EP0683696B1 - Flachstrahldüse für ein hochdruckreinigungsgerät - Google Patents

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EP0683696B1
EP0683696B1 EP94906223A EP94906223A EP0683696B1 EP 0683696 B1 EP0683696 B1 EP 0683696B1 EP 94906223 A EP94906223 A EP 94906223A EP 94906223 A EP94906223 A EP 94906223A EP 0683696 B1 EP0683696 B1 EP 0683696B1
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EP
European Patent Office
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outlet opening
flat
diameter
flow channel
jet nozzle
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94906223A
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English (en)
French (fr)
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EP0683696A1 (de
Inventor
Wilhelm Eisenmann
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.)
Alfred Kaercher SE and Co KG
Original Assignee
Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alfred Kaercher SE and Co KG filed Critical Alfred Kaercher SE and Co KG
Publication of EP0683696A1 publication Critical patent/EP0683696A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0683696B1 publication Critical patent/EP0683696B1/de
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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
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/04—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in flat form, e.g. fan-like, sheet-like
    • B05B1/048—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in flat form, e.g. fan-like, sheet-like having a flow conduit with, immediately behind the outlet orifice, an elongated cross section, e.g. of oval or elliptic form, of which the major axis is perpendicular to the plane of the jet
    • 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
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/04—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in flat form, e.g. fan-like, sheet-like
    • B05B1/042—Outlets having two planes of symmetry perpendicular to each other, one of them defining the plane of the jet

Definitions

  • the invention relates to a flat jet nozzle for a high-pressure cleaning device with one outlet and one arranged concentrically and upstream thereof and into this flowing channel with a circular Cross section that is conical in the direction of flow narrowed and into one of the outlet openings upstream upstream circular cylindrical section merges, the end of which forms the outlet opening, with diametrical opposite sides of the flow channel in the Area of transition of the conical section of the flow channel symmetrical in the circular cylindrical section pocket-shaped and arranged to each other Extensions of the flow channel are arranged, the one part of the one through the conical section flowing liquid essentially transversely in the cylindrical Have section introductory deflection surface.
  • Flat fan nozzles are used to clean surfaces in some areas with a fanned out cleaning jet to be able to paint over, if possible
  • a uniform cleaning effect across the entire jet width should have and on the other hand this cleaning effect if possible over different distance ranges unfold the nozzle from the surface to be cleaned should.
  • the flat jet is transverse to the Direction of fan-out is fanned out as little as possible, also the pressure distribution inside the jet be designed so that the impact speeds of the liquid over the entire cross section if possible are constant.
  • the object of the invention is a generic flat jet nozzle to be trained so that a flat jet is created, the cleaning effects that are as uniform as possible over its cross section achieved, this cleaning effect after Possibility over a larger distance range from to cleaning surface is preserved.
  • This task is the beginning of a flat jet nozzle described type according to the invention solved in that the A circular outlet opening transverse to the direction of flow Has cross-section and that the pocket-shaped Extensions essentially over the entire diameter extend the circular cylindrical portion.
  • the opening angle of the conical section between 10 ° and 90 °, preferably between 30 ° and 50 °.
  • the deflection surface can be different in itself Experience training, it is essential that an essentially parallel to the circular cylindrical section of the flow channel incoming liquid flow is deflected and after the deflection essentially transversely into the cylindrical Section of the flow channel enters.
  • Especially Training in which the deflecting surface is advantageous is a partial spherical surface.
  • the partial spherical surface can advantageously on a partial surface of a parallel extending to the longitudinal direction of the flow channel Connect circular cylinder or truncated cone.
  • Such Extension can be produced in a simple manner by that parallel to the cylindrical section of the flow channel and laterally offset to this cylindrical or tapered holes are made in the nozzle body, which are spherical at their end.
  • the ratio of the distance the centers of the spherical deflection surfaces from each other and the diameter of the outlet opening between 0.04 and 3, in particular between 0.04 and 1.5. This Ratio is extremely important to the strength of the Fanning out. If the distance between the centers is small, the volume of the pocket-shaped depressions is small, i.e. H. the volume flow of those deflected laterally into the main jet Partial flows are lower, so that there is less fanning out he follows. So this relationship can be used control the angle of the fanning, which gets larger depending the distance between the center points is greater.
