stelle leicht auseinandergenommen zu werden, und noch schwieriger oder nahezu unmöglich ist es, sie wieder zusammenzusetzen, ohne daß die Ringe erneuert werden, so daß sich für den Benutzer die Notwendigkeit ergibt, an Ort und Stelle Reservedüsen für jede Sprühvariante, Strömungsgeschwindigkeit und verwendeten Düsentyp zu bevorraten.
Die vorliegende Erfindung anerkennt, daß gewisse Blockierungen oder Fehlfunktionen selbst mit Düsen höchstwahrscheinlich unausweichlich sind, die so gebaut sind, daß sie sich selbst reinigen, und stellt sich daher die Aufgabe, die Probleme zu vermeiden, die die komplexe Herstellung betreffen sowie Ersatzteilkosten.
Um die Probleme bezüglich einer Sprühdüse eines Typs zu beseitigen, der ganz allgemein einen hohlen Körper mit einer Auslaßöffnung an der Frontseite der Düse, eine bewegliche Vorrichtung aufweist, die innerhalb des hohlen Körpers beweglich ist und in eine Normallage nach hinten gedrückt wird, in der die Auslaßöffnung nur minimal verengt oder durch den beweglichen Körper überhaupt nicht verrengt wird, wobei die bewegliche Vorrichtung durch den Fluiddruck aus der Normallage in Vorwärtsrichtung gegen die Auslaßöffnung bewegbar ist, um die Strömung zur Auslaßöffnung zu versperren und eine Relativbewegung zwischen den trennbaren Teilen und der beweglichen Vorrichtung zu bewirken, die zu einer Sprühaustragsöffnung führt, welche kleiner ist als die Auslaßöffnung, und zwar innerhalb oder in der Nähe der Auslaßöffnung, wird eine Konstruktion vorgesehen, die sich dadurch gekennzeichnet, daß in oder mit Hilfe der beweglichen Vorrichtung eine Querspanneinrichtung geschaffen wird, um die trennbaren Teile radial nach außen gerichteten Kräften zu unterwerfen und dadurch die trennbaren Teile so unter Druck zu setzen, daß sie sich trennen und gegen eine innere Oberfläche der Sprühdüse wirken, um so die rückwärts gerichtete Spannung indirekt zu erzeugen. Die Erfindung ermöglicht es den betrieblich beweglichen Teil der Sprühdüse die Austragsöffnung zu bilden und Vorkehrungen zu treffen, daß die Spannung innerhalb der beweglichen Vorrichtung auftritt oder in sie hineinwirkt, so daß die bewegliche Vorrichtung als eine Einheit entfernt werden kann, um dadurch die Wartung der Sprühdüse an Ort und Stelle zu erleichtern.
Um die genannten Probleme weiter zu überwinden und das Risiko einer Fehlfunktion zu verringern, läßt sich der hohle Körper mit einer abdichtenden Anschlagoberfläche ausstatten, die neben der Auslaßöffnung vorgesehen ist, und die trennbaren Teile können auf ihren vorderen Enden abdichtende Oberflächen aufweisen, die mit den Anschlagoberflächen in Berührung treten, um dadurch in der Betriebslage der beweglichen Vorrichtung eine Dichtung zu schaffen, die verhindert, daß Fluid an der Austragsöffnung oder den Austragsöffnungen vorbeiströmt.
Somit kann der Rest der beweglichen Vorrichtung auf der Rückseite dieser Dichtung in der Düse eine Spielpassung aufweisen, wodurch die Vorrichtung leicht entfernt werden kann und die Reibung sowie das Risiko, daß Fremdstoffe die Bewegung der beweglichen Vorrichtung behindern, auf ein Mindestmaß beschränkt werden. Vorzugsweise sieht die Konstruktion folgendes vor:
(a) Die innere Oberfläche ist teilweise konisch, konvergiert in Richtung auf die Austrittsöffnung und ist zur Achse der Düse unter einem Winkel im Bereich von 20 bis 40, vorzugsweise 25 bis 25 geneigt;
(b) die Querspanneinrichtung weist einen federnden Körper auf, der zwischen den trennbaren Teilen im Inneren des beweglichen Körpers aufgenommen wird;
(c) die bewegliche Vorrichtung oder der federnde Körper sind so geformt, daß sie dem Fluid, das durch die bewegliche Vorrichtung strömt, eine Drehbewegung erteilen.
Dadurch, daß die Spanneinrichtung so angeordnet ist, daß sie direkt in Trennrichtung auf die trennbaren Teile der Vorrichtung wirkt, wird eine verläßliche Trennung sichergestellt, und dadurch, daß die Spanneinrichtung in der beweglichen Vorrichtung vorgesehen wird, werden alle obenerwähnten Probleme, die bei den bekannten Spiralfedern, Feder aufnehmenden Ringräumen, Packungsringen und Halterungsringen auftreten, vermieden.
