EP0604741B1 - Swirl nozzle for spraying a liquid - Google Patents

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EP0604741B1
EP0604741B1 EP93118034A EP93118034A EP0604741B1 EP 0604741 B1 EP0604741 B1 EP 0604741B1 EP 93118034 A EP93118034 A EP 93118034A EP 93118034 A EP93118034 A EP 93118034A EP 0604741 B1 EP0604741 B1 EP 0604741B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
whirl
nozzle
swirl
central axis
nozzle outlet
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP93118034A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0604741A3 (en
EP0604741A2 (en
Inventor
Zoltan Farago
Tom Schork
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Publication of EP0604741A2 publication Critical patent/EP0604741A2/en
Publication of EP0604741A3 publication Critical patent/EP0604741A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0604741B1 publication Critical patent/EP0604741B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • B05B1/3405—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl
    • B05B1/341—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet
    • B05B1/3478—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet the liquid flowing at least two different courses before reaching the swirl chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • B05B1/3405—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl
    • B05B1/341—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet
    • B05B1/3421—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet with channels emerging substantially tangentially in the swirl chamber
    • B05B1/3431—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet with channels emerging substantially tangentially in the swirl chamber the channels being formed at the interface of cooperating elements, e.g. by means of grooves
    • B05B1/3442—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet with channels emerging substantially tangentially in the swirl chamber the channels being formed at the interface of cooperating elements, e.g. by means of grooves the interface being a cone having the same axis as the outlet

Definitions

  • the invention relates to a swirl nozzle for atomizing a Liquid with a spread over a swirl chamber floor uplifting and opposite to the swirl chamber floor Swirl chamber tapering towards the nozzle outlet opening at least one opposite a central axis of the swirl chamber laterally offset into this swirl channel, with a Swirl parameters of> 1, with a different from the swirl chamber floor uplifting and the formation of an air core in one displacement body preventing swirl chamber at the bottom, which is arranged concentrically to the central axis and has an outer diameter in the bottom part, the at least one diameter of the nozzle outlet opening corresponds.
  • the one to be atomized flows Liquid through the swirl channel preferably in tangential direction in the swirl chamber in which it itself in the direction of the central axis of the swirl chamber with enlargement their peripheral speed moves. Since the Liquid with a swirl parameter of the swirl nozzle of> 1 due to the centrifugal forces not to the central axis can flow around the central axis air core extending the entire height of the swirl chamber which the liquid flows around and thus as rotating Liquid film ring passes through the nozzle outlet opening and then forms a liquid film cone that due to its own instability in small droplets of liquid disintegrates.
  • a swirl nozzle of the type mentioned is in FR-A-1 560 603. This also shows a swirl nozzle, at which with a high probability the swirl parameters> 1 and which is also a conical displacement body having.
  • a twist parameter ⁇ 0.5 was determined in GB-A-162 172 and in DE-A-175 561 it can be assumed that none at all Air core is present. It also follows from this Documentation that the cone body serves the opening angle of the spray cone to change what is against displacement of an air core speaks. For the rest, became a swirl parameter of approximately 0.4.
  • the invention is therefore based on the object To improve swirl nozzle of the generic type in such a way that this increases the input swirl pulse allows constant or lower swirl losses.
  • the height of the swirl chamber and thus the length of the air core keep it as low as possible that the swirl chamber wall has a conical surface with the largest possible cone angle, which, however, has a poor positive fit of the Partially would result, so that the wall surfaces of the recess which is the truncated cone seat for the truncated cone trained inner part form a smaller cone angle has as an adjoining the nozzle outlet opening Part of the swirl chamber wall.
  • the swirl nozzle according to the invention has it as Proven useful if the displacer is a cone with one that adjoins the nozzle outlet opening Partial range is corresponding cone angle.
  • the displacement body with at least the diameter of the nozzle outlet openings corresponding average diameter over at least about two thirds of the height of the swirl chamber extends.
  • a width of the annular portion of an extension the mouth opening from an outer edge of this Area in the radial direction corresponds to the inside means that this annular area is only as wide is chosen that this the mouth of the swirl channel can record.
  • the swirl channel in the mouth area with its center line essentially tangential to the swirl chamber wall runs.
  • a particularly large swirl channel eccentricity can be achieved, however, if the swirl channel with a mouth opening designed as a segment of a circle along an outer edge region of the swirl chamber floor opens into the swirl chamber, since in this case the radial extension of the mouth opening in the direction of the central axis is only a width of the swirl channel corresponds and the liquid jet when entering the swirl chamber thus flows along the swirl chamber wall and with a given swirl chamber diameter in greatest possible distance from the central axis into the swirl chamber flows in.
  • the swirl nozzle it is expedient when the swirl duct is straightened from a pressure chamber runs to the swirl chamber.
  • the swirl channel is spiraling with respect to the Central axis runs from a pressure chamber to the swirl chamber, because in this case the swirl channel with respect to the central axis can be provided with a lower slope and thus based on a constant flow rate the liquid in this swirl channel the one from this escaping liquid jet as large as possible Tangential velocity component in one plane perpendicular to the central axis and as small as possible Speed component parallel to the central axis having.
  • the swirl channels are preferably one have a substantially constant cross section.
  • the provision of the displacement body according to the invention has the advantage that the swirl chamber in the bottom area the shape of an annular space encircling the displacement body has so that there is no air core in this area can train who to those already described Twist loss leads.
  • the swirl channel eccentricity chosen larger without increasing the overall twist losses, so that a good atomization quality of the invention Swirl nozzles can be reached. It is even possible that Swirl channel eccentricity increase so far that the tangential velocity of the liquid jet less and thus a larger cross section of the swirl channels can be, so that the risk of clogging of the nozzle decreased.
  • the present invention offers Solution the possibility of the return hole to be arranged eccentrically to the displacement body.
  • the return bore in a distance from the central axis of the sinker is arranged, which is at least a radius of the nozzle outlet opening corresponds, so that a possibly in Area of residual air arising in the outlet opening does not stand above the return hole and thus influences it.
  • the return holes are arranged at a distance from the central axis, which is smaller than the distance of the mouth opening of the swirl channels.
  • a swirl nozzle for atomizing a liquid like it from is known in the art, shown in Fig. 1 and 2 shows an outer body 10, starting from the outer side 12 thereof there is a nozzle outlet opening designed as a cylindrical bore 13 into an interior of the outer body 10 extends.
  • This nozzle outlet opening 14 adjoins an essentially conical recess 16 at whose wall surfaces 18 the lateral surfaces of a coaxial to Nozzle outlet opening 14 arranged and to a central axis 20 form a rotationally symmetrical truncated cone.
  • an inner body 22 is used, which has a circular cylindrical region 24 which is followed by a frustoconical region 26 whose base area 28 is identical to the circular area.
  • This frustoconical region 26 is formed such that Are lateral surfaces 30 of the same section of the cone shell, on which the wall surfaces 18 of the recess 16 also lie.
  • the inner body 22 is form-fitting through a conical seat held in the recess 16, the area of the wall surfaces 18 of the recess 16, in which the lateral surfaces 30 of the frustoconical Area 26 of the inner body 22 abut as Tapered seats 32 of the recess 16 are designated.
  • Area 26 of the inner body 22 extends perpendicularly to the central axis 20 and forms a swirl chamber floor 34.
  • An area lying above this swirl chamber floor 34 the recess 16 is referred to as a swirl chamber 36, the wall surfaces 18 delimiting the swirl chamber 36 the recess 16 referred to as swirl chamber walls 38 are.
  • One enclosed by the recess 16 and on one of the swirl chamber 36 opposite side of the The inner body 22 is arranged as the pressure space 40 referred to, in which the intended for atomization Liquid is kept under pressure. From this pressure room 40 lead several swirl channels 42 into the swirl chamber 36, these swirl channels 42, such as in particular Fig.
  • notches in the lateral surfaces 30 are formed, which in the pressure chamber 40 with a rectangular and approximately square Cross section in the circular cylindrical region 24 of the inner body 22 open and in the swirl chamber 36 in the area of the swirl chamber base 34 and preferably in one area lying radially outside with respect to the central axis 20 open, with a centerline 44 of each swirl channel 42, at least in the area of an opening 46 the same, in the swirl chamber base 34 a distance e of the central axis 20 and thus from the mouth opening 46 a liquid jet 48 emerges, which when leaving the mouth opening 46 in a to the central axis 20 parallel and at a distance e from this Level 50 is a speed component 52 has parallel to the swirl chamber floor 34 and a speed component 54 parallel to Central axis 20.
  • the distance e is commonly called eccentricity e of the swirl nozzle.
  • a definition of the swirl parameter can also be found in the research report DFVLR-FB 87-25 (ISSN 0171-1342), page 22.
  • an air core always occurs with a swirl nozzle if the swirl parameter So> 1.
  • the occurrence of an air core can also be made dependent on the ratio of the sum of all swirl channel areas f 1 , f 2 , f 3 , f 4 to the cross-sectional area of the nozzle outlet opening, which should be less than 5 for this purpose.
  • a known Swirl nozzle shows a first embodiment of an inventive Swirl nozzle, shown in FIGS. 3 to 5, the same parts and features, thus in Figs. 3 to 5 are also provided with the same reference numerals.
  • the entire displacement body 62 is rotationally symmetrical to the central axis 20, the cylindrical base 64 with respect to the radial direction the central axis 20 to the mouth openings 46 of the swirl channels 42 extends outwards, so that the displacement body 62 the swirl chamber floor 34 in his central area 72 covered and a cylindrical Outer surface 74 of the cylindrical base 64 a subject to change annular region 76 of the swirl chamber base 34 limited internally.
  • cylindrical outer surface 74 form the cylindrical Base and a swirl chamber bottom opposite this arranged section of the swirl chamber wall 38 and the circular area of the swirl chamber base 34 an annular space 80, in which the liquid jet 48 tangential to the outer surface 74 of the cylindrical Base 64 is injected.
  • a surface 82 designed as a conical surface the conical tip 66 extends as in FIG. 3 shown, preferably at a distance b from one outlet-side section 84 of swirl chamber wall 38 and parallel to this, preferably the width b corresponds approximately to a width b of the swirl channels 42.
  • the swirl chamber 36 includes in the first embodiment the swirl nozzle according to the invention Annulus 80 arranged on the swirl chamber bottom which one of the conical surface 82 of the displacement body 62 and the outlet side Section 84 of the swirl chamber wall of limited cone-shaped Connects room 86, which in turn is in the cylindrical bore of the nozzle outlet opening 14 transforms.
  • FIGS. 6 and 7 A second embodiment of an inventive Swirl nozzle, shown in FIGS. 6 and 7, is so far than with the first embodiment of FIG. 3 to 5 is identical, provided with the same reference numerals, so that regarding the description of the corresponding Parts referred to the above statements becomes.
  • the Displacer 62 no longer a conical tip, but one sitting on the cylindrical base 64 Truncated cone 88 with a base 68 opposite it and parallel to the swirl chamber floor 34 Front surface 90, which lies in the swirl chamber 36 and has a diameter larger than a diameter of the nozzle outlet opening 14.
  • the displacement body in this embodiment 62 not over the entire height of the swirl chamber from the swirl chamber floor 34 to a transition 92 of the swirl chamber walls 38 into the nozzle outlet opening 14, but ends with the front surface 90 in Distance from this.
  • Swirl nozzle shown in Figs. 8 and 9, are insofar as the same parts as those described above Embodiments are available, the same Reference numerals are used so that the above Description can be referenced.
  • the swirl channels 42 are not notches with a straight center line 44 more, but run although along the lateral surfaces 30 of the inner body 22 as Straight, but show one designed as a circular ring segment 94 Mouth opening 46, which is therefore the possibility offers the annular region 76 of the Swirl body bottom 34 to the width b of the swirl channel 42 to reduce, so that the distance e from the mouth 46 emerging beam 48 from the central axis 20 almost with an outer radius of the swirl chamber base 34 is identical.
  • the displacement body 62 can thus only be in the form of a cone Tip 66 be formed, the base 68 of the conical tip 66 with respect to the central axis 20 has a radial extension that is up to an inner edge 96 of the circular ring segment Mouth openings 46 of the swirl channels 42 are sufficient.
  • Swirl chamber reduced to the cone-shaped space 86, which is between the conical surface 82 of the displacement body 62 and the swirl chamber wall 38 lies.
  • FIGS. 10 and 11 show insofar as the same reference numerals are used, the same parts as the above-described embodiments.
  • the fourth embodiment differs in that the wall surfaces of the recess 16 have two different partial areas 98 and 100, which is located directly at the nozzle outlet opening 14 adjoining partial area 98 of a truncated cone surface whose cone angle is greater than that of a truncated cone lateral surface of the Subarea 98 adjoining subarea 100, wherein the truncated cone surface of the portion 98 along a line of contact 102 in the truncated cone surface of section 100 passes over.
  • the conical seat surface becomes part 100 32 formed on which the inner body 22 with its Shell surfaces 30 abuts.
  • This inner body 22 is with regard to the formation of the swirl channels 42 and their Mouth openings 46 with the inner body 22 of the third Embodiment identical.
  • runs the conical surface 82 is now parallel to the partial area 98 at a distance b, which is approximately corresponds to the width of the swirl channels 42.
  • annular region 76 of the swirl chamber base 34 can be kept in the width of the swirl channel 42 can and also the conical surface 82 of the displacer 62 in one of the width of the Swirl channels 42 corresponding distance b from the partial area 98 can extend advantageously extends the partial area 100 over the conical seat surface 32 towards the nozzle outlet opening 14 to the line of contact 102 so that the swirl chamber 36 in the fourth embodiment, an annular space 104, formed by the cone seat surface 32 out to the contact line 102 extending portion 100, the annular region 76 and one Part of the surface 82 of the displacer 62 and the cone-shaped space 86 limited through section 98 and the rest of the Surface 82 of the displacer 62 comprises.
  • a fifth embodiment of the invention Swirl nozzle shown in FIGS. 12 and 13, is largely identical to the fourth embodiment, so that the same parts with the same reference numerals are provided.
  • the swirl channels 42 run from the pressure chamber 40 to the swirl chamber 36 in the area of Shell surface 30 of the inner body 22 spirally with respect the central axis 20 so that these swirl channels 42, based on the central axis 20, a smaller slope have than the swirl channels 42 in the fourth embodiment.
  • An exemplary embodiment is additionally a return bore 104 provided, which is concentric to the central axis 20 is arranged and in the swirl chamber 36 of the Nozzle outlet opening 14 opposite in the area of the displacer 62 opens.
  • the sinker 62 is no longer a cone, but only a truncated cone, the front surface of which is now covered by a Mouth opening 106 of the return bore 104 is formed.
  • This return bore 104 thus extends through the entire displacement body 62 and also through the inner body 22 through and is with a usual return flow path connected, which for example in the German Patent application P 37 03 075.2 is described.
  • a sixth embodiment shown in the 14 to 16 shows a variant of the first embodiment, shown in Figs. 3 to 5, so far used as the same parts, they are also the same Provide reference numerals so that with regard to their Description on the explanations of the first embodiment can be referred.
  • This sixth embodiment shows in contrast to first embodiment in the conical surface 82 of the conical tip 66 incorporated return holes 110, which is perpendicular to the conical Surface 82 standing longitudinal axes 112 in the displacement body 62 penetrate towards its central axis 20, being arranged in a coaxial to the central axis Return channel 114 open, which of the conical Tip 66 of the sinker in opposite Direction leads to an interior of the nozzle.
  • the return bores 110 are not in the Area of the nozzle outlet opening 14 arranged, but in one of the exit-side section 84 of the swirl chamber wall 38 overlapped so that the return bore 110th not in the area of one in the nozzle outlet opening 14 emerging air core.
  • a fifth embodiment of the invention Swirl nozzle shown in Figs. 17 and 18 has similarities with the second embodiment so that the same Parts are also provided with the same reference numerals.
  • the mouth openings 46 form a ring segment cutout 120 expanded, the width of the width of the annular swirl chamber bottom 34 between the frustoconical Displacement body 62 and the swirl chamber walls 38 corresponds.
  • the displacement body 62 without the cylindrical Approach as a truncated cone 88 directly from the swirl chamber floor 34 and extends to the front surface 90, which is approximately the diameter of the nozzle outlet bore 14 corresponding diameter.
  • Particularly advantageous in the seventh embodiment is the fact that this is easy to manufacture and that the cross-sectional area of the orifices 46 is large is what leads to relatively low viscosity-related pressure drops leads.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Dralldüse zum Zerstäuben einer Flüssigkeit mit einer sich über einem Drallkammerboden erhebenden und zu einer dem Drallkammerboden gegenüberliegenden Düsenaustrittsöffnung hin verjüngenden Drallkammer, mit mindestens einem gegenüber einer Mittelachse der Drallkammer seitlich versetzt in diese mündenden Drallkanal, mit einem Drallparameter von >1, mit einem sich von dem Drallkammerboden erhebenden und die Ausbildung eines Luftkerns in einem bodenseitigen Drallkammerbereich verhindernden Verdrängungskörper, welcher konzentrisch zur Mittelachse angeordnet ist und im bodenseitigen Teil einen Außendurchmesser aufweist, der mindestens einem Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung entspricht.The invention relates to a swirl nozzle for atomizing a Liquid with a spread over a swirl chamber floor uplifting and opposite to the swirl chamber floor Swirl chamber tapering towards the nozzle outlet opening at least one opposite a central axis of the swirl chamber laterally offset into this swirl channel, with a Swirl parameters of> 1, with a different from the swirl chamber floor uplifting and the formation of an air core in one displacement body preventing swirl chamber at the bottom, which is arranged concentrically to the central axis and has an outer diameter in the bottom part, the at least one diameter of the nozzle outlet opening corresponds.