  • the ratio of the diameter the part-spherical deflection surface and the diameter the outlet opening is between 1 and 2, preferably between 1.1 and 1.6. If the diameter of the part-spherical Deflection area is smaller than the diameter the outlet opening, there is no fanning out of the Main beam, but a division into two partial beams. If, on the other hand, the diameter of the part-spherical deflection surface is more than twice the diameter of the Exhaust opening, clearly shows the deformation of the main jet after, d. H. the fanning out becomes smaller. The main beam then increasingly approaches a rotationally symmetrical Compact jet on.
  • the length of the cylindrical Section of the flow channel between the confluence the lowest point of the deflection surface and the end of the cylindrical section between 5% and 30% of the diameter the outlet opening is.
  • the cylindrical section the flow channel thus ends close to the confluence of the Deflection surfaces, so that even relatively large fanning angles of the beam are possible without the outside Beam parts through the inner wall of the cylindrical Section are hindered.
  • the length of the conical section of the flow channel up to corresponds to the transition into the circular cylindrical section preferably 5 to 20 times the diameter of the outlet opening. So it's a relatively long conical section provided the flow in the circular cylindrical section of the flow channel concentrated and accelerated.
  • the length of the circular cylindrical section corresponds to a preferred embodiment 0.1 to 1 times the diameter the outlet opening.
  • the outlet opening downstream of the Outlet opening is surrounded at a distance by a protective ring, whose inside diameter is preferably 1.5 to 10 times that Corresponds to the diameter of the outlet opening.
  • This guard ring in no way hinders the exit of the flat jet the outlet opening, but stabilizes it against air vortices etc., so that the outlet opening opposite the end face of the nozzle body is reset.
  • the length of this protective ring in the direction of flow can be 0.2 correspond to 5 times the diameter of the outlet opening.
  • nozzle body 1 and 2 show a nozzle body 1, which is essentially circular cylindrical and on one end carries a projecting ring flange 2.
  • a such a nozzle body 1 can in any way to a Flow can be connected, for example by a slid over the cylindrical part of the nozzle body 1, union ring not shown in the drawing, which is supported on the ring flange 2 and the nozzle body 1 with the interposition of a seal against a jet pipe stuck.
  • the nozzle body 1 can also be in a nozzle housing be used, for example pressed or with this glued.
  • the nozzle body can consist of metal, for example made of brass or to increase wear resistance a hard metal, it is also the use of ceramic or Plastic material possible.
  • nozzle body 1 In the nozzle body 1 is a penetrating in the longitudinal direction Flow channel 3 arranged on the inflow side a conically narrowing section 4 and a circular cylindrical section adjoining this 5 has.
  • This circular cylindrical section 5 ends in a circular outlet opening 6, which in turn into a recess 7 in circular cross section the face 8 of the nozzle body 1 occurs.
  • the deepening 7 has a larger inner diameter than the outlet opening 6, so that a step-like expansion of the flow channel enters this area, the recess 7 is surrounded by the nozzle body 1 in the form of a protective ring 9.
  • the opening angle ⁇ of the conically narrowing section 4 is between 10 ° and 90 °, preferably between 30 ° and 50 °.
  • the length y of this conically narrowing section 4 corresponds to 5 to 20 times the diameter e Outlet opening 6.
  • the length d of the circular cylindrical section 5 corresponds to 0.1 to 1 times the diameter e Outlet opening 6.
  • the two pocket-shaped extensions 10 result introduced parallel to the longitudinal axis of the flow channel Bores with a spherical end.
  • the distance a corresponds to the centers of these spherical surfaces from each other 0.04 to 3 times the diameter e of the outlet opening, in particular 0.04 to 1.5, while the diameter b the partially spherical deflection surface 1 to 2 times the diameter e corresponds to the outlet opening, preferably 1.1 to 1.6 times.
  • the deflection surface of the pocket-shaped extension opens relatively close to the outlet opening 6 in the cylindrical portion 5 of the flow channel 3, preferably the Length c of the cylindrical section 5 of the flow channel 3 between the confluence of the lowest point of the deflection surface 11 of the extension 10 and the end of the cylindrical Section 5 between 5% and 30% of the diameter of the Outlet opening 6.
  • the inner diameter f of the protective ring 9 corresponds to 1.5 up to 10 times the diameter e of the outlet opening, the length g of the protective ring 9 in the flow direction 0.2 to 5 times that Diameter e of the outlet opening.