Bei den bekannten Sprühdüsen sind die trennbaren Teile einzelne Elemente, die voneinander getrennt sind und sich so bewegen lassen, daß sie in der Betriebslage der Vorrichtung aneinanderstoßen. Um diese Probleme sowie die Kosten der Vorrichtung weiter zu mindern, sind die trennbaren Teile vorzugsweise Teile eines einzelnen Körpers, der sich biegen kann, um dadurch eine Relativbewegung zwischen den trennbaren Teilen des Körpers zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß kennzeichnen sich einige bevorzugte Ausfürungsformen der Düse dieser Art dadurch, daß die bewegliche Vorrichtung einen Körper aufweist, der die trennbaren Teile enthält, und daß der flexible Körper wenigstens teilweise federnd ist und dazu dient, eine nach rückwärts gerichtete Spannung zu erzeugen, indem die trennbaren Teile auseinandergedrückt werden, um gegen eine innere Oberfläche der Sprühdüse zu wirken.
Die Integration der Spanneinrichtung und der trennbaren Teile in einem einzigen Körper macht die Sprühdüse außerordentlich preiswert, gegen Befehlsfunktionen widerstandsfähig und leicht wartbar, und sie vermeidet darüber hinaus all die bekannten Probleme, die metallenen Schraubenfedern zu eigen sind, beispielsweise Korrosion, Bruch und Fehlfunktion zu denen derartige Federn insbesondere neigen, wenn sie in einer korrosiven oder feuchten Umgebung eingesetzt werden.
Darüber hinaus kann ein einfacher Austausch der Körper dazu dienen, die Sprühcharakteristiken zu ändern, ohne daß die anderen Teile der Sprühdüse gewechselt werden müssen. So ist beispielsweise bekannt, einen mit Flügeln versehenen Einsatz in eine gewöhnliche, statische, nicht selbstreinigende Sprühdüse einzusetzen, um dadurch dem Fluid in der Düse eine Drehbewegung zu erteilen, jedoch nehmen die trennbaren Teile in der EP 0482369A den Raum in Anspruch, der für einen solchen geflügelten Einsatz erforderlich ist.
Um dieses zusätzliche Problem zu lösen, können in der beweglichen Vorrichtung Strömungsführungseinrichtungen vorgesehen werden, beispielsweise geflügelte Oberflächen oder Flügelverlängerungen, um dem durch die bewegliche Vorrichtung strömenden Fluid eine Drehbewegung zu erteilen.
Der Umfang der Austragsöffnung kann vollständig von Düsenoberflächen auf der beweglichen Vorrichtung gebildet werden, so daß er vom Umifing der Austrittsöffnung getrennt ist, oder der Umfang der Austragsöffnung kann nur teilweise von derartigen diskreten Düsenoberflächen gebildet sein, so daß er mit dem Umfang der Auslaßöffnung zusammenfällt und der Teil oder die Teile der Oberfläche des hohlen Körpers, die die Auslaßöffnung begrenzen, wie eine weitere Düsenoberfläche oder weitere Düsenoberflächen wirken, um einen Teil oder Teile der Austragsöffnung zu begrenzen.
Die Düsenoberflächen können so geformt sein, daß eine Vielzahl von Austragsöffnungen geschaffen wird. Die Strömungsquerschnittsfläche der Austragsöffnung oder der Öffnungen ist vorzugsweise kleiner als die Hälfte derjenigen der Auslaßöffnung, beispielsweise 0,01 bis 0,1.
In gewissen Systemen, die einige Düsen verwenden, kann die Fluidzufuhrmenge nicht ausreichen, um den Minimaldruck zu erzeugen, der zur Bewegung der beweglichen Vorrichtung erforderlich ist, wahrend sich alle diese Vorrichtungen in der Normallage befinden, obgleich die Arbeitsströmungsmenge geliefert wird. Um Probleme zu vermeiden, die die Betätigung der beweglichen Vorrichtungen anbelangen, dient der flexible Körper vorzugsweise in seiner Normallage in der Sprühdüse als kombininerter Kolben und Strömungseinschnürer. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die integralen Teile durch einen Kopf verbunden, der als Kolben wirkt und so geformt ist, daß er einen verengten Fluidströmungsweg bildet, dessen Strömungsquerschnittsfläche größer ist als die Strömungsquerschnittsfläche, die von der Sprühaustragsöffnung oder solchen Öffnungen gebildet wird. Der Strömungsweg kann zwischen dem Kopf und der inneren Oberfläche der Düse liegen, wird jedoch vorzugsweise im wesentlichen durch eine Öffnung im Kopf gebildet.
Um die Flüssigkeitszufuhr zu bekannten Düsen zu unterbinden, sobald der Zuführdruck unter einen vorbestimmten Minimalwert absinkt, um beispielsweise das "Tröpfeln" aus den Düsen zu verringern, ist es bekannt, druckempfindliche Abschalt- oder Absperrventile unmittelbar zustromseitig jeder der Düsen bereitzustellen oder ein solches Ventil in eine kombinierte Anordnung aus Ventil und Düse einzubauen. Um es noch einmal zu sagen, die obenerwähnten Probleme treten zusammen mit den Problemen hinsichtlich Zuverlässigkeit und Blockierung der Ventile au£