Bei derartigen bekannten Dralldüsen strömt die zu zerstäubende Flüssigkeit durch den Drallkanal vorzugsweise in tangentialer Richtung in die Drallkammer ein, in welcher sie sich in Richtung der Mittelachse der Drallkammer unter Vergrößerung ihrer Umfangsgeschwindigkeit bewegt. Da die Flüssigkeit bei einem Drallparameter der Dralldüse von >1 aufgrund der Zentrifugalkräfte nicht bis zur Mittelachse strömen kann, entsteht um die Mittelachse herum ein sich über die gesamte Höhe der Drallkammer erstreckender Luftkern, um den die Flüssigkeit herumströmt und somit als rotierender Flüssigkeitsfilmring die Düsenaustrittsöffnung passiert und anschließend einen Flüssigkeitsfilmkegel bildet, der aufgrund seiner eigenen Instabilität in kleine Flüssigkeitströpfchen zerfällt. In such known swirl nozzles, the one to be atomized flows Liquid through the swirl channel preferably in tangential direction in the swirl chamber in which it itself in the direction of the central axis of the swirl chamber with enlargement their peripheral speed moves. Since the Liquid with a swirl parameter of the swirl nozzle of> 1 due to the centrifugal forces not to the central axis can flow around the central axis air core extending the entire height of the swirl chamber which the liquid flows around and thus as rotating Liquid film ring passes through the nozzle outlet opening and then forms a liquid film cone that due to its own instability in small droplets of liquid disintegrates.

Aus der US-A-3,684,194 ist eine Kegelstrahldüse mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 genannte Merkmalen bekannt, bei welcher ein Teilbereich der Wandflächen der Ausnehmung eine Kegelsitzfläche für den kegelstumpfförmigen Innenkörper bilden. From US-A-3,684,194 is a cone jet nozzle with the features mentioned in the preamble of claim 1 known, in which a portion of the Wall surfaces of the recess a conical seat for the Form the frustoconical inner body.

Eine Dralldüse der eingangs genannten Art ist in der FR-A-1 560 603 offenbart. Diese zeigt ebenfalls eine Dralldüse, bei welcher mit großer Wahrscheinlichkeit der Drallparameter >1 ist und welche ebenfalls einen kegelförmigen Verdrängungskörper aufweist.A swirl nozzle of the type mentioned is in FR-A-1 560 603. This also shows a swirl nozzle, at which with a high probability the swirl parameters> 1 and which is also a conical displacement body having.