  • the diameter e the outlet opening is, for example, 1.6 mm, so that possible dimensions due to the given conditions result for the entire nozzle described.
  • FIGS. 3 and 4 are fanned out almost exclusively in the middle plane between the two extensions 10, transversely there is only a very slight fanning out (Fig. 4), which is only at a certain distance from the Outlet opening 6 enters.
  • a flat jet is important for many areas of application, which has only a relatively small expansion angle. This can also be done by appropriately varying the distance a and optionally the diameter b of the spherical Achieve deflection surface, it can be so small, for example Fan-out angles such as 4 ° can be achieved, however a flat jet with the mentioned properties is created.
  • the nozzle described can be manufactured in use of metallic materials by machining, It is particularly favorable if the side Extensions 10 are made by drilling the with the help of a drill with a spherical tip or form cutter.
  • a nozzle body with the basic contours i.e. with the Outer contour and a flow channel with which is conical narrowing section 4 and the circular cylindrical section 5 machinable and in this basic contour side extensions 10 impress.
  • a tool can be used with a central Tip that is centered in the flow channel 3 intervenes.

Landscapes

  • Nozzles (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
  • Details Or Accessories Of Spraying Plant Or Apparatus (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachstrahldüse für ein Hochdruckreinigungsgerät mit einer Auslaßöffnung und einem konzentrisch und stromaufwärts derselben angeordneten und in diese einmündenden Strömungskanal mit einem kreisförmigen Querschnitt, der sich in Strömungsrichtung konisch verengt und in einen der Auslaßöffnung stromaufwärts vorgelagerten kreiszylindrischen Abschnitt übergeht, dessen Ende die Austrittsöffnung bildet, wobei auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Strömungskanals im Bereich des Übergangs des konischen Abschnittes des Strömungskanals in den kreiszylindrischen Abschnitt symmetrisch zueinander ausgebildete und angeordnete taschenförmige Erweiterungen des Strömungskanals angeordnet sind, die eine einen Teil der durch den konischen Abschnitt strömenden Flüssigkeit im wesentlichen quer in den zylindrischen Abschnitt einleitende Umlenkfläche aufweisen.
Flachstrahldüsen werden verwendet, um zu reinigende Flächen bereichsweise mit einem aufgefächerten Reinigungsstrahl überstreichen zu können, der einerseits möglichst über die gesamte Strahlbreite eine gleichförmige Reinigungswirkung haben soll und der andererseits diese Reinigungswirkung möglichst über unterschiedliche Abstandsbereiche der Düse von der zu reinigenden Fläche entfalten soll. Dazu ist es notwendig, daß der Flachstrahl quer zur Auffächerungsrichtung möglichst wenig aufgefächert ist, außerdem muß die Druckverteilung im Inneren des Strahles so ausgebildet werden, daß die Aufprallgeschwindigkeiten der Flüssigkeit möglichst über den gesamten Querschnitt konstant sind.
Dies ist bei herkömmlichen Flachstrahldüsen, die schlitzförmige oder elliptische Auslaßöffnungen aufweisen, häufig nicht zu erreichen (GB-A-2 157 592; BE-A-554 493). In vielen Fällen ist der Aufpralldruck der Flüssigkeit im Zentrum des Strahles wesentlich größer als in den Randbereichen, außerdem ergibt sich häufig eine Auffächerung des Strahles quer zur eigentlichen Auffächerungsrichtung.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine gattungsgemäße Flachstrahldüse so auszubilden, daß ein Flachstrahl entsteht, der über seinen Querschnitt möglichst gleichförmige Reinigungswirkungen erzielt, wobei diese Reinigungswirkung nach Möglichkeit über einen größeren Abstandsbereich von der zu reinigenden Fläche erhalten bleibt.