Um derartige Probleme zu verringern, dient die bewegliche Vorrichtung in der Normallage vorzugsweise zur Blockierung des Durchflusses durch das Innere der Sprühdüse. Bei einer bevorzugten Ausführungsform arbeitet der Kopf mit einem statischen Körper zusammen, um die Öffnung im Kopf zu schließen, während ein Teil der Druckzufuhrseitenfläche des Kopfes einen beliebigen der Düse zugeführten Druck ausgesetzt bleibt.
Der statische Körper dient dazu, die Öffnung zu verkleinern und ist so angeordnet, beispielsweise verjüngt, daß sich die Verjüngung zunehmend mit dem Abstand verkleinert, der durch die Bewegung der beweglichen Vorrichtung aus der Normallage entsteht.
Der statische Körper kann als Zapfen dienen, der sich durch die Öffnung hindurcherstreckt und eine die Strömung verändernde Oberfläche oder Oberflächen innerhalb der beweglichen Vorrichtung schafft, so beispielsweise der Strömung eine Drehbewegung erteilt.
Die bewegliche Vorrichtung kann hohl sein und in der Normallage mit einem statischen Körper in der Düse zusammenarbeiten, um als Ventil zu wirken, das den Strömungsweg in die bewegliche Vorrichtung schließt.
Der hohle Körper ist vorzugsweise eine Kappe, die mit einem Einbaukörper lösbar befestigt ist und von letzterem getrennt werden kann, um einen Zugang für die Entfernung oder den Einbau der beweglichen Vorrichtung zu schaffen. Die Kappe kann einen Sprühstrahlablenker enthalten, der axial von der Auslaßöffnung versetzt angeordnet ist und auf den ein Sprühstrahl von der Austragsdüse auftreffen kann.
Die Erfindung kann zur erneuten Verwendung einiger bekannter Sprühdüsen Anwendung finden. Demgemäß wird durch die vorliegende Erfindung eine bewegliche Vorrichtung geschaffen, die einen spritzgegossenen Plastikkörper aufweist, in dem eine Vielzahl von Armen durch Gelenkteile mit einem Kopf verbunden sind und die Endteile aufweisen, welche so geformt sind, daß sie anstoßen, so daß ihre Oberflächen wenigstens einen Teil einer Sprühaustragsöffnung begrenzen, sobald der Körper federnd zusammengepreßt wird, wobei die Endteile gegeneinander bewegt werden.
Die Düsenoberflächen können so ausgebildet sein, daß sie eine Austragsöffnung beliebiger geeigneter geometrischer Konfiguration bilden.
Die Endteile können aus Materialien bestehen, die dem Rest der Arme entsprechen oder sich von diesem Rest unterscheiden, sind also beispielsweise metallene oder keramische Endteile.
Die bewegliche Vorrichtung ist vorzugsweise ein Spritzgußteil aus thermoplastischem Material Dieses Spritzgußteil weist vorzugsweise wenigstens zwei Arme auf, die mit einem zentralen Teil durch integrale flexible Gelenke verbunden sind. Bei bevorzugten Ausfüngsformen enden die Arme in den freien Endteilen, die so geformt sind, daß sie Oberflächen für die Austragsöffnung bilden und weitere Oberflächen zur gleitenden Berührung mit der inneren Oberfläche der Sprühdüse.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die angeschlossenen schematischen Zeichnungen beispielahalber weiter beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine axiale Querschnittsansicht einer Sprühdüse der Erfindung, die eine erste Form eines beweglichen Körpers der Erfindung in einer "Betriebs"-Lage verwirklicht, die beim Sprühen eingenommen wird;
Fig. 2 eine axiale Querschnittsansicht des Teils der Sprühdüse mit der beweglichen Vorrichtung in einer "Normal"-Lage;
Fig. 3 die erste Form des beweglichen Körpers der Erfindung in Draufsicht im "spritzgegossenen" Zustand;
Fig. 4 eine axiale Querschnirtsansicht eines modifzierten statischen Körpers und Teils der beweglichen Vorrichtung zur Verwendung in der Sprühdüse;
Fig. 5 eine zweite Form der beweglichen Vorrichtung in Draußicht im "spritzgegossenen" Zustand;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer weiteren modifizierten Form der beweglichen Vorrichtung;
Fig. 7, 8 und 9 Stirnansichten von Variationen der Düse, die unterschiedliche Sprülmuster erzeugen;
Fig. 10 eine axiale Schnittansicht eines ersten Teils einer weiteren modifizierten Form der Düse;
Fig. 11 eine Stirnansicht der Vorrichtung selbst im Betriebszustand, wobei die in Fig. 10 gezeigte Kappe entfernt ist, und
Fig. 12 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht einer weiteren modifizierten Form des statischen Körpers und der Vorrichtung.