Die aus der US-A-2,065,161, der GB-A-162 172 und der DE-A-175 561 bekannten Dralldüsen sind für die vorliegende Erfindung insofern nicht einschlägig, da bei allen Konstruktionen gemäß diesen Druckschriften der Drallparameter <1 ist oder sich kein Luftkern ergibt.The from US-A-2,065,161, GB-A-162 172 and the DE-A-175 561 known swirl nozzles are for the present Invention not relevant in this respect, since in all constructions according to these publications the swirl parameter is <1 or there is no air core.

Bei der US-A-2,065,161 beispielsweise wurde seitens des Erfinders ein Drallparameter von <0,7 ermittelt.For example, in US-A-2,065,161 the Inventor determined a swirl parameter of <0.7.

Bei der GB-A-162 172 wurde ein Drallparameter <0,5 ermittelt und bei der DE-A-175 561 ist davon auszugehen, daß gar kein Luftkern vorliegt. Darüber hinaus ergibt sich aus dieser Druckschrift, daß der Kegelkörper dazu dient, den Öffnungswinkel des Sprühkegels zu verändern, was gegen die Verdrängung eines Luftkerns spricht. Im übrigen wurde ein Drallparameter von ungefähr 0,4 ermittelt.A twist parameter <0.5 was determined in GB-A-162 172 and in DE-A-175 561 it can be assumed that none at all Air core is present. It also follows from this Documentation that the cone body serves the opening angle of the spray cone to change what is against displacement of an air core speaks. For the rest, became a swirl parameter of approximately 0.4.

Um möglichst feine Flüssigkeitströpfchen zu erreichen, ist ein großer Luftkerndurchmesser erwünscht, welcher nur bei entsprechend großem Eingangsdrallimpuls des Flüssigkeitsstrahls erreichbar ist. Dieser könnte einerseits dadurch vergrößert werden, daß die Tangentialgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahls vergrößert wird. Diese Tangentialgeschwindigkeit ist jedoch praktisch festgelegt durch einen sinnvollerweise maximalen Druck und einen aufgrund der Verstopfungsgefahr minimalen Querschnitt. Andererseits könnte der Eingangsdrallimpuls dadurch vergrößert werden, daß man die sogenannte Drallkanalexzentrizität, das heißt den Abstand einer Mittellinie des Drallkanals von der Mittelachse, erhöht. Diese Maßnahme vergrößert bei den bekannten Dralldüsen jedoch die von einem Luftkerndurchmesser und einer Luftkernlänge abhängigen Drallverluste, so daß in der Praxis auch hinsichtlich der Drallkanalexzentrizität bei den bekannten Dralldüsen keine Verbesserungen mehr möglich sind.In order to achieve the finest possible droplets of liquid, a large air core diameter is desired, which only at correspondingly large input swirl pulse of the liquid jet is achievable. On the one hand, this could be enlarged be that the tangential velocity of the Liquid jet is enlarged. This tangential speed is however practically determined by one sensibly maximum pressure and one due to the risk of constipation minimal cross section. On the other hand the input swirl pulse could be increased that the so-called swirl channel eccentricity, that is the distance of a center line of the swirl channel from the Central axis, increased. This measure increases in the known swirl nozzles, however, that of an air core diameter and an air core length dependent swirl loss, so that in practice also with regard to the swirl channel eccentricity no improvements in the known swirl nozzles are more possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dralldüse der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß diese eine Vergrößerung des Eingangsdrallimpulses bei gleichbleibenden oder geringeren Drallverlusten zuläßt.The invention is therefore based on the object To improve swirl nozzle of the generic type in such a way that this increases the input swirl pulse allows constant or lower swirl losses.

Diese Aufgabe bei einer Dralldüse zum Zerstäuben einer Flüssigkeit mit einer sich über einem Drallkammerboden erhebenden und zu einer dem Drallkammerboden gegenüberliegenden Düsenaustrittsöffnung hin verjüngenden Drallkammer, mit mindestens einem gegenüber einer Mittelachse der Drallkammer seitlich versetzt in diese mündenden Drallkanal, mit einem Drallparameter von >1, mit einem sich von dem Drallkammerboden erhebenden und die Ausbildung eines Luftkerns in einem bodenseitigen Drallkammerbereich verhindernden Verdrängungskörper, welcher konzentrisch zur Mittelachse angeordnet ist und im bodenseitigen Teil einen Außendurchmesser aufweist, der mindestens einem Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung entspricht, wobei die Dralldüse einen Außenkörper aufweist, welcher die Düsenaustrittsöffnung und eine sich an diese anschließende, sich längs der Mittelachse erstreckende sowie mit zunehmender Erstreckung einen größeren Querschnitt aufweisende Ausnehmung umfaßt, und in diese Ausnehmung formschlüssig ein Innenkörper mit dem zur Mittelachse senkrecht stehenden Drallkammerboden einsetzbar ist, so daß der Drallkammerboden und zwischen diesem und der Düsenaustrittsöffnung liegende Wandflächen der Ausnehmung die Drallkammer begrenzen, wobei ein Teilbereich der Wandflächen der Ausnehmung eine Kegelsitzfläche für den kegelstumpfförmig ausgebildeten Innenkörper bilden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wandflächen der Ausnehmung durch Mantelflächen von zur Mittelachse koaxialen Kegelstümpfen gebildet sind, daß die Kegelsitzfläche einen kleineren Kegelspitzenwinkel aufweist als ein weiterer sich an die Düsenaustrittsöffnung anschließender Teilbereich der Drallkammerwand, so daß die Drallkammer mit einer möglichst geringen Höhe gebildet ist, und daß der Verdrängungskörper sich über mindestens die halbe Höhe der Drallkammer in Richtung auf die Düsenaustrittsöffnung im Mittel mit einem Durchmesser erstreckt, der mindestens dem Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung entspricht.This task with a swirl nozzle for atomizing a Liquid with a rising above a swirl chamber floor and to one opposite the swirl chamber floor Swirl chamber tapering towards the nozzle outlet opening, with at least one against a central axis of the Swirl chamber laterally offset in this swirl channel, with a swirl parameter of> 1, with a of the swirl chamber floor uplifting and the formation of a Prevent air core in a swirl chamber area on the bottom Displacement body, which is concentric to the Central axis is arranged and in the bottom part Has outer diameter of at least one diameter corresponds to the nozzle outlet opening, the swirl nozzle has an outer body which the nozzle outlet opening and an adjoining one, itself extending along the central axis as well as increasing Extension having a larger cross section comprises, and in this recess, an inner body with the one perpendicular to the central axis Swirl chamber floor can be used, so that the swirl chamber floor and lying between this and the nozzle outlet opening Wall surfaces of the recess limit the swirl chamber, wherein a partial area of the wall surfaces of the recess Tapered seat for the frustoconical Form inner body, inventively solved in that the Wall surfaces of the recess by lateral surfaces from Central axis truncated cones are formed that the Cone seat has a smaller cone tip angle as another looking at the nozzle outlet opening subsequent portion of the swirl chamber wall, so that the Swirl chamber is formed with the smallest possible height, and that the displacement body extends over at least half Height of the swirl chamber towards the Average nozzle outlet opening with a diameter extends at least the diameter of the Corresponds to the nozzle outlet opening.

Dadurch läßt sich die erfindungsgemäße Dralldüse besonders einfach fertigen, da eine Kegelfläche mit konventionellen Verfahren einfach herstellbar ist.This makes the swirl nozzle according to the invention particularly easy easy to manufacture, as a conical surface with conventional Process is easy to manufacture.

Ferner läßt sich bei der erfindungsgemäßen Dralldüse dadurch die Höhe der Drallkammer und somit die Länge des Luftkerns möglichst gering halten, daß die Drallkammerwand eine Kegelmantelfläche mit einem möglichst großen Kegelwinkel bildet, welcher jedoch einen schlechten formschlüssigen Sitz des Innenteils zur Folge hätte, so daß die Wandflächen der Ausnehmung die die Kegelsitzfläche für das kegelstumpfförmig ausgebildete Innenteil bilden, einen kleineren Kegelwinkel aufweist als ein sich an die Düsenaustrittsöffnung anschließender Teilbereich der Drallkammerwand. Furthermore, in the swirl nozzle according to the invention the height of the swirl chamber and thus the length of the air core keep it as low as possible that the swirl chamber wall has a conical surface with the largest possible cone angle, which, however, has a poor positive fit of the Partially would result, so that the wall surfaces of the recess which is the truncated cone seat for the truncated cone trained inner part form a smaller cone angle has as an adjoining the nozzle outlet opening Part of the swirl chamber wall.

Insbesondere im Zusammenhang mit der letztgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dralldüse hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Verdrängungskörper ein Kegel mit einem dem sich an die Düsenaustrittsöffnung anschließenden Teilbereich entsprechenden Kegelwinkel ist.In particular in connection with the latter embodiment the swirl nozzle according to the invention has it as Proven useful if the displacer is a cone with one that adjoins the nozzle outlet opening Partial range is corresponding cone angle.

Noch günstiger ist es jedoch, wenn der Verdrängungskörper sich mit einem mindestens dem Durchmesser der Düsenaustrittsöffnungen entsprechenden mittleren Durchmesser über mindestens ungefähr zwei Drittel der Höhe der Drallkammer erstreckt.However, it is even cheaper if the displacement body with at least the diameter of the nozzle outlet openings corresponding average diameter over at least about two thirds of the height of the swirl chamber extends.

Um möglichst gleichmäßige Strömungsverhältnisse in der Drallkammer zu erreichen, hat es sich als äußerst zweckmäßig erwiesen, wenn eine einer äußeren Drallkammerwand zugewandte Oberfläche des Verdrängungskörpers in jeder Querschnittsebene bezüglich der Mittelachse ringsumlaufend jeweils einen konstanten Abstand von dieser aufweist.To ensure that the flow conditions in the swirl chamber are as uniform as possible to achieve, it has proven to be extremely useful proven when facing an outer swirl chamber wall Surface of the sinker in every cross-sectional plane with respect to the central axis all around a constant Distance from this.

In Fortbildung der vorstehend genannten Lösung ist es zweckmäßig, wenn in einem der Düsenaustrittsöffnung zugewandten Teil des Verdrängungskörpers die der Drallkammerwand zugewandten Oberflächen in konstantem Abstand von dieser verlaufen, so daß die Drallkammer in diesem Bereich ein Ringkanal mit konstantem hydraulischen Durchmesser ist, der eine Gleichverteilung der umlaufenden Flüssigkeit bewirkt. In a further development of the above-mentioned solution, it is advisable if in one facing the nozzle outlet opening Part of the displacement body facing the swirl chamber wall Surfaces run at a constant distance from it, so that the swirl chamber in this area is an annular channel with a constant hydraulic diameter is one Uniform distribution of the circulating liquid causes.