Diese Aufgabe wird bei einer Flachstrahldüse der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auslaßöffnung quer zur Strömungsrichtung einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und daß sich die taschenförmigen Erweiterungen im wesentlichen über den gesamten Durchmesser des kreiszylindrischen Abschnittes erstrecken.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß ein Flachstrahl mit den gewünschten Eigenschaften erzeugt werden kann, wenn sowohl der Strömungskanal in der Düse als auch die Auslaßöffnung einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wenn sie also nicht nach dem Konzept der länglichen Austrittsöffnung ausgebildet sind, sondern im Gegenteil so ausgebildet sind, wie es bei der Herstellung von rotationssymmetrischen Kompaktstrahlen üblich ist. Dabei erfolgt eine Umwandlung des Kompaktstrahles in einen aufgefächerten Flachstrahl durch die in den seitlichen Erweiterungen angeordneten Umlenkflächen, die einen Teil der Flüssigkeitsmenge von einander gegenüberliegenden Seiten her quer in den kompakten Strahl einleiten und diesen dadurch verformen und quer zur Einleitungsrichtung auffächern. Trotz der Verwendung eines rotationssymmetrischen Strömungskanals und einer rotationssymmetrischen Auslaßöffnung ergibt sich damit eine Auffächerung des Strahles, wobei in der senkrecht zur Auffächerung liegenden Richtung der Strahl komprimiert wird, d. h. eine Auffächerung quer zur eigentlichen Auffächerungsrichtung wird erfolgreich vermieden. Der Strahl wird praktisch zwischen den seitlich in ihn eintretenden Teilströmen zusammengepreßt und an einer Auffächerung in einer Richtung gehindert, während er in einer senkrecht dazu verlaufenden Ebene aufgefächert wird.
Dabei ist sehr wichtig, daß durch den sich konisch verengenden Abschnitt ein Strömungsverhalten im Innern der Düse ausgebildet wird, das für eine solche Verformung des Kompaktstrahles durch seitliche Vertiefungen besonders geeignet ist. Durch die Anordnung der Vertiefungen im Übergangsbereich zwischen einem konischen Abschnitt und einem kreiszylindrischen Abschnitt ergibt sich das beschriebene gewünschte Strahlbild. Obwohl das Verhalten der Strömung noch nicht in jeder Einzelheit geklärt ist, scheint es so zu sein, daß durch den konischen Abschnitt die zuströmende Flüssigkeit besonders wirksam zu einem kompakten und laminar strömenden Strahl ausgebildet wird, der durch seitlich umgelenkte Teilströme besonders wirksam verformbar ist.
Besonders auffällig ist bei einem in dieser Weise erzeugten Flachstrahl das von ihm erzeugte Druckprofil. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß über den gesamten Querschnitt des Flachstrahls im wesentlichen konstante Druckwerte auftreten, in den äußersten Randbereichen ist der Druck gegenüber diesem konstanten Druck im übrigen Querschnitt geringfügig erhöht, d. h. im äußersten Randbereich ergibt sich eine noch etwas gesteigerte, sehr scharf begrenzte Reinigungswirkung. Beim Überstreichen einer zu reinigenden Fläche mit einem solchen Strahl kann man auf dem gesamten vom Strahl überstrichenen Streifen vollständig gleichmäßige Reinigungsergebnisse erzielen, im Randbereich erfolgt auch für das Auge des Benutzers sichtbar eine besonders wirksame Abreinigung, so daß eine größere Fläche vollständig gleichmäßig und wirkungsvoll gereinigt werden kann, wenn der Benutzer Reinigungsstreifen unmittelbar aneinander angrenzen läßt. Es ist nicht notwendig, daß gewisse Bereiche mehrfach überstrichen werden. Diese Reinigungswirkung tritt weiterhin über einen in Strömungsrichtung gesehen größeren Bereich in gleicher Weise auf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Öffnungswinkel des konischen Abschnitts zwischen 10° und 90° liegt, vorzugsweise zwischen 30° und 50°.
Die Umlenkfläche kann an sich verschiedene geometrische Ausbildungen erfahren, wesentlich ist, daß ein im wesentlichen parallel zum kreiszylindrischen Abschnitt des Strömungskanals zuströmender Flüssigkeitsstrom umgelenkt wird und nach der Umlenkung im wesentlichen quer in den zylindrischen Abschnitt des Strömungskanals eintritt. Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung, bei der die Umlenkfläche eine Kugelteilfläche ist. Dabei kann sich die Kugelteilfläche vorteilhafterweise an eine Teilfläche eines parallel zur Längsrichtung des Strömungskanals verlaufenden Kreiszylinders oder Kegelstumpfes anschließen. Eine solche Erweiterung läßt sich in einfacher Weise dadurch herstellen, daß parallel zum zylindrischen Abschnitt des Strömungskanals und seitlich versetzt zu diesem zylindrische oder kegelige Bohrungen in den Düsenkörper eingebracht werden, die an ihrem Ende kugelförmig ausgebildet sind.