Gemäß den Figuren 1 - 3 weist die Sprühdüse im wesentlichen einen hohlen Einsatzkörper 10 auf, auf dem ein homer Körper in Form einer Kappe 11 lösbar befestigt ist, sowie eine bewegliche Vorrichtung 12, die in einem Zylinder 13, welcher hauptsächlich durch die Kappe gebildet wird, beweglich ist. Die Sprühdüse kann wahlweise auch mit einem statischen Körper 14 und/oder einem Filter 15 ausgestattet sein.
Die Kappe 11 weist eine Auslaßöffnung 16 auf und hat eine konisch abgeschrägte, innere Rampenoberfläche 17, die von der Öffnung 16 zu einer inneren zylindrischen Oberfläche 18 rund um den Zylinder 13 führt.
Die bewegliche Vorrichtung 12 hat die Form eines flexiblen Körpers, der aus Plastikmaterial spritzgegossen ist und Teile, die Arme 20 bilden, aufweist, welche durch einen Kopf 21 verbunden sind. Jeder Arm bildet an seinem freien Endteil eine Düsenoberfläche 22, wenigstens eine Anschlagoberfläche 23 (Figur 3) und eine Gleitoberfläche 24 (Figur 2) in einer vorbestimmten wechselseitigen Konfiguration. Bei der Ausführungsform der Figuren 1 - 3 sind die Arme 20 und die Oberflächen 22 so ausgebildet, daß dann, wenn die Oberflächen 23 an den Oberflächen 22 anliegen (Figur 1), sie zwischen sich eine Austragsöffnung 26 bilden, die kleiner ist als die Austrittsöffnung 16 und konzentrisch zu dieser liegt.
Der Kopf 21 ist so bemessen, daß er in dem Zylinder einen Gleitsitz bildet, und ist mit einer axialen Öffnung 28 versehen, die einen verengten Strömungsweg für das Fluid bildet, das in die bewegliche Vorrichtung 12 einströmt
Jeder Arm 20 ist mit dem Kopf 21 durch ein integrales, elastisches Gelenk 27 verbunden, so daß die Arme gegen emen federnden Widerstand aus dem "spritzgegossenen" Zustand, der in Fig. 3 dargestellt ist, gegeneinander verschwenkt werden können, um die Vorrichtung in den Zylinder 13 einzusetzen, so daß die gleitenden Oberflächen 24 mit der Rampenoberfläche 17 (Figur 2) in der Normallage der Vorrichtung 12 in Berührung stehen.
Die Rampenoberfläche 17 ist zur Mittelachse des Zylinders 13 unter einem Winkel geneigt, der so festgelegt ist, daß die Reaktion auf die unter Druck stattfindende Berührung der gleitenden Oberflächen mit der Rampenoberfläche (auf Grund der radial nach außen gerichteten Kratt, die auf die Arme mit Hilfe des filternden Widerstandes einwirkt) eine rückwärts gerichtete Spannung erzeugt, welche so wirkt, daß die bewegliche Vorrichtung aus der Austrittsöffnung 16 axial weg und in Richtung auf die Normallage gedrückt wird. Der Winkel beträgt beispielsweise etwa 30º. In der Normallage sind die Anschlagoberflächen 23 getrennt, so daß die Oberflächen 22 nicht länger eine Austragsöffnung 26 begrenzen, sondern nur einen verhältnismäßig breiten Strömungsweg 29 zur Rückseite der Auslaßöffnung (Figur 2).
Bei Benutzung wird, wenn kein statischer Körper 14 und kein Filter 15 verwendet werden, dann, wenn das Fluid anlänglich der Düse zugeführt wird, der anfängliche Widerstand beim Dürchströmen der Düse hauptsächlich durch die Zone des verengten Strömungswegs bestimmt, also den Bereich der Öffnung 28, wobei die Flüssigkeit anfänglich durch den breiten Strömungsweg 29 zwischen den Armen zu der Öffnung 16 strömt, bis die auf den Kopf 21 übertragene Kraft (die unter diesen Bedingungen wie ein Kolben wirkt) ausreicht, um die Spannung (und Reibung bei der Berührung der Oberflächen 24 und 17) zu überwinden und dadurch die Vorrichtung nach vorne in Richtung auf den Austritt zu bewegen. Diese Vorwärtsbewegung bewirkt, daß die freien Endteile der Arme gegen die Achse gedrückt werden, wenn die Oberflächen 24 die Rampenoberfläche 17 überqueren, bis die Anschlagoberflächen 23 anstoßen und die Austragsöffnung 26 gebildet wird, wenn die Vorrichtung die Betriebslage erreicht. In der Betriebslage dient die Rampenoberfläche 17 auch als abdichtende Anschlagoberfläche, und die Gleitoberflächen 24 dienen ebenfalls als Abdichtungsoberflächen, die die Oberfläche 17 berühren, um dadurch eine Dichtung zu schaffen, die verhindert, daß Fluid an der Öffnung 26 vorbeiströmt. Der Strömungswiderstand durch die Düse ist größer als der anfängliche Widerstand und bestimmt sich hauptsächlich durch die Abmessungen der Öffnung 26.
Der breite Strömungsweg 29 weist vorzugsweise eine minimale Strömungsquerschnittsfläche auf, die etwa ebenso groß ist wie diejenige der Auslaßöffnung 16.
Die anfängliche Strömung dient als Spülströmung, mit der Fremdstoffteilchen, die sonst die Öffnung 26 verengen oder blockieren, entfernt werden.