Bei der Bemessung des Abstands hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Abstand ungefähr einer Breite des Drallkanals entspricht.When dimensioning the distance, it turned out to be special proven advantageous when the distance is approximately one Corresponds to the width of the swirl channel.

Im Hinblick auf die Form der Drallkammer hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn diese rotationssymmetrisch zur Mittelachse ausgebildet ist, so daß dies zur Folge hat, daß zwangsläufig auch der Verdrängungskörper rotationssymmetrisch ausgebildet sein muß.In terms of the shape of the swirl chamber, it has proven to be expediently pointed out if these are rotationally symmetrical is formed to the central axis, so that this results has that inevitably also the displacement body is rotationally symmetrical must be trained.

Bei dem bislang beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde nicht näher erläutert, wie die Drallkanäle in die Drallkammer münden. Deren Einmündung kann beliebig vorgesehen sein. Im Hinblick auf die Herstellung einer erfindungsgemäßen Dralldüse hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn Mündungsöffnungen der Drallkanäle in einem um den Verdrängungskörper herum verlaufenden ringförmigen Bereich des Drallkammerbodens liegen.In the embodiment described so far not explained in more detail how the swirl channels in the swirl chamber flow out. The junction can be provided as desired be. With regard to the production of an inventive Swirl nozzle has however proven to be advantageous if mouths of the swirl channels in one order ring-shaped the circumferential body Area of the swirl chamber floor.

Da, wie bereits eingangs erläutert, eine möglichst große Exzentrizität der einmündenden Drallkanäle erwünscht ist, ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß eine Breite des ringförmigen Bereichs einer Erstreckung der Mündungsöffnung von einem Außenrand dieses Bereichs in radialer Richtung nach innen entspricht, das heißt, daß dieser ringförmige Bereich lediglich so breit gewählt ist, daß dieser die Mündungsöffnung des Drallkanals aufnehmen kann.Since, as already explained at the beginning, the largest possible Eccentricity of the swirl channels opening is desired, is provided in a preferred embodiment, that a width of the annular portion of an extension the mouth opening from an outer edge of this Area in the radial direction corresponds to the inside means that this annular area is only as wide is chosen that this the mouth of the swirl channel can record.

Wie bereits eingangs beschrieben, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß der Drallkanal im Mündungsbereich mit seiner Mittellinie im wesentlichen tangential zur Drallkammerwand verläuft. Eine besonders große Drallkanalexzentrizität läßt sich jedoch dann erreichen, wenn der Drallkanal mit einer als Kreissegment ausgebildeten Mündungsöffnung entlang eines Außenrandbereichs des Drallkammerbodens in die Drallkammer mündet, da in diesem Fall die radiale Erstreckung der Mündungsöffnung in Richtung auf die Mittelachse lediglich einer Breite des Drallkanals entspricht und der Flüssigkeitsstrahl beim Eintreten in die Drallkammer somit entlang der Drallkammerwand strömt und dabei bei vorgegebenem Drallkammerdurchmesser in größtmöglichem Abstand von der Mittelachse in die Drallkammer einströmt.As already described at the beginning, it is expedient provided that the swirl channel in the mouth area with its center line essentially tangential to the swirl chamber wall runs. A particularly large swirl channel eccentricity can be achieved, however, if the swirl channel with a mouth opening designed as a segment of a circle along an outer edge region of the swirl chamber floor opens into the swirl chamber, since in this case the radial extension of the mouth opening in the direction of the central axis is only a width of the swirl channel corresponds and the liquid jet when entering the swirl chamber thus flows along the swirl chamber wall and with a given swirl chamber diameter in greatest possible distance from the central axis into the swirl chamber flows in.

Besonders im Hinblick auf eine möglichst einfache Herstellung der erfindungsgemäßen Dralldüse ist es zweckmäßig, wenn der Drallkanal geradegerichtet von einem Druckraum zur Drallkammer verläuft. Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn der Drallkanal spiralförmig bezüglich der Mittelachse von einem Druckraum zur Drallkammer verläuft, da in diesem Fall der Drallkanal bezüglich der Mittelachse mit einer geringeren Steigung versehen werden kann und somit ausgehend von einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in diesem Drallkanal der aus dieser austretende Flüssigkeitsstrahl eine möglichst große Tangentialgeschwindigkeitskomponente in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse und eine möglichst kleine Geschwindigkeitskomponente parallel zur Mittelachse aufweist.Especially with a view to making production as simple as possible the swirl nozzle according to the invention it is expedient when the swirl duct is straightened from a pressure chamber runs to the swirl chamber. However, it is even more advantageous if the swirl channel is spiraling with respect to the Central axis runs from a pressure chamber to the swirl chamber, because in this case the swirl channel with respect to the central axis can be provided with a lower slope and thus based on a constant flow rate the liquid in this swirl channel the one from this escaping liquid jet as large as possible Tangential velocity component in one plane perpendicular to the central axis and as small as possible Speed component parallel to the central axis having.

In allen Fällen werden die Drallkanäle vorzugsweise einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen. In all cases, the swirl channels are preferably one have a substantially constant cross section.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Verdrängungskörper mit einer Rücklaufbohrung versehen ist.It is also advantageous if the displacement body with a return hole is provided.

Das erfindungsgemäße Vorsehen des Verdrängungskörpers hat den Vorteil, daß die Drallkammer im bodenseitigen Bereich die Form eines um den Verdrängungskörper umlaufenden Ringraums hat, so daß sich in diesem Bereich kein Luftkern ausbilden kann, welcher zu den bereits beschriebenen Drallverlusten führt. Somit kann bei der erfindungsgemäßen Dralldüse die Drallkanalexzentrizität größer gewählt werden, ohne daß sich insgesamt die Drallverluste erhöhen, so daß eine gute Zerstäubungsqualität der erfindungsgemäßen Dralldüsen erreichbar ist. Es ist sogar möglich, die Drallkanalexzentrizität so weit zu erhöhen, daß die Tangentialgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahls geringer und somit ein Querschnitt der Drallkanäle größer gewählt werden kann, so daß sich die Verstopfungsgefahr der Düse verringert.The provision of the displacement body according to the invention has the advantage that the swirl chamber in the bottom area the shape of an annular space encircling the displacement body has so that there is no air core in this area can train who to those already described Twist loss leads. Thus, with the invention Swirl nozzle the swirl channel eccentricity chosen larger without increasing the overall twist losses, so that a good atomization quality of the invention Swirl nozzles can be reached. It is even possible that Swirl channel eccentricity increase so far that the tangential velocity of the liquid jet less and thus a larger cross section of the swirl channels can be, so that the risk of clogging of the nozzle decreased.

Es liegt aber ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wenn der Verdrängungskörper mit einer zentrischen Rücklaufbohrung versehen ist, deren weitere Merkmale beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 37 03 075.2 beschrieben sind.However, it is also within the scope of the present invention if the sinker with a centric Return bore is provided, the other features, for example in German patent application P 37 03 075.2 are described.

Als Alternative zur Anordnung der Rücklaufbohrung zentrisch zum Verdrängungskörper bietet die vorliegende erfindungsgemäße Lösung die Möglichkeit, die Rücklaufbohrung exzentrisch zum Verdrängungskörper anzuordnen. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Rücklaufbohrung in einem Abstand von der Mittelachse des Verdrängungskörpers angeordnet ist, welcher mindestens einem Radius der Düsenaustrittsöffnung entspricht, so daß ein möglicherweise im Bereich der Austrittsöffnung entstehender Restluftkern nicht über der Rücklaufbohrung steht und somit diese beeinflußt.As an alternative to arranging the return hole centrally to the displacement body, the present invention offers Solution the possibility of the return hole to be arranged eccentrically to the displacement body. Here is it is particularly advantageous if the return bore in a distance from the central axis of the sinker is arranged, which is at least a radius of the nozzle outlet opening corresponds, so that a possibly in Area of residual air arising in the outlet opening does not stand above the return hole and thus influences it.

Schließlich ist es zweckmäßig, wenn die Rücklaufbohrungen in einem Abstand von der Mittelachse angeordnet sind, welcher kleiner ist als der Abstand der Mündungsöffnung der Drallkanäle.Finally, it is useful if the return holes are arranged at a distance from the central axis, which is smaller than the distance of the mouth opening of the swirl channels.