Es kann vorgesehen sein, daß das Verhältnis des Abstandes der Mittelpunkte der kugelförmigen Umlenkflächen voneinander und des Durchmessers der Auslaßöffnung zwischen 0,04 und 3 liegt, insbesondere zwischen 0,04 und 1,5. Dieses Verhältnis ist außerordentlich wichtig für die Stärke der Auffächerung. Wenn der Abstand der Mittelpunkte gering ist, ist das Volumen der taschenförmigen Vertiefungen gering, d. h. der Volumenstrom der seitlich in den Hauptstrahl eingelenkten Teilströme ist geringer, so daß eine geringere Auffächerung erfolgt. Über dieses Verhältnis läßt sich also der Winkel der Auffächerung steuern, der größer wird, je größer der Abstand der Mittelpunkte voneinander ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft,wenn das Verhältnis des Durchmessers der teilkugelförmigen Umlenkfläche und des Durchmessers der Auslaßöffnung zwischen 1 und 2 liegt, vorzugsweise zwischen 1,1 und 1,6. Wenn der Durchmesser der teilkugelförmigen Umlenkfläche kleiner ist als der Durchmesser der Auslaßöffnung, ergibt sich keine Auffächerung des Hauptstrahles, sondern eine Teilung in zwei Teilstrahlen. Wenn dagegen der Durchmesser der teilkugelförmigen Umlenkfläche mehr als doppelt so groß ist wie der Durchmesser der Auslaßöffnung, läßt die Verformung des Hauptstrahles deutlich nach, d. h. die Auffächerung wird geringer. Der Hauptstrahl nähert sich dann zunehmend einem rotationssymmetrischen Kompaktstrahl an.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Länge des zylindrischen Abschnitts des Strömungskanals zwischen der Einmündung der tiefsten Stelle der Umlenkfläche und dem Ende des zylindrischen Abschnittes zwischen 5 % und 30 % des Durchmessers der Auslaßöffnung liegt. Der zylindrische Abschnitt des Strömungskanals endet also dicht an der Einmündung der Umlenkflächen, so daß auch relativ große Auffächerungswinkel des Strahles möglich sind, ohne daß die außenliegenden Strahlteile durch die Innenwand des zylindrischen Abschnitts behindert werden.
Die Länge des konischen Abschnittes des Strömungskanals bis zum Übergang in den kreiszylindrischen Abschnitt entspricht vorzugsweise 5- bis 20 mal dem Durchmesser der Auslaßöffnung. Es ist also ein relativ langer konischer Abschnitt vorgesehen, der die Strömung in den kreiszylindrischen Abschnitt des Strömungskanals konzentriert und beschleunigt.
Die Länge des kreiszylindrischen Abschnittes entspricht bei einer bevorzugten Ausführungsform 0,1 bis 1 mal dem Durchmesser der Auslaßöffnung.
Günstig ist es, wenn die Auslaßöffnung stromabwärts der Auslaßöffnung im Abstand von einem Schutzring umgeben ist, dessen Innendurchmesser vorzugsweise 1,5 bis 10 mal dem Durchmesser der Auslaßöffnung entspricht. Dieser Schutzring behindert in keiner Weise den Austritt des Flachstrahls aus der Auslaßöffnung, stabilisiert aber diesen gegenüber Luftwirbeln etc., so daß die Auslaßöffnung gegenüber der Stirnfläche des Düsenkörpers zurückgesetzt ist.
Die Länge dieses Schutzringes in Strömungsrichtung kann 0,2 bis 5 mal dem Durchmesser der Auslaßöffnung entsprechen.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1:
eine Längsschnittansicht durch einen Düsenkörper einer Flachstrahldüse;
Fig. 2:
eine Draufsicht auf den Düsenkörper der Fig. 1 in Strömungsrichtung;
Fig. 3
eine schematische Seitenansicht des Düsenkörpers der Fig. 1 mit einem aus ihm austretenden aufgefächerten Flachstrahl sowie eine schematische Darstellung des Druckverlaufes über den gesamten Querschnitt des Flachstrahls und
Fig. 4:
eine Ansicht ähnlich Fig. 3 in Richtung des Pfeiles A in Fig. 3.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Düsenkörper 1 dargestellt, der im wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet ist und an einem Ende einen überstehenden Ringflansch 2 trägt. Ein solcher Düsenkörper 1 kann in beliebiger Weise an eine Strömungszufuhr angeschlossen werden, beispielsweise durch einen über den zylindrischen Teil des Düsenkörpers 1 geschobenen, in der Zeichnung nicht dargestellten Überwurfring, der sich am Ringflansch 2 abstützt und den Düsenkörper 1 unter Zwischenlage einer Dichtung gegen ein Strahlrohr klemmt. Der Düsenkörper 1 kann auch in ein Düsengehäuse eingesetzt sein, beispielsweise eingepreßt oder mit diesem verklebt.