Das obenbeschriebene einfache Beispiel stellt einen Kompromiss zwischen der Notwendigkeit dar, eine ausreichende Kolbenkraft zu erzeugen und dem Bestreben, die Öffnung 28 ausreichend groß zu halten, um die Wahrscheinlichkeit dafür, daß die Öffnung 28 blockiert wird, zu verringern. Dieser Kompromiss ist in den Fällen nicht von Bedeutung, in denen die Fluidzufuhr ausreicht, könnte jedoch zu Schwierigkeiten führen, wenn die Zuführgeschwindigkeit verkleinert wird. Im letzteren Fall läßt sich dieser Kompromiss dadurch vermeiden, daß ein statischer Strömungsverenger 30 in dem Zylinder so angeordnet wird, daß er die Öffnung 28 in der Normallage der Vorrichtung und bis die Vorrichtung nach vorne bewegt worden ist, um die Öffnung von dem Strömungsverenger zu befreien, verkleinert, wobei die Arme radial so weit gegeneinander bewegt worden sind, daß der Strömungswiderstand im wesentlichen durch den Abstand zwischen den Oberflächen 22 und/oder 23 bestimmt wird. Der statische Verenger 30 ist so angeordnet, daß er eine Strömung zum Zwecke des Spülens ermöglicht, und er dient auch als Tauchkolben oder Mischer, um die Öffnung frei zu machen, wenn die Vorrichtung in die Normallage zurückkehrt.
Der Verenger kann so bemessen werden, daß er die Öffnung in der Normallage vollständig schließt und, falls der Kopf 21 der Vorrichtung einenn ausreichend engen Sitz im Zylinder hat, dienen der Verenger und der Kopf als Rückschlagventil, um zusätzlich beispielsweise Leckage, Fluß durch die Düse und, fälls der Filter 15 eingebaut ist, den Filter in das Fluid eingetaucht zu halten.
Der Kopf hat jedoch vorzugsweise ein Spiel oder einen Gleitsitz im Zylinder, und, falls ein Rückschlagventil erforderlich ist, wird der statische Körper 14 benutzt. Der statische Körper ist im wesentlichen eine mit Öffnungen versehene Scheibe, in der die Öffnungen 31 nicht mit der Öffnung 28 deckungsgleich sind, so daß dann, wenn der Kopf an der Scheibe anstößt, die Öffnung geschlossen ist, während ein Teil der Oberfläche des Kopfes dem Fluiddruck über die Öffnungen 31 ausgesetzt bleibt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Bei einer solchen Form der Sprühdüse wird die Scheibe 14 benutzt, um den Hub der Vorrichtung zu begrenzen, so daß die Oberflächen 24 in der Normallage mit der Rammpenoberfläche 17 in Berührung bleiben, wodurch die nach hinten gefichtete Spannung aufrechterhalten bleibt und der Kolben gegen die Scheibe gedrückt wird, um an ihr anzustoßen. Die ursprüngliche Vorwärtsbewegung wird somit durch den Druck der Fluidzufuhr eingeleitet, der die erforderliche Minimalkraft auf den Kolben ausübt, bevor der Durchfluß durch die Durchflußkanäle beginnt.
Der Verenger 30 kann wahlweise, wie gezeigt, mit der Scheibe 14 versehen oder auf ihr befestigt sein.
Die bewegliche Vorrichtung läßt sich spritzgießen, um die Flügel 33 auszubilden, die der Strömung eine Drehbewegung erteilen, wie dies beispielsweise in den Figuren 1 und 5 dargestellt ist. Es kann aber auch ein besonderer Arm oder besondere Arme 34, die einen Flügel 35 tragen, auf der Vorrichtung vorgesehen werden, wie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt. Ein Dralleinsatz 37 kann auf dem Verenger 30 vorgesehen werden, und die Öffnungen 31 können geneigt sein, um den Drall, wie in Figur 4 dargestellt, zu fördern. Die Arme können seitliche Verlangerungen 47 aufweisen, wie in gebrochenen Linien in Fig. 5 angezeigt, die in der Berriebslage anliegen, um dadurch innerhalb der Arme eine glattwandige, im Schnitt fäst kreisrunde Wirbelkammer 46 (Fig. 6) zu schaffen.
Die Form und Anzahl der Austragsöffnungen bestimmt sich durch die Form des gewünschten Sprühstrahls. So kann beispielsweise die Anschlagoberfläche 23 auf einem Arm 20 zwischen den beiden Düsenoberflächen 22 liegen, von denen sich jede zu einem Rand des Arms erstreckt, wie in Fig. 7 dargestellt, so daß in der Betriebslage die Ränder an der Oberfläche der Auslaßöffnung 16 anstoßen mit der Folge, daß durch die Oberflächen 22 innerhalb der Öffnung ein Austragsöffnungspaar 26, das die Öffnung 16 teilweise einninnt, gebildet wird.
Es können mehr als zwei Arme benutzt werden, beispielsweise drei Arme 20, wie in Fig. 8 gezeigt, die rund um den Kopf in gleichen oder unterschiedlichen Winkelabständen angeordnet sind.