Weitere Merkmale und Vorteile sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1
einen Schnitt durch eine bekannte Dralldüse;
Fig. 2
eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1;
Fig. 3
einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer nicht der Erfindung entsprechenden Dralldüse;
Fig. 4
eine Ansicht in Richtung des Pfeils B in Fig. 3;
Fig. 5
eine perspektivische Darstellung eines Innenteils der Dralldüse gemäß Fig. 3;
Fig. 6
einen Schnitt ähnlich Fig. 3 durch ein Ausführungsbeispiel einer nicht der Erfindung entsprechenden Dralldüse;
Fig. 7
eine perspektivische Ansicht ähnlich Fig. 5 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6;
Fig. 8
einen Schnitt ähnlich Fig. 3 durch ein Ausführungsbeispiel einer nicht der Erfindung entsprechenden Dralldüse;
Fig. 9
eine Ansicht in Richtung des Pfeils C in Fig. 8;
Fig. 10
einen Schnitt ähnlich Fig. 3 durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dralldüse;
Fig. 11
eine Ansicht in Richtung des Pfeils D in Fig. 10;
Fig. 12
einen Schnitt ähnlich Fig. 3 durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dralldüse;
Fig. 13
eine Ansicht in Richtung des Pfeils E in Fig. 12;
Fig. 14
eine Ansicht ähnlich Fig. 3 eines Ausführungsbeispiels einer nicht der Erfindung entsprechenden Dralldüse;
Fig. 15
eine Draufsicht ähnlich Fig. 4 auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14;
Fig. 16
einen Schnitt längs Linie 16-16 in Fig. 15;
Fig. 17
eine Ansicht ähnlich Fig. 3 eines Ausführungsbeispiels einer nicht der Erfindung entsprechenden Dralldüse;
Fig. 18
eine Draufsicht ähnlich Fig. 4 auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 17.
Further features and advantages are the subject of the following description and the drawing of some exemplary embodiments. The drawing shows:
Fig. 1
a section through a known swirl nozzle;
Fig. 2
a view in the direction of arrow A in Fig. 1;
Fig. 3
a section through an embodiment of a swirl nozzle not according to the invention;
Fig. 4
a view in the direction of arrow B in Fig. 3;
Fig. 5
a perspective view of an inner part of the swirl nozzle according to FIG. 3;
Fig. 6
a section similar to Figure 3 through an embodiment of a swirl nozzle not according to the invention.
Fig. 7
a perspective view similar to FIG 5 of the embodiment of FIG. 6.
Fig. 8
a section similar to Figure 3 through an embodiment of a swirl nozzle not according to the invention.
Fig. 9
a view in the direction of arrow C in Fig. 8;
Fig. 10
a section similar to Figure 3 through a first embodiment of a swirl nozzle according to the invention.
Fig. 11
a view in the direction of arrow D in Fig. 10;
Fig. 12
a section similar to Figure 3 through a second embodiment of a swirl nozzle according to the invention.
Fig. 13
a view in the direction of arrow E in Fig. 12;
Fig. 14
a view similar to Figure 3 of an embodiment of a swirl nozzle not according to the invention.
Fig. 15
a plan view similar to Figure 4 of the embodiment of FIG. 14.
Fig. 16
a section along line 16-16 in Fig. 15;
Fig. 17
a view similar to Figure 3 of an embodiment of a swirl nozzle not according to the invention.
Fig. 18
4 shows a top view similar to FIG. 4 of the exemplary embodiment according to FIG. 17.

Eine Dralldüse zum Zerstäuben einer Flüssigkeit, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, dargestellt in Fig. 1 und 2, zeigt einen Außenkörper 10, von dessen Außenseite 12 ausgehend sich eine als zylindrische Bohrung ausgebildete Düsenaustrittsöffnung 13 in ein Inneres des Außenkörpers 10 hinein erstreckt. An diese Düsenaustrittsöffnung 14 schließt sich eine im wesentlichen kegelförmig ausgebildete Ausnehmung 16 an, deren Wandflächen 18 die Mantelflächen eines koaxial zur Düsenaustrittsöffnung 14 angeordneten und zu einer Mittelachse 20 rotationssymmetrischen Kegelstumpfes bilden. In diese Ausnehmung 16 ist ein Innenkörper 22 eingesetzt, welcher einen kreiszylindrischen Bereich 24 aufweist, an welchen sich ein kegelstumpfförmiger Bereich 26 anschließt, dessen Grundfläche 28 mit der Kreisfläche identisch ist. Dieser kegelstumpfförmige Bereich 26 ist so ausgebildet, daß Mantelflächen 30 desselben Abschnitts des Kegelmantels sind, auf welchem auch die Wandflächen 18 der Ausnehmung 16 liegen. Somit ist der Innenkörper 22 durch einen Kegelsitz formschlüssig in der Ausnehmung 16 gehalten, wobei der Bereich der Wandflächen 18 der Ausnehmung 16, in welchem die Mantelflächen 30 des kegelstumpfförmigen Bereichs 26 des Innenkörpers 22 anliegen, als Kegelsitzflächen 32 der Ausnehmung 16 bezeichnet sind.A swirl nozzle for atomizing a liquid like it from is known in the art, shown in Fig. 1 and 2 shows an outer body 10, starting from the outer side 12 thereof there is a nozzle outlet opening designed as a cylindrical bore 13 into an interior of the outer body 10 extends. This nozzle outlet opening 14 adjoins an essentially conical recess 16 at whose wall surfaces 18 the lateral surfaces of a coaxial to Nozzle outlet opening 14 arranged and to a central axis 20 form a rotationally symmetrical truncated cone. In this recess 16 an inner body 22 is used, which has a circular cylindrical region 24 which is followed by a frustoconical region 26 whose base area 28 is identical to the circular area. This frustoconical region 26 is formed such that Are lateral surfaces 30 of the same section of the cone shell, on which the wall surfaces 18 of the recess 16 also lie. Thus, the inner body 22 is form-fitting through a conical seat held in the recess 16, the area of the wall surfaces 18 of the recess 16, in which the lateral surfaces 30 of the frustoconical Area 26 of the inner body 22 abut as Tapered seats 32 of the recess 16 are designated.

Eine der Grundfläche 28 gegenüberliegende und parallel zu dieser ausgerichtete Fläche des kegelstumpfförmigen Bereichs 26 des Innenkörpers 22 erstreckt sich senkrecht zur Mittelachse 20 und bildet einen Drallkammerboden 34. Ein über diesem Drallkammerboden 34 liegender Bereich der Ausnehmung 16 wird als Drallkammer 36 bezeichnet, wobei die die Drallkammer 36 begrenzenden Wandflächen 18 der Ausnehmung 16 als Drallkammerwände 38 bezeichnet sind. Ein von der Ausnehmung 16 umschlossener und auf einer der Drallkammer 36 gegenüberliegenden Seite des Innenkörpers 22 angeordneter Raum wird als Druckraum 40 bezeichnet, in welchem die zum Zerstäuben vorgesehene Flüssigkeit unter Druck gehalten ist. Von diesem Druckraum 40 führen mehrere Drallkanäle 42 in die Drallkammer 36, wobei diese Drallkanäle 42, wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, vorzugsweise als Einkerbungen in den Mantelflächen 30 ausgebildet sind, die in den Druckraum 40 mit einem rechteckigen und ungefähr quadratischen Querschnitt im kreiszylindrischen Bereich 24 des Innenkörpers 22 münden und in der Drallkammer 36 im Bereich des Drallkammerbodens 34 und vorzugsweise in einem bezüglich der Mittelachse 20 radial außen liegenden Bereich münden, wobei eine Mittellinie 44 jedes Drallkanals 42, zumindest im Bereich einer Mündungsöffnung 46 desselben, im Drallkammerboden 34 einen Abstand e von der Mittelachse 20 aufweist und somit aus der Mündungsöffnung 46 ein Flüssigkeitsstrahl 48 austritt, welcher bei Verlassen der Mündungsöffnung 46 in einer zur Mittelachse 20 parallelen und im Abstand e von dieser verlaufenden Ebene 50 liegt und dabei eine Geschwindigkeitskomponente 52 parallel zum Drallkammerboden 34 aufweist sowie eine Geschwindigkeitskomponente 54 parallel zur Mittelachse 20. Der Abstand e wird allgemein als Exzentrizität e der Dralldüse bezeichnet. Somit entsteht in der Drallkammer 36 ein Flüssigkeitswirbel 56 um die Mittelachse 20, in dessen Mitte ein zylinderähnlicher koaxial zur Mittelachse 20 stehender Luftkern 58 stehen bleibt, um welchen der Flüssigkeitswirbel 56 herumströmt, so daß aus der Düsenaustrittsöffnung 14 schließlich ein Flüssigkeitsfilmkegel 60 austritt, der von seiner eigenen Instabilität in kleine Flüssigkeitströpfchen zerfällt.One opposite the base surface 28 and parallel to this aligned surface of the truncated cone Area 26 of the inner body 22 extends perpendicularly to the central axis 20 and forms a swirl chamber floor 34. An area lying above this swirl chamber floor 34 the recess 16 is referred to as a swirl chamber 36, the wall surfaces 18 delimiting the swirl chamber 36 the recess 16 referred to as swirl chamber walls 38 are. One enclosed by the recess 16 and on one of the swirl chamber 36 opposite side of the The inner body 22 is arranged as the pressure space 40 referred to, in which the intended for atomization Liquid is kept under pressure. From this pressure room 40 lead several swirl channels 42 into the swirl chamber 36, these swirl channels 42, such as in particular Fig. 2 can be seen, preferably as notches in the lateral surfaces 30 are formed, which in the pressure chamber 40 with a rectangular and approximately square Cross section in the circular cylindrical region 24 of the inner body 22 open and in the swirl chamber 36 in the area of the swirl chamber base 34 and preferably in one area lying radially outside with respect to the central axis 20 open, with a centerline 44 of each swirl channel 42, at least in the area of an opening 46 the same, in the swirl chamber base 34 a distance e of the central axis 20 and thus from the mouth opening 46 a liquid jet 48 emerges, which when leaving the mouth opening 46 in a to the central axis 20 parallel and at a distance e from this Level 50 is a speed component 52 has parallel to the swirl chamber floor 34 and a speed component 54 parallel to Central axis 20. The distance e is commonly called eccentricity e of the swirl nozzle. This creates in the swirl chamber 36 a fluid vortex 56 around the central axis 20, in the middle is a cylinder-like coaxial to the central axis 20 standing air core 58 remains around which the fluid vortex 56 flows around, so that from the Finally, nozzle outlet opening 14 is a liquid film cone 60 emerges from his own instability disintegrates into small liquid droplets.

Ein Drallparameter So einer derartigen Düse ist folgendermaßen definiert So = Drehimpulsstromaxialer Impulsstrom x Austrittsradius = π· cos (γ) [Austrittsradius (ra)] ·[Exzentrizität (e)]Gesamtfläche aller Drallkanäle (f1+f2+f3+f4) wobei γ die Steigunq der Drallkanäle 42 gegenüber dem Drallkammerboden 34 bedeutet, der Austrittsradius τa der Radius der der Düsenaustrittsöffnung 14 ist und f1, f2, f3, f4 die Querschnittsflächen der Drallkanäle 42 sind. Eine Definition des Drallparameters ist außerdem aus dem Forschungsbericht DFVLR-FB 87-25 (ISSN 0171-1342), Seite 22 zu entnehmen. A swirl parameter S o of such a nozzle is defined as follows S O = Angular momentum axial pulse current x exit radius = πcos (γ) [exit radius (r a )] · [Eccentricity (e)] Total area of all swirl channels (f 1 + f 2nd + f 3rd + f 4th ) where γ is the slope of the swirl channels 42 relative to the swirl chamber base 34, the exit radius τ a is the radius of the nozzle outlet opening 14 and f 1 , f 2 , f 3 , f 4 are the cross-sectional areas of the swirl channels 42. A definition of the swirl parameter can also be found in the research report DFVLR-FB 87-25 (ISSN 0171-1342), page 22.