Der Düsenkörper kann aus Metall bestehen, beispielsweise aus Messing oder zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit aus einem Hartmetall, es ist auch die Verwendung von Keramik- oder Kunststoffmaterial möglich.
In dem Düsenkörper 1 ist ein diesen in Längsrichtung durchsetzender Strömungskanal 3 angeordnet, der auf der Einströmseite einen sich konisch verengenden Abschnitt 4 und einen sich an diesen anschließenden kreiszylindrischen Abschnitt 5 aufweist. Dieser kreiszylindrische Abschnitt 5 endet in einer kreisförmigen Auslaßöffnung 6, die ihrerseits in eine im Querschnitt kreisförmige Vertiefung 7 in der Stirnseite 8 des Düsenkörpers 1 eintritt. Die Vertiefung 7 hat einen größeren Innendurchmesser als die Auslaßöffnung 6, so daß eine stufenförmige Erweiterung des Strömungskanals in diesen Bereich eintritt, die Vertiefung 7 wird von dem Düsenkörper 1 in Form eines Schutzringes 9 umgeben.
Im Übergangsbereich zwischen dem sich konisch verengenden Abschnitt 4 und dem kreiszylindrischen Abschnitt 5 sind auf einander diametral gegenüberliegenden Seiten des Strömungskanals zwei taschenförmige Erweiterungen 10 angeordnet, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine stromaufwärts angeordnete, Teil eines Kreiszylinders bildende und durch eine sich daran anschließende, Teil einer Kugel bildende Flächen begrenzt werden.
Der Öffnungswinkel α des sich konisch verengenden Abschnittes 4 liegt zwischen 10° und 90°, vorzugsweise zwischen 30° und 50°. Die Länge y dieses sich konisch verengenden Abschnitts 4 entspricht 5 bis 20 mal dem Durchmesser e der Auslaßöffnung 6. Die Länge d des kreiszylindrischen Abschnittes 5 entspricht 0,1 bis 1 mal dem Durchmesser e der Auslaßöffnung 6.
Die beiden taschenförmigen Erweiterungen 10 ergeben sich aus parallel zur Längsachse des Strömungskanals eingebrachten Bohrungen mit kugelförmigem Abschluß. Der Abstand a der Mittelpunkte dieser Kugelflächen voneinander entspricht 0,04 bis 3 mal dem Durchmesser e der Auslaßöffnung, insbesondere 0,04 bis 1,5, während der Durchmesser b der teilkugelförmigen Umlenkfläche 1 bis 2 mal dem Durchmesser e der Auslaßöffnung entspricht, vorzugsweise 1,1 bis 1,6 mal.
Die Umlenkfläche der taschenförmigen Erweiterung mündet relativ dicht an der Auslaßöffnung 6 in den zylindrischen Abschnitt 5 des Strömungskanals 3 ein, vorzugsweise liegt die Länge c des zylindrischen Abschnittes 5 des Strömungskanals 3 zwischen der Einmündung der tiefsten Stelle der Umlenkfläche 11 der Erweiterung 10 und dem Ende des zylindrischen Abschnittes 5 zwischen 5 % und 30 % des Durchmessers e der Auslaßöffnung 6.
Der Innendurchmesser f des Schutzringes 9 entspricht 1,5 bis 10 mal dem Durchmesser e der Auslaßöffnung, die Länge g des Schutzringes 9 in Strömungsrichtung 0,2 bis 5 mal dem Durchmesser e der Auslaßöffnung.
Bei bevorzugten Ausführungsformen kann der Durchmesser e der Auslaßöffnung beispielsweise bei 1,6 mm liegen, so daß sich aufgrund der angegebenen Verhältnisse mögliche Abmessungen für die gesamte beschriebene Düse ergeben.