In den Fällen, in denen die Austragsöffnung 26 nicht kreisrund ist, beispielsweise langgestreckt, wie in Fig. 9 dargestellt, oder wo ein Sprühmuster veilangt wird, das zur Achse asymmetrisch ist oder keine kreisrunde Form aufweist, kann die axiale Ausrichtung der Vorrichtung 12 in dem Zylinder 13 mittels einer geeigneten Führungseinrichtung festgelegt werden. Beispielsweise kann die Öffnung 28 die Form eines Schlüsselloches haben, und die modifizierte Form des statischen Körpers 14 hat einen Führungsfinger 38, der sich parallel zu der Achse erstreckt, um mit dem exzentrischen Teil der Öffnung in Eingriff zu treten, wie dies in Fig. 12 dargestellt ist, und somit als Führungsvorrichtung zu dienen. Vorzugsweise wird jedoch der Zylinder mit einer sich axial sich erstreckenden Rippe 50 ausgestattet, die mit einer Aussparung 51 im Kopf (Figuren 2 und 3) in Eingriff tritt, oder mit einer Keilnut im Zylinder, die zur Aufnahme eines radial gerichteten Vorsprungs auf dem Umfang des Kopfes 21 dient. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, bilden die Gelenke 27 auf dem Umfang des Kopfes sehnenartige Abflachungen 53, und um ein Drehen des Einsatzes zu verhindern, kann der Zylinder mit entsprechenden sehnenförmigen Abflachungen versehen sein, die nicht dargestellt sind. Auf der Kappe 11 können Markierungen 54 vorgesehen werden, um die Ausrichtung der Vorrichtung 12 und damit das Sprühmuster anzuzeigen.
Der federnde Widerstand, der die Spannung liefert, kann beispielsweise durch Verlängern der Flügel 33 ergänzt werden, so daß diese anstoßen und die Arme 20 auseinanderdrücken, oder beispielsweise dadurch, daß der Flügel 35 auf dem Arm 34 dazu benutzt wird, die Arme 20 auseinander zu drücken oder durch Anschläge 39 auf den Armen 20, die in Eingriff treten und gegen den Kopf wirken, um die Arme in radialer Richtung nach außen zu drücken (Figuren 1 und 3) oder durch irgendeine Kombination dieser Maßnahmen.
Eine Stopoberfläche oder Flansch 42 auf der Kappe könnte zweckmäßigerweise dazu dienen, eine Abdichtung gegenüber den Endteilen der Arme herzustellen, um dadurch zu verhindern, daß die Strömung an der Austragsöffnung oder den Öffnungen vorbeiströmt. Bei derartigen Ausführungsformen können die Gleitoberflächen 24 durch schmale Rippen 43 auf den Armen 20 gebildet werden, um die Reibung bei der Berührung mit den Rampenoberflächen zu verringern (Figuren 10 und 11).
Die Endteile der Arme 20 können in der Betriebslage nach vorne zu über die Auslaßöffnung 16 hinausragen (Figur 10) oder mit der Auslaßöffnung in derselben Ebene enden (Figur 8) oder sich in die Auslaßöffnung hineinerstrecken (Figur 7) oder hinter der Auslaßöffnung enden (Figur 1).
Bei allen Ausführungsformen dient die Bewegung (und wahlweise Verbiegung) der beweglichen Vorrichtung zur Lockerung und/oder zum Wegbrechen von festen oder nicht flüssigen Ablagerungen auf der Vorrichtung, ferner zu deren Entfernung zusammen mit anderen Teilchen durch eine Spülströmung und zur automatischen Selbstreinigung oder Säuberung der blockierten Dilse. Wiederholte Unterbrechnungen der Fluidzufuhr können dazu dienen, das Reinigen und/oder Freimachen der blockierten Düsen zu erleichtern.
Die Erfindung ist nicht auf Einzelheiten der obigen Beispiele beschränkt, und viele Variationen und Abänderungen dieser Beispiele sind möglich, die im Schutzumfang der Erfindung liegen, welcher durch die folgenden Patentansprüche definiert ist.
Beispielsweise braucht die Kappe nur die Anschlagoberfläche oder den Flansch 42 oder die Rampenoberfläche 17 zu bilden, während die übrigen Zylinderoberflächen 17 und 18 oder die Oberfläche 18 von dem Einsatzkörper 10 oder durch einen passend geformten Einsatz (nicht dargestellt) gebildet werden, der im Inneren der Düse sitzt.
Für den Fall, daß ein geformter Einsatz verwendet wird, können die Komponenten, beispielsweise der statische Körper 14 und/oder das Filter 15, zusammen mit der Vorrichtung 10 oder irgendeinem Teil von ihr mit dem Einsatz vorher zu einer Einheit zusammengebaut werden, um dadurch die Anpassung einer bekannten Düsenform oder die Reparatur oder die Erneuerung einer Düse gemäß der Erfindung zu erleichtern.
Der Körper 14 und das Filter 15 brauchen nicht an der Verbingungsstelle zwischen der Kappe und dem Körper angeordnet zu sein, obgleich es zweckmäßig wäre, den Körper 14 mit Hilfe eines Dichtungsrings 44 und eines Lagerflansches auf dem Filter, wie in Figur 1 gezeigt, zu plazieren.
Die hier verwendeten Begriffe und Ausdrücke sind nur beispielshalber genannt und beinhalten innerhalb ihres Definitionsbereiches anwendbare allgemeinere Begriffe, Synonyme und funktionale Äquivalente.