Bei einer Dralldüse tritt immer dann ein Luftkern auf, wenn der Drallparameter So > 1 ist. Alternativ dazu kann das Auftreten eines Luftkerns auch von dem Verhältnis der Summe aller Drallkanalflächen f1, f2, f3, f4 zur Querschnittsfläche der Düsenaustrittsöffnung abhängig gemacht werden, welches hierzu kleiner als 5 sein sollte.An air core always occurs with a swirl nozzle if the swirl parameter So> 1. Alternatively, the occurrence of an air core can also be made dependent on the ratio of the sum of all swirl channel areas f 1 , f 2 , f 3 , f 4 to the cross-sectional area of the nozzle outlet opening, which should be less than 5 for this purpose.

Ausgehend von diesem bekannten Aufbau einer bekannten Dralldüse zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindinngsgemäßen Dralldüse, dargestellt in den Fig. 3 bis 5, dieselben Teile und Merkmale, die somit in den Fig. 3 bis 5 auch mit denselben Bezugszeichen versehen sind.Based on this known structure of a known Swirl nozzle shows a first embodiment of an inventive Swirl nozzle, shown in FIGS. 3 to 5, the same parts and features, thus in Figs. 3 to 5 are also provided with the same reference numerals.

Bezüglich der Beschreibung wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.With regard to the description, reference is made to the above Executions referenced.

Im Gegensatz zu der bekannten Dralldüse ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindinngsgemäßen Dralldüse auf den Drallkammerboden 34 ein Verdrängungskörper 62 aufgesetzt, welcher einen zylindrischen Sockel 64 aufweist, an welchen sich eine kegelförmig ausgebildete Spitze 66 anschließt, wobei eine Grundfläche 68 der kegelförmig ausgebildeten Spitze 66 mit der dieser zugewandten Stirnseite 70 des zylindrischen Sockels 64 identisch ist.In contrast to the known swirl nozzle first embodiment of the invention Swirl nozzle on the swirl chamber base 34 a displacement body 62 placed, which is a cylindrical Has base 64, on which a cone-shaped trained tip 66 connects, with a base 68 of the cone-shaped tip 66 with the end face 70 of the cylindrical facing this Socket 64 is identical.

Der gesamte Verdrängungskörper 62 ist rotationssymmetrisch zur Mittelachse 20 ausgebildet, wobei sich der zylindrische Sockel 64 in radialer Richtung bezüglich der Mittelachse 20 bis zu den Mündungsöffnungen 46 der Drallkanäle 42 nach außen erstreckt, so daß der Verdrängungskörper 62 den Drallkammerboden 34 in seinem zentralen Bereich 72 überdeckt und eine zylindrische Außenfläche 74 des zylindrischen Sockels 64 einen freibleibenden kreisringförmigen Bereich 76 des Drallkammerbodens 34 nach innen hin begrenzt.The entire displacement body 62 is rotationally symmetrical to the central axis 20, the cylindrical base 64 with respect to the radial direction the central axis 20 to the mouth openings 46 of the swirl channels 42 extends outwards, so that the displacement body 62 the swirl chamber floor 34 in his central area 72 covered and a cylindrical Outer surface 74 of the cylindrical base 64 a subject to change annular region 76 of the swirl chamber base 34 limited internally.

Somit bilden die zylindrische Außenfläche 74 des zylindrischen Sockels und ein dieser gegenüberliegender drallkammerbodenseitig angeordneter Abschnitt der Drallkammerwand 38 sowie der kreisringförmige Bereich des Drallkammerbodens 34 einen Ringraum 80, in welchen der Flüssigkeitsstrahl 48 tangential zur Außenfläche 74 des zylindrischen Sockels 64 eingespritzt wird.Thus, the cylindrical outer surface 74 form the cylindrical Base and a swirl chamber bottom opposite this arranged section of the swirl chamber wall 38 and the circular area of the swirl chamber base 34 an annular space 80, in which the liquid jet 48 tangential to the outer surface 74 of the cylindrical Base 64 is injected.

Eine als Kegelmantelfläche ausgebildete Oberfläche 82 der kegelförmigen Spitze 66 verläuft, wie in Fig. 3 dargestellt, vorzugsweise in einem Abstand b von einem austrittsseitigen Abschnitt 84 der Drallkammerwand 38 und parallel zu diesem, wobei vorzugsweise die Breite b ungefähr einer Breite b der Drallkanäle 42 entspricht.A surface 82 designed as a conical surface the conical tip 66 extends as in FIG. 3 shown, preferably at a distance b from one outlet-side section 84 of swirl chamber wall 38 and parallel to this, preferably the width b corresponds approximately to a width b of the swirl channels 42.

Somit umfaßt die Drallkammer 36 bei dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindinngsgemäßen Dralldüse einen drallkammerbodenseitig angeordneten Ringraum 80, an welchen sich ein von der kegelförmigen Oberfläche 82 des Verdrängungskörpers 62 und dem austrittsseitigen Abschnitt 84 der Drallkammerwand begrenzter kegelmantelförmiger Raum 86 anschließt, welcher seinerseits in die zylindrische Bohrung der Düsenaustrittsöffnung 14 übergeht.Thus, the swirl chamber 36 includes in the first embodiment the swirl nozzle according to the invention Annulus 80 arranged on the swirl chamber bottom which one of the conical surface 82 of the displacement body 62 and the outlet side Section 84 of the swirl chamber wall of limited cone-shaped Connects room 86, which in turn is in the cylindrical bore of the nozzle outlet opening 14 transforms.

Somit wurde durch den Verdrängungskörper 62 erreicht, daß in der Drallkammer 36 selbst kein Luftkern 58 mehr vorhanden ist, welcher sich auf die Flüssigkeitsströmung in der Drallkammer 36 negativ auswirken könnte. Lediglich noch im Bereich der Düsenaustrittsöffnung 14 bildet sich ein Restbereich eines Luftkerns, um welchen herum der Flüssigkeitsfilmkegel aus der Düsenaustrittsöffnung 14 austritt.Thus, through the displacer 62, that in the swirl chamber 36 itself no more air core 58 is present, which affects the liquid flow in the swirl chamber 36 could have a negative impact. Only still forms in the region of the nozzle outlet opening 14 a residual area of an air core around which around the liquid film cone from the nozzle outlet 14 exits.

Ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindinngsgemäßen Dralldüse, dargestellt in den Fig. 6 und 7, ist insoweit als es mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 3 bis 5 identisch ist, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß bezüglich der Beschreibung der entsprechenden Teile auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.A second embodiment of an inventive Swirl nozzle, shown in FIGS. 6 and 7, is so far than with the first embodiment of FIG. 3 to 5 is identical, provided with the same reference numerals, so that regarding the description of the corresponding Parts referred to the above statements becomes.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel zeigt der Verdrängungskörper 62 keine kegelförmige Spitze mehr, sondern einen auf dem zylindrischen Sockel 64 sitzenden Kegelstumpf 88 mit einer dessen Grundfläche 68 gegenüberliegenden und zu dem Drallkammerboden 34 parallelen Frontfläche 90, welche in der Drallkammer 36 liegt und einen Durchmesser aufweist, der größer ist als ein Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung 14. Somit erstreckt sich bei diesem Ausführungsbeispiel der Verdrängungskörper 62 nicht über die gesamte Höhe der Drallkammer von dem Drallkammerboden 34 bis zu einem übergang 92 der Drallkammerwände 38 in die Düsenaustrittsöffnung 14, sondern endet mit der Frontfläche 90 im Abstand von diesem. Damit liegen oberhalb dieser Frontfläche 90 in der Drallkammer 36 dieselben Strömungsverhältnisse vor wie beim Stand der Technik oberhalb des Drallkammerbodens 34, so daß sich über der Frontfläche 90 ein Luftkern 58 bildet, welcher sich noch zu einem geringen Teil, nämlich über eine dem Abstand der Frontfläche 90 von dem Übergang 92 zwischen der Drallkammerwand 38 und der Düsenaustrittsöffnung 14 entsprechenden Strecke, in der Drallkammer 36 erstreckt. Trotzdem werden mit diesem zweiten Ausführungsbeispiel die erfindinngsgemäßen Vorteile erreicht, da der Bereich des Luftkerns 58, längs welchem die unerwünschten Eigenschaften desselben wirksam werden, wesentlich kürzer ist als bei Nichtvorhandensein des erfindinngsgemäßen Verdrängungskörpers 62.In contrast to the first embodiment, the Displacer 62 no longer a conical tip, but one sitting on the cylindrical base 64 Truncated cone 88 with a base 68 opposite it and parallel to the swirl chamber floor 34 Front surface 90, which lies in the swirl chamber 36 and has a diameter larger than a diameter of the nozzle outlet opening 14. Thus extends the displacement body in this embodiment 62 not over the entire height of the swirl chamber from the swirl chamber floor 34 to a transition 92 of the swirl chamber walls 38 into the nozzle outlet opening 14, but ends with the front surface 90 in Distance from this. Thus lie above this front surface 90 in the swirl chamber 36 the same flow conditions before as in the prior art above of the swirl chamber base 34 so that it is above the front surface 90 forms an air core 58, which is still closed a small part, namely the distance between the Front surface 90 of the transition 92 between the swirl chamber wall 38 and the nozzle outlet opening 14 corresponding Distance in the swirl chamber 36 extends. Nevertheless with this second embodiment, the inventions Benefits achieved because of the area of the air core 58, along which the undesirable properties take effect, is much shorter than in the absence of the displacement body according to the invention 62.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dralldüse, dargestellt in den Fig. 8 und 9, sind insoweit als dieselben Teile wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen vorhanden sind, dieselben Bezugszeichen verwendet, so daß auf die vorstehende Beschreibung verwiesen werden kann.In a third embodiment of the invention Swirl nozzle, shown in Figs. 8 and 9, are insofar as the same parts as those described above Embodiments are available, the same Reference numerals are used so that the above Description can be referenced.

Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Drallkanäle 42 keine Einkerbungen mit einer geraden Mittellinie 44 mehr, sondern verlaufen zwar längs der Mantelflächen 30 des Innenkörpers 22 als Gerade, zeigen aber eine als Kreisringsegment 94 ausgebildete Mündungsöffnung 46, welche somit die Möglichkeit bietet, den kreisringförmigen Bereich 76 des Drallkörperbodens 34 auf die Breite b des Drallkanals 42 zu reduzieren, so daß der Abstand e des aus der Mündungsöffnung 46 austretenden Strahls 48 von der Mittelachse 20 nahezu mit einem Außenradius des Drallkammerbodens 34 identisch ist.In contrast to the exemplary embodiments described above the swirl channels 42 are not notches with a straight center line 44 more, but run although along the lateral surfaces 30 of the inner body 22 as Straight, but show one designed as a circular ring segment 94 Mouth opening 46, which is therefore the possibility offers the annular region 76 of the Swirl body bottom 34 to the width b of the swirl channel 42 to reduce, so that the distance e from the mouth 46 emerging beam 48 from the central axis 20 almost with an outer radius of the swirl chamber base 34 is identical.

Damit kann der Verdrängungskörper 62 lediglich als kegelförmige Spitze 66 ausgebildet sein, wobei die Grundfläche 68 der kegelförmigen Spitze 66 bezüglich der Mittelachse 20 eine radiale Erstreckung hat, die bis zu einer Innenkante 96 der als Kreisringsegment ausgebildeten Mündungsöffnungen 46 der Drallkanäle 42 reicht. Somit ist bei diesem dritten Ausführungsbeispiel die Drallkammer auf den kegelmantelförmigen Raum 86 reduziert, welcher zwischen der kegelförmigen Oberfläche 82 des Verdrängungskörpers 62 und der Drallkammerwand 38 liegt.The displacement body 62 can thus only be in the form of a cone Tip 66 be formed, the base 68 of the conical tip 66 with respect to the central axis 20 has a radial extension that is up to an inner edge 96 of the circular ring segment Mouth openings 46 of the swirl channels 42 are sufficient. Thus, in this third embodiment Swirl chamber reduced to the cone-shaped space 86, which is between the conical surface 82 of the displacement body 62 and the swirl chamber wall 38 lies.

Ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindinngsgemäßen Dralldüse, dargestellt in den Fig. 10 und 11, zeigt insoweit als dieselben Bezugszeichen verwendet sind, dieselben Teile wie die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.A fourth embodiment of an inventive Swirl nozzle shown in FIGS. 10 and 11 shows insofar as the same reference numerals are used, the same parts as the above-described embodiments.

Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen unterscheidet sich das vierte Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Wandflächen der Ausnehmung 16 zwei unterschiedliche Teilbereiche 98 und 100 aufweisen, wobei der sich unmittelbar an die Düsenaustrittsöffnung 14 anschließende Teilbereich 98 einer Kegelstumpfmantelfläche entspricht, deren Kegelwinkel größer ist als derjenige einer Kegelstumpfmantelfläche des sich an den Teilbereich 98 anschließenden Teilbereichs 100, wobei die Kegelstumpfmantelfläche des Teilbereichs 98 längs einer Berührungslinie 102 in die Kegelstumpfmantelfläche des Teilbereichs 100 übergeht.In contrast to the previously described exemplary embodiments the fourth embodiment differs in that the wall surfaces of the recess 16 have two different partial areas 98 and 100, which is located directly at the nozzle outlet opening 14 adjoining partial area 98 of a truncated cone surface whose cone angle is greater than that of a truncated cone lateral surface of the Subarea 98 adjoining subarea 100, wherein the truncated cone surface of the portion 98 along a line of contact 102 in the truncated cone surface of section 100 passes over.

Von dem Teilbereich 100 wird dabei die Kegelsitzfläche 32 gebildet, an welcher der Innenkörper 22 mit seinen Mantelflächen 30 anliegt. Dieser Innenkörper 22 ist hinsichtlich der Ausbildung der Drallkanäle 42 und deren Mündungsöffnungen 46 mit dem Innenkörper 22 des dritten Ausführungsbeispiels identisch. Außerdem ist auch der auf dem Drallkammerboden 34 aufsitzende Verdrängungskörper 62 genau wie beim dritten Ausführungsbeispiel als kegelförmige Spitze 66 ausgebildet. Allerdings verläuft die kegelförmige Oberfläche 82 nunmehr parallel zu dem Teilbereich 98 in einem Abstand b, welcher ungefähr der Breite der Drallkanäle 42 entspricht.The conical seat surface becomes part 100 32 formed on which the inner body 22 with its Shell surfaces 30 abuts. This inner body 22 is with regard to the formation of the swirl channels 42 and their Mouth openings 46 with the inner body 22 of the third Embodiment identical. Besides that is also the displacement body seated on the swirl chamber base 34 62 exactly as in the third embodiment formed as a conical tip 66. However runs the conical surface 82 is now parallel to the partial area 98 at a distance b, which is approximately corresponds to the width of the swirl channels 42.

Damit der kreisringförmige Bereich 76 des Drallkammerbodens 34 in der Breite des Drallkanals 42 gehalten werden kann und außerdem die kegelförmige Oberfläche 82 des Verdrängungskörpers 62 in einem der Breite der Drallkanäle 42 entsprechenden Abstand b von dem Teilbereich 98 verlaufen kann, erstreckt sich vorteilhaferweise der Teilbereich 100 über die Kegelsitzfläche 32 hinaus in Richtung auf die Düsenaustrittsöffnung 14 bis zur Berührungslinie 102, so daß die Drallkammer 36 bei dem vierten Ausführungsbeispiel einen Ringraum 104, gebildet durch den sich über die Kegelsitzfläche 32 hinaus bis zur Berührungslinie 102 erstreckenden Teilbereich 100, den kreisringförmigen Bereich 76 und einen Teil der Oberfläche 82 des Verdrängungskörpers 62 sowie den kegelmantelförmig ausgebildeten Raum 86, begrenzt durch den Teilbereich 98 und den übrigen Teil der Oberfläche 82 des Verdrängungskörpers 62, umfaßt.So that the annular region 76 of the swirl chamber base 34 can be kept in the width of the swirl channel 42 can and also the conical surface 82 of the displacer 62 in one of the width of the Swirl channels 42 corresponding distance b from the partial area 98 can extend advantageously extends the partial area 100 over the conical seat surface 32 towards the nozzle outlet opening 14 to the line of contact 102 so that the swirl chamber 36 in the fourth embodiment, an annular space 104, formed by the cone seat surface 32 out to the contact line 102 extending portion 100, the annular region 76 and one Part of the surface 82 of the displacer 62 and the cone-shaped space 86 limited through section 98 and the rest of the Surface 82 of the displacer 62 comprises.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindinngsgemäßen Dralldüse, dargestellt in den Fig. 12 und 13, ist weitgehend mit dem vierten Ausführungsbeispiel identisch, so daß dieselben Teile auch mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zu dem vierten Ausführungsbeispiel verlaufen allerdings die Drallkanäle 42 von dem Druckraum 40 zu der Drallkammer 36 im Bereich der Mantelfläche 30 des Innenkörpers 22 spiralförmig bezüglich der Mittelachse 20, so daß diese Drallkanäle 42, bezogen auf die Mittelachse 20, eine geringere Steigung aufweisen als die Drallkanäle 42 beim vierten Ausführungsbeispiel. Dies hat zur Folge, daß der aus der Mündungsöffnung 46 austretende Strahl 48 bei insgesamt gleicher Strömungsgeschwindigkeit wie in dem Drallkanal 42 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels eine kleinere Komponente 54 senkrecht zum Drallkammerboden 34 und eine größere Geschwindigkeitskomponente parallel zum Drallkammerboden 34 aufweist und damit insgesamt eine größere Tangentialströmungskomponente bezüglich der Mittelachse 20 im Drallkanal 36 erreichbar ist. A fifth embodiment of the invention Swirl nozzle, shown in FIGS. 12 and 13, is largely identical to the fourth embodiment, so that the same parts with the same reference numerals are provided. In contrast to the fourth embodiment However, the swirl channels 42 run from the pressure chamber 40 to the swirl chamber 36 in the area of Shell surface 30 of the inner body 22 spirally with respect the central axis 20 so that these swirl channels 42, based on the central axis 20, a smaller slope have than the swirl channels 42 in the fourth embodiment. This has the consequence that the from the Mouth opening 46 emerging jet 48 at a total same flow rate as in the swirl channel 42 of the previous embodiment smaller component 54 perpendicular to the swirl chamber floor 34 and a larger speed component parallel to the swirl chamber floor 34 and thus overall a larger tangential flow component achievable with respect to the central axis 20 in the swirl channel 36 is.

Bei einer besonders vorteilhaften Variante des fünften Ausführungsbeispiels ist noch zusätzlich eine Rücklaufbohrung 104 vorgesehen, welche konzentrisch zur Mittelachse 20 angeordnet ist und in die Drallkammer 36 der Düsenaustrittsöffnung 14 gegenüberliegend im Bereich des Verdrängungskörpers 62 mündet. Der Verdrängungskörper 62 ist hierbei kein Kegel mehr, sondern lediglich ein Kegelstumpf, dessen Frontfläche nunmehr durch eine Mündungsöffnung 106 der Rücklaufbohrung 104 gebildet ist. Diese Rücklaufbohrung 104 erstreckt sich somit durch den gesamten Verdrängungskörper 62 und auch durch den Innenkörper 22 hindurch und ist mit einem üblichen Rückströmweg verbunden, welcher beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 37 03 075.2 beschrieben ist.In a particularly advantageous variant of the fifth An exemplary embodiment is additionally a return bore 104 provided, which is concentric to the central axis 20 is arranged and in the swirl chamber 36 of the Nozzle outlet opening 14 opposite in the area of the displacer 62 opens. The sinker 62 is no longer a cone, but only a truncated cone, the front surface of which is now covered by a Mouth opening 106 of the return bore 104 is formed. This return bore 104 thus extends through the entire displacement body 62 and also through the inner body 22 through and is with a usual return flow path connected, which for example in the German Patent application P 37 03 075.2 is described.