Aufgrund der seitlichen Vertiefungen im Übergangsbereich zwischen dem sich konisch verengenden Abschnitt und dem zylindrischen Abschnitt ergibt sich eine Auffächerung eines aus der Auslaßöffnung 6 austretenden Strahles 12 in der Mittelebene zwischen den beiden Vertiefungen 10, also quer zur Einströmrichtung der Umlenkfläche 11 in den kreiszylindrischen Abschnitt 5. Der Aufweitungswinkel des Strahles 12 in dieser Ebene läßt sich dabei variieren, und zwar einmal durch den Abstand a der Mittelpunkte der Erweiterungen 10 voneinander, zum anderen durch den Durchmesser b der kugelförmigen Umlenkfläche 11. Beide Maßnahmen ändern das Verhältnis des Hauptstromes der Flüssigkeit und der durch die Erweiterungen 10 und die Umlenkfläche 11 quer in diesen eingeleiteten Teilströme. Je größer diese Teilströme im Verhältnis zum Hauptstrahl sind, desto stärker wird der Hauptstrahl aufgefächert.
Wie aus der Darstellung der Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, erfolgt die Auffächerung dabei fast ausschließlich in der Mittelebene zwischen den beiden Erweiterungen 10, quer dazu ergibt sich nur eine sehr geringfügige Auffächerung (Fig. 4), die auch erst in einem bestimmten Abstand von der Auslaßöffnung 6 eintritt.
Man erhält auf diese Weise einen im wesentlichen nur in einer Ebene aufgefächerten Strahl, der über einen größeren, in den Figuren 3 und 4 schraffiert angedeuteten Abstandsbereich 13 eine über den gesamten Querschnitt des Strahles im wesentlichen konstante Druckverteilung aufweist. Dies ist in Fig. 3 durch die Druckverteilungskurve 14 schematisch angedeutet. Diese Kurve gibt die Druckwerte über den gesamten Querschnitt wieder, wobei die Druckwerte nach unten ansteigen. Man erkennt daraus, daß in den Randbereichen 15 des Strahles 12 eine geringfügige, sehr eng begrenzte Erhöhung des Druckes auftritt, d. h. die Reinigungswirkung des Flachstrahles ist über den gesamten Querschnitt bis in die Außenbereiche gleich gut, in den Randbereichen sogar noch geringfügig verbessert.
Eine solche ausgeglichene Reinigungswirkung über den gesamten Querschnitt macht es möglich, die Reinigungsdüse mit einem geringeren Arbeitsdruck zu betreiben und trotzdem über die gesamte beaufschlagte Fläche eine einwandfreie Reinigung zu erzielen. Die Herabsetzung des notwendigen Arbeitsdruckes wiederum erlaubt die Verwendung von kleineren Hochdruckpumpen, d. h. durch die spezielle Ausgestaltung der beschriebenen neuen Flachstrahldüse können Hochdruckreinigungsgeräte insgesamt leichter gebaut werden; außerdem ist der Energiebedarf derartiger Hochdruckreinigungsgeräte geringer als bei bekannten Geräten.
Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß die Verwendung einer kreisförmigen Auslaßöffnung 6 zu einem sehr geringen Düsenverschleiß führt.
Für viele Anwendungsbereiche ist ein Flachstrahl wichtig, der nur einen relativ geringen Aufweitungswinkel aufweist. Auch dies läßt sich durch geeignete Variation des Abstandes a und gegebenenfalls des Durchmesser b der kugelförmigen Umlenkfläche erzielen, es können beispielsweise so geringe Auffächerungswinkel wie 4° erzielt werden, wobei trotzdem ein Flachstrahl mit den genannten Eigenschaften entsteht.
Hergestellt werden kann die beschriebene Düse bei Verwendung von metallischen Werkstoffen durch spanende Bearbeitung, besonders günstig ist es dabei, wenn die seitlichen Erweiterungen 10 durch Bohrungen hergestellt werden, die mit Hilfe eines eine kugelförmige Spitze aufweisenden Bohrers oder Formfräsers eingebracht werden.
Bei einer anderen Ausführungsform ist es auch möglich, einen Düsenkörper mit den Grundkonturen, also mit der Außenkontur und einem Strömungskanal mit dem sich konisch verengenden Abschnitt 4 und dem kreiszylindrischen Abschnitt 5 spanend herzustellen und in diese Grundkontur die seitlichen Erweiterungen 10 einzuprägen. Dabei kann beispielsweise ein Werkzeug verwendet werden mit einer zentralen Spitze, die als Zentrierung in den Strömungskanal 3 eingreift.