Claims

1. Sprühdüse, die einen hohlen Körper (11) aufweist, in dem sich an der Düsenvorderseite eine Austrittsöffnung (16) befindet und in dem eine bewegliche Vorrichtung (12) angeordnet ist, die in eine Normallage nach hinten drückbar ist, in der die Austrittsöffnung (16) durch die bewegliche Vorrichtung (12) minimal verengt oder unverengt ist, wobei die bewegliche Vorrichtung (12) durch Fluiddruck aus der Normallage in eine Vorwärtsrichtung gegen die Austrittsöffnung (16) bewegbar ist, um den Fluß zur Austrittsöffnung zu versperren und eine Relativbewegung zwischen trennbaren Teilen (23) der beweglichen Vorrichtung (12) zu bewirken, um dadurch eine Sprühaustragsöffnung (26) zu bilden, die kleiner ist als die Austrittsöffnung (16), und zwar innerhalb oder in der Nähe der Austrittsöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß in oder durch die bewegliche Vorrichtung (12) eine Querspannungseinrichtung (20, 27; 20, 27, 33; 20, 27, 39) gebildet wird, um die trennbaren Teile (23) radial nach außen gerichteten Kräften auszusetzen und dadurch die trennbaren Teile (20, 23) so unter Spannung zu setzen, daß sie sich trennen und gegen eine innere Oberfläche (17) der Sprühdüse drücken, um dadurch indirekt die nach hinten gerichtete Spannung zu erzeugen.

2. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Vorrichtung einen elastischen Körper (12) aufweist, zu dem die trennbaren Teile (23) gehören.

3. Sprühdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper (12) wenigstens teilweise federnd ist und zur Erzeugung der nach hinten gerichteten Spannung dient, indem die trennbaren Teile (20) auseinandergedrückt werden.

4. Sprühdüse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (17) teilweise konisch ist, in Richtung auf die Austrittsöffnung konvergiert und die Achse der Düse unter einem Winkel zwischen 20º bis 40º, vorzugsweise 25º bis 35º geneigt ist.

5. Sprühdüse nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querspannungseinrichtung einen federnden Körper (33 oder 35) aufweist, der innerhalb der beweglichen Vorrichtung (12) zwischen den trennbaren Teilen angeordnet ist.

6. Sprühdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Vorrichtung (12) oder der federnde Körper (33, 35) so geformt sind, daß sie dem durch die bewegliche Vorrichtung hindurchlaufenden Fluid eine Rotationsbewegung erteilen.

7. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der beweglichen Vorrichtung (12) Strömungsführungsmittel (33, 35, 37, 46) angeordnet sind, die dem durch die bewegliche Vorrichtung hindurchströmenden Fluid eine Drehbewegung erteilen.

8. Sprühdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Vorrichtung (12) in der Normallage mit einem statischen Element (14) in der Düse zusammenwirkt, um eine in die bewegliche Vorrichtung hineinführende Öffnung (28) zu verengen.

9. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Vorrichtung (12) in der Normallage mit einem statischen Element (14) zusammenarbeitet, um wie ein Ventil zu wirken, das den Strömungsweg (31) zu der beweglichen Vorrichtung schließt.

10. Sprühdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Austragsöffnung (26) vollständig von die Düse bildenden Oberflächen (22) auf den trennbaren Teilen gebildet wird.

11. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Austragsöffnung (26) durch eine Kombination der Düsenoberflächen (22) auf den trennbaren Teilen (20) und einem Teil der Oberfläche der Austrittsöffnung (16) gebildet wird.

12. Sprühdüse nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen die Austragsöffnungen (26) bilden.

13. Sprühdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper (12) in der Normalstellung in der Sprühdüse als Kombination aus Kolben (21) und Strömungsverenger dient.

14. Sprühdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Vorrichtung ein Spritzgußkörper aus thermoplastischem Material ist.

15. Sprühdüse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzgußkörper wenigstens zwei Arme (20) aufweist, die mit Hilfe integraler elastischer Gelenke (27) mit einem zentralen Teil (21) verbunden sind.

16. Sprühdüse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (20) in freien Endabschnitten enden, die so geformt sind, daß sie Oberflächen (22) für die Bildung der Austragsöffnung sowie Oberflächen (24) für die gleitende Berührung mit der inneren Oberfläche (17) der Sprühdüse bilden.

17. Sprühdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Körper eine Kappe (11) ist, die mit einem Eintrittskörper (10) lösbar verbunden ist und sich von dem Körper trennen läßt, um einen Zugang für das Entfernen oder Einsetzen der beweglichen Vorrichtung (12) zu schaffen.

18. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (17) von einem Eintrittskörper (10) gebildet wird, in dem die bewegliche Vorrichtung (12) verschiebbar ist.

19. Sprühdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel (38; 50) mit der beweglichen Vorrichtung (12) in gleitender Berührung stehen, um ein Drehen der beweglichen Vorrichtung zu verhindern.

20. Sprühdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlagflansch (42) oder die besagte innere Oberfläche (17) neben der Austrittsöffnung eine Dichtungsanschlagoberfläche schafft, und daß die trennbaren Teile mit vorderen Endabschnitten versehen sind, die so geformt sind, daß sie mit der Anschlagoberfläche in Eingriff treten, um in der Betriebsstellung der beweglichen Vorrichtung eine Dichtung zu bilden und dadurch ein Vorbeiströmen des Fluids an der Austragsöffnung oder -öffnungen zu verhindern.

21. Sprühdüse mit einer beweglichen Vorrichtung (12), gekennzeichnet durch einen spritzgegossenen Plastikkörper, in dem mehrere Arme (20) durch Gelenkabschnitte (27) mit einem Kopf (21) verbunden sind und Endabschnitte aufweisen, die so geformt sind, daß sie anstoßen, so daß ihre Oberflächen (22) wenigstens einen Teil einer Sprühaustragsöffnung (26) begrenzen, sobald der Körper federnd zusammengepreßt wird, so daß diese Endabschnitte sich gegeneinander bewegen.