Ein sechstes Ausführungsbeispiel, dargestellt in den Fig. 14 bis 16 stellt eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels, dargestellt in den Fig. 3 bis 5, dar. Insoweit als gleiche Teile verwendet sind, sind diese auch mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß hinsichtlich deren Beschreibung auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen werden kann.A sixth embodiment shown in the 14 to 16 shows a variant of the first embodiment, shown in Figs. 3 to 5, so far used as the same parts, they are also the same Provide reference numerals so that with regard to their Description on the explanations of the first embodiment can be referred.

Dieses sechste Ausführungsbeispiel zeigt im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel in die kegelförmige Oberfläche 82 der kegelförmigen Spitze 66 eingearbeitete Rücklaufbohrungen 110, welche mit senkrecht zu der kegelförmigen Oberfläche 82 stehenden Längsachsen 112 in den Verdrängungskörper 62 zu dessen Mittelachse 20 hin eindringen, wobei sie in einen koaxial zur Mittelachse angeordneten Rücklaufkanal 114 münden, welcher von der kegelförmigen Spitze 66 des Verdrängungskörpers in entgegengesetzter Richtung in ein Inneres der Düse führt.This sixth embodiment shows in contrast to first embodiment in the conical surface 82 of the conical tip 66 incorporated return holes 110, which is perpendicular to the conical Surface 82 standing longitudinal axes 112 in the displacement body 62 penetrate towards its central axis 20, being arranged in a coaxial to the central axis Return channel 114 open, which of the conical Tip 66 of the sinker in opposite Direction leads to an interior of the nozzle.

Erfindungsgemäß sind die Rücklaufbohrungen 110 nicht im Bereich der Düsenaustrittsöffnung 14 angeordnet, sondern in einem von dem austrittsseitigen Abschnitt 84 der Drallkammerwand 38 übergriffenen, so daß die Rücklaufbohrung 110 nicht im Bereich eines in der Düsenaustrittsöffnung 14 entstehenden Luftkerns liegen.According to the return bores 110 are not in the Area of the nozzle outlet opening 14 arranged, but in one of the exit-side section 84 of the swirl chamber wall 38 overlapped so that the return bore 110th not in the area of one in the nozzle outlet opening 14 emerging air core.

Durch Wahl einer bestimmten Exzentrizität der Rücklaufbohrungen 110, das heißt deren Abstand von der Mittelachse 20, läßt sich damit in vorteilhafter Weise das sogenannte Rücklaufmassenstromverhältnis regeln, ohne daß wie bei den bekannten Anordnungen einer Rücklaufbohrung ein Durchmesser der Rücklaufbohrung verändert werden müßte, was bei den sinnvoll möglichen Abmessungen und Viskositätsverhältnissen stets mit Schwierigkeiten verbunden ist.By choosing a certain eccentricity of the return holes 110, that is their distance from the central axis 20, the so-called Regulate the return mass flow ratio without having to the known arrangements of a return bore a diameter the return hole should be changed what with the reasonable possible dimensions and viscosity ratios is always associated with difficulties.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindinngsgemäßen Dralldüse, dargestellt in den Fig. 17 und 18, hat Ähnlichkeiten mit dem zweiten Ausführungsbeispiel, so daß dieselben Teile auch mit denselben Bezugszeichen versehen sind.A fifth embodiment of the invention Swirl nozzle shown in Figs. 17 and 18 has similarities with the second embodiment so that the same Parts are also provided with the same reference numerals.

Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel verlaufen allerdings die Drallkanäle 42 von dem Druckraum 40 zu der Drallkammer 36 im Bereich der Mantelfläche 30 des Innenkörpers 22 spiralförmig bezüglich der Mittelachse 20, so daß diese Drallkanäle 42, bezogen auf die Mittelachse 20, eine geringere Steigung aufweisen als die Drallkanäle 42 beim zweiten Ausführungsbeispiel. Dies hat zur Folge, daß der aus der Mündungsöffnung 46 austretende Strahl bei insgesamt gleicher Strömungsgeschwindigkeit wie in dem Drallkanal 42 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels eine kleinere Komponente 54 senkrecht zum Drallkammerboden 34 und eine größere Geschwindigkeitskomponente parallel zum Drallkammerboden 34 aufweist und damit insgesamt eine größere Tangentialkomponente bezüglich der Mittelachse 20 im Drallkanal 36 erreichbar ist.In contrast to the second embodiment run however, the swirl channels 42 from the pressure chamber 40 to the swirl chamber 36 in the region of the lateral surface 30 of the Inner body 22 spirally with respect to the central axis 20, so that these swirl channels 42, based on the central axis 20, have a smaller slope than that Swirl channels 42 in the second embodiment. This has the consequence that the emerging from the opening 46 Jet at the same overall flow velocity as in the swirl channel 42 of the previous embodiment a smaller component 54 perpendicular to Swirl chamber floor 34 and a larger speed component parallel to the swirl chamber floor 34 and overall a larger tangential component the central axis 20 in the swirl channel 36 can be reached.

Ferner sind die Mündungsöffnungen 46 zu einem Ringsegmentausschnitt 120 erweitert, dessen Breite der Breite des ringförmigen Drallkammerbodens 34 zwischen dem kegelstumpfförmigen Verdrängungskörper 62 und den Drallkammerwänden 38 entspricht.Furthermore, the mouth openings 46 form a ring segment cutout 120 expanded, the width of the width of the annular swirl chamber bottom 34 between the frustoconical Displacement body 62 and the swirl chamber walls 38 corresponds.

Im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel erhebt sich der Verdrängungskörper 62 ohne den zylindrischen Ansatz als Kegelstumpf 88 unmittelbar von dem Drallkammerboden 34 und erstreckt sich bis zu der Frontfläche 90, welche einen ungefähr dem Durchmesser der Düsenaustrittsbohrung 14 entsprechenden Durchmesser aufweist.In contrast to the second embodiment the displacement body 62 without the cylindrical Approach as a truncated cone 88 directly from the swirl chamber floor 34 and extends to the front surface 90, which is approximately the diameter of the nozzle outlet bore 14 corresponding diameter.

Besonders vorteilhaft beim siebten Ausführungsbeispiel ist die Tatsache, daß dieses einfach zu fertigen ist und daß die Querschnittsfläche der Mündungsöffnungen 46 groß ist, was zu relativ geringen viskositätsbedingten Druckverlusten führt.Particularly advantageous in the seventh embodiment is the fact that this is easy to manufacture and that the cross-sectional area of the orifices 46 is large is what leads to relatively low viscosity-related pressure drops leads.

Claims (12)

  1. Whirl nozzle for atomizing a liquid comprising a whirl chamber (36) rising above a whirl chamber bottom (34) and tapering towards a nozzle outlet orifice (14) opposite the whirl chamber bottom (34), at least one whirl channel laterally offset in relation to a central axis of the whirl chamber (36) and opening into said whirl chamber, a whirl parameter of >1, a displacement element (62) rising above the whirl chamber bottom (34) to prevent formation of an air core (58) in a region of the whirl chamber near the bottom, said displacement element being arranged concentrically with the central axis (20) and having in the section near the bottom an external diameter corresponding to at least one diameter of the nozzle outlet orifice (14), said whirl nozzle having an external component (10) comprising the nozzle outlet orifice (14) and a recess (16) adjoining said nozzle outlet orifice and extending along the central axis (20) and exhibiting a larger cross section as it progresses further, and an internal component (22) being insertable with the whirl chamber bottom (34) extending perpendicularly to the central axis (20) into this recess (16) in a positively connected manner so that the whirl chamber bottom (34) and wall surfaces (18) of the recess (16) lying between said whirl chamber bottom and the nozzle outlet orifice (14) delimit the whirl chamber (36), a section (100) of the wall surfaces (18) of the recess (16) forming a conical seating surface (32) for the internal component (22) of frustoconical design, characterized in that the wall surfaces (18) of the recess (16) are formed by lateral areas of conical frustums coaxial with the central axis (20), in that the conical seating surface (32) has a smaller apex angle than a further section (98) of the whirl chamber wall (38) adjoining the nozzle outlet orifice (14) so that the whirl chamber (36) is formed with as small a height as possible, and in that the displacement element (62) extends with a mean diameter which corresponds to at least the diameter of the nozzle outlet orifice (14) over at least half of the height of the whirl chamber (36) in the direction towards the nozzle outlet orifice (14).
  2. Whirl nozzle as defined in claim 1, characterized in that the displacement element (62) extends with a mean diameter which corresponds to at least the diameter of the nozzle outlet orifice (14) over at least two thirds of the height of the whirl chamber (36) in the direction towards the nozzle outlet orifice (14).
  3. Whirl nozzle as defined in any one of the preceding claims, characterized in that a surface (74, 82) of the displacement element (62) facing a whirl chamber wall (38) is spaced at a constant distance from the whirl chamber wall (38) in each cross-sectional plane with respect to the central axis (20) all the way round its circumference.
  4. Whirl nozzle as defined in claim 3, characterized in that in a section of the displacement element (62) facing the nozzle outlet orifice (14) the surface (82) facing the whirl chamber wall (38) extends at a constant distance therefrom.
  5. Whirl nozzle as defined in claim 4, characterized in that the distance corresponds approximately to a width (b) of the whirl channel (42).
  6. Whirl nozzle as defined in any one of the preceding claims, characterized in that a port (46) of the whirl channel (42) is located in an annular region (76) of the whirl chamber bottom (34) extending around the displacement element (62).
  7. Whirl nozzle as defined in claim 6, characterized in that the width of the annular region (76) is chosen so as to correspond to the extent of the port (46) from an outer edge of this region (76) in the radial direction inwards.
  8. Whirl nozzle as defined in claim 7, characterized in that the whirl channel (42) opens with a port designed as a circular segment (94) along an outer edge region of the whirl chamber bottom (34) into the whirl chamber (36).
  9. Whirl nozzle as defined in any one of the preceding claims, characterized in that the displacement element (62) is provided with a central reflux bore (104).
  10. Whirl nozzle as defined in any one of the preceding claims, characterized in that the displacement element (62) is provided with at least one eccentrically arranged reflux bore (110).
  11. Whirl nozzle as defined in claim 10, characterized in that the reflux bore (110) is arranged at a distance from the central axis (20) which corresponds to at least one radius of the nozzle outlet orifice (14).
  12. Whirl nozzle as defined in claim 11, characterized in that the reflux bore (110) is arranged at a distance from the central axis (20) which is smaller than the distance of the port (46) of the whirl channel (42) therefrom.
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