Bei Verwendung anderer Werkstoffe, beispielsweise Kunststoff, kann die gesamte Düse unter Verwendung des Spritzgießverfahrens hergestellt werden.

Claims (15)

  1. Flachstrahldüse für ein Hochdruckreinigungsgerät mit einer Auslaßöffnung (6) und einem konzentrisch und stromaufwärts derselben angeordneten und in diese einmündenden Strömungskanal (3) mit einem kreisförmigen Querschnitt, der sich in Strömungsrichtung konisch verengt und in einen der Auslaßöffnung (6) stromaufwärts vorgelagerten kreiszylindrischen Abschnitt (5) übergeht, dessen Ende die Austrittsöffnung (6) bildet, wobei auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Strömungskanals (3) im Bereich des Übergangs des konischen Abschnittes (4) des Strömungskanals (3) in den kreiszylindrischen Abschnitt (5) symmetrisch zueinander ausgebildete und angeordnete taschenförmige Erweiterungen (10) des Strömungskanals (3) angeordnet sind, die eine einen Teil der durch den konischen Abschnitt (4) strömenden Flüssigkeit im wesentlichen quer in den zylindrischen Abschnitt (5) einleitende Umlenkfläche (11) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (6) quer zur Strömungsrichtung einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und daß sich die taschenförmigen Erweiterungen (10) im wesentlichen über den gesamten Durchmesser des kreiszylindrischen Abschnittes (5) erstrecken.
  2. Flachstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (α) des sich konisch verengenden Abschnitts (4) zwischen 10° und 90° liegt.
  3. Flachstrahldüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (α) des sich konisch verengenden Abschnitts (4) zwischen 30° und 50° liegt.
  4. Flachstrahldüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkfläche (11) eine Kugelteilfläche ist.
  5. Flachstrahldüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die kugelförmige Umlenkfläche (11) an eine Teilfläche eines parallel zur Längsrichtung des Strömungskanals (3) verlaufenden Kreiszylinders oder Kegelstumpfes anschließt.
  6. Flachstrahldüse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Abstandes (a) der Mittelpunkte der teilkugelförmigen Umlenkflächen (11) und des Durchmessers (e) der Auslaßöffnung (6) zwischen 0,04 und 3 liegt.
  7. Flachstrahldüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Abstandes (a) der Mittelpunkte der teilkugelförmigen Umlenkflächen (11) und des Durchmesser (e) der Auslaßöffnung (6) zwischen 0,04 und 1,5 liegt.
  8. Flachstrahldüse nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers (b) der teilkugelförmigen Umlenkfläche (11) und des Durchmessers (e) der Auslaßöffnung (6) zwischen 1 und 2 liegt.
  9. Flachstrahldüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers (b) der teilkugelförmigen Umlenkfläche (11) und des Durchmessers (e) der Auslaßöffnung (6) zwischen 1,1 und 1,6 liegt.
  10. Flachstrahldüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (c) des zylindrischen Abschnitts (5) des Strömungskanals (3) zwischen der Einmündung der tiefsten Stelle der Umlenkfläche (11) und dem Ende des zylindrischen Abschnittes (5) zwischen 5 % und 30 % des Durchmessers (e) der Auslaßöffnung (6) liegt.
  11. Flachstrahldüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (y) des konisch sich verengenden Abschnittes (4) des Strömungskanals (3) bis zum Übergang in den kreiszylindrischen Abschnitt (5) 5 bis 20 mal dem Durchmesser (e) der Auslaßöffnung (6) entspricht.
  12. Flachstrahldüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (d) des kreiszylindrischen Abschnittes (5) 0,1 bis 1,0 mal dem Durchmesser (e) der Auslaßöffnung (6) entspricht.
  13. Flachstrahldüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (6) stromabwärts der Auslaßöffnung (6) im Abstand von einem Schutzring (9) umgeben ist.
  14. Flachstrahldüse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (f) des Schutzringes (9) 1,5 bis 10 mal dem Durchmesser (e) der Auslaßöffnung (6) entspricht.
  15. Flachstrahldüse nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (g) des Schutzringes (9) in Strömungsrichtung 0,2 bis 5 mal dem Durchmesser (e) der Auslaßöffnung (6) entspricht.
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